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지구 자기장은 태양광 모듈 효율을 0.21% 낮춘다.
발전효율 감소로 설치비용은 1.31%, 발전용 부지의 활용 면적은 0.08m²/kW의 증가.
원인은 Hall Effect(홀 효과)

지구 자기장은 PV 패널 성능에 영향을 미친다.

케냐의 연구자들은 지구 자기장이 적도와 50도 위도 사이에서 태양 전지판 변환 효율을 0.21 % 줄였다고 말했다. 그들의 분석은 복잡한 자기장이 FF(fill factor) 증가를 결정하고 최대 전력을 낮추는 것으로 나타났다.

▲ 지구 자기장의 정상 상태 와 반전 사이의 지구 자기장의 컴퓨터 시뮬레이션. © NASA/Wikimedia Commons/https://bit.ly/3cK0PX6

케냐의 멀티미디어 대학(University of Kenya)의 연구원들은 지구의 자기장이 태양 전지팜에 영향을 미친다. 같은 방식으로 전력선, 변압기 및 기타 전기 장비에서 나오는 자기장도 성능에 영향을 줄 수 있다고 주장했다.

케냐 그룹은 정적 자기장에 의해 영향을 받는 다결정 태양 전지판의 성능을 분석했다.
그들이 계산한 것은 태양으로부터 오는 우주선 입자의 태양풍으로부터 지구를 보호하는 '지구 자기장'과 동등했다. 

 

원인은 홀 효과(Hall Effect)

과학자들은 정적 자기장이 모듈의 전압 및 전류 매개 변수, FF(fill factor, 태양전지 품질의 가장 중요한 척도로 1에 근접할수록 좋다), 최대 전력 및 변환 효율에 상당한 변화를 유발한다는 것을 관찰했다.
이러한 변화는 전기 전도체의 전압 차이를 결정하는 'Hall effect 홀 효과'에 의해 생성됐다.
과학자들은 홀 전압이 자기 저항을 통해 캐리어 이동도(carrier mobility)에 영향을 미치며, 이는 자기장의 존재 하에서 셀 저항의 증가로 이어진다고 말했다.

실험에서 정적 자기장이 증가했을 때 태양광 모듈의 Isc(단락 전류) 및 Imp(최대 전력 점에서의 전류)는 상당히 감소한 반면, Voc(개방 회로 전압) 및 Vmp(최대 전력 점에서의 전압)은 약간 감소했다.  

▲ "이 발견은 효율 감소로 인해 설치비용은 1.31%, 발전용 부지의 활용 면적은 0.08m²/kW의 증가한다“고 케냐 연구 그룹은 말했다.

 적도와 위도 50도 사이

이러한 매개 변수들은 패널의 FF를 높이고 최대 전력을 줄이며, 전환 효율을 0.21% 떨어트린다. 연구원들은 기록된 값은 적도와 위도 50도 사이의 위치에 적용 할 수 있다고 말했다. 

영향을 받는 지대에 우리나라도 속해 있다. 큰 수치는 아니지만 정확한 발전량 계산을 위해서는 고려할 필요가 있다.

"이 발견은 효율 감소로 인해 설치비용은 1.31%, 발전용 부지의 활용 면적은 0.08m²/kW의 증가한다“고 케냐 연구 그룹은 말했다.

지구 자기장의 세기는 2만5000-6만5000 나노테슬라(nT) 사이이며 적도와 위도 50도 사이의 값은 31-5만8000nT 이다.

지구 자기장의 복잡성은 관찰 및 예측을 어렵게 만든다.
최근 연구에 따르면 이 분야는 지난 200년 동안 약 9%의 강도를 잃었으며 아프리카에서 남미까지 뻗어있는 '남대서양 특이지역'에서는 더 약한 자기장 변화를 보였다.

(관련기사 ->

 http://www.thescienceplus.com/news/newsview.php?ncode=1065570546307875)

[더사이언스플러스=문광주]

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