具有捕獲和轉換全部全球太陽輻射能力的聚光光伏子產品架構
随着最高效率的單結平闆光伏元件的性能開始達到理論極限，平準化電力技術的成本降低研究從性能轉向與材料利用和制造相關的課題。
相比之下，基于III-V族化合物半導體的多結（MJ）太陽能電池的效率繼續穩步提高，在過去15年中以每年1%的速度增長，這主要是由于外延生長工藝、機械堆疊技術和添加結點的微組裝方法的進步，進一步最大化光吸收和最小化載體熱損失。
創紀錄的MJ電池效率現在接近46.0%，并有現實的途徑達到50%的裡程碑。
然而，為了經濟上的部署，這些電池的複雜性和相關成本要求使用透鏡、曲面鏡或其他形式的光學器件，結合機械跟蹤器，以幾何方式集中入射的直射陽光，使電池使用率最大化。
一種商業技術使用兩級光學聚光系統，該系統由非球面主透鏡和球透鏡陣列組成，與超薄、三結（3J）III-V電池陣列相連接配接，其橫向尺寸為亞毫米，通過平版印刷工藝和外延升華形成。
在這裡，轉移印刷能夠大批量制造群組裝具有這些小尺寸的電池。
球狀透鏡作為輔助光學元件，改善了制造公差，通過校正色差在細胞上産生均勻的輻照輪廓，即使在濃度比大于1,000的情況下也能将接受角擴大到接近±1°。
由此産生的高聚光光伏（HCPV）子產品尺寸緊湊，重量輕，便于運輸和安裝，并能使用具有成本效益的機械跟蹤器。
生産系統在聚光器标準測試條件（CSTC）下，濃度比大于1,000倍時顯示出35.5%的效率。
這些以及其他類型的HCPV技術的地面使用在直接正常輻照度（DNI）較高（例如，>6 kWh/m2/d）的地理位置上最具經濟吸引力。
對這一挑戰的工程解決方案有可能将聚光器系統的應用擴大到以前沒有競争力的地區。
作為對意義的一種看法，使用詳細平衡的計算預測，通過增加具有優化帶隙的漫反射收集器所實作的效率提升，可以超過在标準AM 1.5G頻譜（10%漫反射）下用5J電池替代所提供的效率提升。
使用漫射陽光的能力也使CPV不容易受到污垢問題的影響，因為散射的（由污垢造成的）直射光線沒有集中到高效MJ電池上，可以被漫射集熱器捕獲。
作為捕獲漫射光的首次嘗試，最近的一份報告介紹了一個建立在傳統CPV平台上的原型最小子產品裝置，通過添加帶有圓孔陣列的矽（Si）電池，使聚焦的光線通過底層MJ電池。
然而，該示範涉及的濃度比（<500倍）太低，在經濟上不可行，而且标準電池和單級光學元件在熱管理、有效/精确跟蹤和制造公差方面構成重大挑戰。
這裡研究的兩種先進的CPV技術避免了這些和其他關鍵限制，進而為現實的、有競争力的光伏發電方法提供了基礎。
綜上所述，本文展示了先進的CPV子產品技術可以很容易地轉化為能夠捕捉和轉換直接和漫射太陽輻射的系統的方案，對光伏的能源成本有潛在的重要影響。
此外，由于這些元件結構與MJ電池設計無關，通過利用MJ電池技術的未來發展，可以立即提高元件的效率。
總體結果表明，走向高效光伏平台的路線很有希望，适合廣泛的地理部署。
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