태양광발전

태양의 빛에너지를 직접 전기에너지로 변환시키는 태양전지/발전시스템 기 술로서 태양의 복사에너지를 흡수하여 열에너지로 변환하여 이용하는 태양열 발전과는 달리 태양광발전은 반도체 혹은 염료, 고분자 등의 물질로 이루어져 햇빛을 받으면 광전효과에 의해 전기를 발생하는 태양전지를 이용하여 태양빛 을 바로 에너지의 한 형태인 전기를 직접 생산하는 기술이다.

가. 태양광발전시스템의 구성

[그림 3.3] 태양광발전의 원리 구성도

(출처: 태양광발전시스템 구성, http://blog.naver.com/hjo0075/150097336249)

20) 한국 신 생생에너지 협회 (http://www.knrea.or.kr)

태양광발전(PV, Photovoltaic)은 무한정, 무공해의 태양에너지를 직접 전기에 너지로 변환하는 발전방식으로 빛을 받아서 전기로 전환시켜 주는 태양전지 (모듈)와 생산된 전기를 수요에 맞도록 교류로 변환시키고 전력계통에 연결시 켜주는 인버터, 축전장치 및 전력변환장치로 구성 된다.

나. 태양광발전시스템의 종류

[그림 3.4] 태양광 발전 시스템의 분류

태양광 발전시스템은 태양빛이 공급되는 낮에만 발전할 수 있고, 밤에는 발 전할 수 없는 단점이 있어 시스템 구성이나 부하의 종류에 따라서 독립형이나 계통연계형, 그리고 하이브리드형 시스템으로 분류한다.

다. 태양전지²¹⁾

21) 삼성SDI, [삼성SDI가 밝히는 더 밝은 미래] 태양 전지 원리와 종류, 내용참조 (http://blog.naver.com/sdibattery?Redirect=Log&logNo=60144936838)

태양전지는 광전 효과를 이용하여 전기 에너지를 생산해 낸다. 태양 전지에 태양광이 입사하면 되면 n-형 반도체, p-형 반도체에서 전자와 홀이 생성이 되고 이 생성된 전자와 홀이 전극으로 이동하게 됩니다. 이때 전극을 서로 연 결해 주면 전자가 이동하여 전기가 흐르게 된다.

[그림 3.5] 태양전지의 원리

태양전지의 종류는 다음과 같이 나누어진다. 주위에서 가장 쉽게 볼 수 있는 결정형 태양 전지부터 박막계 태양전지 CIGS, 차세대 태양전지인 DSSC까지 다양한 종류의 태양 전지들이 있다.

[그림 3.6] 태양전지 종류

태양전지는 발전 원가가 하락하는 유일한 전력원이다. 또한 발전소를 건설하 게 되면 무한한 자원인 태양광을 이용하여 전력을 생산하기 때문에 유지 보수 비용 이외의 비용이 들지 않는다. 그리고 원자력 에너지와 다르게 안전한 에 너지이고, 친환경 에너지 이다.

이러한 태양전지를 이용하는 태양광발전의 특징은 에너지원이 청정·무제한 이고, 필요한 장소에서 필요량이 발전가능하고, 유지보수가 용이하며 무인화가 가능하고 20년 이상 사용이 가능한 장수명이라는 장점들이 있다. 그러나 전력 생산량이 지역별 일사량에 의존해야 하고, 에너지밀도가 낮아 큰 설치면적 필 요하므로 설치장소가 한정적이며, 시스템 비용이 고가로 초기투자비와 발전단 가가 높아 사용할 때에 이러한 부분들이 고려되어져야 한다.