To assess the performance and characteristics of colored building-integrated photovoltaic (BIPV) modules, a comparative assessment of empirical performance was conducted on colored BIPV modules (gray, blue, and orange) and general BIPV module. These modules were installed on the south-facing slope (30°) for comparative assessment through a field test. Monitoring data were collected every 10 min from December 20, 2019 to January 21, 2020 and used to performance and characteristics analysis. Performance ratio and module efficiency were utilized during performance indexing for comparative assessment. For general BIPV modules, the operational efficiency was analyzed at 16.63%, whereas for colored BIPV modules, 13.70% (gray), 15.12 % (blue), and 14.49% (orange) were analyzed. It was discovered that the efficiency reduction caused by transmission losses owing to the application of colored cover glasses were 17.74% (gray), 9.05% (blue), and 9.86 % (orange), under field testing conditions. These values turned on an additional 7% reduction in efficiency for gray BIPV modules, compared to the degradation resulting from transmission drop (gray: 10.87%, blue: 8.99%, and orange: 9.02%) calculated using the efficiency of each module in standard test conditions (STC). Performance ratio analysis resulted in the following values: 0.92 for general BIPV modules, and 0.85 (gray), 0.91 (blue), and 0.91 (orange) for colored BIPV modules. As demonstrated by the above results, modules with a colored cover glass may differ in their operational performance depending on their color, unlike general modules. Therefore, in addition to the performance evaluation under STC, additional factors of degradation require consideration through field test.
Transactions on Electrical and Electronic Materials
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제18권1호
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pp.30-34
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2017
The building integrated photovoltaic system (BIPV) attracts attention with regard to the future of the photovoltaic (PV) industry. It is because one of the promising national and civilian projects in the country. Since land area is limited, there is considerable interest in BIPV systems with a variety of angles and shapes of PV panels. It is therefore expected to be one of the major fields for the PV industry in the future. Since the irradiation is different from each installation angle, the output can be predicted by the angles. This is critical for a PV system to be operated at maximum power and use an efficient design. The development characteristics of tilted angles based on data results obtained via long-term monitoring need to be analyzed. The ratio of the theoretically available and actual outputs is compared with the installation angles of each PV module to provide a suitable PV system for the user.
이 논문에서는 전이 금속 산화물(TMO)층으로 구성된 다층 박막을 사용하는 BIPV(Building Integrated Photovoltaic) 시스템용 전면 컬러 유리를 제안하였다. 몰리브덴 산화물(MoO3) 및 텅스텐 산화물(WO3)은 굴절률 차이가 큰 계면을 형성하여 적절한 간섭효과를 얻을 수 있다. 단일 Thermal Evaporator 증착 방법을 통해 다층 박막을 제작함으로써 간단하고 빠르며 저렴한 제조 방법을 제안하였다. MoO3(60nm)/WO3(100nm) 다층 박막으로 90% 이상의 광 투과율을 갖는 자홍색 유리를 시연하였으며, 이 기술은 상용화된 BIPV 시스템에 유용할 것으로 기대된다.
본 연구에서는 건물 외벽 태양광 발전 통합 시스템(BIPV: Building Integrated Photovoltaic System)용 컬러 유리의 구조를 제안하고 이를 구현하기 위한 공정 기술을 개발하였다. 굴절률 값이 다른 두 종류의 산화 금속 박막을 집적함으로써 투과도가 우수하면서도 서로 다른 컬러를 구현할 수 있음을 파동광학에 기반한 전산모사를 통해서 확인하였다. 선택된 구조를 구현하기 위해 RF Magnetron 증착 방법을 통해 목표로 하는 두께를 균일하게 얻을 수 있는 공정을 개발하였다. 실험 시편에 대한 광학적 분석을 전산모사 결과와 비교하여 분석한 결과, 원하는 컬러 유리를 랩 스케일에서 안정적으로 구현할 수 있음을 알 수 있었으며, 상온에서 일주일 이상의 안정성을 갖는 것을 확인하였다. 이러한 기술은 BIPV 건축물을 구축하는 데에 유용할 것으로 기대된다.
Recently, the cases of BIPV(Building-integrated Photovoltaic) have been increased with interest in renewable energy application for buildings. PV System in building can perform a variety of roles as an energy supplier, exterior materials, aesthetic element and etc. To apply PV modules in buildings, various factors should be considered, such as the installation angle and orientation of PV module, shading, and temperature. The temperature of PV modules that are attached to building surfaces especially is one of the most important factors, as it affects both the electrical efficiency of a PV module and the energy load in a building. BIPV modules designed as finished material for spandrels are presented in this paper. The purpose of this study is to analysis on the thermal performance characteristics of BIPV modules. This study dealt with different types of BIPV modules depending on the backside material, such as clear glass and backsheet. The analysis of monitoring data shows that the PV module temperature was closely related to the solar radiation on the BIPV module surface, and the BIPV used at the backside also had an effect on the PV module temperature that in turn determines its thermal performance.
