ENERGIA SOLAR FOTOVOLTAICA DE ALTA CONCENTRACION

La energía solar es considerada frecuentemente como una alternativa renovable a la energía generada por combustible fósil que es utilizada actualmente de modo predominante. El coste, es un factor principal en la determinación del tipo de fuente de energía a utilizar, y puede esperarse de un modo razonable que cuando la energía creada a través de la conversión de potencia solar sea de coste competitivo con la generada por combustibles fósiles, la energía solar alcanzará un uso más amplio.

Los módulos de conversión de energía solar que convierten la luz solar en energía eléctrica emplean típicamente células fotovoltaicas que convierten directamente la energía solar en energía eléctrica. Las células solares fotovoltaicas son dispositivos capaces de transformar la radiación solar en electricidad, de un modo directo. La cantidad de energía creada por la célula está relacionada directamente con la cantidad de energía solar que absorbe la célula, y la cantidad de energía que absorbe la célula es una función tanto del tamaño como del área superficial de ésta, y de la intensidad de la luz solar y la longitud de onda que incide en ella.

La alta concentración fotovoltaica (High Concentration Photovoltaic “HCPV”) es una tecnología incipiente que está empezando a posicionarse como una alternativa de bajo coste para la generación de electricidad.

El alto coste de fabricación de los módulos fotovoltaicos, principalmente el costo de las células, las cuales en su mayoría son importadas de otros países, hacen que los precios de venta sean excesivamente altos.

En términos relativos, la célula fotovoltaica es el componente más costoso de un convertidor de energía solar. Por lo tanto, el incremento de la producción eléctrica del convertidor aumentando el área superficial de las células, puede llegar muy costoso, y se emplean normalmente otros métodos para incrementar la intensidad de la luz solar que incide en la célula. Tales métodos incluyen utilizar lentes concentradoras o espejos para el enfoque de la luz solar sobre la célula.

Para instalar un megavatio pico de módulos fotovoltaicos convencionales se requiere un espacio equivalente a la superficie de un campo de fútbol, es decir, aproximadamente 8000 m2. Por el contrario, en el caso de alta concentración fotovoltaica, la superficie de semiconductor necesaria se reduce a ocho metros cuadrados, lo que demuestra las ventajas económicas de esta tecnología, pues el empleo de espacio para instalaciones o huertos de paneles de módulos solares de alta concentración es mucho menor.

Es importante destacar que las células convencionales fotovoltaicas se fabrican con silicio, por el contrario las que se utilizan en alta concentración, se realizan con elementos de los grupos III-V del sistema periódico, elementos como el galio, indio, fósforo y otros de la misma índole, normalmente sobre sustratos de germanio, formando células tándem de múltiple unión que permiten utilizar el espectro solar de una manera mucho más eficiente.

En el caso de células de silicio, por ser de una sola unión, el límite teórico de conversión, determinado por su eficiencia, se sitúa en el 40%, en condiciones de concentración. Por el contrario, para células de uniones múltiples, el límite teórico se sitúa en el 86,4%, por lo que el potencial de mejora es muy alto.

El sistema de aplicación de lentes concentradoras de radiación solar sobre células fotovoltaicas para el aumento de la capacidad de producción de energía eléctrica de las mismas, consiste en la utilización de una lente concentradora realizada en vidrio, metacrilato, poliuretano, polietileno, polipropileno o cualquier otro tipo de material de índole similar, que resulte transparente para permitir el paso de los rayos solares. En este caso, las lentes de Fresnel tienen la propiedad de ser elementos concentradores de gran potencia de la radiación solar, y consecuentemente permiten el aprovechamiento de dicha energía en el campo de energía fotovoltaica.

La lente se ubica sobre un marco o bastidor que dispone de un doble fondo de menor medida para ubicar en el la célula fotovoltaica, situada entre 10 a 30 centímetros de separación con la lente concentradora. Orientado el conjunto hacia la posición del sol, los rayos inciden sobre la lente pasando a través de ella, hasta alcanzar a la célula fotovoltaica, la cual recibe dicha radiación solar aumentada en su potencia por efecto de una mayor superficie de radiación a su paso a través de la lente concentradora y el elemento óptico secundario adicional.

FUENTE | OEPM

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