KR102273126B1 - 태양광 모듈의 광 투과율 측정 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 태양광 모듈 투과율을 명확히 정의하고 측정할 수 있는 적분구를 포함한 투과율 측정시스템을 제공하고자 한다.
상기 목적에 따라 본 발명은, 적분구의 광 입사부 구경을 적어도 두 개의 전극을 커버할 수 있는 크기로 구성하여 태양광 모듈의 전체적인 광 투과율을 측정할 수 있는 태양광 모듈 투과율 측정시스템을 제공한다.
또한, 본 발명은, 태양광 모듈의 활성영역 또는 전극부의 투과율을 측정할 수 있는 별도의 구경을 형성한 구경 플레이트를 상기 광 입사부 구경에 장착하여 영역별 투과율을 측정할 수 있는 태양광 모듈 투과율 측정시스템을 제공한다.

Description

태양광 모듈의 광 투과율 측정 시스템{Optical Transmittance Measurement System of Photovolaic Module}

본 발명은 태양광 모듈의 광 투과율 측정장치 및 측정 방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는, 적분구를 이용한 태양광 모듈의 광 투과율 측정시스템에 관한 것이다.

태양광 모듈의 광 투과율 측정은 태양광과 유사한 광 스펙트럼을 갖는 광원을 적분구에 연결하고 적분구의 개구부를 태양광 모듈에 밀착시켜 측정한다. 염료감응형(DSSC) 태양광 패널은 광전셀을 이루는 활성영역과 전극이 교대로 배열되어 있어 기존의 적분구로 광 투과율을 측정하는 경우 도 1과 같이 투과율 측정부분에 따라 값이 달리 나온다. 적분구의 광 입사부 구경이 작아 활성영역에서만 측정되거나 활성영역과 전극에 걸쳐 측정될 수 있고, 전극의 포함 면적이 달라짐에 따라 투과율이 각각 달라 전체적인 투과율을 정의하기 어려운 문제가 있다.

등록특허 10-1092492호를 비롯한 여러 공보들에 기재된 적분구들도 상기와 같은 문제점을 지닌다.

본 발명의 목적은 태양광 모듈 투과율을 명확히 정의하고 측정할 수 있는 적분구를 포함한 투과율 측정시스템을 제공하고자 한다.

상기 목적에 따라 본 발명은, 적분구의 광 입사부 구경을 적어도 두 개의 전극을 커버할 수 있는 크기로 구성하여 태양광 모듈의 전체적인 광 투과율을 측정할 수 있는 태양광 모듈 투과율 측정시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은, 태양광 모듈의 활성영역 또는 전극부의 투과율을 측정할 수 있는 별도의 구경을 형성한 구경 플레이트를 상기 광 입사부 구경에 장착하여 영역별 투과율을 측정할 수 있는 태양광 모듈 투과율 측정시스템을 제공한다.

상기에서, 구경 플레이트의 안쪽면은 전반사를 일으킬 수 있는 코팅층이 형성된다.

본 발명에 따르면 적분구의 광 입사부 구경이 커버하는 영역이 활성영역과 전극부를 모두 커버할 수 있는 사이즈로 되어있어 태양광 모듈의 전체적인 투과율을 측정할 수 있다.

또한, 상기 광 입사부 구경에 전극부 폭에 맞는 구경이 형성된 별도의 구경 플레이트를 장착하면 전극부만의 투과율을 측정할 수 있고, 활성영역 폭에 맞는 구경이 형성된 구경 플레이트를 장착하면 활성영역의 투과율을 측정할 수 있다.

따라서 태양광 모듈의 투과율에 대한 정확한 데이터를 얻을 수 있다.

도 1은 종래기술에 의해 태양광 모듈의 투과율을 측정하는 것을 보여준다.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 모듈의 투과율 측정시스템을 개략적으로 보여주는 개요도이다.
도 3은 본 발명에 따른 태양광 모듈의 전체 투과율 측정, 활성영역의 투과율 측정 및 전극부 투과율 측정을 설명하기 위한 개요도이다.
도 4는 본 발명에 따른, 태양광 모듈의 활성영역만의 투과율을 측정하기 위한 구경 플레이트와 전극부만의 투과율을 측정하기 위한 구경 플레이트를 보여주는 사진이다.
도 5는 본 발명에 따른 태양광 모듈의 투과율 측정시스템 사진이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 1은 DSSC 모듈의 구성으로, 광전 현상이 일어나는 활성영역(100)과 전극(200)이 교대로 배열된 것을 보여준다. 활성영역(100) 사이사이에 전극(200)이 배열된다. 적분구의 광 입사부이자 측정부 구경이 전극과 전극 사이의 간격과 비슷하게 되어있어 상술한 바와 같이, 활성영역에 놓이는 경우와 전극폭을 커버하도록 놓이는 경우, 매우 다른 투과율 측정치를 나타내게 된다.

