• Title/Summary/Keyword: 태양전지모델

Search Result 90, Processing Time 0.032 seconds

Process Optimization of the Contact Formation for High Efficiency Solar Cells Using Neural Networks and Genetic Algorithms (신경망과 유전알고리즘을 이용한 고효율 태양전지 접촉형성 공정 최적화)

  • Jung, Se-Won;Lee, Sung-Joon;Hong, Sang-Jeen;Han, Seung-Soo
    • Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering
    • /
    • v.10 no.11
    • /
    • pp.2075-2082
    • /
    • 2006
  • This paper presents modeling and optimization techniques for hish efficiency solar cell process on single-crystalline float zone (FZ) wafers. Among a sequence of multiple steps of fabrication, the followings are the most sensitive steps for the contact formation: 1) Emitter formation by diffusion; 2) Anti-reflection-coating (ARC) with silicon nitride using plasma-enhanced chemical vapor deposition (PECVD); 3) Screen-printing for front and back metalization; and 4) Contact formation by firing. In order to increase the performance of solar cells in terms of efficiency, the contact formation process is modeled and optimized using neural networks and genetic algorithms, respectively. This paper utilizes the design of experiments (DOE) in contact formation to reduce process time and fabrication costs. The experiments were designed by using central composite design which consists of 24 factorial design augmented by 8 axial points with three center points. After contact formation process, the efficiency of the fabricated solar cell is modeled using neural networks. Established efficiency model is then used for the analysis of the process characteristics and process optimization for more efficient solar cell fabrication.

Optimization Process Models of CHP and Renewable Energy Hybrid Systems in CES (구역전기 사업시 CHP와 신재생에너지 하이브리드 시스템의 최적공정 모델)

  • Lee, Seung Jun;Kim, Lae Hyun
    • Journal of Energy Engineering
    • /
    • v.26 no.2
    • /
    • pp.99-120
    • /
    • 2017
  • In SS branch of Korea District Heating Corporation, Combined Heat & Power power plant with 99MW capacity and 98Gcal / h capacity is operated as a district electricity business. In this region, it is difficult to operate the generator due to the problem of surplus heat treatment between June and September due to the economic recession and the decrease in demand, so it is urgent to develop an economical energy new business model. In this study, we will develop an optimized operation model by introducing a renewable energy hybrid system based on actual operation data of this site. In particular, among renewable energy sources, fuel cell (Fuel Cell) power generation which can generate heat and electricity at the same time with limited location constraints, photovoltaic power generation which is representative renewable energy, ESS (Energy Storage System). HOMER (Hybrid Optimization of Multiple Energy Resources) program was used to select the optimal model. As a result of the economic analysis, 99MW CHP combined cycle power generation is the most economical in terms of net present cost (NPC), but 99MW CHP in terms of carbon emission trading and renewable energy certificate And 5MW fuel cells, and 521kW of solar power to supply electricity and heat than the supply of electricity and heat by 99MW CHP cogeneration power, it was shown that it is economically up to 247.5 billion won. we confirmed the results of the improvement of the zone electricity business condition by introducing the fuel cell and the renewable energy hybrid system as the optimization process model.

Dynamic Characteristics Analysis of the DC-BUS based micro-grid model for the EMTP Development (DC-BUS 기반 마이크로그리드의 동특성 해석을 위한 EMTP 모델 개발)

  • Lee, Mog-Hyung;Baek, Young-Sik;Jyung, Tae-Young;Kwon, Kyung-Ha;Park, Ji-Ho
    • Proceedings of the KIEE Conference
    • /
    • 2009.07a
    • /
    • pp.246_247
    • /
    • 2009
  • 본 논문에서는 여러 가지 과도현상 해석 프로그램 중 하나인 EMTP-RV시뮬레이터를 이용하여 태양전지와 연료전지에 의해 각각 발생되어진 에너지원을 공통의 DC-BUS에 연계하여 운전하는 마이크로 소스와 마이크로그리드를 모델링하였다. 또한 사례 연구를 통해 마이크 로그리드의 운전형태와 부하변동에 따른 마이크로소스의 동특성을 분석하였다.

