KR20120116066A - 태양전지 안정화 장치 및 태양전지 열화 측정장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양전지 안정화 방법에 관한 것으로, 태양전지에 전류를 인가하여 열화를 유도하는 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명은 적어도 하나 이상의 태양전지를 설치할 수 있는 챔버; 상기 챔버에 설치된 태양전지와 전기적으로 연결된 전원공급부; 상기 전원공급부에서 상기 태양전지에 인가하는 전류를 조절하는 컨트롤부; 및 상기 전류 인가에 따른 상기 태양전지의 열화 특성을 측정하는 측정부를 포함한다.
이에 따라, 본 발명은 태양전지에 전류를 인가하여 열화를 유도함으로써, 태양전지의 최대전류를 빠르게 안정화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고가의 조명장비 즉 인공태양광 장치가 필요하지 않고, 태양전지에 인공태양광을 조사하기 위한 공간이 필요하지 않아서 안정화 장치의 설치공간이 크게 감소한다. 또, 여러 개의 태양전지에 대하여 동시에 안정화를 실시할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 적어도 하나 이상의 태양전지를 설치할 수 있는 챔버; 상기 챔버에 설치된 태양전지와 전기적으로 연결된 전원공급부; 상기 전원공급부에서 상기 태양전지에 인가하는 전류를 조절하는 컨트롤부; 및 상기 전류 인가에 따른 상기 태양전지의 열화 특성을 측정하는 측정부를 포함한다.
이에 따라, 본 발명은 태양전지에 전류를 인가하여 열화를 유도함으로써, 태양전지의 최대전류를 빠르게 안정화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고가의 조명장비 즉 인공태양광 장치가 필요하지 않고, 태양전지에 인공태양광을 조사하기 위한 공간이 필요하지 않아서 안정화 장치의 설치공간이 크게 감소한다. 또, 여러 개의 태양전지에 대하여 동시에 안정화를 실시할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 태양전지의 최대출력 안정화 방법과 안정화 장치에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 전류를 인가하여 태양전지의 열화를 유도하는 안정화 방법과 안정화 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 태양전지는 p-n접합으로 구성된 다이오드를 사용하며, 광흡수층으로 사용되는 물질에 따라 다양한 종류로 구분된다. 특히, 광흡수층으로 실리콘을 사용하는 태양전지는 결정질 기판을 이용하는 벌크형 태양전지와, 박막형 태양전지로 구분된다. 벌크형 태양전지의 경우 실리콘 웨이퍼를 사용하여 생산 원가가 높다는 문제가 있다. 반면에 박막태양전지는 실리콘의 사용량이 적으며, 건물의 외장재나 모바일 기기 등에 적용할 수 있어 관심이 증가하고 있다.
수소화된 비정질 실리콘(a-Si:H) 또는 수소화된 미세결정질 실리콘(μc-Si:H) 박막을 이용하는 실리콘 박막태양전지는 벌크형 태양전지에 비하여 실리콘의 사용량이 적으며, 대면적의 제품을 저가로 생산할 수 있는 등의 장점을 가지고 있다.
그러나 실리콘 박막태양전지는 빛에 노출되는 경우에 스테블러-론스키 효과(Staebler-Wronski effect)라고 불리는 열화현상이 문제가 되고 있다. 스테블러-론스키 효과는 빛을 조사할 때 실리콘 박막을 바탕으로 수광층에서 불포화 결합(dangling bond)의 밀도가 증가하고 내부 전기장이 감소하여, 광 생성된 전자-정공쌍의 비발광 재결합(non-radiative recombination)이 가속되어 나타나는 열화(degradation)효과를 말한다. 이러한 스테블러-론스키 효과에 따른 열화현상은 광 흡수층의 두께와 물성에 따라서 최대 30%까지 태양전지의 특성을 감소시킨다.
이러한 열화현상을 반영하여 박막태양전지의 경우, 태양전지의 변환효율(conversion efficiency)을, 태양전지나 모듈을 제조한 직후의 변환효율을 나타내는 초기 변환효율(intial conversion efficiency), 그리고 규정된 광조사 조건에서 일정시간동안 빛을 조사하여 더 이상 변환효율에 저하가 없는 상태의 변환효율을 나타내는 안정화 변환효율(stabilized conversion efficiency)로 구분하는 경향이 있다.
