태양전지란 무엇인가? 동작원리 및 제조기술 포함

소개글

태양전지란 무엇인가? 동작원리 및 제조기술 포함에 대한 보고서 자료입니다.

목차

태양전지란?
태양전지의 동작원리
태양전지의 제조기술
태양전지의 종류
태양전지의 응용분야
태양전지의 산업체동향
태양전지 관련산업

본문내용

,800mAh의 용량의 배터리로, 완충시 아이폰 4에 장착하면 기존의 아이폰 4 배터리 사용시간을 두배로 늘려 사용을 할 수 있다. 시간당 20분씩 태양에 노출을 시키면 지속적으로 충전이 되어 아이폰 4를 계속적으로 사용하게 해 준다. 다른 제품인 Eton Soulra2는 전작과 마찬가지로 8개의 스피커를 갖춘 강력한 아이팟 붐박스이다. 이 제품은 기존보다 커다란 태양광 패널을 장착하여, 태양광 충전을 통해 2,000mAh 용량의 내장 배터리를 5시간만에 충전이 가능해, 완충시에는 8시간 동안 음악을 재생할 수 있다고 한다. 미국 엔가젯팀이 직접 시연을 해 본 결과 CES 2011 현장의 소음이 발생하는 시끄러운 장소에서도 음악을 분명히 들을 수 있을 만큼 커다란 소리를 낸다고 전했다. 이 외에도 Eton은 태양이 없는 비상상황에서 사용할 수 있는 제품도 선보였다. 바로 손으로 둘려 충전할 수 있는 Road Torq이다. 야간에 운전을 하다가 차가 멈추었을 때, 비상등으로 활용할 수 있는 제품이며, 손전등과 LED 신호 발광 모드로 사용할 수 있기도 하다. 세개의 다리가 지지대 역할을 하는 이 제품은 뒤에 달린 손잡이를 1분 동안 돌리면 자체 충전이 되어 15분이나 발광할 수 있다고 소개되었다.
근래에 발표된 산업체 동향에 의하면 2012년 BIPV용 제품, 염료감응형 태양전지의 응용 제품 중에서 생산점유율 50%를 예상한다고 하였다. 태양광 시장에서 기존 결정형 Si과 박막형 a-Si, CIGS, CdTe 태양전지의 경우 시장에서 성능 및 내구성이 검증이 되면서 GW급의 대량 생산체제가 이루어 지고 있다. 아직까지 염료감응형 태양전지는 상대적으로 낮은 효율과 시장에서의 성능 및 내구성 검증이 필요하며, 스위스 연방공대의 그라첼 교수의 특허 문제가 명확하게 해결되지 않은 상황이라 향후 몇 년간은 급진적으로 상용화가 이루어지지는 않을 것으로 예상되고 있다. 그러나 최근 영국의 G24i를 필두로 일본 및 국내 기업들이 염료감응형 태양전지의 상용화에 박차를 가하면서 소규모이긴 하지만 2009년부터 시장이 열릴 것으로 기대된다. 염료감음형 태양전지의 초기 상용화 시기인 2009년과 2010년 시장은 소형 사이즈의Mobile Phone과 휴대용 전자기기 Charger용도 위주로 판매가 예상되며, 2012년부터는 일본 및 한국 업체들이 준비중인 BIPV용 제품이 본격적으로 시장에 진입되면서 급성장이 이루어질 것으로 전망된다. 밑의 그래프는 염료감응형 태양전지의 응용 제품별 시장 점유율 전망(2009~2013)이다.
