JSTS:Journal of Semiconductor Technology and Science
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v.16
no.4
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pp.451-462
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2016
Photovoltaic energy conversion becomes main focus of many researches due to its promising potential as source for future electricity and has many advantages than the other alternative energy sources like wind, solar, ocean, biomass, geothermal etc. In Photovoltaic power generation multilevel inverters play a vital role in power conversion. The three different topologies, diode-clamped (neutral-point clamped) inverter, capacitor-clamped (flying capacitor) inverter and cascaded h-bridge multilevel inverter are widely used in these multilevel inverters. Among the three topologies, cascaded h-bridge multilevel inverter is more suitable for photovoltaic applications since each pv array can act as a separate dc source for each h-bridge module. This paper presents a single phase Cascaded H-bridge five level inverter for grid-connected photovoltaic application using sinusoidal pulse width modulation technique. This inverter output voltage waveform reduces the harmonics in the generated current and the filtering effort at the input. The control strategy allows the independent control of each dc-link voltages and tracks the maximum power point of PV strings. This topology can inject to the grid sinusoidal input currents with unity power factor and achieves low harmonic distortion. A PID control algorithm is implemented in Arm Processor LPC2148. The validity of the proposed inverter is verified through simulation and is implemented in a single phase 100W prototype. The results of hardware are compared with simulation results. The proposed system offers improved performance over conventional three level inverter in terms of THD.
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.37
no.2
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pp.133-140
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2024
This study offers a comprehensive evaluation of the role and impact of advanced power semiconductors in solar module systems. Focusing on silicon carbide (SiC) and gallium nitride (GaN) materials, it highlights their superiority over traditional silicon in enhancing system efficiency and reliability. The research underscores the growing industry demand for high-performance semiconductors, driven by global sustainable energy goals. This shift is crucial for overcoming the limitations of conventional solar technology, paving the way for more efficient, economically viable, and environmentally sustainable solar energy solutions. The findings suggest significant potential for these advanced materials in shaping the future of solar power technology.
In recent years, solar cells based on crystalline silicon(c-Si) have accounted for much of the photovoltaic industry. The recent studies have focused on fabricating c-Si solar modules with low cost and improved efficiency. Among many suggested methods, a photovoltaic module with a shingled structure that is connected to a small cut cell in series is a recent strong candidate for low-cost, high efficiency energy harvesting systems. The shingled structure increases the efficiency compared to the module with 6 inch full cells by minimizing optical and electrical losses. In this study, we propoese a new Conductive Paste (CP) to interconnect cells in a shingled module and compare it with the Electrical Conductive Adhesives (ECA) in the conventional module. Since the CP consists of a compound of tin and bismuth, the module is more economical than the module with ECA, which contains silver. Moreover, the melting point of CP is below $150^{\circ}C$, so the cells can be integrated with decreased thermal-mechanical stress. The output of the shingled PV module connected by CP is the same as that of the module with ECA. In addition, electroluminescence (EL) analysis indicates that the introduction of CP does not provoke additional cracks. Furthermore, the CP soldering connects cells without increasing ohmic losses. Thus, this study confirms that interconnection with CP can integrate cells with reduced cost in shingled c-Si PV modules.
KIEE International Transaction on Electrical Machinery and Energy Conversion Systems
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v.4B
no.2
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pp.86-91
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2004
PV power generation, which directly converts solar radiation into electricity, contains numerous significant advantages. It is inexhaustible and pollution-free, silent, contains no rotating parts, and has size-independent electricity conversion efficiency. The positive environmental effect of photovoltaics is that it replaces the more polluting methods of electricity generation or that it provides electricity where none was available before. This paper highlights a novel simple method to abstract the entire parameters of the solar cell. In development, design and operation of PV power generation systems, a technique for constructing V-I curves under different levels of solar irradiance and cell temperature conditions using basic characteristic values of the PV module is required. Everyone who has performed manual acquisition and analysis of solar cell I versus V data would agree that the job is tedious and time-consuming. A better alternative is to use an automated curve tracer to print out the I versus V curves and compute the four major parameters; $V_{oc}$, $I_{sc}$, FF, and . Generally, the V-I curve tracer indicates only the commonly used solar cell parameters. However, with the conventional V-I curve tracer it is almost impossible to abstract the more detailed parameters of the solar cell; A, $R_{s}$ and $R_{sh}$ , which satisfies the user, who aims at the analysis of the development of the PV power generation system, that being advanced simulation. In this paper, the proposed method provides us with satisfactory results to enable us to abstract the detailed parameters of the solar cell; A, $R_s$ and $R_{sh}$.>.
