안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.
태양광 전지의 제조 및 동작 원리는 다음과 같습니다.
태양광 전지는 반도체 물질인 실리콘을 이용하여 제조됩니다. 실리콘은 전기를 전달하는 성질을 가지고 있습니다. 제조과정에서는 P형과 N형 실리콘을 사용합니다.
P형 실리콘은 전자가 부족한 상태이며, N형 실리콘은 전자가 과잉되어 있는 상태입니다. 이 두 가지 실리콘을 이용하여 전지를 만들 때, P형 실리콘 위에 N형 실리콘이 올라가는 구조로 되어 있습니다. 이 구조를 pn접합이라고 합니다.
태양광이 전지에 닿으면, 태양광에 있는 광자가 전자를 충돌시켜 전자-홀 쌍을 생성합니다. 이 전자-홀 쌍은 pn접합에서 분리되어 전기가 흐르게 됩니다. 전기가 흐르면 전지의 양단에 양전하와 음전하가 발생하게 되고, 이를 이용하여 전기를 생산합니다.
따라서, 태양광 전지는 햇빛을 받으면 전자-홀 쌍이 생성되고, pn접합에서 전기가 발생하는 원리로 작동합니다.
P형 실리콘과 N형 실리콘의 차이는 전자의 수와 결합 상태입니다. P형 실리콘은 전자가 부족한 상태이므로 전자-홀 쌍이 생성될 때 전자를 받아들일 수 있습니다. 반면, N형 실리콘은 전자가 과잉되어 있으므로 전자-홀 쌍이 생성될 때 전자를 방출할 수 있습니다. 이러한 차이로 인해 pn접합에서 전기가 생성됩니다.
