고효율 태양전지 구현을 위한 나노구조 반사방지 유리의 특성 및 내구성 평가에 관한 연구
A Study on the nanostructure anti-reflective glass’s characteristics and durability evaluation for high efficiency solar cell realization
- 주제(키워드) 태양전지 반사방지막 , Nano structure AR , Anti-Reflective Coating , 고효율 태양전지
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 김형택
- 발행년도 2014
- 학위수여년월 2014. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 산업대학원 에너지학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000016799
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
태양전지의 성능은‘광전환 효율’로 평가 가능하며 이는 일차적으로 단위면적당 얼마나 많은 양의 태양에너지를 흡수하여 전기에너지로 변환할 수 있는가의 공통적인 전제 조건에 의해서 결정된다. 광전환 효율을 결정하는 주요 인자 중 하나인 태양전지 내부 영역에서의 광 흡수 및 전환에 대한 소자기술은 광전환 방식에 따라 다소 차이는 있으나 이미 성숙단계에 이르러 성능향상의 여력이 많지 않은 반면 외기 노출 시 내후성(耐候性, weather proof) 부여를 목적으로 한 보호유리(Cover Glass)가 가지고 있는 반사특성을 감소시켜 광전환 효율을 향상시키는 반사방지 기술에 대한 연구 및 상용화 정도는 상대적으로 초기단계에 있는 상황이다. 태양전지에 적용되는 보호유리는 EVA Sheet등으로 접합되어 소자를 보호하여 20년 이상의 수명 보증에 중요한 역할을 하는 반면 100% 태양광 중 반사특성을 통해 약 10%의 태양광흡수를 감소시키는 요인이기도 하다. 상용화되고 있는 결정계 태양전지 및 박막계 태양전지의 고효율 기술 구현을 위한 노력은 내부 소자특성 개발과 더불어 보호유리의 반사방지 기술구현으로 양분화되어 있으며 본 연구에서는 상대적으로 많이 다루어지지 않은 태양광 흡수의 최상층인 보호유리의 반사방지막에 대한 특성과 신뢰성 평가에 대한 내용과 함께 반사방지막이 적용된 태양전지와 미적용 태양전지의 외기노출 시 출력변화에 대한 비교를 통해 상용화 가능성에 대한 연구를 진행하였다. 상용화 가능성을 전제로 진행한 이 연구에서 채택한 반사방지막의 성막방식은 장비 및 공정비용이 상대적으로 높은 진공 증착 방식이 아닌 제조, 공정비용이 저렴한 Wet(습식) 방식을 통해 코팅한 것으로 본 연구를 통해 태양전지에 습식 코팅 반사방지막을 적용할 경우 미적용 태양전지 대비 평균3.31%의 출력 향상을 확인하였다.
more초록/요약
Solar cell capacity can be evaluated with ‘photointerconversion efficiency’, which is determined by a common precondition regarding how much solar energy per unit can be absorbed first hand and transformed to electric energy. The device technology on photo absorption and photointerconversion within the solar cell that determines photo inter conversion efficiency along with others is already in the maturing stage, though it varies more or less per photointerconversion method. On the other hand, the anti-reflection technology that raises the photointerconversion efficiency by reducing the reflection characteristics of the cover glass to make it weather proof is still in the beginning stage. The cover glass for solar cell is laminated with EVA Sheet, etc. to protect the device, providing 20 year life span; it is also a factor reducing the sunlight absorption by 10% with its reflection characteristics. The efforts to realize the two kinds of high efficiency technology— the crystalline system that is being commercialized and thin film based system―of the solar batteries are categorized in two groups: interior device characteristic development and the cover glass’s anti-reflection technology realization. In this study we focused on the relatively not studied area of the uppermost layer of the sunlight absorption—cover glass―and examined its commercialization potential by comparing the anti-reflective film characteristics and by its credibility evaluation; in the anti-reflective film-applied solar batteries and those not applied, we compared their output variations when exposed to the air. This study has been processed with the products’ commercialization potential as precondition. The film forming method we chose for the anti-reflective film is not the vacuum deposition method, whose equipment and procedural cost is relatively high, but the wet coating method, whose equipment and procedural cost is low. It is confirmed that the solar batteries applied with wet coating anti-reflective film produce 3.31% more in average than those not applied.
more목차
Ⅰ. 서 론 1
1. 연구목적 및 필요성 1
2. 연구동향 및 기술개발 현황 2
3. 태양전지에 반사방지 보호유리 적용에 따른 경제적 효과 5
4. 논문의 구성 6
Ⅱ. 이론적 배경 7
1. 반사방지막에 의한 반사율 저감이론 7
Ⅲ. 본론 10
1. 나노구조 반사방지막 코팅 실험 10
1-1 시료 정보 10
1-2 시료 제작 10
2. 나노구조 반사방지 태양전지 보호유리의 특성 평가 13
2-1 나노구조 반사방지막이 적용된 유리의 물리적 특성평가 13
2-2 나노구조 반사방지막이 적용된 유리의 광학적 특성평가 16
3. 태양전지용 보호유리의 나노구조 반사방지막 신뢰성 평가 18
3-1-1 막경도 19
3-1-2 고온고습 가속시험(Damp Heat Test) 21
3-1-3 내산성 평가 22
3-1-4 내염기성 평가 24
3-1-5 내마모성 평가 24
4. 반사방지막이 코팅된 태양전지 모듈의 출력 변화 확인 26
4-1 소형 모듈을 이용한 반사방지막이 출력변화에 미치는 영향분석 26
4-2 대형상용화 모듈을 이용한 반사방지막이 출력변화에 미치는 영향분석 27
IV. 결론 31
V. 참고문헌 32
VI. Abstract 33
