유용한상식
2009.08.19 14:03

태양광발전 원리

조회 수 26776 추천 수 0 댓글 0
?

단축키

Prev이전 문서

Next다음 문서

크게 작게 위로 아래로 댓글로 가기 인쇄
?

단축키

Prev이전 문서

Next다음 문서

크게 작게 위로 아래로 댓글로 가기 인쇄

태양광발전 원리

□ 태양광발전 원리

    - 태양에너지(빛)를 반도체로 구성된 태양전지를 이용해 전기에너지로 변환

    - 모듈이 빛을 흡수하면 표면에서 전자가 생겨 전기가 발생하도록 하는 광전자효과를 기본원리로 함

    - 태양열발전 : 태양열로 물을 끓여 전력 생산

 

□ 구성

    - 주요소자는 태양전지 모듈, 인버터 및 구조물로 구성

 

  ▷ 태양광발전모듈과 어레이

        

      - 태양전지(cell)는 모듈의 최소단위. 태양전지는 폴리실리콘으로부터 잉곳과 웨이퍼로 가공 한 후 생성되어

        이를 모듈화한 것이 태양광모듈. 이 모듈을 다수 이어서 용도에 맞게 만든 것이 어레이(Array)이하 함

      - 각 산업별 사업체

        1) 폴리실리콘 : 동양제철화학, KCC. LG화학, 한화석유화학(추진)

        2) 잉곳/웨이퍼 : 실트론, 네오세미테크, SKC, 웅진에너지

        3) 태양전지(셀) : 현대중공업, LG전자, 미리넷솔라, KPE

        4) 모듈 : 현대중공업, LG전자, 심포니에너지

        5) 시공/서비스 : 현대중공업, LS산전, LG솔라에너지, 효성

   ▷ 인버터

       - 태양광발전용 전력변환장치는 태양전지 어레이로부터 발생된 직류전력을 상용주파수, 전압의 교류로

         변환하여 전력계통에 연계함과 동시에 시스템의 직류, 교류 측의 전기적인 감시 보호를 하며, 태양전지

         본체를 제외한 주변장치 중에서 신뢰성 항상과 가격저감에 중요한 부분

   ▷ 구조물

       - 모듈을 지지하는 것을 목적으로 설치하는 기중, 받침등

       - 어레이를 지지하거나 태양의 위치에 따라 움직여 효율을 극대화 시킴

 

□ 태양광전지와 모듈

 

   ▷ 태양전지

      - 태양광에너지를 직접 전기로 변환시키는 반도체화합물 소자이며 실리콘이 가장 많이 활용

      - 실리콘이 반도체산업에서 가장 많이 사용되는 이유는 지구상에서 두번째로 보편화된 화학물질이고

        석영모래로부터 얻을 수 있기 때문

      - 전자부품이나 태양광전지에 사용할 수 있는 것은 고순도의 실리콘을 회수하여야 함

      - 결정상태에 따른 태양광전지 분류

         1) 단결정 실리콘 태양광전지 : 가장 비쌈

         2) 다결정 실리콘 태양광전지

         3) 비정질 실리콘 태양광전지

      - 현재 결정계 태양광전지들의 두께는 약 200㎛로 제작하며 기계적 강도 만족시키며, 태양광전지 표면에

        조사되는 일사량을 충분하게 흡수

      - 비정질계는 광에너지의 흡수율이 더 우수하기 때문에 태양광전지로 수 마이크론미터의 두께로 제작 가능

      - 비정질계는 장시간 사용시 점차 퇴화가 빨라져서 효율이 감소되는 단점이 있슴

         

   ▷ 태양전지의 구조 및 원리

       - 단결정 실리콘 태양전지의 경우 : 실리콘에 5가의 원소들인 인, 비소, 안티몬 등을 합침시켜 만든

          p형 반도체로 이루어진 p-n 결합구조

       - p형 반도체와 n형 반도체가 하나의 단결정으로 접합이 되면 불순물의 농도차에 의하여 n반도체의

         잉여전자가 p형의 반도체로 확산해가고, 반대로 정공(hole)은 p형에서 n형으로 확산한다

       - p형 반도체의 전도대내에 있는 전자의 에너지는 n형보다 좁아지고 n형 반도체의 가전지대에 있는

         정공이 갖는 에너지는 p형 반도체보다 높아지게 됨으로써 내부 전위차가 발생

 

