Grid-connected transformerless photovoltaic (PV) inverters (TPVIs) are increasingly dominating the market due to their higher efficiency, lower cost, lighter weight, and reduced size when compared to their transformer based counterparts. However, due to the lack of galvanic isolation in the low voltage grid interconnections of these inverters, the PV systems become vulnerable to leakage currents flowing through the grounded star point of the distribution transformer, the earth, and the distributed parasitic capacitance of the PV modules. These leakage currents are prohibitive, since they constitute an issue for safety, reliability, protection coordination, electromagnetic compatibility, and module lifetime. This paper investigates a wide range of multi-kW range power rating TPVI topologies and classifies them in terms of their leakage current attributes. This systematic classification places most topologies under a small number of classes with basic leakage current attributes. Thus, understanding and evaluating these topologies becomes an easy task. In addition, based on these observations, new topologies with reduced leakage current characteristics are proposed in this paper. Furthermore, the important efficiency and cost determining characteristics of converters are studied to allow design engineers to include cost and efficiency as deciding factors in selecting a converter topology for PV applications.
This paper presents the design and implementation of a wind-solar hybrid power system for LED street lighting and an isolated power system. The proposed system consists of photovoltaic modules, a wind generator, a storage system (battery), LED lighting, and the controller, which can manage the power and system operation. This controller has the functions of maximum power point tracking (MPPT) for the wind and solar power, effective charging/discharging for the storage system, LED dimming control for saving energy, and remote data logging for monitoring the performance and maintenance. The proposed system was analyzed in regard to the operation status of the hybrid input power and the battery voltage using a PSIM simulation. In addition, the characteristics of the proposed system's output were analyzed through experimental verification. A prototype was also developed which uses 300[W] of wind power, 200[W] of solar power, 60[W] LED lighting, and a 24[V]/80[Ah] battery. The control system principles and design scheme of the hardware and software are presented.
In this study, three different types of experimental models of BIPV curtain wall units with GIGS modules were built, and their thermal and electrical performances were analyzed. The experimental results showed that the temperature of the rear side of the GIGS module with the application of an insulation in the curtain wall spandrels was higher than a GIGS module standalone by $22^{\circ}C$, which results in a reduction in the power generation of the former by 8 %. On the other hand, when ventilation was applied to the model to improve the power generation performance, the module temperature was observed to be $142^{\circ}C$ lower compared to the enclosed type, and the power generation performance improved by 5 %. It confirmed that the temperature increase in the rear side of the GIGS module with insulation layer reduced the electrical performance of the module. Based on this, it is claimed that providing sufficient ventilation at the GIGS applied spandrels contribute to improve the power generation of the GIGS module.
Recently, the installation capacity of PV (photovoltaic) systems has been increasing not only field installation but also floating PV, farm land, BIPV/BAPV. For this reason, the new design and materials of PV module are needed. In particular, in order to apply a PV system to a building, lightweight of the PV module is essential. PV modules made of generally used texturing glass are excellent in output and reliability, but there is a limit to the weight that can be reduced. For the lightweight of the PV module, it necessary to use a film instead of a glass. However, the application of film rather than a glass may cause various problems such as decrease in photocurrent by decrease in transmittance and a increase of CTM (cell to module) loss, a degradation of the reliability, and so on. In this paper, PV modules using Ultra barrier film, which is recently a lot of interest as a substitute for a glass, its characteristic analysis and reliability test were conducted. The transmittance and UV characteristics of each material were verified, and the output of the fabricated 1 cell PV module was measured. In addition, 24 cell PV modules were fabricated at the lab-scale and its reliability tests were conducted. As a result of the experiment, the reliability characteristics of the ultra barrier film PV module were excellent, and it was confirmed that it could be used as the front material of the PV module instead of glass
Shingled technology is the latest cell interconnection technology developed in the photovoltaic (PV) industry due to its reduced resistance loss, low-cost, and innovative electrically conductive adhesive (ECA). There are several advantages associated with shingled technology to develop cell to module (CTM) such as the module area enlargement, low processing temperature, and interconnection; these advantages further improves the energy yield capacity. This review paper provides valuable insight into CTM loss when cells are interconnected by shingled technology to form modules. The fill factor (FF) had improved, further reducing electrical power loss compared to the conventional module interconnection technology. The commercial PV module technology was mainly focused on different performance parameters; the module maximum power point (Pmpp), and module efficiency. The module was then subjected to anti-reflection (AR) coating and encapsulant material to absorb infrared (IR) and ultraviolet (UV) light, which can increase the overall efficiency of the shingled module by up to 24.4%. Module fabrication by shingled interconnection technology uses EGaIn paste; this enables further increases in output power under standard test conditions. Previous research has demonstrated that a total module output power of approximately 400 Wp may be achieved using shingled technology and CTM loss may be reduced to 0.03%, alongside the low cost of fabrication.
