Photovoltaics (PV)는 물리학, 광화학 및 전기 화학 분야에서 연구 된 현상 인 광전지 효과를 나타내는 반도체 소재를 사용하여 빛을 전기로 변환하는 용어입니다.

일반적인 태양 광 발전 시스템은 전력을 생산하는 다수의 태양 전지로 구성된 태양 전지 패널을 사용합니다. 태양 광 발전 시설은 지상에 설치하거나 옥상에 설치하거나 벽에 설치할 수 있습니다. 마운트는 고정되어 있거나 하늘을 가로 지르는 태양을 따라가는 태양 추적기를 사용할 수 있습니다.

태양 광 발전은 에너지 원으로서 특별한 이점을 가지고 있습니다 : 일단 설치되면 작동으로 오염이없고 온실 가스도 배출되지 않으며 전력 요구량에 대해 단순한 확장 성을 나타내며 실리콘은 지구의 지각에서 큰 가용성을 갖습니다.

태양 광 발전 시스템은 직사광선에서 출력이 가장 잘 작동한다는 단점이 있으므로 추적 시스템을 사용하지 않으면 약 10-25 %가 손실됩니다. 대기 중에 먼지, 구름 및 기타 장애물이 있으면 전원 출력이 감소합니다. 또 다른 중요한 쟁점은 주된 일사량에 상응하는 몇 시간 동안의 생산 집중이다.이 활동은 일반적으로 인간 활동주기에서 요구되는 피크와 일치하지 않는다. 소비 및 전기 네트워크의 현재 사회 패턴이이 시나리오에 맞춰지지 않는다면, 전기는 나중의 사용을 위해 저장되거나 다른 전원 (보통 탄화수소)으로 구성되어야합니다.

광전지 시스템은 오랫동안 특수 용도로 사용되어 왔으며 독립형 및 계통 연계 형 PV 시스템은 1990 년대부터 사용되고 있습니다. 그들은 2000 년 독일의 환경 론자들과 Eurosolar 조직이 1 천 지붕 프로그램에 대한 정부의 자금 지원을 받아 대량 생산되었습니다.

기술 발전과 제조 규모 증가로 인해 비용이 절감되고 신뢰성이 향상되며 광전지 설치의 효율이 향상되었습니다. 태양 광 발전의 우선 공급 관세와 같은 순 계량 및 재정적 인센티브는 많은 국가에서 태양 광 발전 설치를 지원했습니다. 100 개국 이상이 현재 태양 광 발전을 사용합니다.

수력 및 풍력 발전 이후, PV는 세계적인 생산 능력면에서 세 번째로 재생 가능한 에너지 원입니다. 2016 년 말에 전 세계적으로 설치된 태양 광 발전 용량은 300 기가 와트 (GW) 이상으로 증가하여 전 세계 전력 수요의 약 2 퍼센트를 차지했습니다. 일본과 미국이 뒤 따르는 중국이 가장 빠르게 성장하는 시장이며, 독일은 세계 최대의 생산자이며, 태양 광 발전은 연간 국내 전기 소비량의 7 %를 공급합니다. 현재 기술 (2013 년 현재)을 통해 태양 전지는 남유럽에서 1.5 년, 북유럽에서 2.5 년 동안 태양 전지를 제조하는 데 필요한 에너지를 회수합니다.

재생 가능성
고려 된 태양 전지의 유형에 따라,이 에너지의 재생 가능 성은 부분적으로 논쟁의 여지가있다. 왜냐하면 광전지 패널의 제조에는 근본적으로 근본적으로 재생 불가능한 에너지가 필요하기 때문이다. 사실, 세계 (중국, 미국, 일본, 인도)에 설치된 거의 모든 태양 광 패널을 생산하는 국가는 모두 재생 가능 에너지에 의해 막대한 에너지 균형을 가지고있다. 예를 들어 유럽 3에 설치된 패널의 80 %를 생산하는 중국은 비 재생 에너지 원으로부터 에너지의 86 %를 끌어 낸다.

그러나 태양 광 시스템의 에너지 회수율은 연속적인 기술 발전으로 인해 향상되었습니다. 기술에 따라 광전지 시스템은 제조 과정에서 20 ~ 40 배 더 많은 에너지를 생산합니다.

