태양광 발전의 원리는 무엇인가요?
태양광 발전의 원리는 빛을 전기로 변환하는 것입니다. '태양광 웨이퍼' 또는 광전지라고도 알려진 태양전지는 햇빛을 이용해 직접 전기를 생산하는 광전자 반도체 조각입니다. 빛에 의해 조명되는 한 즉시 전압과 전류를 출력할 수 있습니다. 물리학에서는 이를 태양광발전(Photovoltaic, photo light, voltaics volt, 줄여서 PV), 줄여서 Photovoltaic이라고 합니다. 태양전지는 특정 물질의 광전 특성을 바탕으로 전기를 생산합니다. 흑체(예: 태양)는 빨간색, 자외선, 가시광선 등과 같은 다양한 파장(다른 주파수에 해당)의 전자기파를 방출합니다. 이러한 광선이 다른 도체나 반도체에 비치면 광자는 도체나 반도체의 자유 전자와 상호 작용하여 전류를 생성합니다. 파장이 짧을수록, 주파수가 높을수록 에너지는 높아집니다. 예를 들어, 자외선의 에너지는 적외선의 에너지보다 훨씬 높습니다. 그러나 광선 에너지의 모든 파장이 전기 에너지로 변환될 수 있는 것은 아닙니다. 광전 효과는 광선의 강도와 아무런 관련이 없습니다. 주파수가 광전 효과를 생성할 수 있는 임계값에 도달하거나 초과하는 경우에만 가능합니다. 전류가 생성될 수 있습니다. 반도체에서 광전 효과를 낼 수 있는 빛의 최대 길이는 반도체의 밴드갭 폭과 관련이 있다. 예를 들어 결정질 실리콘의 밴드갭 폭은 상온에서 약 1.155eV이다. 따라서 1100nm 미만의 파장을 갖는 빛이다. 결정질 실리콘을 만들기 위해서는 광전 효과가 필요합니다. 태양전지 발전은 재생 가능하고 친환경적인 전기 생산 방식입니다. 발전 과정에서 이산화탄소 등 온실가스가 발생하지 않으며 환경 오염도 발생하지 않습니다. 생산 소재에 따라 실리콘 기반 반도체 전지, CdTe 박막 전지, CIGS 박막 전지, 염료감응형 박막 전지, 유기재료 전지 등으로 구분된다. 실리콘 배터리는 단결정 배터리, 다결정 배터리, 비정질 실리콘 박막 배터리로 구분됩니다. 태양전지에서 가장 중요한 변수는 변환효율이다. 현재 연구실에서 개발된 실리콘 기반 태양전지 중 단결정 실리콘 셀의 효율은 25.0%, 다결정 실리콘 셀의 효율은 20.4%, CIGS 얇은 효율이다. -필름 셀은 19.6%에 도달합니다. CdTe 박막 셀의 효율은 16.7%에 도달하고, 비정질 실리콘(비정질 실리콘) 박막 셀의 효율은 10.1%에 도달합니다. 태양전지는 에너지를 변환할 수 있는 광전지 부품으로, 기본 구조는 P형 반도체와 N형 반도체를 접합해 만들어진다. 반도체의 가장 기본적인 재료는 '실리콘'으로 비전도성이 있지만, 반도체에 서로 다른 불순물을 섞으면 P형 반도체와 N형 반도체로 만들 수 있는데, P형 반도체에는 구멍이 생긴다. (P형 반도체는 음전하를 띤 전자가 1개 더 적으며, 이는 양전하가 1개 더 있다고 볼 수 있습니다.) N형 반도체와 N형 반도체의 전위차로 인해 자유전자가 1개 더 생겨 전류가 생성됩니다. , 햇빛이 비치면 실리콘 원자에 있는 빛에너지가 전자를 여기시켜 전자와 정공의 대류를 일으킨다. 이러한 전자와 정공은 내장된 전위의 영향을 받아 N형과 P형 반도체로 끌어당겨진다. 각각, 양쪽 끝에 모입니다. 이때, 외부에 전극을 연결하면 루프가 형성되는 것이 태양전지 발전의 원리이다. 간단히 말하면, 태양광발전의 발전 원리는 태양전지를 이용해 파장 0.4μm~1.1μm(실리콘 결정체의 경우)의 태양광을 흡수해 빛에너지를 직접 전기에너지 출력으로 변환하는 발전 방식이다. 태양전지에서 생산된 전기는 직류이므로 가전제품이나 각종 가전제품에 전원을 공급해야 할 경우 이를 교류로 변환하여 가정이나 산업체에 전력을 공급하려면 DC/AC 컨버터를 설치해야 합니다. 그림 참조: upload.wikimedia/ *** /mons/9/90/Solar_cell 그림 참조: upload.wikimedia/ *** /mons/4/4e/Solar_cell_%E5%A4%AA%E9%99%BD%E8 %83%BD%E6%9D%BF
참고: youtu.be/0HBJcFJI7W4
태양광 패널은 광전 효과의 원리를 전기 생산에 적용합니다. 햇빛이 금속 표면에 닿으면 일부 광자가 금속 원자에 부딪히게 됩니다. 광자의 에너지 중 일부는 원자 외부 전자의 위치 에너지로 변환되어 전자가 원자에서 방출됩니다. 에너지의 다른 부분은 원자 밖으로 날아가는 전자의 운동 에너지로 변환됩니다. 해방된 전자는 음의 전기장을 갖고 도체 내에서 음의 전압을 형성하기 때문에 상대적으로 전위가 높은(즉, 음의 값이 낮은) 영역으로 흘러가게 되며, 적절하게 제어할 수 있다면 인간이 사용할 수 있도록 만들어질 수 있습니다. .전기 에너지