1장 태양전지의 원리와 특성: 친환경 에너지의 핵심 기술

1장 태양전지의 원리와 특성

태양전지는 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 장치입니다. 태양전지의 발전 원리는 반도체에 빛을 쏘이면 전자와 정공이 발생하여 +전극과 -전극이 형성되고, 이 전극들이 외부 회로를 통해 연결되어 전류가 흐르는 것입니다.

좀 더 자세히 설명해 드리겠습니다. 태양전지는 주로 실리콘과 같은 반도체 물질로 만들어집니다. 반도체는 전도체와 부도체의 중간 성질을 갖는 물질로, 전기 전도도를 조절할 수 있습니다. 빛을 쏘이면 반도체 내부의 전자가 에너지를 얻어 전도띠로 이동하고, 그 빈자리에 정공이 생깁니다. 전자는 -전극으로, 정공은 +전극으로 이동하여 전류가 흐르게 됩니다.

태양전지는 PN 접합이라는 구조를 가지고 있습니다. PN 접합은 P형 반도체와 N형 반도체를 접합시킨 구조로, P형 반도체는 정공이 많고 N형 반도체는 전자가 많은 특징을 가지고 있습니다. 이 두 종류의 반도체를 접합하면 전자와 정공이 서로 이동하여 접합면에 전기장이 형성됩니다. 빛을 쏘이면 전자와 정공이 생성되어 전기장에 의해 P형 반도체에서 N형 반도체로 이동하고, 이 이동하는 전자들이 외부 회로를 통해 전류를 형성하는 것입니다.

태양전지의 효율은 빛을 전기 에너지로 변환하는 비율을 나타내며, 태양전지의 종류와 제조 기술에 따라 다릅니다. 현재 시중에 판매되는 태양전지는 일반적으로 15%에서 20% 정도의 효율을 가지고 있습니다.

태양전지는 친환경적이며 지속 가능한 에너지원으로, 기후 변화 문제 해결에 중요한 역할을 할 것으로 기대됩니다.