기술적 기초
에너지 변환을 위해 소위 태양 전지 모듈에 연결된 태양 전지의 광전 효과가 사용됩니다. 생성 된 전기는 직접 사용하거나 축전지에 저장하거나 전력망에 공급할 수 있습니다. 생성 된 AC 그리드에 공급되기 전에 인버터의 직류 전류가 변환됩니다. 태양 전지 모듈과 다른 구성 요소 (인버터, 전력선) 시스템은 태양 광 발전 시스템 또는 태양 발전기라고합니다.

공칭 생산량 및 생산량
광전지 시스템의 공칭 전력은 W p (Watt Peak) 또는 kW p로 표기되는 경우가 많으며 독일의 최대 일사량에 상응하는 시험 조건에서의 성능을 나타냅니다. 테스트 조건은 여러 태양 모듈을 표준화하고 비교하는 역할을합니다. 구성 요소의 전기적 값은 데이터 시트에 나와 있습니다. 25 ° C 모듈 온도, 1000 W / ㎡ 방사능 및 1.5의 공기 질량 (약칭 AM)으로 측정됩니다. 이러한 표준 테스트 조건 (일반적으로 STC, 표준 테스트 조건)은 국제 표준으로 설정되었습니다. 시험 중에 이러한 조건을 만족할 수 없다면 주어진 시험 조건에서 계산하여 정격 전력을 결정해야합니다.

비교를 위해 : 지구 근처의 공간 (태양 상수)에서 태양의 복사 강도는 평균 1367 W / ㎡이다. (지상에서이 에너지의 약 75 %는 맑은 날에 도착합니다.)

광전지 시스템의 치수 및 상각에 결정적인 것은 피크 출력 외에 무엇보다도 연간 생산량, 즉 생성 된 전기 에너지의 양입니다. 방사선 에너지는 매일, 계절 및 기상 조건에 따라 변동합니다. 예를 들어, 독일의 경우 독일의 태양 광 발전소는 12 월에 비해 12 월에 최대 10 배의 수익을 올릴 수 있습니다. 높은 시간 해상도를 가진 일일 업데이트 된 피드 인 데이터는 인터넷에서 2011 년부터 자유롭게 액세스 할 수 있습니다.

연간 생산량은 와트 – 시간 (Wh) 또는 킬로와트 – 시간 (kWh)으로 측정됩니다. 모듈의 위치와 방향 및 음영은 수율에 중요한 영향을 미치며 지붕의 경사는 30-40 °이고 남쪽 방향은 중부 유럽에서 가장 높은 수율을 제공합니다. 태양 (한낮의 태양)의 최대 높이에서 고정 된 설치 (추적하지 않고)에 독일에서 약 32 °, 북쪽 약 37 °에있는 국가의 남쪽으로 최적의 성향이어야합니다. 실제로는 하루 두 번 (오전과 오후), 일년에 두 번 (5 월과 7 월), 시스템이 최적으로 정렬되기 때문에 약간 높은 경사각이 권장됩니다. 그러므로 열린 공간 시스템에서는 그런 정렬이 보통 선택된다. 이론적으로 최적의 기울기는 각 위도에 대해 정확하게 계산 될 수 있지만 실제 방사선은 대부분 지형에 따라 다른 요소 (예 : 음영 또는 특수 지역 기상 조건) 때문에 다른 위도를 따라 이동합니다. 입사각과 관련하여 식물에 의존하는 효과가 다르기 때문에, 최적의 방위는 각 경우 현장 및 관련 식물에서 결정되어야한다. 이러한 활발한 연구에서, 직접 태양 복사 이외에 산란 (예 : 구름) 또는 반사 (예 : 인근의 집 벽이나지면)에 입사하는 확산 복사가 포함 된 위치 기반 전역 복사가 결정됩니다.

특정 생산량은 설치된 공칭 출력 (Wh / W p 또는 kWh / kW p) 당 ​​와트 – 시간으로 정의되며 다양한 크기의 시스템을 쉽게 비교할 수 있습니다. 독일에서는 1kWp의 모듈 면적에 대해 영구적으로 설치된 시스템을 적절하게 갖추고있어 연간 약 1,000kWh의 생산량을 기대할 수 있으며 독일 북부에서는 약 900kWh에서 남부 독일에서는 1150kWh 사이의 값이 변동합니다.