이러한 문제를 개선하여 본 발명은 도 2와 같이 적분구의 광 투과율 측정부 구경(1)을 키워 적어도 두 개의 전극(200)을 포함할 수 있는 직경으로 구성하였다. 구경(1)은 태양광 모듈의 임의의 지점에 있어도 적어도 두 개의 전극 부분과 두 개의 활성 영역을 커버한다.

도 2를 보면, 태양광 모듈의 투과율을 측정하기 위한 광원은 태양광과 유사한 스펙트럼의 제논 램프 또는 메탈 할라이드 램프를 사용하고, 빔 사이즈 20mm 정도일 때 적분구의 구경은 30mm 정도로 하고 적분구 직경은 150mm로 구성하였다. 적분구 내부에서 전반사를 일으킨 빛은 광 집속부를 통해 분광시스템으로 입사되어 스펙트럼 측정되고 색좌표 환산되어 투과율이 산출된다.

적분구 구경을 상기와 같이 큰 사이즈로 구성함에 따라 광 투과율 측정부는 태양광 모듈의 어느 지점에서 투과율을 측정하더라도 활성영역과 전극영역을 거의 일정한 비율로 커버하며 주기적으로 투과율이 변화하게 되어 태양광 모듈의 전체적인 투과율을 높은 신뢰도로 측정할 수 있다. 태양광 모듈에 따라 전극의 구체적인 크기와 활성영역의 폭은 각각 다를 수 있고, 그에 따라 구경(1)은 상술한 바와 같이 적어도 두 개의 전극 부분과 두 개 이상의 활성 영역을 커버할 정도의 크기로 만든다. 따라서 태양광 모듈의 임의의 위치에 구경(1)이 놓이더라도 활성영역과 전극영역을 모두 포함하여 실질적으로 태양광 모듈의 광 투과율을 대표할 수 있는 측정치를 얻을 수 있다.

또한, 측정부 구경에 포함되는 활성영역과 전극영역의 면적비가 구경 스캔에 따라 주기적으로 변하고 그에 따라 측정되는 투과율도 주기적으로 변화하므로, 구경(1)을 스캔하면서 측정한 투과율을 통합하여 태양광 모듈 전체의 투과율을 산출할 수도 있다.

이와 같은 투과율 측정은 태양광 모듈 전체의 투과율을 대표하는 값으로서 오차 범위가 작아 신뢰도가 올라간다.

또한, 본 발명은 활성영역(100)만에 대한 투과율과 전극영역(200)만에 대한 투과율을 별도로 측정할 수 있는 구경 플레이트를 제공하였다. 구경 플레이트는 상기 적분구의 광 입사부가 되는 측정부 구경에 장착되는 플레이트로서, 플레이트 자체는 상기 구경과 같은 크기를 갖되, 중앙에 활성영역(100)의 폭보다 약간 좁은 폭을 갖는 슬롯형 구경(2)을 형성한 것과 전극영역(200)의 폭보다 약간 좁은 폭을 갖는 슬롯형 구경(3)을 형성한 것으로 구성하였다(도 3 및 4 참조).

구경 플레이트의 실물 사진이 도 4에 도시되었다.

구경(2)가 형성된 구경 플레이트가 적분구에 장착되어 태양광 모듈의 투과율을 측정하기 위해 태양광 패널 상에 배치된 것도 사진으로 보여준다(도 4의 아래 그림). 구경(2)은 완전히 활성영역(100)에 놓여 활성영역의 투과율을 측정한다. 또한, 구경(3)이 형성된 구경 플레이트의 구성과 적용 상태도 도 2에 보였다. 전극 폭보다 좁은 구경(3)이 전극 위에 배치되고 활성영역을 침범하지 않아 전극의 광 투과율을 측정한다.

