태양에너지에 대해서

관리자
발행일 2006-05-19 조회수 6

태양에너지에 대해서  
  태양방사열, 즉 태양에너지는 농업, 난방, 조명, 보존 멸균, 조리, 일광욕 등 다양한 용도로 이용되어 왔다. 태양열을 발전에서 온수까지 다양하게 이용하는 설비로서는 집열, 열전판, 축열, 열교환, 방열 시스템이 있다.
  집열에는 렌즈나 반사경으로 고온의 열을 모으는 방법, 파이프가 딸린 검은 금속판이나 진공 유리관 상부에 공기층을 만들고 하부에 단열재를 넣은 강화유리로 덮는 방법이 있다.  태양광은 기후에 따라 불안정하므로 집열된 열은 물이나 공기에 축열한다. 열은 증기를 만들어 터빈을 돌리는 태양발전, 태양열 온수기를 비롯하여 급탕. 난방 시스템, 증류나 공업용 열, 온실, 축사 난방에도 사용된다.   태양발전은 태양열을 효율적으로 모아 그 열로 터빈 발전기를 회전시키고 전기를 만들어 낸다. 모아들인 열로 파이프의 열 매체를 가열하면 뜨거워진 매체는 열 교환기를 통하여 순환하고, 열 교환기 안의 제2 파이프의 열 매체를 가열시킨다. 제 2열 매체도 순환하여 증기 터빈, 복수기에 열에너지를 전달 운반한다. 배열은 지역난방에도 이용할 수 있다. 태양전지는 일사를 직접 전지로 바꾸는 반도체장치다.  1954년 미국의 샤핀은 실리콘 광전지층을 개발하여 광전 변환율 6%를 이루었다.
1955년에는 미국의 벨 연구소에서 효율 11%의 전지를 개발하였는데 단가가 높아서 인공위성이나 무인등대 등에 이용되었다. 태양전지는 반도체 안에 빛에 의해 발생된 전자를 접합부의 전계로 분리하여 전력을 만든다. 반도체에는 실리콘, 비화칼륨, 유화카드뮴, 아몰파스 실리콘 등이 사용된다.
태양전지의 복수패키지를 태양전지 모젤이라고 하는데 에너지는 1제곱미터당 1kw이다. 태양전지를 일반인에게 보급하기 위해서는 단가를 낮추고 전력을 높이는 문제가 해결되어야할 것이다.
태양광발전은 태양으로부터의 빛에너지를 직접 전기에너지로 바꾸어주는 발전방식이다. 이러한 태양광발전의 핵심은 일반적으로 pn접합구조를 가진 태양전지(solar cell)로서 외부로부터 광자(photon)가 태양전지의 내부로 흡수되면 광자가 지닌 에너지에 의해 태양전지 내부에서 전자(electron)와 정공(hole)의 쌍(e-h pair)이 생성된다. 생성된 전자-정공 쌍은 pn접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n형 반도체로 이동하고 정공은 p형 반도체로 이동해서 각각의 표면에 있는 전극에서 수집된다.
각각의 전극에서 수집된 전하(charge)는 외부 회로에 부하가 연결된 경우, 부하에 흐르는 전류로서부하를 동작시키는 에너지의 원천이 된다
장 점 : 에너지원이 청정하고 무제한
          필요한 장소에서 필요한 양만 발전 가능
          유지보수가 용이하고 무인화 가능
          20년 이상의 장수명
          건설기간이 짧아 수요 증가에 신속히 대응가능
단 점 : 전력생산이 지역별 일사량에 의존
          에너지밀도가 낮아 큰 설치면적 필요
          설치장소가 한정적이고 시스템 비용이 고가임
          초기 투자비와 발전단가 높음
          일사량 변동에 따른 출력이 불안정


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