[셀,모듈] 태양광 핫스팟에 대해서, 태양광 병목현상이란?

태양광 핫스팟에 대해서, 태양광 병목현상이란?

셀 일부가 음영이 지면 전체 전류가 떨어지는 이유?

음영구간에 온도가 높아지는 이유?

열점(핫스팟)이란?

└ 핫스팟 현장 확인하기! Click!

[태양광] 지속적인 음영, 핫스팟 발생

 

안녕하세요. 태양광 윤대리입니다.

오늘은 셀 일부에 음영이 질 때, 모듈 전체 전류가 낮아지는 이유,

그리고 모듈 일부에 음영이 질 때, 스트링 전체 전류가 낮아지는 이유에 대해서 알아보겠습니다.

 

또, 음영구간이 발생하면 그 구간은 온도가 더 높아지는데요.

이를 통해, 열화상 드론을 통해서 쉽게 문제를 파악할 수 있습니다.

왜 음영구간에 오히려 온도가 더 높은지에 대해서도 알아보겠습니다.

 

목차

1. PV 병목현상이란?

    ① 일부 음영 때문에 전체 전류가 낮아진다. 이유는?

    ② 음영 구간의 온도가 더 높다. 이유는?

 

2. Hot spot(열점) 이란?

 1) Hot spot(열점) 이란?

 2) 핫스팟 발생원인

 3) 핫스팟 해결방법 

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1. PV 병목현상이란?

이해를 위해 그림을 먼저 보겠습니다.

▽ 아래는 태양광 모듈의 단면입니다.

 

▽ 옆에서 본 모습입니다.

출처 : 신재생에너지 테마파크

위 그림에서, 발전이 아주 잘될 때, 전자의 이동을 확인해 보겠습니다.

① 발전이 잘될 때, 모듈 단면

↓ ↓ ↓                                                                    

② 일부 셀에 음영이 졌을 때, 모듈 단면

no.1 cell , no.2 cell , no.3 cell 로 구분하겠습니다.

no.2 cell에 음영이 졌습니다.

no.1 cell과 no.3 cell에는 정상적으로 광전효과에 의해 자유전자와 정공이 구분되어 전위차를 형성했습니다.

no.2 cell에서는 음영에 의해 제대로 광전효과가 일어나지 않은 바람에, 전위차를 제대로 형성하지 못했습니다.

 

부하가 연결되었으니 일단 전류가 흘러야겠죠?

no.2 cell 때문에 no.1 cell에서 흐르는 전류가 막혀버립니다. 어찌저찌 비집고 파고들어 다음 no.3 cell로 이동합니다.

① 그 과정에서 상당량의 전자가 소실되버립니다. 동시에  ② 전자이동에 전자 간 충격을 유발하여 온도가 상승합니다.

  

2. Hot spot(열점) 이란?

 

1) hot spot, 열점현상 의미

음영이 지속되면 해당 구간에 '열점(Hot Spot)'을 야기하는데요.

핫스팟 자체에서 발전에 큰 영향을 주진 않습니다.

하지만, 핫스팟이 지속되면 셀 파손을 야기하게 되어, 발전정지까지 초래하는 것이죠.

 

2) 핫스팟 발생 원인

핫스팟은 불규칙적이고 간헐적인 음영에서는 발생하지 않습니다.

 

① 태양전지 불량

└리본납땜 불량과 공정과정에서 발생하는 micro crack에 의해 핫스팟이 발생합니다.

 

② 지속적인 음영구역

└ 처마, 구조물에 의한 지속적인 음영

└ 분비물 등에 의한 지속적인 음영

지속적인 음영은 태양전지에 부담을 주어 기기적인 성능을 저하시키고 수명 악화, 손상 등의 원인이 됩니다.

*O&M 경험적으로, 단결정보다 다결정에서 핫스팟이 잦게 발생하는 것을 확인했습니다.

 

③ 외부 충격 또는 외부환경요인

└ 외부 충격으로 crack 발생

└ 온도차에 의한 열팽창으로 mirco crack 또는 crack 발생, 핫스팟 야기

 

└알아보기) micro crack이란?

[셀,모듈] 태양전지 Micro crack에 대해서

 

 

3) 핫스팟 해결방법

① 바이패스 다이오드

[셀,모듈] 바이패스 다이오드 원리 , 태양광 모듈 정션박스는 뭘까?

 

② 환경적인 원인 제거

  - 음영 원인을 제거합니다.

 

③ micro crack을 최소화합니다.

  - micro crack을 최소화 하기 위해서는, EVA(충진재)와 셀 간의 열팽창 계수차이로 인해 외부 온도 변화시 발생하는 열팽창 부피 차이문제를 해결해야합니다. 또한 공정과정에 의한 기계적 스트레스를 줄일 수 있는 방안을 찾아야합니다.

이는 현재도 연구 중인 과제입니다.

 

저는 지금 병목현상을 셀을 기준으로 예를 들었지만, 모듈도 동일합니다.

한 스트링에서 하나의 모듈에 음영이 졌을 때, 전체적인 전류는 '하향평준화' 합니다.

셀의 음영은 바이패스 다이오드로 우회하는 방안이 있지만,

모듈에서 발생한 음영을 우회하는 방안이 없습니다.

애초에 태양광을 처음 설계할 때, 음영을 최소화 해야합니다.

 

 

이해가 되셨나요?

 

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오늘은 여기서 블로그를 마치겠습니다.

읽어주셔서 감사합니다.

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[태양광관련] 태양광 광흡수 스펙트럼

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