‘신재생에너지’하면 가장 먼저 떠올리는 에너지원은 무엇인가요?

아마 ‘태양광 에너지’가 아닐까 싶습니다.

우리 생활에서도 흔히 보이는 태양광 에너지, 여러분은 이 에너지에 대해 잘 알고 계신가요?

오늘은 우리 주변에서 자주 만나지만 잘 알지 못했던 ‘태양광 발전 원리‘에 대해 알아보겠습니다.

태양광 발전원리

태양광 발전은 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 발전으로 태양전지(Solar Cell), 모듈(module), 시스템(System)이 각각의 역할을 통해 햇빛을 전기로 만드는 역할을 하게 됩니다.
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태양광 발전의 시작은 햇빛을 전기 에너지로 바꾸는 것입니다.

‘태양전지’가 바로 그 역할을 하게 되는데요. 태양전지는 직접 태양 빛을 받고 전기로 변환하기 때문에 가장 중요한 역할을 맡고 있습니다.

 

태양전지는 재료에 따라 ‘결정질 실리콘 태양전지’와 ‘화합물 태양전지’로 분류할 수 있는데 현재 태양광 산업에서는 대부분 결정질 실리콘 태양전지를 사용하고 있습니다.

 

결정질 실리콘 태양전지는 ‘P형 반도체와 N형 반도체’, ‘전극’ 등으로 구성되어 있습니다.

P형 반도체와 N형 반도체는 앞서 말씀 드린 것과 같이 태양 에너지를 전기에너지로 바꾸는 역할을 합니다.

 

전극은 P형 반도체와 N형 반도체가 만들어낸 전기에너지를 이동시킵니다. 전극이 없다면 전기에너지가 저장되지 않고 그대로 발열하기 때문에 전극의 역할이 굉장히 중요합니다.

 

지금까지는 태양전지의 기본적인 구성에 대해 알려 드렸는데요,

과연 태양전지는 어떻게 전기에너지를 만들어 낼까요?

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① 결정질 실리콘 태양전지는 전기적 성질이 다른 N형 반도체와 P형 반도체를 접합시킨 구조로 만들어져있습니다. 두 반도체의 경계부분을 PN접합이라고 합니다. PN접합에 의해 태양광 전지는 전계(電界, 전기장)가 만들어집니다.

② 태양전지에 햇빛을 비추면 전자(-)와 정공(+)이 만들어집니다. 만들어진 전자와 정공은 자유롭게 돌아다니며, 전력도 만들지 않습니다.

⓷ 반도체 내부를 자유로이 이동하다가 PN접합에 의해 생긴 전계에 들어오면 전자(-)는 N형 반도체에, 정공(+)은 P형 반도체에 달라붙습니다. 이때 P형 반도체와 N형 반도체 표면에 전극을 형성하여 전자를 외부 회로로 흐르게 하면 전류가 만들어집니다.

 

이렇게 마들어진 전기에너지의 전류량이 매우 적기 때문에 우리가 사용할 만큼 에너지를 얻기 위해 태양전지를 모아 태양광 발전 모듈을 만듭니다.

 

 

태양광 발전 모듈은 작은 크기의 태양전지를 직렬과 병렬로 연결하여 구성됩니다.

태양전지는 매우 얇아 파손되지 쉬우므로 태양전지를 보호하고 회로를 연결시켜 태양광 발전 모듈을 만듭니다.

 

 

이와 같이 모듈을 통해 얻은 전기 에너지는 일반 가정 등에서 사용할 수 있게 태양광 발전 시스템에 보냅니다.

시스템은 에너지저장장치와 결합하여 낮에 얻은 태양 에너지를 저장하고 태양이 없는 저녁이나 발전량이 적은 흐린 날에도 사용할 수 있게 하기도 합니다. 또한 인버터를 활용하여 직류 형태의 전기(태양광 발전 모듈에서 만들어진 전기는 직류입니다)를 가정 등에서 사용할 수 있는 교류 형태로 변환시킵니다.

 

지금까지 태양광 발전 원리에 대해 알아보았는데요,

발전 원리를 통해 태양광 발전에 대해 더 친숙하게 느끼실 수 있었으면 좋겠습니다.

 

이미지 출처 : 신재생에너지센터 홈페이지(http://www.knrec.or.kr)

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