태양 전지의 특성

태양 전지는 빛으로 비추면 emf를 발생시키는 반도체 장치이며 전자파를 흡수하고 흡수된 광자 에너지를 전기 에너지로 바꿀 수 있다. 입사된 광자에 의해 얻은 에너지가 반도체의 띠틈보다 클 때, 광자는 반도체에 흡수되어 전자와 양공(전자구멍) 쌍을 만들 수 있다. 전자와 양공은 다이오드의 내부 전기장에 의해 구동되어 광전류를 생성한다(빛으로 생성된 전류).

- 태양 전지의 특성을 학습할 수 있다.

- 태양 전지의 전류-전압 특성을 그래프로 확인할 수 있다.

- 충전율 및 전류, 전압을 측정할 수 있다.

- LED광원의 조도를 제어할 수 있다.

실험1. 태양전지의 전류(I) vs 전압(V) 특성

태양전지와 LED광원을 마주보게 설정한 후 LED광원의 세기를 최대로 높인다. 태양 전지에서 발생하는 전류와 전압을 측정하고 기록한 후 전류와 전압의 관계를 확인한다.

실험2. 태양전지의 전력

태양 전지의 전류, 전압 및 전력 관계를 관찰한다. 최대 전력 지점과 단락 전류 및 개방 회로 진압을 식별할 수 있다. X축이 전압, Y축이 전력인 이차원그래프를 만들어본다. 최대전력이 위치한 지점에서의 전압 전류를 찾아본다.

실험3. 태양전지의 충전율

충전 계수(FF)는 다음과 같이 정의되며 태양전지의 품질을 평가하는데 매우 중요한 요소로 작용한다.

최대 전력(P_m)은 [실험2]의 전력-전압 그래프를 통해 찾을 수 있다.

단락전류(I_SC)는 외부 회로가 단락 될 때, 즉 부하 저항이 0일때의 태양전지의 전류이다. 광전압 또는 개방 회로 전압(V_OC)은 외부 회로가 개방되었을 때, 즉 무한 부하 저항의 태양 전지의 출력 전압이다.

단락 전류와 개방 회로 전압을 식할 수 있는 방법으로는 전류와 전압이 각각 0인 지점을 찾으면 된다. 즉, 전류가 0일때의 전압을 개방 회로 전압, 전압이 0일때의 전류를 단락 전류라고 식별할 수 있다.