JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.15
no.5
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pp.577-584
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2015
A photovoltaic (PV) system generates electricity by installing a solar energy array; therefore, the photovoltaic system can be easily exposed to external factors, which include environmental factors such as temperature, humidity, and radiation. These factors-as well as shading, in particular-lead to power degradation. When there is an output loss in the solar cell of a PV module package, the output loss is partly controlled by the bypass diode. As solar cells become highly efficient, the characteristics of series resistance and parallel resistance improve, and the characteristics of reverse voltage change. A bypass diode is connected in parallel to the string that is connected in series to the PV module. Ideally, the bypass diode operates when the voltage is -0.6[V] around. This study examines the bypass diode operating time for different types of crystalline solar cells. It compares the reverse voltage characteristics between the single solar cell and polycrystalline solar cell. Special modules were produced for the experiment. The shading rate of the solar cell in the specially made solar energy module was raised by 5% each time to confirm that the bypass diode was operating. The operation of the bypass diode is affected not only by the reverse voltage but also by the forward bias. This tendency was verified as the number of strings increased.
This study designs and tests a photovoltaic system with distributed maximum power point tracking (DMPPT) methodology using a field programmable gate array (FPGA) controller. Each solar panel in the distributed PV system is equipped with a newly designed DC/DC converter and the panel's voltage output is regulated by a FPGA controller using PI control. Power from each solar panel on the system is optimized by another controller where the quadratic maximization MPPT algorithm is used to ensure the panel's output power is always maximized. Experiments are carried out at atmospheric insolation with partial shading conditions using 4 amorphous silicon thin film solar panels of 2 different grades fabricated by Chi-Mei Energy. It is found that distributed MPPT requires only 100ms to find the maximum power point of the system. Compared with the traditional centralized PV (CPV) system, the distributed PV (DPV) system harvests more than 4% of solar energy in atmospheric weather condition, and 22% in average under 19% partial shading of one solar panel in the system. Test results for a 1.84 kW rated system composed by 8 poly-Si PV panels using another DC/DC converter design also confirm that the proposed system can be easily implemented into a larger PV power system. Additionally, the use of NI sbRIO-9642 FPGA-based controller is capable of controlling over 16 sets of PV modules, and a number of controllers can cooperate via the network if needed.
Abu Qahouq, Jaber A.;Jiang, Yuncong;Orabi, Mohamed
Journal of Power Electronics
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v.14
no.6
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pp.1281-1292
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2014
Photovoltaic (PV) solar systems with series-connected module integrated converters (MICs) are receiving increased attention because of their ability to create high output voltage while performing local maximum power point tracking (MPPT) control for individual solar panels, which is a solution for partial shading effects in PV systems at panel level. To eliminate the partial shading effects in PV system more effectively, sub-MICs are utilized at the cell level or grouped cell level within a PV solar panel. This study presents the results of a series-output-connection MPPT (SOC-MPPT) controller for sub-MIC architecture using a single sensor at the output and a single digital MPPT controller (sub-MIC SOC-MPPT controller and architecture). The sub-MIC SOC-MPPT controller and architecture are investigated based on boost type sub-MICs. Experimental results under steady-state and transient conditions are presented to verify the performance of the controller and the effectiveness of the architecture.
Jeon, Young Woo;Jang, Min Kyu;Kim, Min Je;Yi, Jun Sin;Park, Jinjoo
Current Photovoltaic Research
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v.10
no.3
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pp.90-94
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2022
The screen-printing method is the most mature solar cell fabrication technology, which has the advantage of being faster and simpler process than other printing technology. A front metallization printed through screen printing influences the efficiency and manufacturing cost of solar cell. Recent technology development of crystalline silicon solar cell is proceeding to reduce the manufacturing cost while improving the efficiency. Therefore, screen printing requires process development to reduce a line width of an electrode and decrease shading area. In this paper, we will discuss the development trend and prospects of screen-printing metallization using metal paste, which is currently used in manufacturing commercial crystalline silicon solar cells.
Kim, Soo-Bin;Jo, Yeong-Min;Kim, Hyeong-Jin;Song, Seung-Ho;Choi, Ju-Yeop;Choy, Ick;Lee, Young-Kwoun
Journal of the Korean Solar Energy Society
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v.35
no.2
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pp.43-52
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2015
The performance of a photovoltaic array is affected by temperature, solar insolation, partial shading effect, and array configuration. Maximum power point tracking(MPPT) techniques are employed in photovoltaic systems to make full utilization of the PV array output power which depends on solar irradiation and ambient temperature. As much as MPPT is important in photovoltaic systems, many MPPT techniques have been developed. In this paper, several major existing MPPT methods are comparatively analyzed and novel hybrid MPPT algorithm is proposed. The proposed hybrid MPPT algorithm is developed in combination with traditional MPPT methods to complement each other for improving performance and mitigating partial shading effects. The proposed algorithm is implemented and validated using MATLAB/Simulink simulation tool.
