• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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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.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.456.2-456.2
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• 2014

Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) 화합물은 태양광을 흡수하기에 가장 이상적인 약 1.04 eV의 에너지 금지대 폭과 높은 광흡수계수를 가지고 있으며, $450{\sim}590^{\circ}C$의 고온 공정에도 매우 안정하여 열 경화현상을 거의 보이지 않으므로 박막 태양전지로서 커다란 응용 잠재력을 갖고 있는 광흡수층 재료이다. CIGS 화합물 박막 태양전지의 효율은 연구실에서는 ~20%의 높은 효율을 보고하고 있으며, 모듈급에서도 ~13%의 효율을 보이고 있다. 그러나 CIGS 박막 태양전지를 대면적 또는 양산화에 적용하기 위해서는 20년 이상의 장기적인 수명을 보장할 수 있는 내구성을 갖추어야 한다. 본 연구에서는 CIGS 모듈의 장기적인 신뢰성을 평가하기 위해 CIGS PV 모듈을 대상으로 IEC-61646 규격을 이용하여 고온고습 시험 ($85^{\circ}C$/85% RH, 1000 h) 과 열충격 시험 ($-40^{\circ}C/140^{\circ}C$, 1000 cycles) 이 수행되었고, 두 종류의 가속 스트레스 시험 후에 모듈의 성능 저하에 영향을 미치는 요인들이 연구되었다. 또한, 모듈의 효율 저하의 원인을 규명하기 위해 투명전극 Al-doped ZnO (AZO)와 광흡수층 CIGS를 대상으로 고장분석을 수행하였다. AZO층과 CIGS층의 전기적 특성 분석, 결장상 분석 및 XPS 분석들을 종합하여 CIGS PV 모듈의 성능저하의 원인을 규명하였다.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.31 no.5
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• pp.9-18
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• 2011

태양광열 복합 시스템(photovoltaic/thermal hybrid solar system, PV/T)은 태양광 모듈 및 태양열 집열판의 단일화를 통한 전기 및 열에너지의 동시 생산이 가능하도록 구성되고 기존 태양광 모듈의 온도 상승에 따른 효율 저하의 문제점을 보완 및 발생하는 열을 회수하여 온수 생산이 가능한 장치이다. 본 연구에서는 액체형 PV/T 시스템의 대표적인 두 형태인 박스형과 튜브형의 성능 검증을 위하여 수학적 모델링을 통한 두 시스템의 열 및 전기적 성능을 비교 분석하였다. 모델링은 에너지 평형식을 이용하여 시간에 따른 각 부분의 온도의 변화를 예측할 수 있도록 수립되었으며 계산된 결과를 기준으로 전기, 열, 및 전체효율을 도출해 내고, 이를 바탕으로 두 시스템의 성능을 분석하였다. 시뮬레이션 결과를 바탕으로, 박스형 PV/T 시스템의 최고 온수 온도는 $52^{\circ}C$로 예측되었고, 반면에 튜브형은 $48^{\circ}C$에 머물렀다. 또한 열효율은 박스형이 최대 51%, 튜브형이 41%, 전기효율은 박스형이 약 14%, 그리고 튜브형이 13%로 나타났으며, 전체효율은 박스형이 73%, 그리고 튜브형이 64%로 나타나 박스형 PV/T 시스템이 튜브형보다 더 나은 성능을 가지는 것으로 예측되었다. 이는 박스형이 튜브형보다 태양광 모듈과 온수와의 접촉면적이 넓어 더 많은 열전달이 발생하기 때문으로 사료된다.

• Journal of the Korean Solar Energy Society
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• v.38 no.4
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• pp.1-9
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• 2018

PVT modules commonly can be defined as a combination of PV modules and thermal collectors. After absorbing sun light, electricity and hot water can be actually provided to users simultaneously, which dual outputs (electricity and hot water) have drawn academic interest and industrial activities. Additionally, heat exchange between solar cell and flowing water can enhance solar cell efficiency. Because of PVT modules effectiveness, new international markets and commercial products have made. Especially European, facilities and measurement methods are established to evaluate PVT module performance. However, there are no currently appropriate internationally and domestic standards and facilities to test PVT module performance Herein, to test PVT module performance, indoor thermal simulators and fundamental standard study are considered.

• Proceedings of the KIPE Conference
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• 2011.07a
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• pp.95-96
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• 2011

최근 자동차와 같이 움직이는 장치에 부착된 태양광 모듈에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 이러한 이동식 태양광모듈 장치는 건물이나 기타 수목 그림자에 수시로 노출되는바 그에 따른 효율감소가 발생한다. 이에 본 논문은 어떠한 환경에서도 Maximum Power를 빠른 속도로 찾아 효율감소를 저감하는 방안을 강구하고자 한다. 제안된 알고리즘은 일사량에 따른 태양광 모듈의 V I곡선에서 MPPT를 함에 V 인자와 I 인자로 구분하여 트래킹 타임 스텝을 가변 설정하여 기존의 방식보다 우수한 동특성을 갖는 알고리즘을 제안한다. 본 논문에서는 시뮬레이션을 통해 제안된 구조의 타당성과 우수성을 검증하였다.

