• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.245-245
• /
• 2007

• 에너지공학
• /
• 제23권4호
• /
• pp.56-60
• /
• 2014

태양추적 장치에 장착된 집광기를 이용하여 획득한 고밀도의 태양광에너지는 적외선 범위 및 가시광선 범위의 두 파장 영역으로 분리할 수 있다. 적외선 범위의 파장은 열음향 시스템으로 활용할 수 있으며, 가시광선 범위의 파장은 조명시스템을 통하여 실내 태양광 조명에 활용할 수 있다. 즉, 집광된 태양광은 2차 반사경을 통해 광분리 장치로 입사되며, 입사된 태양광은 Hot mirror를 통하여 가시광선 영역과 적외선 영역으로 분리된다. 본 연구에서는 자연 태양광 및 실내의 인공광원을 대상으로 분리 실험을 하였다. 실내 광원 발생장치 실험에서 분리된 인공광원이 가시광선 영역의 파장은 400m부터 720m 범위이며, 적외선 영역의 파장은 620m부터 940m 범위이다. 또한, 태양추적 장치의 집광된 태양광을 통한 실험에서 가시광선 영역의 파장은 460m부터 680m 범위를 보이며, 적외선 영역의 파장은 620m부터 940m 범위인 것을 확인하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.61-64
• /
• 2009

본 논문에서는 단축과 2축 회전형추적시스템의 장점을 가진 시간 제어 극축회전형(Chronological Polar axis tracking) 태양광추적발전시스템에 대한 연구결과를 보여주고 있다. 천체 망원경의 별 추적 방식과 같은 시간 제어 극축 회전 방식으로 태양 추적방법의 정밀도를 높이면서 제어를 간소화하였고 계절 변화에 따른 태양 남중고도의 변화를 패널이 동시 추적 가능하도록 하였다. 향후 집광형태양광발전시스템에 적용가능성을 보였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제38권11호
• /
• pp.907-914
• /
• 2014

본 연구는 센서식 및 프로그램식의 태양추적장치를 이용하여 집광형 태양전지의 발전효율을 증가시키는 연구를 진행하였다. 또한 집광형 태양전지에서 발생된 열은 히트파이프를 포함한 흡열기로 회수함으로써 온수나 난방에 사용할 수 있었다. 실험 결과 집광형 태양전지의 평균 전기효율은 16%, 히트파이프를 포함한 흡열기의 열효율은 62% 로 복합효율이 78%를 나타내었다. 태양위치에 따른 실시간 추적, 일몰 이후 난방장치의 동쪽방향 원상복귀, 원상복귀후 자동종료는 Simulink 프로그램으로 구현하였다. 히트파이프 유무, 집광비, 흡열기 입구 속도에 따른 집광형 태양전지 및 흡열기 온도를 해석하였으며 실험결과와 일치하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.323-323
• /
• 2014

기존의 태양전지 기술은 기술 장벽이 매우 낮고 대량 생산을 통한 단가 절감하는 구조를 가지고 있어 대규모 자본을 가진 후발 기업에게 잠식되기 쉽다. 그러나, III-V족 화합물 반도체를 이용한 집광형 고효율 태양전지는 기술 장벽이 매우 높은 기술 집약 산업이므로 독자적인 기술을 확보하게 되면 독점적인 시장을 확보 할 수 있어 미래 고부가 가치 산업으로 적합하다. 특히 III-V족 화합물 반도체 태양전지는 III족 원소(In, Ga, Al)와 V족 원소(As, P)의 조합으로 0.3 eV~2.5 eV까지 밴드갭을 가지는 다양한 박막 제조가 가능하여 다양한 흡수 대역을 가지는 태양전지 제조가 가능하기 때문에 다중 접합 태양전지 제작이 가능하다. 또한 III-V 화합물 반도체는 고온 특성이 우수하여 온도 안정성 및 신뢰성이 우수하고, 또한 집광 시 효율이 상승하는 특성이 있어 고배율 집광형 태양광 발전 시스템에 가장 적합하다. Si 태양전지의 경우 100배 이하의 집광에서 사용하나, III-V 화합물 반도체 태양전지의 경우 500~1000배 정도의 고집광이 가능하다. 이러한 특성으로 III-V 화합물 반도체 태양전지 모듈 가격을 낮출 수 있고, 따라서 Si 태양전지 시스템과 비교하여 발전 단가 면에서 경쟁력을 확보할 수 있다. III-V 화합물 반도체는 다양한 밴드갭 에너지를 가지는 박막 제조가 용이하고, 직접천이(direct bandgap) 구조를 가지고 있어 실리콘에 비해 광 흡수율이 높다. 또한 터널정션(tunnel junction)을 이용하면 광학적 손실과 전기적 소실을 최소화 하면서 다양한 밴드갭을 가지는 태양전지를 직렬 연결이 가능하여 한 번의 박막 증착 공정으로 넓은 흡수대역을 가지며 효율이 높은 다중접합 태양전지 제작이 가능하다. 이에 걸맞게 본연구에서는 화학기상증착장치(MOCVD)를 이용하여 InAsP 나노선을 코어 쉘 구조로 성장하여 태양전지를 제작하였다. P-type Dopant로는 Disilane (Si2H6)을 전구체로 사용하였다. 또한 Benzocyclobutene (BCB) 폴리머를 이용하여 Dielectric을 형성하였고 Sputtering 방법으로 증착한 ZnO을 투명 전극으로 사용하여 나노선 끝부분과 실리콘 기판에 메탈 전극을 형성하였다. 이를 통해 제작한 태양전지는 솔라시뮬레이터로 측정했을때 최고 7%에 달하는 변환효율을 나타내었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2011년도 춘계학술대회 초록집
• /
• pp.68-68
• /
• 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.

