양면형 태양 전지 – 태양광 모듈에 대한 흥미로운 정보

오늘날 대부분의 태양 전지는 실리콘으로 만들어집니다. 실리콘은 반도체로서, 가장 바깥쪽 전자들은 원자가띠라고 불리는 에너지 영역에 존재하며, 이 영역의 모든 에너지 준위를 채우고 있습니다. 원자가띠 위에는 전자가 존재할 수 없는 금지대(또는 에너지 갭)가 있고, 그 위에는 전도띠가 있습니다. 전도띠는 전자가 거의 없지만, 광자를 흡수하여 여기된 원자가띠의 전자들이 위치하는 곳입니다. 이 전자들은 반도체의 일반 전자보다 더 많은 에너지를 가지고 있습니다. 지금까지 설명한 순수 실리콘의 전기 전도도는 매우 낮습니다. 인 원자와 같은 미량의 불순물이 전도띠에 추가적인 전자를 도입하여 실리콘을 n형으로 만들고, 인 원자의 밀도를 조절함으로써 전도도를 변화시킬 수 있습니다. 반대로 붕소나 알루미늄 원자와 같은 불순물은 실리콘을 p형으로 만들어 전도도를 조절할 수 있게 합니다. 이러한 불순물 원자는 원자가띠에서 전자를 받아들이고, 가상의 양전하처럼 작용하는 소위 "홀"을 남깁니다. 실리콘 태양전지는 일반적으로 붕소로 도핑되어 p형 반도체처럼 동작하며, 약 0.5 마이크로미터의 좁은 표면 n형 영역을 갖습니다. 이 두 영역 사이에는 pn 접합이 형성되어 전자와 홀을 분리하는 전기장을 생성하고, 전자는 표면으로, 홀은 내부로 이동합니다. 이로 인해 광전류가 발생하고, 이 전류는 양쪽의 금속 접점을 통해 흐릅니다. pn 접합에서 방출되는 빛은 분리되지 않고, 생성된 전자-홀 쌍은 결국 재결합하여 광전류를 생성하지 않습니다. 셀에서 p형 영역과 n형 영역의 역할은 여기에서 설명하는 것처럼 바뀔 수 있습니다.

따라서 단면형 태양전지는 전이가 형성된 표면에 빛이 비춰질 때만 광전류를 생성합니다.

반면, 양면형 태양전지는 양면 모두에서 작동하도록 설계되어 앞면이나 뒷면 중 한쪽에 빛이 비춰질 때 광전류를 생성합니다.

추가적인 발전 효율 향상: P형 태양전지에 비해 N형 태양전지는 효율이 크게 향상되는 경향이 있습니다. 양면 발전이 가능하고 시스템 효율이 높은 양면형 태양전지는 적용 범위가 더욱 넓어질 것으로 예상되며, 특히 눈이 많이 내리는 지역이나 지붕, 울타리, 방음벽 등에 분산형 발전 시스템을 설치하는 데 적합합니다.

셀 후면의 효율은 19% 이상에 도달할 수 있으며, 입사되는 후방 빔을 활용하여 시스템의 발전 용량을 향상시킬 수 있고, 단위 면적당 용량 증가는 최대 10%~30%에 이를 수 있습니다.

양면 셀 기술이 적용된 유리 모듈은 모듈의 앞면과 뒷면 모두에서 빛을 포착합니다. 빛 포착률이 높아질수록 모듈의 효율이 향상됩니다. 모듈의 활성 뒷면을 통해 최대 360Wp의 총 전력을 얻을 수 있습니다(앞면만 사용 시 290Wp / 총 320~360Wp).

효율 향상은 방사선 상황(대기 및 배경 방사선)에 따라 달라집니다.

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