태양에너지를 어떻게 전기에너지로 전환하는가요?

Question

요즘에 시골에는 대부분 태양열 발전기를 설치했더라구요

태양에너지를 전기에너지로 전환하는 원리가 궁금합니다

HONEST · Accepted Answer

안녕하세요. 진솔한 과학 전문가입니다.태양에너지를 어떻게 전기에너지로 전환하는 것은 특정 주파수 이상의 빛이 특정 금속 물질에 부딪히면 전자가 방출되는 현상인광전효과를 이용합니다. 이때 생기는 전자가 태양광 시스템을 통하여 전기로 변환되는 것이 태양광 발전입니다.1. 전자와 정공의 생성태양빛이 태양전지에 흡수되면 빛 에너지에 의해 광전효과가 일어나면서 태양전지 내에서는 전자(-)와 정공(+)이 쌍을 만들면서 움직이기 시작합니다. 원래 전자(-)와 정공(+)은 자유롭게 움직이다가 소멸하게 되는데요. 여기서 전자(-)와 정공(+)을 소멸시키지 않고 전류로 만들기 위해 태양전지 내의 각기 다른 성질을 가지고 있는 P형 반도체와 N형 반도체의 접합이 중요한 역할을 하게 됩니다. 2. PN접합을 통한 전류 생성PN접합은 전자(-)가 N형 반도체 쪽으로 이동할 수 있는 길을 마련해 주는데요. 이 길을 통해 전자(-)가 N형 반도체 쪽으로 흐르면, 남은 공간에 있는 정공(+)이 반대 방향인 P형 반도체 쪽으로 흐르게 되는 원리입니다. 이 흐름이 바로 전기의 흐름, 전류가 되는 것이지요.전자와 정공을 공에 비유한다면, PN접합은 경사길의 역할을 해서 공들이 각자의 길로 굴러갈 수 있도록 해주는 것입니다. 즉, 태양빛을 받아 생성된 전자(-)와 정공(+)이 PN접합을 통해 방향성을 띄게 되면서 전류가 흐르게 되는 것입니다.태양광 발전에 의해 정공(+)은 전지 밑으로 연결된 전선을 따라 이동하고 전자(-)도 태양전지의 표면에 연결된 전선을 따라 이동하게 되는데요. 이후 인버터를 거치게되면 직류가 교류로 전환되고, 배터리 개념인 ESS로 이동하면 전류는 양극(+)과 음극(-)을 갖춰 저장됩니다.출처: https://ssunlab.com/energy/energy_3/47?currentPage=2

위대한거북이239 · Answer

안녕하세요. 김장현 과학전문가입니다.태양으로 부터 받은 에너지를 태양광 패널이 전기 에너지로 전환할 수 있습니다.태양광 셀에 태양 빛이 닿으면 광전 효과에 의해 물리적 반응이 일어납니다.광전 효과는 간단히 말하면 빛이 전자를 튕기게(전류가 흐르게) 하는 효과를 의미합니다.따라서 전기를 생산할 수 있습니다.

진정현 전문가 · Answer

안녕하세요. 진정현 과학전문가입니다.태양열은 집열판을 통해 태양열을 모아 통안에 든 물을 끓여 증기를 발생시킵니다.그 증기가 발전기를 구동시켜 전기를 얻게 되는 방식입니다.기대하신것에 비해 과학적 원리가 크지 않다고 생각하시죠? 그렇기 때문에 운영 비용이 저렴합니다.

호아마2718 · Answer

안녕하세요. 과학전문가입니다.태양광에너지는 태양광을 받게 되면 자유전자가 발생하면서 전기가 생성됩니다.일반적으로 전자는 원자핵에 의해 구속이 되어 있습니다. 그러나 빛이나 에너지를 받아 전자가 튀어나가 자유롭게 돌아다니게 되면 전기가 발생합니다. 이렇게 잘생된 전기가 에너지로 사용가능하게 되는 것이죠.

호탕한개미핥기272 · Answer

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.태양열 발전기는 태양열을 이용해 물이나 기타 액체를 끓여 증기를 발생 시켜 터빈을 회전 시킴으로써 터빈 끝에 달려있는 발전기를 회전 시킴으로써 전자기 유도를 통해 전기를 생산해냅니다.전자기 유도 현상이란 코일(도선)이 있고, 코일 주변에 자석(또는 전자석)이 움직이거나 자기력이 변화하고 있을 때 코일(도선)에 유도 전류가 흐르는 현상을 말합니다.태양열을 이용해 증기를 만들고, 이 증기로 터빈을 돌려 터빈 끝에 달린 자석이 코일 주변으로 회전하거나, 또는 터빈 끝에 달린 코일이 자석 주변으로 회전하면서 코일에서 유도 전류가 발생하는데 이를 모아 전기로 사용하는 원리입니다. 회전 방향과 상관없이 코일에 전류를 모을 수 있습니다.도움이 되셨다면 추천 부탁드립니다.

전기·전자

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태양에너지를 어떻게 전기에너지로 전환하는가요?