Un concentrador solar luminiscent (LSC) és un dispositiu capaç d'absorbir i concentrar la llum solar per a la producció d'energia elèctrica. Els concentradors solars luminiscents capten la radiació solar en una àrea gran. Posteriorment, converteixen aquesta radiació en luminescència i la dirigeixen a un objectiu més petit on hi ha un receptor fotovoltaic.
Les sigles LSC provenen de l'anglès Luminiscent Solar Concentrator.
Els panells LSC són més barats que els panells fotovoltaics clàssics. De fet, estan fabricats amb plaques de plàstic o vidre sobre les quals es dipositen les molècules luminiscents.
La tecnologia d'aquesta forma d'energia renovable es coneix des de la dècada de 1960, però s'ha anat abandonant progressivament a causa de la baixa eficiència i de les dificultats per produir tints adequats.
Funcionament
Els concentradors solars luminiscents LSC són plaques fotogràfiques actives transparents capaces d absorbir la llum d un ampli espectre de radiació solar.
Aquests elements utilitzen tints luminiscents especials capaços de capturar la llum i emetre-la dins de la placa. A continuació, la radiació es transporta cap a les vores, mitjançant successives reflexions dins de la placa. A les vores dels panells hi ha cèl·lules fotovoltaiques que converteixen la llum solar en electricitat.
El sistema de concentració té molts avantatges. Es redueix el sobreescalfament de les cèl·lules de silici, que sovint provoca una reducció de leficiència i una pèrdua denergia en forma de calor.
A més, en travessar els panells solars, la radiació incident esdevé longituds d'ona que maximitzen l'eficiència de les cèl·lules.
Avantatges
Entre els avantatges dels concentradors solars luminiscents destaquen:
-
Eficiència més gran: Fan possible canviar la regió de radiació d'ona curta de l'espectre solar a un rang de longitud d'ona més llarga. Dins aquest rang l'eficiència de conversió de les cèl·lules solars és més gran.
-
Aprofitament de la radiació solar difusa. Assolir una alta concentració òptica de llum solar en dispositius estacionaris a causa de la capacitat de capturar no només llum directa, sinó també difusa.
-
Evita que les cèl·lules solars se sobreescalfin.
-
L´ús del LSC en combinació amb un sistema solar fotovoltaic per a la producció d´energia elèctrica augmentarà l´eficiència global.
-
L'ús de cèl·lules fotovoltaiques de petita àrea permet la utilització de cèl·lules solars més eficients i cares. Les cèl·lules solars són les que converteixen en electricitat lenergia lumínica.
Desavantatges
Aquest tipus de concentradors solars presenta alguns inconvenients:
- El "con de pèrdua" exerceix una influència força gran en l'eficiència de l'estructura a través del qual una part de la llum reemesa abandona el volum de la guia d'ones i ja no es pot fer servir per a la conversió en energia elèctrica.
- Per reduir les pèrdues dins la guia d'ones, cal disminuir l'angle crític augmentant-ne l'índex de refracció. Tot i això, en aquest cas, la pèrdua deguda al reflex de la llum solar augmenta a causa d'un augment de l'angle crític extern. La solució a aquest problema és possible aplicant un revestiment amb un índex de refracció intermedi a la interfície aire-guia d'ones, com a resultat de la qual cosa disminuiran les pèrdues degudes a la reflexió i la sortida de radiació de la guia d'ones.
- La pèrdua com a resultat de la reabsorció de la llum reemesa està indissolublement lligada al “con de pèrdua”. Durant el moviment de la radiació al llarg de la guia d'ones cap als extrems, es pot reabsorbir i reemetre. Atès que la luminescència és quasi-isotròpica, part de la radiació es perd novament a través del “con de pèrdua”.
Ús i aplicacions
Les estructures d'energia solar que consten de LSC i sistemes fotovoltaics es poden integrar a la infraestructura urbana mitjançant l'ús de superfícies artificials existents. Aquestes estructures poden ser, per exemple, estructures translúcides d'edificis, com ara finestres, vidrieres, cornises.
La introducció daquests sistemes en dispositius electrònics mòbils i teixits (per exemple, motxilles) és prometedora. El cost d‟una estructura que consta d‟un concentrador solar luminiscent, en combinació amb una cel·la solar, serà menor que el cost d‟una cel·la solar pura d‟una eficiència similar. Això és degut al fet que en el primer cas, l'àrea del panell fotovoltaic serà menor.
Materials utilitzats
Els plàstics, el vidre o els dissolvents orgànics situats entre les làmines de plàstic o vidre es poden utilitzar com a material de la matriu LSC. Els materials polimèrics són els més adequats per a aquests fins a causa de les seves propietats òptiques i operatives, així com de la seva capacitat de fabricació. Per a aquests fins, s'utilitzen amb més freqüència polimetil metacrilat i poliestirè.
Els tints orgànics, compostos amb ions de metalls rars i punts quàntics, dels quals els primers són els més utilitzats degut al seu alt rendiment quàntic, facilitat d'ús i baix cost, poden actuar com a material luminiscent.
La concentració per a una operació efectiva no excedeix l'1% de la massa, cosa que té un efecte positiu en el cost de l'estructura.