태양광발전은 어떤 원리로 전기에너지로 쓰여지는 건가요?

Question

나이 먹고 시골 고향에 내려가서 살 마음이 있는데

뭐든 자급자족의 삷을 살고자 하는 1인입니다.

에너지 절감의 일환으로 태양광 발전을설치하려고 합니다.

그 원리도 궁금해집니다.

Answer 1

안녕하세요. 김두환 과학전문가입니다.

태양광 발전은 광전효과에 의해 전류를 얻는 발전기입니다. 광전효과란 금속에 빛(광자; 전자기파;)을 쪼으면 금속 표면에 있던 자유전자가 튀어나와 전류를 만드는 현상입니다. 그리고 자유전자가 금속을 탈출하기 위한 에너지가 필요한데, 이 최소 에너지의 크기를 일함수라고합니다. 즉, 자유전자는 일함수의 크기만큼이나 더 큰 운동에너지를 가져야 탈출이 가능합니다. 그리고 자유전자가 운동에너지를 가질 수 있는 방법은 외부 빛(광자)과 충돌하는것이죠. 이 때 충돌하여 에너지를 얻는 정도는 빛의 에너지에 의존됩니다. 빛 에너지가 강할수록 다시말해 빛의 진동수가 높을수록(파장이 짧을 수록) 자유전자가 받는 에너지가 크게됩니다. 그리고 금속의 종류에 따라 일함수가 다른데, 대부분의 경우에는 자외선 영역대의 빛을 쬐여주면 자유전자가 튀어나와 전류를 만듭니다. 즉, 광전효과를 이용하여 태양광발전이 이뤄집니다.