지붕 시스템

온수 생산을위한 전기 및 태양열 집열기 용 태양 광 시스템을 갖춘 옥상
장착 시스템은 옥상 시스템과 지붕 시스템을 구별합니다. 경 사진 옥상을위한 옥상 시스템에서, 광전지 시스템은 장착 프레임을 통해 지붕에 장착됩니다. 이 유형의 설치는 기존 지붕을 구현하는 것이 가장 쉽기 때문에 가장 자주 선택됩니다.

인 – 루프 (in-roof) 시스템에서 태양 광 시스템은 지붕 클래딩에 통합되어 지붕 씰링 및 날씨 보호와 같은 기능을 대신합니다. 이러한 시스템에서 유익한 점은 시각적으로 매력적인 외형과 지붕 피복재의 절감이므로 더 높은 조립 비용이 종종 보상 될 수있다.

지붕 장착형 설치는 기와 지붕 및 주석 지붕, 슬레이트 지붕 또는 골판지 시트에 적합합니다. 지붕 피치가 너무 얕 으면 특수 후크가이를 어느 정도 보상 할 수 있습니다. 지붕 시스템의 설치는 보통 지붕 시스템보다 간단하고 저렴합니다. 온 – 지붕 시스템은 또한 태양열 모듈의 적절한 환기를 보장합니다. 고정 재료는 내후성이 있어야합니다.

지붕 내 시스템은 지붕 개조 및 새 건물에 적합하지만 모든 지붕에서 가능하지는 않습니다. 타일 ​​지붕은 지붕 내 장착, 주석 지붕 또는 암갈색 지붕을 허용하지 않습니다. 지붕의 모양도 결정적입니다. 지붕 내 설치는 태양 선로에 유리한 방향을 갖는 충분히 큰 피치 지붕에만 적합합니다. 일반적으로 지붕 ​​내 시스템은 충분한 빗물 배수를 허용하기 위해 지붕 장착 시스템보다 큰 경사각을 필요로합니다. 지붕 내 시스템은 남아있는 루핑가 폐쇄 표면을 형성하므로 미적 측면에서 매력적입니다. 또한 지붕 내 시스템은 눈 및 바람 하중에 대해보다 높은 기계적 안정성을 제공합니다. 그러나 모듈의 냉각은 옥상 시스템보다 효율적이지 못하며, 이는 전력을 줄이고 비트를 산출합니다. 온도가 1 ° C 높으면 모듈 출 력이 약 감소합니다. 0.5 %.

능률
전기 효율 (변환 효율이라고도 함)은 광전지 시스템을 선택하는 데 기여합니다. 그러나, 가장 효율적인 태양 전지 패널은 일반적으로 가장 비싸며 상업적으로 이용 가능하지 않을 수 있습니다. 따라서 선택은 비용 효율성 및 기타 요인에 의해 결정됩니다.

PV 셀의 전기 효율은 주어진 일사량으로 셀이 생산할 수있는 전력량을 나타내는 물리적 특성입니다. 광전지의 최대 효율성을위한 기본 표현은 입사 태양 광 출력에 대한 출력의 비율 (방사 플럭스 면적)

효율은 이상적인 실험실 조건에서 측정되며 PV 물질의 최대 달성 가능 효율을 나타냅니다. 실제 효율은 출력 전압, 전류, 접합 온도, 광도 및 스펙트럼의 영향을받습니다.

현재까지 가장 효율적인 태양 전지 유형은 2014 년 12 월 Fraunhofer ISE에서 생산 된 46.0 %의 효율을 갖는 다중 접합 집광기 태양 전지입니다. 집중하지 않고 달성 한 최고 효율은 독점적 인 트리플을 사용하여 35.8 %의 샤프 코퍼레이션 2009 년에는 접합 제조 기술, Boeing Spectrolab (40.7 %는 3 중층 디자인 사용) 등이 있습니다. 미국 회사 SunPower는 21.5 %의 효율성을 지닌 셀을 생산하며 시장 평균 12-18 %를 훨씬 상회합니다.

조작
전반적으로 태양 광전지를 만드는 제조 공정은 복잡하거나 움직이는 많은 부품의 절정을 필요로하지 않기 때문에 간단합니다. 태양 광 발전 시스템의 고체 성질로 인해 그들은 종종 10-30 년의 비교적 긴 수명을 가지고 있습니다. PV 시스템의 전기 출력을 늘리려면 제조업체는 더 많은 광전지 구성 요소를 추가해야하며 생산 규모가 커지면 생산량이 증가함에 따라 비용이 감소하므로 제조업체의 경우 이러한 중요성이 중요합니다.

