태양발전소의 태양 전지판이 어떻게 태양에너지를 전기로 변환하는가요?

Question

각각의 발전소는 고유의 전기에너지로 변환하는 방법이 있을텐데, 태양발전소는 태양에너지를 전기로 전환하는 방법이 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

태양에너지를 이용한 발전은 태양열, 태양광이 있습니다.

태양열은 태양으로부터 받은 열을 이용해 물을 끓여 증기를 발생시킨 뒤, 이 증기로 터빈을 돌려 전기에너지를 얻어냅니다. 발전기는 전자기 유도 현상을 원리로 작동합니다. 바람개비, 물레방아와 같은 터빈을 회전 시킴으로써 터빈 끝에 달려있는 자석이나 코일이 회전하며 유도 전류를 만드는데, 이 전류를 모아 전기로 사용합니다. 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.

태양광은 태양 빛에너지를 금속에 가해주어 금속에서 전자가 튀어나와 전류가 되는 광전효과를 기반으로 한 발전입니다. 이러한 경우는 발전기의 터빈과 달리 곧바로 전류가 생성됩니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

태양 전지판은 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는데 사용됩니다. 이 과정은 주로 태양 전지판 내부의 태양 전지셀에서 이루어집니다.

태양 전지셀은 일반적으로 실리콘으로 만들어진 반도체 소재로 구성되어 있습니다. 이 전지셀은 태양광을 받으면 광전효과를 통해 전자를 생성합니다. 태양광은 광자라는 입자 형태로 존재하며, 이 광자가 전지셀 내의 원자에 충돌하여 전자를 자유롭게 만듭니다.

전자가 자유롭게 움직이면서 전지셀 내부의 전기 회로를 따라 흐르게 되는데, 이 과정에서 전기 에너지로 변환됩니다. 전기 회로를 통해 전자는 전지판의 양쪽 단자 사이를 통과하며 전력을 생성하게 됩니다. 이렇게 생성된 전력은 전력 변환 장치를 통해 조절되고 사용 가능한 형태로 변환됩니다.