중집광형 태양광 집광장치 용 선형 프레넬 렌즈의 최적화설계연구
Linear Fresnel Lens Optimization for Middle Concentrated Photovoltaic
1
조회
0
다운로드
0
인용
0
참고문헌
키워드
초록
본 논문에서는 25배 태양광 집광장치에 적용될 선형 프레넬 렌즈의 최적화에 대해 서술한다. 이 선형 프레넬 렌즈는 각기 다른 패턴을 가진 10⨯10 mm 크기의 선형 프레넬 렌즈가 5⨯5의 형태로 결합된 렌즈이다. 각 프레넬 렌즈는 같은 크기의 태양전지로 태양광이 입사할 수 있도록 최적화되어 있다. 최적화된 프레넬 렌즈의 설계치는 패턴높이 35 μm, 구배각 4°, 모서리 라운드 1 μm로 각각의 선형 프레넬 렌즈에 모두 같은 값이 부여되었지만 사면경사각은 14.1° ~ 31.2 °로 각기 다르다. 이렇게 설계된 선형 프레넬 렌즈의 태양광 집광효율은 80%이상이며 기존의 25배 집광용 단일 프레넬 렌즈보다 오정렬 및 제작공차 측면에서 강력한 성능을 가진다. 설계된 선형 프레넬 렌즈의 민감도 분석을 통해 모서리 라운드가 1 μm씩 증가할수록 집광효율이 ~5%씩 저하되 는 것을 파악하였고 이에 모서리 라운드가 최소한의 수치로 유지되어야 함을 확인하였다.
Abstract
This paper presents a combination of linear Fresnel lenses optimized for ⨯25 solar concentration. The combined lens consistsof 5⨯5 linear Fresnel lenses. Each Fresnel lens is of 10⨯10 mm and optimized to tilt the incoming light onto a solar cell ofthe same size. All of the optimized Fresnel segments have the same pattern height of 35 µm, draft angle of 4°, and edge grooveround of 1 µm but with different facet angles varying from 14.1° to 31.2°. The solar concentrating efficiency of the combinationis shown to be over 80% and more robust than a conventional single ⨯25 circular Fresnel lens in terms of pointing misalignmentand manufacturing errors. A sensitivity analysis finds that the edge groove round should be kept as small as machining allowssince the concentrating efficiency drops ~5% per 1 µm increase of the edge groove.
참고문헌 (7)
- K. H. Do, "Development of a cooling system for a concentrating photovoltaic module", J. Korean Soc. Mech. Eng, 35, pp.174~181 (2010)
- K. S. Kim, "The status paper on concentration photovoltaic system", J. Korean Solar Energy Soc, 14, pp.21~24 (2008)
- K. S. Ryu, "Simulation of characteristics of lens and light pipe for high concentration solar PV system", J. Korean Solar Energy Soc, 31, pp.282~286 (2008)
- S. W. Kang, "Fresnel lens optics simulation with middle sized linear concentration without secondary optics", J. Korean Solar Energy Soc, 24, pp.27~33 (2011)
- S. W. Kang, "PV receiver raytracing simulation with secondary optics in the CPV (Concentrated PV) system", J. Korean Solar Energy Soc, 30, pp.323~330 (2010)
- P. Benitez, "High performance Fresnel-based photovoltaic concentrator", Opt. Express, 18, pp.A25~A40 (2010)
- K. S. Ryu, "Concept and design of modular Fresnel lenses for concentration solar PV system", Solar Energy, 80, pp.1580~1587 (2006)