초록 ▼

이 연구는 해수면에 설치하여, 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 부이식 염료감응 태양광 발전기의 설계 및 제조에 관한 것으로써, 원구형 모듈의 형상 설계, 설계에 따른 염료감응 태양전지 단위 모듈의 제작, 모듈 지지대의 설계 및 제작, 발전모듈의 조립 및 전원장치의 설계 및 제작을 목표로 하였다.
먼저 해양환경에 적합한 모듈의 형상에 대한 검토 후 구형을 기본으로 여러 종류의 모듈을 설계하여 그 제작 가능성을 조사하였다. 그 결과 대량 생산이 가능하고, 다양한 환경에서 적응하기 위하여 타원형의 구조가 적합하다는 결론을 내리고,

이 연구는 해수면에 설치하여, 태양광을 이용하여 전기를 생산하는 부이식 염료감응 태양광 발전기의 설계 및 제조에 관한 것으로써, 원구형 모듈의 형상 설계, 설계에 따른 염료감응 태양전지 단위 모듈의 제작, 모듈 지지대의 설계 및 제작, 발전모듈의 조립 및 전원장치의 설계 및 제작을 목표로 하였다.
먼저 해양환경에 적합한 모듈의 형상에 대한 검토 후 구형을 기본으로 여러 종류의 모듈을 설계하여 그 제작 가능성을 조사하였다. 그 결과 대량 생산이 가능하고, 다양한 환경에서 적응하기 위하여 타원형의 구조가 적합하다는 결론을 내리고, 타원형의 160개의 단위모듈을 지닌 구조를 최종적으로 선택하여 설계를 완료하였다. 이 설계에 따라 제조가 어떠한 종류의 태양전지가 적합한지 검토하여 4가지 각각 다른 형상의 염료감응 태양전지를 설계하였다. 염료감응 태양전지 단위모듈의 형식에는 직렬식, 병렬식, W식 등 여러 종류가 있는데, 이들 중 안정성이 가장 높은 병렬식을 본 연구에 사용하기로 결정하였다. 이들 태양전지 단위모듈은 기존의 일반적인 모듈과는 다른 특수한 사다리꼴의 형상을 기본으로 하고 있으므로, 형상에 따른 최적의 재료 선정 및 제조조건의 결정이 필요하였다. 단위 모듈의 제조에 있어 가장 문제가 되는 부분은 금속전극을 산성이 강한 전해질과 외부로부터 보호하는 실링 부분으로써, 실제 태양전지의 수명을 가장 크게 좌우한다. 본 연구에서는 초기 특성 검사를 위해서 초기 몇 개의 모듈에는 열융착형 실링재인 Surlyn을 사용하였으나, 실제 모듈의 제작에는 현재까지 개발된 기술 중 수명안정성이 가장 높은 그라스프릿(glass frit)을 이용한 레이져실링기술을 사용하였다.

Abstract ▼

To develop the new concept of solar generation system which can float on surface water, we designed and developed the waterproof casing, frame for solar cells, power control device. All compartments were fabricated into clear acrylic waterproof casing. Though several tests on air, the prototypes of

To develop the new concept of solar generation system which can float on surface water, we designed and developed the waterproof casing, frame for solar cells, power control device. All compartments were fabricated into clear acrylic waterproof casing. Though several tests on air, the prototypes of solar generation buoy system showed more higher electric power harvested than Si solar cell.
Considering environmental characteristics of severe conditions, we tested several types of solar module which can develop as a buoy system. One of possible system is determined to the ellipse-shape. Its structure is more stronger than spherical shape in marine environment. The basic design of solar system is composed with 160 solar cell and those are connected with parallel to enhance power generation. The solar cell has four different shape to attach the frame (square and lozenge). In order to maximize power generation, the dye materials for solar cell were carefully chosen. Furthermore, to ensure the long-life of solar cells the laser sealing technique using glass frit was used.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 보고서 요약 ... 3
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 7
• 목차 ... 9
• 그림 목차 ... 13
• 표 목차 ... 17
• 제1장 서론 ... 19
• 제1절 연구의 목적 및 필요성 ... 19
• 제2절 부이식 태양전지 검토 및 선택 ... 20
• 1. 태양전지의 종류와 부이식 태양전지 선택 ... 20
• 2. 염료감응 태양전지의 특성 ... 21
• 3. 염료감응 태양전지의 국내외 기술현황 ... 24
• 제2장 연구내용 및 방법 ... 27
• 제1절 연구의 목표 ... 27
• 제2절 연구내용 ... 27
• 제3절 연구방법 ... 28
• 1. 염료감응 태양전지 모듈의 제작방법 ... 28
• 2. 부이식 태양전지 형상 설계 ... 30
• 3. 모듈의 제작 ... 30
• 4. 전원장치의 제작 ... 30
• 제3장 연구결과 및 고찰 ... 31
• 제1절 부이식 연료감응 태양전지 모듈지지 형틀의 설계 및 제작 ... 31
• 1. 설계의 개념 ... 31
• 2. 모듈시스템 형상의 설계 ... 32
• 3. 지지틀의 설계와 제작 ... 36
• 4. 보호구의 설계 및 제작 ... 39
• 제2절 연료감응 태양전지 단위모듈의 제작 ... 39
• 1. 연료감응 태양전지 단위모듈의 종류 선택 ... 39
• 2. 단위모듈 제작 ... 42
• 제3절 부이식 태양전지 모듈 시스템의 제작 ... 58
• 1. 부이식 연료감응 태양전지 모듈 시스템의 조립 및 사양 ... 58
• 2. 부이식 연료감응 태양전지 모듈의 발전량 계산 ... 59
• 3. 전원장치의 개발 및 제작 ... 60
• 제4절 이상적인 부이식 태양전지 모듈의 제안과 향후 연구 ... 63
• 1. 이상적인 부이식 태양전지 모듈 제안 ... 63
• 2. 향후 연구의 필요성 ... 64
• 제4장 결론 ... 65