태양광 모듈 핫스팟

핫스팟의 정의

태양광 모듈의 핫스팟은 일부 셀이 열로 바뀌며 과열되는 현상이다.

모듈의 셀은 직렬로 연결되어, 모든 셀에 같은 전류가 흐른다.

그늘진 셀이 전류를 내지 못하면 나머지 셀의 전류가 그 셀을 역방향으로 통과한다.

전력 소산 원리

핵심 원리는 전력 소산이다.

소산 전력은 모듈 전류와 셀 양단 역방향 전압의 곱으로 나타낸다.

역방향 전압이 나머지 셀 전압과 같을 때 소산 전력이 최대가 되며, 셀은 부하처럼 열을 낸다.

계산 예제

가상의 예로 모듈 한 장에서 셀 한 개가 그늘진 경우를 계산한다.

모듈 전류는 8 A이고, 그늘진 셀의 단락 전류는 2 A로 가정한다.

2 A는 8 A보다 작아 그 셀은 역방향 편향된다. 소산 전력은 96 W다.

바이패스 다이오드의 효과

앞서 낸 문제의 답은 4.8 W다. 다이오드가 전류 경로를 만들기 때문이다.

바이패스 다이오드가 작동하면 셀군의 소산 전력이 96 W에서 4.8 W로 줄어든다.

다이오드는 셀군 단위로 작동하므로 같은 셀군의 다른 셀은 여전히 열 부담을 받는다.

바이패스가 작동하는 동안 그 셀군의 출력은 손실된다.

헷갈리는 소자

헷갈리기 쉬운 소자는 블로킹 다이오드와 직렬 퓨즈다.

블로킹 다이오드는 모듈 간 역류를 막을 뿐, 셀 과열을 직접 막지 않는다.

직렬 퓨즈는 정격을 넘는 전류에서 용단되므로 저전류 핫스팟은 감지하지 못한다.

핵심 정리

핫스팟의 핵심을 네 가지로 정리한다.

원인은 셀의 역방향 편향이고, 조건은 작동전류가 감소된 Isc를 넘는 것이다.

영향은 국부 과열이며, 대책은 바이패스 다이오드와 음영 회피 설계다.

답안에는 원인 조건과 바이패스의 결과인 소산 제한을 함께 써야 한다.