Namangan davlat universiteti xusanboyeva fotima rustsmjon qizi

1.7 – rasm. Tashqi muhitni hisobga olgan holda “fotoelement batareya” faoliyatining parametrlarini kuzatish natijalari.

Chang bo‘ronli qumlarning o‘rtacha yillik soni mahalliy tabiiy xususiyatlarga bog‘liq va tekis xududlarning katta qismida 10 dan 30 gacha, qayerlardadir (masalan, Qarshi xududida, Amudaryo quyilishida) 50 ga yetishi, Mo‘ynoqda 64 ga yetadi [15]. Chiqish quvvatining pasaytirishning asosiy sabablaridan biri fotoelement batareya sirtining ifloslanishi (sement, chang, bor va h.k) bo‘lib, uning 19

darajasi tashqi muxitga bog‘liq. Ushbu muammoni bartaraf etish fotoelement batareya sirtini har hafta artish bilan amalga oshiriladi.

Qarshi shaxrida xususiy uyda o‘rnatilgan (20 noyabr 2011 yil) 140 W quvvatli fotoelement batareya elektrofizik parametrlari tekshirildi va analiz qilindi. Olingan ma’lumotlar analizi kunning ikkinchi yarmida 12.05.2013 yil. (o‘tgan 18 oy davomida) fotoelement batareya quvvati kamayib, 80,3 W bo‘lgani aniqlangan (bungacha 4 oy muqaddam faoliyat ko‘rsatayotgan fotoelement batareya monitoringi natijalarining analizi qilingan edi). Quvvatning kamayishi 88 % ni tashkil etdi. Sirtga ishlov berilib va shisha tozalangach quvvat 128,6 W ga oshishi kuzatildi. (AM 1 sharoitida qayta xisoblashda 139 W). Ximoya shishasi tuzilishida o‘zgarish kuzatilmadi (1.7 – rasm).
Eksperiment natijalari bo‘yicha fotoelement batareyaning ifloslanishi asosan yil fasllariga va fotoelement batareyaning mamlakatimizning qaysi xududida joylashganiga bog‘liq deb xulosa qilishimiz mumkin. Shuning uchun ulkan fotoelektrik stansiyalarni loyixalashtirishda (quvvati 1 MW dan yuqori) fotoelement batareya sirtining ifloslanishini xisobga olish zarur.
2..2 O‘zbekistonda quyosh energetikasi rivojlanishi
O‘zbekistonda quyosh energiyasidan foydalanish tarixi XX asrning 70 – yillaridan boshlandi. O‘sha paytda “Geliotexnika” jurnali chiqa boshlagan va 2000 darajadan ortiq xaroratga bardosh beruvchi materiallarni sinash uchun zarur quyosh pechini qurish to‘g‘risida qaror qabul qilingan edi. 1929 – yilda tamaki ekstraktini Quyosh nuri yordamida bug‘lantirish amalga oshirilgan (A. I. Lastak), 1930 – yil Quyosh nurida isitiladigan tajribaviy issiqxonalar qurildi (L. N. Satikov), 1934 – yil Toshkentda geliotexnika laboratoriyasi, 1943 – yilda esa O‘zbekiston FA Fizika – texnika instituti tarkibida geliotexnika laboratoriyasi tashkil etildi. Unda Quyosh suv qurilmalari, meva quritkichlar, Quyosh pilla ivitgichlari va quritgichlari, oltingugurtning Quyosh suyultirish qurilmasi ishlab
20
chiqildi va amaliyotga tatbiq qilindi. Toshkentda 1946 – yilda ko‘zgusining diametri 10 metrli paraboloid qurilma qurildi. Bu qurilma xonalarni isitish va havosini mo‘tadillashtirish, bug‘ hamda muz olish bilan bog‘liq tadqiqotlar o‘tkazishga imkon berdi (G‘. Y. Umarov). Buxoro shahrida gelio suv isitkichlar va gelio – oshxonalarni ko‘plab ishlab chiqaradigan birinchi gelioapparatlar zavodi qurildi (1978). 1963 – yilda Geofizika bo‘limi tashkil etilib, unda Quyosh nuri energiyasini xo‘jalik ekinlari urug‘lariga ekishdan oldin zaharli kimyoviy moddalarni qo‘llamagan holda impulsli nur bilan ishlov beruvchi qurilmalar yaratildi. Katta Quyosh konsentratorlarining amaliy ahamiyatini e’tiborga olib akademik Azimov S.A. rahbarligida issiqlik quvvati 1000 kVt bo‘lgan “Katta Quyosh sandonini” (KQS) o‘z ichiga olgan ilmiy ishlab chiqarish majmuasi yaratildi. Majmuaning katta Quyosh sandoni Toshkent shahridan 45 km uzoqlikda, Parkent tumanida 1987 – yilda ishga tushirildi. Shunday qurilma shu vaqtga qadar faqat Odeyo (Fransiya) shahrida bor edi. Qurilmaning konsentratori yuqori va pastdan kesilgan hamda fokus masofasi 18 m bo‘lgan paraboloid bo‘lib, 54x42 m o‘lchamga ega. Geliostat maydoni (ko‘zgular joylashgan maydon) 62 ta bir xil o‘lchamdagi, qiya tekislikda ma’lum tartibda joylashgan geliostatlardan tashkil topgan. Maydonning vazifasi kun bo‘yi konsentratorni uning optik o‘qi yo‘nalishidagi quyosh nurlari bilan ta’minlab turishdan iborat. 1993 – yilda “Fizika – Quyosh” ilmiy ishlab chiqarish birlashmasi tarkibida materialshunoslik instituti tashkil etilgan. Hozirgi kunda institutda yirik olimlar Risqiyev T.T., Odilov G‘.T. va boshqalar boshchiligida qiyin eruvchi materiallar fizikasi sohasida keng ko‘lamda ilmiy izlanishlar olib borilmoqda. O‘zbekistonda yiliga 320 kun quyosh charaqlab turadi. Davlatimizning 1 – prezidentining 2013 yil 1 martdagi “Muqobil energiya manbalarini yanada rivojlantirish chora – tadbirlari to‘g‘risida”gi farmonida mamlakatimizda qayta tiklanadigan energetikani rivojlantirish strategiyasi belgilab berilgan. [1] Xalqaro energetika amaliyotida muqobil manbalar sifatida gidro, quyosh, shamol, geotermal, yer issiqligi, biomassa energiyalari alohida e’tirof etiladi. Ular
21
orasida eng istiqbolli yo‘nalishlardan biri, shubhasiz, quyosh energiyasidan foydalanishdir. 2013 – yil 1 – martdagi qaroriga muvofiq O‘zbekiston Respublikasi Fanlar akademiyasining qator ilmiy muassasalari bazasida Xalqaro quyosh energiyasi instituti tashkil etildi. Xalqaro hamkorlikni kengaytirish asosida quyosh energiyasidan foydalanish sohasida ilmiy va eksperimental tadqiqotlar hamda innovatsion ishlanmalarni amalga oshirish, ilg‘or va iqtisodiy jihatdan samarali quyosh texnologiyalari va geliouskunalar asosida iqtisodiyotning turli tarmoqlari va ijtimoiy sohada quyosh energetikasi salohiyatini amaliy qo‘llashga doir takliflar ishlab chiqish ushbu institutning asosiy vazifalaridir. Navoiy erkin industrial – iqtisodiy zonasida fotoelektrik panellar ishlab chiqaruvchi qo‘shma korxona barpo etish, kutilmoqda. Samarqand viloyatida quyosh fotoelektrik stansiyasini qurish ko‘zda tutilgan va quvvati 100 megavattni tashkil etadigan quyosh fotoelektrik stansiyasini barpo etish loyihasi tayyorlandi. Yuqori samaradorlikka ega bo‘lgan yangi texnologiyalar asosida yana bir necha yirik quyosh elektr stansiyalarini qurish uchun maqbul bo‘lgan olti hududning quyosh radiatsiyasi quvvatlari taqsimotini belgilash ishlari amalga oshirilmoqda. Noyob ilmiy ob’ekt – O‘zbekiston Respublikasi Fanlar akademiyasining «Fizika – Quyosh» ilmiy – ishlab chiqarish birlashmasi Materialshunoslik institutining Katta quyosh pechini (1.8 – rasm) modernizatsiya qilish va Xalqaro quyosh energiyasi institutini laboratoriya – o‘lchov priborlari hamda boshqa uskunalar bilan ta’minlashga texnik ko‘maklashish loyihasini hayotga tatbiq etish ishlari ham olib borilmoqda. “Angren” maxsus industrial zonasi hududida “Shindong Enerkom” (Koreya Respublikasi) kompaniyasi ishtirokida texnik kremniy ishlab chiqaruvchi ikkinchi zavod qurilishi nihoyasiga etkazildi (1.9-rasm) va Namangan viloyatining Pop tumanida ishga tushirilgan ilk quyosh elektr stansiyasi sinovdan o‘tkazilmoqda (1.10-rasm).
22
1.8 – rasm. Materialshunoslik institutining Katta quyosh pechi.
1.9 – rasm. Angren Uz – Shindon OAJ zavodidagi eritmani maxsus idishda ko‘rinishi.
1.10 – rasm. Pop tumanidagi quyosh elektr stansiyasi
23
Yaqin yillarda asosan olis va borish qiyin bo‘lgan hududlardagi 1300 umumta’lim maktabi va kasb-hunar kolleji quyosh kollektorlari bilan ta’minlanishi rejalashtirilmoqda. Ushbu ilg‘or texnologiyalarning keng qo‘llanishi samarasida yaqin vaqt ichida mamlakatimiz energiya tizimida ishlab chiqarilayotgan 2 milliard kilovattsoat energiyani tejash, qariyb 2 million gigakaloriya issiqlik energiyasini ishlab chiqarish imkonini beradi. Bu esa yiliga 250 million dollardan ortiq qiymatdagi energiya resursini iqtisod qilishni ta’minlaydi. Hozirgi zamon fizika ta'limida Quyosh fotoelementlari va
batareyalari,fotoelektrik qurilmalar to'g'risida bir qator fundamental
tushunchalar,nazariyalar keltirilgan. Biroq bu tushuncha, qonun va
nazariyalarning amaliytatbiqlari to'g'risidagi ma'lumotlar ta'lim jarayonida
yetarlicha o'z aksinitopmagan. Misol uchun «Quyosh elementlari» tuzilishi,
ishlash prinsipi, xomashyo materiali, ularni tayyorlashning fizik-texnologik
asoslari va foydalanishimkoniyatlari to'g'risida fizika fani o'quv adabiyotlarida
yetarlicha nazariyva amaliy tushunchalar mavjud emas. Holbuki, kelajak
energetikasiningistiqbolli sohalaridan eng samaralisi - bu Quyosh
fotoenergetikasidir. Quyoshfotoenergetikasining asosiy fundamental va amaliy
tushunchalari fizikaqonunlari asosida o'rganiladi, tadqiq qilinadi. Shu nuqtai
nazardan,ushbu maqolada biz fizika kursida «Quyosh fotoelementlari»
elementar tushunchalarini shakllantirishga doir ba'zi bir tavsiyalar va takliflarni
keltirdik.Avvalo, Quyosh fotoenergetikasini o'rganishdan asosiy maqsad va
vazifanimalardan iborat, bu sohadagi yutuq va kamchiliklar to'g'risida
to'xtalibo'tamiz.Quyosh fotoenergetikasi - bu Quyosh optik nurlanish
energiyasini elektr
energiyasiga aylantirib, iste'molchilarni elektr energiyasi bilan ta'minlabberuvchi
noan'anaviy va qayta tiklanuvchi energiya turlaridan biri hisoblanadi.
