태��광발전의 특성, 종류 및 태��광발전의 사례

1. 태양광 발전 시스템의 개요
태��광발전(PV, Photovoltaic)은 무한정, 무공해의 태양에너지를 직접 전기에너지로 변환하는 발전방식으로 태양전지(태양전지), PCS, 축전장치 등의 요소로 구성된다.
가장 일반적인 실리콘 태양전지의 기본 구조 및 발전원리를 설명하자면, 태양전지는 p형 반도체왿� n형 반도체를 접합시키고 (‘p-n접합’) 양단에 금속전극을 코팅하여 제작한다. 태양빛이 입사되면 반도체 내부에서 흡수되면 전자왿� 정공이 발생하여 p-n접합부 전기장에 끌려 전자는 n측으로 정공은 p측으로 새로운 흐름이 생기면 접합부 양단의 전위차가 작아진다. 즉 반도체가 태양빛을 흡수하면 전기가 발생되는 원리인 광기전력효과(Photo voltaic Effect)를 이용한 것으로 반도체 접합부에 태양빛이 입사되면 접합부에서 전자가 발생하여 외부회로에 전류가 흐르게 된다. 에너지 변환 효율을 높이기 위해서는 (i) 가급적 많은 태양 빛이 반도체 내부에 흡수되도록 하고, (ii) 태양빛에 의해 생성된 전자가 쉽게 소멸되지 않고 외부 회로까지 전달되도록 하며 (iii) p-n 접합부에 큰 전기장이 생기도록 소재 및 공정을 디자인해야 한다. 태양전지는 주로 실리콘 소재로 제작되며 현재 상용화된 제품의 효율은 15% 정도이다. 즉 태양빛의 일사강도가 1kW/m2이라면 태양전지는 0.15kW/m2의 전력을 얻을 수 있다는 의미이다.

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태양의 복사량은 위도에 따라 변화하며, 최대 획득량은 설치위치 즉, 경사각 및 방위각에 의해 결정된다. 일반적으로 가장 바람직한 방위각은 정남향이며, 수평면으로부터 어레이의 경사각은 우리나라는 보통 30°로 설계하는 것이 대부분이지만 적용범위는 10~90°의 범위에서 각각 목적에 맞도록 설계하는 것이 바람직하다. 또한, 일사는 태양으로부터 받는 열의 복사에너지를 말하는데 일사량은 에너지밀도 즉, 일사의 세기로서 단위 시간에 단위면적당 받는 열량으로 표현한다. 일반적으로 단위는 W/㎡(kcal/㎡ㆍh)를 사용하고 있다. 우리나라의 월별 수평면 전일사량의 일사조건을 1년을 기준으로 볼 때 일사조건이 가장 좋은 달은 5월로 하루에 4,296 kcal/㎡인 것으로 나타났으며, 가장 낮은 달은 12월로 하루에 1,703kcal/㎡로 나타났다. 계절별로는 연중 여름철과 봄철의 일사조건이 가장 좋은 것으로 나타났다. 또한, 한반도 분포상의 특징을 일사조건이 좋은 순으로 지역 대를 나누면 남해 중서부지방과 태안반도 일대, 영주분지 일원, 호남 및 김해평야 일대, 중부이남, 등 순으로 나타났다.