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먼지, 습도 및 풍속이 태양전지 효율에 미치는 영향

전문가 제언: ○ 최근 태양전지의 경제적 및 환경상의 장점은 세계 각국으로 하여금 변환효율 향상을 위한 예산을 매년 증가시키게 하고 있다. 효율향상에는 재료나 설계 그리고 제조방법 등이 많이 연구되어 왔다. 그러나 먼지, 습도 그리고 바람 속도(풍속)라는 세 파라미터의 태양전지 성능에 미치는 연구는 드물었고, 이들의 영향을 동시에 다룬 보고는 더욱 안 보였다.

○ 이 글에서 말레이시아의 저자들은 태양전지의 기본개념과 먼지, 습도 그리고 풍속의 영향을 설명하고 있다. 결론적으로 태양전지 셀 표면에 퇴적한 먼지 및 습도는 셀 효율을 저하시킨다. 풍속 증가는 태양전지 셀 표면의 열을 제거하고 대기 중의 상대습도를 낮추어 효율을 향상시킨다. 한편 바람은 먼지를 일으켜 주위에 분산시켜 셀을 그늘지게 함으로써 성능을 낮춘다. 이처럼 먼지, 습도 그리고 풍속은 태양전지 셀 성능에 동시에 영향을 준다. 금후 이들의 동시효과가 더욱 깊이 연구될 것이다.

○ 2009년 말레이시아에서의 여러 태양전지 셀 기술의 현장 비교연구 결과, CIS(구리인듐디셀렌나이드)와 비정질 실리콘 태양전지 기술이 열대기후에서 바람직한 것으로 보고되었다. 최대출력으로부터의 성능저하가 결정질실리콘 태양전지보다 적어 우수한 성능비를 보였다. 2012년 J. Leloux 등은 프랑스 주택용 태양전지 시스템에서 이상적 경우 대비 먼지/이끼 손실 3%, 벨기에에서도 soiling loss(먼지 등) 3%를 보고했다.

○ 한국은 정부가 2012년까지 3kWp 수준의 주택용 태양광시스템 10만호 보급사업을 적극 시행하고 있다. 2006년 6월 한국에너지기술연구원의 유권종은 태양광발전시스템 성능평가분석을 전례 없을 정도로 광범위하게 보고했다. PV시스템 손실요인 분포에서 전압불균형, 어레이 온도 등 많은 손실요인 중 4.0~6.0%의 shading(먼지에 의한 그늘) 손실을 보고했다. 2011년 6월 한전전력연구원의 김의환, 강승원, 충북대학교의 김재언도 태양광발전시스템의 장기운전에 의한 성능특성 분석을 보고했다.

○ 먼지나 습도 대책으로 캡슐에서 유리면 가장자리 밀봉이 시행되고 있다. 유리표면 위의 먼지를 기기가 스스로 청소할 수 있는 기술의 실용화와 설치지역마다 풍속을 고려한 최적 경사각 발견도 필요할 것이다.

저자: S. Mekhilef et al
자료유형: 학술정보