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Jun 09, 2023

태양광 패널은 어떻게 만들어지나요? (2023)

Leonardo David는 전기 기계 엔지니어, MBA, 에너지 컨설턴트 및 기술 작가입니다. 그의 에너지 효율성 및 태양광 컨설팅 경험은 은행, 섬유 등 다양한 분야를 포괄합니다.

Leonardo David는 전기 기계 엔지니어, MBA, 에너지 컨설턴트 및 기술 작가입니다. 그의 에너지 효율성 및 태양광 컨설팅 경험은 은행, 섬유 제조, 플라스틱 가공, 제약, 교육, 식품 가공, 부동산 및 소매 등의 분야를 포괄합니다. 그는 또한 2015년부터 에너지 및 엔지니어링 주제에 관한 기사를 쓰고 있습니다.

Tori Addison은 5년 넘게 디지털 마케팅 업계에서 일한 편집자입니다. 그녀의 경험에는 비영리, 정부 및 학계 부문의 커뮤니케이션 및 마케팅 업무가 포함됩니다. 직업 저널리스트인 그녀는 뉴욕 허드슨 밸리에서 정치와 뉴스를 취재하면서 경력을 시작했습니다. 그녀의 업무에는 지방 및 주 예산, 연방 재정 규정 및 건강 관리 법안에 관한 내용이 포함되었습니다.

태양광 패널은 시간이 지남에 따라 더욱 효율적이고 저렴해졌습니다. 2010년에서 2022년 사이에 태양광(PV) 모듈의 효율성은 14%에서 22% 이상으로 증가했습니다. 이러한 태양광 기술의 발전은 제조 공정에 대한 혁신과 대규모 투자 덕분에 가능했는데, 태양광 패널은 정확히 어떻게 만들어지는 걸까요?

이 기사에서는 MarketWatch 가이드 팀에서 초기 단계부터 조립, 테스트 및 환경 영향에 이르기까지 태양광 패널 제조 프로세스를 단계별로 논의합니다.

대부분의 태양광 PV 모듈은 실리콘 태양전지를 사용하는데, 이는 단결정과 다결정의 두 가지 주요 유형으로 분류할 수 있습니다. 두 가지 유형의 PV 셀 모두 고순도 실리콘으로 만들어졌지만 제조 공정이 다릅니다.

단결정 태양전지판은 햇빛을 더 효율적으로 전기로 변환할 수 있지만 더 복잡하고 비용이 많이 듭니다. 다결정 태양전지판은 만들기 쉽고 저렴하지만 효율이 낮습니다.

태양광 패널 제조의 기술적 세부 사항은 복잡하지만 다음 섹션에서는 프로세스의 각 단계를 자세히 설명합니다. 아래 단계는 세계 시장 점유율의 90% 이상을 차지하는 결정질 실리콘 태양광 패널에 적용됩니다. 박막 패널을 포함한 다른 패널 유형은 재료에 따라 제조 공정이 다릅니다.

왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에 따르면, 규소는 지구상에서 가장 풍부한 원소 중 하나로 지구 지각의 27.7%를 차지합니다. 그러나 자연적으로 발생하는 실리콘은 산소, 인, 질소와 같은 다른 원소와 결합됩니다. 제조업체는 태양광 패널을 만드는 데 필요한 순수한 실리콘을 얻기 위해 이러한 원자재를 가공해야 합니다.

미네랄 실리카의 산소 함량은 고온으로 제거될 수 있어 고순도 실리콘이 생성됩니다. 태양광 산업에서는 99.9999%의 순수 폴리실리콘을 사용하여 다결정 및 단결정 태양전지를 모두 제조합니다.

폴리 셀은 PV 셀을 만드는 데 사용되는 정사각형 웨이퍼로 다결정 실리콘 블록을 주조하고 절단하는 보다 간단한 생산 공정을 가지고 있습니다.

태양광 제조업체는 먼저 용융된 실리콘이 단결정으로 굳어지도록 해야 하기 때문에 모노 셀을 만드는 것은 더 복잡합니다. 이 공정은 녹은 실리콘에 더 작은 "종자 결정"을 담가서 결정을 "성장"시키는 초크랄스키(Czochralski) 방법을 사용합니다. 그 결과 제조업체가 태양전지로 절단할 수 있는 단일 실리콘 결정으로 만들어진 대형 원통형 블록이 탄생했습니다.

제조업체는 제어된 양의 붕소와 인을 추가하여 PV 전지의 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 태양전지판 효율은 태양전지가 에너지로 변환할 수 있는 햇빛의 양을 측정합니다.

추가된 원소는 반도체 역할을 합니다. 인은 n형 실리콘을 생성하고 붕소는 p형 실리콘을 생성합니다.

즉, 이 과정은 햇빛을 전력으로 변환합니다.

태양광 패널은 은 도체와 구리 납땜을 사용하여 서로 연결된 여러 개의 PV 셀로 구성됩니다. 패널 크기는 다양하지만 대부분의 주거용 태양광 패널에는 60개 또는 72개의 셀이 있습니다. 일부 제조업체는 120 또는 144개의 반쪽 전지로 태양광 패널을 만듭니다. 이는 60 및 72셀 패널과 대략 동일한 크기입니다.