안병태 KAIST 교수 "태양전지로 만든 블라인드·커튼 멀지 않아" 사람이 움직이는 데 필요한 에너지는 동식물을 포함한 음식에서 나온다.
식물은 태양을 통해 광합성을 하고 성장하며 인간과 동물은 이들 식물을 먹거나 다른 동물을 먹어 에너지를 공급받는다.
음식을 요리하는 데 가장 중요한 열은 장작이나 석유 석탄 등 연료가 공기 중 산소와 반응해 타면서 내는 불 혹은 전기에너지에서 공급된다. 이 열을 제공하는 나무나 석탄,석유는 모두 햇빛을 받아 자란 식물이 변한 것이다.
또 우리가 마시는 공기 중 산소는 식물의 광합성에서 나온다.
결국 우리는 태양에너지를 먹고 마시고 살며,태양은 모든 지구 생물의 근원이다.
1년에 지구에 도달하는 태양에너지는 125조(1.25?C1014)킬로와트(㎾)인데 이는 연간 전 세계 인간이 사용하는 에너지 소비량의 1만배 정도다.
그러나 화석에너지의 과도한 사용으로 지구온난화가 심해지며 생태계가 교란되고 있는 지금 인류는 이산화탄소가 나오지 않는 대체에너지 확보에 여념이 없다.
지구에 도달하는 햇빛을 가장 효율적으로 이용하는 방법 중 하나는 햇빛 에너지를 중간 과정을 거치지 않고 곧바로 전기에너지나 열에너지로 바꾸는 것이다.
햇빛을 바로 전기에너지로 바꾸는 장치를 태양전지(혹은 태양광발전)라 하고 열에너지로 바꾸는 장치를 태양열온수기라고 부른다. 태양전지는 햇빛으로부터 물이나 바람 석유 석탄 등 중간 매체를 사용하지 않고 햇빛을 바로 전기에너지를 생산해내는 장치이므로 높은 에너지 효율을 기대할 수 있고 공해를 생산하지 않아 우리가 반드시 실용화해야 할 미래지향적인 장치다.
우리나라는 철강，조선，자동차，메모리 반도체(컴퓨터)，평면디스플레이(TV)，휴대폰 분야에서는 세계적으로 높은 기술력을 보유하고 있다.
하지만 산업의 발전은 환경파괴를 가져오고 있고 독일과 일본을 필두로 환경보호를 위해 친환경 에너지원을 개발하고 사용하려는 노력이 활발하다.
그러다 보니 태양전지 시장이 자연스럽게 성장해 왔다. 전문가들은 2015년께에는 반도체 산업만큼 태양전지 시장 규모가 커질 것으로 예상한다.
앞으로 태양전지 산업이 정보통신기기와 TV 등을 이어 우리나라 경제를 이끌어 갈 제3의 반도체 산업이 될 것이라는 전망이다.
안병태 KAIST 신소재공학과 교수(사진)를 통해 태양에너지에 대해 알아보자.
태양전지 내부에는 햇빛을 흡수하는 반도체가 들어 있다. 이 반도체는 n형 반도체，전자-정공 분리층，p형 반도체로 구성돼 있다.
반도체가 햇빛을 받으면 빛이 반도체를 때려 전자와 정공이 생긴다.
전자는 -전하를 가진 움직이는 입자이고 정공은 +전하를 가진 움직이는 입자다.
전자는 n형 반도체로 이동하고 정공은 p형 반도체로 이동해 전압이 발생한다. 이때 n형 반도체에 축적된 전자가 외부회로를 통해 p형 반도체로 흐르면서 전류가 발생한다.
태양전지는 만드는 재료에 따라 여러 종류가 있다.
우리 주위에서 많이 볼 수 있는 대표적 태양전지가 실리콘(Si) 태양전지다. 실리콘 태양전지는 단결정 실리콘 태양전지(최고변환효율 25%)와 다결정 실리콘 태양전지(최고변환효율 20%)가 있다.
