Quyosh elementi tayyorlanadigan materiallar

Quyosh elementlarining tarixi Quyosh elementlarining rivojlanish tarixiga dastlabki qadam bundan 180 yil oldin Fransuz olimi, fizik, ximik Aleksandr Edman Bekkerel 1839-yilda fotogalvanik effekt hodisasini kashf etish bilan boshlandi. Oradan 37 yil o‘tib Adams va Deem Londonda, ya’ni 1876-yilda yupqa oltin bilan qoplangan selenda Quyosh elementi xususiyati borligini aniqladilar. Bu birinchi Quyosh elementi bo‘- lib uning FIK o‘sha vaqtda 1% dan oshmadi. 1953-yili Djerald Person selen kimyoviy elementiga qaraganda Quyosh nurlanishiga ko‘proq sezgir bo‘lgan aniq kirishmalar bilan qoplangan kremniy ham Quyosh elementi bo‘lishini aniqladi. Shunday qilib Quyosh energiyasini to‘g‘ridan to‘g‘ri elektr energiyasiga o‘zgartirish bo‘yicha tadqiqotlar boshlanib ketdi. Bu haqida «Nyu-York Tayms» gazetasida maxsus maqolalar chop etila boshlandi, unda yozilishicha «Oxirida insoniyatning azaliy orzusini ro‘yobga chiqaruvchi yangi eraning boshlanishi – bu sivilizatsiya rivoji uchun cheklanmagan energiya manbai Quyosh energiyasidan foydalanishdir» deb e’tirof etildi. 1957-yil Sobiq SSSR birinchilardan bo‘lib Quyosh batareyalari bilan ta’minlangan Sputnik-3 sun’iy yo‘ldoshni Yer orbitasiga olib chiqdi. 1958 yilda bu yutuq AQSH tomonidan kremniy asosidagi Quyosh modullari bilan taminlangan «Avangard-1» havo kemasida amalga oshirildi. Bu vaqtda 1kVt ∙ soat elektr energiyasining narxi ~500 $ atrofida edi. 1960-yillarning boshlarida arsenid galliy asosidagi p-n o‘tishga ega birinchi Quyosh elementlari kremniyga nisbatan bir qancha ustunliklarga ega bo‘lib, aynan kosmos sharoiti uchun ishlab chiqarilganligi bilan ajralib turardi. Ga-As asosidagi Quyosh elementlari sobiq SSSR kosmik apparatlarining elektr ta’minotini, Venera sayyorasi atrofidagi havo kemalarini (1965-y), shuningdek Oy yuzasida chuqur tadqiqotlar olib borishda (1970 va 1972-y.y.) «Lunoxod-1» va «Lunoxod-2» o‘zi harakatlanuvchi apparatlarni elektr energiyasi bilan ta’minlashda muhim ahamiyat kasb etdi. 1970-yilda Quyosh energiyasidan olinadigan 1kVt ∙soat elektr energiyasining narxi ~100$ gacha kamaytirildi. Bu vaqtda hamma sun’iy yo‘ldoshlar kremniy va arsenid galliy asosida tayyorlangan fotoelektrik batareyalar bilan ta’minlangan edi. 1973-yilda 1kVt ∙ soat elektr energiyaning narxi ~50$ gacha kamaytirildi, bu esa kremniy asosidagi modullardan arzonlashtirish va keng foydalanish hisobiga amalga oshirildi. 1978-yili Avstraliyada telekommunikatsiya tarmoqlarini ta’minlash uchun Yerda foydalaniladigan Quyosh stansiyasi qurildi. 1985-yilda AQSH hukumati hamma Kaliforniya shtati bo‘ylab 30 000 ga yaqin telefon-avtomatlarni Quyosh energiyasidan foydalanishga o‘tkazdi. Ko‘chalarda Quyosh energiyasidan ishlaydigan lampalar o‘rnatila boshlandi, kunduzi energiya akkumlyatorlarda yig‘ilib tunda ko‘chalar yoritilardi. Shuningdek Quyosh energiyasi yordamida avtobus bekatlarining yoritilishi ta’minlandi. Quyosh energiyasining xarakteristkalari va parametrlarini takomillashtirish borasidagi tadqiqotlar sobiq SSSR ning ko‘pgina hududlarida olib borildi. O‘zbekiston ham bu vaqtda bu sohada ilg‘or mamlakatlardan hisoblanardi. Mamlakatimizda Quyosh energiyasidan foydalanish, natijalarni amaliyotga tadbiq etish borasidagi chuqur izlanishlar O‘zR FA tasarrufidagi «Fizika-Quyosh» IICHB Fizika-texnika instituti, Materialshunoslik instituti, Ion-plazma va lazer texnologiyalari institutlarida bir guruh olimlar va Toshkent davlat texnika universitetida akademik M.K.Baxodirxanov rahbarligida olib borildi. Olib borilgan tadqiqotlar natijalariga ko‘ra geterostrukturalar asosida keng zonali Quyosh elementlarini energetik maqsadlarda keng masshtabda foydalanish uchun qo‘llash boshlandi. Masalan, 1986-yilda «Mir» sobiq SSSR orbital stansiyasida AiGaAs/ GaAs asosida Quyosh batareyalari o‘rnatildi. 