태양열전지와 열역학

소개글

태양열전지와 열역학에 대한 보고서 자료입니다.

목차

● 선택이유

● 태양열 에너지란...

●선진국의 태양광발전의 보급정책 및 기술개발 촉진
•국내 태양열전지의 현시장

● 태양광분야 대체에너지기술개발 기본계획

● 추진과제 분석 및 향후추진계획

● 태양전지의 종류
① 결정질 실리콘 태양전지(Crystalline Silicon Cells)
② 비정질 실리콘 태양전지(Amorphous Silicon Cells)
- CuInSe2태양전지(CIS Cells)
- GaAs 태양전지
- CdTe태양전지

● 태양전지의 원리

● 태양광발전의 장/단점

● 결론
- 태양에너지 이용 전망

본문내용

한가지가 경제성 면에서 확실히 우월하다는 점이 입증되지 않았기 때문에 현재 여러 가지 물질과 형태의 태양전지가 연구되고 있습니다.
◇ 태양광발전 시스템 구성
<그림 3>태양광 발전 시스템의 구성도
태양전지에서 생산되는 전기는 직류(DC)전기입니다. 이러한 직류전기가 그대로 사용되는 경우도 있겠으나 우리가 보통 쓰는 전기는 교류(AC)이기 때문에 DC를 AC로 바꾸는 인버터가 필요합니다. 그리고 태양전지는 주로 낮에 전기를 만들어 내지만 사람들이 전기를 쓰는 시간이 이와 다를 수 있으므로 전기를 저장했다가 필요할 때 꺼내 쓸 수 있도록 축전지(Battery)가 필요합니다. 또 장마철이나 태풍등의 영향으로 비교적 장기간 태양전지가 작동할 수 없는 경우를 대비하여 보조발전기(주로 화력발전기)도 있어야 합니다.
대표적인 전력계통도를 표시하면 아래의 그림과 같습니다. 그림에 표시된 전력조절장치는 태양전지가 주어진 조건에서 최대의 전력을 낼 수 있도록 하는 장치입니다.
◇ 특징
- 태양으로부터 나오는 에너지는 무한할 뿐만 아니라 깨끗하고 공해가 발생하지 않는 에너지의 보고입니다. 또한 태양에너지는 지구상의 모든 구석구석에 고르게 분배되기 때문에 개발하기에 따라서는 매우 다양한 용도로 활용할 수 있는 가능성을 가지고 있습니다.
- 이처럼 태양열에너지는 많은 장점을 갖고 있지만, 단위면적당 공급받을 수 있는 에너지량이 적고, 흐린 날이나 비오는 날 처럼 항상 태양에너지를 사용할 수 없다는 점에서 태양에너지를 이용한 기술의 어려움이 있으며, 현재 석유값에 비해 비경제적이라는 문제점을 가지고 있는 상태입니다.
● 태양광발전의 장/단점
▶햇빛이 있는 곳이면 어느 곳에서나 간단히 설치할 수 있습니다.
▶한번 설치해 놓으면 유지 비용이 거의 들지 않습니다. 그리고 태양전지 숫자 만큼 전기를 생산하므로 태양전지를 많이 설치 할수록 많은 량의 전기를 얻을 수 있습니다.
▶별도의 기계 가동 부분이 없으므로 소음과 진동등이 없어 환경 오염을 일으키지 않습니다.
▶수명은 20년 이상으로 비교적 오랫동안 이용할 수 있습니다.
▶에너지 밀도가 낮아, 많은 수의 태양 전지를 사용해야 합니다. 그래서 많은 공간이 필요합니다.
▶태양전지의 재료는 아직까지 값이 비싼 반도체 재료인 실리콘을 사용하고 있습니다. 때문에 태양광 발전 시스템을 처음에 설치하는 데는 많은 비용이 듭니다.
- 이처럼 태양열에너지는 많은 장점을 갖고 있지만, 단위면적당 공급받을 수 있는 에너지량이 적고, 흐린 날이나 비오는 날 처럼 항상 태양에너지를 사용할 수 없다는 점에서 태양에너지를 이용한 기술의 어려움이 있으며, 현재 석유값에 비해 비경제적이라는 문제점을 가지고 있는 상태입니다.
