聚光光伏（CPV）或也称为“聚光光伏”是一种光伏（PV）技术，可从太阳能中产生电能。
为了发电，CPV使用透镜或曲面镜将阳光聚焦在小型，高质量的多结（MJ）和高效太阳能电池上。同样，CPV系统有时使用冷却系统和太阳能跟踪器来提高其效率。常规光伏系统所没有的。
这些多结（MJ）太阳能电池使用多种太阳能电池，其中每个太阳能电池彼此堆叠。这些堆叠的太阳能电池中的每一个都被调谐到特定波长的光，以最大程度地将入射光转换为电能的效率。为了获得更高效率的太阳能电池，需要将更宽的太阳光谱转换成电能。不要以为传统的单层硅太阳能电池永远不会像多结半导体那样高效。
最初，多结太阳能电池被设计用于太空科学，直到今天仍被用于此目的。在2000年代初期，科学家还开始将这些多结太阳能电池应用于地面聚光太阳能应用。
然而，据预测，在未来几十年中，利用高浓度光伏（HCPV）的光伏系统具有巨大的潜力，使其变得突出并具有竞争力。这些光伏电池还拥有所有现有光伏技术中最高的效率，而较小的光伏阵列也可以使系统成本平衡最小化。但是，聚光光伏目前尚未在光伏屋顶系统中使用，与常规光伏系统相比，聚光光伏也非常普遍。
此外，高浓度PV仍可与聚光太阳能或CSP竞争。这些光伏技术都非常适合直接辐射正常的区域，例如南欧的GoldenBanana和美国的SunBelt地区。尽管CPV和CSP自从制造和发布之初就天生具有不同的技术，但人们常常对它们感到困惑。
为避免混淆，CPV使用光伏效应直接从阳光中发电，而CSP通常被称为“集中太阳热能”，直接使用来自太阳辐射的热量制造蒸汽使涡轮机工作，然后它可以使用发电机发电。
这种方法有其自身的缺点：它需要直接面向太阳，并配备聚光镜。
聚光光伏（CPV）的类型
低浓度PV
低浓度光伏系统的日照浓度为2到100个太阳。在低CPV的情况下，热流通常足够低，因此电池不需要主动冷却。实际上，在对标准太阳能电池组件进行建模和试验后，发现如果浓度水平较低，则无需跟踪甚至无需进行冷却修改。
此外，低浓度光伏系统通常使用简单的升压反射镜，与非聚光光伏系统相比，其可将太阳能输出提高30％以上。根据加拿大LCPV系统的实验结果，使用棱柱形玻璃可获得40％以上的能量，而使用传统的晶体硅光伏组件可获得45％的能量。
中浓度PV
中等浓度Pv的浓度范围为100至300个太阳，这些CPV系统需要主动或被动冷却以及两轴太阳跟踪，这使得PV材料比低浓度PV更为复杂。
高浓度PV
替代HCPV的高浓度光伏电池是利用聚光光学系统的光伏系统，该聚光光学系统由菲涅耳透镜或所谓的碟形反射镜组成。这些将阳光聚集到1,000个太阳或更高的强度。更高集中度PV的太阳能电池需要高容量的散热器，以避免热破坏以及管理预期寿命和与温度相关的电气性能。为了进一步加重集中式冷却设计，散热器必须使用被动式冷却，否则，主动式冷却所需的总功率转换效率将降低。
与普通太阳能电池板相比，CPV的优势
效率：最佳的商用硅太阳能电池最高效率为21％，而用于CPV的多个结电池可以达到46％并仍在改善，即使在CPV发生高光损耗的情况下，也可以在模块级别观察到这种性能差距。太阳能的未来
高温下非常稳定的性能：硅太阳能电池的性能对温度非常敏感，温度系数约为-0.5％/°C，这意味着，温度高于25°（或取决于制造商为20°C）时，每度会损失0.5％的性能。
这似乎并不多，但在夏天，温度达到80°C（就像在阳光照射下的汽车中一样）并不罕见，这会将面板的性能从19％降低到仅14％！
相比之下，CPV太阳能电池是由具有约-0.05％/°C的极低温度系数的材料制成的，其最佳达到-0.01％/°C的温度是硅太阳能电池的近10至50倍！这使CPV电池可以在很高的温度（100°C或更高）下运行而不会出现问题。
极好的耐久性：在所有工业系统中，有源组件最有可能发生故障或降级，PV也不例外。在传统的Si-Pv中，除了电子组件（旁路二极管）外，有源组件（太阳能电池）几乎占暴露表面的100％，因此出现故障或退化的可能性是一个实际问题。
更糟的是，巨大的价格竞争阻止了使用非常高质量的组件，这导致长期性能不佳，尤其是在非常炎热的气候中，这种气候也具有重要的太阳能潜力。例如，用于封装和粘合前玻璃的透明塑料（EVA）会因热循环而变黄。在温带环境中，典型的降解率是每年0.5％，在热环境中，每年的降解率高达3％。
CPV太阳能电池源自太空和应用，几乎不受热或辐射损害的影响，而且由于其数量也减少，因此聚光可以使用高级电子元件。由于该技术还比较年轻，因此本身不存在长期性能CPV，但是即使在运行20年后，基于或太空应用的类似技术的回报似乎也可以保持非常稳定的性能。所有其他暴露的表面都可以由不会随时间降解的无机材料（玻璃，铝）制成。
