Improvements in Solar Cell Efficiency using a PMMA Concentrator Lens for Indoor Use

Improvements in characteristics of a single junction AlGaAs/GaAs solar cell are observed by capping a PMMA lens on it. In order to show the effect of the lens, characteristics of a single junction AlGaAs/GaAs solar cell before and after the lens formation are compared under the one-sun illumination condition ($100mW/cm^2$). Characteristics of the solar cell under very weak illumination condition (about 1200 lux) is also measured with the lighting of a fluorescent desk lamp. About 5% of cell efficiency is improved after the capping of PMMA lens on the single junction AlGaAs solar cell and $83\;{\mu}m/cm^2$ of electrical power was generated with the lighting of a desk lamp.

실내조명 응용을 위한 투명 집광 렌즈를 이용한 태양전지 효율 향상

실내조명하에서 유비쿼터스 센서 네트워크 태그 및 노드 전원으로 태양전지 사용 가능성을 실험하기 위해 PMMA(Poly-Methyl-Methacrylate) 렌즈를 단일접합 AlGaAs/GaAs 태양전지 위에 덧씌워서 렌즈로 사용한 결과 태양 전지의 특성이 향상 되었다. PMMA 렌즈를 덧씌운 효과를 비교하기 위해 AlGaAs 단일접합 태양전지에 PMMA 렌즈를 덧씌우기 전과 후의 특성을 각각 one sun 조건 ($100mW/cm^2$) 하에서 측정하였으며, 실내의 탁상램프 조명 근접거리 조건(약 1200 룩스)하에서 특성 측정 결과를 비교하였다. PMMA 렌즈를 덧씌운 결과 약 5% 정도의 효율이 향상되었고, 탁상용 형광램프 조건에서 $83\;{\mu}m/cm^2$ 이상의 전기에너지가 발생됨을 확인하였다. 실내조명 조건에서는 one sun ($100mW/cm^2$) 에 비해서 광량이 매우 작으므로 발생전압과 발생 전류가 상당히 감소하게 된다. 하지만 $83\;{\mu}m/cm^2$ 정도의 전기에너지가 발생되어 향 후 렌즈효율 개선과 모듈 설계를 통해 USN 태그 및 노드용 전원으로 충분히 적용 가능할 것으로 사료된다.