  • PDF

Sine Reference Tracking State Feedback Current Controller for the Grid-connected Inverter using the Pole Placement Technique (극점배치기법을 이용한 계통 연계형 인버터의 사인입력 기준전압 추적 상태궤환 전류제어기)

  • Bae, H.S.;Lee, S.J.;Choi, K.S.;Cho, B.H.
    • Proceedings of the KIPE Conference
    • /
    • 2008.06a
    • /
    • pp.607-609
    • /
    • 2008
  • 본 논문에서는 태양광 발전 및 연료전지 시스템에서 사용되는 계통 연계형 인버터에 적용 가능한 새로운 전류제어기 설계방법을 제안한다. 제안된 상태궤환 전류제어기는 극점배치기법을 이용하여 주어진 시스템 요구사항에 따른 체계적인 제어기설계가 가능하며, 계통 전압과 동상을 가지도록 계통 주입전류를 제어한다. 이에 따라, 사인입력 기준전압을 추적할 수 있는 상태궤환 제어 알고리즘을 인버터의 대신호 평균 모델을 이용하여 설계하고, 200W급 계통 연계형 2단 구조 태양광 발전 전력변환 축소 시스템의 실험을 통하여 그 성능을 검증한다.

  • PDF

Band gap engineering of Hybrid Armchair Graphene and Boron Nitride Nanorribbons

  • Jeong, Ji-Hun
    • Proceeding of EDISON Challenge
    • /
    • 2015.03a
    • /
    • pp.388-391
    • /
    • 2015
  • 본 연구에서는 탄소로 이루어진 그래핀과 붕소와 질소의 합성물인 h-BN을 적절하게 섞어, 밴드갭(band gap)의 변화를 범밀도함수이론(DFT)을 통하여 설계하려고 한다. 본 연구에서 태양전지의 가장 높은 효율을 가지기 위한 밴드갭 1.2eV 가지는 모델을 설계하려고 한다. Armchair 방향으로 B와 N을 도핑을 하여 width에 따른 Nanorribbons 형태를 만들어 밴드갭(band gap)의 변화를 살펴 볼 것이다. 그래핀과 h-BN을 각각 고정시키며 다른 한쪽의 width를 늘리면서 밴드갭(band gap)의 변화도 살펴 볼 것이다. 그래핀와 h-BN의 비가 5:3일 때 1.14eV로 가장 1.2eV에 비슷하게 나왔고 3:5일 때 1.12eV로 그 다음으로 가장 가까운 결과를 얻을 수 있엇다. 또한 비슷한 밴드갭을 가지더라도 그러한 원자 구조가 얼마나 안정적인지를 알기 위해 cohesive 에너지를 계산 할 것이다. 이러한 결과로 인해 태양에너지 연구에 큰 이바지를 할 수 있다.

  • PDF

Analysis on a Dynamic Model with One Dimension in Water Transportation of PEM Fuel Cell (PEM연료전지의 수분전달에 있어서 1차원 해석을 수행한 동적모델에 관한 연구)

  • Bakhtiar, Agung;Hong, Boo-Pyo;You, Jin-Kwang;Kim, Young-Bok;Yoon, Jung-In;Choi, Kwang-Hwan
    • Journal of the Korean Solar Energy Society
    • /
    • v.32 no.5
    • /
    • pp.118-123
    • /
    • 2012
  • Water balance has a significant impact on the overall fuel cell performance. Maintenance of proper water management should provide an adequate membrane hydration and avoidance of water flooding in the catalyst layer and gas diffusion layer. Considering the important of advanced water management in PEM fuel cell, this study proposes a simple one dimensional water transportation model of PEM fuel cell for use in a dynamic condition. The model has been created by assumption that the output is the water liquid saturation difference. The liquid saturation change is the total difference between the additional water and the removal water on the system. The water addition is obtained from fuel cell reaction and the electro osmotic drag. The water removal is obtained from capillary transport and evaporation process. The result shows that the capillary water transport of low temperature fuel cell is high because the evaporation rate is low.

