태양광 배터리(Solar battery)에 대한 간단한 이해

 

-태양광 배터리 (Solar battery)

 

개인적으로는 태양전지가 앞으로 사라질 배터리 중 하나라고 생각하고 있습니다..

 

효율적인 측면이나 전지 자체 특성적인 문제나...한계점이 뚜렷하게 보이기 때문인데요..(개인적 의견입니다.)

 

태양광 배터리는 주변 환경의 영향을 너무나도 많이 받을 뿐 아니라, 특히 한국은 태양광발전에는 최악의 환경이기 때문입니다.

 

비옥한 땅이 남아돌며, 눈/비는 오지 않으며 태양광이 언제나 고점으로 들어오는 샌프란시스코 같은 지역이 아닌이상..

 

 

http://www.energycenter.co.kr/news/articleView.html?idxno=337

 

 

① 태양광배터리의 간단한 원리

 

태양광 배터리 패널의 재료로는 보통 실리콘을 사용하는데요

 

태양광 패널

 

태양광 패널로 실리콘을 쓰는 이유는 반도체에서 실리콘을 사용하는 이유와 동일합니다!

 

p-n junction이라는 원리를 이용하기 때문인데요

 

p-type 실리콘과 n-type 실리콘이 존재하는데, 이 두개의 실리콘 각각은 독립적으로 '부도체'입니다

 

부도체끼리 붙이게 되면 n,p타입 실리콘의 계면에 전자들이 발생하게 되는데, 

 

이때, p-type과 n-type 실리콘의 양 끝에 양극/음극을 설치해주면, n-type과 p-type사이에서 발생한 전자들이

 

양극(+)으로 빨려들어가게 되겠죠!

 

즉, "전자의 이동"이 생겨 "에너지"가 발생하게 되는것입니다.

 

pn junction

출처 : http://kocw-n.xcache.kinxcdn.com/data/document/2017/kumoh/shinkyungwook0319/1.pdf

 

좀더 디테일하게는,

 

아인슈타인의 '광전효과'를 이용하는데요

 

광전 효과

 

광전효과란, 빛의 이중성 중 입자성에 의해 전자의 에너지준위 이상 해당하는 주파수를 가진 빛으로 전자를 볼링공처럼 맞추게되면

 

그 전자가 자유도를 얻어 자유전자가 되는것을 의미합니다.

 

(해당 그림에는 정공이라는 표현이 있는데, 필자는 개인적으로 정공이라는 표현을 좋아하지 않습니다. '실제'하지 않는 것이기 때문이죠

그냥 전자가 남은 빈공간을 '정공'이라고 부르는데 전자가 이동할때 마치 그 빈공간이 반대로 이동하는것 처럼 보인다고해서 부르는 이름입니다.)

 

 

즉, 햇빛 이라는 칼로, 전자와 전자사이의 사슬을 풀어 자유롭게 전자를 풀어주는거죠! 

 

그렇게 풀려난 자유전자는 pn-junction의 특성상 n-type으로 이동합니다.

 

 

그러면 p와 n사이에는 전기적 위치에너지 차이가 생기겠죠??

 

그럼 전위차가 발생하게되고, 이에 전류가생기고 이를 저장하게되면 에너지가 저장되는 원리입니다.

 

 

간단하게 한줄로 정리하면

 

햇빛 유입 -> p-n junction 내부의 전자가 입자성에 의해 빛에 부딪혀서 자유획득 -> n-type으로 이동 -> 전위차 발생

 

입니다!

 

 

https://www.hankookilbo.com/News/Read/201902051201055118

[뉴스]태양광 발전은 정말 친환경일까

 

 

② 태양광 배터리에 대한 개인 의견

 

이런 메커니즘으로 에너지를 저장하고 만드는 태양광 전지는, 효율이 굉장히 떨어집니다..

 

햇빛이 아주 잘들때도 20프로의 효율을 넘기기가 어려운데요

 

면적은 면적대로 들고, 친환경에너지라고 하는데.. 이게 제가 가장 공감할 수 없는 이유입니다..

 

태양광패널을 만들때 유독성 물질인 카드뮴과 텔루라이드를 사용합니다.

 

또한, 실리콘으로 만들어진 패널의 겉면이 눈/비/충격이 올때 보호가 되야하지 않을까요?

 

보호 필름으로 납이나 아연같은 합금물질들이 굉장히 많이 들어갑니다..

 

효율도 가뜩이나 낮아서 엄청나게 면적을 넓게해서 만들어야겠죠? 그러면 그 넓은 면적만큼의 독성물질들을 사용해야 패널을 만들 수 있게되고.. 악순환의 반복이라고 생각합니다.

 

http://www.sisajournal-e.com/news/articleView.html?idxno=172003

친환경에너지 ‘태양광 발전’ 정말 안전하기만 할까 - 시사저널e 

 

실리콘은 평생 무한대로 광전효과로 전자를 만들어낼수있을까요?

 

아니죠 수명이 있습니다.

 

보통 80%까지 효율이 떨어지는 지점을 수명의 끝으로보고 약 20-25년정도 걸린다고 보는데요

 

엄청나게 큰 면적으로 만들어진 이 독성 물질을 20년주기로 갈아야한다면.. 이게 과연 친환경이라고 볼 수 있을까요..??

 

저는 차라리 핵융합 원자로가 더 친환경적이라고 보고 있습니다.

 

단어가 주는 어감은 부정적이지만 실상을 까보면 훨씬 친환경적일 수 있다는거죠..

 

평평한 땅을 만들어야 그늘이 지지않고 효율이 올라가기 때문에 산을 잘라내야하는 문제도 있네요..

 

 

 

이건 개인적인 견해입니다! ^^

 

태양광배터리 원리 포스팅을 마치겠습니다 :))