• 대한전기학회:학술대회논문집
• /
• 대한전기학회 2001년도 하계학술대회 논문집 D
• /
• pp.2135-2137
• /
• 2001

지구에 공급되는 태양열은 지구상의 모든 인간이 필요로 하는 총 에너지량의 10,000배 이상으로 매우 풍부할 뿐만 아니라 무공해 에너지원으로 매우 좋은 조건을 갖추고 있는데 비해 실제 이용은 태양광 발전장치와 온수 난방에 한정되어 있다. 특히 우리나라는 일사량이 풍부하고 인구밀집 거주지역이 많아 태양에너지 이용이 적절한 것으로 분석된 바 있으며, 환경오염문제가 심각하게 대두되고 있는 상황에서 에너지와 환경문제를 동시에 해결할 수 있는 태양 에너지에 대한 기술개발 및 보급이 반드시 필요하다고 판단된다. 본 연구는 태양광을 집광하여 건물 내에 분배하는 장치를 개발하여 건물 전체 전기에너지 소비량의 약1/3을 차지하고 있는 조명용 전기에너지를 절약함으로써 에너지 절약은 물론 환경오염을 줄이는데 그 목적을 두고 있다.

• 태양에너지
• /
• 제12권1호
• /
• pp.95-102
• /
• 1992

후레넬렌즈(면적 $0.5m^2$)에 의해서 고밀도 집광능력을 갖는 소형태양 집열시스템이 태양에너지 집열장치와 소형 유동층 태양광 수열장치로서 개발되었다. 유동층 수열장치에서의 성능과 온도분포는 SiC 입자와 공기를 작동유체로 하여서 측정하였다. 본 연구에서는 공기 최대도달 온도는 1250K이었다. 또한 개발한 태양에너지 집열기와 유동층 수열장치에 대한 에너지 효율은 높았다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
• /
• 한국정보통신학회 2012년도 추계학술대회
• /
• pp.1023-1025
• /
• 2012

본 연구에서는 태양광 발전의 효율을 향상시키기 위하여 발전시스템의 태양추적에 기초가 되는 태양 추적 장치를 설계하였다. 태양광발전분야에서는 셀의 발전특성 향상을 위한 연구와 함께 태양에너지의 효과적인 집광을 위한 연구가 다양하게 진행되고 있다. 일사량은 지역에 따라 차이가 발생하는 요소로 발전효율을 증대시키기 위해서는 발전 장치의 설치장소가 달라져야 한다는 제약이 있는 반면, 발전 셀 단면이 태양과 이루는 각도는 발전장치의 기구부를 회전시킴으로서 태양과 이루는 각도를 가변 할 수 있는 장치를 개발하고 실험을 통하여 발전 효율 향상 성능을 확인하였다.

• 대한기계학회논문집B
• /
• 제35권6호
• /
• pp.551-560
• /
• 2011

본 연구에서는 열분산기 및 자연대류 히트 싱크로 구성된 집광형 태양전지 모듈용 냉각 장치를 제안하고자 한다. 이를 위해, 기존 연구자들의 해석적 연구를 바탕으로 집광형 태양전지 모듈용 열분산기 및 자연대류 히트 싱크를 설계하였다. 제안된 냉각 장치의 성능을 평가하기 위하여, 발열량과 수직 기준 경사각 변화에 따른 열성능 평가실험을 수행하였다. 실험결과로부터, 제안된 냉각 장치가 집광형 태양전지 모듈의 설계 조건을 만족하는 것을 확인하였다. 마지막으로 발열량과 수직기준 경사각 변화에 따른 자연대류 히트 싱크의 열성능을 예측할 수 있는 상관식을 제시하였다.