태양광발전 및 태양 전지

태양광발전 기술은 원자 수준에서 빛을 전기로 변환합니다. 광전 효과는 특정 반도체 소재가 태양광 입자 또는 광자를 흡수하여 전자를 방출하도록 유발합니다. 태양광발전 전지는 가시광선으로부터 전기를 생산하며, 태양 전지는 태양광으로부터 가시광선뿐만 아니라 전체 범위의 광주파수를 흡수하여 태양 복사선을 유용한 에너지로 변환합니다. 안전하고, 환경보전적이며, 효율적인 에너지원이므로, 태양광발전 및 태양 전지 시스템은, 전기 자동차(EV) 및 태양 지붕에서 용수 펌핑 및 담수화 시스템까지 여러 유형의 기기에서 네트워크 또는 고립 전력 생산을 위해 사용됩니다.  

태양광발전 전지는 PN 접합과 같은 층화된 반도체 소재를 활용하여 광자 형태의 광에너지를 전자 형태의 전류로 변환합니다. PN 접합은 p형 반도체(전자 수용 소재) 및 n형 반도체(전자 공여 소재) 사이의 인터페이스입니다. n형 반도체가 광자를 흡수하면, 전자는 분리되어 자유 전자 및 전자 정공 쌍을 생성합니다. 음전하 전자는 p형 소재에 끌리고 양전하 정공은 n형 소재에 끌립니다. 전극에 완전 회로가 연결되는 경우, 자유 전자가 회로를 통해 이동하여, p형 소재에서 전자 정공과 결합할 때까지 전류와 전압을 생성합니다.

태양광발전 시스템의 효율은 사용된 태양광발전 전지 기술의 유형 및 반도체 소재의 유형에 따라 다양합니다. 첫 번째 태양 전지는 무기 다결정 및 단결정 소재로 구성되었습니다. 유기 전자공학 및 소재의 놀랄만한 향상으로 태양광발전 기술에 주목할 만한 도약이 있었습니다.

유기 태양 전지는 경량이고 유연하며, 인듐 주석 산화물(ITO) 또는 불소 도핑 산화 주석(FTO)과 같은 투명 전도체에 대한 저온 솔루션 공정을 통해 고성능 폴리머성 공여체, 풀러렌(fullerene), 비플러렌 수용체(NFA)를 이용하여 저가로 생산할 수 있습니다. 유기 정공 수송재(HTM)는 대체적인 방법으로 태양 에너지를 수확하는 더욱 효율적인 방법인 고성능 페로브스카이트 태양 전지를 가능하게 했습니다.

페로브스카이트 태양 전지는 광수확활성층으로서 하이브리드 무기-유기 소재를 사용합니다. 페로브스카이트 태양 전지는 고변환 효율, 저비용 및 단순한 제조법의 혜택을 주는, 상용 애플리케이션을 위해 가장 신속하게 발전하는 태양광 기술입니다. 납 할라이드 페로브스카이트는 최고의 변환효율을 가지며 가장 빠르게 성장하는 태양 전지 기술입니다.