PDF1. 태양전지에 대한 소개
태양전지는 태양 스펙트럼의 입사 광선을 전기 전류로 변환할 수 있는 반도체 물질로 이루어져 있다. 태양전지는 주로 실리콘으로 만들어지며 결정형과 박막형 두 가지 형태로 나뉜다. 자세한 사항은 표 1을 참고한다.
표 1 – 수정체 (웨이퍼 기반)과 박막형 태양전
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벌크 타입 / 웨이퍼 기반 (결정형) |
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| 단결정 실리콘 | 다결정 실리콘 | 다결정 밴드 타입 | ||
| 장점 | 고 효율성 | 가격대비 고 효율성 | ||
| 단점 | 실리콘 공급 부족으로 인한 제조 비용 증가 | |||
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박막형 |
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| 비결정 실리콘 | CIGS | CdTe | 고분자 유기체 | |
| 장점 | 저비용 |
저비용 전체 제조 프로세스 자동화 가능 |
낮은 생산 보다 효율적일 수 있음 (연구 중) |
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| 단점 | 낮은 효율성 | 낮은 효율성 | ||
반도체 물질이 광자를 흡수하면 광자가 전자대 전자 에너지를 증가시켜 열전도 전자대로 밀어내게 된다. 이는 투사 광자 에너지가 밴드갭 에너지보다 높을 때 발생하게 된다. 수행 대역 전자는 반도체 물질을 통해 이동하는 전류를 생성한다.
그림 1 – 태양전지의 단면도
태양전지의 광자 여기(excitation)가 생성한 전류의 양은 두 가지 방식의 투사 빛에 영향을 받는다:
- 입사 광선의 강도
- 입사 광선의 파장
태양전지에 사용되는 물질들은 입사 광선에 다른 스펙트럼 반응을 가지고 있어서 주어진 파형의 광자 흡수에 따라 다변화되는 민감도를 보여준다. 각 반도체 물질은 입사 방사 한계 진동수를 가지게 되며, 그 아래 어떠한 전자도 광기전력효과에 영향 받지 않는다. 한계 진동수 위의 방출된 광전자의 운동 에너지는 입사 방사의 파장에 따라 달라지지만 빛 강도와는 관련이 없다. 증가하는 빛 강도는 광전지 물질 안의 광전자 방출 속도를 비례적으로 증가시키게 된다. 실제 어플리케이션에서 태양전지가 흡수한 빛은 직접적인 태양 복사열, 둘러싼 표면에서 반사된 흩어진 빛의 조합이 되게 된다. 태양 전지는 보통 비반사 물질로 코팅되기 때문에 가능한 최대량의 방사물을 흡수한다.
태양전지는 모듈을 형성하는 일련의 구성으로 정렬할 수 있고, 모듈은 병렬 방식으로 연결되어 어레이를 형성할 수 있다. 이 모듈들이 셀이나 모듈을 연결하면 반드시 동일한 전류 등급을 가지게 되어 부가적인 전압 출력을 생성하게 되며, 이와 유사하게 모듈들도 병렬로 연결하면 동일한 전압 등급을 가지게 되어 보다 큰 전류를 생성하게 된다.
그림 2 - 솔라 패널의 구성
2. 요약
본 섹션은 태양전지의 요약을 담고 있다. I-V 특성화 이론과 테스트 시스템에 대한 보다 자세한 정보는 다음 파트에서 확인할 수 있다:
본 시리즈의 나머지 두 문서:
