태양 전지의 작동 원리

이 더 큰 패널은 태양열 계산기만큼 일반적이지는 않지만, 어디에 있는지 알고 있으면 쉽게 찾을 수 있습니다. 사실, 1958년까지 위성의 전기 시스템에 전력을 공급하면서 한때 우주에서만 거의 독점적으로 사용되었던 광전지 는 덜 이국적인 방식으로 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 이 기술은 선글라스에서 전기차 충전소에 이르기까지 새로운 기기에 계속해서 등장하고 있습니다.

"태양 혁명"에 대한 희망은 수십 년 동안 떠돌아다녔습니다. 언젠가는 우리 모두가 태양 으로부터 무료로 전기를 사용할 수 있다는 생각입니다 . 밝고 화창한 날에 태양 광선은 행성 표면의 평방 미터당 약 1,000와트의 에너지를 방출하기 때문에 이것은 매혹적인 약속입니다. 그 에너지를 모두 모을 수 있다면 집과 사무실에 무료로 전력을 공급할 수 있습니다.

이 기사에서 우리는 태양 에너지를 전기로 직접 변환하는 방법을 배우기 위해 태양 전지를 조사할 것입니다. 그 과정에서 우리가 매일 태양 에너지를 사용하는 것에 점점 더 가까워지고 있는 이유와 이 과정이 비용 효율적이 되기 전에 해야 할 연구가 더 많은 이유를 배우게 될 것입니다.

내용물

1. 광전지: 광자를 전자로 변환
2. 실리콘이 태양 전지를 만드는 방법
3. 태양 전지의 해부학
4. 태양 전지의 에너지 손실
5. 집에 태양열 발전
6. 태양광 발전 문제 해결
7. 태양광 발전 설치 완료
8. 태양 전지 기술의 발전
9. 태양광 발전 비용

계산기와 위성 에서 볼 수 있는 태양 전지는 태양광(PV) 전지라고도 하며 이름에서 알 수 있듯이(사진은 "빛"을 의미하고 볼타는 " 전기 "를 의미함 ) 햇빛을 직접 전기로 변환합니다. 모듈은 전기적으로 연결되고 프레임(일반적으로 태양 전지판으로 알려짐)에 패키징된 셀 그룹으로, 네바다의 Nellis 공군 기지에서 작동하는 것과 같이 더 큰 태양 전지판으로 그룹화할 수 있습니다.

태양광 전지는 현재 가장 많이 사용되는 실리콘과 같은 반도체라는 특수 물질로 만들어집니다. 기본적으로 빛이 세포에 닿으면 그 일부가 반도체 물질 내에 흡수됩니다. 이것은 흡수된 빛의 에너지가 반도체로 전달된다는 것을 의미합니다. 에너지는 전자를 느슨하게 하여 자유롭게 흐를 수 있도록 합니다.

PV 전지는 또한 모두 광 흡수에 의해 해방된 전자가 특정 방향으로 흐르도록 하는 작용을 하는 하나 이상의 전기장을 가지고 있습니다. 이 전자의 흐름은 전류이며 PV 셀의 상단과 하단에 금속 접점을 배치하여 외부 사용, 예를 들어 계산기에 전원을 공급하기 위해 해당 전류를 끌어낼 수 있습니다. 이 전류는 전지의 전압(내장된 전기장의 결과)과 함께 태양 전지가 생산할 수 있는 전력(또는 와트수)을 정의합니다.

이것이 기본적인 과정이지만 실제로는 훨씬 더 많은 것이 있습니다. 다음 페이지에서는 PV 전지의 한 예인 단결정 실리콘 전지에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

태양열 발전, 친환경화

기존 주택에 태양광 패널을 추가하는 것은 비용이 많이 들 수 있지만 집을 더 친환경적으로 만드는 다른 방법이 많이 있습니다. Discovery Channel의 Planet Green 에서 환경을 보호하기 위해 할 수 있는 일에 대해 자세히 알아보세요 .

