[분석/조사] 대체에너지

소개글

[분석/조사] 대체에너지 에 대한 보고서 자료입니다.

목차

빙축열시스템

연료전지

바이오매스

바이오가스

MHD 발전

핵융합발전
폐기물에너지
태양광
풍력발전

본문내용

원리임
태양광발전 원리도 (실리콘 태양전지 기준)
[PN접합에 의한 태양광 발전의 원리]
대표적인 결정질 실리콘 태양전지는 실리콘에 보론
(boron:붕소)을 첨가한 P형 실리콘반도체를 기본
으로 하여 그 표면에 인(phosphorous)을 확산시켜
N형 실리콘 반도체층을 형성함으로서 만들어짐.
이 PN 접합에 의해 전계(電界)가 발생함
이 태양전지에 빛이 입사되면 반도체내의 전자(-) 와 정공(+)이 여기되어 반도체 내부를 자유로이
이동하는 상태가 됨
자유로이 이동하다가 PN접합에 의해 생긴 전계에 들어오게 되면 전자(-)는 N형 반도체에, 정공(+)은 P형 반도체에 이르게 됨.
P형 반도체와 N형반도체 표면에 전극을 형성하여 전자를 외부 회로로 흐르게 하면 전류가 발생됨.
태양전지의 역사
1839년 E.Becquerel(프랑스)이 최초로 광전효과(Photovoltai ceffect)를 발견
1870년대 H. Hertz의 Se의 광전효과연구이후 효율 1~2%의 Se cell이 개발되어 사진기의 노출계에 사용
1940년대～1950년대초 초고순도 단결정실리콘을 제조할 수있는 Czochralski process가 개발됨
1954년 Bell Lab.에서 효율 4%의 실리콘 태양전지를 개발
1958년 미국의 Vanguard 위성에 최초로 태양전지를 탑재한 이후 모든 위성에 태양전지를 사용
1970년대 Oil shock이후 태양전지의 연구개발 및 상업화에 수십억 달러가 투자되면서 태양전지의 상업화가 급진전
현재 태양전지효율 7～17%, 수명 20년 이상, 모듈가격 $6/W 내외, 발전단가 $0.25～0.5/kWh
태양광의 특징 및 시스템 구성도
특 징
장 점
단 점
에너지원이 청정·무제한
필요한 장소에서 필요량 발전가능
유지보수가 용이, 무인화 가능
장수명(20년 이상)
전력생산량이 지역별 일사량에 의존
에너지밀도 낮아 큰 설치면적 필요
설치장소가 한정적, 시스템 비용이 고가
초기투자비와 발전단가 높음
[태양광발전 시스템 구성도]
[설치사례]
사업명 : 신재생에너지 지역에너지 사업(태양광 발전)
설치장소 및 내용 : 광주광역시 조선대 기숙사 태양광시설 53㎾p
사업명 : 신재생에너지 지역에너지 사업(태양광 발전)
설치장소 및 내용 : 삼척 세계동굴박람회장 태양광 시설 107kWp
태양광발전 기술의 분류
태양전지(solar cell, solar battery) : 재료에 따라 결정질 실리콘, 비정질실리콘, 화합물반도체 등으로 분류
시스템이용 : 독립형, 계통연계형, 복합발전형
국내외 기술개발 현황 및 동향
해외현황
미국은 첨단기술의 전략적 개발과 시장개척 및 상업화 지원
100만호 Solar-roof 주택 보급사업 등에 의해 2002년까지 212MW 보급
일본은 정부주도의 상용화 기술개발과 보급촉진 및 수출시장 확대
태양전지 원료의 저가화 및 신형 태양전지 개발
3kW 주택용 태양광발전시스템 보급사업 등 2002년도까지 637MW 보급
유럽은 분야별 컨소시움 또는 EC를 통한 기술개발및 실증시험등 공동수행
복합기능 태양전지 모듈개발 및 복합 발전시스템 실용화
태양전지 모듈과 시스템의 실증시험 및 규격화 등 국가별, 공동체별 사업 수행중
2002년까지 독일은 277MW, 이태리 22MW 등을 보급
선진국에서는 보급 프로그램과 병행하여 기술개발을 종합적으로 추진
세계시장은 1995년 이후 연평균 33% 이상의 급신장추세
1995년 77.6MW, 1999년 201.3MW 생산
2002년말 562MW 생산
일본 251.1MW, 유럽 135.1MW, 미국 120.6MW로 대부분 차지
국내현황
기술개발 현황
\'70년대 초부터 대학과 연구소를 중심으로 연구 시작하여 \'88년부터 대체에너지개발촉진법에 따라 정부차원에서 기술개발
저가화와 효율향상을 위한 태양전지 제조기술개발 및 시스템 이용기술개발을 병행하여 추진
태양전지
- 태양전지는 태양에너지를 직접 전기에너지로 변환시켜주는 가장 작은 단위의 소자
상업적으로는 실리콘을 이용한 태양전지가 주로 사용되고 있으며 사용목적에 따라 화합물 반도체를 이용한 태양전지도 실용화되고 있음
특수한 소재 및 구조를 가지는 태양전지에 대한 연구도 진행 중임
실리콘계 태양전지
결정질 실리콘계 태양전지(기판형)는 시스템화 연구를 통해 상품화단계
다결정질 실리콘 박막형태양전지는 기초연구단계로 요소기술을
확보하였으나 상품화를 위한 제조설비의 투자비 과다로 사업화가 중단된 상태임
화합물계 태양전지
결정화합물계 Ⅲ-Ⅵ족 (CdTe, CuInSe2 등) 태양전지는 효율이 높은 것이 장점이나 저가화, 대면적화가 문제로 이러한 부분을 해결하기 위한 기초 요소연구를 수행
- 미래 박막형 태양전지로서 실용화를 위한 시스템연구를 기반성으로 추진
- 화합물 반도체는 에기연 등에서 기반기술 확보 수준
[태양광분야 신재생에너지기술개발 기본계획]
제 1, 2단계(∼\'96까지)
제 3단계(\'97∼2001)
제 4단계(2002∼2006)
태양전지 제조 기술 확립 - 결정질 Si태양전지 국산화 - 신형 태양전지 기반기술
태양광발전 요소기술 - 주변장치 국산화 - 독립형이용 기술 개발 보급 - 계통연계형 및 복합이용 기반 기술
고효율 태양전지 실용화 - 저가, 고효율 SI 태양전지 실용화 - 신형 태양전지개발 및 효율향상
태양광발전 이용기술 - 주변장치 신뢰성 향상 및 표준화 - 계통연계형 및 복합이용 기반기술 - 응용제품 개발
고효율 태양전지 상용화 - 저가, 고효율 태양전지 대량생산 기술개발 - 신형 태양전지 고효율화
태양광발전 활용기술 - 주변장치의 저가화 - 대규모발전 플랜트 실증운전 - 응용제품 개발 보급
향후 기술개발 추진계획
결정화합물계 Ⅲ-Ⅵ족 (CdTe, CuInSe2 등) 태양전지는 효율이 높은 것이 장점이나 저가화, 대면적화가 문제로 이러한 부분을 해결하기 위한 기초 요소연구를 수행
미래 박막형 태양전지로서 실용화를 위한 시스템 연구를 추진
기술개발결과 및 실용화 관련
단결정질 실리콘계 태양전지는 국산화되어 생산 체제 갖추었음
- 생산기반 확충(태양광용 원재료 확보, 기판제조)과 생산

키워드

대체에너지,   에너지,   미래에너지,   풍력발전,   태양광,   바이오,   연료,   빙축열