The aim of this study was to study the functions and roles of Green Community Rediscovery Center (GCRC) in terms of community integration, to design GCRC with various types of green roofs, and to investigate the possibility of applying a renewable energy system (e.g., PV) to the building greenery systems. The four major functional modules for GCRC were suggested: implementation of ecopark and community gardens with environmental education programs, implementation of green housing model with education programs, Discover Science Center, and implementation of green business model with education programs. Three major functions of the center are also presented in terms of design: 1) functions of community gardens; 2) establishment of a green business model, community composting system and an urban farming system; and 3) roles of community gardens in social interactions within GCRC. GCRC provides residents with the opportunities of community gardens, urban farming based on a successful recycling system, as well as a green business model and environmental education programs near their homes. The air temperature of the green roof (utilizing Sedum sarmentosum as a cover plant) was approximately $3^{\circ}C$ lower than that of the non-green roof, indicating a potential efficiency increase in PV systems for GCRC. It was concluded that the GCRC suggested would enhance the neighborhood satisfaction, improve the quality of life and contribute to social integration and community regeneration.
The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P
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v.61
no.2
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pp.97-102
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2012
CPV system in the desert areas or areas near the equator, as is suitable for high-temperature region. As compared to silicon solar cells, CPV system have a high proportion of a BOS (balance of system). Solar cells because of its low proportion when designing a module technology is applied in a variety of ways. Applied to the CPV system is classified into two kinds of optical technology. One of those using fresnel lens uses refraction of light energy. The other is a mirror reflection of the structure using sprays. Both of these two ways to condense the sun to collect solar cell is a form of light. And goals by using a small solar cell materials is to produce more energy. In this paper, suitable for a domestic environment, with the aim CPV Manufacturing Technology, built on a variety of modular process technology to the development of a prototype performance analysis was carried out. In particular, silicone coated on the glass by the method of implementation of the Fresnel lens SOG(Silicon on glass) by applying the lens to absorb the solar spectrum was broad. In addition to, for the analyze to characteristics of the CPV module, developed CPV module performance and generating characteristics studied. These related technology through research and development of high-performance multi-junction solar cells, modules, development of concentrating solar power systems to facilitate the growth of the market is considered to be.
The first grid-connected, building-integrated transparent amorphous silicon photovoltaic installation has been operated since October 2004 in Yongin, Korea. The 2.2kWp transparent PV system was applied to the facade of entrance hall in newly constructed KOLON E&C R&D building. The PV module is a nominal 0.98m ${\times}$ 0.95m, 10% transparent, laminated, amorphous(a-Si) thin-film device rated at 44 Wp per module. To demonstrate the architectural features of thin film PV technologies for daylighting application, transparent PV modules are attached to the building envelope with the form of single glazed window and special point glazing(SPG) frames. Besides power generation, the 10% transmittance of a-Si PV module provides very smooth natural daylight to the entrance hall without any special shading devices for whole year. The installation is fully instrumented and is continuously monitored in order to allow the performance assessment of amorphous silicon PV operating at the prevailing conditions. This paper presents measured power performance data from the first 12 months of operation. For the first year, annual average system specific yield was just 486.4kWh/kWp/year which is almost half of typical amorphous silicon PV output under the best angle and orientation. It should be caused by building orientation and self-shading of adjacent mass. Besides annual power output, various statistical analysis was performed to identify the characteristics of transparent thin film PV system.
Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society
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v.18
no.2
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pp.672-680
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2017
A solar photovoltaic system is composed of a module mounting structure, supporting trunk, and a control unit that supplies generated electrical power to an external power grid or a load. The efficiency of the system depends on the incident solar light, so the mounting structure is installed to face the sun. However, because the sun always moves, systems that track the sun have better efficiency than fixed systems. The structure experiences wind pressure, snow load, seismic load, and structure weight. The wind pressure has the most serious effect on the structure. The pressure was obtained using finite element method for various gaps between modules and angles between the panel and the ground. The wind pressure is lowest when the gap is zero, and it increases with the inclination angle. Based on the results, a mounting structure module was designed.
Kim, Seung-Tae;Park, Chi-Hong;Kang, Gi-Hwan;Lawrence, Waithiru C.K.;Ahn, Hyung-Keun;Yu, Gwon-Jong;Han, Deuk-Young
Journal of the Korean Institute of Electrical and Electronic Material Engineers
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v.21
no.1
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pp.12-17
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2008
In this paper, an I-V characteristics of bypass diode has been studied by counting the shading effect in photovoltaic module. The shadow induces hot spot phenomenon in PV module due to the increase of resistance in the current path. Two different types of PV module with and without bypass diode were fabricated to expect maximum output power with an increasing shading rate of 5 % on the solar cell. Temperature distribution is also detected by shading the whole solar cell for the outdoor test. From the result, the bypass diode works properly over 60 % of shading per cell with constant output power. Maximum power generation in case of solar cell being totally shaded with bypass diode decreases 41.3 % compared with the one under STC(Standard Test Condition). On the other hand, the maximum output power of the module without bypass diode gradually decreases by showing hot spot phenomenon with the increase of shading ratio on the cell and finally indicates 95.5 % of power loss compared with the output under STC. Finally the module temperature measured increases around $10^{\circ}C$ higher than that under STC due to hot-spots which come from the condition without bypass diode. It has been therefore one of the main reasons for degrading the PV module and shortening the durability of the PV system.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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