潜在的土地双重使用：大型跟踪器可能足够高，可以在其下面栖息或种植农作物。
易于回收：CPV模块的拆卸更容易，因为构成元素很容易分离，并且主要由可以完全回收的无机材料组成。相反，SI-PV电池和框架完全粘合到复杂的氟化塑料上，这需要高级破碎和热处理才能部分回收。
迄今为止，为什么CPV失败了？
较高的初始资本成本
从长远来看，CPV可能会更有利可图，但这种优势不足以抵消安装所需的更高的资本成本投资，该投资可以比传统SI-PV技术高2.5到4倍。
更高的维护需求
太阳的高精度跟踪（角度精度最高可达0.1°）需要专业人员不断关注。而且，由于跟踪器的高度，面板的清洗可能会更困难。
云会降低性能
CPV只能在直射的阳光下工作，因此它不能一直工作。CPV通常旨在安装在阳光充足的地方，每年有80％的晴天。作为参考，CPV仅在存在尖锐阴影的情况下才能工作，这表明阳光主要来自一个方向。
土地占用密度低
为了避免在早上或晚上出现阴影效果，跟踪器必须相距几米。最终的土地占用量仅达到约50％，而跟踪所提供的25％的太阳能仅部分补偿了这一点。因此，CPV在低成本土地上或仅安装一个跟踪器时都是可行的。
技术不够成熟
尽管CPV很快成熟，但它缺少专用的供应链，这迫使每家公司自行开发和生产大部分组件（跟踪器模块等）。电池在开始时就太大了，这转化为高耗散需求（更大的电池会产生更高的温度）和更大的模块较重，这意味着额外的运营成本。
同时，光伏行业的价格下跌幅度超过80％，原因是受补贴的行业可以出售几乎没有利润的产品，而目标是赢得市场份额。
为什么CPV有潜力在未来取得成功？
CPV电池正在变得更好，更小，更便宜
由于制造设备几乎相同，因此用于CPV的多个结单元受益于最近LED行业的兴起。由于可以为CPV改装许多LED反应器，因此价格下降的速度比以前快得多。
利用最初为LED开发的自动布局，可以以极低的制造误差高速制造极小的电池设计。标准尺寸可以比10年前小25倍（4平方毫米对100毫米），从而降低了模块价格，因为小尺寸的电池更容易散热。太阳能的未来
SI-PV模块价格不会一直下降
既然在PV贸易战之后尘埃落定，Si-Pv组件价格已达到平稳，而CPV仍有巨大的降价潜力。
其余可用位置要求更高
在温带气候下安装光伏设备的竞争越来越激烈，因此新的太阳能增长必须来自更艰难的地区。
具有最高太阳能潜力的地方，例如沙漠，也碰巧是最严酷的。标准PV面板组件在每天/每天的热循环中都很难应付，与安装在温带气候中的组件相比，其效率要低得多。
应该改进哪些内容才能使CPV取得成功？
减轻模块重量至关重要
忘记进一步提高性能，模块重量是降低运营成本时最重要的参数，这仅仅是因为它允许具有相同精度和成本的更大跟踪器。更多的模块意味着相同维护的每单位全球收入增加，甚至使自动维护（清洁）具有成本效益，从而减少了更多所需人员。
这不是一项艰巨的任务，因为权重自从前几代以来就不是一个非常优化的参数。我个人开发的设计重量小于10kg/m²，而普通CPV模块的平均重量为40-45kg/m²。
使用菲涅尔透镜光学镜片是死胡同
它们背后的想法极其优雅，但在用于精确的太阳能聚集时却遭受致命的缺陷。首先，设计必须完美才能真正有效：边缘锐度的任何折衷（例如在塑料成型过程中发生的倒圆）都会导致较大的性能下降。
然后，菲涅耳透镜对指向误差非常敏感，太阳光线具有固有的+/-0.5°角度发散度，仅留下微小的+/-0.1°的跟踪误差空间。以这种精度进行跟踪是使用这种光学系统的技术维护成本的主要来源之一。
反射光学应从经典的“望远镜设计”发展而来
反射光学器件尽管看起来笨拙，但不受菲涅尔透镜的限制，它们通常可以应对超过+/-1°的较大跟踪误差，从而大大降低了维护成本。唯一的缺点是，当前基于“卡塞格伦望远镜”的设计不容易通过标准技术进行批量生产，这会带来很高的制造成本
可以通过使用更多的“变形”设计来提高制造成本，这些设计可以消除图像形成，仅保留聚光功能，可能性非常大，我为自己创建了一些可以将生产成本削减10倍的设计或者更多。
使用自动清洁且耗水量极低
如前所述，CPV确实在水量通常非常短缺的特别恶劣的地方发光。添加非常经济的清洁系统至关重要，使用现有的建筑窗户清洁技术而不是开发新的清洁技术可能是关键。
结论
CPV的明显消亡可能只是一个挫折，因为该技术仍具有超越标准PV系统的潜力。现在，经过疯狂的价格倾销之后尘埃落定，CPV可能会在抵御全球变暖的持久工具中发挥重要作用。
