분야
hwp2. 제로에너지 건축물과 적용기술 소개
3. 해외의 제로에너지 건축물의 사례
4. 국내의 제로에너지 건축물 사례 및 현황
5. 적용
6. 결론
- 태양전지
태양광 발전의 가장 기본적인 것은 태양전지이다. 반도체로 만들어진 태양전지에 빛에너지가 투입되면 전자의 이동이 일어나서 전류가 흐르고 전기가 발생하는 원리를 이용하는 것이다. 보통 한 단위의 크기가 대략 10*10 로 빛을 받으면 0.6볼트의 전압이 생기고, 최대 1.5와트(W)의 용량을 갖게 된다. 주로 규소로 제작되는데, 얇게 가공한 규소판 한쪽 면에 극미량의 인을 더해주면 이 판에는 자유롭게 움직일 수 있는 전자가 생겨난다. 이 현상이 생기는 이유는 인의 원자가 전자가 다섯 개인 반면 규소의 원자가 전자는 네 개이기 때문이다. 규소판에 인이 더해지면 규소 원자는 이들 인 원자와 결합을 형성한다. 그러나 규소가 지닌 네 개의 원자가 전자는 인의 원자가 전자 다섯 개 중에서 네 개하고만 결합해서 전자쌍을 형성할 수 있기 때문에, 결합에 필요하지 않은 인의 나머지 한 개의 원자가 전자는 규소 판 속에서 자유롭게 움직일 수 있게 된다. 자유 전자가 생겨나는 것이다. 규소판의 반대쪽 면에는 원자가 전자가 세 개밖에 없는 붕소 원자를 더해준다. 그러면 여기서는 인이 더해진 반대쪽 면과 달리 전자가 모자라는 자리가 생겨나고, 이 빈 자리에서는 인이 첨가된 반대쪽에서 생겨난 자유전자를 받아들여 이 전자를 더 이상 움직이지 못하게 고정한다. 규소판 속에서 인이 첨가된 면의 자유전자가 붕소가 첨가된 면의 빈자리로 이동하는 것이다. 그렇다고 해도 규소판 전체는 전기적으로 중성을 유지한다. 그러나 국소적으로 볼 때, 규소판 내부에는 인이 첨가된 면에서는 전자가 반대 쪽으로 이동하여 전자의 수가 양성자의 수보다 적어지기 때문에 양의 전하를 띠게 되고, 붕소가 첨가된 면은 전자가 유입되어 양성자의 수보다 많아지므로 음의 전하를 띠게 된다. 이 결과 두 면이 만나는 경계면에서는 인이 첨가된 양과 붕소가 첨가된 음의 두 면이 대전되는 상태가 되고, 따라서 전기장이 형성된다. 이러한 규소판에서 인이 첨가된 면은 햇빛을 받으면 음극이 되기 때문에 n(egative)-도체 또는 n-면이라 하고, 붕소가 첨가된 면은 반대로 양극이 되기 때문에 p(ositive)-도체 또는 p-면이라고 한다. 둘 사이의 경계면은 pn-경계면이라고 한다. 태양전지는 이렇게 하나의 규소판 속에 n-면과 p-면이 서로 맞붙어 있는 형태를 하고 있다. 태양전지가 태양빛을 받으면, 광전효과에 의해서 규소를 붙들어주는 결합 전자에게 전달되어 이 전자가 자유롭게 움직일 수 있도록 한다. 이렇게 광자로부터 에너지를 받은 전자가 떨어져나가면 n-면의 표면으로 모여들고, 원래 자리는 빈 곳이 된다. 이 빈 자리는 전자 부족 상태의 양으로 하전된 것으로 볼 수 있는데, 이것은 아래의 p-면 쪽으로 이동하여 그 표면에 집결한다. 이러한 이동의 결과로 양쪽 면 사이에서는 위의 양전하와 아래의 음전하로 인해 전압이 형성되는데, 이때 두 면을 전자를 통과시키는 금속선으로 연결해주면 n-면 표면의 전자들이 금속선을 통해서 p-면 쪽으로 이동하여 그곳에 모인 빈 곳을 채워주게 된다. 이 과정에서 전자의 흐름인 전류가 발생하고 전기에너지가 생산되는 것이다. 이 과정은 햇빛이 태양전지에 비치는 동안 계속되고, 이에 따라 계속해서 전기에너지가 생겨난다. 이때 형성되는 전류의 세기는 햇빛의 세기와 태양전지판의 면적에 비례한다. 1 당 900W의 직사광이 비칠 때 가로, 세로가 10cm인 태양전지에서 발생하는 전류는 약 3암페어(A)이
