• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.312.1-312.1
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• 2013

PID (Potential Induced Degradation)는 높은 시스템 전압을 갖는 PV모듈에서 발생하는 현상으로 PV모듈의 출력을 급격하게 감소시키는 현상을 말한다. PV시스템의 높은 전압은 태양전지와 PV모듈의 프레임 사이에 전위차를 발생시키고 이로 인하여 누설전류가 흐르게 된다. 누설전류는 태양전지 표면에 전하를 축적 시켜 발전 효율을 감소시키게 된다. 이러한 누설전류는 온도와 습도가 높을수록 많이 발생하는 것으로 알려져 있다. 본 논문에서는 PV모듈을 구성하는 재료가 PID에 의한 출력변화에 어떠한 영향을 주는지에 관한 연구를 수행하였다. PID가 쉽게 발생하는 태양전지를 이용하여 일반적으로 PV모듈을 제작 할 때 사용되는 전 후면 재료를 이용하여 각각의 출력변화에 대한 연구를 수행하였다. PV모듈의 전 후면 재료를 각각 다르게 하여 이에 따른 PID 발생 정도를 출력 변화로 확인하였으며 PID의 원인이 되는 누설전류에 어떠한 변화를 주는지 분석하였다. PV모듈의 후면 재료는 PV모듈 내부로의 수분 침투와 관련하여 PID 발생에 영향을 주고 전면재료인 저철분 강화유리는 PV모듈 내부에 전하를 공급하여 누설전류가 발생하게 하는 역할을 하는 것으로 판단된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.297.1-297.1
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• 2013

PV모듈은 다수의 태양전지를 상호 연결한 후 라미네이션(Lamination)공정을 통해 오랜 시간 견딜 수 있는 하나의 구조물로 만든 것이다. 외부환경 노출되어 장시간 발전하는 PV모듈은 설하중 풍하중 등 다양한 응력을 받는다. 이러한 외부 응력은 PV모듈 내부의 태양전지를 파손시켜 발전 출력의 감소를 발생 시킬 수 있다. 따라서 기계적 신뢰성을 보장하는 것은 매우 중요하며, PV모듈의 기계적 강도를 향상시키기 위한 연구가 활발히 진행되어지고 있다. 따라서, 본 논문에서는 PV모듈의 기계적, 물리적 변형을 최소화 하고자 PV모듈 전면에 사용되는 강화유리의 두께를 증가시켜 기계하중 시험을 진행하였다. 실험은 K SC IEC 61215의 PV모듈 인증시험 기준에서 제시하는 기계강도 시험과 동일한 방식으로 시험을 실시 하였으며, 전면유리 두께가 3.2 mm, 4 mm, 5 mm인 PV모듈을 사용하여 하중에 대한 최대변형과 출력 변화를 관찰하였으며, EL (electroluminescence) 측정을 통하여 기계강도 실험전 후의 모듈 내부 태양전지 파손 여부를 확인하였다. 이러한 결과는 PV모듈에 대한 내풍압 및 적설하중 등 Field에서 발생될 수 있는 물리적 내구성능을 분석하는데 많은 도움이 될 수 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.487.2-487.2
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• 2014

일반적으로 PV모듈은 태양전지의 내구성을 보완하기 위해 유리, EVA, Back-sheet, Frame등을 사용하여 보호하게 된다. 이렇게 하나의 PV모듈로 만들어져 약 20년간 옥외에 노출 되면서 다양한 하중에 노출된다. PV모듈의 변형이 발생하면서 PV모듈 내부에 위치하는 태양전지도 다양한 원인에 의해 외부에서 힘을 받음으로써 변형이 일어나고 심지어 태양전지의 파손이 발생 되는 경우도 있다. 따라서 PV모듈 내에 존재하는 태양전지가 외부하중에 의한 내구성을 확보하기 위해서는 유리, EVA, Frame과 같은 PV모듈 구성소재가 하중에 대한 변형량을 분석함으로써 태양전지 파손을 방지할 수 있는 구조 및 재료 연구에 활용 될 수 있을 것으로 판단된다. 이를 분석하기 위해 강화유리를 중심으로 EVA, 태양전지, Back-sheet의 적층화 과정에서 외부하중에 대한 변형량 비교와 강화유리, EVA 두께 변화에 따른 변형량, 라미네이션(Lamination)된 모듈과 프레임 사이의 접착력이 변형량에 어떤 영향을 미치는 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.112.2-112.2
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• 2011

