[태양전지] 태양전지의 원리와 종류

소개글

[태양전지] 태양전지의 원리와 종류에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 태양광 발전의 특징
1) 가동부분이 없고 깨끗한 에너지의 발생
2) 유지가 간편하고 자동화, 무인화가 용이
3) 규모의 대소에 관계없이 일정효율로 발전
4) 모듈 구조에 의한 양산성이 풍부하고, scale merit가 큼
5) 확산광에 의해서도 발전
6) 광발전은 버리는 에너지의 유효 이용
2. 태양전지의 역사
3. 태양전지의 기본동작 원리
1) short circuit current
2) open circuit potential
3) fill factor(첫실도)
4) 광전효율(Efficiency, %)
4. 태양전지의 종류
1) 단결정 실리콘(Si) 반도체
2) 다결정 실리콘 반도체
3) 비정질 실리콘(Si) 반도체
4) 화합물(compound) 반도체
5) 유무기 혼합 또는 순수 유기 태양전지
5. 태양전지의 특성
1) 단락전류(short circuit current, Isc)
2) 개방전압 (open circuit voltage, Voc)
3) 직렬저항 (series resistance, Rs)
4) 병렬저항(shunt resistance, Rsh)
5) 곡선인자 (Fill Factor, FF)
6) 변환효율(conversion efficiency, Eff.)
6. 태양전지개발의 현황과 기대효과
1) 태양전지의 국내외 개발동향
2) 태양전지 개발의 기대효과

