태양전지는 어떻게 만들까 ?
반도체, 태양전지는 웨이퍼위에 각종 공정을 더해서 만든다는 부분에서 같습니다. 다만, 태양전지에는 회로를 새기지 않기 때문에 그나마 덜 순수한 웨이퍼가 요구가 되는데요. 그럼에도, 태양전지용 웨이퍼의 소재인 실리콘의 순도가 99% 이상은 되야합니다. 그래서, 일반 실리콘이 아닌 좀 더 고순도인 폴리실리콘이 선호되는 것이죠.
태양광을 만드는 공정은 반도체공정보다 훨씬 간단해요. '폴리실리콘 > 잉곳 > 웨이퍼 > 태양셀 > 모듈 > 어레이'단계이죠. 태양셀, 모듈, 어레이는 결국 태양셀을 몇개 합친 것의 차이에 불과합니다. 폴리실리콘에서 웨이퍼도 결국 같은 부류인 것이죠. 그림으로 봐볼까요.
참고로 폴리실리콘의 제조공정에서 가장 많은 비용을 차지하는 것이 '전기세'에요. 무려, 전체의 35%나 차지하죠. 그렇다보니, 값싼 석탄을 태워서 전기를 만드는 중국이 폴리실리콘을 만드는데 절대적으로 유리해요. 전기료가 저렴하기 때문에 폴리실리콘 가격경쟁에서 우위에 있죠. 실제로, OCI의 비중국프리미엄 폴리실리콘 제품이 중국 현지업체들의 폴리실리콘 가격보다 100% 이상 비쌉니다.
태양전지는 어떻게 작동할까?
태양전지는 전자를 끌어들이는 성질을 가진 P형 반도체와 전자를 밀어내는 성질을 가진 N형 반도체가 만난 형태에요. P형은 +극, N형은 -극이라고 이해하면됩니다.
이 P형(+)과 N형(-)이 만나면 -극인 전자들이 +극인 P형으로 옮겨갑니다. 이때, P형반도체는 전자(-)가 많아졌음으로 -극으로 변하겠죠. 반대로, N형은 전자를 많이 잃었기 때문에 역으로 +극으로 변하게됩니다.
이때 태양전지가 빛을 받게 되면 광전효과가 일어나는데요. 광전효과란 원자에 빛을 쏘게되면 전자가 튀어나오는 현상을 의미합니다.
원자의 속성을 알면 더 이해하기 쉬운데요. 원자는 원자핵과 전자로 이루어져있죠. 원자핵은 +극, 전자는 -극입니다. 이때, 전자의 역할이 중요한데요. 전자가 빛을 잃으면 원자핵에 가까워지고, 빛을 얻으면 원자핵과 멀어집니다. 2차전지에서도 배웠듯이(2차전지배터리 참고) 전자인 -극이 +극으로 이동하면 방전을 하는 것과 똑같은 원리입니다.
빛을 받은 전자가 원자핵과 충분히 멀어져 있는 상태라고 해볼까요. 이러한 상태에서는 조금만 에너지를 줘도 바로 원자핵과 영원히 이별을 합니다. 즉, 전자가 자유가 되는 것이죠. 이것을 '자유전자'라고 부릅니다. 이 자유전자가 금속선을 타고 이동하면서 전기를 발생시키는 것이죠. 아래 그림을 통해 배웠던 내용을 정리해볼까요.
다만, 마지막에는 금속을 씌워줍니다. 전자가 금속을 타고 이동하니깐요. 그리고, 태양에너지가 닿는 부분에는 반사방지용 코팅을 해주면 햇빛이 온전히 흡수될 수 있게됩니다. 이렇게 태양전지가 완성되는 것이죠.
대표적인 태양광 기업이 궁금하다면 한화솔루션을 참고하면 유익합니다 :)
'신재생에너지 > 아이디어' 카테고리의 다른 글
| 수소 잘 몰랐다면 이 글 읽으면 나도 수소박사! (수소경제, 쉽게설명) (1) | 2023.01.14 |
|---|
