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태양전지의 종류와 용도

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지인 김

on 8 June 2014

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Transcript of 태양전지의 종류와 용도

태양전지의 종류와 용도
태양전지의 종류
태양전지의 용도
태양전지의 선택 방법
결정질 실리콘 태양전지
1) 단결정질 실리콘 태양전지

2) 다결정질 실리콘 태양전지
박막형 태양전지
3세대 태양전지
1) 염료감응 태양전지

2) 유기물 태양전지
계통 연계형 태양광발전 시스템
축전지를 사용하지 않고 바로 전력회사(한전)의 송전망(계통)에 접속시켜 햇볕이 있는 낮에는 태양과 발전으로 생산된 전기를 사용하며 남는 전기는 전력회사(한전)에 판매하고 야간이나 발전량이 모자랄 때는 한전 전기를 사용하는 방식
독립형 태양광발전 시스템
생산한 전기를 모두 축전지에 모은 다음 전기가 필요할 때 마다 축전지에서 꺼내어 사용하는 방식

*소비전력이 적거나 송전망으로부터 멀리떨어진 경우
저전압 대용량 축전기를 이용한 효율적인 태양광 발전 시스템을 만드는 용도로 쓰일 예정
태양전지 모듈의 전력
필요한 태양전지 모듈(W.전력) =
1일 필요한 발전량*1.2(출력 손실 계수)
태양전지 모듈의 종류
1) 학문적 분류: 형태, 재료, 원리

2)일반적인 산업 분류 방법
*1세대: 결정질 실리콘 태양전지
*2세대: 박막형 태양전지
*3세대: 유기물, 염료감응, 나노구조 태양전지
단결정질 실리콘 태양전지
특징: 원자 배열이 규칙적
배열방향이 일정
결정질 실리콘 태양전지의 특징
장점: 에너지 변환 효율이 높다
수명 20년 이상
단점: 고온에서 성능의 저하가 큼
실리콘이 쓰이는 이유
반도체이기 때문
오랜 역사를 통한 효율성과 신뢰성
조건에 따라 전기를 흐르게 하는 성질이 있음
실리콘은 지구 지각의 약 28%를 차지하지만
태양전지에 쓰이는 실리콘은 99.999%이상의 순도가 요구되기 때문에 세계적인 수요를 충족시키지 못함
장점: 변환효율이 높음
일조량이 적을 때도 발전 양호
단점: 가격이 비쌈
대량생산에 문제
다결정질 실리콘 태양전지
장점: 공정이 간단
가격 저렴
단점: 변환 효율이 비교적 낮음
특징: *가장 많이 사용되고 있는 제품
*실리콘 결정체의 경계선이 보임
*실리콘 원자의 결합 불완전
결정질 실리콘 태양전지 제조과정
1)실리콘 박막형 태양전지
2) 화합물 박막형 태양전지
박막형 태양전지란
유리, 금속판, 플라스틱 같은 저가의 일반적인 물질을 기판(웨이퍼)으로 사용하여 광흡수층 물질을 마이크론 두께로 아주 얇은 막을 입혀 만든 태양전지
장점
* 원료비 비중이 낮음
* 생산시설 자동화 - 대량생산 가능
* 생산원가 저렴
단점
* 효율이 낮음
* 수명에 대한 실증 연구 부족
실리콘 박막형 태양전지
실리콘의 두께를 극한까지 얇게 한 것
비규칙적인 배열 - 아모퍼스(비결정성)
-전자의 흐름 방해
변환효율 낮음(6~8%)
실리콘이 적기 때문에 비용이 낮음
화합물 박막형 태양전지
실리콘 이외에 반도체 특성을 갖는 화합물을 이용한 태양전지
1일 필요한 발전량 =
1일 소비전력량(Whr)/평균 일조 시간(3.5h)
(1일 소비 전력량 = 전기기구 소비 전력(W)*1일 사용시간)
과학자 양성 프로그램 연구 과제에서의 용도
*고전압은 불필요(저전압 대용량 태양광발전)
*신뢰성이 높고 효율이 좋은 것
*설치가 편리한 것
ClGS계, CdTe계, GaAs계 등
특히 CIGS계 반도체의 경우 발전 전력량이 매우 높음
변화효율이 19.5%로 매우 높음
광흡수가 뛰어남
플랙시블 태양전지 가능

문제점: 주요 원료인 인디움의 자원량이 적음
적층형 구조가 가능하나
투자비가 많이들고
대량생산이 어려움
발전 단가 초저가형, 친환경적인 제품
염료 감응 태양전지
금속산화물인 산화티타늄 표면에 특수 염료를 흡착시키고, 흡착된 염료가 태양빛을 흡수하면 광전기화학적 반응을 일으켜 전기 생산
*실리콘계 태양전지에 버금가는 변환효율
*생산원가가 적음
*염료로 쓰이는 루테인의 가격이 매우 고가
*만들 때 발생되는 이산화탄소의 양이 적음
*날씨가 흐려도 발전 가능
*빛의 조사 각도가 10도만 되어도 전기 생산
다중적층형의 경을 같은 면적에서 2배, 3배이상의 발전 가능
대체 물질 개발 중
내구성이 뛰어나지 않음
유기물 태양전지
*실리콘 태양전지보다 효율이 떨어짐
*다양한 용도로 개발 가능
*저렴한 가격
*플라스틱 필름형태
*인쇄기로 만들 수 있음
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