효과가있는 것으로 알려진 많은 유형의 태양 광 발전 시스템이 있지만 결정질 실리콘 태양 광은 2013 년 전 세계 태양 광 발전량의 약 90 %를 차지했습니다. 태양 광 발전 시스템 제조에는 몇 가지 단계가 있습니다. 첫째, 폴리 실리콘은 채굴 된 석영에서 아주 순수 할 때까지 처리됩니다 (반도체 등급). III 족 원소 인 소량의 붕소가 전자 구멍이 풍부한 p 형 반도체를 만들기 위해 첨가 될 때 이것은 용해된다. 전형적으로 종 결정을 사용하여,이 용액의 잉곳은 액체 다결정으로부터 성장한다. 잉곳은 또한 주형 내에서 주조 될 수있다. 이 반도체 재료의 웨이퍼는 와이어 톱으로 벌크 재료에서 절단 한 다음 청소하기 전에 표면 에칭을 거칩니다. 다음으로, 웨이퍼는 n 형 반도 전성 표면을 생성하는 V 족 원소 인 매우 얇은 인의 인을 증착하는 인 (phosphorous) 기상 증착 노 내로 배치된다. 에너지 손실을 줄이기 위해 반사 방지 코팅이 전기 접점과 함께 표면에 추가됩니다. 셀을 완성한 후 셀을 특정 용도에 따라 전기 회로를 통해 연결하고 운송 및 설치 준비를합니다.

결정질 실리콘 광전지는 현재 PV의 한 유형이며, 현재 생산되는 태양 전지의 대부분을 대표하지만 미래의 에너지 요구를 충족시킬 수있는 잠재력을 지닌 많은 새롭고 유망한 기술이 있습니다.

또 다른 새로운 기술인 박막 PV는 진공 상태에서 반도체 층을 증착하여 제조됩니다. 기판은 종종 유리 또는 스테인리스 강이며, 이러한 반도체 층은 카드뮴 텔루 라이드 (CdTe), 구리 인듐 디스 셀렌 시드 (CIS), 구리 인듐 갈륨 디스 셀레 나이드 (CIGS) 및 비정질 실리콘 (a-Si ). 기판 상에 증착 된 후, 반도체 층들은 분리되고 레이저 스 크라이 빙 (laser-scribing)에 의해 전기 회로에 의해 연결된다. 박막 태양 광 전지는 현재 실리콘 기반 웨이퍼와 비교하여 얇은 필름으로 구성된 모듈을 제조하기위한 재료 요구 사항 및 비용이 낮기 때문에 전체 PV 생산량의 약 20 %를 차지합니다.

다른 신흥 PV 기술로는 유기, 염료 감응 형, 양자점 (quantum-dot) 및 페롭 스카이 트 (Perovskite) 광전지가 있습니다. OPV는 박막 제조 범주에 속하며 일반적으로 실리콘 기반 PV에서 일반적으로 볼 수있는 12-21 %보다 낮은 12 % 효율 범위에서 작동합니다. 유기 태양 전지는 매우 높은 순도를 필요로하고 상대적으로 반응성이기 때문에 제조 비용이 크게 증가하고 대규모로는 실현 불가능하다는 것을 의미하는 캡슐화되어야합니다. 염료 감응 태양 광은 효율면에서 OPV와 유사하지만 제조가 훨씬 쉽습니다. 그러나 이러한 염료 감응 태양 전지는 액체 전해질이 독성을 가지며 셀에 사용되는 플라스틱을 잠재적으로 투과시킬 수 있기 때문에 저장 문제가 발생합니다. 양자점 태양 전지는 양자점 민감화 DSSC이며 솔루션 처리가 가능하므로 잠재적으로 확장 가능하지만 현재는 12 %의 효율로 최고점에 도달합니다. Perovskite 태양 전지는 매우 효율적인 태양 에너지 변환기이며 광전지 용도로 우수한 광전 특성을 가지고 있지만 비용이 많이 들고 제조가 어렵습니다.

