열전소자 온도조절법을 이용한 결정형 실리콘 태양전지의 성능 측정

Abstract

지역의 기후에 따라 태양광전지의 발전 효율이 변하기 때문에 필요 발전량에 따른 설비 규모가 달라지게 된다. 따라서 간단한 장비로 넓은 온도 범위에서 온도를 정확히 컨트롤 하며 태양광전지 효율을 예측할 수 있는 방법의 개발이 필요하며 그 응용 범위는 상당히 넓다. 열전소자는 펠티에 효과에 의한 흡열 또는 발열을 이용한 것으로 전기에너지를 열에너지로 직접 변환하여 냉각·가열에 의한 온도 제어를 자유롭게 할 수 있는 반도체 소자이다. 이를 태양광전지 셀에 부착하면 간단한 방법 및 단순한 구조로 작동온도를 변화시킬 수 있다. 본 연구에서는 열전소자를 이용한 온도 제어 방법을 통하여 -5 ~ 100℃ 온도 범위에서 온도 변화에 따른 결정형 실리콘 태양광전지 셀의 성능 특성을 고찰 하였다, 연구결과에 의하면 단결정, 다결정 태양광전지 셀은 작동 온도가 높아질수록 단락전류는 증가하지만, 개방회로 전압과 곡선인자 값의 하락 정도가 더 크므로, 결과적으로 셀의 최대출력은 낮아지며, 따라서 음의 최대출력 온도계수를 가짐을 알 수 있었다. 구체적으로는 단결정 셀의 경우, 표면온도가 -5℃부터 100℃로 증가할 때 최대출력량은 38.7% 하강하였으며, 다결정 실리콘 셀의 최대출력량은 표면온도가 5℃부터 100℃로 증가할 때 21.1% 하강하였다. 또한 단결정 셀의 경우 최대출력 온도계수의 절대값이 온도 상승에 따라 거의 선형적으로 증가하지만, 다결정 셀의 경우 온도 계수 값은 다소 불규칙하면서 측정 온도 범위에서 온도 구간별 차이가 크지 않고 상온 근처의 온도에서는 단결정 셀의 온도계수에 근접함을 알 수 있었다.