한편, 박막태양전지 모듈을 모의 태양광 방사조도에 노출시켜 태양전지의 전기적 특성을 안정화시키는 시험을 광조사 시험(light soaking treatment)이라고 하며, 현재 고가의 LID(light induced degradation)테스터를 이용하고 있다.
이러한 LID 테스터는 고가의 인공태양광 장비를 이용한 인공태양광을 박막태양전지에 조사하기 때문에 설비의 가격이 매우 비싸며, 인공태양광을 박막태양전지에 조사하기 위한 공간이 필요하여 설치공간, 그리고 한 번에 시험할 수 있는 태양전지의 개수에 제한이 있는 문제점이 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 태양전지로 전류를 인가하여 열화를 유도함으로써, 태양전지의 열화 특성을 측정하기 위한 태양전지의 안정화 방법 및 안정화 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 태양전지 안정화 방법은, 사용에 의하여 초기의 최대출력 값이 차츰 감소하는 태양전지 최대출력을 안정화하는 방법으로, 태양전지에 전류를 인가하여 열화를 유도하는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 본 발명은 태양전지의 최대전류를 빠르게 안정화시키는 것을 특징으로 한다.
이러한 태양전지 안정화 방법은 20W/m2 이하의 광도 분위기에서 태양전지에 전류를 인가하는 것이 바람직하다. 20W/m2를 넘는 광도 분위기에서는 빛에 의한 열화가 발생하는 문제가 있기 때문이다.
본 발명에 의한 태양전지 안정화 장치는, 적어도 하나 이상의 태양전지를 설치할 수 있는 챔버와, 상기 챔버에 설치된 태양전지와 전기적으로 연결된 전원공급부와, 상기 전원공급부에서 상기 태양전지에 인가하는 전류를 조절하는 컨트롤부를 포함한다.
본 발명의 태양전지 안정화 장치는, 전류를 인가하여 태양전지의 열화를 유도하는 방법으로 태양전지의 최대전류를 안정화시키기 때문에, 고가의 조명장비 즉 인공태양광 장치가 필요하지 않으며, 태양전지에 인공태양광을 조사하기 위한 공간이 필요하지 않아서 안정화 장치의 설치공간이 크게 감소한다.
또한 인공태양광을 조사하는 경우와 달리 전원만을 공급하면 되기 때문에 전기적으로 연결하기만 하면, 여러 개의 태양전지에 대하여 동시에 안정화를 실시할 수 있는 장점이 있다.
챔버는 외부의 빛을 차단하여 안정화 과정에서 빛에 의한 열화가 발생하지 않도록 하는 것이 좋으며, 전원공급부는 별도로 설치된 태양광 발전설비로부터 전기를 공급받는 것이 좋다.
본 발명의 태양전지 열화 측정장치는, 전류를 인가하여 태양전지의 열화를 유도하면서 측정부를 통해서 태양전지의 특성을 측정하여 태양전지의 열화에 대한 시험평가가 가능하다.
챔버의 온도를 조절하는 온도조절부와 습도를 조절하는 습도조절부를 추가적으로 구비하면 다양한 온도와 습도조건에서 태양전지의 열화에 대한 시험평가를 할 수 있다.
전원공급부는 별도로 설치된 태양광 발전설비로부터 전기를 공급받는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 태양전지에 전류를 인가하여 열화를 유도함으로써, 태양전지의 최대전류를 빠르게 안정화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 고가의 조명장비, 즉 인공태양광 장치가 필요하지 않고, 태양전지에 인공태양광을 조사하기 위한 공간이 필요하지 않아서 안정화 장치의 설치공간이 크게 감소한다. 또한, 여러 개의 태양전지에 대하여 동시에 안정화를 실시할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 안정화 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 실시예의 챔버 내에 태양전지를 설치한 모습을 나태는 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 열화 측정장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 실시예의 챔버 내에 태양전지를 설치한 모습을 나태는 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 열화 측정장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 안정화 장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
본 실시예의 태양전지 안정화 장치(100)는 챔버(110)와 전원공급부(120) 및 컨트롤부(130)를 포함하여 구성된다.
