발전 시스템의 경제적, 친환경적 효용성에 관하여
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- 목차
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1. 개요
1.1. 태양광 발전 시스템의 종류
1.2. 태양광 발전 시스템의 장점과 단점
1.3. 태양광 발전 시스템의 응용
2. 태양광 발전 시스템의 원리
2.1. 무기물 태양전지
2.2. 염료감응형 태양전지
2.3. 유기물 태양전지
3. 태양광 시스템의 현황 및 경제적 관점에서의 전망
3.1. 현황
3.2. 향후 전망 및 경제성
4. 태양광 발전 시스템의 친환경적 측면
5. 결론
- 본문내용
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(3) 화합물 태양전지
단결정 화합물 Ⅲ-Ⅴ족 태양전지는 주로 집광 발전용이나 우주용 태양전지로 개발되고 있으며, GaAs 태양전지는 25.7%, AlGaAs/GaAs 탄뎀형은 27.5%, GaAs와 GaSb를 붙여 만든 탄뎀형은 집광시에 35.8% 에의 변환효율이 보고되고 있다. InP 태양전지는 22%의 변환효율이 실현되고 있으며, 이 전지는 우주선에 의한 열화가 광조사, 순방향전류에 의하여 회복되는 등 우주에서 응용시 이점이 되는 특성을 가지고 있다. Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체 중에서 태양전지재료로써 가장 개발이 많이 된 것이 GaAs이며 기초적 물성이나 결정 성장법이 가장 명확히 되어 있다.
(4) 염료감응형 태양전지
염료감응형 태양전지는 식물의 광합성 원리를 응용한 소자로 엽록체에서 빛에너지를 흡수하는 능의 색소를 고분자와 결합시켜 태양전지에 적용한 경우이다. 염료감응형 태양전지는 태양광 흡수용 염료고분자, n형 반도체 역할을 하는 넓은 밴드갭을 갖는 반도체 산화물, p형 반도체 역할을 하는 전해질, 촉매용 상대전극, 태양광 투과용 투명전극을 기본으로 한다. 이 전지가 기존의 태양전지와 다른 근본적인 차이점은 기존의 태양전지에서는 태양 에너지의 흡수 과정과, 이 과정에서 형성된 전자-정공 쌍이 분리/이송되는 과정이 전지 내부의 전위차에 의해 반도체 내에서 동시에 일어난다. 이에 반해 염료감응형 태양전지는 태양에너지의 흡수는 염료가 담당하고, 생성된 전자의 분리/이송은 전자 농도차에 의해 확산하는 방식으로 반도체 나노입자에서 이루어진다.
<염료감응형 태양전지의 그림> <염료감응형 태양전지의 작동원리>
<탄소나노튜브 상대전극을 이용한 염료감응형 태양전지>
(5) 그 외의 태양전지
주기율표 Ⅱ족의 원소(Zn, Cd 등)와 Ⅵ족의 원소(S, Se, Te 등)들로 구성되는 반도체는 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체로 불린다. ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdSe와 CdTe 등의 반도체는 직접 천이형 에너지 구조를갖고 있어, 흡수단 이하의 파장광에 대한 흡수계수가 크다. 따라서 Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체를 광흡수 재료로 사용하면 반도체의 두께가 얇아도 되므로 재료비를 낮출 수 있고, 과잉소수 캐리어의 확산길이가 짧아도 되기 때문에 반도체 품질에 대한 요구가 완화되어 제조가 용이한 장점이 있다. 비교적 용이하게 여러 가지 방법으로 박막제조가 가능하다는 것도 Ⅱ-Ⅵ족 반도체의 특징이다. Ⅱ-Ⅵ족 화합물 반도체로 만들어지는 태양전지로는 CdS/Cu2S계, CdS/CdTe계, CdS/lnP계와 CdTe/Cu2Te계 태양전지 등이 있다. CulnS, CulnSe2등의 Ⅰ-Ⅲ-Ⅳ족 화합물은 직접 천이형이며 CdS와태양전지에 적당한 접합이 가능하다. Cd은 인체에 유해한 물질로 태양전지를 제조, 사용할 때에 충분한 안전관리가 필요하다. 이 계통의 박막 태양전지는 광열화 문제는 없으나, 재료의 원자조성이 복잡하기때문에 고효율 다결정 재료의 과학적 해명이 되어 있지 않다.
<여러 태양전지의 변환효율 및 향후 연구 방향>
1.2. 태양광 발전 시스템의 장점과 단점
<장점>
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