태양 전지의 종류는 무엇입니까? 작업, 지원서(PDF)

이 기사에서는 태양 전지 에 대해 알아볼 것입니다. 및 작동 원칙 , 다양한 태양 전지 유형 , 구성 및 애플리케이션 태양 전지의. 또한 다운로드 무료 PDF 이 기사의 파일입니다.

태양 전지 및 유형

태양전지란 무엇인가요?

광전지(PV) 변환에서 태양 복사는 태양 전지 라고 하는 반도체 장치에 떨어집니다. 태양광을 직접 전기로 변환하는 것.

광전지(PV-cell) 또는 태양 전지의 개략도가 그림에 나와 있습니다.

그것은 빛이 p-형과 n-형이라고 하는 두 가지 유형의 반도체 사이의 접합부에 미치는 영향에 의존합니다. N형은 전자가 과잉이고 p형은 전자가 부족하다.

밝은 빛이 세포에 비칠 때 빛의 에너지, 즉 광자는 전자가 그들 사이의 접합부에서 분리되도록 합니다.

이것을 광전이라고 합니다. 단결정 실리콘(4 원자가 전자)의 경우 'p'는 실리콘을 붕소(3 원자가 전자)로 도핑하여 얻어지며 일반적으로 1um 두께입니다. 'n'은 비소 또는 인(5가 전자)으로 도핑하여 얻어지며 일반적으로 두께는 800um입니다.

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태양전지의 종류

다음은 다양한 태양 전지 유형입니다. 태양 전지판에 사용:

1. 비정질 실리콘 태양 전지(a-Si).
2. 바이오하이브리드 태양전지.
3. 매몰 접촉 태양 전지.
4. 텔루르화카드뮴 태양전지(Cd Te).
5. 집중 PV 전지(CVP 및 HCVP).
6. 구리 인듐 갈륨 셀레나이드 태양 전지(CI(G)S).
7. 결정질 실리콘 태양 전지(C-Si).
8. 색소 감응 태양 전지.
9. 하이브리드 태양 전지.
10. 다중 접합 태양 전지.
11. 단결정 태양 전지.
12. 나노 크리스탈 태양 전지.
13. 광전기화학 전지.
14. 고체 태양 전지.
15. 박막 태양전지.
16. 웨이퍼 기반 태양 전지.

#1 비정질 실리콘 태양전지(a-Si)

이들은 박막 태양 전지의 수정된 버전입니다. 이러한 유형의 태양 전지는 각각 다른 밴드갭 에너지를 갖도록 3개의 비정질 실리콘 층을 사용합니다. 서로 다른 밴드갭으로 인해 각 레이어는 변환 효율성을 높이는 방법으로 태양 에너지 스펙트럼의 다른 부분에 응답할 수 있습니다.

비정질 전지는 다른 유형보다 효율이 높으며 쉽게 구할 수 있습니다. 그러나 단결정 태양전지와 같은 전력을 생산하기 위해서는 두 배의 표면적이 필요하다.

#2 바이오하이브리드 태양전지

바이오하이브리드 태양전지는 광계인 유기물(탄소 함유)과 무기물(탄소 제외)로 구성된다. 광계의 여러 층이 광자 에너지를 수집하고 화학 에너지로 변환하여 세포를 통과하는 전류를 생성합니다.

바이오하이브리드 태양전지의 가장 큰 장점은 100% 효율로 태양에너지를 전기로 변환한다는 점이다. 이는 화학에서 전력으로의 변화를 통해 손실되는 전력이 거의 또는 전혀 없음을 의미합니다.

#3 묻힌 접촉 태양 전지

매립형 접촉형 태양전지는 고효율 태양전지 기술이다. 이 유형은 레이저로 형성된 홈 내부의 도금된 금속 접촉을 기반으로 작동합니다.

상용 스크린 인쇄 태양 전지에 비해 약 25%의 더 나은 성능을 제공할 수 있습니다. 매립형 접촉 기술의 효율성 향상은 상당한 비용 및 성능 이점을 제공합니다.

#4 카드뮴 텔루라이드 태양전지(Cd Te)

이 유형의 태양 전지는 햇빛을 흡수하고 전기로 변환하도록 설계된 얇은 반도체 층에 카드뮴 텔루라이드를 사용합니다. 이들은 1차 광변환 층 역할을 하며 재료의 첫 번째 마이크론 내에서 가장 가시광선을 흡수합니다.