참고자료

본문내용

태양광 발전은 태양전지의 변환 효율이 낮고 생산원가가 높기 때문에 실용화 수준이 낮은 편으로 박막 태양전지와 다 접합 태양전지 등 태양전지의 효율을 높이고 생산원가를 낮출 수 있는 태양전지 제조기술이 지속적으로 발전 개발되어야 그 응용범위가 늘어날 것으로 보인다. 고효율 태양전지가 성공적으로 개발되면 TFT-LCD, 메모리 반도체 등의 반도체 산업과 Solar car, 인공위성 등의 관련 산업에 대한 기술적 파급효과도 클 것이다.
독립전원용 전지는 산꼭대기의 무선 중계국이나 등대처럼 사람이 쉽게 갈 수 없는 장소에서의 각종 전기 설비용 전원으로서 실용화되어 왔으며, 최근에는 펌프 시스템과 태양전지와 축전지, 발광다이오드와의 조합에 의한 교통표지, 우체통, 가로등이나 텔레비전 전원, 자동차 실내 환기 및 배터리의 보충전원으로 실용화되고 있어 자동차, 보트, 비행기 등의 수송기관에 태양전지를 응용하는 연구도 진행되고 있어 그 응용범위는 넓다고 할 수 있다. 특히 염료감응형 태양전지는 휴대용 전자기기에 적합한 저가, 박막형 소자가 가능하여 다양한 신규 시장을 개척할 수 있으리라 기대된다. 따라서 고효율의 유기색소가 개발되어 상용화에 성공한다면 새로운 개념의 에너지원 개발이라는 의미와 함께 태양전지의 초기시장의 선점이라는 의미를 가지게 된다. 1997년 12월 교토의정서를 채택하여 지구온난화의 주요 원인인 이산화탄소 배출량을 규제하고 있으며 우리나라의 경우 2013년부터 이산화탄소 규제 대상국에 포함될 예정이다. 따라서 현재의 에너지 공급원의 다변화 정책이 시급한 실정에 있으며 그 후보로 태양에너지, 풍력 및 수력에너지와 같은 재생에너지에 대한 기술력 확보가 국가적으로도 시급히 해결되어야 할 과제로 부각되고 있다.
1994년에 개인주택에 대한 태양전지 시스템 설치비용의 일부를 국가가 부담하는 조성금 제도가 시작되어 태양전지는 전력용으로도 보급되기 시작하였고, 그 중 비정질 태양전지를 이용한 비교적 대규모 시스템의 도입이 급증하고 있으며, 주택용 태양광 발전 시스템 분야에서도 지붕재의 기능을 갖는 건재 일체형 태양전지의 모듈을 사용한 시스템이 여러 회사의 메이커로 발매되고 있으며 이에 대한 고효율 특성의 태양광발전 시스템의 개발과 응용은 중요한 의미를 가진다고 할 수 있다. 특히 염료감응형 태양전지의 경우 자원의
제약이 적고, 친환경적 공정이 가능하며 공정이 간단하여 사회환경 및 문화적 파급효과가 크다고 판단된다. 전기 전자 부품의 발달로 휴대용 전자기기가 증가하고 있으며 따라서 이를 위한 에너지 공급원 대책이 시급한 실정이며 본 연구과제의 성공은 이러한 새로운 문화를 선도해 나갈 수 있는 구요 기술이 되리라 판단된다.
정부에서는 10대 차세대 성장 동력산업으로 아래 열 개의 산업분야를 2004 년에 선정한바 있다. 즉, 디지털 TV/방송, 디스플레이, 지능형 로봇, 미래형 자동차, 차세대 반도체, 차세대 이동통신, 지능형 홈 네트워크, 바이오신약장기, 디지털 컨텐츠, 차세대 전지 등이 그것이다. 또한, 2006 년 후반기에 선정된 15 대 차 차세대 성장동력분야인 차세대 반도체, 디스플레이, 스마트섬유, 일반기계, 스마트 철강소재, 나노가공장비, 생물바이오, 신기술융합, 지능형로봇, 미래형자동차, 청정기술, 차세대의료기술, 마이크로생산시스템, 지식서비스, 지능형물류 등에서 보는 바와 같이, 태양전지 기술은 국가적인 성장 동력산업 육성에 지대한 기여를 할 수 있는 복합기술에 해당되며 미래 집약적 기술개발이 절실히 요구된다.
(2) 산업경제적 가치
태양전지는 21세기 에너지 시장을 선도하는 첨단지식 기반 산업으로 국내의 시장 및 고용 창출은 물론 전 세계를 상대로 한 수출산업으로 육성이 가능하다.
현재는 기초연구 단계를 넘어 개발 및 시작품 제작 단계로서 R&D인력의 대폭 충원이 필요한 실정이며, 수소연료전지, 태양광, 풍력사업단 등 주요 3대 에너지 분야가 고급 전문 연구 인력 수요의 대부분을 차지하고 있어 적절한 시기에 전문 인력의 양성과 배출 측면에서도 기대가 된다.
태양전지용 소자기술뿐만 아니라, 소재, 시스템, 공정 장비기술, 시공기술 등이 동반되어야 함에 따라, 다른 산업으로의 시너지 창출효과가 매우 크다. 그 이유는 햇빛이 비치는 곳이라면 어디서나 전기를 얻을 수 있으며, 다른 발전방식과는 달리 대기오염, 소음, 발열, 진동 등의 공해가 전혀 없는 깨끗한 에너지원이라는 장점이 있다.
전 세계적으로 볼 때 아직도 태양광발전을 포함하는 신재생 에너지의 수급 현황은 매우 부족한 실정이다. 따라서 이 연구가 성공적으로 수행되어 염료감응형 태양전지의 개발을 이루어 응용화 단계에 이르게 되면 태양광 발전을 포함하는 에너지 다변화에 많은 기여를 할 수 있으리라 생각된다.
(3) 교육적 가치
연구에 참여하는 연구조원들에게 새로운 분자 모델링과 합성을 통하여 필요로 하는 분자구조를 직접 합성하고 그 특성을 제어함으로써 분자 구조와 물성치의 상호 관계를 습득하고 이해하는데 도움이 된다. 특히, 본 연구에서는 다양한 광 에너지 변환용 색소를 합성하여 그 적합성을 타진할 계획에 있으므로 유기 물질과 광과의 상호작용에 대한 기초적인 지식을 함양할 수 있으며, 스스로 아이디어를 개발하여 활용케 함으로써 연구 의욕을 고취시키고 연구개발에 대한 성취욕을 느낄 수 있을 것이며 나아가 관련 기술의 전문가로 육성해 나갈 수 있을 것이다.
참고자료
강기환 외, 세계 태양광발전산업 현황, 대한전기학회 하계학술대회, 2008.
강정욱, 광 입사각에 따른 태양전지 양자효율 측정 및 분석에 관한 연구, 광운대학교 대학원 논문, 2011.
박남규, 염료감응 태양전지 기술개발 동향, 한국태양에너지학회지, 2005.
윤경훈, 태양전지 기술 현황 및 전망, 설비저널 제33권 제 10호, 2004.
윤정환, 레이저에 의한 TiO2 공극률 제어를 통한 나노 입자층의 고효율 염료감응 태양전지 제조연구, 연세대학교 대학원 논문, 2011.
이수홍, 실리콘 태양전지, Polymer Science and Technology, Vol.17, No.4, 2006.
홍영환, 실무금형열처리, 기전연구사, 2003.

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