In this work, we developed silver nanowires and a silicon based Schottky junction and demonstrated ultrafast broadband photosensing behavior. The current device had a response speed that was ultrafast, with a rising time of 36 ㎲ and a falling time of 382 ㎲, and it had a high level of repeatability across a broad spectrum of wavelengths (λ = 365 to 940 nm). Furthermore, it exhibited excellent responsivity of 60 mA/W and a significant detectivity of 3.5 × 1012 Jones at a λ = 940 nm with an intensity of 0.2 mW cm-2 under zero bias operating voltage, which reflects a boost of 50 %, by using the AC PV effect. This excellent broadband performance was caused by the photon-induced alternative photocurrent effect, which changed the way the optoelectronics work. This innovative approach will open a second door to the potential design of a broadband ultrafast device for use in cutting-edge optoelectronics.
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.
Recently, trends in new transportation system development have been primarily focused on sustainable and ecofriendly mobility solutions. The personal rapid transit (PRT) system has been considered a promising candidate in this category; its competitiveness is being improved through convergence with cutting-edge electric vehicle (EV) technologies. However, battery-powered vehicles pose difficult technical challenges in attempts to achieve reliable and efficient operation. In this study, a design approach for a solar-power assisted PRT system is presented with small-scale demonstrations aimed at circumventing challenges facing its adoption, as well as helping speed the transition to electric-powered ground transportation. From the results, it is expected that flexible photovoltaic (PV) cells will be able to supply 11% of the power required by the service equipment installed in a prototype vehicle. In particular, flexible photovoltaic (PV) cells are advantageous in terms of cost, weight, and design considerations. Most importantly, the cells' flexibility and attach-ability are expected to give them great potential for extended application in various areas.
Journal of the Korean Institute of Intelligent Systems
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v.26
no.5
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pp.351-360
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2016
Rapid population growth with high living standards and high electronics use for personal comfort has raised the electricity demand exponentially. To fulfill this elevated demand, conventional energy sources are shifting towards low production cost and long term usable alternative energy sources. Hybrid renewable energy systems (HRES) are becoming popular as stand-alone power systems for providing electricity in remote areas due to advancement in renewable energy technologies and subsequent rise in prices of petroleum products. Wind and solar power are considered feasible replacement to fossil fuels as the prediction of the fuel shortage in the near future, forced all operators involved in energy production to explore this new and clean source of power. Presented paper proposes fuzzy logic based Energy Management System (EMS) for Wind Turbine (WT), Photo Voltaic (PV) and Diesel Generator (DG) hybrid micro-grid configuration. Battery backup system is introduced for worst environmental conditions or high load demands. Dump load along with dump load controller is implemented for over voltage and over speed protection. Fuzzy logic based supervisory control system performs the power flow control between different scenarios such as battery charging, battery backup, dump load activation and DG backup in most intellectual way.
The Transactions of The Korean Institute of Electrical Engineers
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v.66
no.3
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pp.513-521
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2017
Robust optimal operation of a microgrid is required since the increase of the penetration level of renewable generators in the microgrid raises uncertainty due to their intermittent power output. In this paper, an application of probabilistic optimization method to economical operation of a microgrid is studied. To simplify the treatment of the uncertainties of renewable generations and load, the new 'band of virtual equivalent load variation' is introduced considering their uncertainties. A simplified robust optimization methodology to generate the scenarios within the band of virtual equivalent load variation and to obtain the optimal solution for the worst scenario is presented based on Monte Carlo method. The microgrid to be studied here is composed of distributed generation system(DGs), battery systems and loads. The distributed generation systems include combined heat and power(CHP) and small generators such as diesel generators and the renewable energy generators such as photovoltaic(PV) systems and wind power systems. The modeling of the objective function for considering interruption cost by the penalty function is presented. Through the case study for a microgrid with uncertainties, the validity of proposed robust optimization methodology is evaluated.