챔버(110)는 안정화를 실시할 태양전지들이 설치되는 곳이다. 모듈로 제조하기 전 단계의 태양전지 셀이나 모듈로 제조한 후의 태양전지 모듈을 모두 챔버(110)에 설치하여 안정화할 수 있다. 챔버(110)는 각 태양전지를 지지 및 고정하기 위한 거치대가 구비될 수 있다.
챔버(110)는 내부에 전기적으로 연결된 다수의 태양전지를 설치할 수 있으며, 빛을 조사하지 않기 때문에 설치된 태양전지 사이에 특별한 공간적인 제약이 없다.
도 2는 본 실시예의 챔버 내에 태양전지를 설치한 모습을 나태는 사진이다.
사진에 나타난 것과 같이, 태양전지들 사이에 인공태양광 조사를 위한 공간 없이 태양전지를 설치할 수 있기 때문에, 인공태양광을 조사하는 방식에 비하여 설치공간이 크게 감소한다.
그리고 챔버(110)는 외부의 빛을 차단할 수 있도록 하여, 내부를 20W/m2 이하의 광도 분위기로 유지할 수 있다. 20W/m2보다 높은 광도 분위기에서는 태양전지가 빛을 전기로 변환하면서 빛에 의한 열화가 발생하는 문제가 있다.
전원공급부(120)는 챔버(110) 내에 설치된 태양전지들과 전기적으로 연결되어, 태양전지에 전류를 인가하는 부분이다. 본 발명은 태양전지에 빛을 조사하는 대신에 전류를 인가하는 방법으로 태양전지의 열화를 촉진하여 태양전지의 최대출력을 빠르게 안정화할 수 있다.
전원공급부(120)는 외부에 설치된 태양광 발전설비(200)에서 전기를 공급받도록 하여 적은 비용으로 안정화 장치(100)를 가동할 수 있도록 한다.
컨트롤부(130)는 안정화 장치(100)의 가동상태를 조절하는 부분이다. 태양전지의 열화를 통한 안정화를 위해서는 태양전지의 단락전류이상의 전류를 인가하는 것이 좋으며, 컨트롤부(130)는 전원공급부(120)에서 태양전지에 인가하는 전류 등을 조절할 수 있다.
이상과 같이 구성된 태양전지 안정화 장치와 같이 태양전지에 전류를 인가하여 태양전지의 열화를 유도하면서, 태양전지의 특성을 측정하는 측정장비를 부가하면 태양전지의 열화 상태를 측정하는 측정장치를 구성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 태양전지 열화 측정장치의 구성을 나타내는 모식도이다.
본 실시예의 태양전지 열화 측정장치(300)는 챔버(310), 전원공급부(320), 컨트롤부(330) 및 측정부(340)를 포함하여 구성된다.
챔버(310)는 열화 특성을 측정할 태양전지들이 설치되는 곳이다. 모듈로 제조하기 전 단계의 태양전지 셀이나 모듈로 제조한 후의 태양전지 모듈을 모두 챔버(310)에 설치하여 열화 특성을 측정할 수 있다.
챔버(310)는 내부에 전기적으로 연결된 다수의 태양전지를 설치할 수 있으며, 빛을 조사하지 않기 때문에 설치된 태양전지 사이에 특별한 공간적인 제약이 없다.
온도조절장치(312)와 습도조절장치(314)를 설치하여, 챔버(310) 내부의 온도와 습도를 조절함으로써, 다양한 온도와 습도 조건에 대하여 태양전지의 열화 특성을 측정할 수 있다.
전원공급부(320)는 챔버(310) 내에 설치된 태양전지들과 전기적으로 연결되어, 태양전지에 전류를 인가하는 부분이다. 본 발명은 태양전지에 빛을 조사하는 대신에 전류를 인가하는 방법으로 태양전지의 열화를 촉진하여 태양전지의 열화 특성을 측정할 수 있다.
전원공급부(320)는 외부에 설치된 태양광 발전설비(200)에서 전기를 공급받도록 하여 적은 비용으로 열화 측정장치(300)를 가동할 수 있도록 한다.