응용 프로그램

광전지 시스템
광전지 시스템 또는 태양 광 발전 시스템은 광전지를 통해 사용 가능한 태양 광을 공급하도록 설계된 전력 시스템입니다. 그것은 햇빛을 흡수하여 직접 전기로 변환하는 태양 전지판, DC에서 AC로 전류를 변환하는 태양 광 인버터, 장착, 케이블 및 기타 전기 부속품을 포함하여 여러 구성 요소의 배열로 구성됩니다. PV 시스템은 수십 킬로와트의 용량을 갖춘 소형 옥상 장착형 또는 건물 일체형 시스템부터 수백 메가 와트 규모의 대규모 유틸리티 규모의 발전소까지 다양합니다. 오늘날 대부분의 태양 광 발전 시스템은 계통 연 결되어 있지만 독립형 시스템은 시장의 일부분만을 차지합니다.

옥상 및 건물 통합 시스템
광전지 어레이는 종종 건물과 결합되어 있습니다 : 건물에 통합되거나, 건물에 설치되거나,지면 근처에 장착됩니다. Rooftop PV 시스템은 기존 건물에 가장 자주 장착되며 대개 기존 지붕 구조물이나 기존 벽 위에 장착됩니다. 대안 적으로, 어레이는 건물과는 별도로 위치 할 수 있지만 건물에 전원을 공급하기 위해 케이블로 연결될 수 있습니다. 빌딩 통합형 태양 광 발전 (BIPV)은 새로운 국내 및 산업 건물의 지붕이나 벽에 주 전원 또는 부수적 인 전력 원으로 점차 통합되고 있습니다. 통합 PV 셀이있는 지붕 타일도 때로 사용됩니다. 공기가 순환 할 수있는 개방형 틈이 있으면 옥상에 설치된 태양 전지 패널은 낮 시간 동안 건물에 수동 냉각 효과를 제공 할 수 있으며 야간에 열을 축적 할 수 있습니다. 일반적으로 주거용 옥상 시스템은 약 5-10kW의 작은 용량을 가지고 있지만 상업용 옥상 시스템은 종종 수백 킬로와트에 이릅니다. 옥상 시스템은 지상 실용 규모의 발전소보다 훨씬 작지만 전세계에 설치된 대부분의 용량을 차지합니다.

집중 형 태양 전지
집광기 광전지 (CPV)는 태양 광 기술로서, 기존 평면 판 PV 시스템과 달리 렌즈 및 곡면 거울을 사용하여 작지만 매우 효율적인 MJ (multi-junction) 태양 전지에 햇빛을 집중시킵니다. 또한 CPV 시스템은 종종 효율성을 높이기 위해 태양 추적기 및 경우에 따라 냉각 시스템을 사용합니다. 지속적인 연구 및 개발은 유틸리티 규모 세그먼트 및 높은 일사량 영역에서 경쟁력을 빠르게 향상시키고 있습니다.

광전지 열 혼성 태양열 집열기
광전지 열 하이브리드 태양열 집열기 (PVT)는 태양 복사열을 열과 ​​전기 에너지로 변환하는 시스템입니다. 이 시스템은 햇빛을 전기로 변환하는 태양 광 전지와 태양열 집열기를 결합하여 잔여 에너지를 포착하고 PV 모듈의 폐열을 제거합니다. 전기와 열을 포착하면 이러한 장치가 높은 엑 서지를 가지므로 태양 광 또는 태양열 단독보다 전체 에너지 효율이 높아집니다.

발전소
많은 유틸리티 규모의 태양 광 발전소가 전세계에 건설되었습니다. 2015 년 현재 579 메가 와트 (MWAC)의 태양 광 발전소는 세계 최대의 태양 광 발전소이며 미국 태양 광 회사 인 First Solar에 의해 건설 된 550MWAC 규모의 Desert Sunlight Solar Farm과 Topaz Solar Farm이 뒤 따릅니다. 박막 PV 기술인 CdTe 모듈을 사용합니다. 3 개의 발전소는 모두 캘리포니아 사막에 위치해 있습니다. 전세계의 많은 태양 광 발전소가 농업과 통합되어 있으며 일부는 하늘을 가로 지르는 태양의 일일 경로를 따라 혁신적인 태양 추적 시스템을 사용하여 기존의 고정식 시스템보다 더 많은 전기를 생성합니다. 발전소 가동 중 연료 비용이나 배출량은 없다.