The efficiency of building-integrated photovoltaic(BIPV) system is mainly determined by solar radiation and the temperature of PV modules. The performance of BIPV systems is reported to be different from that of conventional PV systems installed in the open-air. This paper presents the relationship of solar radiation and electricity generation from a 2kWp roof-integrated PV system that is applied as building elements on an experimental house, and the energy saving effect of the BIPV system for a typical house. For the performance evaluation of the BIPV system, it produced a regression equation with measured data for winter days. The regression equation showed that a comparison of the measured electricity generation and the predicted electricity generation of the BIPV system were meaningful. It showed that an annual electricity generation of the system appeared to cover around 52% of an annual electricity consumption of a typical domestic house with the floor area of $96m^2$.
국내 제로에너지건축물 의무화를 대응하기 위해서 신재생에너지 자립률을 높이려면 고층 건물일수록 대지면적에 한계가 있고 옥상에 PV모듈을 설치하는 것만으로는 부족하다. 따라서 제로에너지건축물을 실현할 수 있는 핵심 에너지원으로 BIPV(Building Integrated PhotoVoltaic, 이하 BIPV)는 가장 주목받는 산업이다. 이에 본 연구는 BIPV 산업의 올바른 방향 제시와 활성화룰 위해 설계자, 시공자, 제품 제조자, 유지관리자 등 경력 10년 이상 전문가를 대상으로 BIPV 산업의 문제점을 자율 토론 방식으로 설문 조사를 시행하였다. BIPV 적용의 산업적 문제점으로는 제품 인증을 위한 표준 및 인증기준의 범위 확대, 다품종 소량 생산의 현황을 고려한 인증범위 개선, 컬러 모듈과 루버 모듈 및 지붕형 제품을 수용할 수 있는 표준 개정 필요성, 인증제품 의무화를 통한 외산 모듈의 국내 유입 차단의 필요성, BIPV 제품 정보 획득의 어려움, BIPV의 건축 적용 부위 등에 대한 정확한 가이드라인으로 참여자간의 혼란 야기 방지 필요, BIPV 정의의 명확한 정립과 지원 정책이나 제도가 부족하다는 문제들을 도출하였다. 이에 본 연구는 산업계에서 바라보는 시장 변화와 영향을 주고 있는 요소, 경쟁력 강화를 위한 필요한 개선 사항을 바탕으로 대응 방안과 방향성을 제시하고 제안하는데 그 목적이 있다.
The purpose of this study was to analyze the annual energy demand including heating, cooling and lighting according to kind of windows with transparent thin-film a-Si Building Integrated Photovoltaic(a-Si BIPV) for office building. The analysis results of the annual energy demand indicated that the a-si BIPV window was reduced by 8.4% than the clear gazing window. The base model A was combinate with a-Si BIPV window area of 67% and clear window area of 33% among the total exterior area. The model B is to be applied with low-e clear glass instead of clear glass of the base model A. The model B was reduced to annual energy demand of 1% more than the model A. Therefore, By using a-si BIPV solar module, the cooling energy demand can be reduced by 53%(3.4MWh) and the heating energy demand can be increase by 58%(2.4MWh) than clear glazing window in office building. Also, Model C applied to the high efficient lighting device to the model B was reduced to annual energy demand of 14.4% more than the Model D applied to the high efficient lighting device to the model A. The Model E applied with daylight dimming control system to the Model C was reduced to annual energy demand of 5.9% more than Model C.
Practical building integrated photovoltaic system built by Kolon E&C has been monitored and evaluated with respect to power generation, which was installed in Deokpyeong Eco Service Area in Deokpyeong, Gyeonggi, Korea. The amorphous silicon transparent PV module in this BIPV system has 44Wp in power output per unit module and 10% of transmittance with the unit dimension with $980mm{\times}950mm$. The BIPV system was applied as the skylight in the main entrance of the building. This study provided the database for the practical application of the transparent thin-film PV module for BIPV system through 11 month monitoring as well as various statistical analyses such as monthly power output and insolation. Average monthly power output of the system was 52.9kWh/kWp/month which is a 60% of power output of the previously reported data obtained under $30^{\circ}$of an inclined PV module facing south(azimuth=0). This lower power output can be explained by the installation condition of the building facing east, west and south, which was resulted from the influence of azimuth.
The integration of PV modules into building facades or roof could raise PV module temperature that results in the reduction of electrical power generation. Lowering operating temperature of PV module is important in this respect, and PV module temperature should be considered more accurately, for building-integrated PV(BIPV) systems in predicting their performance. This paper describes a BIPV solar roof design and verifies its performance through experiment In relation to the effect of ventilation in space between PV module and roof surface. The results showed that the ventilation in the space had a positive effect in lowering the module temperature of the BIPV solar roof that enhanced the performance of its electricity generation.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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