태양광 발전 원리 및 태양 전지 원리 – 효율,장단점,구조
태양광 발전 원리 및 태양 전지 원리 – 효율, 장단점, 구조 및 작동 방식에 대해서 알아보겠습니다.
태양광 발전 원리 및 태양 전지 원리 목차
- 태양광 발전 원리 – 태양광 발전이란?
- 태양광 발전 원리 – 태양광 발전 시스템 작동 방식
- 태양 에너지의 장점과 단점
- 태양 전지 원리 – 태양 전지란?
- 다양한 유형의 태양 전지
- 태양 전지 특성
- 전기를 생성하는 태양 전지 작동 원리
태양광 발전 원리 – 태양광 발전이란?
태양광 발전 원리 첫 번째 태양광 발전이란 무엇일까요? 바로 햇빛을 전기로 바꾸는 것을 태양광 발전이라고 합니다. 태양광을 태양 전기로 변환하는 것은 PV(Photovoltics)를 사용하거나 집중 태양열 발전(CSP)을 사용하여 수행할 수 있습니다.
이 글에서는 태양 전지(Photovoltaic Cells)를 사용하는 기술에 중점을 둘 것입니다.
전기가 필요한 거의 모든 곳에서 태양열을 사용할 수 있습니다. 태양광 발전 시스템은 몇 년에 걸쳐 발전해 왔습니다. 오늘날 우리는 보다 효율적이고 기술적으로 발전된 태양광 발전 시스템을 보유하고 있으며, 새로운 태양 에너지 회사들의 등장으로 인해 태양 전지와 태양 전지 패널 제조가 늘어나면서 경쟁으로 태양 전지 설치 비용의 하락으로도 이어지고 있습니다.
태양 에너지는 깨끗한 녹색 에너지로 재생 가능하므로 점점 더 많은 가정과 기업에서 에너지 요구 사항을 충족하고 전기 요금을 절약하고 절약하기 위해 태양 에너지를 사용하고 있습니다.
태양광 발전 원리 – 시스템의 작동 방식
태양광 발전 원리 두 번째 시스템은 태양으로부터 에너지를 취하고 태양 전지판을 사용하여 작동합니다. 이 태양 전지판은 일반적으로 건물의 지붕에 설치하고 태양 에너지를 사용 가능한 전기로 변환시킵니다. 이렇게 저장된 전기는 DC 전류의 형태입니다.
태양광 인버터는 DC 전기를 교류(AC) 전기로 변환하는 데 사용됩니다. 그런 다음 AC 전기가 전기 그리드로 전달됩니다.
DC 전기의 이러한 변환은 “솔라 PV Balance of System”(BOS)이라는 시스템을 사용하여 수행됩니다.
BOS 시스템은 일부 장비를 사용하여 DC를 AC로 변환합니다. 이러한 장비에는 다음과 같은 도구가 필요합니다.
- 햇빛으로부터 DC를 생성하는 태양 전지판
- DC를 AC로 변환하는 인버터
- 전기를 저장하는 태양 전지
- 작동할 시스템 설치를 위한 다른 전기 배선
태양 에너지의 장점과 단점
태양 에너지는 태양 복사에서 얻습니다. 태양 복사는 무료이지만 태양 에너지는 무료가 아닙니다. 태양 복사를 태양 에너지로 변환하는데는 비용과 기술이 사용됩니다. 다른 기술들과 마찬가지로 태양 에너지에는 이와 관련된 몇 가지의 장점과 단점이 있습니다.
태양 에너지의 장점
1. 재생 가능하고 무공해입니다.
태양 복사는 자유롭고 깨끗하며, 재생 가능한 에너지 원입니다. 태양 복사를 태양 에너지로 변환하는 것은 무공해입니다. PV 셀, 모듈 및 패널은 전혀 오염을 일으키지 않습니다. 태양은 수십억 년 동안 빛나고 있으며, 앞으로도 계속될 것이므로 자유 에너지의 훌륭한 원천입니다.
2. 전기 요금을 절감해줍니다.
전기 요금 인상은 전 세계의 주요 관심사입니다. 전통적인 전기 발전과 송전, 유통은 나날이 비싸지고 있습니다. 전기 요금을 줄이기 위해 점점 더 많은 사람들이 홈 솔라 패널 시스템을 설치하고 있습니다. 이러한 시스템의 초기 설치 비용은 비싸지만 시간이 지날수록 오히려 득이 됩니다.