Thermal Performance of PV Cells Exposed to Irradiation by a Parabolic Trough Concentrator (PTC형 태양열 집열기로 조사되는 PV cell의 열적 성능)

  • Hwang, Seon Yeob;Kang, Tae Gon;Boo, Joon Hong
    • 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
    • /
    • 2011.05a
    • /
    • 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.

  • PDF

Optimization Process Models of Gas Combined Cycle CHP Using Renewable Energy Hybrid System in Industrial Complex (산업단지 내 CHP Hybrid System 최적화 모델에 관한 연구)

  • Oh, Kwang Min;Kim, Lae Hyun
    • Journal of Energy Engineering
    • /
    • v.28 no.3
    • /
    • pp.65-79
    • /
    • 2019
  • The study attempted to estimate the optimal facility capacity by combining renewable energy sources that can be connected with gas CHP in industrial complexes. In particular, we reviewed industrial complexes subject to energy use plan from 2013 to 2016. Although the regional designation was excluded, Sejong industrial complex, which has a fuel usage of 38 thousand TOE annually and a high heat density of $92.6Gcal/km^2{\cdot}h$, was selected for research. And we analyzed the optimal operation model of CHP Hybrid System linking fuel cell and photovoltaic power generation using HOMER Pro, a renewable energy hybrid system economic analysis program. In addition, in order to improve the reliability of the research by analyzing not only the heat demand but also the heat demand patterns for the dominant sectors in the thermal energy, the main supply energy source of CHP, the economic benefits were added to compare the relative benefits. As a result, the total indirect heat demand of Sejong industrial complex under construction was 378,282 Gcal per year, of which paper industry accounted for 77.7%, which is 293,754 Gcal per year. For the entire industrial complex indirect heat demand, a single CHP has an optimal capacity of 30,000 kW. In this case, CHP shares 275,707 Gcal and 72.8% of heat production, while peak load boiler PLB shares 103,240 Gcal and 27.2%. In the CHP, fuel cell, and photovoltaic combinations, the optimum capacity is 30,000 kW, 5,000 kW, and 1,980 kW, respectively. At this time, CHP shared 275,940 Gcal, 72.8%, fuel cell 12,390 Gcal, 3.3%, and PLB 90,620 Gcal, 23.9%. The CHP capacity was not reduced because an uneconomical alternative was found that required excessive operation of the PLB for insufficient heat production resulting from the CHP capacity reduction. On the other hand, in terms of indirect heat demand for the paper industry, which is the dominant industry, the optimal capacity of CHP, fuel cell, and photovoltaic combination is 25,000 kW, 5,000 kW, and 2,000 kW. The heat production was analyzed to be CHP 225,053 Gcal, 76.5%, fuel cell 11,215 Gcal, 3.8%, PLB 58,012 Gcal, 19.7%. However, the economic analysis results of the current electricity market and gas market confirm that the return on investment is impossible. However, we confirmed that the CHP Hybrid System, which combines CHP, fuel cell, and solar power, can improve management conditions of about KRW 9.3 billion annually for a single CHP system.

PSPICE Modeling of Solar Cells for Use in Emergency Power System (비상발전용 전원으로 사용하기 위한 태양전지의 PSPICE 모델링)

  • Baek, Dong-Hyun;Song, Ho-Bin
    • Fire Science and Engineering
    • /
    • v.24 no.2
    • /
    • pp.52-57
    • /
    • 2010
  • Power supply to the motor using the emergency power system is being used. However, this system is rarely used except during emergency power is not inefficient. On the other hand, the use of solar power systems Emergency backup power supply as well as in normal maintenance savings, as many have benefits. In this paper, general-purpose simulator PSPICE simulations performed using the PV system to be used in the various models made by the library. In addition, for use as an emergency power generation solar power system design, modeling and analysis of the characteristics and practical use make an effective device was confirmed.