태양광 에너지는

태양광 발전 시스템을 이용하여 빛 에너지를 모아 전기로 바꾸는 것 입니다. 이 태양광 발전 시스템은 몸에 나쁜 공해를 만들지 않고, 연료도 필요 없으며 소리도 나지 않아 조용합니다. 또한 쉽게 설치 할 수 있으며 오랫 동안 사용 할 수 있습니다.

 

태양광 발전 시스템의 분류

하이브리드 시스템 풍력발전, 디젤발전 등 타 에너지원에 의한 발전방식과 결합된 방식

계통연계형 한전계통선이 들어오는 지역의 주택, 빌딩, 대규모 발전시스템에 사용

독립형 시스템 등대, 중계소, 인공위성, 도서, 산간, 벽지 등에 사용

태양광 발전시스템의 구성기기

• 태양전지 : 태양에너지가 입사되어 전류를 생성시키는 곳
• 접속함 : 모듈에서 발생된 직류(DC)전력을 모아 인버터로 전달하는 기기
• 인버터(inverter) : 태양전지에서 생산된 직류전기(DC)를 교류전기(AC)로 바꾸는 기기
• 축전지(battery) : 낮에 생산된 전기를 밤에 사용할 수 있도록 전기를 저장하는 기기
• 모니터링 시스템 : 시스템의 상태를 파악하고 고장 및 이상을 진단

* [추가설비] 보조발전기 : 장마철이나 태풍 등의 영향으로 비교적 장기간 태양전지가 작동할 수 없는 경우에 대비

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 반도체기술의 발달과 반도체 특성에 의해 자연스럽게 개발되었으며 대표적으로 실리콘 태양전지가 있음
• 태양전지는 전기적 성질이 다른 N(negative)형의 반도체와 P(positive)형의 반도체를 접합시킨 구조를 하고 있으며 이들 반도체의 경계 부분을 PN접합(PN-junction)이라 일컬음
• 이러한 태양전지에 태양빛이 닿으면 태양빛은 태양전지 속으로 흡수되며, 흡수된 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 반도체내에서 (+)와 (-)의 전기를 갖는 입자(정공(正孔:hole), 전자(電子:electron))가 발생하여 각각 자유롭게 태양전지 속을 움직이지만, 전자(-)는 N형 반도체 쪽으로, 정공(+)은 P형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위가 발생하게 된다. 이 때문에 앞면과 뒷면을 붙여 만든 전극에 전구, 모터와 같은 부하를 연결하게 되면 전류가 흐르게 되는데 이것이 태양전지의 PN접합에 의한 태양광발전의 원리이다.
  
   

  →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 N형 반도체 표면에 전극을 형성하여 전자를 외부 회로로 흐르게 하면 전류가 발생됨

태양전지의 역사

태양광의 특징 및 시스템 구성도

태양광발전 시스템 구성도

태양광발전 기술의 분류

태양전지(solar cell, solar battery) : 재료에 따라 결정질 실리콘, 비정질실리콘, 화합물반도체 등으로 분류

시스템이용 : 독립형, 계통연계형, 복합발전형