단일 발광 이미지로 PV 모듈 손실 정량화하는 AI 진단법 개발
pv magazine · · EnergyNews 요약
중국 저장대학교, Quantified Energy(난징), 저장성 광전자 기능소재·소자 중점연구실, 호주 뉴사우스웨일스대학교(UNSW) 연구진이 단일 EL(발광) 이미지 한 장으로 태양광 모듈 성능을 정량 재구성하는 진단 프레임워크를 발표했다. 이 방식은 단락전류밀도의 0.22배 주입전류에서 촬영한 EL 이미지를 머신러닝 분류기로 재결합 손실(LID·PID)과 저항 손실(셀 크랙·그리드 단선)로 구분한 뒤, 물리 기반 역산 모델로 픽셀 단위 전류-전압 특성과 출력 손실 분포를 산출한다.
연구진은 서로 다른 제조 배치와 운영 환경에서 회수한 575W급 결정질 실리콘 모듈 300장으로 검증했으며, 재구성된 출력은 기존 I-V 측정 대비 전체 오차 약 0.5%, 대부분 모듈에서 1.5% 이내였다고 밝혔다. 342장 모듈로 구성된 186kW 태양광 발전소에서는 야간 드론 EL 촬영으로 셀·모듈·스트링 단위 손실을 측정했고, 24장 모듈 그룹의 평균 출력 손실은 7.53%, 일부 심하게 열화된 셀 영역은 약 25%였다.
연구 결과는 학술지 Matter & Light에 'One-shot luminescence diagnostics for field-scale photovoltaics' 제목으로 게재됐다.
이 글에 나온 용어
태양광 발전(PV)
photovoltaic
태양광 발전(PV)은 반도체로 만든 태양전지에 빛이 닿을 때 전자가 이동하면서 전기가 발생하는 광전효과를 이용해 햇빛을 직류 전기로 바꾸는 발전 방식이다. 태양의 열로 물을 끓여 터빈을 돌리는 태양열 발전과는 원리가 다르다. 발전 설비는 태양전지 셀을 모아 만든 모듈, 직류를 교류로 바꾸는 인버터, 계통 연계 설비로 구성된다. 연료가 필요 없고 기계적 회전 부품이 적어 운전이 단순하지만, 발전량이 일사량과 계절·시간·날씨에 따라 변한다는 점이 계통 운영에서 중요하게 다뤄진다. 실무에서는 설비용량(kW 또는 MW)과 실제 생산한 전력량(kWh 또는 MWh)을 구분해 관리하고, 두 값의 관계를 이용률로 표현한다.
페로브스카이트
perovskite
페로브스카이트는 ABX₃ 형태의 결정 구조를 가리키는 이름이며, 태양광 분야에서는 이 구조를 갖는 금속 할라이드 화합물을 광흡수층으로 쓰는 태양전지를 뜻한다. 용액을 바르거나 인쇄하는 저온 공정으로 박막을 만들 수 있어, 고온·고진공 공정이 필요한 결정질 실리콘과 제조 방식이 다르다. 조성을 바꿔 빛을 흡수하는 파장 대역(밴드갭)을 조절할 수 있다는 점이 특징이어서, 실리콘 셀 위에 페로브스카이트 셀을 올려 서로 다른 파장을 나눠 흡수하게 하는 탠덤 구조 연구가 활발하다. 이 방식은 단일 접합 셀의 이론적 효율 한계를 넘어설 수 있는 경로로 다뤄진다. 다만 수분·산소·열·자외선에 의한 열화와 대면적 균일 코팅이 상용화 단계에서 검증 대상이며, 내구성은 IEC 61215 같은 표준 시험 절차로 평가한다.
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