태양광 에너지

태양광 에너지

태양광 발전 시스템을 이용하여 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하는 시스템이다.
태양광 발전 시스템은 몸에 나쁜 공해를 만들지 않고, 연료도 필요 없으며 소리도 나지 않아 조용합니다.
또한 쉽게 설치할 수 있으며 오랫동안 사용 할 수 있습니다.

기술발달로 태양광 모듈의 사용연한은 대략 25년 정도이며, 관리가 잘 된 태양관 모듈은 30년까지 발전할 수 있다.

태양광 발전 시스템의 구성

태양광 발전 시스템의 분류

하이브리드 시스템   풍력발전, 디젤발전 등 타 에너지원과 결합된 발전방식으로서  태양광 + 풍력, 태양광 + 연료전지, 태양광+ 지열, 태양광 + 디젤발전 등 다양한 방식이 있다.

 

계통연계형 시스템 : 한전 계통에 직접 연계하여 전력을 생산, 소비하는 발전 시스템

 

독립형 시스템 : 등대, 중계소, 인공위성 등 도서, 산간, 벽지 등에 독립적으로 사용되는 시스템으로서 한전 계통과 연계없이 전력을 생산, 소비하는 독립적인 발전 시스템 

 

태양광 발전 시스템의 구성기기

- 태양전지는 태양에너지가 입사되어 태양광 모듈에서 광기전력을 발생시키고 전류를 생성하는 전기설비다.

- 접속함은 태양광 모듈에서 발생된 직류(DC) 전력을 모아서 인버터로 보내는 역할을 담당하는 전기기기이다.

- 인버터는 태양광 모듈에서 생산된 직류(DC) 전력을 교류(AC) 전력으로 변환하는 전기기기이다.

- 축전지(배터리)는 낮에 생산된 직류(DC) 전력을 저장하여 밤이나 필요할 때마다 사용할 수 있도록 전기를 저장하는

  전기설비이다.

- 모니터링 시스템은 태양광 발전 시스템이 정상적으로 작동하는지 그 상태를 파악하고, 고장 및 이상 유무를 진단하기

  위해 설치하는 감시 시스템이다.

 

태양광 이용기술

• 태양광 발전은 태양의 빛에너지를 변환시켜 전기를 생산하는 발전기술로서 빛을 받으면 광전효과에 의해 전기를 발생하는 태양전지를 이용한 발전방식이다.
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• 태양광 발전시스템은 태양전지(solar cell)로 구성된 모듈(module)과 축전지 및 전력변환장치로 구성된다.

태양전지에 의한 발전원리

태양전지 (太陽電池 : solar cell, solar battery)

• 태양에너지를 전기에너지로 변환할 목적으로 제작된 광전지로써 금속과 반도체의 접촉면 또는 반도체의 pn접합에 빛을 조사(照射)하면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 것을 이용한 것이다.
• 금속과 반도체의 접촉을 이용한 것으로는 셀렌광전지, 아황산구리 광전지가 있고, 반도체 pn접합을 사용한 것으로는 태양전지로 이용되고 있는 실리콘광전지가 있다.

PN접합에 의한 발전원리

• 태양전지는 반도체기술의 발달과 반도체 특성에 의해 자연스럽게 개발되었으며 대표적으로 실리콘 태양전지가 있다.
• 태양전지는 전기적 성질이 다른 N(negative)형의 반도체와 P(positive) 형의 반도체를 접합시킨 구조를 하고 있으며 이들 반도체의 경계 부분을 PN접합(PN-junction)이라 말한다.
• 이러한 태양전지에 태양빛이 닿으면 태양빛은 태양전지 속으로 흡수되며, 흡수된 태양빛이 가지고 있는 에너지에 의해 반도체내에서 (+)와 (-)의 전기를 갖는 입자(정공(正孔:hole), 전자(電子:electron))가 발생하여 각각 자유롭게 태양전지 속을 움직이지만, 전자(-)는 N형 반도체 쪽으로, 정공(+)은 P형 반도체 쪽으로 모이게 되어 전위가 발생하게 된다. 이 때문에 앞면과 뒷면을 붙여 만든 전극에 전구, 모터와 같은 부하를 연결하게 되면 전류가 흐르게 되는데 이것이 태양전지의 PN접합에 의한 태양광발전의 원리이다.

태양전지의 원리

 

 

 

설치사례

주변 환경에 대한 고려가 필요하며, 주변 수목에 의한 음영(그림자) 유무를 검토하여 위치를 선정하고, 용량선정을 하여야 한다.

 

건물일체형 (BIPV)  

주변 건축물과 경관을 고려하고, 건축자재 역할까지 수행하는 1석 3조의 효과를 볼 수 있는 시스템이다.

단점으로는 설치비가 고가이고, 효율이 낮다는 점이다.