농촌 대 電
많은 마을이 전력망으로부터 5 킬로미터 이상 떨어져있는 개발 도상국에서는 태양 전지를 점점 더 많이 사용하고 있습니다. 인도의 원격 위치에서 농촌 조명 프로그램은 등유 램프를 대체하기 위해 태양 광 LED 조명을 제공하고 있습니다. 태양열 램프는 몇 개월 간 등유 공급 비용으로 판매되었습니다. 쿠바는 그리드 지역에 태양 광 발전을 제공하기 위해 노력하고 있습니다. 더 복잡한 그리드 태양 에너지 사용은 3D 프린터를 포함합니다. RepRap 3D 프린터는 지속 가능한 개발을 위해 분산 된 제조를 가능하게하는 광전지 기술로 태양 광 발전되었습니다. 이들은 사회적 비용과 이익이 태양 광 발전에 대한 훌륭한 사례를 제공하는 영역입니다. 그러나 수익성의 부족은 그러한 노력을 인도 주의적 노력으로 이관했습니다. 그러나 1995 년에는 태양 광 발전 프로젝트가 부실한 경제, 기술 지원 부족, 북남 기술 이전의 전제 동기로 인해 어려움을 겪었습니다.

독립 실행 형 시스템
10 년 전까지 만해도 PV는 계산기와 참신 장치에 자주 사용되었습니다. 집적 회로 및 저전력 액정 디스플레이의 향상으로 인해 배터리 교체 사이에서 수년 동안 이러한 장치에 전력을 공급하여 PV 사용을 덜 일반적으로 할 수 있습니다. 반대로, 태양열로 작동하는 원격 고정 장치는 상당한 연결 비용으로 인해 계통 전력이 엄청나게 비싼 위치에서 최근에 사용이 증가하고 있습니다. 이러한 응용 프로그램에는 태양열 램프, 수도 펌프, 주차 미터기, 비상 전화, 휴지통 압축기, 임시 교통 표지판, 충전소, 원격 보호 기둥 및 신호가 포함됩니다.

부동 전지
2008 년 5 월 캘리포니아 주 오크 빌에있는 파 Niente 와이너리는 130 개의 폰툰에 994 개의 광전지 태양 전지판을 설치하고 와이너리의 관개 연못 위에 떠 다니는 세계 최초의 “플로트 솔라 틱 (floatovoltaic)”시스템을 개척했습니다. 부유 시스템은 약 477 kW의 피크 출력을 생성하며 연못에 인접한 셀 배열과 결합하면 와이너리의 전력 소비를 완전히 상쇄 할 수 있습니다. floatovoltaic 시스템의 주요 이점은 다른 목적으로 사용될 수있는 귀중한 토지를 희생 할 필요가 없다는 것입니다. 멀리 Niente 와이너리의 경우, 떠 다니는 시스템은 육지 기반 시스템에 필요한 에이커의 4 분의 3을 절약했습니다. 그 땅은 대신 농업에 사용될 수 있습니다. floatovoltaic 시스템의 또 다른 이점은 패널이 땅에있을 때보 다 낮은 온도로 유지되어 태양 에너지 변환 효율이 높아진다는 것입니다. 부유 패널은 또한 증발을 통해 손실되는 물의 양을 줄이고 조류의 성장을 억제합니다.

운송 중
PV는 전통적으로 우주에서 전력으로 사용되고 있습니다. PV는 운송 응용 분야에서 원동력을 제공하는 데 거의 사용되지 않지만 보트 및 자동차에 보조 전원을 공급하는 데 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 일부 자동차에는 뜨거운 날에는 실내 온도를 제한하기 위해 태양열 공기 조절 장치가 장착되어 있습니다. 자급 자족 형 태양 광 차량은 제한된 전력 및 유틸리티를 갖지만, 태양 광 충전식 전기 자동차는 운송을위한 태양 광 발전의 사용을 허용합니다. 태양열 자동차, 보트 및 비행기가 실용적이고 가능성이있는 것으로 입증되었습니다. 스위스 태양 광 항공기 인 Solar Impulse 2는 역사상 가장 긴 직항 노선을 달성했으며 2015 년에 지구상에서 최초로 태양 광을 이용한 공중 항행을 계획하고 있습니다.

통신 및 신호
태양 PV 전력은 지역 전화 교환기, 라디오 및 TV 방송, 전자 레인지 및 기타 전자 통신 링크와 같은 원격 통신 애플리케이션에 이상적입니다. 이것은 대부분의 통신 애플리케이션에서 축전지가 이미 사용되고 전기 시스템이 기본적으로 DC이기 때문입니다. 언덕이 많은 산악 지형에서는 라디오 나 TV 신호가 물결 치는 지형으로 인해 막히거나 반사되어 도달하지 못할 수 있습니다. 이 위치에서 저전력 송신기 (LPT)가 설치되어 지역 주민을위한 신호를 수신하고 재전송합니다.

