태양광소개 인증서 설치사례

태양광사업

SUNLIGHT BUSINESS

태양광소개

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.
반사방지막, PN접합, N층(전자), P층(정공), 후면전극

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

     반사방지막, 후면전극 중 반사방지막에 태양광에너지가 들어올 경우

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

반사방지막, 후면전극 중 반사방지막에 태양광에너지가 들어오며 전구를 연결했을 경우

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

1839년 → E.Becquerel(프랑스)이 최초로 광전효과(Photovolraic effect)를 발견 / 1870년대~ → H. Hertz의 Se의 광전효과연구 이후 효율 1~2%의 Se cell이 개발되어 사진기의 노출계에 사용 / 1940년대~1950년대초 → 초고순도 단결정실리콘을 제조할 수 있는 Czochralski process가 개발됨 / 1954년 → Bell Lab.에서 효율 4%의 실리콘 태양전지를 개발 / 1958년 → 미국의 Vanguard 위성에 최초로 태양전지를 탐재한 이후 모든 위성에 태양전지를 사용 / 1970년대~ → Oil shock 이후 태양전지의 연구개발 및 상업화에 수십억 달러가 투자되면서 태양전지의 상업화가 급진전 / 현재 → 태양전지효율 15% 이상, 수명 20년 이상, 모듈가격 $1/W 내외

태양광의 특징 및 시스템 구성도 

단점 장점
  • 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(20년 이상)

태양광발전 시스템 구성도

태양전지 어레이 → 부하 → (에어컨, TV, 냉장고, 세탁기) → 분전반 → 연계보호장치 → PCS(인버터) → 옥외개폐기 → 전력량계 → 인입선(220V) → 저압배전선(220V) → 상용계통 → 고압배전선(66000V) / 셀(Cell) → 모듈 → 시스템

태양광발전 기술의 분류

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

태양전지 / Si계 → 화합물 반도체 → Ⅱ-Ⅵ족 : CdTe, CIS 등, Ⅲ-Ⅴ족 : GaAs, InP, InGaAs 등, 기타 : Quantum Dot Cell, Dye Cel 등 / 결정질 Si → 비경정질 Si 박막(a-Si Thin Film) / 기판형 → 박막형(Poly-Crystalline Si Thin Film) / 단결정(Single Crystalline Si) → 다결정(Poly-Crytalline Si)

시스템이용 : 독립형, 계통연계형, 복합발전형