태양광실험/결과보고서/기계공학응용실험2/금오공대(금오공과대학교)/기계공학과/실험/보고서/레포트

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목차

1. 실험장치


2. 실험결과


3. 고찰


4. 효율이 100%가 아닌 이유


5. 태양전지 효율에 영향을 주는 환경적 요인


6. 출처

본문내용

7.7
3
37.2
4
41.2
5
42.5
6
40.9
7
39.6
8
41.2
9
39.3
평균
39.41
구간
전압(V)
전류(A)
1
0
0.13
2
4.4
0.13
3
7.52
0.13
4
10.72
0.13
5
13.39
0.12
6
16.75
0.12
7
19.65
0.12
8
24.6
0.11
9
26.5
0.10
10
27.66
0.08
11
28.14
0.06
12
28.75
0.04
13
29.06
0
▷ 필팩터 계산 : FF=
▷ 효율 계산 :
② 전등 세기 : 최대, 각도 15°
구간
빛 에너지()
1
32.7
2
37.5
3
41.3
4
36.0
5
41.5
6
45.5
7
34.0
8
39.3
9
44.0
평균
39.09
구간
전압(V)
전류(A)
1
0
0.14
2
8.35
0.12
3
15.47
0.11
4
17.48
0.10
5
20.69
0.10
6
23.35
0.09
7
25.81
0.09
8
27.08
0.07
9
28.45
0.04
10
29.48
0
▷ 필팩터 계산 : FF=
▷ 효율 계산 :
③ 전동 세기 : 최대, 각도 30°
구간
빛 에너지()
1
30.0
2
35.9
3
41.9
4
32.6
5
39.7
6
46.5
7
30.4
8
37.5
9
44.0
평균
37.61
구간
전압(V)
전류(A)
1
0
0.13
2
4.0
0.13
3
8.41
0.11
4
13.12
0.10
5
17.0
0.09
6
22.0
0.08
7
25.34
0.07
8
27.22
0.05
9
28.10
0.03
10
28.69
0
▷ 필팩터 계산 : FF=
▷ 효율 계산 :
5.09%, 4.40%, 3.49%, 3.02%
④ 전등 세기 : 최대, 각도 45°
구간
빛 에너지()
1
24.7
2
31.5
3
40.5
4
27.3
5
35.3
6
45.0
7
26.0
8
33.0
9
42.5
평균
33.98
구간
전압(V)
전류(A)
1
0
0.12
2
2.71
0.12
3
7.20
0.11
4
12.24
0.08
5
16.51
0.08
6
17.48
0.07
7
19.85
0.06
8
23.10
0.06
9
26.8
0.04
10
27.35
0.04
11
28.65
0
▷ 필팩터 계산 : FF=
▷ 효율 계산 :
⑤ 전등 세기 : 중, 각도 0°
구간
빛 에너지()
1
29.0
2
30.4
3
29.5
4
32.9
5
33.9
6
32.5
7
31.4
8
32.7
9
31.7
평균
31.56
구간
전압(V)
전류(A)
1
0
0.1
2
5.5
0.09
3
9.74
0.09
4
12.0
0.09
5
17.04
0.09
6
19.85
0.09
7
24.03
0.08
8
26.85
0.05
9
27.67
0.04
10
27.83
0
0
▷ 필팩터 계산 : FF=
▷ 효율 계산 :
⑥ 전등 세기 : 하, 각도 0°
구간
빛 에너지()
1
21.3
2
22.2
3
21.6
4
23.9
5
24.7
6
23.8
7
22.9
8
23.9
9
23.4
평균
23.08
구간
전압(V)
전류(A)
1
0
0.06
2
3.6
0.06
3
7.15
0.06
4
13.65
0.06
5
16.58
0.05
6
20.12
0.05
7
24.29
0.05
8
25.62
0.04
9
25.93
0.03
10
26.03
0
▷ 필팩터 계산 : FF=
▷ 효율 계산 :
3. 고찰
이번 실험은 전구를 이용하여 태양전지패널에 빛을 비추어 태양전지에서 전력이 얼마나 생성되는지 알아보는 실험이었다. 또한 태양전지의 효율을 계산하고, 필팩터를 계산하였다. 그리고 입사각에 따른 태양전지의 효율의 변화를 알아보는 실험을 하였다. 실험 결과 밝기별로 최대, 중, 하로 갈수록 효율이 떨어지는 것을 볼 수 있다.
입사각을 0°, 15°, 30°, 45°로 했을 때의 효율을 보면 차례로 5.09%, 4.40%, 3.49%, 3.02%인 것을 확인할 수 있다. 따라서 입사각이 0°일 경우가 효율이 가장 좋은 것을 볼 수 있다. 입사각이 커질수록 효율이 줄어드는 이유는 전구에서 나오는 빛에너지에 경사진 경우 cos(입사각)만큼의 에너지가 되므로 총 단위면적당 에너지가 줄어들기 때문이다. 따라서 최대효율을 위해서는 빛이 태양전지에 수직하게 들어오도록 설치해야한다.
실험에서 오차가 발생할 수 있는 요인은 다음과 같다. 외부로부터의 빛이 있기 때문에 오차가 발생할 수 있다. 전구에서 나오는 빛에너지 말고도 외부의 빛에 의해 태양전지에서 생성되는 전압과 전류가 달라질 수 있다.
4. 효율이 100%가 아닌 이유
태양전지의 효율이 100%라면 태양전지 표면으로 입사한 빛에너지가 모두 전기에너지로 되어야한다. 하지만 현재까지 개발된 태양전지의 최대효율이 20%대이므로 이번 실험에서의 효율이 100%가 될 수가 없다. 또한 이번 실험에 사용한 태양전지는 오래된 모델로 처음부터 효율이 낮았으며 표면의 오염에 의해 효율이 낮아 졌을 수도 있다.
5. 태양전지 효율에 영향을 주는 환경적 요인
실제 발전용으로 사용하는 태양전지의 효율에 영향을 주는 환경적 요인은 다음과 같다.
① 태양과 태양전지판의 각도
앞서 실험결과를 보면 태양전지와 태양의 각도가 효율에 많은 영향을 주는 것을 알 수 있다. 태양이 태양전지판에 수직으로 입사할 때 효율이 최대이므로 이를 고려하여 태양전지를 설치해야한다.
② 기상상황
태양전지로 발전할 때 기상상황은 매우 중요한 변수이다. 태양전지는 태양에너지를 이용하여 전기를 만들기 때문에 날씨가 흐리거나 비가 오면 효율이 급격히 떨어진다.
③ 태양전지표면 오염도
태양전지표면에 오염이 많이 되어있는 경우 태양에너지가 제대로 입사하지 못하므로 효율이 감소한다.
④ 지역별 하루 일사량의 차이
지역별 또는 태양전지 설치 장소별 하루 일사량이 차이가 있기 때문에 효율이 다를 수 있고, 주변의 나무, 건물 등의 그늘이 지는 경우 효율이 떨어진다.
6. 출처
금오공대 기계공학부 교수, 기계공학실험, 문운당, 2010, pp. 638~647.
조도계, Basic 중학생을 위한 기술·가정 용어사전, ㈜신원문화사, 2007. 8. 10.
태양 전지 효율, IT용어사전, 한국정보통신기술협회, 2016

키워드

태양광실험,   결과보고서,   실험,   금오공대,   금오공과대학교,   기계공학과,   레포트,   보고서,   기계공학응용실험