TCO 층은 CdTe 층에 흡수된 빛을 전류와 전압으로 변환하는 전기장을 생성합니다. 이러한 시스템은 유사한 결정질 실리콘보다 훨씬 더 효율적입니다.

#5 집중 PV 전지(CVP 및 HCVP)

집중 PV 전지는 기존의 태양광 시스템과 동일한 방식으로 전기 에너지를 생성합니다. CVP는 일반적으로 곡면 거울을 사용하여 햇빛을 작고 고효율의 다중 접합 태양 전지에 집중시킵니다. 이들은 약 40%의 더 높은 효율성을 제공할 수 있으며 또한 더 저렴합니다.

#6 구리 인듐 갈륨 셀레나이드 태양 전지(CI(G)S)

구리 인듐 갈륨 셀레나이드 태양 전지는 햇빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 데 사용됩니다. 일반적으로 유리 또는 플라스틱 지지대에 구리, 인듐, 갈륨 및 셀레늄의 얇은 층을 증착하고 전류를 저장하기 위해 앞뒤로 전극을 부착하여 만듭니다.

이 소재는 흡수계수가 높고 햇빛을 강하게 흡수하기 때문에 훨씬 더 얇은 필름이 필요합니다. 이러한 재료는 태양 스펙트럼의 상당 부분을 흡수하여 최고의 효율성을 달성할 수 있습니다.

#7 결정질 실리콘 태양전지(C-Si)

결정질 실리콘은 태양 전지를 생산하기 위한 광전지 기술에 사용되는 주요 반도체 재료입니다. 이 태양 전지는 결정 격자를 형성하기 위해 함께 연결된 실리콘 입자로 구성됩니다.

이 수정 격자는 빛을 전기로 더 효율적으로 변환하는 조직화된 시스템을 제공합니다. 고효율이기 때문에 최종 설치 비용이 절감됩니다.

#8 염료감응 태양전지

감광성 양극과 전해질 사이에 형성된 반도체 기반의 저가형 박막 태양전지인 광전기화학 시스템이다. 이 장치는 유기 염료와 반도체를 사용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 데 사용됩니다.

다른 유형의 태양 전지에 비해 고온 조건 및 확산광에서 더 잘 작동합니다. 또한 비용 효율적이고 제조가 쉽고 조작이 간편합니다.

#9 하이브리드 태양전지

이러한 유형의 태양 전지는 유기 및 무기 반도체의 두 가지 재료로 구성됩니다. 유기 물질은 공여체로 빛을 흡수하고 기공을 운반하는 공액 폴리머로 구성됩니다.

반면, 무기 물질은 구조에서 수용체 및 전자 수송체로 사용됩니다. 하이브리드 태양광 시스템의 장점은 태양 에너지와 저렴한 전기를 저장한다는 것입니다. 최대 사용 시간 동안 태양광 에너지를 사용할 수 있게 되었습니다.

#10 다중접합 태양전지

이들은 다양한 반도체 재료로 만들어진 다중 pn 접합이 있는 태양 전지입니다. 여기에서 각 물질의 pn 접합은 서로 다른 파장의 빛에 반응하여 전류를 생성합니다.

이들은 별도의 레이어를 사용하여 들어오는 햇빛의 다른 파장을 흡수할 수 있습니다. 이것은 단일 접합 전지보다 태양광을 전기로 변환하는 데 더 효율적입니다.

#11 단결정 태양 전지

이 유형의 태양 전지는 반도체와 유사한 고순도 실리콘 단결정으로 만든 원통형 실리콘 막대로 구성됩니다. 다결정 태양전지처럼 작동합니다.

단결정 태양전지에 햇빛이 내리면 에너지를 흡수하고 복잡한 과정을 거쳐 전기장을 생성한다. 이 전기장은 전기를 생성하는 전압과 전류를 포함합니다. 단결정 태양전지는 효율이 비교적 높습니다.

#12 나노결정 태양전지

나노결정 태양전지는 나노결정이 코팅된 물질로 만들어진다. 나노 결정은 실리콘, CdTe 또는 SiG로 이루어지며 기판은 일반적으로 실리콘 또는 다양한 유기 반도체입니다.

이러한 나노결정은 일정량의 양자점 용액을 평평한 표면에 배치하는 것과 관련된 스핀 코팅 공정에 의해 형성됩니다. 용액을 고르게 펴 바르고 원하는 두께가 될 때까지 표면을 돌립니다.

#13 광전기화학 전지

이 태양 전지는 염료 감응 태양 전지와 유사한 전기 에너지를 생성하기 위해 반도체 또는 감광제에 햇빛 소스를 흡수합니다.

