[화공실험] 태양광발전실험 보고서

목차

1. 왜 태양전지인가?

2. 태양전지란?
1) 태양전지의 구조와 원리
2) 태양전지의 장단점
3) 태양전지의 종류

3. Perovskite 태양전지
1) Perovskite
2) Perovskite 태양전지가 높은 효율을 낼 수 있는 이유
3) Perovskite 태양전지의 기술개발 근황

4. J-V CURVE

5. IPCE
1) IPCE의 정의
2) 수식 설명
3) IPCE 측정 실험
4) IPCE를 높이는 방법
5) 태양전지 성능평가 지표로 사용되는 IPCE

6. EIS
1) EIS (Electrochemical impedance spectroscopy)의 정의
2) EIS 측정방법
3) EIS 측정결과

7. 결론

8. 참고문헌

본문내용

1. 왜 태양전지인가?
우리가 지구에서 사용하는 에너지의 원천은 다양하다. 석유, 석탄 등 화석연료부터 녹말과 같은 광합성의 산물까지. 허나 이런 에너지의 궁극적인 원천은 태양이다. 태양은 지구에 빛과 열을 통해 지속적으로 에너지를 전달하고 있으며 빛에너지는 광합성을 통해 유기체를 구성하는 원동력이 된다. 열에너지는 지구의 기상현상을 일으키며 생명이 살아갈 수 있는 환경을 만들어준다. 즉, 화석연료는 물론이고 수력과 풍력에너지의 원천 또한 궁극적으로 태양에서 오는 것이다.
태양은 현재 45억 6700만년간 존재하였고 앞으로 78억년정도의 수명이 남았다고 한다. 현생인류가 지구에 존재한 것이 약 3만년간이니 26만배만큼 긴 시간동안 태양은 존재할 것이다. 즉, 태양 빛은 인류가 존재하는 동안 영원하며 그 에너지의 총량은 천문학적인 수치로 약 3.98×10^26J/s에 이른다. 이는 전 세계의 전력생산량인 2×10^19J/s의 2천만배에 이른다. 물론, 모든 태양빛이 지구에 입사하는 것이 아니고 태양빛을 100% 전력으로 전환하는 기술도 아직 없으므로 이상적인 값이지만 태양에너지는 그 양이 많고, 고갈되지 않으며, 다른 부산물을 배출하지 않으므로 친환경 에너지를 특히 각광받고 있다. 소음 또한 없으므로 풍력발전과 다르게 주거지역에도 설치가 자유롭다는 이점 또한 있다.
따라서 우리는 이러한 태양에너지를 사용하기 편리한 전기에너지로 변환시키는데 관심이 많으며 그것이 태양전지이다. 이 태양전지의 효율을 높이는 것이 최대의 관심사이며 본 실험은 태양전지에 있어 어떤 지표가 태양전지의 성능을 결정하는지 확인하고 성능을 분석하는 것이 목적이다.

2. 태양전지란?
태양전지는 빛에너지를 전기에너지로 바꾸는 장치로, p형 반도체와 n형 반도체 2종류의 반도체를 사용해 전기를 일으킨다. 태양 전지는 태양빛의 에너지를 받아서 자체적으로 전기 에너지로 변화시켜 전하를 보유하고 있는 것이다. 태양 전지는 지금까지의 화학 전지라는 다른 구조를 가진 것으로 ‘물리 전지’라 구분한다.

참고 자료

홍준의 외 3명, 「살아있는과학교과서」, 휴머니스트, 2011년 6월
안태규 서갑석, 「고순도의 단결정 페로브스카이트 연구를 통한 고효율 태양전지 개발」,『화학세계』, 2015년 6월
박태진, UNIST news, 「‘빛(LED)’내는 태양전지 나온다… 신개념 광전소자 탄생」, 2015년 5월 13일
서형기, 「페로브스카이트 구조를 이용한 새로운 패러다임의 태양전지」, 『신진연구자 칼럼』, 2017년 2호
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1152460&cid=40942&categoryId=32372
화공실험(1) - 2학년 1학기, 연세대학교 공과대학 화공생명공학과 2018
https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=861077&cid=50376&categoryId=50376
https://en.wikipedia.org/wiki/Fermi_level
https://en.wikipedia.org/wiki/Reduction_potential
https://en.wikipedia.org/wiki/Solar_cell_efficiency#Fill_factor
http://plasticphotovoltaics.org/lc/characterization/lc-advanced-c/lc-ipce.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Quantum_efficiency
http://www.wizmac.com/2015/lecture/board01_view.htm?No=172&Sub_No=8
구미대학교, ｢전기에너지과 학습자료 6장 태양전지｣, 2006