태양전지의 원리와 활용

Ⅰ. 태양전지의 원리

태양전지는 크게 태양열 전지와 태양광 전지로 나눌 수 있다. 태양열을 이용하여 터빈을 회전시키는데 필요한 증기를 발생시키는 장치는 태양열 분야(solar thermal electricity)이고, 태양빛(photons)을 반도체의 성질을 이용하여 전기에너지로 변화시키는 장치가 태양광 분야(photovoltaic solar cells)이다. 태양광 전지의 작동원리는 전기에너지를 빛에너지로 변환시키는 발광 다이오드(lighting emitting diode, LED)나 레이저 다이오드(laser diode)와 반대라고 생각하면 된다. 태양에너지 기술은 꾸준히 발전하여 현재 일부 시스템이 상용화 되었거나 상용화를 서두르는 단계에 와 있다.
대부분 보통의 태양전지는 대면적의 p-n접합 다이오드로 이루어져 있다. 광전 에너지 변환을 위해 태양전지가 기본적으로 갖춰야 하는 요건은 반도체 구조 내에서 전자들이 비대칭적으로 존재해야 한다는 것이다. 그림1은 p-n 접합의 비대칭성을 나타낸 것이다.

(그림-1) p-n접합

n-type 지역은 큰 전자밀도(electron density)와 작은 정공밀도(hole density)를 가지고 있고 p-type 지역은 그와 정반대로 되어있다. 따라서…