太陽 電池

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太陽 電池板

太陽 電池 (太陽電池) 또는 光電池 는 太陽 에너지 를 電氣 에너지 로 變換할 수 있는 裝置를 말한다. P-N 接合面을 가지는 半導體 接合 領域에 금지대幅보다 큰 에너지 의 빛 이 調査되면 電子와 陽孔이 發生하여 接合領域에 形成된 內部電氣場이 前者는 N型 半導體로, 양공은 P型 半導體로 이동시켜 起電力이 發生한다. N型 半導體, P型 半導體 各各 附着된 電極이 負極과 靜劇이 되어 直流電流를 取하는 것이 可能해진다. 太陽 電池 半導體의 材料로서는 실리콘 뿐만이 아니라 갈륨砒素 , 카드뮴텔루르 , 황화카드뮴 , 인듐人 또는 이 材料들 사이의 複合體를 使用하고 있으나, 一般的으로 실리콘을 쓴다.

過去 2007年 에는 太陽光電池로 만드는 電氣 費用이 우리가 只今 집에서 使用하고 있는 電氣 값보다 5倍程度 비쌌지만, 그 單價는 漸漸 낮아져서 經濟性을 갖춰가고 있다.

太陽電池의 發展效率 [ 編輯 ]

1954年 美國의 벨 硏究所 에서 發明한 太陽電池는 4年 後 뱅가드 宇宙船 에 使用했다. 그 當時 太陽電池는 發展效率 4%였다. [1]

2008年 現在 NASA , 유럽 宇宙局 等에 太陽電池를 納品하고 있는 美國 의 EMCORE社는,한국의 主導下에 最近 發展效率이 最高 37%에 達하는 지상용 固執狂 太陽電池 受信모듈 (Concentrating PhotoVoltaic(CPV) System)을 開發했다. 이는 薄膜필름方式의 6~12% 效率보다 3倍가 넘는 高效率의 太陽光 發展技術로, 薄膜필름方式에 이어 第3世代 太陽電池 技術로 認定받고 있다.(독일 Fichtner社 評價) [2]

2008年, 大韓民國의 3SOFT社는 NASA로부터 太陽電池 核心技術을 移轉받는다는 報道가 있었다. 이 技術은 NASA가 商用化시킨 트리플정션 모듈을 업그레이드한 技術로 最大 28% 以上의 發電效率을 지니고 있다고 한다. [3]

最近에 太陽電池 製造事業에 進出한 신성이엔지(대표 이완근)도 關聯 硏究로 잘 알려진 濠洲 뉴사우스웨일스 大學校 (UNSW)의 太陽電池 리서치硏究所 出身의 조영현 博士를 最高技術責任者(CTO)로 迎入했다. UNSW 硏究所는 24%에 達하는 太陽電池 發展效率 技術을 가지고 있는 곳으로 現在 太陽電池 硏究機關 가운데 世界 最高 權威를 인정받고 있다. 太陽電池 企業으로 急成長해 注目받고 있는 中國의 선테크를 비롯해 난징솔라 等의 CEO는 모두 UNSW의 博士 出身들이며 이들 모두 UNSW 마틴 그린 敎授의 弟子들이다. [4]

2008年 7月에 本格 稼動에 들어간 LG 泰安 太陽光 發電所 는 大韓民國 最大의 太陽光 發電所 이다. 發電效率은 17%이다.

2016年 5月 18日, 濠洲 뉴사우스웨일스대학 (UNSW) 硏究팀은 34.5%의 效率을 達成했다. 理論上 53%까지 可能하다고 한다. 마틴 그린 敎授는 自國의 技術이 他國에 비해 數 年 앞서있다고 말했다. [5]

2017年 5月 25日, 유니스트에서 핫__3 工法을 利用한 페로브스카이트 太陽電池로 3世代 太陽電池 中 唯一하게 光電變換 效率 22%를 達成했다. 理論上 66%까지 可能하며 安定性이 매우 높고 無限한 바닷물을 使用하기 때문에 리튬 이온電池 對比 生産 費用을 4分의 1 以下로 節減할 수 있다.

太陽電池의 發展 [ 編輯 ]

太陽電池의 效率을 決定하는 變數는 option-circuit voltage(Voc), short-circuit current(Isc), 그리고 fill factor(FF) 等이다. open-circuit voltage(Voc)는 回路가 開放된 狀態, 卽 無限大의 抵抗이 걸린 狀態에서 빛을 받았을 때 太陽電池의 洋緞에 形成되는 電位差이다. 同種接合(homojunction)의 境遇를 例로서 說明하자면, 얻을 수 있는 最大限의 Voc값은 p型 半導體와 n型 半導體 사이의 일函數 값(work function)의 差異로 주어지며, 이 값은 半導體의 밴드갭에 依해 決定되므로 밴드갭이 큰 材料를 使用하면 大體로 높은 Voc값이 얻어진다. Short-circuit current(Isc)는 回路가 段落된 狀態, 卽 外部抵抗이 없는 狀態에서 빛을 받았을 때 나타나는 逆方向(音의 값)의 電流密度이다. 이 값은 優先的으로 入射光의 세기와 波長分布(spectral distribution)에 따라 달라지지만, 이러한 條件이 決定된 狀態에서는 狂吸收에 依해 여기된 電子와 精工이 再結合(recombination) 하여 損失되지 않고 얼마나 效果的으로 電池 內部에서 外部回路 쪽으로 보내어지는가에 依存된다. 이때 再結合에 依한 損失은 材料의 內部에서나 界面에서 일어날 수 있다. 또한 Isc를 크게 하기 위해선 太陽電池 表面에서의 太陽 빛의 反射를 最大限으로 감소시켜야 한다. 이를 爲해 Antireflection coating을 해주거나 metal contact을 만들 때 太陽 빛을 가리는 面積을 最少化 해주어야 한다. 可能한 모든 波長의 빛을 吸收하기 위해선 半導體의 밴드갭 에너지가 작을수록 유리하지만 그렇게 되면 Voc도 減少하게 되므로 適正한 밴드갭을 가진 材料가 必要하다. 따라서 最大크기의 Voc와 Isc값을 얻기 위해 計算된 理論的인 最適의 밴드갭 에너지는 1.4eV가 된다. Fill factor(FF)는 最大電力點에서의 電流密度와 電壓값의 곱(Vmp×Imp) 을 Voc와 Isc의 곱으로 나눈 값이다. 따라서 fill factor는 빛이 加해진 狀態에서 I-V曲線의 模樣이 四角形에 얼마나 가까운가를 나타내는 값이다.

各州 [ 編輯 ]

  1. ↑ 사이언스리뷰 작지만 偉大한 첫걸음 世界日報 2008-03-31
  2. ↑ 디아이세미콘, 太陽光發電 事業 爲한 MOU 締結 [ 깨진 링크 ( 過去 內容 찾기 )] 이투데이 2007-12-17
  3. ↑ 3SOFT, 太陽光 本格 '稼動' Archived 2016年 6月 1日 - 웨이백 머신 韓國經濟TV 2008-01-29
  4. ↑ 半導體·LCD裝備社 “專門家 잡아라” 파이낸셜뉴스 2008-01-03
  5. ↑ 濠洲 硏究팀, 世界 最高 效率 太陽電池 技術 開發, 聯合뉴스, 2016.05.18.

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