여기서 각 셀은 하나 또는 두 개의 반도체 광전극과 전해질에 담근 추가 금속 및 기준 전극으로 구성됩니다. 비용이 저렴하고 공정이 매우 간편하여 장점 중 하나입니다.

#14 고체 태양 전지

고체 태양 전지는 일반적으로 반도체 다이오드 및 집적 회로와 유사한 반도체 장비에 사용됩니다. 또한 움직이는 부품이 있는 장치를 대체하는 가동 부품이 없는 반도체 전자 제품에도 사용됩니다.

이것은 두 개의 결정으로 구성되며, 하나는 추가 자유 전도대 전자를 증폭하는 n형 반도체로 도핑됩니다. 그리고 다른 하나는 더 많은 전자 정공을 추가하는 p형 반도체로 도핑됩니다.

#15 박막 태양전지

이러한 유형은 태양광 효과를 사용하여 햇빛 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 설계되었습니다. 박막 태양 전지는 유리, 플라스틱 또는 금속과 같은 유연한 기판에 하나 이상의 얇은 층을 증착하여 만듭니다.

최근에는 비교적 저렴한 비용과 발전 효율로 인해 다양한 형태의 박막형 태양전지가 사용되고 있다. 또한 이들은 카드뮴 텔루라이드, 구리 인듐 갈륨 이셀레나이드 및 비정질 박막 실리콘을 포함한 여러 기술에 사용됩니다.

#16 웨이퍼 기반 태양 전지

이름에서 알 수 있듯이 웨이퍼 기반 실리콘 셀은 단결정 또는 다결정 실리콘 조각으로 만들어집니다. 그들은 모든 유형의 태양광 기술 중 가장 높은 효율을 달성할 수 있습니다. 이 태양 전지에서 모든 기능 층이 기판에 증착되고 전기적으로 연결된 하위 전지를 분리하기 위해 전사됩니다.

태양전지의 작동

태양의 광자는 극도로 얇은 p면의 세포를 공격하고 접합부까지 침투하여 전자-정공 쌍을 생성합니다. 셀이 부하에 연결되면 그림과 같이 전자가 n 상단에서 확산됩니다. 전류(I)의 방향은 전자의 반대 방향입니다.

일반적으로 전압-전류 특성은 Voc =개방 회로 전압, Isc =단락 전류인 두 가지 다른 태양 복사 레벨에서 그림에 표시됩니다. 셀의 이상적인 전력은 Vo.Isc입니다. 최대 유용 전력은 I-V 곡선 아래에서 형성될 수 있는 가장 큰 직사각형의 면적입니다.

이 상황에 해당하는 전압과 전류를 Vm, I'm로 표시하면 최대 유효 전력은 VmIm입니다. 최대 유효 전력과 이상적인 전력의 비율을 전체 계수(k)라고 합니다. 실리콘 셀에 대한 이러한 요소의 일반적인 값은 다음과 같습니다.

Voc =450~400mV; Ioc =30 ~ 50mA/cm ² , K =0.65 ~ 0.80.

박막 또는 웨이퍼 형태의 태양 전지는 입사되는 태양 에너지의 3%에서 30% 미만으로 DC로 변환됩니다. 전기. 이러한 전지를 직렬 병렬 구성으로 연결하면 수 킬로볼트만큼 높은 고전압을 갖는 태양 전지판을 설계할 수 있습니다.

에너지 저장 및 전력 조절 장비와 결합된 이 전지는 완전한 태양열-전기 변환 시스템의 필수적인 부분으로 사용될 수 있습니다.

태양 전지의 응용

태양 전지판이나 광전지의 사용에 대한 많은 실용적인 응용 프로그램이 있습니다. 농업에서 관개용 전원으로 처음 사용됩니다. 의료 분야에서 태양 전지판은 의료 용품을 냉장하는 데 사용할 수 있습니다. PV 모듈은 광전지 시스템에 활용되며 다음과 같은 다양한 유형의 전기 장치를 포함합니다.

다음은 다양한 태양 전지 응용 분야의 목록입니다.

1. 태양광 발전소.
2. 옥상 태양광 발전 시스템.
3. 독립형 PV 시스템.
4. 태양광 하이브리드 발전 시스템.
5. 집중형 광전지.
6. 태양광 패널.
7. 태양광 펌핑 레이저에서.
8. 태양광 차량.
9. 우주선 및 우주 정거장의 태양 전지판에 사용됩니다.

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