KR101946380B1 - Method for evaluating performance of photovoltaic module, and system thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양광 모듈의 성능 평가 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 태양광 모듈의 성능 평가 방법은 태양광 모듈에 대한 전자-광학 다이오드 모델을 이용하여 산출된 제1 출력값에 태양광 모듈 부품의 노후화도를 반영함으로써 보다 정확도가 높은 태양광 모듈의 수명 및/또는 성능을 평가 및 예측할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to a method for evaluating the performance of a solar module and a system therefor, and a method for evaluating the performance of the solar module according to the present invention is characterized in that a first output value calculated using an electron- There is an advantage that the life and / or performance of a more accurate photovoltaic module can be evaluated and predicted by reflecting the degree of deterioration of the optical module component.
Description
본 발명은 시간이 따라 발생되는 부품의 노후화를 반영하여 보다 정확한 태양광 모듈의 수명을 평가할 수 있는 태양광 모듈의 성능 평가 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method for evaluating the performance of a solar module, and a system therefor, which can evaluate the lifetime of the solar module more precisely by reflecting the aging of parts generated along with time.
화석 에너지의 고갈현상으로 신재생 에너지에 대한 수요가 계속적으로 증가하고 있는 가운데 태양광을 이용한 태양광 산업이 빠른 속도로 성장하고 있다. 최근 비용절감을 위하여 태양광 모듈의 수명을 20년 내지 25년으로 향상시키는 기술들이 개발되고 있으며, 이에 따라 개발된 태양광 모듈의 수명 및/또는 성능을 보다 정확하게 평가할 수 있는 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.As demand for renewable energy continues to increase due to the depletion of fossil energy, the photovoltaic industry is growing at a rapid pace. Recently, technologies for improving the lifetime of the photovoltaic module from 20 to 25 years have been developed to reduce the cost, and studies on the technology capable of more accurately evaluating the life and / or performance of the developed photovoltaic module have been actively carried out It is progressing.
하나의 예로서, 특허문헌 1은 태양광에 근접한 조명을 사용하여 태양의 다양한 상태를 근접 시뮬레이션하여 태양전지의 성능을 평가하는 기술이 개시하고 있다. 또한, 특허문헌 2는 다양한 기후에서 태양광 모듈의 변형을 점검하기 위한 시뮬레이션 장치를 개시하고 있다.As an example, Patent Document 1 discloses a technology for evaluating the performance of a solar cell by closely simulating various states of the sun using illumination close to sunlight. In addition,
그러나, 현재까지 개발된 기술들은 태양광 모듈을 가혹 조건에서 단기간에 성능 평가하는 가속 테스트 법으로서, 모듈을 장시간에 야외 환경에서 사용함에 따라 발생되는 모듈의 노후화 정도가 반영되지 않으므로 20년 내지 25년 사용될 태양광 모듈을 대상으로 평가하는 경우 결과의 신뢰성이 낮은 한계가 있다.However, the technologies developed so far are accelerated testing methods for evaluating the performance of a solar module in a short period of time under harsh conditions. Since the module does not reflect the deterioration degree of the module caused by the use of the module in the outdoor environment for a long time, When evaluating solar modules to be used, the reliability of the results is low.
따라서, 설치되기 이전에 야외 환경에서 시간에 경과함에 따라 발생되는 태양광 모듈의 노후화를 반영하여 보다 정확한 태양광 모듈의 성능 및/또는 수명을 평가할 수 있는 기술이 절실히 요구되고 있는 실정이다.Accordingly, there is an urgent need for a technique that can evaluate the performance and / or the life of the solar module more accurately by reflecting the deterioration of the solar module that occurs over time in the outdoor environment before installation.
이러한 상기 문제를 해결하기 위하여,In order to solve such a problem,
본 발명의 목적은 시간에 따른 태양광 모듈의 부품 노후화도를 반영하여 보다 정확한 태양광 모듈의 수명 및/또는 성능을 평가할 수 있는 태양광 모듈의 성능 평가 방법을 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for evaluating the performance of a solar module capable of evaluating the life and / or performance of a more accurate solar module by reflecting the component deterioration degree of the solar module over time.
본 발명의 다른 목적은 상기 방법을 수행할 수 있는 태양광 모듈의 성능 평가 시스템을 제공하는데 있다.It is another object of the present invention to provide a performance evaluation system for a solar module capable of performing the above method.
상기 목적을 달성하기 위하여,In order to achieve the above object,
본 발명은 일실시예에서, 시간에 따른 태양광 모듈의 제1 출력값에 부품의 노후화도를 적용하여 산출된 제2 출력값과 기설정된 출력값을 비교하여 태양광 모듈의 수명을 판단하는 단계를 포함하는 태양광 모듈의 성능 평가 방법을 제공한다.In one embodiment, the present invention includes a step of determining the lifetime of the solar module by comparing the second output value calculated by applying the degree of deterioration of the component to the first output value of the solar module over time and the predetermined output value A method for evaluating the performance of a solar module is provided.
