kutilmoqda. Quyosh optik nurlanish energiyasini elektr
energiyasiga aylantirishda
quyosh fotoelementlari yoki ulardan tashkil topgan quyosh panellari (quyosh
batareyalari) va ular asosidagi quyosh fotoelektrik sistemalaridan foydalaniladi.
Nazariy hisob-kitoblarga ko„ra, quyosh energiyasidan dunyo bo„yicha
foydalanish 2030 yilga borib dunyoda ishlab chiqrilayotgan elektr va issiqlik
energiya manbalarining 30-35 % ini tashkil etadi deb baholanmoqda. Quyosh
fotoelektrik qurilmalar (quyosh panellari) asosini quyosh batareyasi tashkil etib, u
akkumulyatorlar batareyasini quyoshdan kelayotgan yorug„lik fotonlari energiyasi
hisobiga zaryadlab beradi. Quyosh batareyalari (panellari) hozirgi paytda 16-17 % li
monokristall
yoki
polikristall
kremniy
asosidagi
quyosh
elementlaridan
tayyorlanmoqda. Kelajakda ishlab chiqariladigan quyosh
elementlari samaradorligini
,
xususan kremniy asosidagi quyosh elementlari samaradorligini yanada oshirish ustida
tinimsiz butun
dunyoda ilmiy tadqiqodlar, izlanishlar olib borilmoqda.
Rasmdan ko„rinib turibdiki, quyosh elementlari hosil bo„lish fizik jarayonlari
juda sodda va tushunarli ko„rinishda tasvirlangan. Bu tushunchalarni yaxshi
o„zlashtirgan o„quvchi quyosh energetikasielementlari, ular fizikaning qaysi
qonuniyatlari asosida ishlashini bilib olishi o„quvchida
unchalik qiyinchilik
tug„dirmaydi. Bundan tashqari o„quvchi ushbu jarayonlar to„g„risida bilim hamda
ko„nikmalarga ega bo„ladi.
Fotoelement yorug„lik energiyasini bevosita elektr energiyasiga o„zgartirib
beradi va ulardan radiozanjirlarni tag„minlash uchun E.Yu.K. manbai sifatida
foydalaniladi. Ularning ishlash prinsipi r va n sohali yarim o„tkazgichlarni yorug„lik
oqimi bilan yoritilganda sohalar orasida foto EYuKni yuzaga keltiruvchi fizik
hodisalarga asoslangan. Selenli va kremniyli fotoelementlarning tuzilishi 8.1-rasmda
ko„rsatilgan. Selenli fotoelementni tayyorlash uchun metall plastinkaga vakuumda
termik bug„latish usuli bilan yupqa selen qatlami r (R-Se) hosil qilinadi va 200°S
harakatgacha qizdiriladi. So„ngra selen qatlami ustiga yupqa kadmiy (Cd), galliy (Ga)
yoki indiy (In) pardasi sochiladi. Bundan keyingi termik
ishlovlar natijasida Se
kristall yuzida n o„tkazuvchanlikka ega bo„lgan yupqa (50 mkm atrofida) selen
qatlami hosil bo„ladi. Hosil bo„lgan selen va r-Se chegarasida elektron teshikli n-r
o„tish yuzaga keladi.
Hozir ko„p tarqalgan kremniyli fotoelementlarning asosi bo„lib, n turli, 1 mm
qalinlikdagi kremniy (Si) plastinkasi olinadi. Uning yuzasiga diffuziya yo„li bilan bor
(V) yoki aluminiy (A1) 0,4...1 mkm qalinlikda r-Si yupqa qatlam hosil qilinadi. n va
Si qatlamlarning birlashish chegarasida n-r o„tish yuzaga keladi. Kontaktlar
vakuumda titan sochib hosil qiladi va yupqa kumush parda bilan muhofaza qilib
qo„yiladi. Changlatib sochilgan metallning o„ta yupqa pardasi yarim shaffofdir.
Plastinkaning orqa tomonida chuqurcha o„yilib,
unda n Si plastinkasiga
birlashtirilgan
kontakt
joylashtiriladi.
Foto EYuK ning yuzaga kelish mexanizmi quyidagicha: o„ta sezgir yarim
o„tkazgich materialning n–r sohalarida yorug„lik ta‟siri natijasida, kristall n–r o„tishi
atrofida elektr maydon hosil qiluvchi elektron-teshik jufti yuzaga keladi. Bu juftlar
issiqlik harakatida ishtirok etib, turli yo„nalishlarda, shu jumladan, n–r o„tish
yo„nalishida ham harakatlanadi. Elektron n zonadan r zonaga potensiallar to„sig„i
yuzaga kelganligi tufayli o„ta olmaydi.
Teshik esa, kontakt elektr maydon hosil
qilgan to„siqdan osongina o„tadi.
Aksincha
, r zonadagi elektronlar potensial to„siqdan
oson o„tadi, teshiklar esa o„ta olmaydi. Shunday qilib, n–r o„tish yorug„lik ta‟sirida
unga diffuziyalanayotgan tok tashuvchilarni ajratadi. Bu ajratish jarayoni elektr
muvozanati o„rnatilmagunga qadar davom etadi, ya‟ni n zonadagi elektronlar va r
zonadagi teshiklarning ortiqcha
miqdori kristall ichida, kontakt yuzadagi maydonga
qarshi yo„nalishda elektr maydon hosil qilmaguncha davom etaveradi. Zaryad
tashuvchilarni ajratish jarayoni natijasida yuqorigi kontakt manfiy va pastki kontakt
musbat zaryadlanib, potensiallar farqi yoki foto EYuK hosil bo„ladi. Fotoelementning
VAT va yorug„lik harakteristikalari 2- rasmda berilgan.
2-rasm. Yarim o„tkazgichli fotoelemetning yorug„lik (a) va volt-amper (b) tavsifi.
Fotoelementlarning asosiy parametrlari: integral sezgirlik S
i
=f(I
f
F)S (uning
qiymati
700 mkA/lm dan ortmaydi). Foto EYuK Ye
f/e
(uning miqdori 0,6 V atrofida bo„ladi):
sezgirlikning chegaraviy chastotasi f
cheg
(qiymati bir necha yuz Gs dan ortmaydi);
FIK, kremniyli quyosh batareyalarning foydali ish koeffitsienti 13 .... 19% atrofida
bo„ladi.
