전체 글 (34) 썸네일형 리스트형 [태양전지 교과서] Week 6 - Direct and Indirect Bandgap 그림들의 출처는 모두 EPFL의 MICRO-565, IEM NEUCHATEL PV-lab 에 있습니다Prof. Christophe Ballif밴드갭은 전자가 존재할 수 없는 에너지 띠 구역으로 CB의 최저점과 VB의 최고점의 차이에 해당하는 에너지이다. 밴드갭에는 2가지 종류가 있다. 1) indirect bandgap, 2) direct bandgap 이다. 왼쪽: indirect bandgap, 오른쪽: direct bandgapIndirect bandgap은 CB의 최저점과 VB의 최고점이 다른 k, momentum에 위치해있다. 이 경우 단순히 빛의 에너지만 얻어서는 전자가 전이할 수 없다. 전자가 전이하기 위해선 에너지도 필요하지만, 모멘텀도 변해야 하기 때문에 격자의 진동 상태인 phono.. [태양전지 교과서] Week 6 - Optical properties of Solar cell 그림들의 출처는 모두 EPFL의 MICRO-565, IEM NEUCHATEL PV-lab 에 있습니다Prof. Christophe Ballif태양전지의 optical property는 중요하다. 태양전지는 태양빛을 많이 받아야 하기 때문에 태양광을 잘 흡수해야 하고, 반사는 최대한 줄여야 한다. 태양전지의 optical property를 결정하는 중요한 요소는 굴절률이다. (빛이 매질 내에서 얼마나 굴절하는지를 나타낸다) 굴절률은 reflection과 transmission의 강도를 조절하고 빛의 손실에 영향을 미친다. 굴전율은 단순한 숫자가 아닌 복소수 형태로 표현된다. 복소수는 실수 부분과 허수 부분(imaginary part)으로 구분할 수 있다. 굴절률의 imaginary 부분은 κ라고 하는 ex.. [태양전지 교과서] Week 5 - Carrier transport 그림들의 출처는 모두 EPFL의 MICRO-565, IEM NEUCHATEL PV-lab 에 있습니다Prof. Christophe Ballif반도체 속에서 전하를 전달하는 carrier는 2종류, 전자와 홀이 있다. 얘네들은 고체 속에서 어떻게 움직일까? 전자와 홀에 전기장처럼 아무런 외부 힘이 작용하지 않을 때, 전자와 홀은 그냥 열에너지로 움직인다. 여기서 열 에너지는 우리가 일부로 고체에 열을 준다는 것이 아니다. 반도체가 그냥 실온에 있을 때에도 실온으로부터 thermal energy kT를 받는다. 이렇게 열 에너지로 인해 전자가 움직일 때는 무작위적으로 random motion을 그리면서 움직인다. 그냥 아무 방향으로 움직일 수 있다. 이 때의 속력을 thermal velocity라고 하고 .. [태양전지 교과서] Week 5 - Extrinsic semiconductors 그림들의 출처는 모두 EPFL의 MICRO-565, IEM NEUCHATEL PV-lab 에 있습니다Prof. Christophe BallifIntrinsic semiconductor(아무것도 도핑되어 있지 않은 순수한 반도체)의 특징아무런 불순물(dopant)이 없다. 자유전자 개수와 홀의 개수가 같다. 전기전도도가 낮다. 등등그러면 어떤 불순물이 도핑된 SC는 어떨까? 도핑된 반도체를 extrinsic semiconductor라 한다. doping하는 물질을 dopant라 하는데 dopant의 종류에 따라 반도체의 종류가 달라진다. N, P 같이 전자가 풍부한 원소(donor)를 도핑하는 경우, n-type SC라고 하며 자유전자가 많아진다. 반면, 홀이 많은 원소(B, Al, Ga), accep.. [태양전지 교과서] Week 5 - Fermi level & Fermi-Dirac distribution 그림들의 출처는 모두 EPFL의 MICRO-565, IEM NEUCHATEL PV-lab 에 있습니다Prof. Christophe Ballif페르미 준위: T=0K일 때는 전자가 존재할 수 있는 가장 높은 에너지 레벨, T>0K일 때는 전자의 발견 확률이 50%인 곳. 주의할 점은 전자가 절반 채워져있다는 게 아니다. 그냥 이론적으로 계산을 해봤더니 여기에 전자가 존재할 확률이 50%라는 것이다. 실제로 fermi level은 주로 밴드갭에 위치해있다. 알다시피 밴드갭에서는 전자가 존재할 수 없다. 실제로 전자가 존재할 수 없는 곳이지만, 만약 전자가 존재했다면 50% 차있었을 거라는 뜻이다. 전자는 에너지가 낮은 곳에는 많이 모여있고 높은 곳에는 적다. 과학자들은 에너지에 따른 전자들의 분포를 알기 .. [태양전지 교과서] Week 5 - Band structure 그림들의 출처는 모두 EPFL의 MICRO-565, IEM NEUCHATEL PV-lab 에 있습니다Prof. Christophe Ballif지금까지는 태양전지가 발전되고 우리 생활에 끼치는 macroscopic 면을 봤지만, 이제부터는 태양전지 속의 microscopic한 면을 볼 것이다. 태양전지의 가장 중요한 특징은 p-n 접합이다. p-n접합을 이해하기 위해선 doping에 대해서 이야기해야한다. 그리고 doping을 알기 위해선 에너지 밴드부터 알아야 한다. 전자는 입자로만 보면 안 된다. 우리는 전자를 파동으로 볼 필요가 있다. 전자가 파동의 성질을 가질 때, 우리는 전자를 파동 함수로 나타낼 수 있다. (파동이니깐) 이 파동 함수의 파장에 따라 전자의 momentum, k가 달라지고, 이 .. [태양전지 교과서] Week 4 - Sustainability 그림들의 출처는 모두 EPFL의 MICRO-565, IEM NEUCHATEL PV-lab 에 있습니다Prof. Christophe BallifPV는 sustainable한가?PV의 주재료 Si는 지구에서 2번째로 풍부하다. c-Si 모듈에서는 귀금속이 없다. Recycling도 이뤄지고 있다. 20년 전에는 17g의 Si으로 1g의 PV module을 만들 수 있었고, 5년이라는 payback time이 걸렸다. 즉, 설치 비용을 전력 생산으로 보상받기까지 5년이라는 시간이 걸렸다. 태양전지는 어떤 발전 과정을 거쳤을까? First improvement:2000년에는 silicon recrystallation(Si를 순수하게 재결정시키는 과정) 공정에서 1kg당 200kWh라는 전력이 필요했다. 지금은.. [태양전지 교과서] Week 3 - PV Application 그림들의 출처는 모두 EPFL의 MICRO-565, IEM NEUCHATEL PV-lab 에 있습니다Prof. Christophe Ballif태양전지를 실제 환경에 적용하는 데에는 다양한 가능성이 있다. BIPV는 태양전지를 건물 건축 자재의 일부로 사용하며 그 시장이 계속 성장하고 있다. BIPV는 지붕의 형태로도 이용됐다. 이렇게 흰색을 사용할 수도 있지만 이 경우 효율이 조금 낮다. 흰색은 태양광을 많이 반사하니까정말 많은 가능성을 지닌 BIPV이지만 가격이 좀 더 싸져야 하고, project의 처음 부분부터 모든 이해당사자의 동의가 필요하다Floatint PV는 수상 PV이다. 물이 있는 연못, 호수, 강, 바다에 설치할 수 있다. 현재는 설치 가격 1.2$/W CAPEX를 보인다. 또한, .. 이전 1 2 3 4 5 다음
