광전지란 무엇입니까?

위의 다이어그램은 태양 전지라고도 하는 기본 광전지의 작동을 보여줍니다. 태양 전지는 마이크로전자공학 산업에서 사용되는 실리콘과 같은 종류의 반도체 재료로 만들어집니다. 태양 전지의 경우 얇은 반도체 웨이퍼를 특수 처리하여 한쪽은 양전하, 다른 쪽은 음전계를 형성합니다. 빛 에너지가 태양 전지에 닿으면 전자가 반도체 재료의 원자에서 떨어져 나갑니다. 양극과 음극에 전기 도체가 붙어 전기 회로를 형성하면 전자를 전류, 즉 전기의 형태로 포획할 수 있다. 그런 다음 이 전기를 사용하여 조명이나 도구와 같은 부하에 전력을 공급할 수 있습니다.

서로 전기적으로 연결되고 지지 구조 또는 프레임에 장착된 여러 개의 태양 전지를 광전지 모듈이라고 합니다. 모듈은 일반적인 12V 시스템과 같이 특정 전압에서 전기를 공급하도록 설계되었습니다. 생성된 전류는 모듈에 닿는 빛의 양에 직접적으로 의존합니다.

오늘날 가장 일반적인 PV 장치는 단일 접합 또는 인터페이스를 사용하여 PV 셀과 같은 반도체 내에 전기장을 생성합니다. 단일 접합 PV 셀에서 에너지가 셀 재료의 밴드 갭과 같거나 더 큰 광자만이 전기 회로를 위해 전자를 자유롭게 할 수 있습니다. 즉, 단일 접합 셀의 광전지 응답은 에너지가 흡수 물질의 밴드 갭보다 높은 태양 스펙트럼 부분으로 제한되며 낮은 에너지 광자는 사용되지 않습니다.

이 제한을 극복하는 한 가지 방법은 전압을 생성하기 위해 둘 이상의 밴드 갭과 둘 이상의 접합이 있는 둘 이상의 서로 다른 셀을 사용하는 것입니다. 이들은 "다중 접합" 셀("캐스케이드" 또는 "탠덤" 셀이라고도 함)이라고 합니다. 다중접합 장치는 빛의 에너지 스펙트럼을 더 많이 전기로 변환할 수 있기 때문에 더 높은 총 변환 효율을 달성할 수 있습니다.

아래에 표시된 것처럼 다중 접합 장치는 밴드 갭(Eg)의 내림차순으로 개별 단일 접합 셀 스택입니다. 상단 셀은 고에너지 광자를 포착하고 나머지 광자를 전달하여 낮은 밴드갭 셀에 흡수되도록 합니다.