양면, 양면 또는 양면 태양전지 - 태양광 모듈에 대한 흥미로운 정보

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게시 날짜: 2022년 1월 21일 / 업데이트 날짜: 2023년 2월 24일 - 작성자: Konrad Wolfenstein

양면 태양전지 N형 기술 – 이미지: Xpert.Digital Jak76|Shutterstock.com

양면 태양전지(BSC)는 양면, 즉 앞면 또는 뒷면에서 빛을 받으면 전기 에너지를 생성할 수 있는 광전지 태양전지입니다. 반면에 단면 태양전지는 광자가 전면에 닿을 때만 전기 에너지를 생성합니다. 입사광 출력과 생성된 전력의 비율로 정의되는 양면 태양전지의 효율은 하나 이상의 태양(1태양 = 1000W/m2) 아래에서 전면과 후면에 대해 독립적으로 측정됩니다. 양면 인자(%)는 동일한 조사량에서 전면 효율에 대한 후면 효율의 비율로 정의됩니다.

양면 태양전지는 1970년대 후반에 우주 및 지상 응용을 위해 발명되어 처음으로 제조되었으며, 2010년대에 표준 태양전지 기술로 자리 잡았습니다. 2030년까지 태양전지 제조에 있어 선도적인 접근 방식이 될 것으로 예상됩니다.

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양면/양면 태양전지 작동 원리

오늘날 태양전지의 대부분은 실리콘으로 만들어집니다. 실리콘은 반도체이므로 실리콘의 외부 전자는 가전자대라고 불리는 에너지 간격에 위치하여 해당 밴드의 에너지 준위를 완전히 채웁니다. 이 가전자대 위에는 전자가 존재할 수 없는 금지대 또는 에너지 갭이 있고, 더 위쪽에는 전도대가 있습니다. 이 전도대에는 전자가 거의 비어 있지만, 광자의 흡수에 의해 여기된 후 가전자대 전자가 수용되는 곳입니다. 이 전자는 반도체의 일반 전자보다 더 많은 에너지를 가지고 있습니다. 지금까지 설명된 Si(진성 실리콘이라고 함)의 전기 전도도는 매우 낮습니다. 인 원자로 약간 오염되면 전도대에 전자가 추가되어 실리콘이 n형이 되고 인 원자의 밀도 변화에 의해 영향을 받을 수 있는 전도성이 부여됩니다. 또는 붕소나 알루미늄 원자로 오염되면 Si가 p형이 되고 전도도에 영향을 줄 수도 있습니다. 이러한 불순물 원자는 가전자대에서 전자를 흡수하여 가상 양전하처럼 행동하는 소위 "정공"을 남깁니다. Si 태양전지는 일반적으로 붕소로 도핑되어 p형 반도체처럼 동작하고 좁은(~0.5미크론) 표면 n형 영역을 갖습니다. 소위 pn 접합이 둘 사이에 형성되어 전자와 정공을 분리하는 전기장이 생성되고, 전자는 표면으로, 정공은 내부로 분리됩니다. 이러한 방식으로 광전류가 생성되고, 이는 양쪽의 금속 접점을 통해 소산됩니다. pn 접합에서 떨어지는 빛은 분리되지 않으며 생성된 전자-정공 쌍은 결국 재결합하여 광전류를 생성하지 않습니다. 여기에 설명된 대로 셀의 p 영역과 n 영역의 역할은 바뀔 수 있습니다.

따라서, 단면 태양전지는 접합이 형성된 표면을 조명할 때만 광전류를 생성한다.

반면, 양면 태양전지는 셀이 양면에서 활성화되어 측면(전면 또는 후면)이 조명될 때 광전류를 생성하도록 설계되었습니다.

양면 태양전지의 주요 장점

추가적인 발전 이득: P 태양전지에 비해 N 태양전지는 효율성을 크게 높이는 경향이 있습니다. 양면 태양전지는 양면 발전 용량과 더 높은 시스템 효율성으로 인해 더 넓은 적용 범위를 갖게 되며 특히 눈이 많이 내리는 지역과 지붕, 울타리, 방음벽과 같은 분산 발전 시스템에 적합합니다.

셀 후면 효율성은 19% 이상에 도달할 수 있으며 입사 백라이트를 사용하여 시스템의 발전 용량을 향상할 수 있으며 단위 면적 용량은 최대 10%~30% 증가합니다.

양면 셀 기술이 적용된 유리 모듈을 사용하면 빛이 모듈의 앞면과 뒷면 모두에서 포착됩니다. 빛의 사용을 늘리면 모듈의 효율이 높아집니다. 모듈의 후면 활성을 통해 최대 360Wp의 총 전력을 얻을 수 있습니다(전면에서만 290Wp/총 320~360Wp).

효율성 이득은 방사선 상황(대기 및 배경)에 따라 달라집니다.

양면 태양광 모듈을 사용한 자유 공간 시스템 예시