근래의 새로운 구조의 태양전지 연구현황에는 CdTe 박막의 태양전지가 있다. CdTe 태양전지의 기본구조는 Cds(광투과층)와의 이종접합을 기본으로 하며, 전면극으로 구성된다. 다른 연구는 CIGS 화합물 반도체 태양전지이다. CIGS태양전지의 기본구조는 5개의 단위 박막-배면전극, 광흡수층, 버퍼층, 앞면막을 순차적으로 형성시켜 만든다. 다른 연구는 유기물 플라스틱 태양전지이다. 이것의 기본구조는 금속/유기 반도체(광활성층)/금속구조로 이루어져 있다. 또 다른 연구는 앞에서 나왔던 염료감응형 태양전지이다. (DSSC) DSSC의 기본구조는 샌드위치 구조 속에, 투명 유리인 ITO또는 FTO위에 코팅된 투입되어 있는 나노 입자로 구성된 다공질 TiO2, TiO2 입자위에 단분자층으로 코팅된 염료고분자 사이에 있는 50~100㎛두께의 공간을 채우고 있는 산화환원용 전해질 용액이 들어있는 전지이다.
2005년 태양전지 시장은 1,817.7MW에 달했고, 이것은 2004년 1,256MW에 비해 45%가 성장한 결과이다. 비록 2004년 기록적인 68%의 시장 성장보다는 낮은 수치이지만, 전 세계적인 실리콘 부족 현상을 예측하여 2005년 시장성장에 대한 비관적 의견이 지배적인 상황에서 기대이상의 성장률을 나타내며 2GW에 가까이 도달하였다. 실리콘 태양전지는 기판에 따라 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 리본 실리콘 그리고 비 정질 실리콘 태양전지로 나눌 수 있으며, 단결정에는 FZ(float zone), CZ(czochralski), Tri-crystal로 나눌 수 있다. 전 세계 시장에서 단결정 실리콘과 다결정 실리콘 태양전지의 비중이 90%이상을 차지하고, 다른 비정질 실리콘, CIS, CdTe를 모두 합하여 약 6.%가 된다. 전 세계 태양전지 생산량이 47MW에 불과했던 1990년에는 단결정 실리콘과 다결정 실리콘이 아몰포스 실리콘과 비슷한 비율로 시장을 점유하고 있었다. 그러나, 2005년도 시장현황을 볼때 결정질 실리콘 태양전지의 시장 점유율이 90%이상으로 급격히 증가했다. 그 이유는 대량생산, 신뢰성, 수명, 효율과 원료수급 면에서 우수한 결정질 실리콘 태양전지가 태양전지 시장 증가의 주요 원인인 주택 및 소규모발전용으로 적합하기 때문이다. 또한 이전의 반도체 산업을 통해서 형성된 원료생산, 관련설비, 인적자원 등과 같은 반도체 인프라를 이용하여 쉽게 대량생산 체제를 갖춤으로써 급격히 증가하는 시장 수요에 대처 할 수 있다는 장점이 있다. 태양전지 전문가들도 최소한 향후 10년 이상은 결정질 실리콘 태양전지가 시장을 주도할 것으로 예상하고 있다. 최근 실리콘 원료 수급 문제로 결정질 실리콘 태양전지 시장이 위축될 것을 한편으로 우려하였으나, 2005년에 전년대비 45% 시장 성장률을 나타내면서 전문가들도 향후 실리콘 태양전지 시장은 물론 전체 태양전지 시장의 지속적인 성장을 내다보고 있다.
전 세계 태양전지 시장을 주도하고 있는 결정질 실리콘 태양전지의 기술개발은 보다 저렴한 재료를 이용하고 공정비용을 줄여 태양전지의 가격을 낮추면서 우수한 성능을 얻을 수 있는 방향으로 진행되고 있다. 박막 형태의 실리콘 태양전지 개발이나 박막 화합물 반도체 태양전지, 유기물을 이용한 태양전지 개발 등이 모두 태양전지의 가격을 줄이기 위한 노력의 일환이라고 할 수 있다. 향후 10년이상 전체 태양전지 시장을 이끌어나갈 결정질 실리콘 태양전지 역시 제작비용을 낮추면서 성능을 향상시켜 단위 생산 전력당 가격을 낮추는 방향으로 기술 개발이 지속적으로 진행 될 것이다.

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