또한, 본 발명은 일실시예에서, 상기 태양광 모듈의 성능 평가 방법을 수행하는 태양광 모듈의 성능 평가 시스템을 제공한다.In addition, the present invention provides a performance evaluation system for a solar module that performs a performance evaluation method of the solar module in one embodiment.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광 모듈의 성능 평가 방법은 태양광 모듈에 대한 전자-광학 다이오드 모델을 이용하여 산출된 제1 출력값에 태양광 모듈 부품의 노후화도를 반영함으로써 보다 정확도가 높은 태양광 모듈의 수명 및/또는 성능을 평가 및 예측할 수 있는 이점이 있다.As described above, the performance evaluation method of the solar module according to the present invention reflects the deterioration degree of the solar module component to the first output value calculated using the electron-optical diode model for the solar module, There is an advantage that the lifetime and / or the performance of a high solar module can be evaluated and predicted.
도 1은 태양광 모듈의 내구성 감소로 인한 출력저하 요인 및 출력저하율을 도시한 이미지이다.
도 2는 일실시예에서 본 발명에 따른 태양광 모듈의 성능 평가 방법을 나타낸 순서도이다.
도 3은 다른 일실시예에서, 태양광 모듈을 광 전자-광학 다이오드 모델로 모델링한 이미지이다.
도 4는 또 다른 일실시예에서, 봉지재인 EVA의 황변도를 자외선 스트레스(UV stress)로 가속 실험한 결과를 도시한 그래프이다.FIG. 1 is an image showing a factor of output degradation and an output decrease rate due to a decrease in durability of a solar module.
2 is a flowchart illustrating a method of evaluating the performance of a solar module according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is an image modeling a solar module as an opto-electro-optic diode model in another embodiment.
FIG. 4 is a graph showing the results of accelerated experiment of ultraviolet (UV) stress of yellowing degree of EVA which is an encapsulating material in another embodiment.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다.While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
본 발명에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.In the present invention, the terms "comprising" or "having ", and the like, specify that the presence of a feature, a number, a step, an operation, an element, a component, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
또한, 본 발명에서 첨부된 도면은 설명의 편의를 위하여 확대 또는 축소하여 도시된 것으로 이해되어야 한다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are intended to provide further explanation of the invention as claimed.
이하, 본 발명에 대하여 도면을 참고하여 상세하게 설명하고, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings, and the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and a duplicate description thereof will be omitted.
본 발명은 태양광 모듈의 성능 평가 방법 및 이를 위한 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method for evaluating the performance of a solar module and a system therefor.
최근 비용절감을 위하여 태양광 모듈의 수명을 20년 내지 25년으로 향상시키는 기술들이 개발되고 있으며, 이에 따라 개발된 태양광 모듈의 수명 및/또는 성능을 보다 정확하게 평가할 수 있는 기술에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나, 현재까지 개발된 기술들은 태양광 모듈을 가혹 조건에서 단기간에 성능 평가하는 가속 테스트 법으로서, 모듈을 야외 환경에서 장시간에 사용함에 따라 발생되는 모듈의 노후화 정도가 반영되지 않으므로 20년 내지 25년 사용될 태양광 모듈을 대상으로 하는 경우 평가된 결과의 신뢰성이 낮은 한계가 있다.Recently, technologies for improving the lifetime of the photovoltaic module from 20 to 25 years have been developed to reduce the cost, and studies on the technology capable of more accurately evaluating the life and / or performance of the developed photovoltaic module have been actively carried out It is progressing. However, the technologies developed so far are accelerated testing methods for evaluating the performance of a solar module in a short period of time under harsh conditions. Since the module does not reflect the degree of deterioration of the module caused by long-term use of the module in an outdoor environment, The reliability of the evaluated results is low when the photovoltaic module to be used is targeted.
이에, 본 발명은 야외 환경에서 시간이 따라 발생되는 부품의 노후화를 반영하여 보다 정확한 태양광 모듈의 수명을 평가할 수 있는 태양광 모듈의 성능 평가 방법 및 이를 위한 시스템을 제공한다.Accordingly, the present invention provides a method for evaluating the performance of a solar module that can evaluate the lifetime of the solar module more precisely, reflecting the deterioration of parts that occur over time in an outdoor environment, and a system therefor.
본 발명에 따른 태양광 모듈의 성능 평가 방법은 태양광 모듈에 대한 전자-광학 다이오드 모델을 이용하여 산출된 제1 출력값에 태양광 모듈 부품의 노후화도를 반영함으로써 보다 정확도가 높은 태양광 모듈의 수명 및/또는 성능을 평가 및 예측할 수 있는 이점이 있다.The method of evaluating the performance of the solar module according to the present invention reflects the degree of deterioration of the solar module component to the first output value calculated by using the electron-optical diode model for the solar module, And / or performance. ≪ / RTI >
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명은 일실시예에서,The present invention, in one embodiment,
시간에 따른 태양광 모듈의 제1 출력값에 부품의 노후화도를 적용하여 산출된 제2 출력값과 기설정된 출력값을 비교하여 태양광 모듈의 수명을 판단하는 단계를 포함하는 태양광 모듈의 성능 평가 방법을 제공한다.And evaluating the lifetime of the solar module by comparing the second output value calculated by applying the degree of deterioration of the component to the first output value of the solar module with respect to time and the predetermined output value, to provide.
