태양광 발전의 구조 및 광전 효과는?
태양광 발전의 구조 및 광전 효과는?
태양광 발전의 구조! 광전 효과는 뭐야?
태양광 발전이라는 말은 누구나 다 들어 본 적이 있을 것입니다.
이제 태양광 발전은 산업용뿐만 아니라 일반 가정에도 도입되어 지구 친환경 에너지로 주목받고 있습니다.
그러나, 태양광 발전이 어떠한 구조로 이루어져 있는지 알고 있는 분은 아직 많지 않은것 같습니다.
태양광 발전의 구조를 알아 볼까요
태양광으로부터 전기가 나오는 구조란
태양광 발전 패널 안은 전기를 만들고 있는 것 같은 큰 기계가 들어 있는 것 같지는 않습니다.
그럼 햇빛만으로 어떻게 전기에너지가 발생하고 있는 것일까요.
빛을 전기로 변환하는 광전 효과
태양광 발전은 광전 효과라고 하는 현상을 이용한 원리로 발전을 하고 있습니다.
금속 안에는 전자가 존재하고, 전자는 원자핵에 부수되어 있습니다.
금속에 강렬한 에너지를 일정한 진동수로 대면 원자핵에서 전자를 떼어낼 수 있습니다.
빛 속에 있는 광자는 이에 해당되며, 광자에너지에 의해 분리된 전자는 외부로 튀어 나가게 됩니다.
이전자가튀어나오는현상을광전효과라고하는거죠.
반도체에 빛이 닿으면 일사량과 비례하여 발전
그러나 보통 광전효과로 발생하는 전자는 아주 조금이라 금방 날아가 버리기 때문에 평소에는 활용할 수 없습니다.그래서 전자를 날리지 않고 전기로 만들기 위해 두 개의 반도체를 사용합니다.
반도체에 빛이 닿으면 약한 빛으로도 광전효과를 낼 수 있고, 전자는 외부로 도망가지 않고 일정한 방향으로 흐릅니다.
이때 전자가 이동하는 동시에 전류가 발생하여 두 개의 반도체가 건전지 역할을 하게 됩니다.
이것이, 태양광 발전으로 빛을 전기로 바꾸는 구조입니다.
이러한 구조이기 때문에, 태양광 패널에 해당하는 일사량이 많으면 많을수록, 발전 전력이 커집니다.반대로 흐린 날은 일사량이 거의 없어져 버리기 때문에 발전량이 떨어져 버립니다.
일사량과 비례하여 발전량이 정해져 있는 것입니다.
자외선을 가시광으로 변환하여 발전능력 향상
아까 '빛'을 비추면 광전 효과가 일어난다는 설명을 했지만, 실제로는 태양광 발전은 지금까지 태양광 중 가시광선, 즉 보이는 빛의 일부만 전기로 변환하는 것밖에 할 수 없었습니다.
또한 태양광 에너지 중 하나인 자외선은 태양광 발전의 수명을 단축시키는 큰 요인이었기 때문에 자외선을 발전에 기여하지 않도록 UV 흡수제를 사용했습니다.
그런데 , 현재는, 태양으로부터 발전되는 자외선을 발전에 유효 활용하기 위해서, 흡수한 자외선을 가시광으로 변환시키는 흡수 시트를 도입해, 입사하는 가시광을 늘리는 것으로, 발전 출력을 향상시킬 수 있습니다.
이와 같이, 태양광 발전의 기술은 일취월장으로 변화하고 있습니다.
가정에서 태양광의 전기를 송전·판매하기까지의 구조
지금까지 태양광 발전의 구조에 대해 이야기해 왔습니다.
태양광 발전을 설치하려고 생각하는 분의 설치 목적은 몇 가지 생각할 수 있지만, 태양광 발전으로 만든 전기를 전력회사에 팔아서 수입을 얻는다는 목적으로 들어가 있는 분도 많을 것입니다.
접속 상자의 역할
태양광 패널로 발전된 전기는 일단 한 곳에 집약시킬 필요가 있습니다.
이 역할을 하는 것이 접속함입니다.
여러 장의 태양전지 회선을 이 접속함의 개폐기에 연결하고 전력의 역류를 방지하는 다이오드를 통해 전기를 모습니다.
접속함 안에는 회선마다 스위치가 있어 유지보수를 할 경우 등 스위치를 끌 수 있습니다.
주택용 접속함은 보통 비 등에 영향을 받지 않고 점검하기 쉬운 지붕 아래에 설치되며 산업용 접속함은 건물에서 떨어진 장소에 들로 세워지는 경우가 많습니다.
이 때문에 산업용 접속함은 직사광선에 강한 구조로 되어 있습니다.
파워 컨디셔너 역할
태양전지로부터 접속 상자를 거쳐 보내진 직류 전력을 그대로 가정용 전자 제품에 사용할 수 없습니다.
그것을 해결하기 위해서, 파워 컨디셔너가, 직류 전력을 교류 전력으로 변환해 일반 가정에서 전력을 안정적으로 사용할 수 있도록 하는, 중요한 역할을 담당하고 있습니다.
또, 아침이나 흐린 날 등 태양광이 안정되지 않고 출력이 낮은 경우는 발전량이 최대 5% 정도 낮아집니다.
그런 경우에도 파워컨디셔너 중에는 초퍼회로를 사용한 넓은 운전가능범위에 따라 효율적으로 전력을 배분할 수 있는 것도 있습니다.
태양광 발전한 전기를 효율적으로 사용할 수 있지만, 반대로 변환 효율이 낮으면 낭비되는 전기가 늘어나버리며, 파워 컨디셔너의 기술개발도 적극적으로 각 업체에 의해 이루어지고 있습니다.
그래서 가능한 한 새로운 파워 컨디셔너만큼 변환 효율이 좋고 배전 성능이 높아지고 있는 것 같습니다.
분전반 역할
파워 컨디셔너로부터 보내져 온 교류 전력을 각 방에 보내거나 전력회사에 판매하기 위한 루트로서의 역할을 담당하는 것이, 분전반입니다.
지금 현재 살고 있는 집에 태양광 발전을 설치할 경우, 새롭게 태양광 발전 시스템에 대응하는 것을 선택해야 합니다.
자가(自家) 발전 설비에서 생긴 잉여 전력을 전력 회사에 판매용 전력계의 역할
자가(自家) 발전 설비에서 생긴 잉여 전력을 전력 회사에 판매용전력계 "미터"가, 축적한 전력을 계측해, 전기를 전력회사에 판매하는 역할을 하고 있습니다.
태양광 발전을 이용하여 판매을 하기 위해서는 이 판매용 전력계를 반드시 설치해야 합니다.
태양광 발전을 이용하지 않고 판매용 전력계를 설치하는 경우에는 전력회사가 검정한 물건을 설치해야 합니다.
판매용 전력계를 선택하는 포인트는 역회전 방지 기능이 있는 물건을 선택하는 것입니다.
전력회사와 가정 등에서 발전한 전력이 양쪽으로 흘러나오는 것을 방지하기 위해서라도 역회전 방지 기능이 포함되어 있는 것을 선택합니다.
태양광 발전의 에너지 발생에서 판매까지의 구조에 대해 이해가싶니까?
광전효과에 의해서 발생한 전기를 송전·판매하기 위해서, 소개한 기기가, 각각의 중요한 역할을 하고 있는 것입니다.
