A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”태양열 발전, 미래 태양에너지의 주축 될까”,성낙환, LG Business Insight(2009.9.16)
<표> 신재생에너지별 저장 가능성
<표> 각 에너지별 발전 규모와 단가
9-9. 타 발전과 비교
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”태양열 발전, 미래 태양에너지의 주축 될까”,성낙환, LG Business Insight(2009.9.16)
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
<그림> 발전 단가 비교
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
9-10. 박막 태양전지
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
*Transparent conducting oxide : 투명전극
*Indium-Tin Oxide : 산화인듐주석
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
*”태양광”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23
9-11. 태양전지/모듈 검사 항목 및 시험
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*태양전지 검사 측정 항목
- 효율(Efficiency) (IV measurement)
- 저항(Resistivity) : 시트저항(Sheet Resistivity) 분로저항(Shunt Resistivity) - 양자효율(Quantum efficiency) ( LBIC))
- 수명(Lifetime)
*” 태양광 모듈 효율 실증 테스트 시스템”,김응상
(National Instrument Korea), 2010세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*” 태양광 모듈 효율 실증 테스트 시스템”,김응상
(National Instrument Korea), 2010세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
*전류-전압 측정(IV measurement)
-전류-전압 특성 곡선 테스트(I-V curve test) :
일반적으로 다이오드, 트랜지스터 등의 특성을 구하기 위한 테스트.
태양전지의 전력 생산 효율을 측정하기 위하여 수행.
Fill Factor(FF)를 구하여 효율 비교.
-종류 : Forward Bias (Illuminated) Test
Reverse-Bias (Dark) Test
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*” 태양광 모듈 효율 실증 테스트 시스템”,김응상
(National Instrument Korea), 2010세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
* Forward Bias (Illuminated) Test
-자연광 또는 솔라시뮬레이터를 이용하여 빛을 조사하고 그에 따른 반응을 측정(IEC 60904-1)
- 전압을 0V부터 시작하여 스윕하고 그때의 싱킹 전류를 측정 -테스트로 얻어지는 값
․ 개방 전압 (Open Circuit Voltage ; V OC )
․ 단락 전류 (Short Circuit Current ; I SC )
․ 최대 전력 (Macimum Power ; P MAX ) - 최대 전력시 전류 (I MP )
- 최대 전력시 전압 (V MP )
․ Fill Factor (FF)= 최대전력/이론전력)
․ 분로저항(Shunt Resistance (R SH ))
․ 직렬전항(Series Resistance (R S ))
․ 최대 효율 (Maximum Efficiency ; η MAX )
* Reverse-Bias (Dark) Test
- 태양전지에 빛이 들어가지 않도록 차폐하여 측정 - 이 경우 태양전지는 수동 다이오드와 같이 반응 - 테스트로 얻어지는 값
․ 분로저항(Shunt Resistance (RSH))
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*” 태양광 모듈 효율 실증 테스트 시스템”,김응상
(National Instrument Korea), 2010세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*” 태양광 모듈 효율 실증 테스트 시스템”,김응상
(National Instrument Korea), 2010세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
시험 항목 판정 기준
1. 구조의 시험
1.1 외관검사
셀, Glass, J-Box 프레임, 접지단자, 출력단자 등 평가 (인융 규격 : IEC 61215)셀의 깨짐이나, 기포, 박리, 접착등의 문제가 없을것
1.2 구조 및 재료검사
제품사양 및 도면평가(인용규격 : KS C 8531) 제품사양 및 도면과 일치할 것1.3 외형칫수 및 무게검사
(인용규격 : KS C 8531)칫수 및 무게 검사- 횟수 120mm미만은 ±1.1mm - 횟수 315mm미만은 ±1.6mm - 횟수는 1000mm미만은 ±2.5mm - 횟수는 1000mm미만은 ±4.5mm - 무게는 공칭무게의 ±5%이내일것 2. 기계적 시험
2.1 내풍압 시험
바람, 눈 및 얼음에 의한 하중에 대한 기계적 내구성 시험 (인용규격 : KS C 8530, KS C 8531)- 발전성능 : 시험전 값의 95%이상일것 - 절연저항 : 50MΩ 이상
- 외관 : 두들어진 이상이 없고 표시는 판독할 수 있을 것
2.2 강박 시험
우박의 충격에 대한 태양전지모듈의 기계적 강도 시험(인용규 격 : KS C 8530, KS C 8531)2.3 단자강도 시험
단자부분의 부착, 배선 또는 사용중에 가해지는 외력에 대한 강도시험(인용규격 : KS C 8530, KS C 8531)2.4 비틀림 시험
태양전지모듈이 지지체에 부착될 때의 기계적 내구성 시험(인 용규격 : KS C 8530, KS C 8531)*” 태양광 모듈 효율 실증 테스트 시스템”,김응상
(National Instrument Korea), 2010세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
3. 전기적 시험
3. 1 발전성능 시험개방전압(Voc). 단락전류(Isc). 최대전압(Vm).