PVT(Photovoltaic Thermal) 모듈은 태양광과 태양열 에너지를 동시 이용이 가능한 모듈로서 태양광전지(PV, Photovoltaic)모듈에 열교환기를 접합한 형태로 전기에너지뿐만 아니라 열에너지를 동시에 생산할 수 있는 시스템이다. 기존 PV 모듈은 일사량이 많으면 전력 생산량이 증가하는 동시에 PV모듈의 온도가 상승함에 따라 발전 효율이 감소하는 문제점이 있으며 일반적으로 $25^{\circ}C$이상 조건에서 모듈 온도가 $10^{\circ}C$ 증가할수록 발전효율의 약 4~5% 정도 감소하는 것으로 보고되고 있다. PVT 모듈은 기존 태양광모듈에 열교환기를 접합하여 냉각함으로써 PV모듈의 온도를 낮추어 발전효율을 증가시키는 동시에 부가적으로 발생하는 온수를 직접이용하거나 다양한 계통의 보조 열원으로 이용할 수 있는 장점이 있다. 본 연구에서는 수치해석기법(CFD)을 활용하여 PV모듈 냉각 및 온수 발생을 위한 열교환기를 설계하였으며 다양한 형상의 열교환기에 대해 유동해석을 수행하여 최적의 열흡수효율을 갖는 열교환기의 형상을 설계하였다. 또한 최적 설계된 PVT 모듈을 제작하여 실제 태양과 유사한 광원을 갖는 인공태양조건에서의 실내 실험을 통해 PVT 모듈의 성능을 검증하였으며 또한 실제 노상에 설치하여 ASHRAE 93-77의 실험기준과 ECN의 PVT 집열기 성능측정 가이드라인에 따라 옥외 시험평가를 하여 PVT 모듈의 성능 검증을 하였다. 최적 설계된 PVT모듈에 대한 성능평가 결과 기존 PV 모듈보다 발전효율이 약 15%(기존 발전효율 대비) 향상된 결과를 확인하였다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2020년도 전력전자학술대회
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• pp.334-335
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• 2020

본 논문에서는 레이저 광원을 적용한 무선전력전송 시스템에 적용되는 PV 모듈의 출력 특성을 분석하고, PV 모듈로부터 최대 전력을 발생시키면서 배터리를 충전시킬 수 있는 컨버터 개발 결과를 제시한다. 먼저, 특정 파장에서 최대전력이 발생되도록 개발된 PV 수신모듈에 레이저 빔을 조사하였고, 레이저에 공급되는 전력 크기에 따른 PV 모듈의 전압-전류의 특성 데이터를 확보하였다. 전압/전류 특성 데이터로부터 PV 수신모듈의 소신호 저항을 분석하였고, 이를 컨버터 회로모델에 적용함으로써 제어기 설계를 위한 시스템의 전달함수를 유도하였다. 이로부터 레이저 일사량에 따른 전류원/전압원 전영역에서 PV 모듈의 입력전압을 안정적으로 제어할 수 있는 제어기를 설계함으로써 레이저 수신용 PV 모듈이 최대 전력을 발생시킬 수 있도록 하였다. 본 논문에서 제안된 방법은 MCU 제어기반 25W급 배터리 충전용 부스트 컨버터의 프로토타입 제품을 통해 실험 검증되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.690-690
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• 2013

Field에 설치된 PV모듈은 가혹한 외부 환경에 노출되어 외부 하중, 온도 변화, 자외선, 수분 등의 영향을 받게 된다. 특히 PV모듈 내부로 수분이 침투 하였을 경우에는 태양전지와 전극의 부식 등 발전성능을 크게 저하시킬 수 있다. 이러한 외부 환경으로부터 태양전지가 안정적으로 발전할 수 있도록 PV 모듈은 전면재료인 유리와 후면재료인 Back Sheet를 진공 상태에서 압력을 가해 봉합하는 Lamination 공정을 거쳐 제작 되어 진다. 특히 Lamination 공정에 사용되는 EVA (ethylene vinyl acetate)는 PV모듈의 내구성능을 좌우할 수 있는 가장 중요한 재료중 하나이다. 본 논문에서는 Lamination 공정에 사용되어지는 EVA의 수분 침투의 특성에 관한 연구를 수행하였다. 공정 조건에 따른 EVA에 침투 되는 수분의 양을 확인하기 위해 Lamination 공정 조건을 변경하여 실험을 진행하였다. 그리고 외부 환경 변화에 의한 영향을 확인하기 위해 EVA가 수분에 노출 되는 시간과 온도를 변화시켜 보았다. 실험의 결과는 외부에 노출된 PV 모듈의 내부에 침투할 수 있는 수분의 양을 예상할 수 있게 하며, 수분 침투에 의한 내구성의 저하를 감소시키기 위한 최적의 Lamination 공정 조건과 봉합재 선정을 위한 기초 자료를 제공한다.

