2017년 2학기 5 th class
Jihoon Jang
에너지 소자 공학
집광형 태양전지
1. Shockley–Queisser limit
■ Shockley–Queisser limit
: 태양전지의 빛 에너지를 전기에너지로 바꾸는 효율의 한계가 33.7%를 넘을 수 없다는 이론
https://en.wikipedia.org/wiki/Shockley%E2%80%93Queisser_limit
1. Shockley–Queisser limit
■ Shockley–Queisser limit
1. Below-band gap photons : 밴드 갭보다 낮은 에너지의 빛은 흡수되지 않음 2. Relaxation to band edges : 밴드 갭보다 높은 에너지의 빛은 열로 흩어져
전압의 저하를 일으킴 3. Other losses : 전하 재결합 등에 의한 효율 저하
https://en.wikipedia.org/wiki/Shockley%E2%80%93Queisser_limit
1. Shockley–Queisser limit
■ 밴드갭에 따른 개방전압과 단락전류의 trade-off 특성
: 흡수층의 밴드갭이 증가함에 따라 개방전압은 증가 & 단락전류는 감소
→ 최적의 효율 특성을 보여주는 밴드갭의 경우 약 1.4 eV 임
https://en.wikipedia.org/wiki/Shockley%E2%80%93Queisser_limit
2. 다중접합 태양전지
■ 다중접합 태양전지(multi junction solar cell) 란?
: 동일한 혹은 서로 다른 흡수층을 가지는 태양전지를 접합하여 제조된 태양전지
→ 일반적으로 직렬 연결하여 높은 개방전압 달성 및
서로 다른 밴드갭을 가지는 흡수층을 사용하여 광의 효율적인 사용 가능
https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=soclsrnwlsl&logNo=220422026640&categoryNo=75&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.co.kr%2F
2. 다중접합 태양전지
■ 탄뎀(Tandem) 실리콘 박막 태양전지
: 밴드갭에 따른 실리콘 박막태양전지의 특성
2. 다중접합 태양전지
■ 다중접합 실리콘 박막 태양전지
http://pubs.rsc.org/en/content/articlehtml/2016/ee/c5ee02393a
* NREL chart
* NREL chart
3. Ⅲ-Ⅴ 족 태양전지의 개요
■ Ⅲ-Ⅴ 족 태양전지란?
: III-V족 원소의 화합물 반도체를 재료로 구성된 태양전지
→ GaAs, I n G a A s , A l G a A s , InGaP, AlGaInP 등
: 다양한 밴드갭, 직접천이 반도체, 공유결함에 의한 결함 최소 등
http://cluster1.cafe.daum.net/_c21_/bbs_search_read?grpid=1OORT&fldid=Ka87&datanum=21&openArticle=true&docid=1OORTKa872120111117050504
3. Ⅲ-Ⅴ 족 태양전지의 개요
■ Ⅲ-Ⅴ 족 반도체의 흡수계수
: 실리콘계에 비해 흡수계수 우수
http://www.pveducation.org/pvcdrom/absorption-coefficient
4. Ⅲ-Ⅴ 족 다중접합 태양전지
■ Ⅲ-Ⅴ 족 다중접합 태양전지의 구조
: Ⅲ-Ⅴ 족 반도체의 밴드갭 및 흡수 파장의 비교
한원석 외, 차세대 고효율 태양전지 기술 동향, 전자통신동향분석 제22권 제5호2007년10월
4. Ⅲ-Ⅴ 족 다중접합 태양전지
■ Ⅲ-Ⅴ 족 다중접합 태양전지의 구조
: GaInP/GaInAs/Ge 3중 접합 태양전지 구조
→ 2017. 11월 현재 37.9%
한원석 외, 차세대 고효율 태양전지 기술 동향, 전자통신동향분석 제22권 제5호2007년10월
4. Ⅲ-Ⅴ 족 다중접합 태양전지
■ Ⅲ-Ⅴ 족 다중접합 태양전지의 공정
1. 에피텍시(epitexial) 성장
: 기판 웨이퍼 위에 일정한 방향성의 단결정을 성장시키는 방법
http://depletionregion.tistory.com/116
4. Ⅲ-Ⅴ 족 다중접합 태양전지
■ Ⅲ-Ⅴ 족 다중접합 태양전지의 공정
1. 에피텍시(epitexial) 성장
: 기판 웨이퍼 위에 일정한 방향성의 단결정을 성장시키는 방법
http://depletionregion.tistory.com/116
4. Ⅲ-Ⅴ 족 다중접합 태양전지
■ Ⅲ-Ⅴ 족 다중접합 태양전지의 공정
2. 금속-유기물 화학기상증착법
(metal-organic chemical vapor deposition, MOCVD)
: 유기 금속가스를 가열한 기판상에 열분해 시켜 박막을 성장시키는 장비
→ Ⅲ-Ⅴ 족 반도체 에피텍시 성장에 사용되는 장비
http://www.tesscorn-nanoscience.com/product/plasma-assisted-metal-organic-chemical-vapor-deposition-mocvd/
5. 집광형 태양전지
■ 집광형 태양전지 (concentrator photovoltaic)
: 입사되는 빛을 집광하여 높은 광전변환효율을 얻는 태양전지
* 가장 기초적인 집광 : 볼록렌즈를 이용한 빛의 집광
http://www.aragee.com/icon/5811
5. 집광형 태양전지
■ 프레넬 렌즈 (fresnel lens)
: 렌즈의 두께를 줄이기 위해서 수개 또는 여러 개의 동그라미 띠 모양의 렌즈로 분할한 그림과 같이 해치하여 표시해 놓은 렌즈
http://www.aragee.com/icon/5811
5. 집광형 태양전지
■ 프레넬 렌즈 (fresnel lens)
: 렌즈의 두께를 줄이기 위해서 수개 또는 여러 개의 동그라미 띠 모양의 렌즈로 분할한 그림과 같이 해치하여 표시해 놓은 렌즈
http://www.aragee.com/icon/5811 http://azine.kr/m/_webzine/wz.php?c=71&b=31017&g=
5. 집광형 태양전지
■ 집광형 태양광 발전 시스템
http://www.solartodaymag.com/news/articleView.html?idxno=396
감사합니다
■ 참고 문헌
