월간
2019년 5월호 제28권 제5호
발행인 이범훈
편집인 이보화
발행일 2019년 5월 31일
발행처 사단법인 한국물리학회
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인쇄인 지아이지인 김민수
태
양광 발전 시스템의 핵심 요소인 태양전지는 태양광 스펙트럼 중
밴드갭 이상 영역의 에너지를 흡수하여 전력으로 변환하는 반도체 소자입니다.
태양전지는 반도체의 관점에서 볼 때 PN 접합이며 다양한 재료 및 소자구조를 활용하여 구현 가능한데, 본 특집에서는 현재 양산되
고 있는 산업형 태양전지로부터 실험실 수준의 연구단계까지 다양한 종류의 태양전지에 대해 관련 전문가들을 초청하여 정리했습니
다. 국내 최고의 태양광 전문가이신 성균관대학교의 이준신 교수님, 울산과학기술원의 서관용 교수님, 한국에너지기술연구원의 곽지혜
박사님과 김동석 박사님, 그리고 한국광기술원의 김기환 박사님께서 수고해 주셨습니다. 모두 활발하게 연구수행 중이신 현역 연구자
들이며, 매우 바쁜 중이지만 원고를 집필해 주신 데 대해 다시 한 번 깊이 감사드립니다.
태양광 에너지는 대표적인 청정에너지로서 연료가 필요하지 않고 CO2, SO2 및 NO2 등의 배출가스가 전혀 없습니다. 또한
터빈 등의 기계작동 부분이 없기 때문에 유지가 간편하고 고장의 걱정이 없습니다. 태양광이라는 에너지의 특성은 태양빛만 있으면
발전 가능하다는 점인데, 이는 지역적으로 에너지 자원이 매우 균일하게 분포되었다고 말할 수 있으며 원자력, 화석연료, 풍력 및 조
력 등의 에너지 자원이 특정 지역에 집중되어 있는 점과는 큰 차이점이 있습니다. 기본적으로 도로, 건물의 벽면과 옥상, 그리고 빈
땅에 비춰지는 태양광은 우리가 사용하지 않고 버려지는 에너지인데, 태양전지는 바로 이 에너지를 전력으로 변환합니다.
태양전지 소자의 측면에서, 태양전지는 그 규모에 관계없이 일정효율로 발전이 가능하기 때문에 손목시계, 계산기 그리고 소
형 전등과 같은 소출력 전원으로부터 원자력 발전에 버금가는 GW 수준의 발전소까지 다양한 형태와 규모로 전력을 생산 가능합니
다. 특히, 중/소규모 발전의 경우에는 만들어진 전력을 현장에서 바로 사용 가능하기 때문에 전력운송망이 불필요하다는 특징이 있습
니다. 이와 같은 특징에 따라, 다양한 형태와 응용목적을 가진 태양전지 기술의 연구가 진행되고 있습니다. 현재 산업에 가장 많이
사용되는 태양전지는 결정질 실리콘을 이용한 고효율 태양전지이며 연구자들은 실리콘 태양전지를 이용하여 생산한 전력이 원자력 및
석탄발전을 통해 생산한 전력보다 우수한 비용효율을 달성하도록 노력하고 있습니다. 하지만 심미성과 기능성을 고려한 건물일체형
및 투광형 태양전지의 연구도 꾸준히 진행되고 있으며 다양한 응용을 위해 곡면에 부착이 가능하도록 유연기판에 구현 가능한 태양
전지 역시 많은 연구가 이루어지고 있습니다. 또한, 양자점과 페로브스카이트 등의 새로운 물질을 이용한 태양전지도 또한 주목을 받
고 있습니다.
태양광 발전기술의 가치사슬에는 태양전지 전후로 여러 단계가 있지만, 본 특집에서는 태양전지에 대한 내용만을 다루었다는
점에서 조금 아쉬운 마음도 있습니다. 추후 기회가 허락된다면 태양광 발전의 전체 가치사슬에 대해서도 전반적으로 정리하면 좋을
것으로 생각합니다. 본 특집을 통해 태양전지 및 태양광 발전에 대한 대중적 관심이 좀 더 높아지기를 희망합니다.
[객원 책임편집위원 충북대학교 물리학과 교수 김가현 (
[email protected])]