최대전류(Im). 최대출력(Fmax). 곡선율(FF).효율(Eff).
(인용규격: IEC 60904-1)
-Voc, Isc, Vm, Im : 공칭 값의 ± 3% 이내 일 것 -Fmax : 정격출력 이상일 것
(이때 출력 균일도는 정격출력의 ± 3% 이내 일 것) 3. 2 절연저항 시험 출력단자와 패널 또는 접지단자 사이의 절연저항 시험
(인용규격 : IEC 61215) 50M
Ω
이상 일 것 3. 3 내전압 시험 출력단자를 단락하고 동 단자와 프레임 또는 접지 단자간에내전압 시험 (인용규격 : KS C 8531) 절연 파괴 등의 이상이 없을 것
*” 태양광 모듈 효율 실증 테스트 시스템”,김응상
(National Instrument Korea), 2010세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
4. 환경적 시험
4. 1 온도사이클 시험환경온도의 불규칙한 반복에서 구조나 재료간의 열전도나 열팽창률에 의한 스트레스의 내구성 시험
(인용 규격 : IEC 61215)
-발전성능 : 시험 전 값의 95% 이상일 것 -절연저항 : 50M
Ω
이상 일 것-외 관 : 두들어진 이상이 없고 표시는 판독 할수 있을것 4. 2 온습도사이클 시험
고온, 고습, 영하의 저온에서 열 팽창률의 차이나 수분의 침 입, 확산, 호흡작용 등의 구조나 재료의 영향을 시험
(인용 규격 : IEC 61215)
4. 3 내열성 시험 고온상태의 열적 스트레스의 영향과 재료의 내열성을 시험 (인용 규격 : KS C 8530)
4. 4 내습성 시험 고온, 고습에서의 접합재료의 밀착력등의 적성시험 (인용규격 : IEC 61215)
4. 5 염수분무 시험 모듈의 구성재료 및 패키지의 염무에 대한 내구성 시험 (인용 규격 : KS C 8530)
4. 6 광조사 시험 (UV시험)
좌외선 노출에서 태양전지모듈 재료의 열화정도 시험 (인용규격 : IEC 61345)
4. 7 방수시험 강우에 노출되는 경우의 적성시험
(인용 규격 : KS C 8530)
4. 8 열점 내구성 시험
태양전지셀의 성능 불균형, 크랙 또는 국부적인 그림자 영향 에 의해 발생되는 열점 내구성 실험
(인용 규격 : IEC 61215)
*” 태양광 모듈 효율 실증 테스트 시스템”,김응상
(National Instrument Korea), 2010세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”태양광”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐
9-12. 태양전지 발전 시스템
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
가. 태양전지 배열 나. 배열 접속반 나. PCS
다. 축전지
라. 계통전환장치
*계통연계 : 전지 생산전기와 전력회사전기를 접속 양쪽의 전기를 하용할 수 있도록 한 것
*역조류 : 전지 생산 잉여전기를 전력회사로 송전하는 것
*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐
*태양전지 발전 시스템의 구성
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*태양전지 셀(cell) : 태양전지 발전 최소 단위(0.5V)
*태양전지 모듈(module) : 태양전지 셀의 직병렬 연결 장치
*태양전지 어레이(array) : 태양전지 모듈의 배열
*PCS(Power Conditioning System) : 태양광 발전 직류전력
*”태양광”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
* 태양전지 발전 시스템의 분류
-발전 용량 : 1, 3, 5, 10, 20, 30kW ….
