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신소재 공학 - 태양전지의 원리 및 이용

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작성일18-05-17 01:35

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태양 전지의 이해
반도체에 빛이 입사하면 흡수되어 빛과 반도체간 작용에 의해 전자와 정공의 발생
전자와 정공의 이동
전극 전위차에 의해 건전지와 같은 상태
태양의 빛뿐만 아니라 형광등의 빛도 전기로 바꿀 수 있다
태양 전지의 원리
태양 전지의 N형 반도체와 P형 반도체 사이에 (+)와 (-)의 전위차가 발생하고 있음.
그러나 빛이 도달하지 않는 상태에서는 그곳에 도선을 연결해도 전기는 흐르지 못함.
태양 전지에 빛이 닫으면 P형(+) 반도체의 전지가 N형(-) 반도체의 Hall로 이동하고 불안정하게 된 N형 반도체의 자유전지(-)가 도선을 타고 P형 반도체를 향해서 이동하는 것에 의해 전류가 흐름
태양 전지의 종류





실리콘
화합물
유/무기
적측형
박막형
a-Si/ClS
GaAs/Ge
염료감응형
고분자
박막형
벌트형
박막형
벌트형
CuInSe2
GaAs
비정질
단결정
CdTe
InP
다결정
다결정

단결정실리콘 태양 전지
- 고순도로 순화된 실리콘을 고온(1500℃)으로 가열 두께 약 300㎛의 웨이퍼 제조 p-n 접합체 제작 반사방지막을 형성한다. (친환경적이다.)
여러 가지 규모의 발전에 이용 가능하다.
보수가 용이하…(省略) 고 자동화, 무인화가 가능하다.
큰 전력에는 큰 면적이 필요하다.
발전 비용이 높다.
레포트/공학기술
신소재 Engineering - 태양전지의 원리 및 이용

` 목 차 `
태양광 이용 기술

태양 전지의 history

태양 전지의 장점(長點)

태양 전지의 단점

태양 전지의 이해

태양 전지의 원리

태양 전지의 종류

태양 전지의 핵심 기술

태양 전지의 이용 분야

전세계 및 우리나라 동향/실태

태양광 이용 기술
태양광 발전은 태양광을 직접 전기에너지로 변환시키는 기술
햇빛을 받으면 광전efficacy에 의해 전기를 발생하는 태양 전지를 이용한 발전방식
태양광 발전시스템은 태양 전지(solar cell)로 구성된 모듈(module)과 축전지 및 전력변환장치로 구성됨
태양 전지의 history
1839년 프랑스의 물리학자 Edmond Becquerel은 처음으로 전해질(electrolyte)에 담근 전극(electrode)사이에서 재료들이 빛을 받을 때 작은 양의 전류가 흐르는 것을 발견 (광전efficacy)
본격적인 PV system의 상업화는 1940년대와 1950년대 사이에서 이루어 짐
- 1941년 적정한 효율을 내는 실리콘(Si) 태양 전지가 연구
- 1954년에 이르러 고순도 결정질 실리콘을 생산할 수 있는 Czochralski 방법이 개발되어 Bell 연구소 에서 4%의 효율을 내는 첫 번째 결정질 실리콘 태양전기가 만들어짐
1970년대 에너지 위기를 직면하여 미국 政府(정부)와 산업계에서는 효율이 높고 상업화 가능성이 큰 태양 전지를 개발할 필요성이 크게 요구
- 이 후로 태양 전지는 점점 더 대면적화 하게 되고 생산단가도 계속 낮아지는 발전경로를 거치 게 됨
1980년대에 이르러 새로운 재료의 태양 전지, 즉 CdTe, CuInSe2 ,TiO2등이 탄생하게 되었고 현재 그 연구가 활발히 진행되고 있다
태양 전지의 장점(長點)
태양빛의 에너지는 무한정하다.
- 제조 공정은 복잡하며 비싸다. 현재 자동화와 연속화에 의한 비용절감의 연구가 진행되고 있다
- 변환 효율은 24~28%
다결정실리콘 태양 전지
- 단결정실리콘의 입자(지름 수㎛ ~ 수㎜)가 모여 있는 것
- 캐스트법 : 실리콘 덩어리를 융용 도가니 속에서 응고다결정 실리콘의 덩어리(ingot) 얇은 판으로 슬라이스 불순물 확산
- 리본법 : 실리콘 융해액에서 다결정을 직접 획득.
- 변환 효율은 18%
비결정실리콘 태양 전
순서


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신소재 공학 - 태양전지의 원리 및 이용

다.
수명이 반영구적이다.
축전기능이 없다.
기상조건에 따라 발전량이 변한다.
태양 전지의 단점
태양에너지의 밀도가 작다.
사용하는 장소에서 발전 가능하다.
빛이 없이는 발전이 불가능하다.
깨끗한 에너지원이다.

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