Av de ulike konsepter innen direkte produksjon av elektrisitet fra solen, har konsentrerende systemer i en global sammenheng den beste årlige effektiviteten for sol-til-elektrisk omdanning, og ofte også det minste behovet for landareal per elektrisk enhet produsert.

Termisk-elektrisk utnyttelse av solenergi involverer den direkte omvandlingen av varme fra solfangere til elektrisk strøm. Slike systemer involverer vanligvis bruken av varmebaserte maskiner (heat engines) for å omvandle termisk solenergi til mekanisk energi, og deretter til elektrisitet ved hjelp av en konvensjonell generator.

Typiske varmemaskiner som benyttes i konsentrerende solenergisystemer er Rankine dampturbin, Brayton gassturbin, og Stirling motorer. I et kombinert system for varme og elektrisitet (Combined Heat and Power) benyttes også avfallsproduktet fra elektrisitets-omvandlingsprosessen, for eksempel til lokal oppvarming eller kjøling.

Den geometriske konsentrasjonsevnen er definert som forholdet mellom hele innfangningsarealet til solfangeren, og arealet av selve absorbatoren eller mottakeren.

NRELpix00033_trough parab_trough PVcon_arizona  PS10_OnSun

 

Konsentrerende solenergisystemer kan deles inn i to hovedkategorier, avhengig av konsentrasjonsnivået. Den første kategorien består av lav-konsentrasjon systemer som kan utnytte både den direkte og den diffuse andelen av den innkommende solinnstrålingen. Slike systemer er vanligvis montert fast på stedet. Den andre kategorien består av medium- til høy-konsentrasjon systemer som er avhengig av å følge solens bevegelse. I dette tilfellet utnyttes kun den direkte andelen av solinnstrålingen.

Konsentrasjon av solinnstrålingen kan oppnås ved bruk av speil og optiske linser. Høyere konsentrasjon åpner opp for kraftproduksjon på en større skala. Der er ulike fordeler med konsentrerende systemer for termiske og fotovoltaiske anvendelser. For termiske systemer er høy konsentrasjon nødvendig for å oppnå de høye temperaturer som trengs for å kjøre varmemaskiner effektivt, i henhold til Carnots relasjon. Videre, fordi termiske tap fra en absorbator er proporsjonale med absorbatorens areal, vil det å lede lyset inn på et mindre areal redusere termiske tap og dermed øke effektiviteten.

For fotovoltaiske systemer vil økt konsentrasjonsnivå redusere det nødvendige areal av kostbare solceller, for en gitt mengde elektrisitet produsert. Siden speil kan produseres til en lavere kostnad per aktivt areal enn effektive absorbatorer for solinnstråling, betyr dette at kostnaden per energienhet kan reduseres ved å øke konsentrasjonsgraden til systemet.