태양광 셀의 전류-전압 특성

[본 포스팅은 제가 학습하여 이해하고 있는 내용을 바탕으로 작성되었습니다]

 

태양광 셀의 전류-전압 특성(I-V curve)

참고문헌 : Renewable and Efficient Electric Power Systems, Gilbert M. masters

 

태양광 셀의 특성을 파악하기 위해 등가회로를 이용해 표현하면

아래 그림과 같습니다.

태양광 셀이 햇빛을 받을때 광전효과로 인해 전류가 생성되는데

전류의 크기를 전류원(Current Source)로 보고 Isc, 단락전류로 표현하였고,

셀에 걸리는 전압은 p-n 접합 다이오드에 걸리는 전압과 동일하므로

중간에 다이오드가 병렬로 연결된 것과 같습니다.

 

등가회로를 통해 Isc = Id + I 의 관계를 가지며

I = Isc - Id로 표현이 가능합니다.

 

Id는 다이오드에 흐르는 전류를 말하는데

소자마다 다르지만 아래 그림과 같은 전류-전압 특성을 가집니다.

(회로이론, 전력전자 시간에 자주 나오는 그래프입니다)

이 그래프를 위 식에 대입해보면

Isc-Id 이므로 Isc값에 Id의 마이너스 값이 더해지는 것이므로

아래와 같은 그래프를 갖는 출력이 나옵니다.

(Isc는 고정값, Dark=어두울때, -Id와 동일)

여기서 Isc는 단락전류를 의미하며 , Voc는 개방전압을 의미하는데

여기서 말하는 단락과 개방상태는 아래 그림과 같습니다.

 

태양광 셀이 광전효과로 인해 전류가 생성될때 초기값을 Isc,

전압이 높아져 대부분의 전류가 다이오드로 흐르고

부하에는 더 이상 전류가 흐르지 않을때 전압값을 Voc로 표현하는 것이죠.

 

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