태양전지 3대 재료와 발전 메커니즘

 



최근 주목받고 있는 재생 가능 에너지의 대표적인 예로 태양광 발전을 들 수 있다. 그 심장부인 태양전지는 태양 빛으로부터 전기를 만들어내는 발전 장치이다. 태양 이외의 광원에서 오는 빛으로도 발전할 수 있으므로 광전지라고 하는 경우도 있다.

그렇다면 태양전지는 빛을 어떻게 전기로 바꿀까. 이것을 설명하기 위해서는 먼저 빛이 에너지의 일종이라는 것을 알아야 한다. 빛이 물질에 흡수되는 현상은 빛 에너지가 물질로 이동한다는 것을 의미한다.

우리 주위의 물질은 원자로, 그리고 그러한 원자는 전자와 원자핵으로 이루어져 있는데, 광흡수로 이동한 에너지는 기본적으로 전자가 받는다. 이 에너지를 받은 전자를 물질 밖으로 꺼내 그것이 가진 에너지를 전력으로 이용한 후, 전자는 원래의 물질로 되돌린다. 이러한 순서로 하면 빛을 전력으로 변환할 수 있다. 이것을 위한 시스템 중 대표적인 것이 반도체의 pn 접합이다. 이것은 작은 미끄럼대와 같은 것이라고 생각하면 된다. 빛을 흡수하고 그만큼 에너지를 얻은 전자는 수직으로 날아오르지만, 그 앞에 미끄럼틀이 있으면 그 경사면을 미끄러져 내려옴으로써 가로 방향으로 이동할 수 있으며, 빛을 흡수한 물질을 밖으로 꺼낼 수 있게 된다. 이번 달 본지 특집에서는 실리콘 결정, 박막 실리콘, 화합물 박막 등 태양전지의 3대 재료와 그 발전 메커니즘에 대해 살펴본다.

- CQ출판사 『트랜지스터기술』 豊島 安健

기사 전문은 월간 전자기술의 스마트 매거진 2014년 2월호에서 확인할 수 있다.