건전지의 종류 및 특성과 효율에 대한 연구

목차

■ 볼타 전지

■ 다니엘 전지의 구성과 원리
▶ 수소-산소 연료전지 반응

■ 니켈 수소 전지(NI-MH)

■ 니카드(Ni-cd) 전지

■ 연료전지
<연료전지의 장단점>

■ 태양전지
(종류)
① 결정질 실리콘 태양전지(Crystalline Silicon Cells)
② 비정질 실리콘 태양전지(Amorphous Silicon Cells)
* CuInSe2태양전지(CIS Cells)
* GaAs 태양전지
* CdTe태양전지
(효율)

본문내용

ing, spray pyrolysis, metallorganic chemical vapor deposition(MOCVD) 등의 방법이 사용되어 10%이상의 효율이 입증되었다. CdTe층의 합성방법에 상관없이 화학양론비에 맞는 막을 형성하고 CdCl2 용제를 표면에 입힌 후 400oC 정도에서 열처리하 면 대략 10%의 효율을 쉽게 얻을 수 있다고 알려져 있다. CdTe물성에 관한 일반적인 사항은 Zanio에 의해 정리된 바 있다. CdTe전지 기술은 소위 "superstrate" 구조가 제안되고 마지막으로 화학적 용액 성장법으 로 CdS를 입히는 공정이 제안되었을 때 각각 전지의 효율이 획기적으로 증가되었다.
(효율)
태양전지의 효율을 특징 지워주는 변수로는 open-circuit voltage(Voc), short-circuit current(Jsc), 그리고 fill factor(FF) 등이다. open-circuit voltage(Voc) 는 회로가 개방된 상태, 즉 무한대의 임피던스가 걸린 상태에서 빛을 받았을 때 태양전지의 양단에 형성되는 전위차이다. 동종접합(homojunction) 의 경우를 예로서 설명하자면, 얻을 수 있는 최대한의 Voc값은 p-type 반도체와 n-type 반도체 사이의 일함수 값(work function) 의 차이로 주어지며, 이 값은 반도체의 밴드갭에 의해 결정되므로 밴드갭이 큰 재료를 사용하면 대체로 높은 Voc값이 얻어진다. Short-circuit current(Jsc)는 회로가 단락된 상태, 즉 외부저항이 없는 상태에서 빛을 받았을 때 나타나는 역방향(음의 값) 의 전류밀도 이다. 이 값은 우선적으로 입사광의 세기와 파장분포(spectral distribution)에 따라 달라지지만, 이러한 조건이 결정된 상태에서는 광흡수에 의해 여기된 전자와 정공이 재결합(recombination) 하여 손실되지 않고 얼마나 효과적으로 전지 내부에서 외부회로 쪽으로 보내어지는가에 의존된다. 이 때 재결합에 의한 손실은 재료의 내부에서나 계면에서 일어날 수 있다.
또한 Jsc를 크게 하기 위해선 태양전지 표면에서의 태양 빛의 반사를 최대한으로 감소 시켜야 한다. 이를 위해 Antireflection coating을 해주거나 metal contact을 만들 때 태양 빛을 가리는 면적을 최소화 해주어야 한다. 가능한 모든 파장의 빛을 흡수하기 위해선 반도체의 밴드갭 에너지가 작을수록 유리하지만 그렇게 되면 Voc도 감소하게 되므로 적정한 밴드갭을 가진 재료가 필요하다. 따라서 최대크기의 Voc와Jsc값을 얻기 위해 계산된 이론적인 최적의 밴드갭 에너지는 1.4eV가 된다. Fill factor(FF) 는 최대전력점에서의 전류밀도와 전압값의 곱(Vmp Jmp) 을 Voc와Jsc의 곱으로 나눈 값이다. 따라서 fill factor는 빛이 가해진 상태에서 J-V곡선의 모양이 사각형에 얼마나 가까운가를 나타내는 지표이다. 태양전지의 효율 은 전지에 의해 생산된 최대 전력과 입사광 에너지 Pin 사이의 비율이다.

키워드

건전지,   종류,   특성,   효율,   연구