태양광 전지판에 전지 관련하여 질문드립니다.

Question

현재 생산되고 있는 태양광용 전지의 제조 및 동작 원리가 궁금합니다.

반도체 물질을 이용하여 특정 판에다 인쇄? 도금?형태로 하여 햇빛을 받으면 반응하여 전류가 흐르게 된다고 하는데..

좀 쉽게 설명 해주시면 감사하겠습니다.

또한, P형과 N형 반도체의 차이가 뭔지도 궁금하네요.

Answer 1

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.

Answer 2

안녕하세요. 김학영 과학전문가입니다. 태양광 전지판넬의 원리는 광전효과를 이용한 것입니다. 광전효과란 간단히 말해 특정한 반도체에 빛을 가해주면 바로 전기로 변하는 현상입니다.

P형과 N형 반도체는 각각 전자의 이동에 있어서 양의 구멍(holes)와 음의 전하를 가진 전자들(electrons)에 따라 구분되는 두 가지 유형의 반도체입니다.