실리콘은 특히 결정 형태에서 몇 가지 특별한 화학적 특성을 가지고 있습니다. 원자 실리콘의 세 가지 쉘 내에 배치 된 전자 (14)를 갖는다. 각각 2개와 8개의 전자를 보유하고 있는 처음 두 개의 껍질은 완전히 가득 차 있습니다. 그러나 외부 껍질은 4개의 전자로 절반만 채워져 있습니다. 실리콘 원자는 항상 마지막 껍질을 채울 방법을 찾고 이를 위해 근처에 있는 4개의 원자와 전자를 공유합니다. 이것은 각 원자가 이웃과 손을 잡고 있는 것과 같습니다. 단, 이 경우 각 원자에는 4개의 이웃에 연결된 4개의 손이 있습니다. 그것이 결정 구조를 형성하는 것이며, 그 구조는 이러한 유형의 PV 전지에 중요한 것으로 판명되었습니다.

유일한 문제는 순수한 결정질 실리콘은 구리와 같은 최적의 도체에 있는 전자와 달리 자유롭게 움직일 수 있는 전자가 없기 때문에 전기가 잘 통하지 않는다는 것입니다. 이 문제를 해결하기 위해 태양 전지의 실리콘에는 불순물이 있습니다.-- 실리콘 원자와 의도적으로 혼합된 다른 원자 -- 이것은 작동 방식을 약간 바꿉니다. 우리는 일반적으로 불순물을 바람직하지 않은 것으로 생각하지만 이 경우 세포는 불순물 없이는 작동하지 않습니다. 여기 저기에 인 원자가 있는 실리콘을 생각해 보십시오. 100만 실리콘 원자당 하나일 수도 있습니다. 인은 외부 껍질에 4개가 아닌 5개의 전자를 가지고 있습니다. 그것은 여전히 ​​실리콘 이웃 원자와 결합하지만 어떤 의미에서 인은 손을 잡을 사람이없는 하나의 전자를 가지고 있습니다. 그것은 결합의 일부를 형성하지 않지만 그것을 제자리에 고정시키는 인 핵에 양성자가 있습니다.

예를 들어 열의 형태로 순수한 실리콘에 에너지 가 추가 되면 몇 개의 전자가 결합에서 벗어나 원자를 떠날 수 있습니다. 각각의 경우에 구멍이 남습니다. 자유 캐리어 라고 하는 이 전자 는 결정 격자 주위를 무작위로 돌아다니며 전류를 전달하는 또 다른 구멍을 찾습니다. 그러나 순수한 실리콘에는 그 수가 너무 적어 그다지 유용하지 않습니다.

그러나 인 원자가 혼합된 우리의 불순한 실리콘은 다른 이야기입니다. 우리의 "여분의" 인 전자 중 하나를 느슨하게 하는 데 훨씬 적은 에너지가 필요합니다. 왜냐하면 그것들은 인접 원자와 결합으로 묶여 있지 않기 때문입니다. 결과적으로 이러한 전자의 대부분은 깨지지 않고 순수한 실리콘보다 훨씬 많은 자유 캐리어를 갖게 됩니다. 고의로 불순물을 첨가하는 과정을 도핑 이라고 하며 , 인을 도핑하면 자유전자가 만연하기 때문에 생성된 실리콘을 N형 (음의 경우 "n")이라고 합니다. N형 도핑된 실리콘은 순수 실리콘보다 훨씬 우수한 전도체입니다.

일반적인 태양 전지의 다른 부분에는 외부 껍질에 4개가 아닌 3개의 전자만 있는 붕소 원소가 도핑되어 P형 실리콘이 됩니다. 자유 전자를 갖는 대신, P형 (양의 경우 "p")은 자유 개구부를 갖고 반대(양의) 전하를 운반합니다.

다음 페이지에서는 이 두 물질이 상호 작용하기 시작할 때 어떤 일이 발생하는지 자세히 살펴보겠습니다.

지금까지는 두 개의 개별 실리콘 조각이 전기적으로 중성이었습니다. 흥미로운 부분은 그것들을 모을 때 시작됩니다. 전기장 이 없으면 세포가 작동 하지 않기 때문입니다 . 필드는 N형과 P형 실리콘이 접촉할 때 형성됩니다. 갑자기 N 쪽의 자유 전자가 P 쪽의 모든 구멍을 보고 그것을 채우기 위해 미친 듯이 달려듭니다. 모든 자유 전자가 모든 자유 구멍을 채우는가? 아니요. 그렇게 했다면 전체 배열이 별로 유용하지 않았을 것입니다. 그러나 바로 접합부 에서 그들은 혼합되어 장벽의 무언가를 형성하여 N 측의 전자가 P 측으로 건너가는 것을 점점 더 어렵게 만듭니다. 결국 평형에 도달하고 두 면을 분리하는 전기장이 생깁니다.