  ▷ 태양전지의 종류

      - 시장의 약 90%를 차지하고 있는 단결정 및 다결정 실리콘계열

      - 최근에는 카드뮴 텔러라이드(CdTe)와 카파인디움다이셀레나이드(CulnSe2:CIS) 반도체들도 활용

      - 단결정 실리콘이 가장 비싸며 효율이 높음

      - 비정질실리콘 계열은 가격은 낮으나 효율이 떨어지는 단점

      - 염료감응 방식이 실리콘 태양전지에 비해 효율은 낮지만 가격을 5분의 1 정도로 낮출 수 있고

        흐린 날에도 사용할 수 있는 점, 유연하고 반투명하게 만들 수 있어 건축물, 모바일 기기 등에 다양하게

        사용할 수 있는 것이 장점(전자신문 6/20)

 

              

 ◇ 매일경제신문 6/17일자 - 염료감응형 태양전지(DSSC) 모듈 순수 국내 기술 개발 성공 기사

     - 한국전기연구원 광전기연구그룹 이동윤 박사팀

     - 상대전극으로 백금 대신 탄소나노튜브 적용, 생산비용 저렴, 화학적 안정성 높음 

     - 티모테크놀로지, 일리노이대학과 공동으로 2010년 출시 목표로 사용화 제품 개발 추진

     - 티모는 염료감응형 태양전지 분야 선도기업인 호주의 다이솔과 합작회사 설립 계약 체결 상태

       ★ 다이솔은염료감응 태양전지를 개발한 스위스 로잔공대 미카엘 그라첼 교수가 참여한 염료감응 태양전지

           전문 업체로 염료감응 태양전지 재료 및 패널 제조 기술에 관한 특허를 보유(6/20)

     - 전세계 태양전지 사장은 2010년 500억달러, 염료감응형 태양전지 시장은 2010년과 2015년 1000억과 1조원 규정 예상

     ※ 염료감응형 태양전기(Dye-Sensitized Solar Cell)

         전해질과 상대전극, 나노다공질 전극 등으로 구성된 태양전지. 염료는 식물의 엽록소와 같이 태양빛을 받아들여

         전기를 만들고, 나노다공질 전극은 만들어진 전기의 통로가 된다

         

 

   ▷ 태양광모듈의 종류

       - 한 개의 태양전지는 0.6V 전압과 3A 이상의 전류를 생성

       - 적정한 전압과 전류를 생성하기 위하여 여러개의 태양전지를 서로 연결하고 외부환경으로부터 보호하기 위하여

         충진재, 유리 등과 함께 압축한 것이 모듈

       - 일반태양전지 모듈, 건자재일체형 태양전지 모듈(BIPV)로 구분되며, 태양전지에 따른 분류는 위에 참조

       - 최근 반투명 태양전지 모듈, 컬러 태양전지 모듈 등이 소개

       - 박막태양전지 모듈의 경우 반사방지막이 없기 때문에 다양한 컬러의 모듈을 제작할 수는 없지만 기판의 형태에

         따라서 휘어지는 태양전지 모듈의 제작이 가능

         

 

□ 태양광전지 제작 과정

    

     

 

□ 태양광모듈 제작 과정

    

     

 

□ 태양광발전시스템의 종류

   ▷ 계통연계형(Grid Connected System)

       - 태양광으로 발전된 직류 전기 에너지를 인버터에 공급하여 사용 전력으로 변환시켜 안정된 전원을 수요자에게

         공급하는 시스템

       - 계통과 연계가 가능하게 하여 야간이나 태양광 발전 전력이 부족할 경우 계통 전압을 유입하여 사용하게 하고

          잉여전력이 발생할 경우 계통 전원으로 역 전송하도록 하는 방식

       - 가정 및 일반 건물 전원용, 태양광 발전소용 등으로 사용

          

 

   ▷ 독립형(Stand Alone System)

      - 야간이나 태양광이 적을 때 전력을 공급하기 위한 축전 설비를 갖추고 있어, 태양광 발전이 가능한

        기간 동안 축전지에 전력용 전력을 저장하였다가 사용하는 방식

      - 태양광이 적은 날이 장기화되거나 시스템 고장 등의 문제시 보조용으로 디젤 발전기 및 풍력 발전기를

        갖춘 복합 발전(Hybrid) 시스템으로 활용 가능

      - 산간 지역 및 도서 지역 발전소용, 해양기지 전원용, 등대 전원용, 원거리 통신 기지 전원용 등

     