도 1은 이러한 태양광 모듈의 내구성 감소로 인한 출력저하를 도시한 이미지이다. 태양광 모듈은 시간이 경과함에 따라 내구성이 감소하게 되며, 이에 따라 모듈의 출력 저하가 야기된다. 도 1을 살펴보면, 이러한 모듈의 내구성 저하는 크게 내구성 하락 전 3 종류의 모듈 결함(fail)에서 그 원인을 찾을 수 있다. 먼저, 제작과정에서의 문제나 소재의 불량으로 야기되는 정션박스의 분리 초기 결함(fail), 스트링(string) 분리, 투명유리 등의 투명 기재의 파손, 모듈 자체의 파손 등의 초기 결함을 들 수 있다. 다음으로, 초기 결함과 같이 제작 과정에서 발생되거나 그 외 기상조건 또는 급격한 환경변화로 인해 발생되는 PID(potential induced degradation)나 다이오드 결함, 셀 크랙 등의 결함(fail)을 들 수 있다. 마지막으로 장기적으로 셀이나 연결의 부식에 의한 결함(fail)이 있을 수 있다. 이러한 결함(fail)뿐 아니라 정상적인 모듈일 경우에도 여러 원인에 의한 내구성이 저하될 수 있다. 그 예로서, 태양광 모듈은 초기 LID(Light indeced degradation)를 시작으로 시간이 경과함에 따라 발생되는 부품의 노후화, 구체적으로는 반사방지(AR) 코팅의 박리, 봉지재의 황변, 셀 등의 층간 박리(delamination), 셀 부식 등에 의해 내구성이 저하될 수 있다. 이러한 다양한 원인들에 의해 발생된 모듈의 내구성 저하는 모듈의 출력을 감소시키는 요인으로 작용할 수 있다. Fig. 1 is an image showing the power drop due to the durability reduction of such a photovoltaic module. The photovoltaic module is less durable as time elapses, resulting in a power output drop of the module. Referring to FIG. 1, the degradation of the durability of such a module can be largely found in three types of module failures before durability degradation. First, there are initial defects such as initial failures, separation of strings, breakage of transparent substrate such as transparent glass, breakage of module itself, and the like, have. Next, as in the case of an initial defect, a defect such as a PID (potential induced degradation), a diode defect, or a cell crack, which is generated in a fabrication process or caused by an external weather condition or a sudden environmental change, can be mentioned. Finally, there may be a failure due to erosion of cells or connections in the long term. In addition to these failures, durability due to various causes may be reduced even in the case of a normal module. For example, the photovoltaic module has a problem of deterioration of parts caused by the elapse of time from the initial LID (light induced degradation), specifically peeling of the antireflection (AR) coating, yellowing of the sealing material, durability may be deteriorated by delamination, cell corrosion or the like. The degradation of the durability of the module caused by these various causes can act as a factor to reduce the output of the module.
이에, 본 발명에 따른 태양광 모듈의 성능 평가 방법은 20년 내지 25년 사용될 것으로 예측되는 태양광 모듈의 성능 평가 시 보다 정확도가 높은 결과를 예측하기 위하여 시간에 따른 태양광 모듈의 제1 출력값에 모듈의 내구성에 영향을 미치는 부품의 노후화도를 반영하여 태양광 모듈의 제2 출력값을 산출하고, 산출된 제2 출력값과 기설정된 유효 출력값을 비교하여 태양광 모듈의 수명 및/또는 성능을 판단하는 단계를 포함한다.Accordingly, in order to estimate the accuracy of the performance evaluation of the solar module, which is expected to be used for 20 to 25 years, the method of evaluating the performance of the solar module according to the present invention, The second output value of the solar module is calculated in accordance with the degree of deterioration of the module that affects the durability of the module, and the life time and / or performance of the solar module is determined by comparing the calculated second output value with a predetermined effective output value .
구체적으로, 상기 성능 평가 방법은,Specifically, in the performance evaluation method,
태양광 모듈의 수명을 판단하는 단계는,The step of determining the lifetime of the photovoltaic module includes:
시간에 따른 태양광 모듈의 제1 출력값을 산출하는 단계;Calculating a first output value of the solar module according to time;
산출된 제1 출력값에 부품의 노후화도를 적용하여 태양광 모듈의 제2 출력값을 산출하는 단계; 및Calculating a second output value of the photovoltaic module by applying the degree of deterioration of the component to the calculated first output value; And
산출된 제2 출력값과 기설정된 출력값을 비교하여 제2 출력값이 기설정된 출력값 이하인 시점을 태양광 모듈의 수명을 판단하는 단계를 포함할 수 있다.And comparing the calculated second output value with a preset output value to determine the lifetime of the solar module when the second output value is equal to or less than a predetermined output value.
