*기후에너지환경부의 지원을 받아 제작됐습니다
태양광 패널은 햇빛을 받아 전기를 만듭니다. 그렇다면 전등 아래에서도 빛을 모아 전기를 만들 수 있을까요? 그리고 그 전기로 전등을 다시 켜면 계속 빛과 전기를 만들어 낼 수 있지 않을까요?
태양 전지는 빛을 어떻게 전기로 바꿀까?
이를 알아보려면 태양 전지가 빛을 전기로 바꾸는 과정부터 살펴봐야 합니다. 우선 태양광 패널 안에는 실리콘 반도체로 만든 태양 전지가 있습니다. 태양 전지의 반도체가 충분한 에너지를 가진 빛을 흡수하면 원자 사이의 결합에 관여하던 전자가 에너지를 받아 이동할 수 있게 됩니다.
이때 전자가 이동하며 생긴 빈자리를 ‘정공’이라고 합니다. 그리고 주변 전자가 빈자리를 채우면 전자가 떠난 자리에 새로운 빈자리가 생길 겁니다. 이런 과정이 반복되면서 정공도 이동하고, 정공은 반도체 안에서 양전하를 가진 입자처럼 작용합니다.
전자가 많은 N형 반도체와 정공이 많은 P형 반도체를 맞붙여 ‘PN 접합’이라고 하는데, 이 부근에서 전자와 정공의 확산으로 전기장이 형성됩니다. 이 전기장은 전자를 N형 방향으로, 정공을 P형 방향으로 이동시킵니다. 결과적으로 전자와 정공이 분리되면서 양쪽 전극 사이에 전압이 생기고, 두 전극을 연결하면 회로에 전류가 흘러 전구를 켤 수 있습니다.
전등 빛으로 전기를 계속 만들 수 있을까?
지금까지 설명한 태양 전지의 원리를 이용하면 전등에서 나온 빛으로도 전기를 만들 수 있습니다. 다만, 전등 빛의 복사 조도는 태양 빛의 1%도 되지 않고, 그마저도 모두 전기로 변환할 수 없어 아쉽게도 전등 빛을 무한정 사용할 수는 없습니다. 그래서 센서나 보조 전원 등 저전력 기기에 제한적으로 활용되고 있습니다.
우리 집에서도 태양광으로 전기를 만들 수 있을까?
반면 태양은 우리에게 엄청난 양의 빛을 무료로 매일 전달해 주는 고마운 존재입니다. 그래서 지붕이나 베란다에 태양광 패널을 설치해 생활에 필요한 전기의 일부를 직접 만들 수 있는 겁니다.
이처럼 우리가 매일 쓰는 에너지를 어떻게 만들고, 얼마나 아껴 쓰느냐에 따라 지구의 미래도 달라질 수 있습니다. 우리의 하루가 지구의 내일을 만듭니다.
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