• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.11a
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• pp.3-4
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• 2012

PV 시뮬레이터는 제한된 공간에서 PCS(Power Conditioning System)의 성능을 평가하거나, 고장유무를 검사하는데 필수적인 장비이다. PV 시뮬레이터가 PV 어레이와 동일한 동작을 하기 위해서는 다양한 재질의 PV cell에 대하여 모델링이 가능해야한다. 본 논문은 EN50530에 규정되어 있는 최대전력운 전범위인 $V_{MPP}{\pm}10%$ 구간에서 발생하는 오차를 다른 PV cell 모델링 알고리즘과 비교하고 제안한 알고리즘의 우수함을 증명하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.68-68
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• 2011

본 연구에서는 PV cell이 직달 일사에 노출되는 경우와 집광된 태양광에 조사되는 경우의 성능을 비교하는 한편 집광기의 형태에 따른 열적 성능을 검토하고자 하였다. PV cell은 본질적으로 반도체의 특성을 가지므로 작동온도의 상승에 따라 성능이 저하된다는 사실이 알려져 있으며, 태양조사의 강도 및 밀도 등 특성에 따라서도 성능의 변화를 예상할 수 있다. 그러나 이러한 성능변화에 관련된 인자들과 그 영향의 크기에 대한 정량적인 기술자료가 부족하므로 설치와 이용에 한계가 있는 것이 현실이다. 인공태양 장치(solar simulator)를 이용하여 0.7에서 1.2 sun 범위의 태양 조사 환경에서 결정질 실리콘계 PV cell과 집광형 PV cell의 성능을 검토하였다. 집광에 사용한 PTC는 집광면적의 폭이 500 mm이며, 집광 조사면적이 최소 10 mm인 경우 이론적 최대 집광비가 50이었다. PTC의 축방향으로는 균일한 태양조사가 있게된다는 것을 가정하여 모델의 길이는 간편한 실험을 위해 150에서 500 mm의 범위에서 제작하였다. 수평으로 놓인 PTC의 상부 초점 위치로부터 집광면이 아래 쪽에 위치할수록 집광 조사 면적이 증가하므로 PV cell의 크기에 따라 PTC 초점의 위치로부터 거리를 결정하였다. 한편, PTC 자체의 성능도 촛점거리와 집광면 폭의 비에 따라 달라질 수 있다는 가정 하에, 포물면의 최저 위치로부터 촛점거리는 각각 300, 400 및 500 mm가 되도록 세가지 형태를 제작하여 사용하였다. 동일한 형태의 PTC에서 PV cell의 동일한 설치 위치에서도 최고 $110^{\circ}C$ 범위의 PV cell의 작동 (표면) 온도에 따른 성능의 차이를 관찰하기 위해 셀의 후면을 냉각시키는 경우와 그렇지 않은 경우를 비교하였다. PV cell의 표면 온도 측정을 위해서, 후면의 온도와 같이 광선 차단 효과의 우려가 없는 경우에는 열전대를 설치하였으며, 셀의 전면 온도 측정을 위해서는 비접촉식 적외선 온도계를 사용하였다. 냉각 방법으로는 공기를 이용한 자연대류와 액체를 사용하는 강제대류의 경우를 고려하였으며, 필요에 따라 적절히 설계된 히트싱크를 설치하여 비교 실험을 진행하였다. 강제대류 냉각의 경우는 항온조를 사용하여 순환하는 냉각수의 유량과 공급온도를 변화시킴으로써 PV cell의 작동온도를 조절하고, 이에 따른 발전 성능의 변화를 관찰하였다. 본 연구에서 도출한 실험 및 분석 결과는 PV cell의 설치 환경과 작동온도의 변화에 따라 그 성능 변화를 예측할 수 있는 기술적 자료를 제공함으로써 에너지 이용의 합리화를 도모하는데 기여할 수 있을 것이다.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 2008.11a
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• pp.36-41
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• 2008

In this paper, we study The Effects of PV Cell's Electrical Characteristics for PV Module Application. Photovoltaic module consists of serially connected solar cell which has low open circuit voltage and high short circuit current characteristics. The whole current flow of PV module is restricted by lowest current of one solar cell. For the experiment, we make PV module composing the solar cells that have short circuit current difference of 0%, 1%, 3% and Random. The PV module exposed about 35days, its the maximum power drop ratio was 4.282% minimum and 6.657% maximum. And PV module of low current characteristics has electrical stress from other modules. The solar cell temperature of PV module was higher compared to PV cell. To prevent early degradation, it is need to have attention to PV cell selection.

• Proceedings of the Korean Institute of Information and Commucation Sciences Conference
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• 2011.10a
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• pp.425-428
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• 2011

This paper presents a micro-scale solar energy harvesting circuit with a simple MPPT control. Solar Energy is harvested using a small off-chip PV cell generating output voltages under 0.5V instead of an on-chip PV cell. A simple MPPT is implemented using a pilot PV cell and utilizing the relationship between the open-circuit voltage of a PV cell ($V_{OC}$) and its MPP voltage ($V_{MPP}$). With applying the MPPT control, the designed circuit delivers the MPP voltage to load even though the loads is heavy such that the load circuit can operate properly. The proposed circuit is designed in TSMC 0.18um CMOS process.