 

□ 발전방식

   ▷경사고정식

      - 가장 보편적으로 활용되고 있는 방식, 가장 견고한 방식

      - 태양전지판을 연중 평균적으로 가장 잘 채광할 수 있도록 방위각과 양각을 산정한 후 전체 어레이를 고정

      - 방위각은 설치장소의 위도와 같은 각도를 유지하도록 설정하는 것이 보통

      - 그러면 국내의 경우 춘분과 추분에 전력발생이 최대가 됨

      - 낮은 설치투자비, 좁은 설치면적과 적은 유지비용이 장점, 6평/kW

         

   ▷ 경사변동형

      - 계절에 따른 태양 고도의 변화에 따라 어레이의 경사를 달리하여 계절마다 전력발생이 최대가 되게 함

      - 계절에 따른 태양 고도 변화에 맞춰 경사각을 적절하게 조절

      - 대략 연평균 4-5% 정도의 발전량 증대 예상

       

   ▷ 단축추적형

      - 태양광의 하루 이동 경로를 동서로 쫓아가는 시스템으로 입지에 따라 경사고정형 보다 약 10-15%정도 발전량 증대

      - 수평형 단축추적형 : 회전축의 방향에 따라서 남북을 축으로 하고 동서로 회전, 부지면적 8-9평/kW

      - Azimuthal Tracking : 양각을 고정시킨 채 방위각을 변동, 부지면적 13평/kW

       

   ▷ 양축추적형

      - 태양빛이 있는 동안에는 계절과 시간에 상관없이 방위각과 양각을 지속적으로 변화시켜, 태양빛을 최대로 입사

      - 경사고정형에 비해 25-35%, 국외의 경우 최대 48%까지 발전량 증대

      - 투자비가 많이 들고, 설치면적이 경사고정형에 비해 4배

       

   ▷ 건물 일체형 태양광발전 시스템(BIPV : Building Integrated PhotoVoltaic)

      - 건물 외피에 건자재용으로 태양광발전시스템을 설치하여 건물자재와 더불어 태양광발전을 할 수 있는 시스템

      - 경제성의 이유로 아직 활성화되지 않은 상태, 정부 주도의 프로젝트들을 시초로 시장성이 확대될 전망

      

 

 

※ 참고 : 경동솔라(kdsolar.com)










http://www.symphonyenergy.com/Photovoltaic/sub_06.html

TAG •
로그인 후 댓글쓰기가 가능합니다.

?

List of Articles
번호 분류 제목 날짜 조회 수
» 유용한상식 태양광발전 원리 2 2009.08.19 26776
15 유용한상식 짚단으로 에탄올을 만드는 과정 3 3 2009.08.19 23678
14 유용한상식 무단전재-재배포금지 링크의 허용범위는? 2 2009.08.18 25079
13 유용한상식 이라크 디나르 재테크를 조심하라! 6 file 2009.08.10 25818
12 유용한상식 출산관련 정부정책 어떤것이 있나? 2009.08.04 20276
11 유용한상식 의료실비보험 100% 보장이 안되는 이유 file 2009.08.04 22371
10 유용한상식 여자의 자궁(子宮)은 왜 아랫배에 있을까 2 2009.07.24 18898
9 유용한상식 시력(눈)이 좋아지는 여러가지 방법 2 file 2009.07.23 26316
8 유용한상식 쳔년고도의 경주 가볼만한 곳 2 11 file 2009.07.23 48820
7 유용한상식 젖은 옷을 10분만에 뽀송뽀송하게 말리는 방법 1 file 2009.07.20 24215
6 유용한상식 아기방 이쁜 자료모음 11 file 2009.07.19 31596
5 유용한상식 집중력 키워주는 공부방 풍수 인테리어 12 2009.07.19 25603
4 유용한상식 아이방 인테리어 - 벽지 10 file 2009.07.19 28366
3 유용한상식 전라도 담양 여행코스와 함께 가 볼만한 곳 12 file 2009.07.06 82342
2 유용한상식 전라도 보성 여행코스와 함께 가볼만한 곳 1 12 file 2009.07.06 50205
1 Fatal error: Call to a member function get() on null in C:\AutoSet9\public_html\files\cache\template_compiled\4cfb1455260434e25c468dc186e72b58.compiled.php on line 101