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제 9장 태양전지(Solar Cell)

9.1. pn접합 태양전지

9.2. 변환효율

9.3. 이종접합과 계면 태양전지

9.4. 집광농도

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약 50억 년 전 태양생성. 태양의 중심부에서 수소 핵융합반응으로 생성된 에너지는 전자파의 형태로 1억5천만km의 거리를 지나 지구표면에 전달. 1시간동안 지구에 도달하는 태양에너지의 양 > 1년간 인류 전체 소비 에너지의 양. 태양 에너지 (광 + 열) 활용의 필연성: - safe & clean - 무한 - 유지보수비용 저렴 - 발전비용 경쟁력 증대

신재생에너지/태양광

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태양전지의 역사

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발광소자와 수광소자

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태양전지의 종류

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태양에너지 = 빛에너지 + 열에너지

– 태양전지: 태양광 (photon) 에너지를

이용 전기를 생산

태양전지

– 반도체에 빛을 쏘이면 전자와 정공이 발생

→ +전하와 –전하 형성

– 생성된 전하가 양쪽의 극으로 이동하여

이들 양극과 음극이 외부회로와 접속되면

전류활용

- 접합에 전압을 직접 걸지않은 pn접합 소자

태양전지의 동작원리:

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I-V 특성곡선 및 효율

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- passivation : 표면에서의 재결합을 방지 - anti-reflection : 빛 흡수를 최대화 - 전면 전극의 면적을 최소화 - 전극과 실리콘 기판과의 접촉 저항을 최소화

고효율 태양전지를 위한 기술

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그림 9.1 태양광 세기 대 파장

AM0 스펙트럼(AM0) : 지구 대기권 밖의 태양 스펙트럼 에어 매스1(AM1) 스펙트럼 : 정오에 지표면에서의 태양빛 AM0와 AM1 사이의 차이 : 오존(O3)에 의한 자외선 흡수 수증기에 의한 적외선 흡수, 공중 먼지와 에어러솔에 의한 산란 등 태양빛의 대기권 감쇠에 의한 것

대기가 지구 표면에 받는 태양빛에

영향 : 에어매스(air mass)로 정의

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9.1. pn접합 태양전지

그림 9.2 pn접합 태양전지

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그림 9.3 pn접합 태양전지 밴드구조

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그림 9.5 태양전지의 전류-전압 특성 그림 9.4 태양전지 등가회로

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그림 9.6 태양전지의 4분원 전류-전압 특성

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9.2. 변환효율

태양전지의 전력변환 효율

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그림 9.7 1-태양과 1000-태양 집광에 대한 이상적인 태양전지 효율

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그림 9.8 직렬저항 Rs가 있을 경우 태양전지의 I-V 곡선

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9.3. 이종접합과 계면 태양전지

그림 9.9 이종접합 태양전지 밴드구조

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그림 9.10 Schottky 장벽 태양전지 밴드구조

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그림 9.11 MIS 태양전지 밴드 구조

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9.4. 집광농도

그림 9.12 (a) 표준 평면 볼록 집광 렌즈, (b) Fresnel 집광렌즈

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그림 9.13 집광에 대한 효율, 개방회로 전압, 단락회로 전류

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