9-1. 태양에너지(Solar Energy)

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A l t e r n a t e E n e r g y L a b .

재생에너지 9.태양광

한국은 미래에 사용될 대체에너지로 석유, 석탄, 원자력, 천연가스가 아닌 에너지로 11개 분야를 지정 (대체에너지개발 및 이용·보급촉진법 제 2조)

재생에너지 태양열 태양광 풍력 (소)수력

해양 지열 바이오매스 폐기물

신에너지 수소 연료전지 석탄액화가스화

신&재생에너지

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9. 태양광 발전

:태양에너지를 직접 전기로 변환시키는 태양전지/시스템 기술 :태양광을 반도체, 염료, 고분자 등의 물질로 이루어진 태양전 지를 받아 직접 전기로 발전

*”태양열”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐,

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*태양광발전의 역사

*1839년 프랑스 과학자 베크렐(Antoine Henri Becquerel)

“광기전력 현상(photovoltaic effect)” 발견 : ^{전해질내 2개}

전극에서 발생되는 전력이 빛에 노출되면 증가하는 현상

*”태양전지 기술”,이정철, (에너지기술연구원). 2008.5.23

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9-1. 태양에너지(Solar Energy)

*태양 : 직경 140만km(110배), 거리 1.5억km, 3.85x10²³kW

*태양에너지: 핵융합과 소입자 반응에 의해 태양외부로 방출되는 에너지.

*지표 도달 태양에너지의 0.01% 사용

*지표 도달 태양에너지는 연간 지구에너지 소비량의 2만배,

지표 도달 태양에너지의 40분 분량으로 지구에너지 대체 가능

*지구 대기권 반사 에너지양 35%(1.7X10¹⁴kW), 18% 대기 흡 수(바람 발생), 47% 정도가 지표도달

*지표 도달 태양광은 51%직사광, 19% 산란광으로 열로 전환

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* Solar constant :

-대기권 밖 1.38kW/m2 -지표 1.0kW/m2

*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐

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9-2.복사광선의 분류

-직달일사 : 구름, 먼지 등에 산란되지 않고 태양으로부터 지표에 도달하는 복사광선, 입사각도가 동일 -산란일사 : 태양으로부터 구름, 먼지 등에 산란되어

지표에 도달하는 복사광선, 입사각도 틀림

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-수평면 전일사량 : 직달일사와 산란일사를 포함한 일사량.

저온 태양열스스템, 태양전지발전시스템에 필요

-법선면 직달일사량 : 대기에 산란, 흡수,감퇴되지 않고,

지표면까지 수직으로 도달되는 일사량.

중고온 태양열발전시스템에 필요

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9-3. 태양광발전의 특징

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9-4.국내 태양열 자원량

(수평면 전일사량 기준)

*하루 평균 3,086kcal/m²태양에너지

*국내 태양에너지자원 부존량 : 연간 111억 TOE

*국내 연간 가용량 :거주지면적 31.5% (30,870km

²

/99,143km

²

)

에 해당하는 35억TOE

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불안 안정

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9-5 태양광 발전 원리

:광전자 효과(Photovoltaic Effect)를 이용

; n형과 p형 반도체를 접합한 pn접합 반도체에 빛이

흡수되어 전자와 정공이 발생하며, pn접합부 전기장에 끌려 n형에 전자, P형에 정공이 발생 전기가 발생

*태양전지 효율 증대 방안 :

많은 태양광을 흡수, 생선된 전자 소멸없이 외부 회로까지 전달, p-n 접합부에 큰 전기장이 발생

*”신재생에너지공학”,장태익,정영관, 북스힐

*”태양광”,에너지관리공단 신재생에너지센터, 북스힐

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N형 반도체

 5가(P, As, Sb)

 과잉전자

 donor

P형 반도체

*”태양전지공학”,이준신,김경해, 도서출판 그린

*”태양전지원론”,이재형, 임동권, 이준신, 홍릉과학출판사

 3가(B, Al, In)

 정공

 Acceptor

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*태양전지 재료 : 태양광의 방사E 스펙트럼에 가까운 1.4~1.7eV에 가까운 재료

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*재료 : 실리콘계 화합물계 유기물계

*형태 : 결정형 박막형 적층형

*원리 : 반도체접합형

광전기화학형(염료감응형)

9-6. 태양전지의 분류

*2007년 결절징 실리콘 태양전지 95% 점유

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*태양전지 기술 분류 :

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- 결정질 실리콘 - 실리콘 박막 - 화합물 박막 - 유기물

9-7. 태양전지의 특징

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* 결정질 실리콘 : 이론 효율 약 29%, 실험실 20%이상 양산용 셀 평균 15~17%,

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* 박막 태양전지 : 유리, 스테인레스, 플라스틱 기판에 저온공정에서, 수 μm두께로 감광성 물질의 박막을 씌워 제조, 반투명, 유연성, 대면적, 생산 단가가 낮고, 모듈 공정까지 일괄화 가능,

낮은 효율과 모듈 수명 연구 부족.

-종류 : a-Si(amorphous silicon), CIS(Copper Indium diselenide) 또는 CIGS(Copper Indium gallium diselenide),

CdTe(Cadmium Telluride),

-특징 : CIGS 셀 효율 18.4%, 상용화 CIGS 모듈 효율 약 10%

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