기계항공공학실험 열동력 실험B 결과보고서

소개

서울대학교 기계항공공학실험2 레포트로 A받은 레포트입니다.

목차

1. 실험에서 측정한 값을 성능 실험표에 기록하고 다음의 값들을 계산하시오.
2. 다음의 문항들에 대해서 자신의 의견을 타당한 근거와 함께 서술하시오.
3. Reference

본문내용

2. 다음의 문항들에 대해서 자신의 의견을 타당한 근거와 함께 서술하시오.
(1) i-V 곡선이 1-(2)과 같은 형태를 보이는 원인을 밝히고 그 원리를 설명하시오.

실제 태양전지의 i-v 곡선은 다음과 같다.


위 자료의 i-v 곡선의 두 축이 바뀌어 있는데, 대략적인 형태를 파악하는데 어려움이 없다. 대체적으로 실험으로 구한 곡선과 매우 비슷하다.

태양전지의 전류-전압, 전력-전압 곡선은 비선형곡선으로 나타나고 이러한 태양전지의 출력 특성은 일반적으로 그림 1에서 보이는 바와 같은 등가회로로 표현된다. 또한 태양전지의 등가회로에 대하여 일반적으로 다음 수식처럼 정리하여 표기할 수 있다.

그림 1.태양전지의 등가회로


: 부하에 흐르는 전류
: 출력전압
: 내부 출력저항
: 내부 저항
: 볼츠만 상수
: 온도특성 계수
: 재료 계수
: 광 발생전류


와 는 태양전지의 내부저항으로 로 가정하면 내부저항이 없는 이상적인 태양전기에 대한 식으로 간략화 시킬 수 있다.

(심재휘, ‘태양광 발전시스템의 MPPT 알고리즘 분석’, Journal of the Korean Solar Energy Society Vol. 31. No. 2. 2011
김승태, ‘태양전지의 전기적인 출력특성이 태양전지모듈에 미치는 영향‘,한국태양에너지학회 논문집 원고)

(2) 인공태양과 태양광 모듈간의 거리나 각도가 변경되었을 때의 결과를 예측하고 그 이유를 설명하시오.

1) 거리의 영향
인공태양에서 방출되는 광속이 일정할 때 거리가 멀어지면 태양광 모듈의 입체각이 줄어들고 당연히 태양광 모듈에 도달하는 광속이 줄어들어 전체 효율 또한 줄어든다. 그 이유는 입체각은 거리의 제곱에 반비례하기 때문이다.
2) 각도의 영향
태양광 모듈이 빛의 방향에 수직할 때 효율이 가장 좋다. 수직인 상태에서 각도가 변경될수록 빛에 수직인 면적이 줄어들기 때문에 입체각이 줄어든다. 위와 마찬가지로 입체각이 줄어들어 모듈에 도달하는 광속이 줄었기 때문에 효율이 나빠진다.
일반적인 고정식 태양전지의 경우 매시간 그 각도는 변화한다. 따라서 태양광이 태양전지에 수직으로 입사되는 경우를 제외한 경우 태양전지의 출력은 저하된다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 방법으로 추적식 태양전지가 연구되고 있다.

참고자료

· 노승탁, 1996, 최신 공업열역학, 문운당, 서울, 대한민국
· Frank Dimorth and Saeah Kurtz, “High-efficiency Multijunction Soalr Cells,” MRS BULLETIN, Vol.32, Mar. 2007, pp.230-235
· R.R. King, D.C. Law, K.M. Edmondson, C.M. Fetzer, G.S. Kinsey, H. Yoon, R.A. Sherif, and N.H. Karam, “40% Efficient Metamorphic GaInP/GaInAs/Ge Multijunction Solar Cells,” Appl. Phys. Lett., Vol.90, 2007, pp.183-416
· Sntonio Luque, Antonio Marti, and Arthur J. Nozik, “Solar Cells Based on Quantum dots: Multiple Exciton Generation and Intermediate Bands,” MRSBULLETIN, Vol.32, Mar. 2007, pp.236-241
· Handbook of Applied Instrumentation, Douglas M. Considine, S.D Ross, McGRAW-HILL Book Company
· 서울대학교 기계항공실험 매뉴얼