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본 논문에서는 중집광형 태양광 발전장치에 사용되는 집광장치를 선형 프레넬 렌즈를 결합한 형태로 설계하고 민감도 분석을 통한 최적설계 후 제작 및 측정결과를 서술한다. 이 선형 프레넬 렌즈는 각기 다른 패턴을 가진 10 × 10 ㎜ 크기의 선형 프레넬 렌즈가 5 × 5의 행렬 형태로 결합된 렌즈로써 선형 프레넬 렌즈의 개수가 집광렌즈의 배율을 결정하는 방식이다. 각 선형 프레넬 렌즈는 같은 크기의 태양전지로 태양광이 입사할 수 있도록 설계되었다. 최적화된 선형 프레넬 렌즈의 설계치는 Pattern ...

본 논문에서는 중집광형 태양광 발전장치에 사용되는 집광장치를 선형 프레넬 렌즈를 결합한 형태로 설계하고 민감도 분석을 통한 최적설계 후 제작 및 측정결과를 서술한다. 이 선형 프레넬 렌즈는 각기 다른 패턴을 가진 10 × 10 ㎜ 크기의 선형 프레넬 렌즈가 5 × 5의 행렬 형태로 결합된 렌즈로써 선형 프레넬 렌즈의 개수가 집광렌즈의 배율을 결정하는 방식이다. 각 선형 프레넬 렌즈는 같은 크기의 태양전지로 태양광이 입사할 수 있도록 설계되었다. 최적화된 선형 프레넬 렌즈의 설계치는 Pattern height 50 ㎛, Draft angle 4°, Edge Groove Error 1 ㎛로 각각의 선형 프레넬 렌즈에 모두 같은 값이 부여되었으나 Facet angle은 각기 다르다. 이렇게 설계된 선형 프레넬 렌즈의 태양광 집광효율은 가공성을 고려하여 최적화 하였을 때 약 87%이며 Edge Groove Error가 1 ㎛ 씩 증가할수록 집광효율이 최대 8% 가량 저하되는 것으로 분석되어 Edge Groove Error는 최소한의 수치로 엄격하게 관리되어야 함을 확인하였다. 또한 태양광 입사각 오차에 의한 집광효율을 분석함으로써 기존에 사용된 집광렌즈보다 본 논문에서 설계한 집광렌즈가 오정렬 및 제작 측면에서 매우 유리한 장점이 있음 확인하였다. 최적설계된 집광렌즈는 시제품을 제작함으로써 가공성 여부를 확인하였고 제작된 렌즈의 집광효율을 측정함으로써 렌즈의 설계 시 성능분석결과와 실제 제작된 렌즈의 성능측정결과를 비교분석하였다.