강의노트 태양전지의 단순 등가회로

태양전지의 단순 등가회로

태양전지의 가장 간단한 등가회로 모델은 그림과 같이 이상 전류원과 실제 다이오드의 병렬로 구성된다.

여기에서 각 기호의 의미는 다음과 같다.

• $I_{SC}$ : 단락전류(최대 출력전류)
• $I_{d}$ : 다이오드 전류
• $I_{o}$ : 출력전류
• $V_{o}$ : 출력전압

위의 등가회로에 KCL을 적용하면 다음 식을 얻는다.

$$I_{o}=I_{SC}-I_{d}$$

위식에 다이오드의 특성곡선 식을 대입하면 아래 식을 얻는다.

$$I = I_{SC}-I_{o}(e^{q V/k T}-1)$$

위 식에서 두 번째 항은 다이오드 전류에 음의 부호를 붙인 것이다. 따라서 위 식의 곡선은 그림 의 다이오드 전류 곡선을 뒤집어서 만큼 더한 것이 된다.

위의 모델에서 단락전류 는 태양전지의 단자를 단락시켯을 때 흐르는 전류로서 태양전지에 의해 발생하는 전류에 해당한다.

태양전지의 단자 단락 및 개방

태양전지 양단 단자 단락시에는 단자에 흐르는 전류는 태양전지의 단락전류(최대 출력전류) $I_{SC}$가 흐르게 된다. 이상적인 태양전지의 경우 단락전류와 태양전지가 광자에 의해 생성하는 광생성 전류는 동일하게 된다.

태양전지 양단 단자를 개방했을때는 출력전류가 0이 되고, 이때의 양단 전압을 개방전압이라고 한다. 개방전압은 다음과 같이 구할 수 있다.

$$V_{OC}=\dfrac{k T}{q}\ln(\dfrac{I_{SC}}{I_{0}}+1)$$