도 2는 본 발명에 따른 태양광 모듈의 성능 평가 방법을 나타낸 순서도이다. 이하, 도 2를 참조하여 상기 태양광 모듈의 성능 평가 방법을 상세히 설명한다.2 is a flowchart showing a performance evaluation method of a solar module according to the present invention. Hereinafter, the performance evaluation method of the solar module will be described in detail with reference to FIG.
먼저, 본 발명에 따른 태양광 모듈의 성능 평가 방법은 시간에 따른 태양광 모듈의 제1 출력값을 산출하는 단계를 포함한다.First, the performance evaluation method of the solar module according to the present invention includes calculating a first output value of the solar module with respect to time.
상기 제1 출력값은 태양광 모듈의 수명 및/또는 성능을 나타내는 공칭출력, 정격전압(Vmp), 정격전류(Imp), 개방전압(Voc), 단락전류(Isc), 직률저항(Rs) 등으로, 모듈의 규격, 모듈이 설치되는 지점의 날씨 조건, 및 모듈의 출력 조건 하에서 모듈의 특성을 전기적 현상으로 모델링한 시뮬레이션을 통하여 산출될 수 있다.Wherein the first output value comprises a nominal output, a rated voltage (V mp ), a rated current (I mp ), an open voltage (V oc ), a short circuit current (I sc ) R s ), etc., the simulation can be performed by modeling the characteristics of the module under an electrical phenomenon under the specification of the module, the weather condition at the point where the module is installed, and the output condition of the module.
구체적으로, 제1 출력값을 산출하기 위하여 먼저 하기 식 1 내지 5를 이용하여 태양광 모듈의 순간 발전량을 나타내는 I sc0 , I mp , V oc , V mp , δ(T c) 등의 파라미터를 산출한다:Specifically, in order to calculate the first output value, parameters such as I sc0 , I mp , V oc , V mp , and δ ( T c ) representing the instantaneous power generation amount of the solar module are calculated using the following equations 1 to 5 :
식 1: 
식 2: 
식 3: 
식 4: 
식 5: 
상기 식 1 내지 5에서,In the above formulas 1 to 5,
I sc = 단락전류 [A], I mp = 최대전류 [A] I sc = short-circuit current [A], I mp = maximum current [A]
V oc = 개방전압 [V] V mp = 최대전압 [V] V oc = open-circuit voltage [V] V mp = maximum voltage [V]
α Isc = I sc 값의 온도 보정계수 [1/℃] α Isc = temperature correction coefficient of I sc value [1 / ° C]
α Imp = I sc 값의 온도 보정계수 [1/℃] α Imp = temperature correction coefficient of I sc value [1 / ° C]
β Voc (E e ) = β Voc + m βVoc · (1-E e ), 개방전압의 온도 보정 계수, m βVoc =0 β Voc (E e) = β Voc + m βVoc · (1- E e), temperature correction coefficients of the open-circuit voltage, βVoc m = 0
β Vmp (E e ) = β Vmp + m βVmp · (1-E e ), 개방전압의 온도 보정 계수, m βVmp =0 β Vmp (E e) = β Vmp + m βVmp · (1- E e), temperature correction coefficients of the open-circuit voltage, βVmp m = 0
β Vmp0 = 일사량 1000 W/m2에서 모듈의 온도 보정 계수 [V/℃] β Vmp0 = Temperature correction coefficient for the module in the solar radiation 1000 W / m 2 [V / ℃]
T 0 = 셀의 기준 온도, 일반적으로 25℃ T 0 = reference temperature of the cell, typically 25 ° C
T c = 모듈 내의 셀 온도 T c = cell temperature in the module
C 0, C 1 = 일사량에 대한 경험적 변수, C 0 + C 1 = 1 [무차원] C 0 , C 1 = empirical variable for irradiation, C 0 + C 1 = 1 [dimensionless]
C 2, C 3 = 일사량에 대한 경험적 변수 [C 2→무차원, C 3→1/V] C 2 , C 3 = empirical variables for irradiation [ C 2 → dimensionless, C 3 → 1 / V]
δ(T c) = 모듈 내 셀 온도에서의 셀 당 열 전압 δ ( T c ) = thermal voltage per cell at the cell temperature in the module
E e = 고도각에 의해 태양광이 모듈의 투명 기재를 통과하여 셀에 도달하는 유효 일사량 E e = Effective amount of sunlight reaching the cell through the transparent substrate of the module by the altitude angle
Ns = 모듈에 연결된 셀의 개수 Ns = number of cells connected to the module
q = 1.60218 E -19 q = 1.60218 E -19
k = 볼츠만 상수, 1.38066E -23 [J/K]이다.k = Boltzmann constant, 1.38066 E -23 [ J / K ].
