태양광 발전은 무한정, 무공해의 태양 에너지를 직접
전기에너지로 변환시키는 기술이다. 기본 원리는 반도체 pn 접합으로
구성된 태양전지(solar cell)에 태양광이 조사되면 光(광) 에너지에
의한 전자-양공 쌍이 생겨나고, 전자와 양공이 이동하여 n층과 p층을
가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과(photovoltaic effect)에 의해
기전력이 발생하여 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르게 된다.
이러한 태양 전지는 필요한 단위 용량으로 직·병렬 연결하여 기후에
견디고 단단한 재료와 구조의 만들어진 태양전지
모듈(solar cell module)로 상품화 된다.
태양광 이용기술
태양광 발전은 태양의 빛에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 발전기술
햇빛을 받으면 광전효과에 의해 전기를 발생하는 태양전지를 이용한 발전방식
태양광 발전시스템은 태양전지(solar cell)로 구성된 모듈(module)과 축전지 및 전력변환장치로 구성됨
태양전지에 의한 발전원리
태양전지(太陽電池 : solar cell, solar battery)
태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로서 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 pn접합에 빛을 조사(照射)하면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 것을 이용한 것
금속과 반도체의 접촉을 이용한 것으로는 셀렌광전지, 아황산 구리 광전지가 있고, 반도체 pn접합을 사용한 것으로는 태양전지로 이용되고 있는 실리콘 광전지가 있음
PN접합에 의한 발전원리
태양전지는 실리콘으로 대표되는 반도체이며 반도체 기술의 발달과 반도체 특성에 의해 자연스럽게 개발됨
태양전지는 전기적 성질이 다른 N(negative)형의 반도체와 P(positive)형의 반도체를 접합시킨 구조를 하고 있으며 2개의 반도체 경계 부분을 PN접합(PN-junction)이라 일컬음
이러한 태양전지에 태양빛이 닿으면 태양빛은 태양전지 속으로 흡수되며,
흡수된 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 반도체 내에서 정공(正孔:hole)(+)과
전자(電子:electron)(-)의 전기를 갖는 입자(정공, 전자)가 발생하여 각각
자유롭게 태양전지 속을 움직이지만, 전자(-)는 N형 반도체쪽으로, 정공(+)은 P형
반도체쪽으로 모이게 되어 전위가 발생하게 되며 이 때문에 앞면과 뒷면에 붙여
만든 전극에 전구나 모터와 같은 부하를 연결하게 되면 전류가 흐르게 되는 데,
이것이 태양전지의 PN접합에 의한 태양광발전의 원리
PN접합에 의한 태양광 발전의 원리
태양전지의 역사
태양광의 특징 및 시스템 구성도
태양광의 특징
단 점
장 점
전력생산량이 지역별 일사량에 의존
에너지밀도가 낮아 큰 설치면적 필요
설치장소가 한정적, 시스템 비용이 고가
초기투자비와 발전단가 높음
에너지원이 청정·무제한
필요한 장소에서 필요량 발전가능
유지보수가 용이, 무인화 가능
긴수명(20명 이상)
태양광발전 시스템 구성도
[자료출처 : 한국에너지공단 신재생에너지센터]
태양광발전 기술의 분류
태양전지(solar cell, solar battery) : 재료에 따라 결정질 실리콘, 비정질실리콘, 화합물반도체 등으로 분류
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