• The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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• v.19 no.1
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• pp.51-56
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• 2014

PV cell modeling is necessary both for software and hardware simulators in analyzing and testing the performance of PV generation systems. Unique I-V curve of a PV cell identifies its own characteristics by electrical equivalent model that is composed of diode constants ($I_o$, $v_t$), photo-generated current ($I_{ph}$), series resistance ($R_s$), and shunt resistance ($R_{sh}$). Photo-generated current can be easily estimated since it is proportional to irradiation level. However, other electrical parameters should be solved from the manufacturer's data sheet that is consisted with three remarkable operating points such as open circuit voltage ($V_{oc}$), short circuit current ($I_{sc}$), and maximum power voltage/current ($V_{MPP}/I_{MPP}$). This paper explains and analyzes mathematical process of a novel PV cell modeling algorithm that was proposed by the authors with the name of "K-algorithm".

• Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
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• v.16 no.3
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• pp.549-557
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• 2012

In this paper an on-chip photo energy harvesting system with MPPT(Maximum Power Point Tracking) control is proposed. The ISC(Integrated Solar Cell) is implemented using p-diff/n-well diodes available in CMOS processes. MPPT control is implemented using the linear relationship between the open-circuit voltage of a PV(Photovoltaic) cell and its MPP(Maximum Power Point) voltage such that a small pilot PV cell can track the MPP of a main PV cell in real time. Simulation results show that the designed circuit with the MPPT control delivers the MPP voltage to load even though the load is heavy such that the load circuit can operate properly. The proposed circuit is designed in 0.18um CMOS process. The designed main PV cell and pilot PV cell occupy $8mm^2$ and $0.4mm^2$ respectively.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2016.07a
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• pp.357-358
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• 2016

This paper presents a dynamic, electric-thermal model for a photovoltaic (PV) cell that combines electrical and thermal parameters. In this model, the irradiance and ambient temperature are used to calculate the PV cell temperature based on a five-layer thermal model. The cell temperature is then used in the electrical model to accurately adjust the PV cell output electrical characteristics and power. A custom experimental setup was built to test and verify the electrical and thermal characteristics of the PV cell and its surrounding layers. The electric-thermal model is validated using experimental data in realistic scenarios. This PV model can be scaled up and used to simulate PV systems in wide variety of applications, extreme environmental conditions, and fault conditions in real-time.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2013.07a
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• pp.234-235
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• 2013

PV cell model은 PV simulator를 제작하거나 시뮬레이션 Software를 통하여 PV 발전시스템을 분석하기 위하여 필요하다. PV cell의 I-V 특성곡선은 PV cell의 특성을 결정짓는 중요한 요소이며, 전기적으로 다이오드정수($I_o$, $v_t$)와 광전류원($I_{ph}$) 그리고 직렬저항($R_s$) 및 션트저항($R_{sh}$)으로 모델링 가능하다. 광 전류원은 일사량에 비례하여 그 값을 추정할 수 있으나 나머지 변수인 다이오드정수($I_o$, $v_t$)와 직렬저항($R_s$) 및 션트저항($R_{sh}$)은 제조사 데이터시트에서 제공하는 3개의 대표적인 운전점인 개방회로 전압($V_{oc}$), 단락회로 전류($I_{sc}$), 그리고 최대출력에서의 전압/전류($V_{MPP}/I_{MPP}$)를 기초로 수학적으로 해를 구하여야만 한다. 본 논문에서는 저자가 제안하는 K-알고리즘의 수학적 도출 과정과 수치해석적 특성을 고찰한다.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2012.07a
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• pp.570-571
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• 2012

본 논문에서는 PV Simulator의 운전시 기존 방식에 비해 성능이 우수한 PV Cell Modeling 알고리즘을 제안한다. PV Simulator가 PV Cell의 비선형적인 I-V 특성을 구현하기 위해서는 제조사가 제공하는 3가지 운전점(단락회로운전, 개방회로운전 및 최대전력운전)에서의 전압, 전류 데이터를 이용하여 빠르고 정확하게 PV Cell 등가회로의 파라메터 값을 추출하여야 한다. 본 논문에서는 방정식 근을 비교하는 방식을 이용하여 기존 방식에 비해 실리콘-결정형 및 박막형 셀을 포괄하는 빠르고 정확한 등가회로 파라메터 추출방법을 제시하고, 제안한 모델링 방법에 대한 유효성을 시뮬레이션을 통해 검증하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.424.2-424.2
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• 2016

Solar cell converts light energy to electric energy. But a solar cell generates low power, PV module is fabricated by connected in series with dozens of solar cell. Owing to solar cell connected in series, power of PV module is influenced by shading or mismatch power of solar cells. To prevent power loss of PV module by shading or mismatch current, Bypass diodes are installed in PV module. Bypass diode operating reverse voltage by shading or mismatch power of solar cells bypass mismatch current. However, bypass diode in module exposed outdoor is easily damaged by surge voltage. In this paper, we confirm characteristics variation of PV module with damaged bypass diode. As a result, power of PV module with damaged bypass diode is reduced and Temperature of that is increased.