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한글초록:태양전지를 이용한 태양광발전은 환경친화적으로 화석연료를 사용하는 다른 발전방식과 달리 대기오염이나 소음의 발생이 없고, 에너지원이 무한하여 석유자원과 같이 고갈의 염려가 없다는 것이 가장 큰 매력이다. 기술적으로 규모(태양전지의 면적)에 의해 발전량은 변하지만 발전효율은 규모에 관계없이 일정하기 때문에 소규모에서 대규모 부하까지 대응할 수 있고, 특히 발전시간이 첨두부하가 걸리는 시간(낮)과 일치하므로 하절기 첨두부하를 줄여주는 부가효과가 있다. 하지만 이러한 많은 장점을 가지는 태양광발전을 연구하기 위해서는 태양광 어레이와 태양전지로부터 생성되는 직류전기를 교류로 변화시키는 ...

한글초록:태양전지를 이용한 태양광발전은 환경친화적으로 화석연료를 사용하는 다른 발전방식과 달리 대기오염이나 소음의 발생이 없고, 에너지원이 무한하여 석유자원과 같이 고갈의 염려가 없다는 것이 가장 큰 매력이다. 기술적으로 규모(태양전지의 면적)에 의해 발전량은 변하지만 발전효율은 규모에 관계없이 일정하기 때문에 소규모에서 대규모 부하까지 대응할 수 있고, 특히 발전시간이 첨두부하가 걸리는 시간(낮)과 일치하므로 하절기 첨두부하를 줄여주는 부가효과가 있다. 하지만 이러한 많은 장점을 가지는 태양광발전을 연구하기 위해서는 태양광 어레이와 태양전지로부터 생성되는 직류전기를 교류로 변화시키는 인버터, 비 또는 눈이 며칠간 계속되는 경우를 대비한 축전지 등의 주변장치(Balance of System)가 필수적이다. 태양전지의 모델 연구는 인버터와 컨버터의 효율을 향상시킬 뿐만 아니라 태양전지 시뮬레이터 개발에 필수적이기 때문에 태양광 시스템의 전력부와 제어부의 연구에 앞서 태양전지의 모델에 대한 연구가 선행되어야 한다. 따라서 태양전지 특성을 구현할 수 있는 태양전지의 이론적 모델에 대한 연구가 필요하다. 태양전지는 여러 가지 기후조건 중에 특히 온도와 일사량에 따라 출력특성이 변하기 때문에 태양광발전 시스템을 연구하는데 있어서 태양전지의 특성을 구현 할 수 있는 수학적 모델이 필수적이라고 할 수 있다. 이상적인 태양전지의 경우 이상적인 전류원과 다이오드로 나타낼 수 있으나 실제로는 비이상적인 요소들을 고려해야 한다. 광기전류에서 확산 다이오드와 재결합 다이오드, 병렬저항과 직렬저항에 대한 손실을 차감한 형태로 나타낸다. 각각의 영향에 따라 태양전지의 출력 특성은 크게 변화한다. 셀의 베이스영역과 에미터 영역에서 발생하는 직렬저항과 태양전지 병렬연결 주위에 단락을 원인으로 발생하는 병렬저항은 태양전지의 개방전압과 단락전류에는 크게 영향은 없으나 내부에 병렬로 발생하는 비저항 전류의 흐름으로 인한 재결합 다이오드가 증가할 수록 출력특성이 감소함을 확인할 수 있었다. 더불어 태양광 출력에 큰 영향을 미치는 기상조건 중 특히 온도와 일사량, 그림자 효과에 대하여 시뮬레이션을 통하여 해석 및 검토를 수행하였다. 태양전지의 개방전압과 단락전류는 일사량 증가에 따라 그 값이 증가하는 반면 온도증가에 따라 단락전류는 증가하고 개방전압은 크게 감소하고 따라서 출력 또한 감소하는 특성을 가진다. 태양광 모듈에 작은 그림자가 덮여 생기는 현상인 그림자 효과는 부분적 일사량 불균형이 발생할 가능성이 있다. 이러한 일사량 불균형은 그림자 효과가 발생시 태양광 시스템의 출력을 저하 시킬 뿐만 아니라, 일사량 불균형에 따른 동작점이 틀린 모듈들 간의 동작상태 불균형으로 인해 일부 모듈에 대해 과도한 역 바이어스 전압이 인가될 수 있고 이 경우 모듈을 구성하는 셀의 소손을 일으킬 수 있다. 일반적으로 태양전지의 출력특성을 모델링 하는데 있어서는 매개변수형 모델과 보간형 모델이 있다. 태양전지의 발전원리를 토대로 P-N접합 태양전지를 등가화 한 매개변수형 모델을 성립하기 위해서 많게는 20개 이상의 태양전지의 소자특성에 관련된 많은 변수를 필요로 한다. 태양전지 제조사에서는 자세하게 많은 데이터를 제공하지 않기 때문에 매개변수형 모델을 성립하는데 많은 어려움이 있다. 태양전지의 V-I 특성곡선으로부터 보간식을 구한 보간형 모델은 매개변수형보다 필요한 변수가 상대적으로 적고 각각의 온도와 일사량 변화시 특성을 쉽게 나타낼 수 있다는 장점을 가지고 있다. 하지만 보간형 모델 역시 제조사에서 주어지는 데이터 없이는 구현이 어렵고 실제 기상 조건에서와 같이 임의의 온도와 일사량 변화시 특성을 나타낼 수 없다는 단점을 가진다. 따라서 본 논문에서는 기존의 태양전지 모델들을 온도와 일사량의 함수로 개선하여 임의의 일사량과 온도에 따른 태양전지 특성을 구현 할 수 있는 개선된 태양전지 모델을 제안하였다. 