광전지

요약 금속과 반도체의 접촉이나, 반도체의 p-n접합에 빛을 가하면 광기전력이 일어나는 것을 이용하여 빛에너지를 전기에너지로 바꾸는 전지를 말한다. 전지의 종류에는 셀레늄 광전지, 아산화구리 광전지 등등이 있다. 효율이 낮고 출력이 작은것이 단점이다.

이것은 금속과 반도체의 접촉면, 또는 반도체의 pn접합에 빛을 조사하면 광전효과에 의해 광기전력이 일어나는 것을 이용한 것이다. 금속과 반도체의 접촉을 이용한 것으로는 셀레늄 광전지, 아산화구리 광전지가 있고, 반도체의 p-n접합을 사용한 것으로는 태양전지로 이용되고 있는 실리콘 광전지가 있다.

셀레늄 및 아산화구리 광전지는 금·은 등의 반투명막에 빛이 닿으면 셀레늄 또는 아산화구리에서 전자가 방출되어, 철 또는 구리의 대금속(臺金屬)에 모여서 기전력이 생긴다. 셀레늄 광전지는 사람의 눈에 가까운 파장감도 특성을 가지고 있으며, 광기전력은 아산화구리 광전지의 2~3배이다. 그러나 빛에너지를 전기에너지로 바꾸는 비율(광전변환 효율)이 1%로 매우 낮고, 출력도 작기 때문에 기기의 전원으로는 사용할 수 없다. 카메라의 노출계에 많이 사용되었으나, 이것도 감도가 높고 큰 기전력이 얻어지는 황화카드뮴(CdS) 소자와 수은 전지를 조합한 황화카드뮴 노출계가 사용됨에 따라 현재는 별로 사용되지 않는다.

태양전지는 일반적으로 n형 실리콘 기판(基板) 표면에 붕소를 확산해서 만든 실리콘의 p-n접합이 사용되고 있다. 광전변환 효율은 이론값으로 약 22%이지만, 보통 8~15%가 실현되고 있다. 다른 광전지에 비해 효율이 좋고, 기기의 전원으로서 사용할 수가 있다. 소자 1개의 출력전압은 약 0.5V인데, 실제로는 이것을 직렬이나 병렬로 여러 개 접속해서 하나의 틀에 짜넣어서 필요한 전압이나 전류용량을 얻고 있다. 인공위성용 전원이나 방송국 등의 무인중계소, 무인등대의 전원으로 사용된다.