우주선 응용 프로그램
우주선의 태양 전지판은 일반적으로 센서, 능동 가열 및 냉각 및 통신을 실행하는 유일한 전원입니다. 배터리는 태양 전지 패널이 그림자 상태 일 때 사용하기 위해이 에너지를 저장합니다. 일부에서는 전력이 우주선 추진 – 전기 추진에도 사용됩니다. 우주선은 1958 년 미국에서 발사 된 뱅가드 1 인공위성에 사용 된 실리콘 태양 전지를 시작으로 태양 광 발전의 초기 응용 프로그램 중 하나였습니다. 그 이후 태양 광 발전은 메신저 (MESSENGER) 탐사선에서부터 수성에 이르기까지 다양한 임무에 사용되고 있습니다. 목성에 대한 주노 (Juno) 탐사선과 마찬가지로 태양계에서 멀리 떨어져 있습니다. 우주에서 가장 큰 태양 에너지 시스템은 국제 우주 정거장의 전기 시스템입니다. 킬로그램 당 발생하는 전력을 증가시키기 위해 전형적인 우주선 태양 전지 패널은 갈륨 아세 나이드 (GaAs) 및 기타 반도체 재료로 만들어진 고비용, 고효율 및 밀집된 직사각형 멀티 접합 태양 전지를 사용합니다.

특수 전력 시스템
광전지는 또한 고온의 물체 및 이질 연소기와 같은 바람직한 복사 방사율을 갖는 에너지 변환 장치로 통합 될 수있다.

장점
지구 표면에 도달하는 122 광년의 PW는 인간에 의해 2005 년에 소비 된 평균 전력의 13 TW에 상응하는 것보다 거의 10,000 배 이상 많습니다. 이러한 풍요 로움은 태양 에너지가 세계의 주요 에너지 원이되기 훨씬 오래 걸리지 않을 것이라고 제안합니다. 또한 태양 에너지 발전은 재생 가능 에너지 중에서 가장 높은 전력 밀도 (전지구 평균 170W / m2)를 가지고 있습니다.

태양 에너지는 사용 중에 무공해이며 다른 에너지 원으로 대체 될 때 오염을 줄일 수 있습니다. 예를 들어 MIT는 석탄 화력 발전소 오염으로 미국에서 조기에 5 만 2 천명이 사망하고이 중 하나만 제외하면 석탄을 대체하기 위해 PV를 사용하지 못하는 것으로 추정됩니다. 생산 최종 폐기물 및 배출물은 기존 오염 통제를 사용하여 관리 할 수 ​​있습니다. 사용이 끝난 재활용 기술이 개발 중이며 생산자로부터의 재활용을 장려하는 정책이 만들어지고 있습니다.

PV 설치는 초기 설치 후 유지 보수 나 개입없이 100 년 이상 운영 될 수 있으므로 모든 태양 광 발전소를 건설하기위한 초기 자본 비용 이후 운영 비용은 기존 전력 기술에 비해 극도로 낮습니다.

계통 연계 형 태양 전기는 국지적으로 사용될 수있어 송전 / 배전 손실을 줄일 수있다 (미국의 송전 손실은 1995 년 약 7.2 %였다).

화석 연료 및 원자력 에너지와 비교하면 태양 전지의 개발에 투자 된 연구 자금은 거의 없으므로 개선의 여지가 상당합니다. 그럼에도 불구하고, 실험적인 고효율 태양 전지는 광전지 농축의 경우 이미 40 % 이상의 효율을 가지며 효율은 급격히 상승하고 있으며 대량 생산 비용은 급격히 감소하고 있습니다.

미국의 일부 주에서는 주택 소유자가 이동하고 구매자가 판매자보다 시스템에 더 적은 가치를 부여하면 가정에 설치된 시스템에 대한 투자의 상당 부분이 손실 될 수 있습니다. 버클리시는 태양 전지 패널에 대해 지불 할 주택과 함께 이전되는 세금 평가를 추가하여이 제한을 없애기위한 혁신적인 자금 조달 방법을 개발했습니다. 현재 PACE (Property Assessed Clean Energy)로 알려진 미국 30 개 주에서는이 솔루션을 복제했습니다.

