| 2.3 Quyosh batareyalari va ulardan foydalanish
Quyosh energiyasidan foydalanishning juda ham ko’p usullari mavjud bo’lib, bulardan eng samaralirog’i bu-nurlanish energiyasini boshqa turdagi energiyaga aylantirishda foydali ish koeffitsienti eng katta bo’lgan qurilma bu yarim o’tkazgichli quyosh batareyasi bo’lib hisoblanadi.
Yarim o’tkazgichli fotoelementlarni quyosh batareyasi sifatida ishlatishda quyoshdan kelayotgan radiatsiyaning spektral tarkibini bilish masalaning asosiy tomonlaridan biri bo’lib hisoblanadi. Shuning uchun quyosh batareyasini tayyorlashda quyosh spektrining qaysi qismlaridan foydalanish mumkinligini ko’rsatuvchi yarim o’tkazgichning optik xususiyatlarini va quyosh energiyasini elektr energiyaga samarali aylantirib bera olishligini xarakterlovchi elektr xususiyatlarini bilgan holda, yarim o’tkazgich materialini tanlab olish zarurdir.
Yarim o’tkazgichning bunday xususiyatlariga ta’sir qiluvchi parametrlaridan biri- man qilingan zonanig kengligi Eg ni bilish kerak.
Ma’lumki, elektron – teshik juftini hosil qilishi uchun energiyasi Eg ga teng yoki undan katta bo’lgan foton yutilishi kerak, ya’ni
h Eg
bunda Eg dan kichik bo’lgan energiyali fotonlar valentlik zonasidan o’tkazuvchanlik zonasiga elektron chiqara olmaydi. Bu hodisaga qaraganda Eg kichik bo’lgan yarim o’tkazgich tanlab olish maqsadga muvofiq emasdek ko’rinadi.
Eg kichiklasha borsa, fotonning ortiqcha energiyasi issiqlikka aylanishi natijasida samaradorligi kamaya boradi.
Agar Eg katta bo’lgan yarim o’tkazgich tanlab oladigan bo’lsak, yutilayotgan fotonlarning aktivligi kamaya boradi va yana nurlanish spektrining bir qismi bekorga sarf qilinadi.
Quyosh batareyasidagi qisqa ulanish tokini
jq.u= e (1 - r ) ( 1 – e –a d )Qn(Eg) (2.1)
ko’rinishida yozsak bo’ladi. Bunda ( Eg ) – energiyasi Eg dan katta va unga teng bo’lgan birlik vaqtda fotoelementning birlik yuziga tushayotgan fotonlar sonini ko’rsatadi. Nurnig qaytish, yutilish va rekombinatsiya tufayli yo’qolishini hisobga olmasak,
(2.2)
Bundan ko’rinadiki, qisqa ulanish toki energiyasi Eg ga teng va undan katta bo’lgan fotonlar soniga bevosita bog’liq bo’lar ekan. Eg ning ortishi bilan kamaya boradi, binobarin qisqa ulanish toki ham kamaya boradi.
Salt ishlagandagi kuchlanish ( foto elektr yurituvchi kuch) ning Eg ga bog’liqligini ko’raylik.
Saltning ishlash kuchlanishi quydagi ko’rinishni qabul qiladi.
(2.3)
Yoritilish juda kichik bo’lmasa, deb olsak bo’ladi, ya’ni
(2.4)
Ma’lumki to’yinish toki ni (2.5)
ko’rinishida yozsak bo’ladi.( 1.5) ni (1.4) ga qo’ysak, uchun quydagi formulani olamiz.
(2.6)
Ushbu formuladan ko’rinadiki, ortishi natijasida tenglamaning o’ng tomonidagi birinchi hadning kamayishi hisobiga kamayib boradi. Demak, oldingi aytilgan mulohazalar va (1.6) ga asosan quyosh batareyasidan olinadigan quvvat ma’lum da maksimumga erishar ekan.
Shuning uchun ham fotoelementining foydali ish koeffitsientiga ta’sir qiluvchi parametrlardan biri bo’lib hisoblanadi.
Bu masala Loferskiy tomonidan mukammal analiz qilinib, alohida ko’rilib chiqilgan. Bu ishda Quyosh energiyasi spektrining taqsimotidan foydalaniladi. Bundan tashqari, atmosferadagi yorug’likning yutilishi ham hisobga olinadi.
Yer sirtining birlik yuziga tushayotgan quyosh radiatsiyasining aktivligi va spektral tarkibi uning atmosferadagi chang, suv bug’lari, gaz molekulalari va hokazolarda yutilishiga bog’liq bo’ladi. Atmosfera asosan ultrbinafsha spektrini kamaytiradi. Atmosferadagi bu ta’sirni m va lar orqali xarakterlash mumkin. Bunda m yorug’likning optik yo’lini xarakterlab, formula orqali aniqlanadi, bu yerda fotoelement bilan zenit va quyoshni tutashtiruvchi to’g’ri chiziqlar orasidagi burchak, atmosferadagi suv bug’larining miqdorini xarakterlaydi. Bu kattaliklarning aniq qiymatini bilgan holda quyosh radiatsiyasining chastotalar bo’yicha taqsimotini va shu bilan birga energiyasi ga teng va undan katta bo’lgan fotonlarning to’liq sonini aniqlash mumkin, ya’ni
(2.7)
Bunda - berilgan chastotali fotonlar soni, Quyosh spektridagi maksimal chastota. Hisoblashlar natijasi quydagi rasmda keltirilgan.
2.1.2-chizma. Quyosh batareyalari foydali ish koeffitsientining man qilingan zona kengligiga bog’liqligi.
Rasmdan ko’rinadiki, eng yaxshi mos kelgan yarim o’tkazgichlar Eg = 1, 1-1.5 ev bo’lgan yarim o’tkazgichlar bo’lib hisoblanar ekan.
Agar atmosferaning ta’siri juda kichik deb ko’rilsa, As va Cd Te lar quyosh batareyasini tayyorlash uchun yaxshi yarim o’tkazgichlar bo’la oladi. Ammo atmosferaning ta’siri ortishi bilan bularga qaraganda Si afzalroq bo’lib qoladi.
2.1.3- chizmada fotoelementning volt-amper xarakteristikasi berilgan.
2.1.4- chizmada quyosh batareyasining ko’rinishi berilgan.
2.1.3-chizma. Kremniy quyosh batareyasining volt-amper xarakteristikasi.
2.1.4 – chizma. Kremniy fotoelementlaridan tuzilgan quyosh batareyasi.
|