이 전기장은 다이오드 역할을 하여 전자가 P 측에서 N 측으로 흐르도록 허용하지만 그 반대는 아닙니다. 그것은 언덕과 같습니다. 전자는 쉽게 언덕을 내려갈 수 있지만(N 쪽으로) 올라갈 수는 없습니다(P 쪽으로).

광자 형태의 빛이 태양 전지에 닿으면 그 에너지가 전자-정공 쌍을 분해합니다. 충분한 에너지를 가진 각 광자는 일반적으로 정확히 하나의 전자를 방출하여 자유 정공도 생성합니다. 이것이 전기장에 충분히 가깝게 발생하거나 자유 전자와 자유 정공이 영향 범위로 방황하는 경우 전계는 전자를 N 측으로 보내고 정공을 P 측으로 보냅니다. 이것은 전기적 중립성을 더 파괴하고 외부 전류 경로를 제공하면 전자가 경로를 통해 P 측으로 흐르고 전계가 보낸 구멍과 결합하여 그 과정에서 우리를 위해 일합니다. 전자 흐름은 전류를 제공하고 셀의 전기장은 전압을 발생시킵니다.. 전류와 전압 모두에서 전력이 있습니다 . 이는 둘의 곱입니다.

셀을 실제로 사용하려면 몇 가지 구성 요소가 더 남아 있습니다. 실리콘은 매우 반짝이는 물질이기 때문에 광자가 제 역할을 하기도 전에 튕겨져 나가게 할 수 있습니다.

반사 방지 코팅은 이들 손실을 줄이기 위해 적용된다. 마지막 단계는 요소로부터 세포를 보호할 것을 설치하는 것입니다 . 종종 유리 덮개판 입니다. PV 모듈은 일반적으로 여러 개별 셀을 함께 연결하여 유용한 수준의 전압 및 전류를 달성하고 양극 및 음극 단자가 있는 견고한 프레임에 넣어 만들어집니다.

PV 전지는 얼마나 많은 햇빛 에너지를 흡수합니까? 불행히도 아마 그렇게 많지는 않을 것입니다. 예를 들어, 2006년에 대부분의 태양광 패널은 약 12~18%의 효율 수준에 도달했습니다. 그 해 가장 최첨단의 태양광 패널 시스템은 마침내 업계의 오랜 기간 동안 지속되어 온 태양열 효율의 40% 장벽을 돌파하여 40.7%를 달성했습니다[출처: 미국 에너지부 ]. 그렇다면 화창한 날을 최대한 활용하는 것이 왜 그렇게 어려운 일입니까?

가시광선은 전자기 스펙트럼의 일부일 뿐입니다 . 전자기 복사는 단색이 아닙니다. 다양한 파장 범위와 에너지 준위로 구성됩니다. ( 전자기 스펙트럼에 대한 좋은 논의는 빛의 작동 원리 를 참조하십시오 .)

빛은 무지개의 형태로 볼 수 있는 다른 파장으로 분리될 수 있습니다. 우리 셀 안타 빛므로 광자 들 에너지 광범위한, 그 중 일부는 전자 - 정공 쌍을 변경하기에 충분한 에너지를 가지고 있지 것으로 밝혀졌다. 그들은 마치 투명한 것처럼 세포를 통과할 것입니다. 또 다른 광자는 너무 많은 에너지를 가지고 있습니다. 전자 볼트(eV)로 측정되고 우리의 셀 재료에 의해 정의된 특정 양의 에너지(결정질 실리콘의 경우 약 1.1eV)만이 전자를 느슨하게 하는 데 필요합니다. 우리는 이것을 밴드 갭 에너지 라고 부릅니다.재료의. 광자가 필요한 양보다 더 많은 에너지를 가지고 있으면 추가 에너지가 손실됩니다. (즉, 광자가 필요한 에너지의 두 배이고 하나 이상의 전자-정공 쌍을 생성할 수 있는 경우가 아니면 이 효과는 크지 않습니다.) 이 두 가지 효과만으로도 입사하는 방사선 에너지의 약 70% 손실을 설명할 수 있습니다. 우리 세포에.

