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ⓒ클립아트코리아

 

기후변화와 에너지 자원 고갈에 대한 우려가 커지면서, 화력발전의 화석연료나 원자력발전의 우라늄과 달리 깨끗하고 고갈될 염려가 없는 재생에너지에 관한 관심이 급증하고 있습니다. 그중에서도 태양전지는 우리 일상생활에서 비교적 많이 찾아볼 수 있는데요. 태양을 이용한 재생에너지 발전 에너지 효율이 높은 편이기 때문이죠. 오늘은 태양전지가 무엇인지, 어떤 종류가 있는지 자세히 알아볼까요?

 

흔히 볼 수 있는 태양전지, 무엇일까요?

태양전지는 태양의 빛에너지를 전기에너지로 변환시켜 전기를 발생하는 장치입니다. 태양전지로 전기를 생산할 수 있는 이유는 바로 광전효과 때문인데요. 광전효과란 물질이 빛을 흡수하여 광전자를 발생시키고, 이때 발생한 전자가 물질 밖으로 나와 일을 하고 다시 물질로 되돌아가는 것입니다. 이런 과정이 반복되며 전기가 생산되는 것이죠.

 

태양전지는 흡수층의 형태에 따라 결정질 실리콘 태양전지와 박막 태양전지로 나눌 수 있는데요. 여기서 결정질 실리콘 태양전지는 다시 다결정 태양전지와 단결정 태양전지로 나눌 수 있습니다.

 

다결정 태양전지란?

ⓒ클립아트코리아

 

앞서 말한 대로 결정질 실리콘 태양전지는 공정 방식에 따라 다결정과 단결정으로 구분할 수 있는데요. 그중 다결정 태양전지는 여러 실리콘을 한꺼번에 녹여서 만들어낼 수 있는 것으로, 겉면에 불규칙한 무늬 형태가 나타나 있습니다. 다결정 태양전지의 장점은 간단한 공정법과 저렴한 가격입니다. 반면 평균 효율이 18~19%로 단결정에 비해 평균 효율이 낮고, 이로 인해 더 많은 면적이 필요하다는 단점이 있답니다. 그렇기에 다결정 태양전지는 에너지 효율이 비교적 낮지만 저렴하여 주택용으로 사용한다고 해요.

 

단결정 태양전지란?

ⓒ클립아트코리아

 

단결정 태양전지는 전체적으로 다결정 태양전지와 반대되는 특징을 가지고 있는데요. 다결정 태양전지와 달리 하나의 결정만을 정제해야 하기 때문에 훨씬 정교하고 복잡한 공정 과정이 필요하답니다. 상대적으로 검은 색상이며, 특별한 무늬나 흔적이 없이 균일한 외면을 지니고 있어요. 단결정 태양전지의 장점은 적은 면적으로도 많은 전기를 생산할 수 있다는 점이고 다결정 태양전지보다 비싸기 때문에 구매 시 여건과 재무상태, 부지 면적, 환경을 골고루 고려해야 한다는 단점이 있습니다. 일조량이 적을 때에도 비교적 양호한 발전이 가능해서 주로 대규모 태양 발전 용도로 사용된다고 합니다.

 

박막 태양전지란?

이미 상용화가 완료되어 효율 개선과 두께를 줄이는 연구가 진행 중인 결정질 실리콘 태양전지와 달리, 박막 태양전지는 현재 기술 개발 단계에 있습니다. 박막형 태양전지는 실리콘웨이퍼*를 사용한 결정질 태양전지와는 다르게 값싼 유리, 금속, 플라스틱 등을 활용하여 구부러지며 얇고 다양한 크기로 생산 가능합니다. 또 비싼 실리콘의 양을 100분의 1 수준으로 줄일 수 있으며 일괄공정으로 처리되어 제조원가가 저렴하다는 점이 있습니다. 반면, 제조 과정이 복잡해 대량 생산이 어려워서 광전환 효율을 제대로 내기 어렵다는 단점이 있습니다.

 

*실리콘 웨이퍼는 실리콘 단결정 또는 다결정을 길게 기른 후 얇게 잘라서 판모양으로 만든 것입니다.

 

영농형 태양광 발전 ⓒ한수원 홈페이지 / 염전형수중태양광 발전설비 ⓒ김민정 MSG 스튜디오

 

지금 전 세계는 다양한 태양전지의 효율을 높이기 위해 노력 중입니다. 우리나라에서도 농업생산과 동시에 전기를 생산할 수 있는 ‘영농형 태양광 발전’, 소금과 전기를 모두 생산하는 ‘염전 공존형 수중 태양광’ 등을 활용하여 발전효율을 높이기 위해 노력하고 있습니다. 한전 전력연구원도 건물 벽면과 유리창 등 건물 외장에 부착이 가능한 ‘유리창호형 태양전지’를 개발하며 태양광 발전에 앞장서고 있습니다. 이제부터 길을 걷다 우연히 태양전지를 발견한다면 어떤 태양전지인지 한번 살펴보고, 이런 분야에도 활용되는군! 하고 생각해보는 건 어떨까요?

 

 

 


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