태양광 발전 전기패널의 원리와 문제, 발전방향

세계적인 에너지 문제를 해결하기 위한 대안으로 태양광 발전이 주목받고 있습니다. 태양광 발전에 사용되는 패널은 태양광을 흡수하여 전기로 변환시키는 역할을 합니다. 이번 글에서는 태양광 발전에 사용되는 패널의 발전 원리와 현재 기술의 문제점, 그리고 발전 방향에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

태양광 발전에 사용되는 패널의 발전 원리

태양광 발전이란?

태양광 발전은 태양광 에너지를 이용하여 전기 에너지를 생산하는 방식을 말합니다. 이를 위해서는 태양광 발전 패널이 필요합니다.

태양광 발전 패널의 구조 및 종류

패널 구조

태양광 발전 패널은 태양광을 흡수하여 전기로 변환시키는 역할을 합니다. 패널은 크게 태양광 전지와 프레임, 유리반사막, 배선 등으로 구성됩니다.

패널 종류

태양광 발전 패널은 크게 모듈 방식과 인버터 방식이 있습니다. 모듈 방식은 작은 태양광 패널 여러 개를 병렬 또는 직렬로 연결하여 전기를 생사하는 방식으로 대부분 가정용이나 소규모 상업용 태양광 시스템이 이에 속합니다. 반면, 인버터 방식은 여러 개의 모듈이 연결된 그룹을 하나의 큰 인버터로 연결하여 전기를 생산하는 방식으로 대형 상업용 태양광 발전 시스템에 적용됩니다.(모듈 방식의 소용량 발전에도 소형 인버터가 사용이 됩니다.)

태양광 전지의 동작 원리

태양광 전지는 태양광을 흡수하여 전기로 변환시키는 장치입니다. 태양광 전지는 일반적으로 광학적으로 투과성이 높은 실리콘으로 만들어진 기판 위에 양, 음극을 만들어 전기를 발생시킵니다. 태양광이 전지 표면에 닿으면, 전자와 양공이 발생하고, 전자는 음극에서 양공은 양극에서 모이게 됩니다. 이러한 전자와 양공의 모임에서 전기가 생성됩니다.

태양광 전지 실리콘에 대해
실리콘으로 구성된 태양광 전지는 대부분 결정질 실리콘과 비결정질 실리콘 중 하나 혹은 그들의 조합으로 만들어집니다.

결정질 실리콘은 일반적으로 크리스탈 실리콘 또는 단결정 실리콘이라고도 불리며, 매우 순수한 실리콘으로 만들어집니다. 단결정 실리콘은 고성능 태양광 전지에 주로 사용되며, 높은 변환 효율과 오랜 수명을 가지고 있습니다. 그러나 제조 과정이 복잡하고 비용이 많이 드는 단점이 있습니다.

비결정질 실리콘은 일반적으로 암모니아 기반 가스 상설 침전법(CVD)이나 증기 전달화학 기법(VTCC)을 사용하여 만들어집니다. 비결정질 실리콘은 낮은 변환 효율과 상대적으로 짧은 수명을 가지고 있지만, 저렴하게 생산할 수 있고 융통성이 높기 때문에 대량 생산에 적합합니다.

또한, 최근에는 다양한 실리콘 기반 태양광 전지 기술이 개발되고 있습니다. 이 중 일부는 다결정 실리콘, 양중성 실리콘, 페로브스카이트, 유기-무기 복합체 등입니다. 이러한 기술들은 고성능, 저비용, 생산성 등 다양한 측면에서 장단점을 가지고 있으며, 더욱 발전하고 있습니다.

 

 

현재 기술의 문제점

비용문제

태양광 발전 패널은 에너지를 얻는 것이 환경 친화적이지만, 현재까지는 비용 문제가 큰 이슈로 작용합니다. 태양광 발전 패널의 제조 과정에서 사용되는 원료의 가격 상승, 설치 비용 등의 문제로 인해 태양광 발전 시설을 구축하는 데 드는 초기 비용이 여전히 높은 수준에 머물고 있습니다. 따라서, 정부의 지원 정책과 기술 발전이 필요합니다.

효율성 문제

태양광 발전 패널의 효율성도 문제가 됩니다. 태양광 전지는 광학적으로 투과성이 높은 실리콘으로 만들어져 있지만, 태양광 에너지를 완벽하게 흡수하지 못하고 일부가 반사되는 문제가 있습니다. 또한, 날씨가 안 좋거나 야간에는 태양광 발전 효율성이 떨어집니다.

환경 문제

태양광 발전에 사용되는 패널은 제조과정에서 친환경적이지 않은 물질을 사용하는 등 환경 문제가 발생할 수 있고, 사용후 폐기 과정에서의 문제도 발생할 수 있습니다.

• 화학물질 오염: 태양전지 제조 과정에서 사용되는 화학물질은 환경에 미치는 영향이 큽니다. 특히, 비결정질 실리콘 제조 과정에서는 금속, 유기화합물, 산화제 등이 사용되어 대기나 수질 오염의 원인이 될 수 있습니다.
• 폐기물 오염: 태양전지 패널은 사용 기간이 지나면 폐기물로 처리됩니다. 폐기물 처리 과정에서는 전지 내에 포함된 유해 물질인 비소, 납, 크롬 등이 지표면 또는 지하수에 노출될 가능성이 있습니다.
• 노후 시스템 처리: 태양전지 패널의 수명이 지나면 재활용 및 처리 과정이 필요합니다. 이 과정에서는 재질 분리, 폐기물 처리 등이 필요하며, 이에 따라 환경 오염의 위험이 있습니다.
• 고장 시스템 처리: 태양전지 시스템은 기존의 발전 시스템에 비해 유지보수 비용이 적지만, 고장 발생시 처리방법이 필요합니다. 이에 따라 수은 카드늄, 납 등의 유해 물질이 노출될 가능성이 있습니다.\

 

태양광 발전 기술 발전 방향

기술 발전

태양광 발전 패널의 기술 발전이 가장 큰 관심사입니다. 현재 연구 중인 기술 중에는 태양광 전지의 효율성을 높이는 기술, 태양광 에너지 저장 기술, 태양광 발전 패널 제조 과정의 환경 친화적인 기술 등이 있습니다.

정책적 지원

정부의 지원 정책도 태양광 발전 방향에 큰 영향을 미칩니다. 정부는 태양광 발전에 대한 지원 정책을 강화하고 있으며, 태양광 발전 시설의 설치를 적극적으로 유도하고 있습니다. 대표적인 정부지원은 설치 보조금 지원 및 태양과 발전 전기 구매 등이 있습니다.

 

4. 마치며

결론적으로, 태양광 발전에 사용되는 패널은 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환하여 사용할 수 있는 가장 대표적인 장비입니다. 하지만, 현재 기술의 문제점과 환경 문제 등의 이슈가 있어 아직까지는 전 세계적으로 널리 사용되지는 못하고 있습니다. 기술 발전과 정부의 지원 정책 등 다양한 분양에서 노력하면서 태양광 발전 패널의 효율성과 제조 과정의 환경 친화성을 높이는 방향으로 발전해 나가고 있습니다. 이에 따라, 앞으로 태양광 발전은 전 세계적으로 더욱 활발하게 사용될 것으로 기대됩니다.

 

 

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