밴드 갭이 매우 낮은 재료를 선택하여 더 많은 광자를 사용할 수 없는 이유는 무엇입니까? 불행히도 밴드 갭은 또한 전기장의 강도(전압)를 결정하며, 너무 낮으면 추가 전류(더 많은 광자를 흡수하여)에서 보충하는 것은 작은 전압을 가짐으로써 잃습니다. 전력 은 전압 곱하기 전류 임을 기억하십시오 . 이 두 가지 효과의 균형을 맞추는 최적의 밴드 갭 은 단일 재료로 만든 셀의 경우 약 1.4eV 입니다.

우리에게는 다른 손실도 있습니다. 우리의 전자는 외부 회로를 통해 세포의 한쪽에서 다른 쪽으로 흘러야 합니다. 금속으로 바닥을 덮을 수 있어 전도가 잘 되지만, 윗부분을 완전히 덮으면 광자가 불투명한 전도체를 통과할 수 없어 전류가 모두 손실됩니다(일부 셀에서는 투명 전도체가 상단 표면, 그러나 전혀 아님). 접촉부를 세포의 측면에만 배치하면 전자가 접촉부에 도달하기 위해 매우 먼 거리를 이동해야 합니다. 실리콘은 반도체 입니다. 전류를 전달하는 데 금속만큼 좋지는 않습니다. 내부 저항( 직렬 저항 이라고 함))가 상당히 높으며 저항이 높다는 것은 손실이 크다는 것을 의미합니다. 이러한 손실을 최소화하기 위해 전지는 일반적으로 전자가 이동해야 하는 거리를 줄이는 금속 접촉 그리드로 덮여 있으며 전지 표면의 작은 부분만 덮습니다. 그럼에도 불구하고 일부 광자는 그리드에 의해 차단되어 너무 작아서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 자체 저항이 너무 높아집니다.

이제 우리는 태양 전지가 어떻게 작동하는지 알았으므로 이 기술로 집에 전력을 공급하는 데 무엇이 필요한지 봅시다.

태양 에너지로 집 에 전력 을 공급 하려면 어떻게 해야 합니까? 지붕에 일부 모듈을 두드리는 것만큼 간단하지는 않지만 그렇게 하는 것도 매우 어렵지 않습니다.

우선, 모든 지붕이 태양 을 최대한 활용할 수 있는 올바른 방향이나 경사각 을 가지고 있지는 않습니다.의 에너지. 북반구의 비추적 PV 시스템은 더 동쪽과 서쪽 방향을 향한 방향이 다양한 정도의 효율성을 희생하더라도 작동할 수 있지만 이상적으로는 진정한 남쪽을 가리켜야 합니다. 태양 전지판은 일년 내내 최대 에너지 양을 흡수할 수 있도록 가능한 한 해당 지역의 위도에 가까운 각도로 기울어져야 합니다. 아침이나 오후, 그리고/또는 여름이나 겨울에 에너지 생산을 최대화하려면 다른 방향 및/또는 기울기를 사용할 수 있습니다. 물론 모듈은 하루 중 시간이나 일년 중 시간에 관계없이 근처의 나무나 건물에 의해 음영 처리되어서는 안 됩니다. 태양광 모듈에서 셀 중 하나만 음영 처리되면 전력 생산이 크게 감소할 수 있습니다.

음영이 없는 남향 지붕이 있는 집이 있는 경우 필요한 시스템 크기를 결정해야 합니다. 이것은 전기 생산이 날씨에 따라 달라지며 이는 결코 완전히 예측할 수 없으며 전기 수요도 다양 하다는 사실로 인해 복잡합니다 . 운 좋게도 이러한 장애물은 상당히 쉽게 해결할 수 있습니다. 기상 데이터는 다양한 지리적 영역에 대한 평균 월별 일조량을 제공합니다. 이것은 강우량과 흐린 날, 고도, 습도를 고려합니다.및 기타 더 미묘한 요소. 일년 내내 충분한 전기를 사용할 수 있도록 최악의 달을 설계해야 합니다. 해당 데이터와 평균 가계 수요(공과금 청구서에서 매월 에너지 사용량을 편리하게 알 수 있음)를 사용하여 필요한 PV 모듈의 수를 결정하는 데 사용할 수 있는 간단한 방법이 있습니다. 또한 직렬로 배선할 모듈 수를 결정하여 제어할 수 있는 시스템 전압을 결정해야 합니다.