-추적장치(트래커) -전력 매매 : 독립형
계통연계
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
-태양광 추적 장치 별 시스템 분류
*” 태양광 발전 효율에 미치는 트랙커의 역할과 중요성”, ,D-Solartech, 2010 세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
구분 고정형 고정
가변형
수평 단축 추적형
경사형 단축 추적형
양축 추적형
설치비용 100% 105% 110% 115% 120%
발전효율 100% 105% 115% 130% 140%
발전시간 3시간 3.5시간 4시간 4.2~4.5시간 4.5시간 이 상
비 고
계절별 경사각 조절
동~서 태양 추적
계절 별
남~북 조절 동~서 태양
동서남북
태양 추적
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*” 태양광 발전 효율에 미치는 트랙커의 역할과 중요성”, ,D-Solartech, 2010 세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
특 징
•지역별 최적의 경사각으로 설치
•가대에 태양전지모듈을 고정시킴
•발전효율이 낮음
•시설 투자비 저렴
•부지면적이 적음
-고정형 구조물
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*” 태양광 발전 효율에 미치는 트랙커의 역할과 중요성”, ,D-Solartech, 2010 세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
특 징
•지역별 최적의 경사각으로 설치
•가대에 태양전지모듈을 고정시킴
•계절마다 변화하는 태양의 남중고도에 따라
구조물 경사각 변경하여 발전효율을 높임
-고정가변형 구조물
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*” 태양광 발전 효율에 미치는 트랙커의 역할과 중요성”, ,D-Solartech, 2010 세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
특 징
•남~북 각이 없고, 동-서로 태양을 추적
•프로그램, 광센서, GPS방식 등으로 태양 추적
•토지 경사도를 이용, 발전효율을 더 높일 수 있음
•토지 부동침하로 인한 모터의 끼임 현상 발생 가능성
-수평형 단축 트래커
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*” 태양광 발전 효율에 미치는 트랙커의 역할과 중요성”, ,D-Solartech, 2010 세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
특 징
•동~서로 태양을 추적, 남북으로 계절에 따른 경사각 변화
• 발전효율이 높음
•고정형 대비 초기 투자 비용이 높음
•투자회수 기간 짧음
•구동형태 : 엑츄에이터, 웜기어 타입
•각각 트랙커별로 태양을 추적하므로 부동침하의 영향이 없음
•편하중에 의한 끼임 현상이 없음
•발전시간 : 4.2~4.5시간
•고정형 대비 발전효율 : 130% 이상
-경사형 단축 트래커
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*” 태양광 발전 효율에 미치는 트랙커의 역할과 중요성”, ,D-Solartech, 2010 세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
특 징
•동서남북으로 태양을 추적
• 발전효율이 가장 높음
•초기 투자 비용이 높음
•투자 회수 기간 짧음
•구동형태 : 엑츄에이터, 웜기어 타입
•각각 트랙커별로 태양을 추적하므로 부동침하의 영향이 없음
•편하중에 의한 끼임 현상이 없음
•발전시간 : 4.5시간 이상
•고정형 대비 발전효율 : 140% 이상
•프로그램, 광센서, GPS방식 등으로 태양추적
-양축 트래커
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*” 태양광 발전 효율에 미치는 트랙커의 역할과 중요성”, ,D-Solartech, 2010 세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*” 태양광 발전 효율에 미치는 트랙커의 역할과 중요성”, ,D-Solartech, 2010 세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
-지역별 일사량 및 최적 경사각
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*” 태양광 발전 효율에 미치는 트랙커의 역할과 중요성”, ,D-Solartech, 2010 세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*” 태양광 발전 효율에 미치는 트랙커의 역할과 중요성”, ,D-Solartech, 2010 세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
구 분 내 용
프로그램 방식
▶ 일일 기상조건과 일출몰 시간을 계상하여 태양의 위치를 정확히 추적 하여 동~서 고도에 맞춰 자동으로 추적
▶ 최적의 일사량을 받을 수 있도록 작동
▶ 통제실에서 통제가 가능
▶ 관리 및 유지비용이 저렴
▶ 청명도가 낮은 경우라도 추적이 가능 소량의 전력 생산이 가능
▶ 원하는 위치까지 추적 및 수정이 가능.
▶ 풍속, 일사량 등의 정보에 의해 원하는 위치 및 대기가 가능
▶ 안전모드시스템
GPS 방식 ▶ 위성 GPS 신호로 시간에 따른 위치 제어
광센서 방 식
▶ 조도에 따라 태양광을 추적
▶ 날씨 변화에 민감하게 작동
▶ 주변의 여건의 변화에 민감하게 작동하여 이물질이나 구름 등의 영향으로 추적의 한계가 있음.
▶ 황사 등의 이물질에 의해 오차가 발생할 수 있음
▶ 안전모드시스템(강풍 때 바람의 영향을 피하기 위해 모듈을 수평에 가깝게 자동 또는 관리자 모드로 전환되는 시스템)
-태양광 추적방식 종류
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”태양광”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”최적 태양강발전 설비 구축을 위한 선택 및 고려사항”,김응상, 2010세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
-전력 매매에 따른 분류 : 독립형
계통연계
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*시스템 분류
*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
9-13. 태양전지 발전 시스템 설계
*” 태양광 발전 설계 및 효율적인 유지관리 방안”, ,이현화, 2010 세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스
A l t e r n a t e E n e r g y L a b .
*” 태양광 발전 설계 및 효율적인 유지관리 방안”, ,이현화, 2010 세계 태양 에너지 엑스포 컨퍼런스