태양광 모듈의 순간 발전량을 나타내는 상기 파라미터들이 산출되면, 도 3에 나타낸 바와 같이 태양광 모듈을 다이오드로 모델링하고, 상기 모델로 모듈의 내구성과 관련된 전기적 특성들을 파라미터로 도출한다. 이때, 전기적 특성을 나타내는 파라미터는 A ph , I sat , m, R s , R sh 로서, 앞서 식 1 내지 5를 통하여 구해진 I sc0 , I mp , V oc , V mp 조건을 기반으로 하기 식 6 내지 9로부터 산출할 수 있다:When the parameters representing the instantaneous power generation amount of the solar module are calculated, the solar module is modeled as a diode as shown in FIG. 3, and the electrical characteristics related to the durability of the module are derived as parameters with the model. The parameters representing the electrical characteristics are A ph , I sat , m , R s , and R sh . Based on the I sc0 , I mp , V oc , and V mp conditions obtained from Equations 1 through 5, 9: < RTI ID = 0.0 >
식 6: 
식 7: 
식 8: 
식 9: 
상기 식 6 내지 9에 있어서,In the
I ph = 태양광 모듈의 생성전류 I ph = generation current of photovoltaic module
A ph = E e 와 셀 온도 T cell 에 의존하는 변수 A ph = E e and the cell temperature T cell dependent variable
I diode = 다이오드에 흐르는 전류 I diode = current through the diode
I sat = 포화전류 I sat = saturation current
V cell = 셀의 전압 V cell = voltage of the cell
I cell = 셀의 전류 I cell = current in the cell
V T = 온도에 의한 전압 V T = voltage due to temperature
I sh = 직렬저항으로 흐르는 전류 I sh = Current through series resistor
R s = 직렬저항 R s = series resistance
R sh = 병렬저항 R sh = parallel resistance
m = 다이오드 변수이다. m = diode variable.
상기 식 1 내지 9를 통하여 태양광 모듈의 순간 발전량과 모듈의 내구성과 관련된 전기적 특성을 나타내는 파라미터들이 도출되면, 모듈의 특성을 전기적 현상으로 모델링한 전자-광학 다이오드 모델(electo-optical diode model, E/O diode model)을 시뮬레이션하여 제1 출력값을 산출할 수 있다.When the parameters representing the electrical characteristics related to the momentary power generation amount of the solar module and the durability of the module are derived through the equations 1 to 9, an electo-optical diode model (E / O diode model) to calculate the first output value.
이때, 상기 시뮬레이션은 도출된 파라미터와 함께; 태양광 모듈을 사용하는 실제 조건, 예컨대, 태양광 모듈이 설치되는 지점의 실시간 변화하는 태양의 일사량, 대기온도 등으로 나타내는 날씨 조건; 모듈에 연결된 셀의 개수, 셀의 면적, 모듈의 기준 온도 등으로 나타내는 모듈의 규격 조건; 평가가 수행되는 시간조건, 태양광 모듈의 전류-전압 곡선을 시뮬레이션하기 위한 전류 및 전압 조건 등으로 나타내는 모듈의 출력 조건 등의 조건 하에서 수행된다. 여기서, 상기 날씨 조건 중 일사량에 대한 조건이 없는 경우 모듈이 설치되는 지점의 위도에 따른 태양의 고도각과 방위각을 이용할 수 있다.At this time, the simulation together with the derived parameters; An actual condition using the solar module, for example, a weather condition represented by the solar radiation of the changing sun at the point where the solar module is installed, the atmospheric temperature, and the like; The number of cells connected to the module, the area of the cell, the reference temperature of the module, and the like; A time condition under which the evaluation is performed, an output condition of the module indicated by current and voltage conditions for simulating the current-voltage curve of the solar module, and the like. Here, if there is no condition for the solar radiation amount in the weather condition, the altitude angle and the azimuth angle of the sun according to the latitude of the point where the module is installed can be used.
상기 시뮬레이션은 전자-광학 다이오드 모델을 이용하여 다이오드 모델로부터 수신되는 전기적 신호를 실시간으로 연산되며, 발전에 의해 발생되는 열 에너지와 외부로 방출되는 에너지 등이 함께 연산되므로 모듈 내에서의 전기적 흐름 파악이 용이하다.In the simulation, the electrical signals received from the diode model are calculated in real time using the electro-optic diode model, and the thermal energy generated by the power generation and the energy emitted to the outside are calculated together. It is easy.
다음으로, 본 발명에 따른 태양광 모듈의 성능 평가 방법은 산출된 제1 출력값에 부품의 노후화도를 적용하여 태양광 모듈의 제2 출력값을 산출하는 단계를 포함한다.Next, a method for evaluating the performance of the solar module according to the present invention includes calculating a second output value of the solar module by applying the degree of deterioration of the component to the calculated first output value.
