Mavzu: Fotoelement xarakteristikalariga geometrik o‘lchamlarining ta’sirini modellashtirish Sadullayev Sadulla Otabek o‘g‘li

Mavzu: Fotoelement xarakteristikalariga geometrik o‘lchamlarining ta’sirini modellashtirish

Sadullayev Sadulla Otabek o‘g‘li

5A140208 – Qayta tiklanuvchan energiya manbalari va barqaror atrof-muhit fizikasi

Ilmiy rahbar: f.-m.f.d. dots. Atamuratov A.

Reja:

• 1. Kirish
• 2. Quyosh energiyasi va undan foydalanish
• 3. Fotoelementlar va ularning fizik asoslari
• 4. TCAD Sentaurus dasturida fotoelementni modellashtirish va uning xarakteristikalariga antireflektiv qatlam qalinligining ta’sirini o‘rganish
• 5. Xulosa

Kirish

• Bugungi kunda qayta tiklanuvchan energiya manbalaridan foydalanish tobora rivojlanib bormoqda. Xususan, quyosh energiyasidan elektr energiya olish butun dunyo energetikasining 14 % ini tashkil qilmoqda. Bunga sabab, qayta tiklanadigan energiya manbalari bu ishlatishga qulay hamda ekologik toza energiya hisoblanadi.
• Quyosh elementlaridan foydalanib energiya olish rivojlanib bormoqda. Shuning uchun ham ularning samaradorligini oshirish, xususan fotoelement geometrik o‘lchamlarining xarakteristikalariga ta’sirini o‘rganish dolzarb masalalardan biridir.

Dissertatsiya ishining maqsadi

• Fotoelement xarakteristikalariga geometrik o‘lchamlarining ta’sirini TCAD Sentaurus dasturida modellashtirish orqali o‘rganish hamda uning samarador qiymatlarini aniqlash.
• Ushbu dissertatsiya ishida quyosh batareyasining antireflektiv qatlami qalinligining fotoelement xarakteristikalariga ta’siri modellashtirish orqali o‘rganilgan. Model uchun GaAs asosli quyosh batareyasi olingan.

Quyosh energiyasi va undan foydalanish

• Quyosh energiyasidan foydalanishning bir necha usullari bor. Bular quyosh energiyasi, shamol energiyasi, gidroenergiya hamda biomassadan foydalanib energiya olish. Bular ichida quyosh energiyasi - quyosh quvvatidan ta’minlanadigan ko‘pchilik qurilmalar quyosh energiyasini to‘g‘ridan-to‘g‘ri yig‘adi hamda uni biror foydali energiya turiga aylantirishi mumkin. Bu esa biz uchun ancha qulay hisoblanadi.
• Quyosh energiyasidan ikki xil usulda elektroenergiya ishlab chiqarish mumkin: ana’naviy usulda (suyuqlikni isitish va hosil bo‘lgan bug‘ni issiqlik turbinasiga uzatish orqali) hamda fotoelektr usulida.

Fotoelementlar va ularning fizik asoslari

• Fotoelementning tuzilishi

Fotoelementdan elektr energiya olish sxemasi

Quyosh elementlarining asosiy parametrlariga quyidagilar kiradi:

• Quyosh elementlarining asosiy parametrlariga quyidagilar kiradi:
•  Qisqa tutashuv toki – Isc,
•  Salt yurish kuchlanishi – Voc,
•  To‘ldirish koeffitsienti – FF

• Foydali ish koeffitsienti.

Bu parametrlarni quyosh elementining volt-amper xarakteristikasidan aniqlashimiz mumkin

Quyosh elementining tipik Volt-Amper xarakteristikasi

TCAD Sentaurus dasturi asosiy modullari

Sentaurus

Sentaurus TFM

Sentaurus Process

Sentaurus Structure Editor

Sentaurus Device

Sentaurus Workbench

PCM Studio

Modelni yaratish

• Sentaurus Workbench da kiritish parametrlari va olingan parametrlar tahlil qilinadi. Bular quyidagilardan iborat:
• SDE bir o‘lchamli (1D) quyosh elementlari qatlami va ikki o‘lchamli (2D) quyosh batareyasini yaratadi.
• MatPar asosiy asosiy parametr faylini yaratadi va Sentaurus Device uchun qurilmaga mos material parametrlarini tanlaydi.
• Sentaurus Device qurilmaning elektr va optik xususiyatlarni simulyatsiya qiladi.
• Sentaurus Visual bu vizualizatsiya va natijalarni chiqarish bo‘limidir

SDE da yaratilgan quyosh elementi modelining ko‘rinishi

• SDE da yaratilgan quyosh elementi modelining ko‘rinishi
• Modelning kengligi 300 µm qilib olingan.

Soha	Material	Qalinligi, µm	Konsentratsiyasi, sm-3
Old kontakt (prekontakt)	GaAs	0.2	–1Е19
Yuqori qatlam	AlGaAs	0.04	–2Е18
Emitter	GaAs	0.8	–9Е17
Baza	GaAs	3.2	1Е17
Pastki qatlam	AlGaAs	0.2	5Е18
Taglik	GaAs	0.35	2Е18

Quyosh elementining asosiy parametrlari

GaAs asosli quyosh batareyasining tuzilishi.

GaAs asosli fotoelementning I –V va P – V xarakteristikalari

TiO2 qatlam qalinligi 0.055 µm bo‘lganda, MgF qatlam qalinligi esa 0.1 µm bo‘lganda qisqa tutashuv toki yuqori bo‘lgan

• TiO2 qatlam qalinligi 0.055 µm bo‘lganda, MgF qatlam qalinligi esa 0.1 µm bo‘lganda qisqa tutashuv toki yuqori bo‘lgan

Antireflektiv qatlam qalinligining qisqa tutashuv tokiga bog‘lanishi

TiO2 qatlam qalinligi 0.055 µm hamda MgF qatlam esa 0.1 µm bo‘lganda GaAs asosli quyosh elementining foydali ish koeffitsienti eng yuqori nuqtaga yetgan.

• TiO2 qatlam qalinligi 0.055 µm hamda MgF qatlam esa 0.1 µm bo‘lganda GaAs asosli quyosh elementining foydali ish koeffitsienti eng yuqori nuqtaga yetgan.

Antireflektiv qatlam qalinligining foydali ish koeffitsientiga bog‘lanishi

Xulosa

• TCAD Sentaurus dasturida quyosh batareyalarini modellashtirish va uning I – V hamda P – V xarakteristikalarini, samaradorligini, maksimal quvvat, qisqa tutashuv toki kabi muhim kattaliklarni aniqlashimiz mumkin.
• Quyosh elementining qisqa tutashuv toki hamda samaradorligi uning antireflektiv qatlami qalinligiga bog‘liq bo‘lar ekan.
• GaAs asosli quyosh elementining TiO2 qatlam qalinligi 0.055 µm bo‘lganda, MgF qatlam qalinligi esa 0.1 µm bo‘lganda qisqa tutashuv toki va FIKi maksimal qiymatga erishadi.

E’tiboringiz uchun rahmat!