열공학 실험 - 태양전지 출력 특성 실험

소개글

열공학 실험 - 태양전지 출력 특성 실험에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1.실험목적
2.이론적 해석
3.실험결과 및 분석
4.결론

본문내용

1.실험목적
-태양전기가 태양으로부터 태양에너지를 흡수하여 발생하는 기전력에 저항부하를 가하여 곡선인자와 변환효율을 구한다.
2.이론적 해석
1.개방전압(): 태양전이에 아무 것도 연결되어 있지 않은 상태(무부하 상태)의 전압, 본 시험기에서는 부하저항의 2개의 스위치가 모두 open 점에 놓여있을 때의 입력전압이다.
2.단락전류(): 태양전지를 단락시킨 상태의 전류, 본 시험기에서는 부하저항의 2개의 스위치중 1개는 open 점에, 다른 1개는 0에 놓여있을 때의 입력전류이다.
3.동작점 : 전류-전압 곡선에서 검은 점이 태양전지에서 최대 출력을내는 최적동작점이다. 최적 동작점은 태양전지에 어떤 강도의 빛을 쬐었을 때 최대의 출력을 얻을 수 있는 점이다. 이때의 전류 및 전압을 각각 최적동작전류 및 최적동작전압이라고 한다. 그리고 이때의 최대출력은 로 표시하고 와 의 곱의 값이 된다. 그러나 실제로 부하를 주었을 때는 와 와 다른 속이 빈 원으로 표시된 와 점에서 작동한다. 이점을 실제 동작점이라고 부른다.
4.곡선인자 : 곡선 인자는 다음 식으로 정의된다.
의 면적(출력, W)과 의 면적() 비이다.F.F=1이 가장 이상적이나, 일반적으로는 F.F=0.5~0.8 정도 된다.
5. 변환효율 (): 태양전지에 들어오는 빛 에너지 중 어느 정도가 전기에너지로 변환되는가를 나타내는 값으로, 다음과 같은 식으로 정의 된다.
여기서 빛의 강도는 조도계로 측정하며, 100Lux = 1정도가 된다. 태양 전지 면적은 0.236이다. 태양광의 입사 에너지를 직접 W로 계측할 수 없기 때문에 여기서는 조도 기준으로 측정한다. 참고로 하절기의 맑은 날의 태양에너지는 100이며, 이는 10만~12만 Lux에 해당된다고 문헌에 기재되어 있다. 백열등을 사용할 경우에는 300W용 2개가 300mm 떨어진 거리에서 조도는 대략 1만 Lux이다.
<실험장치>
3.실험결과 및 분석
실험 보고서
a) 조도 측정
평균 조도 : 29826 LUX
가로 1
가로 2
가로 3
가로 4
가로 5
가로 6
가로 7
가로 8
가로 9
세로 1
19300
22600
24000
27900
26100
23500
23700
22300
18600
세로 2
30600
38600
40100
42600
38800
34000
36100
38800
세로 3
24400
33200
43900
46800
38800
32500
31900
33500
세로 4
14900
22900
32000
33800
27400
22800
22900
24300
20700
태양전지판의 34개 셀에서 조도를 측정한다.
Light Source : 태양 또는 램프
가로 1
가로 2
가로 3
가로 4
가로 5
가로 6
가로 7
가로 8
가로 9
세로 1
세로 2
세로 3
세로 4
b) 실험 보고서
실험명
태양전지 출력 특성실험
검인
실험자
기계공학과
학번
200801908
성명
이지영
공동실험자
구자경 , 유민섭
실험일자
2012년 9월 25일 6교시 (화요일)
일기
맑음
온도
25.6℃
습도
43%
실 험
횟 수
측 정 치
계 산 치
저항
()
광도
()
전압
(, )
전류
(, )
출력
(, )
1
OPEN
29826
17.0
0
0
0
0
0
2
100
16.2
0.12
1.944
1.944
0.279
2.762
3
75
15.8
0.19
3.002
3.002
0.431
4.264
4
50
14.3
0.26
3.718
3.718
0.533
5.282
5
40
13.2
0.30
3.960
3.960
0.568
5.626
6
30
11.5
0.36
4.140
4.140
0.594
5.882
7
20
8.1
0.40
3.240
3.240
0.465
4.603
8
15
6.1
0.40
2.440
2.440
0.350
3.466
9
12
5.0
0.40
2.000
2.000
0.287
2.841
10
10
4.1
0.40
1.640
1.640
0.235
2.330
11
8
3.3
0.40
1.320
1.320
0.189
1.875
12
6
2.5
0.40
1.000
1.000
0.143
1.421
13
4
1.8
0.41
0.720
0.720
0.103
1.023
14
2
1.0
0.41
0.410
0.410
0.059
0.582
15
0
0.1
0.41
0.410
0.410
0.006
0.058
실 험
횟 수
측 정 치
저항
()
전압
(, )
전류
(, )
1
OPEN
2
100
3
75
4
50
5
40
6
30
7
20
8
15
9
12
10
10
11
8
12
6
13
4
14
2
15
0
계
산
식
평균조도 :
최대출력 =
곡선인자 :
변환효율
1
=
2
=
3
=
4
=
5
=
6
=
7
=
8
=
9
=
10
=
11
=
12
=
13
=
14
=
15
=
4. 결론
실험값을 보면 가운데에 있는 태양전지판의 조도가 외곽쪽에 위치한 태양전지판보다 조도 값이 높음을 알 수 있는데 그 이유는 Light source의 빛이 가운데의 집중되고 외곽쪽은 빛을 덜 받기 때문이다.
이론적인 값을 보면 F.F=1이 가장 이상적이나 일반적으로 F.F=0.5~0.8 정도 되는 것을 알 수 있는데 실험에서의 값을 보면 6번째의 값인 0.594가 가장 적합한 값이라는 것을 알 수 있다.
효율도 6번째에서 5.882의 값으로 가장 높게 나왔다.
7번째 값부터 전류의 값이 고정 되고 전압의 값은 꾸준히 감소하기 때문에
의 값들이 감소하는 것을 실험으로부터 알 수 있었다.
위 그래프를 보면 저항값을 감소시키면 전압은 감소하고 전류값은 증가하다가 어느 순간에 이르면 변화가 없다는 것을 알 수 있다.
이것을 보아 옴의 법칙이 성립한다는 것을 알 수 있다.
오차의 원인으로는 Digital lux meter를 이용해 값을 측정할 때 값이 일정하게 나오지 않고 계속해서 변하기 때문이고 볼트미터와 전류미터의 눈금을 소수점까지 정확히 읽기가 힘들기 때문이다.

키워드

태양전지,   태양전지 출력 특성,   열공학 실험