태양광 발전, 태양전지의 원리 쉽게 알아보기

안녕하세요. 오늘은 태양전지의 원리에 대하여 알아보도록 하겠습니다.

태양은 지구에 엄청난 양의 에너지를 방출하고 있습니다.

하지만 인류를 이러한 엄청난의 양의 에너지를 제대로 활용하지 못하고 있습니다.

석유와 석탄과 같은 지하자원이 고갈되어 가며 21세기에 들어서며 신재생에너지 개발에 관심이 높아졌습니다.

여기서 태양을 이용한 신재생에너지의 발전 방식은 태양열 발전과 태양광 발전이 있습니다.

태양전지를 이용한 발전 방식은 태양광 발전을 이용합니다.

그러면 태양열 발전과 태양광 발전의 차이점을 알아보고 태양전지의 원리를 알아보겠습니다.

차례

1. 태양열 발전

2. 태양광 발전과 태양전지

3. 태양전지의 현재

1. 태양열 발전

태양열 발전은 말 그대로 태양의 열에너지를 이용한 방식입니다.

위 그림을 보시면, 태양의 열을 이용하여 물을 끓여 수증기를 발생시킵니다.

그런다음 수증기가 이동하여 증기터빈을 돌리게되고 전기에너지가 발생하게 됩니다.

태양 열 에너지 -> 증기의 역학적 에너지 -> 전기 에너지

2. 태양광 발전과 태양전지

태양광 발전의 태양전지의 경우는 다이오드(반도체)를 사용합니다.

pn다이오드를 사용하는데 이를 간단하게 먼저 알아보겠습니다.

pn다이오드의 경우 p형은 원자가전자수가 3개의 원자가 첨가되어있고, n형은 원자가전자수가 5개인 원자가 첨가되어있습니다.

이를 접합시키면 접합면 부분에서 n형의 자유전자 1개가 p형으로 넘어가게 되어 접합면에서는 정공과 자유전자가 없게됩니다.

이로인해 전위차가 형성되게되고 이보다 높은 전압을 걸어주지 않으면 전류가 흐르지 않습니다.

근데 여기서 태양 빛을 받으면 상황이 달라지게 됩니다.

pn다이오드가 태양 광을 받게되면 전자와 양공(정공)이 생성되어 전위차가 생기게됩니다.

이로인해 공핍층의 전위차를 극복하게되고 전류가 흐르게 됩니다.

이러한 방식으로 태양빛을 이용하여 전기에너지를 생산할 수 있게됩니다.

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3. 태양전지의 현재

태양전지는 다양한 곳에 활용이 되고 있습니다.

가장 대표적인 곳이 인공위성입니다. 그 외에도 태양광 발전을 이용한 가로등 등 많은 곳에서 활용되고 있습니다.

또 태양전지를 이용한 대량발전소도 있습니다.

태양전지가 다양해지고 가격도 저렴해지고 있지만, 발전효율이 국가, 지역마다 차이가 커서 모든곳에서 이용하지는 않습니다.

그리고 발전소에서 생성된 전기에너지를 수송하면서 손실되는 에너지도 많기때문에 무조건 좋다고는 볼 수 없습니다.

하지만 계속적인 발전시켜 고효율로 만든다면 더 이상 지하자원 때문에 경쟁도 사라지고 활용 가능한 에너지도 많아지게 될 것입니다.