Maximum power point tracking (MPPT) under the partial shading condition is a challenging research topic for photovoltaic systems. Shaded photo-voltaic module result in complex peak patterns on the power versus voltage curve which can misguide classical MPPT algorithms. Thus, various kinds of global MPPT algorithms have been studied. These have typically consisted of partial shading detection, global peak search and MPPT. The conventional partial shading detection algorithm aims to detect all of the occurrences of partial shading. This results in excessive execution of global peak searches and discontinuous operation of the MPPT. This in turn, reduces the achievable power for the PV module. Based on a theoretical investigation of power verse voltage curve patterns under various partial shading conditions, it is realized that not all the occurrences of partial shadings require a global peak search. Thus, an intelligent partial shading detection algorithm that provides exact identification of global peak search necessity is essential for the efficient utilization of solar energy resources. This paper presents a new partial shading determinant algorithm utilizing adaptive threshold levels. Conventional methods tend to be too sensitive to sharp shading patterns but insensitive to smooth patterns. However, the proposed algorithm always shows superb performance, regardless of the partial shading patterns.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.15
no.2
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pp.1036-1043
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2014
The installation of PV system to the power distribution system is being increased as one of solutions for environmental pollution and energy crisis. Because the output efficiency of PV system is getting decreased because of the aging phenomenon and several operation obstacles, the technology development of output prediction and state diagnosis of PV modules are required in order to improve operation performance of PV modules. The conventional methods for output prediction by considering various parameters and standard test condition values of PV modules may have difficult and complex computation procedure and also their prediction values may produce large error. To overcome these problems, this paper proposes an optimal prediction algorithm and state diagnosis algorithm of PV modules by using least square methods of linear regression analysis. In addition, this paper presents a state diagnosis evaluation system of PV modules based on the proposed optimal algorithms of PV modules. From the simulation results of proposed evaluation system, it is confirmed that the proposed algorithms is a practical tool for state diagnosis of PV modules.
We devised a procedure for the recovery of silicon and tempered glass from waste photovoltaic (PV) modules using optimized conditions. The tempered glass was recovered without any damage using organic solvents. The surface material is removed by applying an acid solution on the surface of the PV cell. Through our proposed method, we offer a much more efficient approach for recycling solar cells with a surfactant than the conventional method. This process, we obtained pure silicon with a yield of 90% by chemical treatment with the surfactant at room temperature for 18 min. The silicon yield was characterized using an inductively coupled plasma-atomic emission spectrometer.
Kim, Jun-Gu;Kim, Kyu-Dong;Noh, Yong-Su;Jung, Yong-Chae;Won, Chung-Yuen
Journal of Power Electronics
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v.13
no.4
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pp.558-568
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2013
In this paper, a new decoupling technique for a flyback inverter using an active power decoupling circuit with auxiliary winding and a novel switching pattern is proposed. The conventional passive power decoupling method is applied to control Maximum Power Point Tracking (MPPT) efficiently by attenuating double frequency power pulsation on the photovoltaic (PV) side. In this case, decoupling capacitor for a flyback inverter is essentially required large electrolytic capacitor of milli-farads. However using the electrolytic capacitor have problems of bulky size and short life-span. Because this electrolytic capacitor is strongly concerned with the life-span of an AC module system, an active power decoupling circuit to minimize input capacitance is needed. In the proposed topology, auxiliary winding defined as a Ripple port will partially cover difference between a PV power and an AC Power. Since input capacitor and auxiliary capacitor is reduced by Ripple port, it can be replaced by a film capacitor. To perform the operation of charging/discharging decoupling capacitor $C_x$, a novel switching sequence is also proposed. The proposed topology is verified by design analysis, simulation and experimental results.
The interconnecting shingled solar cells method shows extremely high ratio active area per total area and has the excellent potential for high power PV (photovoltaic). Compared to the conventional module, it can have much more active area due to busbar-free structure. The properties of ECA (electrically conductive adhesives) are significant to fabricate the shingled array PV since it should be used in terms of electric and structural connection. Various ECA were tried and characterized to optimize the soldiering conditions. The open circuit voltage of shingled array cells showed a three-fold increase and efficiency was also increased by 1.63%. The shingled array cells used in CE3103WLV showed the highest power and in CA3556HF the lowest curing temperature and very fast curing time.
In contrast to conventional crystalline cells, back-contact solar cells feature high efficiencies, simpler module assembly, and better aesthetics. The highest commercialized cell and module efficiency was recorded by n-type back-contact solar cells. However, the mainstream PV industry uses a p-type substrate instead of n-type due to the high costs and complexity of the manufacturing processes in the case of the latter. P-type back-contact solar cells such as metal wrap-through and emitter wrap-through, which are inexpensive and compatible with the current PV industry, have consequently been developed. In this paper the characteristics of EWT (emitter wrap-through) solar cells and their status and prospects for development are discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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