우리가 해결해야 할 몇 가지 문제를 이미 추측했을 수 있습니다. 첫째, 태양이 빛나지 않을 때 우리는 무엇을 합니까?

기상캐스터의 변덕에 산다는 생각은 대부분의 사람들을 흥분시키지 않을 것입니다. 하지만 세 가지 주요 옵션을 통해 태양이 협력하지 않더라도 여전히 전력을 유지할 수 있습니다. 그리드에서 완전히 벗어나고 싶지만 필요한 모든 전기를 급히 공급할 수 있는 PV 패널을 신뢰하지 않는 경우 태양열 공급이 부족할 때 백업 발전기를 사용할 수 있습니다. 두 번째 독립형 시스템은 배터리 형태의 에너지 저장을 포함합니다 . 불행히도 배터리는 PV 시스템에 많은 비용과 유지 관리를 추가할 수 있지만 현재로서는 완전히 독립하려는 경우 필수입니다.

대안은 집을 전력망에 연결하여 필요할 때 전력을 구매하고 사용하는 것보다 더 많이 생산할 때 다시 판매하는 것입니다. 이러한 방식으로 유틸리티는 거의 무한한 스토리지 시스템으로 작동합니다. 그러나 정부 규정은 지역에 따라 다르며 변경될 수 있습니다. 지역 유틸리티 회사가 참여해야 할 수도 있고 그렇지 않을 수도 있으며 환매 가격은 크게 다를 수 있습니다. 또한 유틸리티 회사를 판매하려는 전력이 자체 전력과 호환되는지 확인하기 위해 특수 장비가 필요할 수도 있습니다. 안전도 문제다. 유틸리티는 귀하의 이웃에 정전이 발생하는 경우 귀하의 PV 시스템이 라인맨이 죽었다고 생각하는 전력선에 계속 전기를 공급하지 않도록 해야 합니다.아일랜드 라는 위험한 상황입니다., 그러나 독립형 방지 인버터를 사용하면 피할 수 있습니다. 이에 대해서는 다음 페이지에서 설명하겠습니다.

대신 배터리를 사용하기로 결정했다면 배터리를 유지 관리해야 하며 일정 기간이 지나면 교체해야 한다는 점을 염두에 두십시오. 대부분의 태양 전지판은 약 30년 동안 지속되는 경향이 있지만(그리고 수명 향상은 확실히 연구 목표 중 하나임) 배터리에는 그런 종류의 유용한 수명이 없습니다[출처: National Renewable Energy Laboratory ]. PV 시스템의 배터리는 저장하는 에너지와 포함된 산성 전해질로 인해 매우 위험할 수 있으므로 통풍이 잘 되는 비금속 인클로저가 필요합니다.

여러 종류의 배터리가 일반적으로 사용되지만 모두 공통적으로 가져야 하는 한 가지 특성은 배터리 가 딥 사이클 배터리라는 것 입니다. 얕은 주기의 배터리인 자동차 배터리와 달리 깊은 주기의 배터리는 긴 수명을 유지하면서 저장된 에너지를 더 많이 방전할 수 있습니다. 자동차 배터리는 자동차 시동을 걸기 위해 매우 짧은 시간 동안 큰 전류를 방전한 다음 운전하는 즉시 재충전됩니다. PV 배터리는 일반적으로 낮에 충전하면서 더 긴 시간 동안(예: 야간 또는 정전 시) 더 작은 전류를 방전해야 합니다. 가장 일반적으로 사용되는 딥 사이클 배터리는 납산 배터리 (밀폐형 및 통풍형) 및 니켈 카드뮴 배터리입니다., 둘 다 다양한 장단점이 있습니다.

다음 페이지에서 우리는 태양이 당신에게 약간의 현금을 절약하기 시작하는 데 필요한 구성 요소에 대해 조금 더 깊이 파고들 것입니다.

배터리 를 사용 하려면 충전 컨트롤러 라고 하는 다른 구성 요소를 설치해야 합니다 . 배터리는 과충전되거나 너무 많이 소모되지 않으면 훨씬 더 오래 지속됩니다. 그것이 바로 충전 컨트롤러가 하는 일입니다. 배터리가 완전히 충전되면 충전 컨트롤러가 PV 모듈의 전류가 계속해서 배터리로 흐르도록 하지 않습니다. 유사하게, 배터리가 배터리 전압을 측정하여 제어되는 미리 결정된 특정 수준으로 방전되면 많은 충전 컨트롤러는 재충전될 때까지 배터리에서 더 많은 전류가 방전되는 것을 허용하지 않습니다. 긴 배터리 수명을 위해서는 충전 컨트롤러의 사용이 필수적입니다.