구체적으로, 상기 단계는 시간이 경과함에 따라 발생되는 반사방지(AR) 코팅의 박리, 봉지재의 황변, 셀 등의 층간 박리(delamination), 셀 부식 등의 모듈 부품의 노후화 정도를 산출된 제1 출력값에 적용하여 태양광 모듈의 노후화를 시뮬레이션하고, 이를 통해 예측되는 모듈의 출력값(즉, 제2 출력값)을 얻는 단계로서, 이때 예측되는 모듈의 출력값은 태양광 모듈의 수명 및/또는 성능을 나타내는 공칭출력, 정격전압(Vmp), 정격전류(Imp), 개방전압(Voc), 단락전류(Isc), 직률저항(Rs) 등일 수 있다.Specifically, the above step may be performed such that the deterioration of the module parts such as peeling of the antireflection (AR) coating that occurs over time, yellowing of the encapsulant, interlaminar delamination of cells, And outputting the output value of the predicted module (i.e., the second output value), wherein the output value of the predicted module is a nominal value indicating the life and / or performance of the solar module, Output, rated voltage (V mp ), rated current (I mp ), open-circuit voltage (V oc ), short-circuit current (I sc ), and quasi-resistance (R s ).
또한, 상기 부품의 노후화 정도는 태양광 모듈 부품의 노후화 정도를 태양광 모듈이 설치되는 지점의 온도, 일사량, 및 습도로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 조건 하에서 소재 단위로 측정하거나 시뮬레이션한 것일 수 있다. 하나의 예로서, 봉지재인 EVA(ethylene-vinylacetate) 시트의 자외선으로 인한 황변도(yellow index, YI)를 노후화도로 적용할 경우 상기 황변도는 태양광 모듈용 EVA 시트를 시중에서 제조사 별로 준비하거나 제조하여 셀 부분을 제외하고 투명 유리-EVA-EVA-백시트로 구성되는 간이 모듈(6 ㎝ Ⅹ 10 ㎝)을 실제 모듈과 동일한 방법으로 제작한다. 제작된 모듈을 대상으로 실제 모듈이 사용되는 조건 하에 노출시키거나 하기 표 1 및 도 4에 나타낸 바와 같이 105 kW의 자외선을 조사하여 발생되는 측정한 것일 수 있다.In addition, the degree of deterioration of the above-described components may be measured or simulated by a material unit under one or more conditions selected from the group consisting of temperature, irradiation amount, and humidity at the point where the solar module is installed, have. As an example, when the yellow index (YI) due to ultraviolet rays of an ethylene-vinylacetate (EVA) sheet as an encapsulant is applied with aging, the yellowing degree can be obtained by preparing EVA sheet for a solar module A simple module (6 cm x 10 cm) composed of a transparent glass-EVA-EVA-back sheet excluding the cell portion is fabricated in the same manner as the actual module. The manufactured module may be exposed under the condition that the actual module is used, or may be one which is generated by irradiating with ultraviolet rays of 105 kW as shown in Table 1 and FIG.
이렇게 측정된 황변도는 셀을 제외하고 실제 모듈과 동일한 구성 및 방법으로 제작하여 실제 모듈에서 발생되는 온도 변화에 따라 촉진된 황변도를 반영할 수 있으며, EVA 시트 종류에 따른 달라지는 황변도를 반영할 수 있으므로 측정된 결과의 신뢰성을 개선할 수 있다. 또한, 봉지재로 사용되는 EVA 시트 이외의 투명필름이나 백시트 등 소재 종류에 따른 황변도를 개별적으로 측정 및 적용할 수 있으므로 소재 종류에 따른 모듈의 노후화 정도를 다각도로 반영할 수 있다.The measured yellowness can be measured by the same configuration and method as the actual module except for the cell, and it can reflect the accelerated yellowing according to the temperature change occurring in the actual module. It reflects the yellowing which varies according to the EVA sheet type The reliability of the measured result can be improved. In addition, since the yellowing degree according to the kind of the material such as the transparent film or the back sheet other than the EVA sheet used as the encapsulant can be individually measured and applied, the degree of deterioration of the module depending on the kind of the material can be reflected in various angles.
마지막으로, 본 발명에 따른 태양광 모듈의 성능 평가 방법은 산출된 제2 출력값과 기설정된 출력값을 비교하여 태양광 모듈의 수명 및/또는 성능을 판단하는 단계를 포함한다.Finally, the method for evaluating the performance of the solar module according to the present invention includes a step of determining the lifetime and / or the performance of the solar module by comparing the calculated second output value with a preset output value.
