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비가 오거나 구름이 심하게 낀 날씨를 제외 하고는 지구상의 대부분의 나라들은 태양에서 나오는 햇빛을 받습니다. 특별히 다른 연료로의 재생산이 아닌 있는 그대로의 자연을 이용해서 전력을 생산해 내는 방법은 여러가지가 있습니다.
그 중에서 예전부터 관심을 받고 있는 태양광을 이용하여 전력생산을 해내는 태양광 발전기에 대해서 상식적인 선에서 디테일하게 그 원리에 대해서 조명해 봅니다.
태양광 발전기란?
과학기술의 발전으로 태양에서 나오는 햇빛을 그대로 직접 전기에너지로 변환하는 기술로서 햇빛을 받으면 광전효과에 의해서 전기를 발생하는 태양전지를 이용한 발전방식 입니다.
태양광을 이용한 발전 시스템은 태양전지(Solar cell)로 구성된 모듈(module)과 축전지 및 전력변환장치로 구성됩니다.
태양전지(Solar sell, Solar battery) 란?
태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작되어진 광전지로 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 PN접합에 빛을 비추면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 것을 이용한 것입니다.
금속과 반도체의 접촉을 이용한 것으로서 셀렌광전지, 아황산구리 광전지가 있으며, 반도체 PN접합을 사용한 것으로는 태양전지로 이용되고 있는 실리콘광전지가 있습니다.
PN접합에 의한 발전원리는 ?
1. 대표적인 결정질 실리콘 태양전지는 실리콘에 보론(boron:붕소)를 첨가한 P(positive)형 실리콘 반도체를 기본으로 하여 그 표면(phosphorous)을 확산시켜 N(negative)형 실리콘 반도체층을 형성함으로써 만들어집니다. 이 PN접합에 의해 전계가 발생합니다.
2. 이 태양전지에 빛이 흡수되면 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 반도체내에서 전자(-)와 정공(+)이 발생하여 반도체 내부를 자유로이 이동하는 상태가 됩니다.
3. 자유로이 이동하다가 PN접합에 의해서 생긴 전계에 들어오게 되면 전자(-)는 N형 반도체에 정공(+)은 P형 반도체에 이르게 되며, P형 반도체와 N형 반도체 표면에 전극을 형성하여 전자를 외부회로로 흐르게 하면 전류가 발생하게 됩니다.
태양광 발전 기술의 분류는?
1. 태양전지(Solar cell, Solar battery)
재료에 따라서 결정질 실리콘, 비결정질 실리콘, 화합물 반도체 등으로 분류 합니다.
2. 시스템이용
독립형과 계통연계형, 복합 발전형으로 분류되어집니다.
이상으로 태양광 발전기의 원리와 그 분류에 포스팅 해보았습니다. 다음에는 풍력발전기에 대해서 간략하게 정리해 본 후, 우리나라에서 적합한 에너지 발전형태에 대해서 논해 보겠습니다.
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금속과 반도체의 접촉을 이용한 것으로서 셀렌광전지, 아황산구리 광전지가 있으며, 반도체 PN접합을 사용한 것으로는 태양전지로 이용되고 있는 실리콘광전지가 있습니다.
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3. 자유로이 이동하다가 PN접합에 의해서 생긴 전계에 들어오게 되면 전자(-)는 N형 반도체에 정공(+)은 P형 반도체에 이르게 되며, P형 반도체와 N형 반도체 표면에 전극을 형성하여 전자를 외부회로로 흐르게 하면 전류가 발생하게 됩니다.
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독립형과 계통연계형, 복합 발전형으로 분류되어집니다.
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