태양광 패널은 어떻게 작동하나요? (2023)

대부분의 주택 소유자는 최고의 태양광 회사나 최고의 장비를 쇼핑하여 태양광 패널 검색을 시작합니다. 그러나 태양광 패널이 어떻게 작동하는지 아는 것도 마찬가지로 중요하며, 이를 통해 프로세스의 작은 세부 사항을 이해할 수 있습니다. Guides Home Team은 귀하가 투자하려는 시스템에 대해 더 잘 이해할 수 있도록 이 가이드를 만들었습니다.

태양광 패널 또는 광전지(PV) 패널은 태양 에너지를 전기로 변환합니다. 가장 일반적으로 유리, 전선 및 실리콘으로 구성되며 옥상이나 지상에 장착됩니다. 태양광 설치에는 집에 적절한 전력을 공급하기 위해 많은 수의 패널이 필요합니다. 태양광 어레이라고 알려진 태양광 패널의 구성은 집의 에너지 수요와 사용 가능한 지붕 공간에 따라 달라집니다.

태양광 패널은 햇빛이 충분히 노출되고 구름이 없는 날에 가장 잘 작동합니다. 패널을 덮는 그림자, 흐린 날이나 밤으로 인해 성능이 저하될 수 있습니다. 패널은 여전히 ​​작동하지만 햇빛을 포착하는 능력은 감소합니다.

광전지 효과는 태양광 기술이 에너지를 생성하는 방법의 핵심입니다. 이 과정은 광자라고 알려진 햇빛 입자가 원자에서 전자를 떨어뜨릴 때 시작됩니다. 이러한 전자가 움직이면 전기가 생성됩니다. 태양광 패널은 이러한 전하를 포착하여 집에 전력을 공급하기 위해 전기로 변환합니다.

각 패널에는 햇빛을 포착하기 위해 만들어진 여러 개의 상호 연결된 광전지(PV 셀)가 포함되어 있습니다. 이 PV 셀은 길이가 약 6인치, 너비가 6인치로 작습니다. 태양광 패널에는 32~48개의 PV 셀이 포함되어 있지만 패널 크기와 의도한 출력에 따라 다릅니다. 각 셀은 비금속 반도체 재료를 사용하여 햇빛을 흡수합니다. 전통적인 태양광 패널은 지구에서 가장 풍부한 원소 중 하나인 실리콘을 사용합니다.

그러나 실리콘은 그 자체로는 훌륭한 전도체가 아닙니다. 태양광 제조업체는 전도성을 높이기 위해 "도핑"이라는 공정을 사용합니다. 여기에는 전하를 향상시키기 위해 실리콘에 결합을 생성하는 불순물을 추가하는 것이 포함됩니다. 붕소는 양전하를 생성하기 위해 첨가되고 인은 음전하를 생성합니다. 두 개의 실리콘 층이 서로의 위에 배치되고 각각은 이러한 요소 중 하나로 처리됩니다. 함께 모이면 전기장이 생성됩니다. 실리콘 태양전지의 측면에 금속판이 추가되어 배선을 통해 집으로 전자를 밀어넣는 데 도움이 됩니다.

대부분의 태양광 패널 시스템은 주거용 설치에 가장 적합한 태양광 패널 중 일부인 결정질 실리콘 패널을 사용합니다. PV 패널은 단결정과 다결정의 두 가지 옵션으로 제공됩니다. 박막 태양광 패널은 기존 패널에 비해 가격이 저렴하며 PV 재료의 얇은 층을 사용합니다. 제조 공정과 구성은 기존 패널과 다릅니다.

단결정(mono) 패널은 순수한 형태의 단결정 실리콘을 사용합니다. 이 프로세스는 비용과 시간이 더 많이 소요되지만 전력 생산량이 더 높아집니다. 다결정 패널은 여러 개의 실리콘 조각으로 만들어지므로 제조 비용이 더욱 효율적입니다. 그러나 이러한 조각은 결함을 만들어 패널의 효율성을 저하시킵니다. 박막 패널은 실리콘 대신 얇은 PV 소재를 사용하기 때문에 제조 비용이 가장 저렴하지만 에너지 생산량이 가장 낮습니다.

효율성은 패널이 얼마나 많은 햇빛을 흡수하여 전기로 변환할 수 있는지를 측정합니다. 예를 들어 효율 등급이 16%인 태양전지판은 태양광선의 16%를 흡수하여 에너지로 변환할 수 있습니다. NREL(National Renewable Energy Laboratory)에 따르면 대부분의 태양광 패널의 효율 등급은 16%~22%(평균 19.2%)입니다.

모노 패널에 사용되는 순수 실리콘은 표면 결함이 없으므로 이러한 패널은 일반적으로 17%에서 23% 사이로 가장 높은 효율 등급을 갖습니다. 폴리 패널의 등급은 13%에서 16% 사이로 낮습니다. 박막 패널의 효율 등급은 7%~11%로 가장 낮습니다.