• Bulletin of the Korea Photovoltaic Society
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• v.2 no.2
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• pp.21-28
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• 2016

3족과 5족 물질로 구성된 III-V 고효율 화합물 태양전지는 태양광 스펙트럼에 대한 많은 파장영역대의 빛을 흡수할 수 있는 장점을 갖고 있어 지구상에서 만든 태양전지 중 가장 효율이 높다. 그러나, III-V 화합물 물질은 실리콘 보다 고가의 비용이 들므로 이를 극복하기 위해서 집광렌즈 및 빛을 추적하기 위한 추적기 등 집광시스템으로 구성되어야 한다. 본고에서는 고효율의 III-V 화합물 태양전지의 현재 기술개발동향 및 고효율 저가화를 위한 방안으로 기판재활용 기술, 태양광 태양열 복합활용 시스템 및 소형집광모듈 등을 소개하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Information Science Society Conference
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• 2012.06b
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• pp.10-12
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• 2012

태양광 발전이란 햇빛을 전기로 전환하는 친환경 차세대 대체 에너지 생산기술로 오래 전부터 주목받아 왔다. 태양광 발전에는 태양열을 모아 이를 발전에 사용하는 태양열 집중방식과 광전효과를 이용하여 직접 전기를 생산하는 태양광 발전으로 나뉘는데 반도체 생산 기술의 발달에 따라 점차 태양광 발전의 비중이 증가하고 있다. 태양광 발전의 효율은 크게 일사량과 온도에 의해 결정되는데 두 요소에 따라 효율의 변동성이 크기 때문에 정확한 발전 효율을 측정하는 일은 어렵다. 본 논문에서는 발전소에서 수집된 온도와 일사량, 발전량 데이터를 이용하여 선형 회기 분석과 확률적 모델링을 사용해 현재 발전량의 신뢰도를 계산하고 발전모듈 점검의 필요성을 판단하는 방법을 제시하였다.

• Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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• v.15 no.7
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• pp.4463-4468
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• 2014

To increase the efficiency of a solar module, the development of solar concentrator using a lens or reflection plate is being proceeded actively and the concentrator pursues the a concentration using a lens or an optical device of a concentration rate and designing as a solar tracking system. On the other hand, as the energy density being dissipated as a heat according to the concentration rate increases, the cares should be taken to cool the solar concentrator to prevent the lowering of efficiency of solar cell by the increasing temperature of the solar cell. This study, researched and developed an economical concentrator module system using a low priced reflection optical device. A concentrator was used as a general module to increase the generation efficiency of the solar module and heat generated was emitted by the concentration through the cooling system. To increase the efficiency of the solar concentrator, the cooling system was designed and manufactured. The features of the micro cooling system (MCS) are a natural circulation method by the capillary force, which does not require external power. By using the potential heat in the case of changing the fluid, it is available to realize high performance cooling. The 117W solar modules installed on the reflective plate and the cooling device in the cooling module and the module unit was not compared. The cooling device was installed in the module resulted in a 28% increase in power output.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.81.1-81.1
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• 2015

최근 실리콘(Si) 원재료 가격의 하락으로 인하여, 태양광 시장에서 성능 좋은 저가의 태양광 모듈을 요구하고 있다. 즉, 와트(W)당 낮은 가격의 태양광 모듈을 선호하기 때문에 경쟁력을 갖추기 위하여서는 많은 출력을 낼 수 있는 고효율의 태양전지가 요구된다. 그래서 주목을 받고 있는 것이 N-type 실리콘 기판을 사용한 고효율 태양전지이다. 하지만, n-type Si 기판의 경우, pn 접합의 형성을 위하여서 기존의 열 확산(Thermal diffusion)법에 의한 에미터(Emitter) 형성방법은 양질의 pn접합을 형성하기에는 한계가 있다. 그로 인하여 주목하고 있는 기술이 반도체 공정에서 널리 사용되고 있는 이온 주입(Ion implantation)방식이다. 이 기술은 양질의 에미터 형성을 위하여, 동일한 양의 불순물(dopant) 주입, 정확한 접합 깊이 제어 등이 가능한 방법으로 고효율 태양전지 제작에 필수적이며, 가능한 기술이라고 할 수 있다. 본 발표에서는 어플라이드 머트리얼즈(Applied Materials)사가 보유하고 있는 고효율 태양전지 제작에 필수적인 이온주입방식의 기술과 양산화 가능한 관련장비 등을 소개 하고자 한다.

• Proceedings of the SAREK Conference
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• 2009.06a
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• pp.792-797
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• 2009

The excess heat that is generated from PV modules can be removed and converted into useful thermal energy. A photovoltaic-thermal(PVT) module is a combination of photovoltaic module with a solar thermal collector, forming one device that receives solar radiation and produces electricity and heat simultaneously. In general, two types of PVT can be classified: glass-covered PVT module, which produces high-temperature heat but has a slightly lower electrical yield, and uncovered PVT module, which produces relatively lower temperature heat but has a somewhat higher electrical performance. In this paper, the experimental performance of two types of the PVT combined module(water type), glazed(glass-covered) and unglazed, was analyzed. The electrical and thermal performance of the PVT combined modules were measured in outdoor conditions, and the results were compared.