컨트롤부(330)는 열화 측정장치(300)의 가동상태를 조절하는 부분이다. 태양전지의 열화를 위해서는 태양전지의 단락전류이상의 전류를 인가하는 것이 좋으며, 컨트롤부(330)는 전원공급부(320)에서 태양전지에 인가하는 전류 등을 조절할 수 있다. 그리고 챔버(310) 내부의 온도와 습도를 조절하는 온도조절장치(312)와 습도조절장치(314)도 조절할 수 있다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 안정화 장치 200: 태양광 발전설비
300: 열화 측정장치 110, 310: 챔버
120, 320: 전원공급부 130, 330: 컨트롤부
312: 온도조절장치 314: 습도조절장치
340: 측정부
300: 열화 측정장치 110, 310: 챔버
120, 320: 전원공급부 130, 330: 컨트롤부
312: 온도조절장치 314: 습도조절장치
340: 측정부
Claims (14)
- 사용에 의하여 초기의 최대출력 값이 차츰 감소하는 태양전지 최대출력을 안정화하는 방법으로서,
상기 태양전지에 전류를 인가하여 열화를 유도하는 것을 특징으로 하는 태양전지 안정화 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 태양전지에 전류를 인가하는 과정이 20W/m2 이하의 광도 분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지 안정화 방법.
- 청구항 1에 있어서,
상기 태양전지에 인가되는 전류가 상기 태양전지의 단락전류 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 안정화 방법.
- 사용에 의하여 초기의 최대출력 값이 차츰 감소하는 태양전지 최대출력을 안정화하는 방법으로서,
상기 태양전지에 전류를 인가하여 열화를 유도하여, 열화에 따른 상기 태양전지의 특성을 측정하는 것을 특징으로 하는 태양전지 안정화 방법.
- 청구항 4에 있어서,
상기 태양전지의 특성을 측정시, 상기 챔버의 온도 및 습도를 조절하는 것을 특징으로 하는 태양전지 안정화 방법.
- 적어도 하나 이상의 태양전지를 설치할 수 있는 챔버;
상기 챔버에 설치된 태양전지와 전기적으로 연결되는 전원공급부; 및
상기 전원공급부에서 상기 태양전지에 인가하는 전류를 조절하는 컨트롤부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 안정화 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 챔버가 외부 빛을 차단하는 것을 특징으로 하는 태양전지 안정화 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 전원공급부가 외부에 설치된 태양광 발전설비로부터 전기를 공급받는 것을 특징으로 하는 태양전지 안정화 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 태양전지에 전류를 인가하는 과정이 20W/m2 이하의 광도 분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 태양전지 안정화 장치.
- 청구항 6에 있어서,
상기 태양전지에 인가되는 전류가 상기 태양전지의 단락전류 이상인 것을 특징으로 하는 태양전지 안정화 장치.
- 적어도 하나 이상의 태양전지를 설치할 수 있는 챔버;
상기 챔버에 설치된 태양전지와 전기적으로 연결된 전원공급부;
상기 전원공급부에서 상기 태양전지에 인가하는 전류를 조절하는 컨트롤부; 및
상기 전류 인가에 따른 상기 태양전지의 열화 특성을 측정하는 측정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 열화 측정장치.
- 청구항 11에 있어서,
상기 챔버의 온도를 조절하는 온도조절부를 더 포함하며,
상기 측정부는 상기 챔버 내의 온도 변화에 따른 상기 태양전지의 열화 특성을 측정하는 것을 특징으로 하는 태양전지 열화 측정장치.
- 청구항 11에 있어서,
상기 챔버의 습도를 조절하는 습도조절부를 더 포함하며,
상기 측정부는 상기 챔버 내의 습도 변화에 따른 상기 태양전지의 열화 특성을 측정하는 것을 특징으로 하는 태양전지 열화 측정장치.
- 청구항 11에 있어서,
상기 전원공급부가 외부에 설치된 태양광 발전설비로부터 전기를 공급받는 것을 특징으로 하는 태양전지 열화 측정장치.
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| CN109994399A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-07-09 | 苏州腾晖光伏技术有限公司 | 一种太阳能电池热循环测试箱及太阳能电池质检设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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