태양광발전 원리와 발전구성도 알려주세요
태양광 패널 과 mppt 컨트롤러 인버터 배터리 등 구성 연결방법 알려주시고요 250w 패널 4개로 1kw 태양광설비 구성 시 배터리 용량 과 소비전력에 따른 계산 식도 알려주세요
안녕하세요. 원형석 과학전문가입니다.
태양 전지는 반도체 물질로 만든 소자로 태양광을 직접 전기 에너지로 변환하는 장치입니다. 태양 전지는 일반적으로 p형 반도체와 n형 반도체의 두 층으로 구성됩니다. p형 반도체는 전자가 많고 n형 반도체는 전자가 적습니다. 이 두 층을 접합하면 전기장이 생성되어 전자가 p형 반도체에서 n형 반도체로 이동하게 됩니다. 이 이동하는 전자가 바로 태양 전지가 생산하는 전기입니다.
태양광은 광전효과를 이용한 발전
- 광전효과란 : 빛을 비추었을 때 광자가 흡수되어 금속의 원자 또는 분자에 속박되어 있는 전자를 전리시키는 현상
태양 전지는 태양광의 밝기에 따라 전기 생산량이 달라집니다. 태양광이 강할수록 더 많은 전기를 생산합니다. 태양 전지는 또한 온도에 영향을 받습니다. 온도가 높을수록 전기 생산량이 감소합니다.
태양 전지는 태양광을 이용하여 전기를 생산할 수 있는 친환경적이고 지속 가능한 에너지원입니다. 태양 전지는 가정, 기업 및 전력망에 전기를 공급하는 데 사용할 수 있습니다.
- 태양 전지에 의한 발전 원리
태양전지는 반도체 기술의 발달과 반도체 특성에 의해 자연스럽게 개발되었으며 대표적으로 실리콘 태양전지가 있음
태양전지는 전기적 성질이 다른 N(negative) 형의 반도체와 P(positive) 형의 반도체를 접합시킨 구조를 하고 있으며 이들 반도체의 경계 부분을 PN 접합(PN-junction)이라 일컬음
이러한 태양전지에 태양빛이 닿으면 태양빛은 태양전지 속으로 흡수되며, 흡수된 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 반도체 내에서 (+)와 (-)의 전기를 갖는 입자(정공(正孔:hole), 전자(電子:electron))가 발생하여 각각 자유롭게 태양전지 속을 움직이지만, 전자(-)는 N형 반도체 쪽으로, 정공(+)은 P형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위가 발생하게 된다. 이 때문에 앞면과 뒷면을 붙여 만든 전극에 전구, 모터와 같은 부하를 연결하게 되면 전류가 흐르게 되는데 이것이 태양전지의 PN 접합에 의한 태양광발전의 원리이다.