본 논문은 최근 미래 에너지원으로서 주목을 받고 있는 태양광발전시스템의 특성에 대해서 태양전지 모듈의 출력특성과 최대출력 추적제어방식 및 태양광발전시스템 구성 등으로 분류하여 구체적인 이론적 고찰을 하였다. 또한, 태양광 디젤 복합발전에 타여식 인버터를 채용하여 태양광 디젤 복합발전 시스템의 새로운 제어방식을 제안함과 동시에 그 기본특성 및 실증실험 결과에 대해서 기술하였다. 본 논문에서는 태양전지 어레이 최대 출력제어방법으로서 태양전지 어레이 출력전력이 최대점 근방에서 2점의 최대 출력점을 갖는다는 것에 주목하여 제어를 하는 2치 제어법을 채용하여 이론적 검토와 실증실험을 통해 이론의 정당성을 입증하였다.
본 논문에서는 차세대 태양전지로 대표되는 유기, 염료 감응형, 페로브스카이트 태양전지의 최신 연구 동향과 건축, 조형예술, 의류패션 등 분야를 막론한 다양한 산업의 소재로의 과제와 활용 가능성을 분석하였다. 더불어, 웨어러블 IoT 장치와 결합하여 자연 및 인공광과 우리 몸의 움직임에 따라 생성되는 크고 작은 진동 에너지를 전기에너지로 공급하는 역할을 하게 될 '스마트 텍스타일 하이브리드 에너지 하베스팅 소자'의 새로운 미래전망과 그 가능성을 제시하였다. 차세대 태양전지와 마찰·압전소자를 융합한 '하이브리드 텍스타일 에너지 하베스팅 디바이스'는 4차 산업혁명 시대의 웨어러블 IoT 기기에 소재 자체로 결합하여 새로운 '융합 일체형 스마트 의류'로 발전할 것이다. 이 연구가 제안한 차세대 나노기술과 소자가 에너지 하베스팅 기능을 갖는 스마트 섬유 소재 분야에 적용되고, 미래 의류 산업에 융합되어 의료, 헬스케어 등 다양한 분야에 AI 서비스 제공하는 창의적인 제품으로 진화하는 패러다임의 전환점이 되길 바란다.
In this study, we focused on our specialized electrode process for Si back-contact crystalline solar cell. It is different from other well-known back-contact cell process for thermal aspect and specialized process. In general, aluminum makes ohmic contact to the Si wafer and acts as a back surface reflector. And, silver is used for low series resistance metal grid lines. Aluminum was sputtered onto back side of wafer. Next, silver is directly patterned on the wafer by screen printing. The sputtered aluminum was removed by wet etching process after rear silver electrode was formed. In this process, the silver paste must have good printability, electrical property and adhesion strength, before and after the aluminum etching process. Silver paste also needs low temperature firing characteristics to reduce the thermal budget. So it was seriously collected by the products of several company of regarding low temperature firing (below $250^{\circ}C$) and aluminum etching endurance. First of all, silver pastes for etching selectivity were selected to evaluate as low temperature firing condition, electrical properties and adhesive strength. Using the nano- and micron-sized silver paste, so called hybrid type, made low temperature firing. So we could minimize the thermal budget in metallization process. Also the adhesion property greatly depended on the composition of paste, especially added resin and inorganic additives. In this paper, we will show that the metallization process of back-contact solar cell was realized as optimized nano-paste characteristics.
기존의 인공위성은 다기능·높은 성능을 가진 대형위성을 국가 단위에서 운용하는 것이 일반적이었으나 최근의 전기·전자 및 광학 기술의 경량 소형화 발전에 따라 점차 소형위성이 주목받고 있다. 크기와 무게가 감소됨에 따라 적은 비용으로 개발 및 발사가 가능하여 위성 개발에 진입장벽이 낮아지고 있으나, 인공위성의 전력공급에 필수적인 태양전지 패널의 경우 태양광에 효율적으로 노출되기 위해 넓은 표면적이 필요하여 소형화 및 경량화가 제한적이다. 우주용 태양전지는 우주선과 태양열, 온도와 같은 다양한 우주환경을 고려하여 제작되어야하고, 부피를 최적화하기 위해 전개 매커니즘을 적용하며 경량화 및 고효율화를 위하여 태양전지 셀의 구조적 재료적인 연구개발이 필요하다. 현재 태양전지 패널로 개발되어 운용되고 있는 제품들은 고효율화를 위하여 주로 InGaP/GaAs/Ge 소재의 3중구조를 적용하고 있다. 최근에는 초고효율 다층구조 태양전지를 위하여 4중접합 이상의 구조가 연구되고 있으며, 나아가 소재적으로 경량화에 유리한 유연박막 태양전지, 유기 및 유무기 하이브리드 태양전지 등이 차세대 소형위성용 태양전지로 주목받고 있다.
As an alternative energy, Dye-sensitized solar cells (DSSCs) have received much attention due to low cost manufacturing procedure and high energy consumption rate. Incorporating scattering centers in the nanocrystalline photoanode or additional scattering layers on the nanocrystalline photoanode is an effective way to enhance the light harvest efficiency of the photoanode and the performance of dye-sensitized solar cells (DSSCs). The light scattering abilities of these scattering layers also depend on the relative sizes and phase of the particles in the layers. A higher surface area is normally obtained using large particle sizes. Therefore, transparent high surface area $TiO_2$ layers and an additional scattering layer consisting of $TiO_2$-Rutile 500 nm paste with relatively larger particles are attractive. In this work, we investigates the applicability of a hybrid $TiO_2$ electrode (or a working electrode with a light scattering layer) in a DSSCs. We fabrication various thin film using $TiO_2$ paste 20 nm and $TiO_2$ paste 500 nm. As a result, the efficiency of the a single structure thin film was 3.35% and the efficiency as scattering layer of hybrid structure thin film was 4.36%, 4.73%.