구체적으로, 상기 단계는, 산출된 제2 출력값을 기설정된 출력값과 비교하여 제2 출력값이 기설정된 출력값 이하인 경우, 그 시점으로부터 모듈의 성능 평가일을 연산하여 태양광 모듈의 수명 및/또는 성능으로 판단할 수 있다. 여기서, 상기 기설정된 출력값은 태양광 모듈의 수명 및/또는 성능을 판단하는 기준으로, 초기 태양광 모듈이 발전하는 최대 출력값을 기준으로 설정될 수 있다. 하나의 예로서, 상기 기설정된 출력값은 초기 태양광 모듈이 발전하는 최대 전력값의 80%에 해당하는 출력값일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. Specifically, the step compares the calculated second output value with a preset output value, and when the second output value is equal to or less than a predetermined output value, calculates a performance evaluation date of the module from that point of time and determines the lifetime and / It can be judged. Here, the predetermined output value may be set based on a maximum output value generated by the initial solar module, which is a criterion for determining the lifetime and / or the performance of the solar module. As one example, the predetermined output value may be an output value corresponding to 80% of a maximum power value generated by the initial photovoltaic module, but is not limited thereto.
또한, 본 발명은 일실시예에서,In addition, the present invention, in one embodiment,
상기 태양광 모듈의 성능 평가 방법을 수행하는 태양광 모듈의 성능 평가 시스템을 제공한다.And a performance evaluation system of the solar module performing the performance evaluation method of the solar module.
본 발명에 따른 태양광 모듈의 성능 평가 시스템은, 태양광 모듈이 가동하는 조건; 및 태양광 모듈의 수명 및/또는 성능을 판단하는 기준이 되는 기설정 출력값을 입력하는 입력부; 및 태양광 모듈에 대한 전자-광학 다이오드 모델을 이용하여 입력부로부터 입력된 가동 조건을 반영한 제1 출력값을 산출하고, 산출된 제1 출력값에 부품의 노후화도를 반영하여 제2 출력값을 산출하며, 산출된 제2 출력값과 기설정된 출력값을 비교하여 태양광 모듈의 수명 및/또는 성능을 판단하는 연산부를 포함하고, 상기 부품의 노후화도는 태양광 모듈 부품의 노후화도를 부품의 노후화가 진행되는 조건 및/또는 소재 단위 별로 포함하는 데이터베이스로부터 추출될 수 있다.A system for evaluating the performance of a solar module according to the present invention includes: a condition that a solar module is operated; And an input unit for inputting a predetermined output value as a reference for determining the life and / or performance of the solar module. And a second output value reflecting the deterioration degree of the component in the calculated first output value, and calculating a second output value based on the calculated second output value, The solar cell module according to claim 1, wherein the aging degree of the solar cell module component is determined based on a condition under which the aging of the solar cell module is progressed, / ≪ / RTI > or material units.
여기서, 상기 입력부에 입력되는 가동 조건은 태양광 모듈의 순간 발전량과 모듈의 내구성과 관련된 전기적 특성을 나타내는 파라미터와 함께; 태양광 모듈을 사용하는 실제 조건, 예컨대, 태양광 모듈이 설치되는 지점의 실시간 변화하는 태양의 일사량, 대기온도 등으로 나타내는 날씨 조건; 모듈에 연결된 셀의 개수, 셀의 면적, 모듈의 기준 온도 등으로 나타내는 모듈의 규격 조건; 평가가 수행되는 시간조건, 태양광 모듈의 전류-전압 곡선을 시뮬레이션하기 위한 전류 및 전압 조건 등으로 나타내는 모듈의 출력 조건 등의 조건 일 수 있다. 또한, 상기 날씨 조건 중 일사량에 대한 조건이 없는 경우 모듈이 설치되는 지점의 위도에 따른 태양의 고도각과 방위각을 입력할 수 있다.Here, the operating condition inputted to the input unit together with the parameters representing the electrical characteristics related to the momentary generation amount of the solar module and the durability of the module; An actual condition using the solar module, for example, a weather condition represented by the solar radiation of the changing sun at the point where the solar module is installed, the atmospheric temperature, and the like; The number of cells connected to the module, the area of the cell, the reference temperature of the module, and the like; A time condition under which the evaluation is performed, an output condition of the module indicated by current and voltage conditions for simulating the current-voltage curve of the solar module, and the like. In addition, if there is no condition for the solar radiation amount in the weather condition, the altitude angle and the azimuth angle of the sun can be inputted according to the latitude of the point where the module is installed.
나아가, 상기 연산부는 모듈의 규격, 모듈이 설치되는 지점의 날씨 조건, 및 모듈의 출력 조건 하에서 모듈의 특성을 전기적 현상으로 모델링한 전자-광학 다이오드 모델로 시뮬레이션하여 공칭출력, 정격전압(Vmp), 정격전류(Imp), 개방전압(Voc), 단락전류(Isc), 직률저항(Rs) 등의 값으로 제1 출력값을 산출할 수 있는 것일 수 있다.Further, the operation unit simulates an electro-optic diode model modeling the characteristics of the module under the condition of the module, the weather condition at the point where the module is installed, and the output condition of the module to obtain a nominal output, a rated voltage (V mp ) , The rated current (I mp ), the open-circuit voltage (V oc ), the short-circuit current (I sc ), the quasi-resistance (R s ), and the like.
