반도체 인터페이스에서 광기전 효과를 활용하는 광기전 발전은 광학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환합니다. 이 기술은 태양광 패널(모듈), 컨트롤러, 인버터의 세 가지 필수 구성 요소로 구성됩니다. 주로 전자 요소로 구성된 이러한 구성 요소는 통합된 태양광 발전 시스템으로 통합됩니다.
태양에너지는 독특한 장점으로 인해 주목을 받고 있습니다. 풍부한 태양 복사열은 무한한 가용성, 무공해 속성, 경제성, 무제한 접근성 등의 특성을 구현하는 중요한 에너지원으로 부상했습니다. 지상 태양 에너지 유입은 초당 800MWhm이라는 놀라운 수준에 도달할 수 있습니다. 태양 에너지의 매력적인 특성은 1980년대 이후 태양 에너지의 성장 궤적을 촉진해 왔습니다.
태양광 발전의 핵심은 반도체 내부의 광전 효과에 있습니다. 광자에 의해 조사되면 이러한 반도체는 에너지를 흡수하고 전자를 방출합니다. 이 해방된 에너지가 원자 내의 결합력을 극복하면 전류가 형성됩니다. 4개의 외부 전자를 가진 실리콘은 인과 같은 원소로부터 5개의 외부 전자를 결합하면 N형 반도체로 변환됩니다. 반대로 붕소는 P형 반도체를 생성합니다. P형 반도체와 N형 반도체의 접합이 전위차를 발생시켜 태양전지가 탄생하는 것입니다. PN 접합에 햇빛이 닿으면 P형 쪽에서 N형 쪽으로 전류가 흐릅니다.
물리학의 중추적인 현상인 광전 효과는 특정 물질이 특정 주파수 이상의 전자기파에서 에너지를 흡수하여 전류, 즉 광전기를 생성할 때 나타납니다.
다결정 실리콘의 생산은 잉곳, 슬라이스, 실리콘 웨이퍼로 마무리되며, 이후 가공됩니다. 실리콘 웨이퍼에 미량의 붕소와 인을 첨가하면 PN 접합이 형성됩니다. 후속 실크 메쉬 인쇄, 잘 조화된 은 페이스트 적용, 소결, 후면 전극 적용 및 반사 방지 코팅 증착을 통해 태양 전지 어셈블리가 완성됩니다. 이들 셀은 모듈로 결합되어 전면을 유리로 덮은 알루미늄 케이스로 둘러싸여 있으며 후면 전극이 장착되어 있습니다. 보조 장치와 결합하여 태양광 발전 시스템을 형성합니다. DC-AC 변환에는 인버터가 필요하므로 공공 전력망이나 배터리 저장 장치에 전력을 주입할 수 있습니다. 일반적으로 배터리 구성 요소는 시스템 비용의 50%를 차지하며 나머지는 변환기, 설치 비용, 보조 구성 요소 및 기타 비용으로 구성됩니다.
전 세계적으로 기존 에너지 자원이 제한되어 있는 상황에서 태양에너지는 새로운 신호탄으로 떠오르고 있습니다. 중국의 유한한 화석연료 매장량은 세계 평균과 비교할 때 10%에 불과합니다. 보충이 가능하고 안전하며 소음이 없고 오염이 없는 자원인 태양 에너지는 지리적 제약에 의해 제한되지 않습니다. 적용 범위는 옥상, 복잡한 지형이 있는 지역 등입니다. 태양 에너지는 연료 소비와 현장 발전의 필요성을 제거하여 장기적인 에너지 전략에 잘 부합합니다.
기존 화력발전과 비교하여 태양광발전은 다음과 같은 장점을 가지고 있습니다.
1: 고유한 위험이 없습니다.
2: 완전히 안전하고 신뢰할 수 있으며 소음과 오염이 없습니다.
3: 지리적 제약을 받지 않으며 다양한 위치에 적합합니다.
4: 연료가 필요 없으며 현장 발전이 필요하지 않습니다.
5: 고품질 에너지 제공
6: 사용자가 감정적으로 수용함
7: 신속한 건설주기와 비용 효율적인 에너지 생성
그러나 태양광 패널 생산은 에너지 집약적이며 환경적으로 해로울 수 있습니다. 현재의 태양광 패널 제조는 세계적으로 유익하지만 국내적으로 오염시키는 동시에 외부적으로 오염을 일으킬 수 있습니다. 1m x 1.5m 크기의 태양전지판을 제작하려면 40kg 이상의 석탄을 태워야 하지만, 가장 효율적인 중국 화력발전소는 같은 양의 석탄으로 130kWh의 전기를 생산할 수 있습니다. 또한 다음과 같은 과제도 포함됩니다.
1:광범위한 토지 이용이 필요한 낮은 에너지 밀도
2: 기상 조건에 따른 가변적인 에너지 생산
3: 화력발전에 비해 발전단가가 높다
4: 환경 친화적이지 않은 태양광 패널 제조 공정
독립형 태양광 발전이라고도 알려진 독립형 태양광 발전은 태양광 패널, 컨트롤러 및 배터리로 구성됩니다. AC 전원이 필요한 경우 인버터는 필수입니다. 이 제품은 외딴 지역의 마을 전원 공급 장치, 태양광 가정용 전력 시스템, 통신 신호 전원 공급 장치, 음극 보호 및 태양광 가로등과 같은 애플리케이션을 제공합니다.
그리드 연결형 태양광 발전은 태양광 패널의 DC 전력을 그리드 연결 인버터를 통해 도시 전력망 표준을 충족하는 AC 전기로 변환합니다. 이 분류에는 배터리 저장 장치가 있는 시스템과 없는 시스템이 포함됩니다.
배터리가 포함된 그리드 연결 시스템은 조정 가능한 기능을 제공하며 필요에 따라 전력 그리드에 연결하거나 연결을 끊을 수 있습니다. 정전 시 비상 백업 역할을 할 수 있습니다. 이러한 시스템은 주거용 건물에 설치되는 경우가 많습니다. 반면, 배터리가 없는 그리드 연결 시스템은 전력 예약 및 백업 기능을 제공하며 일반적으로 대규모 설치에 사용됩니다.
분산형 태양광 발전에는 특정 에너지 요구 사항을 충족하거나 기존 전력망을 강화하기 위해 사용자 사이트 또는 근처에 소규모 태양광 시스템이 수반됩니다. 이는 광전지 패널, 브래킷, DC 정션 박스, 그리드 연결 인버터 및 AC 배전 캐비닛과 같은 구성 요소로 구성됩니다. 태양복사 하에서 작동하는 이 시스템은 태양 에너지를 DC 전력으로 변환하고 그리드에 연결하여 에너지 균형을 조정합니다.