A key technological issue related to the implementation of dye-sensitized solar cells (DSSCs) is the replacement of Pt at the counter electrodes with an inexpensive and electro-chemically stable alternative. Carbon based nanomaterials could be promising candidates, but in practice they exhibit inadequate device performance. Here, we report very thin graphene oxide (GO)/metal hybrid films as transparent counter electrodes for high-efficiency DSSCs. Transparent GO/Pt and GO/Au hybrid films showed cell efficiencies of 9.2 and 9.0%, respectively (improvements of 9.5 and 7.1% over conventional Pt counter electrodes). More interestingly, highly stable DSSCs with GO hybrid films from relatively inexpensive metals such as Cu and Ni have been demonstrated with efficiency values comparable to Pt counter electrodes. The results reported in this study should enable low-cost fabrication of DSSCs because it allows the use of relatively inexpensive metals such as Au, Cu, Ni, and Ag that could not be previously employed in DSSCs with iodide/tri-iodide electrolyte due to corrosion.
This paper deals with the operation of a hybrid power generation system made with photovoltaic cells and piezoelectric materials. The system can produce power from the wind as well as from the sun subject to their availability. Irrespective of the largeness of their power production, the power developed by both generators (i.e., phtovoltaic cells and piezoelectric cells) were combined and stored before it was applied to a load. Especially, the AC power (current) developed from each piezoelectric generator was converted by a full wave bridge rectifier and then combined prior to its storage in a capacitor. It was observed that the system can produce a maximum output power of 6.49 mW at loading resistance of $100{\Omega}$.
쿠마린 성분이 포함된 식물로부터 염료감응 태양전지에 사용되는 저렴하고 친환경적인 천연 염료를 개발하였다. 염료는 쿠마린 유도체가 포함된 계피와 당귀로부터 추출하였으며 이를 이용하여 염료감응 태양전지를 제작하였다. 계피염료로부터 0.75%의 태양전지 효율을 얻었으며, 이는 기존 천연염료 태양전지에 관한 연구 결과와 비교하여 최고 수준임을 확인하였다. 아울러 자외선-가시광선 분광분석 및 푸리에변환 적외선 분석을 이용하여 식물에 포한된 쿠마린 유도체가 광감응 물질임을 확인하였다.
In this work, we introduce a solution-processed CdS interlayer for use in inverted bulk heterojunction (BHJ) solar cells, and compare this material to a series of standard organic and inorganic cathode interlayers. Different combinations of solution-processed CdS, ZnO and conjugated polyelectrolyte (CPE) layers were compared as cathode interlayers on ITO substrates to construct inverted solar cells based on $PTB7:PC_{71}BM$ and a $P3HT:PC_{61}BM$ as photoactive layers. Introduction of a CdS interlayer significantly improved the power conversion efficiency (PCE) of inverted $PTB7:PC_{71}BM$ devices from 2.0% to 4.9%, however, this efficiency was still fairly low compared to benchmark ZnO or CPE interlayers due to a low open circuit voltage ($V_{OC}$), stemming from the deep conduction band energy of CdS. The $V_{OC}$ was greatly improved by introducing an interfacial dipole (CPE) layer on top of the CdS layer, yielding outstanding diode characteristics and a PCE of 6.8%. The best performing interlayer, however, was a single CPE layer alone, which yielded a $V_{OC}$ of 0.727 V, a FF of 63.2%, and a PCE of 7.89%. Using $P3HT:PC_{61}BM$ as an active layer, similar trends were observed. Solar cells without the cathode interlayer yielded a PCE of 0.46% with a poor $V_{OC}$ of 0.197 V and FF of 34.3%. In contrast, the use of hybrid ZnO/CPE layer as the cathode interlayer considerably improved the $V_{OC}$ of 0.599 V and FF of 53.3%, resulting the PCE of 2.99%. Our results indicate that the CdS layer yields excellent diode characteristics, however, performs slightly worse than benchmark ZnO and CPE layers in solar cell devices due to parasitic absorption below 550 nm. These results suggest that the hybrid inorganic/organic interlayer materials are promising candidates as cathode interlayers for high efficiency inverted solar cells through the modification of interface contacts.
한국고분자학회 2006년도 IUPAC International Symposium on Advanced Polymers for Emerging Technologies
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pp.186-186
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2006
We report a new architecture for high efficiency polymer solar cells introducing a new concept of 'optical spacer' with new material. By implementing a novel solution-based titanium oxide ($TiO_{x}$) layer between the active layer and the electron collecting Al electrode, we invented a way to increase ${\sim}50\;%$ in power conversion efficiency compared to conventional polymer solar cells. Now the new devices exhibit ${\sim}6\;%$ power conversion efficiency, which is the highest value reported to date for a polymer based photovoltaic cell. The $TiO_{x}$ layer increases the efficiency by modifying the spatial distribution of the light intensity inside the device, thereby creating more photogenerated charge carriers in the bulk heterojunction layer.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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