[논문]반사판을 이용한 저집속 집광형 태양광 모듈 제작 및 평가

정혜정; 이영우; 주성민; 이호재; 부성재

반사판을 이용한 저집속 집광형 태양광 모듈 제작 및 평가
Fabrication and Evaluation of Low Concentrator Photovoltaic Modules with Aluminium Reflectors 원문보기

A low concentrating (< 5X) photovoltaic module with aluminum reflectors is fabricated and evaluated which is designed to reduce the affection of the high temperature to the solar cell modules preventing the efficiency lowering. As results, the output power is increased of 1.97X from the concentrating photovoltaic module which is designed with the concentrating ratio of 2.25X and to control the module temperature cooling the module by air circulation. Also, the effect of the concentrating module with aluminum reflectors on the conventional PV module is investigated at the field. The result shows the increase of the output power more than about 20% and the improvement of the module efficiency of 1.4X in spite of the increase of average module temperature.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

따라서 본 연구에서는 이러한 여러 가지 제약 조건을 피하여, 저가격의 반사형 광학장치를 이용한 경제적인 저집속형 (＜ 5X) 집광형 태양광 모듈 시스템 모듈을 설계, 제작하고 그 구조에 대한 분석을 수행 하였다.
본 연구에서는 알루미늄 반사판을 이용한 저집속 (＜ 5X) 집광형 태양광 모듈을 설계 및 제작하여 성능 평가를 실시하였다. 집광형 태양광 모듈은 2.

제안 방법

반사판을 이용한 집광형 PV시스템의 성능을 평가하기 위하여, 일사량과 모듈온도 변화에 따른 출력변화와 효율변화를 평판형 모듈과 집광형 모듈에 대해서 각각 측정하고 비교하였다.
본 연구의 집광장치는 최대의 집속비를 제공하는 CPC(Compound Parabolic Concentrator)형태의 반사형 광학 장치로서, 단면 알루미늄 반사판을 이용하여 태양전지 표면에 실질적인 균일한 에너지 분포를 이루도록 설계하였다.⁽²⁾
일사량 증가에 따라 실증 모듈의 온도 변화를 측정하였다. 평판형의 경우 모듈온도는 60℃를 넘지 않았으나, 집광형 모듈의 경우 집속에 의한 온도 증가로 약 90℃ 정도 까지 상승하였다(Fig.
집광 모듈은 곡면으로 된 알루미늄 판을 반사판으로 이용하였으며, 알루미늄의 탄성에 의한 복원력 때문에 금형 방식을 사용하지 않고 복원되는 시점을 고려하여 rolling 방식으로 제작하고, 시간경과에 따른 형상 변형을 방지하기 위하여, 지지대를 활용하여 반사판과 지지대, 지지대판을 결합시켜 이를 보완하였다.
본 연구에서는 알루미늄 반사판을 이용한 저집속 (＜ 5X) 집광형 태양광 모듈을 설계 및 제작하여 성능 평가를 실시하였다. 집광형 태양광 모듈은 2.25X의 집속비로 설계하였으며, 또한 태양광 집속에 의한 태양전지 모듈의 온도 상승을 공기순환을 통한 냉각이 가능하도록 하였다.
집광형 태양광 모듈은 저가인 반사형 광학 집광장치와 line type의 평판형 태양광 모듈을 각 각 지지대에 결합하여 제작하였다.
평판형 모듈의 특성은 8개의 셀로 구성된 string 모듈 4개를 연결하여 측정하였다(Fig. 6).

대상 데이터

7). 적용된 반사판은 2.25X로 설계하였으나, 제작결과 2.237X의 기하 집속비를 확보하였다.
집광형 PV시스템은 단면 알루미늄 반사판, 지지대, 지지대 판이 고정되어 하나의 집광장치로 구성된 line형 집광장치(Fig. 1)와 8개의 셀을 직렬로 연결하여 제작한 태양광모듈(Fig. 2)(string module)을 결합한 구조로서, 전체 집광형 PV시스템은 54개의 line형 집광장치와 51개의 평판형 태양광 모듈로 구성하여 시스템의 전체 출력은 2.1KW로 설계 되었다(Fig. 5).
태양광 모듈은 SunPower사의 고효율 단결정 후면 전극 태양전지를 사용하였으며, line형 집광장치와 결합하여 사용하기 위하여, 8개의 셀을 직렬로 연결하여 제작 하였다(Fig. 2).

