태양전지의 효율 측정 실험 보고서

소개글

"태양전지의 효율 측정 실험 보고서"에 대한 내용입니다.

목차

1. 실험 목적
2. 기본이론
3. 실험 방법
4. 실험 결과
5. 결론
6. 참고문헌

본문내용

실험 목적
태양전지의 동작 원리를 이해하고 실리콘 태양전지에서 전류-전압 관계를 측정하여 태양전지의 효율을 도출해 본다.

기본이론
1) 태양전지의 작동원리
그림 1. n형과 p형 층 사이의 접합부 주변 공핍 영역의 확대
보기와 n형 및 p형 층을 보여주는 태양 전지의 개략도.
태양 전지는 p형과 n형 실리콘이라는 두 가지 유형의 반도체로 만들어진다. p형 실리콘은 실제 실리콘보다 외부 에너지 준위에서 전자가 하나 적은 붕소 또는 갈륨과 같은 원자를 추가해서 생성된다. 붕소는 주변 실리콘 원자와 결합을 형성하는 데 필요한 것보다 전자가 하나 적기 때문에 전자 결손 또는 "정공"이 생성된다. 태양 전지는 n형 실리콘 층 옆에 배치된 p형 실리콘 층으로 구성된다(그림 1). n형 층에는 전자가 있고, p형 층에는 양으로 하전된 정공(가전자가 없기 때문에 빈자리)이 있다. 두 층의 접합부 근처에서 접합(n형 층)의 한 면에 있는 전자는 접합(p형 층)의 다른 면에 있는 정공으로 이동한다. 이것은 전자가 정공을 채우는 공핍 영역이라고 하는 접합 주변 영역을 생성한다(그림 1). 공핍대에서 모든 정공이 전자로 채워지면 공핍대(정공이 처음에 존재했던 곳)의 p형 면에는 이제 음으로 하전된 이온이 있고 공핍대의 n형 면(전자가 존재했던 곳 ) 이제 양전하를 띤 이온이 들어 있다. 이러한 반대 전하를 띤 이온의 존재는 n형 층의 전자가 p형 층의 정공을 채우는 것을 방지하는 내부 전기장을 생성한다.
태양광이 태양 전지에 닿으면 실리콘의 전자가 방출되어 "구멍"이 형성된다. 이것이 전기장에서 발생하면 전기장은 전자를 n형 층으로, 정공을 p형 층으로 이동시킨다. n형 층과 p형 층을 금속선으로 연결하면 전자는 공핍대를 지나 n형 층에서 p형 층으로 이동한 다음 외부 와이어를 통해 n형 층으로 되돌아가면서 전류를 만든다.
태양전지의 두 단자가 직접 연결되어 있는 상태에서는 n형 단자에서 p형 단자로 전자가 이동하고, p형 단자에서 n형 단자 방향으로 전류가 흐르게 되는데 이 전류를 단락 전류, 또는 short-circuit current (ISC)라고 한다.

참고 자료

Nandi Wu, Identifying the cause of voltage and fill factor losses in perovskite solar cells using luminescence measurements,2017,1-2
B. V. Chikate, Y. Sadawarte, The Factors Affecting the Performance of Solar Cell,2015,1-2