이외의 다른 문제 에너지 저장은 이다 전기를 태양 광 패널에 의해 생성, 그리고 당신이 그들을 사용하도록 선택하는 경우 배터리에서 추출, 당신의 유틸리티를 제공하거나 집에있는 가전 제품에서 사용되는 형태가 아닙니다. 태양계에서 생성된 전기는 직류이므로 이를 교류로 변환 하려면 인버터 가 필요합니다 . 그리고 마지막 페이지에서 논의한 것처럼 DC를 AC로 전환하는 것 외에도 일부 인버터는 시스템이 전력망에 연결된 경우 단독운전으로부터 보호하도록 설계되었습니다.

대부분의 대형 인버터를 사용하면 시스템 작동 방식을 자동으로 제어할 수 있습니다. AC 모듈 이라고 하는 일부 PV 모듈에는 실제로 각 모듈에 이미 인버터가 내장되어 있어 대형 중앙 인버터가 필요하지 않으며 배선 문제가 간단합니다.

장착 하드웨어, 배선 , 정션 박스, 접지 장비, 과전류 보호, DC 및 AC 차단기 및 기타 액세서리를 투입하면 시스템이 완성됩니다. 전기 규정을 따라야 하며(National Electrical Code에는 PV 전용 섹션이 있습니다.) PV 시스템에 대한 경험이 있는 면허 있는 전기 기술자가 설치를 수행하는 것이 좋습니다. PV 시스템은 일단 설치되면 유지보수가 거의 필요하지 않으며(특히 배터리를 사용하지 않는 경우) 20년 이상 동안 깨끗하고 조용하게 전기를 공급할 것입니다.

우리는 일반적인 PV 시스템이 어떻게 작동하는지에 대해 많은 이야기를 나눴지만 비용 효율성에 관한 문제(다음 페이지에서 더 자세히 다룰 것입니다)는 태양광 발전을 위한 새로운 방법을 개발하고 미세 조정하는 것을 목표로 하는 끝없는 연구 노력에 박차를 가했습니다. 전력은 전통적인 에너지원과 점점 더 경쟁적입니다.

예를 들어, 단결정 실리콘이 PV 전지에 사용되는 유일한 재료는 아닙니다. 다결정 실리콘은 제조 비용을 절감하기 위해 사용되지만 결과적으로 생성되는 셀은 단결정 실리콘만큼 효율적이지는 않습니다. 2세대 태양 전지 기술은 박막 태양 전지로 구성됩니다 . 그들은 또한 약간의 효율성을 희생하는 경향이 있지만 생산이 더 간단하고 저렴하며 항상 더 효율적입니다. 박막 태양 전지는 비정질 실리콘(결정 구조가 없음), 갈륨 비소, 구리 인듐 이셀레나이드 및 카드뮴 텔루라이드를 비롯한 다양한 재료로 만들 수 있습니다.

효율성을 높이기 위한 또 다른 전략은 서로 다른 밴드 갭을 가진 서로 다른 재료의 두 개 이상의 레이어를 사용하는 것입니다. 물질에 따라 다양한 에너지의 광자가 흡수된다는 것을 기억하십시오. 따라서 고에너지 광자를 흡수하기 위해 표면에 더 높은 밴드 갭 물질을 적층함으로써(저에너지 광자가 아래의 더 낮은 밴드 갭 물질에 의해 흡수되도록 허용함으로써) 훨씬 더 높은 효율을 얻을 수 있습니다. 다중 접합 셀 이라고 하는 이러한 셀 은 하나 이상의 전기장을 가질 수 있습니다.

집광 광전지 기술 은 또 다른 유망한 개발 분야입니다. 태양광의 일부를 단순히 수집하고 변환하여 빛을 발하여 전기로 변환하는 대신 집광형 PV 시스템은 렌즈 및 거울과 같은 광학 장비를 추가하여 더 많은 양의 태양 에너지를 고효율 태양 전지에 집중시킵니다. 이러한 시스템은 일반적으로 제조 비용이 더 비싸지만 기존의 태양 전지판 설정에 비해 많은 이점이 있으며 추가 연구 및 개발 노력을 장려합니다.

