이 독창적인 기술은 태양 광자가 반도체 표면에 부딪혀 전자가 방출되고 이용 가능한 전류가 생성되는 물리적 현상인 광전지 효과를 이용합니다.

광전지 효과는 광전지 기능의 기초가되는 물리학의 기본 현상입니다. 광자 형태의 빛이 태양 전지에 사용되는 실리콘과 같은 반도체 재료의 표면에 닿을 때 발생합니다. 광자가 물질과 상호 작용할 때 에너지를 반도체 구조의 전자로 전달합니다.

광자의 에너지는 전자를 여기시켜 원자 궤도에서 전자를 해방시킵니다. 이 방출된 전자는 운동 에너지를 획득하고 물질을 통해 이동합니다. 전류를 생성하는 것은 전자의 움직임입니다. 그러나 여기 상태에서 전자는 물질의 정공(전자가 누락된 틈)과 재결합하는 경향이 있어 광전지 효과를 상쇄할 수 있습니다.

이러한 원치 않는 재결합을 방지하기 위해 광전지는 PN 접합을 생성하도록 설계되었습니다. 일반적인 태양 전지에서, 반도체 물질의 최상층은 과잉 전자를 갖는 원자 (n 형)로 도핑되고, 하부 층은 과잉 정공 (p 형)을 갖는 원자로 도핑된다. 이 구성은 방출된 전자를 n형 층으로, 정공을 p형 층으로 향하게 하는 전기장을 생성합니다.

그 결과, 광기전 효과에 의해 방출된 전자는 광전지의 n형 표면에 수집되고, 정공은 p형 표면에 수집된다. 이러한 전하 분리는 두 층 사이에 전위를 생성하여 햇빛이 셀에 닿을 때 일정한 전류를 생성합니다. 이 전류는 전기 제품에 전력을 공급하기 위한 전기 공급원으로 사용되거나 나중에 사용하기 위해 배터리에 저장될 수 있습니다. 전도대에서 여기 상태에서이 전자는 물질을 통해 자유롭게 이동할 수 있으며, 셀에 전류를 생성하는 것은 전자의 움직임입니다.

이 셀은 단일 실리콘 결정으로 만들어져 균일한 구조와 높은 효율성을 제공합니다.
독특한 결정 방향은 태양 광자를 더 잘 포착하여 고효율을 제공합니다.
그러나 제조 공정이 더 복잡하여 생산 비용이 높아집니다.

여러 결정으로 구성된 실리콘 블록으로 만들어진 이 전지는 단결정보다 생산이 쉽고 저렴합니다.
크리스탈 사이의 경계는 효율성을 약간 감소시킬 수 있지만 기술 발전으로 시간이 지남에 따라 성능이 향상되었습니다.
비용, 효율성 및 지속 가능성 간의 균형을 잘 유지합니다.

이 셀은 반도체 재료의 얇은 층을 유리나 금속과 같은 기판에 직접 증착하여 만듭니다.
실리콘 셀보다 가볍고 유연하여 부드러운 태양열 지붕과 같은 다양한 응용 분야에 통합할 수 있습니다.
효율은 일반적으로 실리콘 셀보다 낮지만 기술 발전은 효율성 향상을 목표로합니다.

이 셀은 서로 다른 층의 반도체 재료를 결합하여 이종 접합 계면을 만듭니다.
인터페이스는 효율적인 전하 분리를 촉진하고 전자 및 정공 재결합으로 인한 손실을 줄입니다.
HIT 셀은 고온에서 우수한 수율과 우수한 성능을 제공합니다.

페로브스카이트 기반 전지는 비교적 새롭고 제조 용이성과 고효율 잠재력으로 인해 큰 관심을 끌고 있습니다.
페로브스카이트 재료는 액체 용액에서 증착될 수 있어 더 저렴한 제조 공정의 문을 열 수 있습니다.
그러나 다양한 조건에서의 장기적인 지속 가능성과 안정성은 여전히 도전 과제로 남아 있습니다. 대부분의 상업용 PV 셀은 단일 접합이지만 다중 접합 PV 셀은 더 높은 비용으로 더 높은 효율을 달성하기 위해 개발되었습니다.

단결정 : 단일 실리콘 결정으로 만들어진 이 셀은 균일한 구조로 인해 높은 효율성을 제공합니다. 그러나 제조 공정은 복잡하고 비용이 많이 듭니다.
다결정 : 여러 실리콘 결정으로 만들어진 이 전지는 단결정보다 생산 비용이 저렴합니다. 그러나 결정 사이의 경계로 인해 효과가 약간 낮습니다.

카드뮴 텔루라이드(CdTe) : 이 셀은 카드뮴 텔루라이드를 반도체 재료로 사용합니다. 생산 비용이 저렴하고 대규모 응용 분야에서 자주 사용됩니다. 그러나 카드뮴은 독성이 있어 환경 문제를 제기합니다.
구리 인듐 갈륨 셀레나이드(CIGS) : 이 세포는 구리, 인듐, 갈륨 및 셀레늄 층으로 구성됩니다. 고효율을 제공하고 유연한 표면에서 제조할 수 있어 특정 특수 응용 분야에 적합합니다.

이 전지는 유기 폴리머 또는 탄소 기반 재료를 사용하여 빛을 전기로 변환합니다. 그들은 일반적으로 가볍고 유연하지만 효과는 종종 다른 세포 유형보다 낮습니다.

페로브스카이트 전지는 비교적 새롭지만 높은 효율 잠재력과 잠재적으로 생산 비용 절감으로 인해 큰 관심을 끌고 있습니다. 그들은 빛을 포착하기 위해 페로브스카이트라는 결정질 물질을 사용합니다.