М. Н. Турсунов1, Х. Сабиров

Калит сўзлар: фотоэлектрик батарея, фотоиссиқлик батареяси, кўчма қурилма, монокристалл, поликристалл, коллектор, поликарбонат, электр қувват.

Номенклатура электр қувват (W) умумий ёруғлик энергияси (J) иссиқ сув ҳарорати (^oC) ФЭБ юзасига тушадиган ёруғлик энергияси (J) n кундан кейинги қисқа туташув токи (A) рефлектордан қайтган ёруғлик энергияси (J) салт юриш кучланиши (V) нурланиш интенсивлиги (W/m^2) Юнон алифбосидаги белгилар юза (m^2) вақт оралиғи (sec.) иссиқлик миқдори (J) иссиқлик самаоадорлик (%) масса (kg) солиштирма иссиқлик сиғими (J/kg·^oC) Қисқартмалар рўйхати ҳароратлар фарқи (^oC) PV фотоэлектрик батарея PVT фотоэлектрик-иссиқлик

1. 
   Кириш
   

Дунё миқёсида қайта тикланувчи энергия манбаларининг асосий қисми Қуёш энергиясига тўғри келади. Бу эса ўз навбатида, фотоэлектрик батареяларларга бўлган талабнинг кескин ўсишига олиб келмоқда. Шунинг учун табиий шароитда уларни синовдан ўтказиб, уларнинг иқлимга мос юқори самарадорлик ҳосил қиладиган турини аниқлаш зарур. ФЭБ ларни самарадорлигига салбий таъсир кўрсатадиган асосий омиллардан бири бу юқори ҳароратдир. Иқлими Ўзбекистон шароитига яқин бўлган мамлакатларда фотоэлектрик қурилмалар ишлатилиш мисолларини кўриб ўтамиз.
Қувайт иқлими шароитида 6 хил ФЭБ самарадорлиги таҳлил қилиш ва таққослаш амалга оширилган. Синовда танланган ФЭБ лар m-Si, p-Si, HIT, CdTe, CIGS ва a-Si дан фойдаланилган. Натижалар шуни кўрсатдики, m-Si, p-Si ва HIT батареялари юқори нурланиш даражасида яхшироқ ишлаган [1]. M. Шик ва бошқалар томонидан Жазоирнинг қурғоқчил минтақасидаги 400 кВт қувватга эга турли технологияли m-Si, p-Si, a-Si ва CdTe каби тўрт хил ФЭБ ларининг чўл иқлимида таққосланиб таҳлил қилинган. Бу тадқиқот минтақа учун энг самарали ва энг мос турини аниқлаш имконини берган. Бунда юпқа плёнкали ФЭБ га ҳароратнинг ошиши камроқ таъсир қилган [2]. Эроннинг Керман шаҳридаги ФЭБ тизимининг ишлаши ўрганилган. Бу умумий тизим икки тур m-Si ва p-Si ФЭБ лардан ташкил топган. Ушбу тадқиқот натижалари шуни кўрсатдики Эроннинг иссиқ иқлим шароитида икки турдаги кристалли ФЭБ технологиясидан p-Si энергия ишлаб чиқариши m-Si га қараганда каттароқ экан [3]. Жанубий Испания иқлим шароитида a-Si, p-Si, ва CdTe каби турли хил ФЭБ нинг энергия самарадорлигини текшириш учун қиёсий тадқиқот ўтказилган. Тадқиқот натижалари ушбу иқлим шароитида CdTe сингари юпқа плёнкали ФЭБ ларнинг ишлаши p-Si га қараганда яхшироқ энергия самарадорлигига эга эканлигини кўрсатган [4]. Бундай тадқиқотлар Бразилия, Марокаш ва Туркия сингари турли давлатларда табиий шароитда ўтказилган [5-7]. Турли минтақаларда ўтказилган кўплаб тажрибаларда ФЭБ ларга салбий тасир кўрсатадиган асосий омиллар, юқори ҳарорат ва чангланиш эканлигини хулоса қилиш мумкин.
ФЭБ дан фойдаланиш жараёнида ҳароратнинг кўтарилиши билан унинг самарадорлиги пасаяди. Бу жараён нурланишнинг қуёш элементлари томонидан ютилмайдиган ва иссиқликка айланадиган қисми билан боғлиқ. ФЭБ ҳароратини пасайтириш учун иссиқлик коллекторлари (ИК) орқали суюқликлар ёки ҳаво оқими ўтказилади. ФЭБ нинг ИК билан бирлаштирилган тизими ФИБ деб аталади. Сўнгги йилларда тадқиқотчилар томонидан турли хил ФИБ моделлари ишлаб чиқилиб, ФЭБ лар билан энергия самарадорлиги тақосланмоқда [8].
