태양전지 온도가 높아질수록 전류가 증가하는 이유?
태양전지 효율관련 탐구를 하고있었습니다. 태양전지에서 적정온도에서 온도가 높아질수록, 전류값이 증가하고, 전압값이 감소한다는 사실을 알게되었습니다. 이때 W=VA에서 전압 감소량이 전류 증가량보다 크므로, 온도가 높아질수록 전기 생산량은 줄어든다라고 알게되었습니다. 여기서 궁금한 점이 온도가 올라갈수록 전압이 감소하는 이유와 온도가 올라갈수록 전류가 증가하는 이유는 무엇인가요?
안녕하세요. 전기기사 취득 후 현업에서 일하고 있는 4년차 전기 엔지니어 입니다.
온도가 올라갈수록 태양전지의 전압이 감소하는 이유는 반도체의 밴드 갭 에너지가 감소하기 때문입니다. 밴드 갭 에너지가 줄어들면 전자와 정공이 쉽게 재결합하여 전압이 낮아지게 됩니다. 태양전지의 경우, 온도 상승은 전자 이동성을 높여 전류 흐름을 증가시키지만 전자-정공 재결합도 증가시켜 전압을 감소시킵니다. 온도가 높을 때 전류가 증가하는 것은 반도체 내 캐리어의 이동성이 증가하기 때문입니다. 이는 전하 운반자가 전도 대역으로 쉽게 이동할 수 있어 순환 전류가 더 많이 흐르게 되는 이유입니다. 결과적으로 태양전지의 온도가 높아지면 전류는 증가하지만 전압이 더 많이 감소해 효율이 떨어지는 것입니다.
안녕하세요. 전기전자 분야 전문가입니다.
태양전지에서 온도가 올라갈수록 전류가 증가하는 이유는 반도체의 특성과 관련이 있습니다. 온도가 상승하면 반도체의 밴드 갭 에너지가 감소해 전자와 정공이 더 쉽게 생성됨에 따라 전류가 증가합니다. 이와 동시에 전압이 감소하는 이유는 온도 상승으로 인한 전자-정공 재결합 증가와 내부 저항 증가로 인해 개방 회로 전압(Open Circuit Voltage)이 줄어들기 때문입니다. 이러한 이유로 온도가 높아질수록 전기 생산량이 줄어드는 결과를 초래합니다.
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태양의 온도가 높아지면 태양전지의 효율이 좋아질 수는 있지만, 꼭 그렇지는 않습니다.
오히려 태양빛의 온도가 낮더라도 그 빛을 오래 비춰야 효율이 높아집니다.
태양전지의 표면을 확대하면 울퉁불퉁한 이유가 빛을 이리저리 반사하게 하는 방식때문입니다.
안녕하세요. 김재훈 전문가입니다.
태양전지에서 온도가 올라가면 전류가 증가하고 전압이 감소하는 이유는 반도체의 특성과 관련이 있습니다. 태양전지는 주로 반도체 재료로 만들어지는데 온도가 상승하면 반도체 내부의 전자들이 더 쉽게 움직일 수 있어 전자와 정공이 더 많이 생성됩니다. 이로 인해 광전류가 증가하게 됩니다. 하지만 온도가 높아지면 반도체의 밴드갭(전자들이 이동할 수 있는 에너지 차이)이 좁아져 태양전지의 개방 회로 전압이 감소합니다. 따라서 전류는 증가하지만 전압 감소의 영향이 더 커서 결과적으로 전체 전력 출력은 줄어들게 됩니다.