Lee, Sang-ik;Kim, Dong-su;Kim, Taejin;Jeong, Young-joon;Lee, Jong-hyuk;Son, Younghwan;Choi, Won
Journal of The Korean Society of Agricultural Engineers
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v.64
no.4
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pp.21-30
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2022
Renewable energy systems aim to achieve carbon neutrality and replace fossil fuels. Photovoltaic technologies are the most widely used renewable energy. However, they require a large operating area, thereby decreasing available farmland. Accordingly, agrivoltaic systems (AVSs)-innovative smart farm technologies that utilize solar energy for crop growth and electricity production-are attracting attention. Although several empirical studies on these systems have been conducted, comprehensive research on their design is lacking, and no standard model suitable for South Korea has been developed. Therefore, this study created an integral design of AVS reflecting domestic crop cultivation conditions and conducted a structural analysis for safety assessment. The shading ratio, planting distance, and agricultural machinery work of the system were determined. In addition, national construction standards were applied to evaluate their structural safety using a finite element analysis. Through this, the safety of this system was ensured, and structural considerations were put forward. It is expected that the AVS model will allow for a stable utilization of renewable energy and smart farm technologies in rural areas.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.65
no.4
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pp.335-339
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2016
Output power in photovoltaic systems changes steeply with the change of the sun intensity. The change of output power has influence on the electric power quality of the system. This paper proposes a residential distributed generation system using photovoltaic power generation and polymer electrolyte fuel cells(hybrid systems). In order to level the output power which changes steeply the polymer electrolyte fuel cells are connected to the photovoltaic power generation system in parallel. Thus the generated power of all the system can be leveled. However, the steep generated power in the photovoltaic power generation system can not be leveled. Therefore, the electric double layer capacitor(EDLC) is connected in parallel with the hybrid systems. It is confirmed by the simulation that the proposed distributed generation system is available for a residential supply.
Plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) have the potential to be used as microbial inoculants to reduce disease incidence and severity and to increase crop yield. Some of the PGPR have been reported to be able to enter plant tissues and establish endophytic populations. Here, we demonstrated an approach to screen bacterial endophytes that have the capacity to promote the growth of pepper seedlings and protect pepper plants against a bacterial pathogen. Initially, out of 150 bacterial isolates collected from healthy stems of peppers cultivated in the Chungcheong and Gyeongsang provinces of Korea, 23 putative endophytic isolates that were considered to be predominating and representative of each pepper sample were selected. By phenotypic characterization and partial 16S rDNA sequence analysis, the isolates were identified as species of Ochrobacterium, Pantoea, Pseudomonas, Sphingomonas, Janthinobacterium, Ralstonia, Arthrobacter, Clavibacter, Sporosarcina, Acidovorax, and Brevundimonas. Among them, two isolates, PS4 and PS27, were selected because they showed consistent colonizing capacity in pepper stems at the levels of $10^6-10^7CFU/g$ tissue, and were found to be most closely related to Pseudomonas rhodesiae and Pantoea ananatis, respectively, by additional analyses of their entire 16S rDNA sequences. Drenching application of the two strains on the pepper seedlings promoted significant growth of peppers, enhancing their root fresh weight by 73.9% and 41.5%, respectively. The two strains also elicited induced systemic resistance of plants against Xanthomonas axonopodis pv. vesicatoria.
The Transactions of the Korean Institute of Power Electronics
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v.21
no.4
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pp.335-342
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2016
This paper proposes an energy storage-assisted, series-connected module-integrated power conversion system that integrates a photovoltaic power conditioner and a charge balancing circuit. In conventional methods, a photovoltaic power conditioner and a cell-balancing circuit are needed for photovoltaic systems with energy storage devices, but they cause a complex configuration and high cost. Moreover, an imbalanced output voltage of the module-integrated converter for PV panels can be a result of partial shading. Partial shading can lead to the fault condition of the boost converter in shaded modules and high voltage stresses on the devices in other modules. To overcome these problems, a bidirectional buck-boost converter with an integrated magnetic device operating for a charge-balancing circuit is proposed. The proposed circuit has multiple secondary rectifiers with inductors sharing a single magnetic core, which works as an inductor for the main bidirectional charger/discharger of the energy storage. The secondary rectifiers operate as a cell-balancing circuit for both energy storage and the series-connected multiple outputs of the module-integrated converter. The operating principle of the cell-balancing power conversion circuit and the power stage design are presented and validated by PSIM simulation for analysis. A hardware prototype with equivalent photovoltaic modules is implemented for verification. The results verify that the modularized photovoltaic power conversion system in the output series with an energy storage successfully works with the proposed low-cost bidirectional buck-boost converter comprising a single magnetic device.
Grid-connected bidirectional PCS(Power Conditioning System) technology is a technology for implementing distributed renewable energy smart grid. And it is always charged by using power collected from solar modules and commercial grid power among vast smart grid systems, and stored when needed.It is a hybrid energy storage device that allows power to be released into the low voltage system. To this end, a PV input power converter with MPPT function, a bidirectional power converter for battery charging and discharging, and a DC Link input are output to a 3 phase 380V AC system, and if nessary, the bidirectional DC/DC converter We designed and developed a PCS with three power converter structures composed of inverters that perform battery charging. Currently, this system is applied to the site of Jeju, which is vulnerable to power outages and fire accidents.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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