3. 수 년 이상 유지 보수가 필요 없거나 적음
태양전지판 시스템(Solar Photovoltaic Panel System)의 주요 이점 중 하나는 유지관리 비용이 매우 적거나 전혀 들지 않는다는 것입니다. 세계 대부분의 태양열 회사들은 태양열 시스템에 대해 25년에서 30년의 보증을 제공합니다. 상업용 및 가정용 패널 시스템은 수년간 계속 작동하고 태양열 전기를 생산합니다.
4. 여름에 태양에너지를 더 많이 사용할 수 있습니다.
PV 셀은 전기를 발생시키기 위해 강한 햇빛이 필요합니다. 따라서 태양열 패널 시스템은 낮이 더 길고 더울수록 여름에 더 많은 에너지를 생성합니다. 겨울, 밤, 구름 낀 날은 그렇지 않습니다. 태양계는 일 년 내내 좋은 햇빛을 받는 디저트 같은 곳에서 거대한 전기를 생산할 수 있습니다.
5. 다양하게 응용이 가능합니다.
태양열에너지는 태양열 집광 시스템, 태양열 온수기, 태양열 조리기 및 가전, 가정용 냉난방 시스템 등 다양한 용도로 사용할 수 있습니다. 또한 자동차를 운전하는 데 사용될 수 있습니다. 대부분의 인공위성과 우주 장비들은 태양에너지를 이용하여 스스로 전력을 공급합니다.
6. 나중에 사용할 수 있도록 저장할 수 있습니다.
태양에너지의 또 다른 유용한 이점은 태양광이 없을 때 나중에 태양전지에서도 사용할 수 있다는 것입니다. 저장할 수 있는 전기의 양은 설치된 태양열 패널 수와 배터리의 저장 용량에 따라 달라집니다. 태양전지 가격은 용량(Ah)과 보증에 따라 다릅니다.
태양에너지의 단점
1. 많은 공간을 필요로 합니다.
태양 전지판 시스템의 가장 큰 단점은 태양 전지판 및 모델이 넓은 영역을 차지한다는 것입니다. 옥상 홈 태양 전지 패널 시스템에는 패널이 설치된 태양 전지 패널 마운트를 위한 넓은 공간이 필요합니다. 또한 이 지역은 그림자가 없어야 하고 햇빛이 잘 들어야 합니다. 방향 또한 최대 출력에 대한 올바른 방향이어야 합니다.
2. 초기 비용이 높습니다.
태양열 패널 시스템의 또 다른 큰 장애는 초기 설치 비용입니다. 가정용 태양열 패널 시스템의 경우(미국기준) 와트당 초기 설치 비용은 약 2달러입니다.
따라서 태양 에너지 500와트를 생성해야 하는 경우 비용은 약 500 * 2 = US $ 1,000.00일 수 있습니다. 배터리가 장착된 1kw 가정용 태양열 패널 시스템의 비용은 약 2,000달러일 수 있습니다.
발전사업용 태양광 설치 비용은 현재 미국보다 우리나라가 높지만 가정용 태양광 설치 비용은 미국보다 훨씬 저렴합니다.
3. 밤 또는 구름 많은 날은 태양열 발전이 없습니다.
이것은 태양열 패널 시스템의 또 다른 단점입니다. 에너지를 생성하기 위해서는 햇빛에 지속적으로 노출되어야 합니다. 이 시스템은 밤 동안 에너지를 생성하지 않으며, 흐린 날에도 최대한의 성능을 발휘하지 못합니다. 이때 배터리에 저장된 에너지를 사용해야 합니다.
4. 겨울에 태양 에너지가 감소합니다.
겨울에는 낮이 춥고 햇빛이 그리 밝지 않습니다. 너무 추운 지역도 마찬가지입니다. 이 시간이나 장소에서는 시스템이 최대한 작동하지 않습니다.
5. DC 장비는 비용이 많이 듭니다.
태양열 패널은 일광에서 직류(DC)를 생성합니다. 이 전기는 DC에서 실행되는 전기 장치를 실행하는 데 직접 사용할 수 있습니다. 그러나 이러한 어플라이언스는 AC에서 실행되는 어플라이언스보다 상대적으로 광범위합니다.
그러나 인버터를 사용하여 DC를 AC로 변환할 수 있습니다.
6. 비싼 배터리
태양열 패널에서 생성된 태양 에너지는 배터리에 저장하고 필요할 때 사용할 수 있습니다. 하지만 여기서 단점은 이 태양 전지들이 현재 너무 비싸다는 것입니다.
태양 전지 비용은 용량(Ah)과 보증에 따라 달라집니다. 또한 튜브형 배터리는 더 나은 백업 기능을 제공하고 더 오래 지속되며 더 많은 보증을 제공합니다. 따라서 플랫 플레이트 배터리보다 더 많은 비용이 듭니다. 가격도 브랜드에 따라 다릅니다.
