안녕하세요. 진솔한 과학 전문가입니다.
태양에너지를 어떻게 전기에너지로 전환하는 것은 특정 주파수 이상의 빛이 특정 금속 물질에 부딪히면 전자가 방출되는 현상인
광전효과를 이용합니다. 이때 생기는 전자가 태양광 시스템을 통하여 전기로 변환되는 것이 태양광 발전입니다.
1. 전자와 정공의 생성
태양빛이 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 생성
PN접합은 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