- 현재 이러한 제반의 문제점을 해결하는 연구가 계속되고 있으며, 그 결과 비교적 온도가 낮은 100℃미만의 온수 급탕이나 건물의 난방이용 기술은 기술력에 힘입어 상당한 경쟁력을 갖고 있습니다.
● 결론
- 태양에너지 이용 전망
20세기는 태양에너지가 보조적으로 이용되는 시대이다. 따라서 21세기는 본격적으로 태양에너지를 이용하는 시대가 될 것이다. 국민의 절반 이상이 태양에너지를 이용한 집에 살며, 지붕이나 베란다에 설치한 집열기·태양전지·수소제조기로 주택의 전기·가스·열에너지의 대부분이 공급될 것이며, 여름에는 각 가정의 잉여전기를 전력회사에서 사들이는 것도 가능해질 것이다. 또 자치단체나 지역사회에서 태양발전소를 소유하여 그 지역의 전력을 공급하는 일도 가능해질 것이다. 솔라 스쿨(solar school；太陽學校)에서 공부하고, 솔라 풀에서 수영하고, 솔라 카가 달리고, 솔라 플레인이 날게 될 것이다. 해상에서는 대규모 태양발전소와 해수온도차발전소가 건설되어 해양목장에 대한 전력의 공급이나 낙도(落島)에 대한 송전이 이루어질 것이다. 그리고 인공광합성 기술로 에너지는 물론 식량도 싸고 고효율적이며, 안전하게 생산될 것이다. 한편 우주에는 대규모 우주태양발전소가 건설되어 그 전력이 밤낮을 가리지 않고 마이크로파 송전으로 지상에 보내지게 되며, 또 우주기지나 우주도시가 건설되고, 그곳에서의 주거·공장·식량생산에는 전적으로 태양에너지가 이용될 것이다. 이처럼 21세기에는 지상에서는 물론 우주도시에서도 태양에너지 이용이 정착되어 새로운 문명의 발전을 보게 될 것이다.
우리 나라에는 섬이나 산이 깊은 곳이 많습니다. 그런 곳까지 전기선을 연결하는데는 비용이 많이 듭니다. 물론 디젤 발전기를 이용하여 전기를 만들 수 있지만, 이때에는 계속하여 경유를 공급해 주어야 하고, 전기를 만들때 태우는 경유가 이산화탄소나 유황을 만들어 대기 오염도 일으킵니다. 이런 외딴 섬이나 낙도의 등대등에는 환경 오염이 없으면서 원료를 계속 공급하지 않고도 전기를 얻을 수 있는 에너지원이 필요합니다. 또한 현대는 계산기나 손목시계 라디오등 간편하게 쓸수 있는 휴대용 전자제품이나, 연료비를 아낄수 있는 다양한 품목들이 인기를 얻고 있습니다. 휴대용 전자제품은 어떻게 하면 작고 가볍게 만드느냐가 제일 중요한 문제입니다. 위의 모든 문제의 해결책으로 현재 태양광 발전 기술을 많이 이용하고 있습니다. 지구의 못쓰는 땅인 사막에는 태양빛이 많이 비치기 때문에 태양광 발전에 아주 좋은 장소입니다. 중국의 고비 사막이나, 아프리카의 사하라 사막에 태양광 발전소를 세워놓고, 지구상의 필요한 전기를 공급해 사용할 수도 있습니다. 또, 지구의 밖으로 나가게 되면 어디에나 태양빛이 있고 태양빛의 세기가 4배로 높아집니다. 따라서 이러한 태양빛을 이용하면 우주에서 대규모로 전기를 만들어 사용할 수도 있습니다. 땅이 부족한 우리 나라는 바다위에 해상 도시를 건설할 수도 있습니다. 해상도시에서 사용할 에너지로 태양광 발전을 이용하는 것입니다. 이렇게 태양광발전의 응용범위는 아주 넓습니다. 태양광 발전을 더욱 발전시키려면 앞으로 값싸고 성능이 좋은 태양 전지를 만들어 내는 것이 연구 과제입니다.
● REFERENCE
http://www.kdhc.co.kr/webzine/2004/0102pdf/10.PDF
http://blog.daum.net/hwlee429
http://solar.korea.ac.kr/

키워드

태양열전지,   2차전지,   화석연료,   열역학,   물리화학,   태양열발전,   태양전지,   열효율