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한창운 (뉴욕주립대학교) 박승일 (스마티지) 오원욱 (전자부품연구원)
저널정보
한국신뢰성학회 한국신뢰성학회 학술대회논문집 한국신뢰성학회 2017 춘계학술대회 논문집
발행연도
2017.5
수록면
62 - 62 (11page)

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염료감응형 태양전지는 제작의 단순성, 친환경적 재료 사용, 색상 구현 가능, 반투명성, 실내에서 작동 가능성 등의 이유로 차세대 태양전지의 하나로 많은 연구가 진행되고 있다. 특히 반투명성과 색상성의 장점은 BIPV(Building-integrated photovoltaics) 용도로 적용 가능성을 높이고 있다. 하지만 액체 전해질 사용 등의 이유로 인해 염료감응형 태양전지의 내구성은 아지 개선되어야 할 부분이 많다. 특히 고온 저장성은 타 기술에 비해 취약하다. 최근에 BIPV용 대형 크기의 염료감응형 태양전지가 개발되었다. 개발품의 고온 내구성을 평가하기 위하여 85°C 환경에 저장한 결과, 100시간 후 시편 출력이 80%로 이하로 저하되었다. 시험 후 시편에는 전해질이 누수 현상이 관찰되었다. 고온 내구성을 향상시키기 위하여 모듈에 대해 유한요소모델 해석을 수행하였다. 해석 결과 전극 부위의 응력이 100 MPa 이상으로 분석되었는데, 전극체인 은의 금속상태에서의 극한 강도가 140 MPa임으로 미루어 전극 부위의 응력이 전극 및 봉지제를 파괴하고 누수현상을 만드는 것으로 판단되었다. 이 전극 부위의 응력을 저하시키기 위해서 유한요소모델로 모듈 내셀 너비의 민감성 해석을 수행한 결과 셀 너비가 기존 11 mm에서 18 mm로 증가되면 전극 부위 응력이 현저히 저하됨을 밝혔다. 또한 봉지제와 전해질의 열팽창 계수를 조정함으로써도 응력이 저하됨을 보였다. 이런 설계 신뢰성적 입장에서의 연구결과를 반영하여 모듈을 재설계 및 제작하였다. 새로 제작된 염료감응형 태양전지 모듈은 85°C 환경에서 500시간을 출력 80%로 유지하여 향상된 내구성을 보였다.

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