태양전지 > 공지사항

태양전지는 반도체의 접합면에 빛을 쏘여 직접 전기를 만들어내는 물리 전지이다. 재료로는 실리콘을 사용하는데 결정형과 비결정형 두 가지 형태로 이용하고 있다.  

비결정형 또는 amorphous형이란 유리나 플라스틱처럼 결정을 이루지 않는 고체를 말한다. 초창기의 태양전지는 결정형 실리콘을 사용했지만 일본에서 세계최초로 비결정형 태양전지가 상품화 된 뒤 오늘날에는 비결정형의 생산량이 많다. 결정형과 비결정형의 종래 효율면에서 상당한 차이가 있었지만 요즘은 그 차이가 많이 줄어들었다. 전지 소자 하나의 효율은 단결정형이 13~18%, 비결정형이 8~11% 정도이다,

IC 회로를 만들 때는 eleven nine이라고 하여 99.99999999999%라는 순도의 실리콘만을 사용할 수 있다. 하지만 태양전지로는 이보다 2등급 정도 순도가 낮은 실리콘 결정이 사용되기 때문에 예전에는 IC용 실리콘 결정 중 불합격 판정을 받은 것을 태양전지의 재료로 사용한 것이 많았다. 현재는 태양전지 전용의 실리콘 결정이 제작되고 있다.

최근에는 비결정형에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다, 비결정형은 결정형에 비해 여러 가지로 매력적이다, 우선 제조공정이 간단하고 제조에 필요한 에너지가 작다. 단결정형 태양전지에 필요한 실리콘결정을 만들려면 약 1000도의 고온이 필요한데 이에 비해 비결정형을 만들려면 약 300도 정도면 충분하다, 사용하는 재료도 1미크론으로 단결정형의 1/300 정도에 불과하다.

비결정형 태양전지의 단점이라면 효율이 낮다는 것이다. 따라서 효율을 높이기 위해 빛의 투과성을 높이거나, 긴 파장의 입사광에 대한 효율을 올리거나, 꺼꾸로 짧은 파장에 대한 효율을 올리는 등 여러 가지 시도가 이루어지고 있다.

이미 전자계산기의 전원으로 태양전지를 쓰는 것처럼 컬러TV나 우물펌프의 전원, 지붕에 장착하는 자동차형 태양전지등 쓰임새가 넓어지고 있다.

그런데 효율을 20%까지 높이려면 실리콘 이외에 다른 화합물을 섞어줘야 한다. 현재는 불순물로 갈륨비소를 많이 이용하고 있다. 갈륨비소 태양전지를 이용한 본격적인 실험용 발전 시스템으로는 일본의 간사이 전력이 설치한 10kW의 발전설비가 있다. 태양전지 소자자체의 효율은 20%를 웃돌고 있다. 이시스템은 종래 수백Watt 수준의 소규모 시험용으로만 사용하던 갈륨비소 태양전지를 본격적으로 채용한 것으로 태양전지의 소자 수를 줄이기 위해 집광율이 218배인 Fresnel lens를 태양을 따라 움직이도록 하여 빛을 모으고 있다. 황화카드뮴과 카드뮴.텔루르를 조합해 만든 박막 태양전지도 있다. 이것은 스크린인쇄라는 방법과 소성법을 이용한 새로운 제조법에 의해 만들어진 것이다. 큰 면적의 전지를 비교적 간단히 만들 수 있으며 또한 긴 파장의 빛에 대해 감도가 뛰어나다는 이점을 가지고 있다. 종래의 비결정형 실리콘을 이용한 것과 비교하면 실내의 텅스텐 전구 불빛아래에서 몇 배의 뛰어난 출력성능을 보여준다.

이밖에 색다른 태양전지로는 실리콘을 이용한 물리전지가 아니라, 빛 에너지를 화학에너지로 바꾸어 비축하는 것이 있다. 광분해 재생형 2차전지 라고 하는 것이 그 중하나인데 할로겐화은의 광분해를 이용한다. 마치 사진을 찍을 때 필름에 빛을 저장하는 것과 같은 원리라고 말할 수 있다.