태양 전지 원리 – 태양 전지란?
다양한 유형의 태양 전지
오늘날 많은 새로운 스타일의 태양 전지가 개발되고 있지만 주로 사용되는 두 가지 재료가 있습니다.
1. 결정질 실리콘 태양 전지(단결정)
이 태양 전지는 결정질 실리콘으로 제조됩니다. 많은 사람들이 실리콘이 지구상에서 두 번째로 흔한 재료이며, 모래에서 풍부하게 발견된다는 것을 알고 있어야 합니다. 실리콘으로 태양 전지를 제조하기 위해, 제조된 실리콘 결정은 약 300마이크로 미터의 두께로 슬라이스 되고 태양 에너지를 포착하기 위한 반도체로서 작용하도록 코팅됩니다.
2. 박막 또는 다결정 태양 전지
박막 태양 전지는 비정질 실리콘 또는 반도체로서 실리콘 대신 사용할 수 있습니다. 이 태양 전지는 비교적 유연하며, 건축 자재와 함께 직접 설치할 수 있습니다. 태양빛이 적을 때 구름 속에서도 잘 작동합니다. 여기서 단점은 박막 PV 셀 이 결정 실리콘 셀보다 상대적으로 전기를 적게 발생시킨다는 것입니다.
태양광 패널
어레이 또는 태양광 PV 셀은 PV 모듈을 형성하기 위해 전기적으로 함께 연결되고 이러한 모듈의 어레이는 다시 전기적으로 연결되어 태양 전지판을 형성합니다. 이 연결은 플럭스 코어 솔더 와이어 와 PV 리본을 사용하여 납땜하여 사용합니다.
태양 전지 특성
우리가 지구에서 받는 태양 광의 광자라고 불리는 태양 에너지 입자를 알고 계십니까? 이들 입자가 태양 전지의 반도체 재료(실리콘)에 부딪치면, 자유 전자가 느슨해져서 처리된 전지 표면을 향해 이동하여 정공을 생성합니다. 이 메커니즘은 반복해서 발생하며, 점점 더 많은 전자 (음전하)가 셀의 전면을 향해 흐르고 전자의 불균형을 만듭니다. 이제 태양 광 전지의 전면(–) 및 후면(+) 표면이 구리 선과 같은 도체로 연결되면 전기가 생성됩니다.
전기를 생성하는 태양 전지 원리
태양 전지는 햇빛의 에너지를 전기 에너지로 변환합니다. 태양 전지는 빛 에너지를 흡수하는 실리콘과 같은 물질을 포함합니다. 에너지는 전자를 느슨하게 하여 자유롭게 흐르고 전위 에너지 또는 전압의 차이를 생성할 수 있습니다.
전자 또는 음의 흐름은 충전 전류를 생성합니다. 태양 전지는 배터리의 단자와 같이 양극과 음극이 있습니다. 접점이 전도성 와이어로 연결된 경우 전류는 음극에서 양극 접점으로 흐릅니다. 아래 그림은 태양 전지가 어떻게 전기를 생산하는가를 보여줍니다.
PV 셀이 얼마나 많은 전기를 생산할 수 있습니까?
단일 광전지는 약 1~2 와트의 전기를 생산할 수 있으나 이 에너지는 가정이나 상업용으로 사용하기에는 너무 적습니다.
전기의 출력을 증가시키기 위해, 몇 개의 광전지가 전기적으로 서로 연결되어 광전지 모듈을 형성하고, 이들 모듈은 또한 전기적으로 연결되어 광전지 패널/광전지 어레이를 형성한다. 어레이를 구성하기 위해 연결된 모듈의 수는 필요한 태양 전기 에너지의 양에 따라 다르다.
DC를 AC 전기로 변환
PV 셀은 직류를 생성합니다. 이 DC 전기는 가정용 조명 시스템 또는 작동 중인 기기에서 사용할 수 있도록 교류로 변환되어야 합니다. 인버터는 DC를 AC로 변환하는데 사용됩니다. 이것은 DC를 배터리에서 AC로 변환하는 것과 같습니다.
태양 전지에 의해 생성된 전기 저장
태양 에너지를 사용하여 태양 전지에서 생성된 전기는 저장되어 나중에 필요할 때 사용할 수 있도록 해야 합니다. 이것은 태양 전지 뱅크에 전류를 흐르게 함으로써 이루어진다.
이것으로 태양광 발전 원리 및 태양 전지 원리 – 효율,장단점,구조,작동방식에 대한 설명을 마치겠습니다.