성능/효과

결론적으로 실증연구를 통해 모듈의 평균 온도 상승에도 불구하고 1.4 배의 발전효율 증가를 확인하였다.
또한 설계된 집광장치와 모듈간의 여유 공간이 공기순환으로 인하여 모듈의 온도 상승을 저하하여 2.25X의 집속에서의 모듈온도 상승을 평균 약 4℃ 정도로 억제함으로써, 집속에 의한 출력상승 효과만을 강조 할 수 있었다.
모듈온도에 따른 출력변화를 살펴보면 동일한 낮은 모듈온도에서는 평판형 모듈과 집광형 모듈 모두 비슷한 출력을 보이고 있으며, 고온에서는 집광형 모듈의 출력이 좀 더 나은 것으로 나타났다. 본 실증 집광형 모듈은 모듈온도의 상승에도 불구하고, 일사량이 증가함에 따라 70℃에서 평판형 모듈의 최고출력 수준인 80W 정도의 우수한 출력을 나타내었다 (Fig.
반사판을 이용한 집광형 PV시스템의 성능향상을 평가하기 위하여, 일사량과 모듈온도 변화에 따른 출력변화와 효율변화를 평판형 모듈과 집광형 모듈 각각에 대해서 필드에서 측정하고 비교한 결과, 반사판을 사용 집속한 모듈이 약 20% 이상의 출력 증가를 보였으며, 모듈온도 70℃에서도 집광형 모듈은 평판형 모듈의 최고출력 수준인 80W 정도의 우수한 특성을 나타내었다.
모듈온도에 따른 출력변화를 살펴보면 동일한 낮은 모듈온도에서는 평판형 모듈과 집광형 모듈 모두 비슷한 출력을 보이고 있으며, 고온에서는 집광형 모듈의 출력이 좀 더 나은 것으로 나타났다. 본 실증 집광형 모듈은 모듈온도의 상승에도 불구하고, 일사량이 증가함에 따라 70℃에서 평판형 모듈의 최고출력 수준인 80W 정도의 우수한 출력을 나타내었다 (Fig. 10).
일사량 증가에 따라 집광형 모듈의 출력증가율이 평판형 모듈보다 훨씬 높았으며, 일사량에 비례하여 증가하였고, 특히 약 550W/m² 이상의 일사량에서는 약 20% 이상의 출력 차이를 보였다(Fig. 8).
제작된 집광형 태양광 모듈의 특성을 STC 조건(1000W/m² , 25℃)에서 측정한 결과 1.97배의 출력 증가를 확인하였다.
평판형 모듈의 Pmax는 8.86W, 집광형 모듈의 Pmax는 174.6W 로서 반사판 적용 결과로 1.97X의 성능 개선을 확인 하였다(Table 3).

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

집광장치의 냉각에 유의해야하는 이유는 무엇인가?

그러나 집속비에 비례하여 열로 소산되는 에너지 밀도가 증가하므로, 고집속에 따른 태양전지 온도상승에 의한 태양 전지 효율 저하를 방지하기 위해 집광장치의 냉각에 유의해야 한다. 또한 현재 전체 시장의 90% 이상을 점유하고 있는 결정계 Si 태양전지는 직렬저항 증가로 인한 집속에 한계가 있다.

태양광 발전 기술의 특징은 무엇이며 어떤 부분이 중점적으로 연구되고 있는가?

태양광 발전 기술은 신재생에너지 중장기적 포텐셜이 가장 높고 급성장중인 매우 유망한 분야로서, 저가격화를 위해 다양한 태양전지의 고효율화가 추진되고 있다.

집광형 태양광 모듈에서 반사판과 모듈 사이의 여유 공간은 어떤 역할을 하는가?

이러한 반사판과 모듈 사이의 여유 공간은 반사판의 그림자가 태양전지를 가릴 수 있는 시공오차를 예방하고, 빗물 및 오염물질 등의 발전효율 저하요인 제거에도 용이하며, 공기 순환을 통한 태양광 모듈의 냉각 기능까지 수행할 수 있다.(3)

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

반사판을 이용한 저집속 집광형 태양광 모듈 제작 및 평가
Fabrication and Evaluation of Low Concentrator Photovoltaic Modules with Aluminium Reflectors 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

반사판을 이용한 저집속 집광형 태양광 모듈 제작 및 평가 Fabrication and Evaluation of Low Concentrator Photovoltaic Modules with Aluminium Reflectors 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

성능/효과

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

정혜정 (1) 이호재 (3) 부성재 (3)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

반사판을 이용한 저집속 집광형 태양광 모듈 제작 및 평가
Fabrication and Evaluation of Low Concentrator Photovoltaic Modules with Aluminium Reflectors 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper