Muqobil energiyadan foydalanish bugungi kun ehtiyoji va O‘zbekistonda Quyosh energiyasidan foydalanishni rivojlantirish

BATAREYAGA HUJAYRALARNI ULASH

Olingan 4 qatorli elementlar tayyor quyosh batareyasiga birlashtirilishi kerak. Buning uchun ularni oynaga yotqizish va qalin mis shinalar bilan bog'lash kerak. Buning uchun qalinligi 5 millimetr bo'lgan shinalarni ishlatish yaxshiroqdir. Schottky diodi ijobiy chiqish bo'shlig'iga joylashtirilgan. Bu keyinchalik bir nechta quyosh panellarini parallel yig'ishga osongina ulash uchun kerak. Va oqim orqaga qaytadi deb xavotirlanmang. Schottky diodi bunga qarshi himoya qiladi. Elementlar joylashtirilishi kerak, chunki ular tugagan quyosh panelida bo'ladi. Ya'ni, stakanning orqasida, ishchi tomon nurga. Buni quyidagi sxema bo'yicha qilamiz.

Quyosh xujayralari tushunchalari

An'anaviy quyosh batareyasida yorug'lik a tomonidan so'riladi yarim o'tkazgich, elektron teshik (e-h) juftligini ishlab chiqarish; juft bog'langan bo'lishi mumkin va an deb nomlanadi eksiton. Ushbu juftlik ichki elektrokimyoviy potentsial bilan ajralib turadi (p-n birikmalarida mavjud yoki Shotki diodalari) va natijada elektronlar va teshiklarning oqimi elektr tokini hosil qiladi. Ichki elektrokimyoviy potentsial tomonidan yaratilgan doping yarim o'tkazgich interfeysining bir qismi elektron donor vazifasini bajaradigan atomlar bilan (n-turdagi doping), ikkinchisi esa elektron qabul qiluvchilar bilan (p-tipli doping) p-n birikmasi. E-h juftligini yaratish fotonlarning energiyadan kattaroq bo'lishini talab qiladi bandgap materialning. Effektiv ravishda energiyasi bandgapdan past bo'lgan fotonlar singib ketmaydi, yuqori bo'lganlar esa tezda (taxminan 10 ichida)⁻¹³ s) tarmoqli qirralariga termalizatsiya qilish, chiqishni kamaytirish. Avvalgi cheklov kamayadi joriy, termalizatsiya esa kamaytiradi Kuchlanish. Natijada yarimo'tkazgichli hujayralar voltaj va oqim o'rtasidagi o'zaro bog'liqlikni keltirib chiqaradi (bu bir nechta o'tish moslamalari yordamida qisman yumshatilishi mumkin). The balansni batafsil hisoblash shuni ko'rsatadiki, agar quyosh batareyasi uchun ideal chastota diapazoni 1,34 eV bo'lgan bitta material ishlatilsa, bu samaradorlik 33% dan oshmaydi. Ideal bitta tutashgan hujayraning tarmoqli oralig'i (1.34 ev) silikon (1.1 ev) ga yaqin, bu bozorda kremniy hukmron bo'lishining ko'pgina sabablaridan biridir. Biroq, kremniyning samaradorligi taxminan 30% bilan cheklangan (Shockley - Queisser chegarasi). "Tandem" yoki "ko'p kavşaklı" yondashuvi deb nomlangan turli xil tarmoqli bo'shliqlarga ega bo'lgan kataklarni vertikal ravishda stacking qilish orqali bitta aloqali katakchani yaxshilash mumkin. Xuddi shu tahlil shuni ko'rsatadiki, ikki qatlamli hujayraning bir qatlami 1,64 eV ga, ikkinchisi 0,94 eV ga sozlangan bo'lishi kerak va bu nazariy ko'rsatkichni 44 foizni tashkil etadi. Uch qavatli katakni 1.83, 1.16 va 0.71 eV ga sozlash kerak, samaradorligi 48%. "Infinity-layer" xujayrasining nazariy samaradorligi 86% ni tashkil qiladi, qolgan qismini termodinamik yo'qotish mexanizmlari tashkil etadi.
An'anaviy (kristalli) kremniyni tayyorlash usullari bandgapni sozlash qobiliyati yo'qligi sababli ushbu yondashuvga imkon bermaydi. Yupqa filmlar amorf kremniy, bu kristal momentumini saqlashdagi yumshatilgan talab tufayli to'g'ridan-to'g'ri tarmoqli bo'shliqlarga va uglerodning aralashishiga olib kelishi mumkin, bandgapni sozlashi mumkin, ammo boshqa masalalar an'anaviy hujayralarning ishlashiga mos kelmaydi. Tandem-hujayraning aksariyat tuzilmalari, ayniqsa, yuqori mahsuldorlikka ega yarimo'tkazgichlarga asoslangan indiy galliy arsenidi (InGaAs). Uch qavatli InGaAs / GaAs / InGaP xujayralari (0.94 / 1.42 / 1.89 eV tarmoqli bo'shliqlari) eksperimental misollar uchun samaradorlik rekordini 42,3% tashkil etadi. Shu bilan birga, QDSClar zaif emilimdan aziyat chekadi va xona haroratida nur yutilishining hissasi marginaldir. Buni ko'p tarmoqli Au nanostarlari yordamida hal qilish mumkin.