Quyosh fotoenergetikasida ishlatiladigan asosiy xom ashyo materiali –
buyarimo'tkazgich monokristall yoki polikristall kremniy hisoblanadi.
Kremniyelementi Yer sharoitida birikma holatida uchraydi. U ma'lum bir
texnologiyalar
yordamida ajratib olinadi. Hosil bo'lgan kremniy xom ashyo
materialidanQuyosh elementlari va ularning tuzilmalari tayyorlanadi. Kremniy
asosidatayyorlanadigan Quyosh elementlari uchun quyidagi texnologik
bosqichlaramalga oshiriladi:
1. Kremniyga mexanik ishlov berish (kesish, tekislash, silliqlash);
2. Kimyoviy ishlov berish (keraksiz qatlamlarni kimyoviy
yediruvchilaryordamida olib tashlash, mikro va nanotekisliklar hosil qilish);
31
3. Diffuziya (p-n o'tish hosil qilish, kirishmalar taqsimoti, termik diffuziya);
4. Kontakt hosil qilish (Quyosh elementlari yuza sohasi va orqa tomonlarigatok
oqimi uchun omik kontaktlar olish);
5. Quyosh elementlarini saralash (bir xil parametrli Quyosh elementlariniajratib
olish va shu asosida Quyosh elementlaridan panellar hosil qilish);
6. Tayyor bo'lgan Quyosh elementlari parametrlarini nazorat
qilish(parametrlarni o'lchash, ularning foydali ish koeffitsiyentlarini hisoblash).
Yuqorida keltirilgan texnologik jarayonlar to'liq amalga oshirilgandan
so'ngQuyosh batareyalari (panellari) Quyosh elementlarini ketma-ket va
parallelulash asosida hosil qilinadi. Iste'molchilarning ehtiyojini hisobga olgan
holdaturli xil quvvatli Quyosh batareyalari tayyorlanadi, ya'ni Quyosh
batareyalarininggeometrik o'lchami quvvatiga qarab o'zgartirib borilishi
mumkin.Quvvatining oshirib borilishi bilan geometrik o'lchami ham ko'proq
joyniegallay boshlaydi. Uy sharoitida bir necha kW-soat quvvatda
ishlaydiganQuyosh panellari ishlab chiqilgan.Quyosh batareyalaridan to'g'ridanto'g'ri
foydalanib bo'lmaydi. Buninguchun qo'shimcha elektr asbob va
qurilmalaridan foydalaniladi. Ular birgalikdaQuyosh fotoelektrik qurilmasini
tashkil qiladi.Fotoelektrik qurilmalar quyidagilardan tashkil topadi:
1. Quyosh batareyasi;
2. Invertor;
3. Kontroller;
4. Akkumulyatorlar batareyasi;
32
5. Ulovchi simlar va boshqalar.
Quyidagi rasmda Quyosh fotoelektrik qurilmasi tasvirlangan:
4 – rasmda keltirilgan har bir qurilmaga izoh keltiramiz:
1. Quyosh batareyasi-Quyosh elementlaridan tashkil topgan batareya.
2. Invertor-o'zgarmas tokni o'zgaruvchan tokka aylantirib beruvchi
qurilma.
3. Kontroller-akkumulyatorlar batareyasining zaryadlanishi va
razryadlanishini nazorat qiluvchi qurilma.
4. Akkumulyatorlar batareyasi-elektr zaryadlarini to'plovchi va
iste'molchilarni invertor orqali elektr energiyasi bilan ta'minlab turuvchi
batareya.
5. Ulovchi similar – asosan fotoelektrik qurilma tarkibiga kiruvchi barcha
Asbob – uskunalarnibir-biriga tutashtirib turuvchi ulash simlari.
