태양광 모듈? 태양광 패널? 태양전지? 원리

태양광 모듈, 패널, 태양 전지? 

◈태양광 패널, 태양광 모듈 많이들 들어보셨을거고 뭔지도 아실겁니다. 태양 빛으로 전기를 만든다.

하지만 어떻게 만드는지, 패널 자체가 어떻게 구성되어있는지 간단하게 소개하겠습니다.

 

태양전지 원리- pveducation-

 

◈태양 전지는 광전효과라고 불리는 원리를 기반으로 동작합니다. 광전효과는 광선(태양 등으로부터 오는 빛)이 물질과 상호작용하여 전기 에너지로 변환되는 현상을 말합니다. 태양 전지는 이 광전효과를 이용하여 태양 에너지를 전기 에너지로 변환합니다.

태양 전지는 일반적으로 실리콘(Silicon)이라는 반도체 재료로 만들어집니다. 실리콘은 널리 사용되는 반도체로, 전기 전도성이 있는데 도체와 반도체 사이의 특성을 가집니다. 태양 전지의 구조는 다음과 같습니다.

N형 실리콘 (N-type Silicon): N형 실리콘은 불순물로 인해 음전하를 가지는 실리콘입니다. N형 실리콘은 자유 전자가 많이 존재하며 전기 전도성이 높습니다.
P형 실리콘 (P-type Silicon): P형 실리콘은 불순물로 인해 양전하를 가지는 실리콘입니다. P형 실리콘은 전자가 부족하고 양공(전자가 부족한 위치)이 많이 존재합니다.
P-N 접합 (P-N Junction): N형 실리콘과 P형 실리콘을 접합시키면 P-N 접합이 형성됩니다. 이 접합 부위에서는 전자와 양공이 재배열되어 전기적인 불균형이 형성됩니다.

태양광 전지에서는 일반적으로 양면의 실리콘 조각 위에 각각 N형과 P형 실리콘을 형성한 P-N 접합이 생성됩니다. 이때, 태양광 전지의 작동 원리는 다음과 같이 요약됩니다.

햇빛 흡수: 태양 전지 패널의 상단에서 태양으로부터 오는 광선이 흡수됩니다. 이 광선은 전자를 활성화시키고, 전자가 P-N 접합 영역에서 자유롭게 움직이게 합니다.

전하 분리: 흡수된 광선으로 인해 전자는 P형 실리콘에서 N형 실리콘으로, 양공은 N형 실리콘에서 P형 실리콘으로 이동합니다. 이 과정에서 P-N 접합을 통해 전하 분리가 이루어집니다.

전기 에너지 생성: 전하 분리로 인해 P-N 접합 양쪽에 전기적인 불균형이 형성됩니다. 이 불균형은 외부 회로를 통해 전류를 생성하고 전기 에너지를 공급합니다.

전기 출력: 전기 에너지는 전기 출력을 위해 전선을 통해 외부로 전달되고, 이를 통해 전력을 공급하거나 축적할 수 있습니다.

이렇게 태양 전지는 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하는 과정을 거칩니다. 여러 개의 태양 전지가 모듈로 결합되어 태양광 패널을 구성하고, 이러한 패널들이 연결되어 태양광 발전 시스템을 구성하게 됩니다.

 

◈입니다만...전자 공학적인 내용이므로 더 자세한 설명은 생략하겠습니다. 빛을 받으면 실리콘 반도체가 반응하여 전자가 이동하여 전기가 생성된다... 정도입니다. 또한 실리콘 이외에 물질도 사용됩니다만, 가격 효율 기타 등등에 있어서 실리콘이 가장 싸고 적당한 효율이 나오기 때문에 실리콘이 주로 이용됩니다.

 

태양광 패널

 

◈태양광 패널(또는 태양광 모듈)은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치입니다. 태양광 패널은 일반적으로 다음과 같은 구성 요소로 이루어져 있습니다:

태양전지 (Solar Cells): 태양광 패널의 핵심 부품으로, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 역할을 합니다. 대부분의 태양전지는 광전효과를 이용하여 작동하며, 일반적으로 실리콘 재료로 만들어집니다.

유리 또는 플라스틱 패널 (Glass or Plastic Panel): 태양전지를 보호하고 지지하는 역할을 합니다. 이 패널은 투명하며 내구성이 있어 태양광 패널을 외부 요소로부터 보호합니다.

후면시트 (Backsheet): 태양광 패널의 후면을 보호하는 역할을 합니다. 후면시트는 주로 폴리머 소재로 만들어지며, 수분 및 기타 환경적인 영향으로부터 패널을 보호합니다.

액체 또는 공기를 포함한 앞면시트 (Frontsheet): 태양광 패널의 앞면을 보호하고 최적의 광학 특성을 제공하는 역할을 합니다. 투명한 폴리머 소재로 만들어질 수 있으며, 햇빛이 패널 내부로 통과하여 태양전지에 도달할 수 있도록 합니다.

프레임 (Frame): 태양광 패널을 지지하고 강화하는 역할을 합니다. 일반적으로 알루미늄이나 스테인리스강으로 만들어지며, 패널을 보호하고 설치 시 구조적인 지지를 제공합니다.

태양광 패널은 태양 에너지를 받아들여 직류 전기로 변환하며, 이는 집합적으로 전력 그리드에 연결되어 가정이나 상업용 건물의 전력 공급에 사용될 수 있습니다. 

 

사실 대부분의 구성이 태양전지입니다. 더 복잡하게 설명이 될까봐 이정도로 마무리하겠습니다.

 

#와이디 생각
- 가볍게(?) 개념만 정리했습니다.