태양광 발전의 원리는 무엇인가요?

태양광 발전은 반도체 계면에서 광기전 효과를 이용해 빛 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 기술이다. 이 기술의 핵심 부품은 태양전지이다. 태양전지를 직렬로 연결한 후 패키징하고 보호하여 대면적 태양전지 모듈을 형성하고, 전력제어장치 및 기타 부품과 함께 태양광 발전장치를 구성합니다.

1. 광기전력 효과

1. 태양전지에 빛이 닿고 ​​그 빛이 계면층에서 흡수되면 충분한 에너지를 가진 광자가 P형 실리콘을 통과할 수 있고, N형 실리콘 원자가 결합에서 전자를 자극하여 전자-정공 쌍을 생성합니다. 인터페이스층 근처의 전자와 정공은 재결합 전 공간 전하의 전기장 작용에 의해 서로 분리됩니다. 전자는 양전하를 띤 N 영역 쪽으로 이동하고, 정공은 음전하를 띤 P 영역을 향해 이동합니다.

2. 인터페이스 층의 전하 분리를 통해 P 영역과 N 영역 사이에 외부 테스트 가능한 전압이 생성됩니다. 이때 실리콘 웨이퍼의 양면에 전극을 추가하고 전압계와 연결하면 된다. 결정질 실리콘 태양전지의 경우 개방전압의 일반적인 값은 0.5~0.6V이다. 인터페이스 층에 빛이 비추면서 생성된 전자-정공 쌍이 많을수록 전류는 더 커집니다. 계면층에 흡수되는 빛 에너지가 많을수록 계면층, 즉 전지의 면적이 커지고, 태양전지에 형성되는 전류도 커진다.

2. 원리

1. 반도체의 p-n 접합에 햇빛이 비치면 p-n에 내장된 전기장의 작용으로 새로운 정공-전자 쌍이 형성됩니다. 접합에서는 n영역에서 정공이 형성되어 p영역으로 흐르고, 전자가 p영역에서 n영역으로 흘러 회로가 연결된 후 전류가 형성됩니다. 이것이 광기전 효과 태양전지가 작동하는 방식입니다.

2. 태양광 발전 방식에는 두 가지가 있는데, 하나는 광열-전기 변환 방식이고, 다른 하나는 광전 직접 변환 방식이다.

(1) 광열전기 변환방식은 태양복사에 의해 발생하는 열에너지를 이용하여 전기를 생산하는 방식으로, 일반적으로 태양열 집열기는 흡수된 열에너지를 작동유체인 증기로 변환한 후 구동한다. 전기를 생산하는 증기 터빈. 전자의 공정은 광열 변환 공정이고, 후자의 공정은 열-전기 변환 공정으로 일반 화력발전과 동일하지만 태양열 발전의 단점은 효율이 매우 낮고 비용이 많이 든다는 점이다. 일반 화력발전에 비해 투자비용이 5~10배 이상 비싼 것으로 추정된다.

(2) 빛을 전기로 직접 변환하는 방법 광기전력 효과를 이용하여 태양복사에너지를 전기에너지로 직접 변환하는 방법으로, 빛을 전기로 변환하는 기본 장치는 태양전지이다. 태양전지는 광기전력 효과에 의해 햇빛에너지를 전기에너지로 직접 변환하는 장치이다. 포토다이오드에 햇빛이 비치면 포토다이오드는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환시켜 전류를 생산한다. 많은 배터리를 직렬 또는 병렬로 연결하면 상대적으로 출력이 큰 태양전지 어레이를 구성할 수 있다. 태양전지는 지속성, 청정성, 유연성이라는 세 가지 주요 장점을 지닌 유망한 신에너지원입니다. 태양전지는 수명이 길고 태양이 존재하는 한 오랫동안 사용할 수 있습니다. 이에 비해 태양전지는 환경오염을 일으키지 않습니다.