초록 ▼

본 연구에서 개발한 투광형 비정질 실리콘 태양전지 모듈은 건물일체형 태양광발전시스템(이하 BIPV로 표현)으로 PV모듈을 건축 외장재용으로 건자재화하여, 건물 외피에 적용함으로서 경제성을 포함한 각종 부가가치를 높일 뿐만 아니라 전기에너지 생산이라는 본래의 기능 외에 외벽, 지붕, 창호, 파사드, 차양장치 등의 건축외장재를 대체함으로서 다기능적 역할을 수행한다. 궁극적으로 PV모듈의 저가화를 실현시킬 수 있고, 재료의 유연성으로 인해 보다 다양한 형태로 건물에 적용될 수 있으며, 균일한 분포로 빛을 투과시킬 수 있는 특징이 있기 때

본 연구에서 개발한 투광형 비정질 실리콘 태양전지 모듈은 건물일체형 태양광발전시스템(이하 BIPV로 표현)으로 PV모듈을 건축 외장재용으로 건자재화하여, 건물 외피에 적용함으로서 경제성을 포함한 각종 부가가치를 높일 뿐만 아니라 전기에너지 생산이라는 본래의 기능 외에 외벽, 지붕, 창호, 파사드, 차양장치 등의 건축외장재를 대체함으로서 다기능적 역할을 수행한다. 궁극적으로 PV모듈의 저가화를 실현시킬 수 있고, 재료의 유연성으로 인해 보다 다양한 형태로 건물에 적용될 수 있으며, 균일한 분포로 빛을 투과시킬 수 있는 특징이 있기 때문에 BIPV분야에서는 매우 큰 장점을 가지고 있다. 또한 결정계 태양전지가 온도상승에 따라 효율이 저하되는데 반해, 비정질 전지는 상대적으로 이러한 문제에서 자유로울 수 있기 때문에 건축자재화하는데 유리한 점을 가지고 있다.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 4
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 6
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 9
• 목차 ... 15
• 그림목차 ... 21
• 표목차 ... 28
• 제1장 서론 ... 30
• 제1절 연구배경 및 기술의 개요 ... 30
• 1. BIPV의 개념 및 필요성 ... 30
• 가. BIPV의 개념 ... 30
• 나. BIPV 개발기술의 필요성 ... 30
• 다. BIPV 기술. 제품의 파급효과 ... 34
• 2. BIPV의 국내 연구동향 ... 38
• 가. BIPV의 국내 연구동향 ... 38
• 나. 향후 BIPV 기술개발 분야 ... 40
• 3. 비정질 실리콘 박막 태양전지의 특징 ... 42
• 제2절 연구목적 및 내용 ... 44
• 1. 연구목적 ... 44
• 2. 연구내용 ... 45
• 3. 연구성과 ... 47
• 제2장 비정질 실리콘 태양전지의 라미네이션 기술 ... 49
• 제1절 비정질 실리콘 태양전지 모듈의 특성 ... 49
• 1. 셀(Cell)의 구조 및 특성 ... 49
• 2. 셀(Cell)의 광학특성 ... 50
• 3. 모듈(Module)의 광학특성 ... 54
• 제2절 비정질 실리콘 태양전지 모듈의 설계 ... 55
• 제3절 라미네이션(Lamination) 기술 개발 ... 59
• 1. 라미네이션 특성 분석 ... 59
• 2. 라미네이션 최적화 요소 ... 59
• 3. 부자재 특성 ... 63
• 가. 단자함(Junction Box) 설계 및 제작 ... 63
• 나. 버스바(Bus-bar) 설치 ... 65
• 다. 포팅(Potting)재 ... 66
• 4. 시제품 제작 및 기본성능 평가 ... 66
• 가. 시제품 제작 공정 ... 66
• 나. 모듈의 접합온도 분석 결과 ... 69
• 다. 모듈의 기본 성능평가 결과 ... 71
• 라. 가교율(Gel-content) 시험방법 및 시험결과 ... 75
• 제4절 모듈의 성능평가 ... 78
• 1. 발전성능평가 ... 78
• 가. 성능평가 방법 ... 78
• 나. 성능평가 결과 ... 80
• 2. 단열성능평가 ... 82
• 가. 성능평가 방법 ... 82
• 나. 성능평가 결과 ... 83
• 3. 결로성능평가 ... 85
• 가. 성능평가 방법 ... 85
• 나. 성능평가 결과 ... 89
• 제3장 BIPV프레임 설계 및 제작기술 ... 91
• 제1절 프레임 설계 및 제작 ... 91
• 1. 프레임 기본설계 ... 91