• 한국태양에너지학회:학술대회논문집
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• 한국태양에너지학회 2009년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.251-258
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• 2009

Building-Integrated Photovoltaics (BIPV) is a photovoltaic (PV) technology which can be incorporated into the roofs walls of both commercial and domestic buildings to provide a source of electricity. BIPV systems can operate as a multi-functional building components, which generates electricity and serves as part of building envelope. It can be regarded as a new architectural elements, adding to the building's aesthetics. Applying PV modules on roof has an advantage over wall applications as they seem to receive more solar radiation on PV modules. There are various types of PV applications on building roofs: attached, on-top and integrated. This paper describes the classification and characteristics of PV applications on roofs.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제29권4호
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• pp.1-6
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• 2009

This paper estimates numerically cells the electrical characteristics of the PV module with environmental changes such as shunt resistance, series resistance, temperature, irradiance. Series resistance $R_s$ including diode characteristic resistance $r_d$ is derived from the p-n junction diode model. I-V characteristics of this model with series resistance $R_s$ are simulated on Matlab. Finally, theoretical I-V characteristics are compared with those of solar simulator. Those results agreed well within the manufacturer's maximum error range 3%

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제25권4호
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• pp.141-153
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• 2005

PV 태양광 발전은 PV 재료가 고가이므로 일반 전력비용에 비해 상대적으로 비용이 높아진다. 저가형 광학 집광기술과 PV를 통합하게 되면, 비용뿐만 아니라 설치면적 등에서 유리하게 되나, 집광기의 단점이 함께 추가되게 된다. 집광기는 작은 수광각과 송신광선을 갖고 있어 PV 모듈에 필요한 태양광, 광학손실의 손실정도를 최소화하기 위한 신중한 시스템 디자인과 2축형 트레킹 장치가 필요하다. 고정식 비집광 시스템보다 더 많은 에너지를 얻기 위해서는 광학시스템의 손실율을 줄이고, 고효율의 PV 모듈을 이용한 PV셀의 상호연결이 필요하다. 본 논문에서는 우선, 비이미지 프레넬 렌즈 집광기를 사용한 PV 시스템에 대하여 간단하게 설명한 후, 출력전력값을 이론적으로 예측하고 PV 효율과 시스템 성능을 제시하였다. 프레넬 렌즈 선형 집광기 통합 PV 시스템과 비집광 PV 모듈의 출력전력값과 시스템 비용을 비교하면, PV 전력비용을 줄일 수 있는 집광기의 이용이 유용한 것을 알 수 있다. 따라서, 집광형 PV 시스템은 미래의 에너지 이용에 매우 유리한 시스템이라 할 수 있다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.723-730
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• 2016

태양광 모듈은 필요한 발전량을 얻기 위해 태양 전지를 직렬과 병렬로 조합하여 구성하며, 이 모듈은 일사량 및 온도에 따라 발전성능이 크게 좌우되는 특성을 가지고 있다. 또한, 태양광 전원은 건물 또는 나무 등의 주변 환경에 의한 음영과 같은 특수한 상황에 의하여 출력손실이 발생하게 된다. 즉 태양광 전원을 구성하는 태양광 모듈 일부에 부분음영이 발생할 경우, 태양광 모듈의 단락전류가 제한되어 전체 발전량 손실을 초래하고, 열점(Hot-Spot) 현상과 같은 열화현상이 발생하여 모듈의 수명을 단축시킨다. 따라서 본 논문에서는 태양광 모듈의 출력을 향상시키기 위한 태양전지와 바이패스 다이오드의 최적구성 알고리즘을 제시하였다. 또한, 부분 음영에 의한 출력손실을 최소화하기 위하여 태양광 어레이의 회로를 최적으로 구성하는 알고리즘을 제시하였다. 상기 알고리즘을 바탕으로 회로해석 프로그램인 PSIM S/W를 이용하여 태양광 모듈과 태양광 어레이를 모델링하여 시뮬레이션을 수행하였다. 그 결과, 본 논문에서 제안한 태양 전지와 바이패스 다이오드의 최적구성 알고리즘과 태양광 어레이의 최적구성 알고리즘이 태양광 전원의 성능 향상에 유용함을 확인하였다.