The Korean government has a plan to mandate zero-energy buildings in 2020 for public and 2025 for private buildings. In order to design a zero-energy building, insulation and airtightness, which are the most basic elements of passive house technology, are required, and the government has been accomplished this through step-by-step strengthening of related standards. In passive house with high thermal insulation and airtightness performance, the heat introduced into the building through solar radiation can be stored for a long time to keep the inside warm during winter. On the other hand, during summer, heat introduced into the building cannot be easily released to outside, so it is necessary to actively block solar radiation and high temperature outdoor air to prevent an increase of indoor temperature. Therefore, this study aims to derive an appropriate operation condition of passive house to maintain the indoor temperature at an suitable level according to the ventilation methods and solar shading conditions. As a result, under the conditions that the outdoor temperature was 28℃ or less, the ventilation using a heat recovery ventilation system at daytime and natural ventilation at nighttime were selected for the most appropriate operation method. In addition, in the case of solar shading, it was found that blocking solar radiation at daytime using the blind and open the blind at nighttime to ensure natural ventilation were selected for the most appropriate solar shading condition.
Kim, DeokSung;Kim, ChangHeon;Park, JongSung;Kim, ChangHan;Nam, JaeWoo;Cho, JaiYoung;Lim, CheolHyun
New & Renewable Energy
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v.16
no.1
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pp.41-46
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2020
The share of agrophotovoltaics in the "renewable energy 3020", which is the Korean government policy for revitalizing new and renewable energy, is increasing gradually. In this study, the distribution of solar radiation received by crops growing on virtual farmland under a range of conditions, such as module height, module angle, shading ratio, and module type, was quantified and analyzed using an Ecotect program, which allows insolation analysis during the period from spring to fall. As the module angle increases, transmissive modules increase the amount of solar radiation delivered to the lower farmland. In addition, the difference between 3x12 Cell Type and 4x9 Cells Type, which are types of photovoltaic modules used in practice, was found to be small. The analysis results can be used as a design standard for the future establishment of agrophotovoltaic systems.
The main objective of this study is to provide an effective algorithm of the transmitted solar radiation calculation through window glazing on a clear day. This algorithm would be used in developing a computer program for fenestration system analysis and shading device design. Various simulation methods have been evaluated to figure out the most accurate and effective procedure in estimation of transmitted solar radiation on a tilted surface on a clear day. Characteristics of simulated results of each step have been scrutinized by comparing them with measured results of the site as well as results from other simulation programs. Generally, the Duffie & Beckman's solar calculation method introducing the HDKR anisotropic model provided the most reliable simulation results. The DOE-2 program usually provided over-estimated simulation results. The estimation of extraterrestrial solar radiation and beam normal radiation were conducted pretty accurately. However, the solar radiation either on horizontal surface or on tilted surface involves complicated factors in estimation. Even though the estimation results were close to the real measured data during summer when solar intensity is getting higher, the estimation provided more error when solar intensities were getting weaker. The convex polygon clipping algorithm with homogeneous coordinates was fastest model in calculation of sunlight to shaded area ratio. It could not be applied because of its shape limitation.
This study was conducted to investigate effects of cooling methods on the growth and yield of tomato cv. momotaro in the glasshouse for four years from 1996 to 1999. Cooling methods were fan, fan and fogging, fan and shading(temp. control), fan and shading(radiation control), fan and shading (temp. control) with fogging. Fan, Fogging and Shading(temp. control) were operated automatically when air temperature was over 3$0^{\circ}C$. Amount of fogging was 500m1/min/100m$^2$and Droplets in a fog were 50 microns or smaller. Shading(radiation control) was operated automatically when solar radiation was over 500W/m$^2$. The growth and yield were the least in fan and shading(temp. control) method due to lack of light Intensity. Fogging method must be reconsidered for expensive equipment and maintenance expenses. As the matter stands, It is suggested to be the most considerable cooling method to increase ventilation rate with fan or use fan and shading(radiation control).
Recently the researchers has been interested in the development of the high performance windows such as solar control window using automatic shading devices, air-flow window, selective coating window. In order to assess the energy performance of total fenestration system, the net energy gains or losses through the glazings and windows should be evaluated. It depends on the thermal transmittance (U-value) and the total solar energy transmittance (SHGC, g-value). This study aims to measure the solar heat gain coefficient according to the NFRC 201 standard test method. In results, we could find the result of different SHGC of the glazing system with a different slat angles. The SHGC in case of $90^{\circ}$ of internal slat angle with regard to the window surface is about 0.56, that in case of $45^{\circ}$ is about 0.49 and that in case of $0^{\circ}$ is about 0.33. Significant dependence on the solar radiation intensity and incident angle was found in comparison of the measured and simulated SHGC.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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