• 가. BIPV Curtain wall의 기본 요건 ... 91
• 나. 설계검토안 ... 91
• 다. 프레임 기본안 ... 93
• 2. 프레임 시압출 ... 94
• 가. 압출 공정 ... 94
• 나. 프레임 시제품 제작 ... 95
• 제4장 복층 및 고단열 BIPV모듈의 제조 기술 ... 96
• 제1절 복층 및 고단열 BIPV모듈의 설계 및 제작 ... 96
• 1. 복층 모듈의 설계 및 제작 ... 96
• 2. 고단열 모듈의 설계 및 제작 ... 97
• 3. 복층 및 고단열 모듈의 제조기술 ... 98
• 제2절 복층 및 고단열 BIPV모듈의 성능평가 ... 101
• 1. 창호 구성방법에 따른 성능평가 ... 101
• 가. 복층모듈의 일성능 평가방법 ... 101
• 나. 복층모듈의 일성능 평가결과 ... 101
• 다. 프레임구성에 따른 복층모듈 성능평가 ... 103
• 라. 간봉 및 창틀구성에 따른 복층모듈 성능평가 ... 103
• 마. 공기층구성에 따른 복층모듈 성능평가 ... 104
• 바. 가스종류에 따른 복층모듈 성능평가 ... 105
• 사. 후면 색유리 종류에 복층모듈 성능평가 ... 106
• 2. 복층모듈 구성의 최적화 ... 107
• 제5장 BIPV시스템의 성능평가 ... 108
• 제1절 비정질 박막모듈의 내구성 및 신뢰성 평가 ... 108
• 1. 전기적 성능평가 기술 확보 ... 110
• 가. In-door 성능평가 기술 확보 ... 110
• 나. Out-door 성능평가 기술 확보 ... 111
• 2. 구성 재료 평가기술 확립 ... 111
• 3. 박막모듈의 전기적 성능평가 및 환경 기속시험 결과 ... 112
• 가. 환경가속시험의 개요 ... 112
• 나. 모듈의 전기적 사양(발전성능 시험) ... 112
• 다. 환경가속시험 결과 ... 115
• 4. 박막모듈의 개선점 및 상품화 모델 제안 ... 123
• 제2절 Mock-up 모델을 통한 건축환경성능평가 ... 125
• 1. 실증 실험을 위한 Mock-up 모델 설계 ... 125
• 가. Mock-up 시설 1차 설계안 ... 126
• 나. Mock-up 시설 2차 설계안 ... 128
• 2. 공정별 시공성 평가 ... 133
• 가. 외부공사 ... 133
• 나. 내부 바닥송사 ... 136
• 3. 데이터 수집을 위한 모니터링 시스템 구축 ... 137
• 4. BPIV시스템의 발전성능 및 열 특성 평가 ... 139
• 가. 분석개요 및 방법 ... 139
• 나. 계측기간의 일사량 분석 ... 140
• 다. 월간 시간대별 발전량 분석 ... 142
• 라. 일사량과 발전량의 상관관계 분석 ... 145
• 마. 모듈별 발전효율 분석 ... 146
• 바. 시간변화에 따른 모듈의 온도변화 분석 ... 148
• 사. 모듈 온도상승과 발전량 관계 분석 ... 153
• 아. 모듈 온도상승과 모듈효율 관계 분석 ... 154
• 자. 천공상태에 따른 발전효율 분석 ... 156
• 5. Mock-up 시설의 건축환경성능평가 ... 157
• 가. 실내 열쾌적 분석 ... 157
• 나. 가시광 투과성능 및 조망성능 분석 ... 161
• 다. 창호 조건별 실내 조도 분석 ... 163
• 라. 실내주광율 분포 분석 ... 165
• 마. 창호 조건별 실내 휘도 분석 ... 168
• 바. 창호 구성별 표면온도 분석 ... 170
• 제3절 통합에너지 해석 실증시설 평가 ... 172
• 1. 통합에너지성능분석 ... 172
• 가. 시뮬레이션 모델의 구성 ... 172
• 2. 창면적비 및 방위에 따른 에너지소비량 평가결과 ... 175
• 가. 시뮬레이션 평가방법 ... 175
• 나. 통합에너지성능평가결과 ... 176
• 다. 방위 및 창면적에 따른 시뮬레이션 평가결과 ... 179
• 3. 실증시설에 적용된 BIPV 성능평가 ... 184
• 가. BIPV 창호의 적용성 평가 ... 184
• 나. 남측 수직면 일사량 분석 ... 185
• 다. 시간에 따른 모듈의 발전량 ... 186
• 라. 일사량에 따른 모듈의 발전효율 ... 186
• 제6장 결론 ... 188
• 참고문헌 ... 193
• 부록 ... 196
• 끝페이지 ... 246