태양광 에너지 [2]

태양복사에너지의 흡수체는 수증기, 이산화탄소, 오존 등이 있다. 이산화탄소는 태양 복사 에너지는 흡수가 적으나 적외선 복사에너지는 흡수가 크다. 적외선복사에너지는 지구복사에너지라고 하는데 지구 온실 효과 주원인이다.

 

에어메스란 태양광선이 지표에 도달하는 대기의 길이를 대기권 수직 길이로 나눈 값으로 AM이라고 표시한다. 직사광선이 태양전지에 작용하는 요소는 태양과 태양전지의 방향이 이루는 각도이고 직사광선이 태양전지에 비칠 때 태양전지가 받는 일사량은 태양광선과 태양전지가 이루는 각의 코싸인 값에 비례한다. 경사면에 작용하는 일사량은 직사광선, 등방성 산란광선, 지표에서 난반사된 반사광선이 있고, 산란광선이 등방성이라는 것은 수평면에 비추는 산란광선이 모든 방향에서 같은 세기로 비춘다는 것을 말하고 산란광선이 등방성이라면, 수평면에 비추는 산란광선 중에서 모든 상기 광선 경사각 합이 태양전지의 경사면에 작용하는 산란광선의 비율로 나타내어진다.

 

 

태양광이 가지고 있는 에너지를 전기 에너지로 전환할 수 있는 장치를 광발전 장치라 하고 태야광선 중 파장이 짧은 광양자는 광발전 물질의 원자에 있는 전자를 자유전자로 만들고 자유 전자 인접에 전기장이 존재하면 자유 전자가 이동하여 전류를 발생시킨다. 태양전지는 태양광을 전기로 발생시키는 반도체 물질을 이용하는데, 상기 반도체 물질 중 실리콘을 주로 사용하고 상기 실리콘 원자에는 양자가 14개, 전자가 14개 존재하고 최외각 전자는 4개가 존재하고 인접 실리콘과 전자 1개씩 공유결합한 상태에서 일정 강도 이상의 에너지를 가하면 자유전자가 생성되고 상기 자유전자에 도체를 연결하면 이동하게 되어 전류가 발생되게 된다. 

 

 

태양전지의 특성을 나타내는 지표 중에 하나가 충진율이라 하고, 필팩터라고도 부른다. 필팩터는 최대전력과 개방전압, 단락전류의 전력 비율이다. 높은 등급의 태양광 모듈을 사용하면 태양광 설치면적이 줄어들어 자재비용이 감소되고, 태양셀 순도가 높으면 셀효율 감소가 줄어든다. 태양전지 종류로는 결정질 실리콘 태양전지, 박막형 태양전지가 있다. 실리콘태양전지는 70% 이상을 차지하고 지구상에 3번째로 많이 있는 광물인 규석을 사용한다. 상기 규석에서 산소를 제거하여 실리콘 농도가 99.9999% 이상으로 높여야 태양전지 원료로 사용된다. 상기 실리콘 농도 9가 6개 있는 것을 6 나인이라 하고, 6 나인 이상의 순도를 가진 실리콘을 겔 상태로 되도록 가열하여 서서히 식히면서 결정을 성장시키면 원형 연필과 같은 모양의 잉곳이 생성되는데 상기 잉곳은 모든 원자가 격자무늬로 서로 연결되어 전체가 하나의 결정체가 되어 단결정이라고 부른다. 상기 잉곳의 순도가 낮은 양쪽을 잘라내고 가장자리를 잘라내어 사각형 형태를 만드고 이를 얇게 절단, 세정, 가공, 도핑을 거쳐 동일한 성능을 내는 셀을 제작하게 된다.

 

박막형 태양전지는 실리콘, 갈륨비소, 화합물, 염료감응, 유기물 등으로 제조한다. 상기 박막형 태양전지는 유리나 금속과 같은 저가의 기판을 사용하고, 광흡수 물질을 수 마이크론 정도 형성시켜 P층과 N층으로 제작한 것을 말한다. 그러나 박막형 태양전지는 재료의 효율 감소로 가공기술, 안정화 작업을 거쳐 효율을 증가시켜야만 상업화할 수 있다.

 

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