1995-yili Quyosh energiyasidan olinadigan 1kVt ∙ soat elektr energiyasining narxi ~15$ gacha tushirildi. Hamma rivojlangan mamlakatlarda bu sohada kuchaytirilgan tadqiqotlar amalga oshirilayotgan edi. Hukumat tomonidan Quyoshdan olinadigan elektr energiyasining narxini a’nanaviy elektr energiyasining narxigacha tushirish haraktlari boshlandi. Bu davrda QE FIK 15% gacha oshirishga erishilgan edi. 1997-yilning iyunida AQSH sobiq prezidenti Klinton «Million Quyoshli tom» loyihasini qo‘llab quvvatladi. Natijada AQSHda 2010-yilga qadar ko‘pchilik hududlarida binolarda energiya ta’minoti uchun Quyosh fotoelektrik modullari o‘rnatila boshlandi. Bu dasturning doirasida Quyosh energiyasidan foydalanish uchun fotoelektrik, fotoissiqlik qurilmalar ishlanmalaridan foydalanish ko‘zda tutildi. 2001-yil holatiga ko‘ra AQSHda 100 mingdan ortiq bino tomlari fotoelektrik modullar bilan qoplangan edi. Bu davrda QE ni yirik ishlab chiqaruvchi korxona «Solarex» bo‘lib asosan poli va amorf kremniyli modullar ishlab chiqarar edi, xususiy uylar tomiga qurilmaning har Vt quvvat uchun 40 AQSH dollarida (amorf kremniy) savdosi amalga oshirilgan. Shunga o‘xshash dasturlar Germaniya, Yaponiya, Janubiy Koreya, Ispaniya va Xitoyda qo‘llanila boshlandi. Masalan, Germaniyada uy egasi dastur shartlariga muvofiq yirik miqdorda kapital to‘lov qilib Quyosh fotoelektrik stansiyasini xarid qiladi. So‘ngra ortiqcha elektr energiyasi a’anaviy energiya tizimiga elektr hisoblagich (yashil elektr energiyasini hisoblagich) orqali hisoblanadi. Bunda tarmoqqa uzatilgan ortiqcha elektr energiyasi a’anaviy ta’rifga nisbatan oshirilgan kafolatlangan ta’rif asosida hukumat tomonidan xarid qilinadi, natijada fotoelektrik qurilma o‘zini tez fursatlarda oqlaydi. 2008-yil Rossiya Federatsiyasi Moskva shahrida energiya resurslarini tejash maqsadida ko‘p qavatli uylar pod’ezdlari, hovlilari yoritish tizimini fotoelektrik batareyalar hisobiga ta’minlash ishlari boshlandi. Kunduz kuni energiya maxsus akkumulyatorlarida avtonom fotoelektrik qurilma tomonidan yig‘iladi, kechqurun esa yoritish avtomatik tizimi ishga tushadi. Elektr energiyasini tejash shundan iboratki, lampalar faqat harakat bo‘lganda yonadi, hech kim harakatlanmasa o‘chiq holatda bo‘ladi. Bu o‘z navbatida maxsus harakat datchiklari hisobiga amalga oshiriladi. O‘zbekistonda bu kabi ishlar 2013–2014-yillar tajriba sifatida Toshkent shahridagi ayrim tumanlardagi namunaviy uylarda sinab ko‘rildi. Eksperiment natijalari ijobiy bo‘ldi, lekin keng miqyosida joriy etilishi amalga oshirilmadi. Kremniydan tayyorlangan Quyosh elementlari o‘tgan asrda «XXI asrning nefti» ham deb nomlandi. Hisob-kitoblarga ko‘ra 1 kg kremniy 75 t. neftga ekvivalent ekan. (1 kg kremniydan tayyorlangan Quyosh elementlari 30 yil ichida 300 MVt∙soat elektr energiyasi ishlab chiqaradi, bu esa 300 MVt ∙soat elektr energiyasi to‘g‘ridan-to‘g‘ri neftning yonish issiqligiga taqqoslansa 43,7 MJ/kg ni beradi, bu esa o‘z navbatida 25 t neft demakdir). O‘zbekiston Respublikasi uchun Quyosh energetikasini rivojlantirish muammolari dolzarbmi? Ancha murakkab bo‘lmagan hisob-kitob ishlarini amalga oshisak, dastlab mamlakatimiz uchun gorizontal holatda turgan QQM ga tushayotgan Quyosh nurlanishi quvvatining o‘rtacha qiymati ~0,20 kVt/m² ni tashkil etadi. Agar QQM da joylashgan quyosh fotoelektrik modulini janubga nisbatan 400÷450 gorizontal qiyalik burchagida joylashtirilsa, quyosh nurlanishi quvvatining o‘rtacha yillik qiymati ~0,23 kVt/m² ga oshadi. Hattoki, quyosh fotoelektrik modulining samaradorligi 15% ga teng bo‘lganda ham, 1 m² yuzadan quyidagi energiyani olish mumkin: W = 0,23 kVt/m² ∙ 0,15 ∙ 10 ∙ 365 soat ∙ 1 m² ≈ 126 kVt ∙soat (3.1) Agar O‘zbekiston Respublikasining elektr energiyasiga bo‘lgan yillik extiyoji ~70 mlrd. kVt ∙ soat atrofida bo‘lsa, bu miqdordagi elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun 555,6 km² maydonda Quyosh fotoelektrik modullarini o‘rnatish kerak bo‘ladi. Bu esa Respublika hududi umumiy maydoni 448978 km² ga teng bolsa, unda umumiy maydonning 0,12% dan kam bo‘lmagan maydonini egallaydi.