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에너지 이야기
신재생에너지란?

신·재생에너지란?

  • 태양광

    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, 아황산구리 광전지가 있고, 반도체 pn접합을 사용한 것으로는 태양전지로 이용되고 있는 실리콘광전지가 있음

    PN접합에 의한 발전원리

    • 태양전지는 실리콘으로 대표되는 반도체이며 반도체기술의 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 태양전지속으로 흡수되며, 흡수된 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 반도체내에서 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 됫면에 붙여 만든 전극에 전구나 모터와 같은 부하를 연결하게 되면 전류가 흐르게 되는 데 이것이 태양전지의 PN접합에 의한 태양광발전의 원리

    PN접합에 의한 태양광 발전의 원리

    • 대표적인 결정질 실리콘 태양전지는 실리콘에 보론(boron:붕소)을 첨가한 P형 실리콘반도체를 기본으로 하여 그 표면에 인(phosphorous)을 확산시켜 N형 실리콘 반도체층을 형성함으로서 만들어짐

      이 PN접합에 의해 전계(電界)가 발생함

    • 이 태양전지에 빛이 입사되면 반도체내의 전자(-)와 정공(+)이 여기되어 반도체 내부를 자유로이 이동하는 상태가 됨

    • 자유로이 이동하다가 PN접합에 의해 생긴 전계에 들어오게 되면 전자(-)는 N형 반도체에, 정공(+)은 P형 반도체에 이르게 됨

      P형 반도체와 N형반도체 표면에 전극을 형성하여 전자를 외부 회로로 흐르게 하면 전류가 발생됨

    태양광의 특징

    • 장점

      • 에너지원 청정·무제한
      • 필요한 장소에서 필요량 발전가능
      • 유지보수가 용이, 무인화 가능
      • 긴 수명(20년 이상)

    • 단점

      • 전력생산량이 지역별 일사량에 의존
      • 에너지밀도가 낮아 큰 설치면적 필요
      • 설치장소가 한정적, 시스템 비용이 고가
      • 초기투자비와 발전단가 높음

    태양광 시스템 구성도

    [자료출처 : 한국에너지공단 신재생에너지센터] 태양광의 특징