태양광 기술의 100년 역사! 우리는 언제부터 태양에너지를 사용하기 시작했나요?"

   "태양광발전의 탄생
1839년 19세의 프랑스 과학자 AE Becquerel은 아버지의 실험실에서 두 개의 백금 전극을 염화은의 산성 용액에 천천히 삽입했습니다.그가 모르는 사이, 이 "잘못된" 실험으로 인해 태양광 발전 세계의 문이 서서히 열리고 있었습니다.이 전극들 사이에 흐르는 전류를 측정하면서 그는 빛의 전류가 어둠의 전류보다 약간 높다는 것을 발견했습니다.그는 이 현상을 광기전력 효과라고 명명했습니다.그가 예상하지 못한 것은 그가 이 실험에서 관찰한 작은 광전류가 100년 후 인간의 에너지 사용에 큰 변화를 가져올 것이라는 점이었습니다.그의 발견을 기념하여 광기전 효과는 "베크렐 효과"라고도 알려져 있습니다.

Becquerel의 실험이 37년 동안 중단된 후 영국의 과학자 William Grills Adams와 그의 학생 Richard Evans Day는 셀레늄이 빛에 노출되면 전기를 생성한다는 사실을 발견했습니다.셀레늄은 당시 사용 중인 전자 부품에 필요한 전기 에너지를 제공할 수 없었지만, 이는 고체 금속이 빛을 직접 전기로 변환할 수 있음을 입증했습니다.

1883년 미국의 과학자 찰스 프리츠(Charles Fritz)는 게르마늄 시트에 셀레늄 금속 전극층을 도금하여 최초의 광전지를 만들었습니다.비록 변환 효율이 1%에 불과하고 비용이 매우 많이 들었지만 Fritz는 야심적이었습니다. "일광뿐만 아니라 산란광과 희미한 빛을 사용하여 지속적이고 안정적으로 전기를 출력합니다. 우리는 곧 태양광 발전을 보게 될 것입니다. 패널들이 [석탄화력발전소]와 경쟁한다!” 불행하게도 그의 예측은 실현되지 않았다.그는 태양전지를 지멘스(Siemens)에 보냈고, 당시 그의 발명품을 칭찬한 에디슨(Edison)과 동등했습니다.지멘스는 광전지 기술이 과학에서 광범위한 의미를 가지고 있다고 믿었고, 당시 물리학의 황소였던 맥스웰도 그 유명한 "맥스웰의 방정식 시스템"을 물리학에서 유명하게 만들었기 때문에 이에 동의했습니다.이후 많은 과학자들이 광전 효과에 대한 기초 연구를 시작했습니다.그러나 지멘스든 맥스웰이든 태양광 발전의 비밀을 풀지 못했다.

24년 동안 이 수수께끼를 풀다가 마침내 또 다른 물리학의 거장인 알베르트 아인슈타인(Albert Einstein)이 돌파구를 찾았습니다. 그는 1907년에 광자에 대한 1905년 양자 가설을 바탕으로 광전 효과에 대한 이론적 설명을 제시했습니다.이로 인해 그는 1921년에 노벨 물리학상을 수상했습니다. 1912년부터 1916년까지 미국의 실험물리학자 로버트 앤드류스 밀리컨(Robert Andrews Millliken)은 실험을 통해 아인슈타인의 광전 효과에 대한 추측을 확인했으며 1923년에 노벨 물리학상을 수상했습니다. 이론적으로 태양광 발전의 발전이 빠른 속도로 진입하기 시작했습니다.

1916년 폴란드의 화학자 Jan Czeklarski는 단결정 실리콘을 정제하기 위한 결정 끌어당김 공정을 발견하고 그의 이름을 따서 Czeklarski 방법이라고 명명했습니다.이 기술은 1950년대까지 반도체 제조 산업에서 웨이퍼 제조에 실질적으로 적용되기 시작하지 않았으며, 대형 반도체 소자에 대한 수요가 증가함에 따라 이 공정은 끊임없이 진화하고 있습니다.

1934년 과학자들이 박막 태양전지에 대한 연구를 시작하고 태양전지를 통해 에너지 자급자족 시스템을 만드는 것을 구상하면서 역사의 수레바퀴는 거의 20년 더 앞으로 나아갔습니다.실험 데이터에 따르면 금속 불순물을 재료에 도핑하면 발전 효율을 향상시킬 수 있는 것으로 나타났습니다.

1940년 미국의 반도체 전문가 러셀 오르(Russell Orr)가 고체 다이오드 pn 접합의 기본 구조를 만들어 태양전지 발명과 제조의 견고한 기반을 마련하고 태양광 발전을 산업 분야로 크게 발전시켰습니다.

1953년 미국의 물리학자 Daryl Chapin, Gerald Pearson 및 화학자 Calvin Sauser Fowler는 각각 크기가 약 2cm이고 생산 효율이 약 4%인 결정질 실리콘 태양전지를 제조했습니다.그 이후로 태양전지는 점차 산업화되기 시작했습니다.

산업으로

1958년 3월 17일, 화학 및 광전지를 사용한 미국의 두 번째 인공위성이 발사대를 통해 우주로 발사되었습니다.이 작은 위성은 태양전지 사용의 토대를 마련했고, 이후 점차 우주 탐사를 위해 개발되었습니다.배터리를 통해 달성된 우주선 수명 연장의 가치는 태양전지 제조에 드는 높은 비용보다 훨씬 큽니다.게다가 태양전지는 방사성동위원소 발생기보다 저렴해지고 위험성도 낮아졌습니다.오늘날 대부분의 우주선에는 태양 전지가 장착되어 있으며 전 세계 약 1,000개의 위성이 태양광 발전을 사용하여 전기를 생산하고 있습니다.우주에서 태양전지는 평방미터당 220와트의 출력을 낸다.

1976년에 호주 정부는 광전지 스테이션을 통해 오지의 전체 통신 네트워크를 운영하기로 결정했습니다.태양광 발전소의 설립과 운영은 매우 성공적이어서 전 세계적으로 태양광 기술에 대한 신뢰가 높아졌습니다.

1980년부터 멕시코만의 소형 무인 석유 시추 플랫폼에는 태양광 모듈이 장착되어 있으며, 경제성과 실용성의 장점을 바탕으로 이전에 사용하던 대형 배터리를 점차적으로 교체해 왔습니다.

1983년부터 미국 해안경비대는 신호등과 항법등 전원 공급 장치로 태양광을 사용하기 시작했습니다.당시 전 세계 태양광 시장에서 미국의 점유율은 약 21%였으며, PV 시장은 주로 독립형 시스템 솔루션을 위한 시장이었습니다.

1990년부터 스위스 엔지니어 Markus Real은 분산형 에너지 전환을 지원하기 위해 각 주택에 자체 광발전 시스템을 설치하는 것이 더 경제적이라고 제안했습니다.그는 취리히의 개별 건물에 333개의 3kW 옥상 PV 시스템을 설치했습니다.

1991년 독일은 1,000 Roofs 프로그램을 시작했고 "Feed-in Law"는 유틸리티 회사가 소규모 재생 가능 에너지 발전소에서 전기를 얻는 것을 의무화했습니다.베를린의 Solon AG와 프라이부르크의 태양광 발전소가 설립되었습니다.

1994년과 1997년에 일본과 미국은 Million Roof Program을 시작했습니다.

2010년에 독일의 태양광 발전 시스템의 총 정격 전력은 10기가와트를 초과했으며, 2015년에는 전 세계 태양광 발전 시스템의 정격 전력이 200기가와트에 도달했습니다.