태양전지의 응용
태양전지는 일반적으로 태양광을 이용하는 광전 효과를 기반으로 하며, 태양 에너지는 현재 시장에서 가장 널리 사용되는 에너지원 중 하나입니다. 전기 그리드 연결이 없는 지역에 전력을 제공할 수 있습니다. 재생 가능 에너지원이 인기를 얻고 있는 이유는 지난 5년 동안 PV 모듈의 비용이 감소했으며 다른 에너지원에 비해 오염이 적기 때문입니다.
태양전지의 구성
태양전지는 반도체라고 불리는 재료로 만들어집니다. PV 셀은 이 반도체가 광자에 의해 조사될 때 직류(DC)를 생성합니다. 일반적인 단일 접합 실리콘 태양전지는 최대 개방 회로 전압이 약 0.5볼트에서 0.6볼트입니다. 태양전지는 일반적으로 직렬로 연결되어 전압을 더하며, 병렬로 연결하면 더 높은 전류를 얻을 수 있습니다.
태양광 패널과 모듈
여러 태양전지가 하나의 평면에 통합된 그룹으로 구성되어 태양광 발전 패널 또는 모듈을 형성합니다. 300와트 태양광 패널의 전형적인 개방 회로 전압은 약 39볼트이며, 단락 전류는 이상적인 각도와 완전한 햇빛 하에서 8.33암페어입니다. 이들의 수명은 20-30년에 달할 수 있습니다.
광전 효과
광전 효과는 태양광에 노출될 때 태양전지에서 전압 또는 전기 전류를 생성하는 광전 과정입니다. 광전 장치에서는 광자가 전기로 변환됩니다. 이 과정은 광자 흡수에 의한 전하 운반체의 생성, 운반체의 분리 및 수송, 그리고 마지막으로 전극에서의 수집을 포함합니다.
광자 흡수
태양광이 태양광 패널에 닿아 반도체 재료에 의해 흡수됩니다. 그들의 에너지는 결정 격자의 전자에 전달됩니다. 이 에너지가 전자의 결합 에너지보다 높으면 전자는 결합에서 해방되어 반도체 내에서 자유롭게 이동할 수 있습니다. 이로 인해 전자-홀 쌍이 생성됩니다.
전하 운반체 분리
가장 널리 알려진 태양전지는 실리콘으로 만들어진 대면적 p-n 접합(내장 전기장이 있는 반도체 구조)으로 구성됩니다. 실리콘 층 사이에 소량의 붕소나 인을 첨가하여 다른 층에서 사용하는 경우가 많습니다. 이 전기장에 의해 전자는 n형 쪽으로, 홀은 p형 쪽으로 밀려납니다.
전하 수집 및 재결합
n형 쪽에서 생성된 전자는 접합에 의해 “수집”되어 n형 쪽으로 옮겨집니다. 그 후 이 전자는 전선을 통해 부하를 구동한 후 p형 반도체-금속 접촉에 도달할 때까지 전선을 통해 이동할 수 있습니다. 여기서 그것은 태양전지의 p형 쪽에서 생성된 전자-홀 쌍 또는 n형 쪽에서 생성된 후 접합을 통해 이동된 홀과 재결합합니다. 태양전지 어레이는 태양 에너지를 사용 가능한 양의 직류(DC) 전기로 변환합니다. 측정되는 전압은 두 단자의 주요 운반체(전자는 n형 부분에서, 홀은 p형 부분에서)의 준 페르미 레벨 간의 차이와 같습니다.