또한, 구경 플레이트에 2개의 전극과 2개의 활성영역이 포함되는 사각 구경을 형성하여 전체 투과율을 측정할 수도 있다.

한편, 상기에서 적분구의 광 투과율 측정부 구경(1)을 변형하여 비슷한 면적의 사각형으로 구성할 수도 있다.

이와 같은 구경 플레이트의 일면은 전반사가 일어날 수 있는 코팅을 형성한다. 즉, 적분구의 내면을 이루도록 배치되는 면에 적분구 내면과 같이 전반사 코팅을 형성하여 투과율 측정시 광 손실이 일어나지 않게 하는 것이다.

도 5는 본 발명에 따른 태양광 모듈의 투과율 측정시스템 사진이다.

광원, 적분구, 그리고 본 발명에 따른 적분구 구경 및 빔 프로파일을 보였다. 광원은 태양광과 유사한 스펙트럼을 내는 제논 램프 또는 메탈 할라이드 램프를 사용한다. 상기 광원으로부터 빛이 입사되는 상기 구경(1)의 적분구의 수광부에 분광시스템 연결하고, 상기 적분구를 태양광 모듈 위에 배치하여 태양광 모듈의 활성영역과 전극영역이 상기 적분구의 구경에 모두 포함되어 태양광 모듈의 전체 광 투과율을 산출한다.

상기에서 적분구를 스캔하여 태양광 모듈의 활성영역과 전극영역의 포함 상태가 변화함에 따라 주기적으로 변화하는 광 투과율을 통합하여 태양광 모듈의 전체 광 투과율을 산출할 수 있다.

상기에서, 분광시스템은 파장대역별로 광 투과율을 산출할 수 있게 한다.

또한, 구경을 활성영역용, 전극용으로 교체하면서 영역별 광 투과율을 파장 대역별로 측정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 적분구가 태양광 모듈의 어느 곳에 위치하든 적분구 구경이 커버하는 영역에서 활성영역 외 전극 영역이 차지하는 비율이 주기적으로 일정하게 변화하여 태양광 모듈의 전체적인 광 투과율을 좀 더 높은 신뢰도로 측정할 수 있고, 활성영역과 전극 영역의 투과율도 각각 측정할 수 있어 정확한 정보를 얻을 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

1, 2, 3, 10, 20, 30: 구경
100: 활성영역
200: 전극

Claims (6)

1. 광원;
   상기 광원으로부터 빛이 입사되는 적분구; 및
   상기 적분구의 수광부에 연결된 분광시스템;을 포함하고,
   상기 적분구는, 광전효과를 일으키는 활성영역과 전극이 서로 교대로 배열된 태양광 모듈의 광 투과율 측정을 위한 적분구로서,
   광 투과율을 측정하기 위해 광원으로부터 광이 입사되는 광 입사부 구경의 크기는, 적분구가 태양광 모듈의 임의의 지점에 있더라도 태양광 모듈에 포함된 적어도 두 개의 전극과 적어도 두 개의 활성영역을 커버할 수 있는 크기로 구성되고,
   상기 적분구를 태양광 모듈 위에 배치하여 태양광 모듈의 활성영역과 전극영역이 상기 적분구의 구경에 모두 포함되어 태양광 모듈의 전체 광 투과율을 산출하며,
   상기 적분구의 구경을 스캔하여, 구경에 포함되는 활성영역과 전극영역의 면적비가 주기적으로 변함에 따라 주기적으로 변화하며 측정되는 투과율을 통합하여 태양광 모듈 전체의 투과율을 산출하고,
   상기 분광시스템을 이용하여 파장대역별로 광 투과율을 산출하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 광 투과율 측정 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 적분구의 광 입사부 구경에 장착되는 구경 플레이트를 더 포함하며, 상기 구경 플레이트는 태양광 모듈의 활성영역의 폭 이하의 폭을 갖는 구경을 포함하여 활성영역의 광 투과율을 측정할 때 적분구의 광 입사부 구경에 장착되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 광 투과율 측정 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 적분구의 광 입사부 구경에 장착되는 구경 플레이트를 더 포함하며, 상기 구경 플레이트는 태양광 모듈에 포함된 전극의 폭 이하의 폭을 갖는 구경을 포함하여 전극영역의 광 투과율을 측정할 때 적분구의 광 입사부 구경에 장착되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 광 투과율 측정 시스템.
   
   
   
   
   
   
   
   
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