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신재생 에너지: 1. 태양광 에너지

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by

Joshua Jong-ho Kim

on 31 October 2013

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Transcript of 신재생 에너지: 1. 태양광 에너지

신재생 에너지 특론
태양 에너지와
첫만남

태양광? 태양열?
직접 이용과 간접 이용의 차이
태양광 발전 원리
태양전지의 효율

1. Open-circuit Voltage(Voc)
open-circuit voltage(Voc) 는 회로가 개방된 상태, 즉 무한대의 임피던스가 걸린 상태에서 빛을 받았을 때
태양전지의 양단에 형성되는 전위차
이다. 동종접합(homojunction) 의 경우를 예로서 설명하자면, 얻을 수 있는 최대한의 Voc값은 p형 반도체와 n형 반도체 사이의 일함수 값(work function) 의 차이로 주어지며, 이 값은 반도체의 밴드갭에 의해 결정되므로 밴드갭이 큰 재료를 사용하면 대체로 높은 Voc값이 얻어진다.

2. Short-circuit Current(Jsc)
Short-circuit current(Jsc)는 회로가 단락된 상태, 즉 외부저항이 없는 상태에서 빛을 받았을 때 나타나는
역방향(음의 값) 의 전류밀도
이다. 이 값은 우선적으로 입사광의 세기와 파장분포(spectral distribution)에 따라 달라지지만, 이러한 조건이 결정된 상태에서는 광흡수에 의해 여기된 전자와 정공이 재결합(recombination) 하여 손실되지 않고 얼마나 효과적으로 전지 내부에서 외부회로 쪽으로 보내어지는가에 의존된다. 이때 재결합에 의한 손실은 재료의 내부에서나 계면에서 일어날 수 있다.

또한 Jsc를 크게 하기 위해선 태양전지 표면에서의
태양 빛의 반사를 최대한으로 감소
시켜야 한다. 이를 위해
Antireflection coating
을 해주거나 metal contact을 만들 때
태양 빛을 가리는 면적을 최소화
해주어야 한다. 가능한 모든 파장의 빛을 흡수하기 위해선 반도체의 밴드갭 에너지가 작을수록 유리하지만 그렇게 되면 Voc도 감소하게 되므로 적정한 밴드갭을 가진 재료가 필요하다. 따라서 최대크기의 Voc와Jsc값을 얻기 위해 계산된 이론적인 최적의 밴드갭 에너지는
1.4eV
가 된다.

3. Fill Factor(FF)
Fill factor(FF) 는
최대전력점에서의 전류밀도와 전압값의 곱
(Vmp×Jmp) 을
Voc와Jsc의 곱으로 나눈 값
이다. 따라서 fill factor는 빛이 가해진 상태에서 J-V곡선의 모양이 사각형에 얼마나 가까운가를 나타내는 지표이다. 태양전지의 효율 η은 전지에 의해
생산된 최대 전력과 입사광 에너지 사이의 비율
이다.
크레스트 구루, 센스 NC 215
기업의 태양광에너지
활용 전략
환경 친화적인 개발도상국 원조
기업의 이미지 향상에 도움
통신및부호이론 연구실
박사과정 김종호
93년 대전 엑스포
태양전지 자동차, 태양전지 거북선

태양광 응용사례
<태양광 에너지>
태양광에너지의 취약점??
1. 태양광발전이 설치되는 땅에는 숲이 자랄 수가 없습니다. 그래서 대규모 태양광발전소는 환경을 파괴합니다
.
: 화석연료 사용을 줄여 지구온난화를 막자는 취지에서 대체에너지 개발에 열을 올리고 있다. 태양광발전도 그러한 대체에너지 중 각광받는 에너지시스템이며, 요즘은 폐염전, 폐광산 등에 사업 계획을 하고 있는 업체도 있다.

2. 태양전지의 효율이 좋아지면 태양광발전이 활성화될 거라고 말합니다. 그런데 태양광발전은 몇십년전부터 연구개발된 분야이며,태양전지의 효율이 갑자기 좋아지기는 힘들어 보입니다.
: 1954년 미국의 벨 연구소에서 발명한 태양전지는 4년 후 뱅가드 우주선에 사용했으며, 발전효율 4%였다.
2008년 현재 미국의 EMCORE사는, 발전효율이 최고 37%에 달하는 지상용 고집광 태양전지 수신모듈 (Concentrating PhotoVoltaic(CPV) System)을 개발했다. 이는 박막필름방식의 6~12% 효율보다 3배가 넘는 고효율의 태양광 발전기술로, 박막필름방식에 이어 제3세대 태양전지 기술로 인정 받고 있다.
2008년, 대한민국의 3SOFT사는 NASA로부터 태양전지 핵심기술을 이전받는다는 보도가 있었다. 이 기술은 NASA가 상용화시킨 트리플정션 모듈을 업그레이드한 기술로 최대 28% 이상의 발전효율을 지니고 있다고 한다.

3. 태양광 발전은 장마철에는 무용지물입니다.
: 신재생에너지는 항상 생산 및 사용가능한 에너지라고 하기보다, 다양한 신재생 에너지와 함께 상황에 따라 복합적인 방법으로 사용할 수 있는 대체 에너지입니다.
100마일 태양광자동차: NOSGrawrII
출처: 네이버 신문 및 블로그
다양한 태양광 에너지 이용 제품
[출처: 대전엑스포93 기념화사업 홈페이지]
총괄 개발기관 : 한국기계연구원
사업기간 : 1991. 11~ 1993. 11
총사업비 : 2억원
운행회수 : 448회
탑승인원 : 685명
총괄 개발기관 : 한국기계연구원
사업기간 : 1991. 11~ 1993. 11
총사업비 : 5억원
탑승인원 : 1만 1,828명
태양 전지 반도체의 재료로서는 실리콘뿐만이 아니라 갈륨비소, 카드뮴텔루르, 황화카드뮴, 인듐인 또는 이 재료들 사이의
복합체를 사용하고 있으나, 일반적으로 실리콘을 쓴다.
[출처: 삼성SDI]
[출처: PV news(태양광전지 전문잡지)]
[출처: 태양에너지 엑스포]
[출처: Wikipedia -태양전지]
수상 태양광 발전
건물 일체형 태양광 발전
[출처: 에너지 관리공단 홈페이지]
[출처:한국신재생에너지협회]
* 태양광 발전 구성 및 태양광 발전의 효과
새로운 아이디어의 태양광 발전 방식
압전태양광발전
[출처:엑스포솔라-(주)신비앤썬]
*목차
* 태양광 발전/생산량 현황

* 태양광 발전사업 관련 제도 변화
1. FIT(Feed in Tariff, 생산전기 고정가격 구매제도)
2. RPS(Renewable Portfolio Standard,신재생에너지 공급 의무화 제도)
3. 서울형 발전차액 지원제도: 1kWh 생산시 50원 추가 지원제도
- 서울시 햇빛지도
http://solarmap.seoul.go.kr/main/mainMap.do#
(약 5.28%)
1. 태양 에너지와의 만남
2. 태양광? 태양열?
3. 태양광 발전 원리 및 시스템
4. 태양광 발전 현황 및 관련 제도
5. 태양광 발전을 이용한 제품
6. 태양광 발전의 취약점 개선방안

[출처: 에너지 관리공단 - 2013 에너지 통계 핸드북]
[출처: 에너지 관리공단]
Q & A
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