6. Kam quvvatli iste'molchilar (energetik tejamli lampalar, televizor, choy
qaynatgich va boshqalar).
Quyosh fotoelektrik qurilmasidan ko'rinib turibdiki, eng asosiy vazifani
Quyosh batareyasi (Quyosh paneli) bajaradi. Quyosh batareyasidagi Quyosh
elementlari samaradorligi yuqori bo'lishi uchun bir nechta shartlar mavjud.
Ular quyidagilar:
1. Quyosh elementi optik nurlanishni yaxshi yutishi;
2. Atmosferada changlanish darajasining va haroratning yuqori bo'lmasligi;
33
3. Zamonaviy asbob-uskunalar va kam quvvatli iste'molchilardan
foydalanish.
Keltirilgan shartlarga izoh beramiz:
1. Bu shart, asosan, Quyosh elementlarini tayyorlash texnologiyasi bilan
bog'liqdir. Bunda birinchi navbatda, Quyosh elementi xom ashyo materialining
tozaligi hisobga olinadi. So'ngra unga fizik-kimyoviy ishlov berish va bunda
eng zamonaviy metod va usullardan foydalanish nazarda tutiladi.
2. Quyosh elementi yuza sohasida Quyosh nurlanishi yutiladi. Qancha ko'p
miqdorda, ya'ni nurlanishning keng to'lqin uzunligi sohasida Quyosh nuri
yutilsa,element samaradorligi ortadi. Quyosh nurlanishi elementda yutilganda,
ichkifotoeffekt qonuniga asosan, element ichida hosil qilingan potensial to'siqda
shuncha ko'p miqdorda elektron-juftliklar hosil bo'ladi. Bu esa elementda
fotoelektr yurituvchi kuchning hosil bo'lishiga olib keladi. Natijada Quyosh
elementlari omik kontaktlarida tok oqa boshlaydi. Bu jarayonga halaqit qiluvchi
omillardan biri-bu changlanish hisoblanadi. Quyosh batareyasi yuza sohasi
(oynasi)dagi changlanish darajasi yuqori bo'lsa, Quyosh optik nurlanishining
to'liq o'tishiga va yutilishiga to'sqinlik qiladi.Quyosh elementlarining samarali
ishlashiga halaqit beruvchi omillardan yana biri-Quyosh elementlari omik
kontaktlarining qizib ketishidir.Bu jarayon harorat keskin oshib ketgan
holatlarda kuzatiladi. Harorat 40-50 0Cko'rsatkichlarida Quyosh elementi omik
kontaktlari metallar asosida bo'lganligiuchun ularda tok yaxshi oqa olmaydi.
Chunki metallarda yuqori harorat ta'siridasolishtirma qarshiligi ortib ketadi.
Shuning uchun harorati yuqori bo'lganhududlarda foydalaniladigan Quyosh
batareyalari yuza sohasida juda yupqa,haroratga chidamli qoplamalar hosil
qilinadi.
3. Ma'lumki, Quyosh elementlari tayyorlashning juda ko'p usul va metodlari
mavjud. Biroq, hozirgi paytda ilmiy-tadqiqotlar shuni ko'rsatmoqdaki, an'anaviy
usul va metodlarda juda ko'p kamchiliklar mavjud ekan. Hozirgi
zamonfizikasida Quyosh elementlari hosil qilishning eng zamonaviy usuli -
elektronnur
34
epitaksiya usuli hisoblanadi. Bu usulda Quyosh elementlarining barcha
parametrlarini nazorat qilish va boshqarish imkoniyatlari mavjud ekan.
Umuman olganda, hozirgi zamon fizikasi va energetikasida "Quyosh
fotoenergetikasi" yo'nalishi noan'anaviy va qayta tiklanuvchi energiya
manbalari turlari ichida eng samaralisi hisoblanadi.