적어도 캘리포니아에는 가정에 설치된 태양계의 존재가 실제로 가정의 가치를 높일 수 있다는 증거가 있습니다. Ernest Orlando에 의해 2011 년 4 월에 발표 된 논문에 따르면 Lawrence Berkeley 국립 연구소는 가정용 태양 광 에너지 시스템이 캘리포니아의 주택 판매 가격에 미치는 영향 분석 :

이 연구는 캘리포니아 주에있는 PV 시스템이있는 주택이 PV 시스템이없는 유사한 주택보다 프리미엄을 받고 판매되었다는 강력한 증거를 발견합니다. 보다 구체적으로, 평균 PV 프리미엄에 대한 추정치는 다양한 모델 사양 중 설치된 와트 (DC) 당 약 $ 3.9 ~ $ 6.4이며, 대부분의 모델은 와트 당 $ 5.5에 가깝습니다. 이 값은 상대적으로 새로운 3,100 와트 PV 시스템 (연구에서 PV 시스템의 평균 크기)에 대해 약 $ 17,000의 프리미엄에 해당합니다.
제한 사항

생산에서의 오염과 에너지
PV는 청정하고 배출 가스가없는 전기를 생성하는 잘 알려진 방법이었습니다. PV 시스템은 종종 PV 모듈과 인버터로 구성됩니다 (DC를 AC로 변경). PV 모듈은 주로 PV 셀로 만들어지며 컴퓨터 칩 제작 재료와 근본적인 차이가 없습니다. PV 셀 (컴퓨터 칩) 생산 공정은 에너지 집약적이며 독성이 강하고 환경 적으로 유독 한 화학 물질이 포함됩니다. PV에서 생산 된 에너지로 PV 모듈을 생산하는 전세계의 PV 제조 공장은 거의 없습니다. 이 방법은 제조 과정에서 탄소 발자국을 크게 줄입니다. 제조 공정에서 사용되는 화학 물질 관리는 공장의 현지 법과 규정의 적용을받습니다.

전기 네트워크에 대한 영향
옥상 광전지 시스템의 수준이 증가함에 따라 에너지 흐름은 양방향이됩니다. 소비보다 지역 발전이 더 많으면 전기가 그리드로 내보내집니다. 그러나 전기 네트워크는 전통적으로 2 방향 에너지 전달을 다루기 위해 고안되지 않았습니다. 따라서 일부 기술적 인 문제가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 호주 퀸즈랜드에서는 2017 년 말 옥상 PV를 보유한 가구의 30 % 이상이 거주하고 있습니다. 유명한 캘리포니아 2020 오리 커브는 2015 년 이후 많은 지역 사회에서 매우 자주 나타납니다. 이러한 PV 가정에서 전기가 네트워크로 다시 흐를 때 과전압 문제가 발생할 수 있습니다. PV 인버터 역률, 전기 배전기 수준의 새로운 전압 및 에너지 제어 장비, 전력 전선 재조정, 수요 측 관리 등과 같은 과전압 문제를 해결할 수있는 솔루션이 있습니다. 이러한 솔루션.

전력 요금 관리 및 에너지 투자에 대한 시사점
고객 (사이트)이 서로 다른 특정 상황을 가지고 있기 때문에 전기 또는 에너지 수요 및 청구 관리에 은색 탄환이 없습니다. 편의성 / 편의성 요구 사항이 다르거 나 전기 요금 또는 사용 패턴이 다릅니다. 전기 요금에는 일일 접근 및 계량 료, 에너지 요금 (kWh, MWh 기준) 또는 최대 청구 료 (예 : 한 달에 최대 30 분 에너지 소비 가격)와 같은 몇 가지 요소가있을 수 있습니다. PV는 호주 및 독일과 같이 전력 가격이 합리적으로 높고 지속적으로 증가 할 때 에너지 요금을 줄이기위한 유망한 선택입니다. 그러나 피크 수요가있는 사이트의 경우, 주거 지역과 같이 늦은 오후부터 이른 저녁까지 피크 수요가 대부분 발생하는 경우 PV가 덜 매력적 일 수 있습니다. 전반적으로 에너지 투자는 경제적 인 결정이며 운영 개선, 에너지 효율성, 현장 발전 및 에너지 저장에 대한 시스템 평가를 기반으로 투자 결정을 내리는 것이 좋습니다.