개선된 태양전지 모델은 실제 서울에서 측정된 온도와 일사량의 데이터를 적용하여 사용자가 원하는 기상조건에서 출력특성을 구현할 수 있도록 하였고 기존의 모델과 비교 해석한 결과는 다음과 같다.태양전지 모델의 경우 단락전류와 최대전력점 사이 구간인 즉 태양전지의 정전류 모드에서는 차이가 거의 없으나 최대전력과 정전압 모드에서는 원본 대비 오차가 최대 약 5%이며, 온도와 일사량 조건에 따라 개선된 두 모델간의 오차가 최대 0.4% 까지 존재하며 개선된 매개변수형 모델이 개선된 보간형 모델보다 원본에 더 유사함을 알았다. 그러나 두 모델 모두 원본 데이터와 근사하게 태양전지의 출력특성을 구현함을 확인하였다. 또한 개선된 모델은 한정적인 조건에서 사용자가 원하는 실제 기상조건의 태양전지 출력특성을 구현할 수 있음을 확인하였다. 개선된 태양전지 모델을 검증하기 위해 개선된 보간형 모델과 기존의 모델의 VISC 시스템의 출력특성을 비교한 결과 부하선과 만나는 각 지점에서의 전압과 전류의 오차가 시뮬레이션 결과와 유사하게 약 5% 이하로 나타내어 개선된 태양전지 모델은 온도와 일사량의 변화에 따른 태양전지의 출력특성을 잘 추종할 수 있음을 확인하였다영문초록:Recently, photovoltaic system has been studied widely as a renewable energy system, because this system does not produce environmental pollution and has infinity energy source from the sun. Output of a photovoltaic energy system is very changeable, because of a close relationship between it and the weather such as insolation and temperature. Therefore, it is necessary to implement the solar cell model with the output characteristics changed by setting the weather conditions such as insolation levels and temperatures. There are two methods used obtain the theoretical models for solar cell. These are the Parametric and the Interpolation model. The parametric model required many data of solar cells but manufacturers do not provide detailed data. In comparison with the parametric model, the interpolation model was emulated the output characteristic simply. However, this model was not emulated the output characteristics when insolation levels and temperatures are varied simultaneously. For the solution of this problem, the parametric and interpolation model transformed the modified form and confirmed using simulation of MATLAB. For better characteristics of solar cell the modified model proposed, which is transformed the modified form of parametric model and interpolation model. The output of the modified model follows the reference values as actual characteristic under various conditions. To verified the improved model, has application to VISC(Virtual Implement of Solar Cell) system. And we hope that the collection of actually measured data is going to be done more and more actively by can do this modified mode

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