이 모든 다양한 버전의 태양 전지 기술을 통해 기업은 태양열 비행기와 우주 기반 발전소에서 PV 동력 커튼, 의류 및 노트북 케이스와 같은 일상적인 품목에 이르기까지 모든 영역을 실행하는 응용 프로그램 및 제품을 꿈꾸고 있습니다. 나노 입자의 초소형 세계도 빠지지 않고 연구자들은 유기적으로 생산된 태양 전지의 잠재력을 탐구하고 있습니다.

그러나 광전지가 그렇게 훌륭한 자유 에너지 원천이라면 왜 전 세계가 태양 에너지로 작동하지 않습니까?

어떤 사람들은 태양 에너지에 대한 잘못된 개념을 가지고 있습니다. 햇빛 이 무료인 것은 사실이지만 PV 시스템에서 생성된 전기 는 그렇지 않습니다. PV 시스템을 설치할 가치가 있는지 여부를 결정하는 데에는 많은 요소가 관련되어 있습니다.

첫째, 당신이 어디에 거주하는지에 대한 질문이 있습니다. 태양광 발전 시스템이 일반적으로 더 많은 전기를 생산할 수 있기 때문에 세계의 햇볕이 잘 드는 지역에 사는 사람들은 햇빛이 덜 들어오는 지역에 거주하는 사람들보다 더 큰 이점을 가지고 시작합니다. 그 위에 한 지역의 유틸리티 비용을 고려해야 합니다. 전기 요금은 지역에 따라 크게 다르므로 더 북쪽에 사는 사람은 요금이 특히 높으면 태양광 발전을 고려하기를 원할 수 있습니다.

다음으로 설치 비용이 있습니다. 가정용 PV 시스템에 대한 논의에서 알 수 있듯이 상당한 양의 하드웨어가 필요합니다. 2009년 현재 주거용 태양 전지판 설치 비용은 와트당 평균 $8에서 $10 사이입니다[출처: National Renewable Energy Laboratory ]. 시스템이 클수록 일반적으로 와트당 비용이 줄어듭니다. 또한 많은 태양광 발전 시스템이 전력 부하를 100% 완전히 커버하지 못한다는 사실을 기억하는 것도 중요합니다. 가능성은 여전히 ​​전력 요금이 있지만 태양 전지 패널이없는 경우보다 확실히 낮을 것입니다.

스티커 가격에도 불구하고 업그레이드하고 태양광으로 전환하려는 거주자와 기업 모두를 위해 PV 시스템 비용을 지불할 수 있는 몇 가지 잠재적인 방법이 있습니다. 이는 연방 및 주정부 세금 인센티브, 유틸리티 회사 리베이트 및 기타 자금 조달 기회의 형태로 제공될 수 있습니다. 또한 태양 전지판 설치의 규모와 성능에 따라 이따금 잉여 전력을 생성하여 더 빨리 수익을 올릴 수 있습니다. 마지막으로 주택 가치 추정치를 고려하는 것도 중요합니다. PV 시스템을 설치하면 주택 가치에 수천 달러가 추가될 것으로 예상됩니다.

현재 태양광 발전은 유틸리티와 경쟁하는 데 여전히 약간의 어려움이 있지만 연구가 기술을 개선함에 따라 비용이 낮아지고 있습니다. 옹호자들은 PV가 언젠가는 외딴 지역뿐만 아니라 도시 지역에서도 비용 효율적일 것이라고 확신합니다. 문제의 일부는 비용을 최대한 줄이기 위해 대규모로 제조해야 한다는 것입니다. 그러나 PV에 대한 그런 종류의 수요는 가격이 경쟁력 있는 수준으로 떨어질 때까지 존재하지 않을 것입니다. 캐치-22입니다. 그럼에도 불구하고 수요와 모듈 효율성이 지속적으로 증가하고 가격이 하락하고 세계가 기존 전원과 관련된 환경 문제를 점점 더 인식하게 됨에 따라 광전지는 유망한 미래를 가질 가능성이 높습니다.

태양 전지 및 관련 주제에 대한 자세한 내용은 다음 페이지의 링크를 확인하십시오.

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