본 발명에 따른 상기 태양광 모듈의 성능 평가 시스템은 태양광 모듈의 성능 평가 시 태양광 모듈 부품의 노후화도를 반영함으로써 실내이 가속화 테스트 시뮬레이션이나 옥외의 시뮬레이션에 대한 상태 분석을 높은 정확도로 용이하게 할 수 있는 이점이 있다.The performance evaluation system of the photovoltaic module according to the present invention reflects the degree of deterioration of the photovoltaic module parts when evaluating the performance of the photovoltaic module, so that it is possible to easily perform the state analysis for the acceleration test simulation or the outdoor simulation in the interior with high accuracy There is an advantage.
Claims (10)
산출된 제1 출력값에 가속실험을 통해 얻은 부품의 노후화도를 적용하여 시뮬레이션함으로써 태양광 모듈의 제2 출력값을 산출하는 단계; 및
산출된 제2 출력값과 기설정된 출력값을 비교하여 태양광 모듈의 성능을 판단하는 단계를 포함하고;
상기 부품의 노후화도는 태양광 모듈이 설치되는 지점의 환경 조건 하에서 소재 단위로 측정되거나 시뮬레이션된 값으로, 제작과정에서 발생되는 초기 결함과, 제작과정 또는 사용 중에 발생되고 중기 결함 및 마모 결함을 포함하되,
상기 초기 결함은 정션 박스의 연결 결함, 스트링 분리, 투명 기재 파손 및 모듈 프레임 파손, 다이오드 결함 및 셀 파손에 의한 접촉 불량 중 어느 하나 이상을 포함하며,
상기 중기 결함은 PID 또는 다이오드 연결 결함 및 셀 파손에 의한 접촉 불량 중 어느 하나 이상을 포함하고,
상기 마모 결함은 투명 기재의 반사방지 코팅 박리도, 봉지재의 황변도, 셀의 박리도 및 셀의 접촉불량 및 부식도 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 성능 평가 방법.
The first output value of the photovoltaic module according to the time is calculated by performing the circuit simulation with the electro-optic diode model modeled by the electric phenomenon of the photovoltaic module represented by the photovoltaic module under the irradiation condition and the weather condition of the point where the photovoltaic module is installed ;
Calculating a second output value of the photovoltaic module by simulating the degree of deterioration of the component obtained through the acceleration test on the calculated first output value; And
Comparing the calculated second output value with a preset output value to determine the performance of the solar module;
The degree of deterioration of the component is measured or simulated in the unit of work under the environmental conditions at the point where the solar module is installed. It is the initial defect occurring in the manufacturing process and the defect occurring during the manufacturing process or during use. However,
The initial defect includes at least one of a connection defect of a junction box, a string separation, a breakage of a transparent substrate, a module frame break, a diode defect, and a contact defect due to cell breakage,
Wherein said middle term defect includes at least one of PID or diode connection defect and contact defect due to cell breakage,
Wherein the wear defect includes at least one of an antireflection coating peeling of the transparent substrate, a yellowing degree of the sealing member, a degree of peeling of the cell, a poor contact of the cell, and a degree of corrosion.
제1 출력값은, 모듈의 규격 및 모듈의 출력 조건으로부터 산출되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 성능 평가 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first output value is calculated from a module standard and an output condition of the module.
제1 및 제2 출력값은, 공칭출력, 정격전압, 정격전류, 개방전압 및 단락전류로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상인 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 성능 평가 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the first and second output values are at least one selected from the group consisting of nominal output, rated voltage, rated current, open-circuit voltage and short-circuit current.
상기 입력부로부터 입력된 태양광 모듈의 가동 조건을 반영하여 전자-광학 다이오드 모델로 제1 출력값을 산출하고, 산출된 제1 출력값에 부품의 노후화도를 반영하여 제2 출력값을 산출하며, 산출된 제2 출력값과 입력부로부터 입력된 기설정 출력값을 비교하여 태양광 모듈의 성능을 판단하는 연산부를 포함하고,
제1항에 따른 태양광 모듈의 성능 평가 방법을 수행하는 태양광 모듈의 성능 평가 시스템.
An input unit for inputting a preset output value for determining the operating condition of the solar module and the performance of the solar module; And
Calculating a second output value by reflecting the operating condition of the solar module input from the input unit, calculating a first output value with the electro-optic diode model, reflecting the degree of deterioration of the component with the calculated first output value, 2 output value of the photovoltaic module and a preset output value inputted from the input unit to determine the performance of the photovoltaic module,
A performance evaluation system of a solar module for performing a performance evaluation method of the solar module according to claim 1.
성능 평가 시스템은, 태양광 모듈 부품의 노후화도를 소재 단위로 포함하여 연산부에 부품의 노후화도를 제공하는 데이터베이스가 구비된 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 성능 평가 시스템.
5. The method of claim 4,
Wherein the performance evaluation system is provided with a database that includes the degree of deterioration of the solar module component as a unit of work and provides the degree of deterioration of the component to the operation unit.
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