Solar cell(태양전지) 정의와 역사

안녕하세요, 행복한 부자입니다. 이번에는 태양전지가 무엇이고, 어떤 특징과 장단점이 있으며 앞으로 미래는 어떨지 살펴보겠습니다.

[Solar cell(태양전지)의 정의와 원리 및 특징?]
Solar cell(태양전지)이란 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 전환하는 반도체를 지칭하는 것으로, 다른 표현으로는 태양전지 패널이라고도 합니다. 태양전지는 말 그대로 빛을 활용하여 전기를 만들어 내는데 사용됩니다. 일상생활에서는 주택의 지붕 위에 부착되어 있는 태양광 패널로 가정용 전기를 만들어 내거나, 대규모로는 주로 태양광 발전소 등의 분야에서 활용됩니다. 태양전지는 반도체의 일종으로, 주로 반도체 소재 기반의 태양전지 셀입니다. 아 태양전지 셀은 반도체의 그것과 동일하게 실리콘 기반으로 제작되며, 이를 통해 흡수한 빛을 전기로 전환하는 것이죠. 그렇다면, 태양전지는 어떤 원리로 구동하는 걸까요. 태양의 빛이 이 solar cell로 들어오면 반도체 소자에서 전자들을 만들어 냅니다. 광 효과(Photovoltaic Effect)라는 이 작용을 통해서 만들어진 전자는 반도체 내에서 이동하게 되며 이 이동을 통해 전자들의 흐름, 즉 전류가 일어나게 되고, 이 전류의 작용으로 전기 에너지가 생성되어, 결론적으로 전기 에너지가 생성되는 것이죠. 태양전지는 태양의 빛 에너지를 무한하게 활용하여 전기 에너지로 전환할 수 있다는 장점이 있으며, 이에 따라 어떤 타 발전보다 친환경적입니다. 

[태양전지의 역사]
태양전지 발전은 전력 공급에 대한 독립성을 확보하고 지속 가능한 에너지를 꾸준히 만들어 낼 수 있기 때문에, 차세대 발전 기술 중 하나로 주목받아 왔습니다. 태양 전지는 과거 수십 년 동안 다양한 혁신과 발전을 거듭해 왔습니다. 가장 첫 태양전지는 1950년대에 벨 연구소에서 개발되어 발표되었습니다. 반도체의 그것과 동일하게, 실리콘을 활용하여 세계 첫 Solar cell을 개발했습니다. 전기 전환 효율이 매우 낮았지만, 최초의 Solar cell의 원리를 증명해 냈다는 것에 큰 의미가 있었습니다. 그 후, 1970년대 중반에는 전 세계적인 에너지 위기가 도래하면서 Solar cell에 대한 연구 개발이 증가하였으며, 나아가 NASA는 이 태양 전지를 우주선에 사용하기까지 이르면서, Solar cell의 상용화에 한층 가까워지게 되었죠. 이후 1990년대에 이르면서 이 Solar cell의 효율이 상용화 수준까지 개선되면서, 상용화 속도는 더욱 탄력을 받게 되었죠. 동시에 반도체 기술 자체의 발전과 함께 Solar cell에서도 여러 가지 다양한 재료와 기술을 적용하면서, 태양 전지의 효율, 상품성과 생산성 또한 급격하게 향상되었습니다. 현재에 이르러는 여러 다양한 태양 전지 기술이 개발되어 상용화되는 상황인데요, 보편적으로 활용되는 리튬이온 타입의 Solar cell뿐만 아니라, 얇은 박막 필름 타입의 Solar cell, 전해질 타입의 태양 전지 등 다양한 타입의 Solar cell이 있습니다. 이 Solar cell 기술은 지금도 계속 연구 및 개발되고 있으며, 지속 가능한 에너지이며 친환경적이기 때문에 그 중요성은 더욱 증가할 것으로 예상됩니다.

태양 전지의 상용화 측면에서 살펴보자면, 초기 1970년대에는 앞서 언급했듯이 우주선, 또는 위성에 적용되었습니다. 이 태양 전지 패널을 통해 우주선에 전기를 공급하면서 점차 그 응용성을 증명하였고, 상용화의 장을 열게 되었습니다. 그 후, 1990년대에는 일상생활로까지 상용화가 확대되었는데요, 일부 상업 건물이나 주택에서 태양 전지 패널을 옥상에 설치하여 소량의 전기를 발전하게 되었습니다. 일부 나라 정부 정책 지원으로 보조금이 지원되면서, 태양 전지 사용의 확대를 유도하게 되었습니다. 그 이후, 2010년대에 접어들면서 친환경 신재생 에너지 붐이 일어나면서 여러 나라에서 태양 전지 확대를 위한 지원금/ 보조금 정책이 증가하면서, 태양 전시 시장은 빠른 속도로 성장했습니다. 최근에는 대단지 태양광 발전소가 세계 여러 나라, 여러 지역에 세워지면서, 전력 발전량에 크게 기여했습니다. 기술의 혁신과 대량 생산 기술의 발전을 통해, 태양전지의 단가가 큰 폭으로 감소함에 따라, 태양 전지 보급 속도가 더욱 빨라지고 있는 것이죠. 이에 더해 에너지 안보나 환경 문제 등의 측면에서 걱정을 덜 수 있기 때문에 전 세계적으로 그 관심이 더해지고 있는 것이죠. 태양 전지에 대한 지속적인 연구 개발과 기술 혁신이 전기 발생 효율을 높이고, 보다 안정적으로 전기를 생산함으로써, 전력 발전량에 크게 기여를 하기 때문입니다. 이상으로, 태양전지란 무엇이고, 태양전지는 어떤 역사로 발전해 왔는지를 살펴보았습니다. 다음 포스트에서는 태양전지가 가진 장단점에 대해서 살펴보고, 어떤 핵심 기술이 적용되어 있으며, 친환경적인 사용을 위해서 어떤 점이 고려되어야만 하는지를 좀 더 면밀하게 살펴보겠습니다. 이상입니다. 감사합니다.