태양전지공학 종합 리포트

소개

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목차

1. 실리콘 태양전지 작동원리
2. 광전변환효율
3. 고찰
4. 참고문헌

본문내용

태양전지에 실리콘이 주요 재료로 쓰이는 까닭은 실리콘이 반도체이기 때문인데 빛을 쬐어주는 조건에 따라 전기를 흐르게 하는 성질을 지닌다. 반도체 중에 자유전자가 많은 것을 n형 반도체, 홀이 많은 것을 p형 반도체라고 한다. 실리콘 태양전지의 셀 내부는 불순물이 포함된 상하 2층 구조로 구성되어 있다. 이 구조를 만드는 것은 10만분의 1~100만분의 1의 비율로 포함되는 인(P)이나 붕소(B)라는 불순물에 의해 100% 순수한 실리콘 결정보다 전자의 수가 여분으로 있는 위층과 전자가 부족한 아래층로 갈라진다. 자유전자 많은 n형 반도체와 홀이 많은 p형 반도체를 접합하게 되면 셀 내부에 전기적으로 중성이 되는 공간인 하전공핍층이 생기는데 이때 n형 반도체의 전자가 p형 반도체로 건너오게 되면서 p형 반도체 표면에 마이너스 극이 형성되고 반대로 n형 반도체 접합부에서는 플러스 극이 일시적으로 형성되어 전기장이 발생한다. 이후 n형 반도체 쪽에 빛을 노출시켜 빛이 계면에 도달하면 새로운 자유전자와 홀이 발생하게 되고 전기장에 의해 전자는 n형 반도체, 정공은 p형 반도체 쪽으로 이동하게 된다. n형 반도체 내의 존재하는 많은 전자들을 외부회로를 통해 흘려주게 되면 전류가 발생한다.

그림 1-1은 실리콘 태양전지의 기본 구조이다. 맨 하단에는 금속의 Al 전극이 중간층에는 p-type, n-type 실리콘 반도체가 접합된 상태로 있으며 전면 전극 Ag가 맨 상단에 위치한다.

p-n 실리콘 반도체는 전기를 생성하는 역할을 한다.
p-type 실리콘 반도체는 4가의 실리콘에 3가의 원소가 도핑된 것으로 정공이 주요 전하 캐리어이며 n-type 실리콘 반도체는 4가의 실리콘에 5가의 원소가 도핑된 것으로 전자가 주요 전하 캐리어이다. 두 반도체가 p-n 접합을 이루게 되면 p-type 반도체에서는 정공이, n-type 반도체에서는 전자가 확산되어 반대편 반도체로 넘어간다. 이때 확산과 경계면에서의 전기장이 균형을 이루게 되면 전하의 이동이 발생하지 않는 공핍층이 만들어진다.

참고자료

· Polymer Science and Technology Vol. 17, No. 4 (2006) 400.
· “태양전지 원론”, 홍릉과학출판사 (2005) 104.
· Solar Energy Materials and Solar Cells Vol. 90, Issue 5 (2006) 574.
· Journal of the Korean Society Marine Engineers. vol. 28, No. 2 (2004) 309.
· The Transactions of the Korean Institute of Electrical Engineers P Vol. 15, No. 3 (2004) 265.