Ўзбекистонда ушбу йўналиш бўйича илк тадқиқотларни М.Н. Турсунов бошчилигида ходимлар олиб боришган. Тажрибаларда ёруғликни ютиш коэффициенти катта бўлган ФЭБ га иссиқлик коллектори бириктириб ФЭБ самарадорлиги оширилган [9]. Дунё миқёсида ФИБ қурилмалари бўйича илмий изланишлар кўпинча иссиқ иқлим минтақаларидаги олимлар томонидан ўтказилмоқда. Ҳусусан, Ҳ.А. Насеф ва бошқаларнинг мақоласида эса концентрланган фотоэлектрик қуёш тизими иссиқлигини тартибга солиш учун пассив ва фаол совутиш тизимларининг интеграцияси ишлаб чиқилган ва моделлаштирилган [10]. Л. К. Алексис ва бошқаларнинг тадқиқот ишида табиий иқлим шароитида ФЭБ ва ФИБ ларнинг энергия ишлаб чиқариши бир-бирига солиштирилган. ФИБ анъанавийси билан таққосланганда энергияси 12,3% га ортиқ бўлган. Бунда ФИБ нинг коллектор қисми мис трубка бўлиб, совутишда сувдан фойдаланилган [11]. О.Ф. Тукфатуллиннинг диссертация ишида ФЭБ ни сув орқали совутиш ҳароратида унинг салт юриш кучланиши сезиларли ўсиши ўрганилган. Синов атроф-муҳит ҳарорати 35°C, нурланиш интенсивлиги 820 Вт/м² ва сув сарфи 6кг/соат бўлган ҳолат учун текширилган [12]. С.А.Зубер ва ҳаммуаллифлари ёзган шарҳида ФЭБ нинг иш ҳароратини пасайтиришнинг турли хил совутиш техникалари ёритилган. ФЭБ ни ҳаво каналлари орқали, сувли каналлар орқали ва сув пуркагичли совутиш техникаси орқали совутишнинг афзалликлари ва камчиликлари ўрганилган [13]. Э. Рослан ва бошқалар ўтказган тажрибада ФЭБ нинг орқа қисмидаги пульсацияланувчи иссиқлик трубкасини пассив совутиш воситаси сифатида бириктириш таъсири ўрганилган. Пульсацияланувчи иссиқлик трубкасининг қўшилиши қуёш панелининг электр энергияси ишлаб чиқаришини 8,025% дан 19,45% гача кўпайтирган. ФЭБ ҳароратини эса 10,5^оC гача пасайтирган [14]. И.А Юлдошовни тадқиқотида ФЭБ нинг анъанавий дизайнидан фарқли ўлароқ, совутиш мақсадида ФЭБ нинг орқа томонига кулерлар ўрнатилган [15]. К. Тувек ва бошқалар ФИБ га рефлекторларнинг қўшилиши қуёш элементларидаги оптик йўқотишларни камайтириб, тизим самарадорлигини оширишини текширдилар [16]. М. Муҳсинзода ва Р. Ҳусайнларнинг рефлекторли ФИБ тизимида ютилган иссиқлик миқдорини ошириш учун ФИБ нинг икки томонига тўртта вакуумли қуёш сув иситгичлари жойлаштирилган. Ушбу тизим худди шундай оддий ФЭБ билан таққослаган ва энергия ишлаб чиқариш сезиларли ўсиши кўрсатилган [17].
Қуёш энергияси бошқа қайта тикланувчи манбаларга қараганда барқарор энергия манбаи бўлганлиги сабабли, бу йўналишдаги тадқиқотларни кузатиб бориш муҳимдир.
Сўнгги йиллар давомида Физика-техника институти олимлари билан ҳамкорликда ФЭБ лар иссиқ иқлим шароитида ишлаганда самарадорлиги пасайишини олдини олиш учун уларнинг орқа томонига ИК ва рефлекторлар ўрнатиш технологияси ишлаб чиқилди. Натижада турли типдаги ФЭБ ларни синовдан ўтказишга мўлжалланган мобил фотоэлектрик қурилма яратилди. Қурилманинг таянч конструкциясида бир хил бурчакда қуёшга қаратилган қуввати 50Вт бўлган уч турдаги ФЭБ лардан олтитасини синаш имкониятига эга. Фотоэлектрик (3 та) ва фотоиссиқлик батареяларнинг (3 та) вазияти йилнинг фаслига қараб қуёш нурларининг оптимал тушиш бурчагига мосламалар ёрдамида тўғрилаш мумкин. Учта оддий ФЭБ ва учта ФИБ жойлашган конструкциянинг ён томонларида рефлекторлар ўрнатилди.
Ушбу мақолада келтирилган тажриба ишидан асосий мақсад биринчидан, рефлекторлар ёрдамида қуёш нурланиши интенсивлиги оширилганда қувват кўрсатгичи 50Вт бўлган ҳар хил типдаги ФЭБ ларнинг ўзгаришларини ва иссиқ иқлим шароитида ишлаш самарадорлиги юқори бўлган турини аниқлаш. Иккинчидан, турли типдаги материаллардан тайёрланган ФЭБ асосидаги бир нечта ФИБ ларини бир вақтнинг ўзида бир хил ташқи шароитда солиштириб, энергия самарадорлиги энг юқори бўлган типини аниқлаб олишдан иборатдир.