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영어

Concentrated photovoltaic (CPV) systems are recognized as a promising high-efficiency solar power technology, as they enable significantly higher energy yield within a constrained installation area. The performance of such systems is fundamentally governed by the configuration of the optical concentrator, which is conventionally implemented using refraction-based Fresnel lenses or mirror-type reflective concentrators. Recent advances in CPV research have increasingly focused on maximizing energy yield per unit area while reducing system footprint and the levelized cost of electricity, thereby enhancing the competitiveness of photovoltaic power generation. These advancements are particularly important for enabling large-scale deployment of solar technologies across urban and industrial environments and for supporting the broader transition toward sustainable energy systems. In this study, a CPV–BIPV hybrid module suitable for building-integrated applications was designed, fabricated, and experimentally evaluated by integrating high-efficiency III–V compound semiconductor solar cells with a low-concentration optical scheme based on a compound parabolic concentrator (CPC) reflector. The module was engineered with particular emphasis on thermal dissipation, structural robustness, and fire-safety compliance to meet the stringent requirements of building envelope integration. Performance evaluation conducted in accordance with IEC 62108 demonstrated that the developed module achieved a maximum output power of 10.154 W per unit. The proposed technology offers practical insights into the implementation of high-efficiency CPV solutions within architectural environments and establishes a solid technical foundation for future distributed renewable energy systems.

한국어

집광형 태양광발전시스템(CPV)은 동일한 설치 면적에서 보다 높은 전력 생산을 확보할 수 있다는 점에서 차세대 고효율 태양광발전기술로 평가된다. 그러나 이러한 성능적 특장점은 광학 집광기를 필요로 하며, 집광 방식은 일반적으로 프 레넬 렌즈 기반의 굴절형 구조와 반사면을 활용하는 반사형 구조로 구분된다. 최근 CPV 분야에서는 면적당 에너지 전환 효 율을 극대화하여 전체 설치 공간을 축소하고, 이로써 발전 단가를 낮추는 기술적 접근이 주요 연구 방향으로 제시되고 있다. 고효율 집광 기술은 태양광발전의 활용도를 도시 및 산업 시설로 확장시키는 핵심 기반기술로서 재생에너지 산업의 성장 가 능성을 높인다는 점에서 의미가 있다. 본 연구는 III-V족 화합물 반도체 기반 고효율 셀을 적용하고, CPC(Compound Parabolic Concentrator) 기하학적 구조를 이용한 저집광 반사형 광학계를 접목하여, 건물일체형 태양광(BIPV) 환경과의 융 합을 목표로 한 CPV–BIPV 하이브리드 모듈을 설계·제작하였다. 제안된 모듈은 건물 외장재 적용을 고려하여 열 확산 특 성, 기계적 안정성, 화재 대응 능력을 종합적으로 평가하며 최적화되었다. 또한 국제 규격 IEC 62108에 따라 성능을 검증한 결과, 단일 모듈 기준 10.154 W의 출력 특성을 확보하였다. 본 연구는 도시 건축물 적용을 위한 고효율 BIPV 기술의 실현 가능성을 제시함과 동시에, 향후 분산형 에너지 시스템 구축을 위한 기술적 기반 마련에 기여하고자 한다.