Quyosh energiyasi asosida hosil bo’lgan energiya turlari
Download 1.36 Mb.
|
Mustaqil ishim Qodirov I N
|
O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI QARSHI MUHANDISLIK- IQTISODIYOTI INSTITUTI 5312400-MUQOBIL ENERGIYA MANBALARI MEM-200 (20) GURUH MUSTAQIL ISH MAVZU: YARIMO’TKAZGICHLARDA ICHKI FOTOEFFEKT. Bajardi:______________________Jo’rayev B. Qabul qildi:_______________________Qodirov I N. Qarshi-2022. Mundarija. Kirish. Quyosh energiyasi asosida hosil bo’lgan energiya turlari. Quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirishning fizik asoslari - Yarimo’tkazgichlarda ichki fotoeffekt hodisasi . Fotoelementlarni jamlash va maqbul konstruksiyali fotoelektrik modulni aniqlash. Xulosa. Foydalanilgan adabiyotlar ro’yxati. Kirish.
Yuqorida qayd etilgan global energetik va ekologik muammolarni oldini olish uchun insoniyat qayta tiklanadigan energiya manbalariga ehtiyoj sezmoqda. Bular – oqar suv, shamol, atom, Quyosh va biogaz energiyasi hisoblanadi. Bugungi kunda kelib, butun dunyo geliofizik olimlari sayyoraning istalgan nuqtasida qo’llash mumkin bo’lgan Quyosh energiyasidan amalda foydalanish sohasida ilmiy-tadqiqot ishlarini olib bormoqdalar. Quyoshdan kelayotgan barcha energiya bir nuqtadan boshqa nuqtaga to‘g‘ridan-to‘g‘ri yoki bilvosita uzatiladi. Quyosh energiyasi-Quyosh quvvatidan ta’minlanadigan ko‘pchilik qurilmalar Quyosh energiyasini to‘g‘ridan to‘g‘ri yig‘adi va foydalanadi hamda uni biror foydali energiya turiga aylantirishi mumkin. Qurilmalar Quyosh energiyasini o‘zida to‘playdi va to‘g‘ridan to‘g‘ri foydali energiya manba’siga aylantiradi. Shamol energiyasi-Quyosh beradigan issiqlik bizning atmosferamizda konvektiv oqimlarni hosil qiladi, bu oqimlar katta va kichik bosimli sohalar orasida gradient bo‘lishi aniqdir. Havoning bir joydan boshqa joyga ko‘chib yurishi shamol hosil qiladi va katta shamol generatorlaridan foydalanib Quyosh energiyasini olishga va uni elektr energiyaga aylantirishimiz mumkin. Yilning turli vaqtlariga nisbatan Quyosh vaziyatining o‘zgarishi Gidroenergiya-Quyosh gidrologik siklni amalga oshiradi, ya’ni suv bug‘lanib osmonga ko‘tariladi va yomg‘ir ko‘rinishidagi yog‘ingarchilik bilan erga qaytib tushadi. Buning ma’nosi suvning dengiz sathidan erning balandroq sathiga ko‘tarilishi bilan tushuntiriladi! Baland joylarda to‘g‘on hosil qilib suvni to‘plasak, uni turbinalar orqali tushirish bilan suvning gravitatsion potensial energiyasini elektr energiyasiga aylantirishimiz mumkin. Biomassa - qazilma yoqilg‘ilarni tejash uchun biz uning o‘rnini bosadigan hosil etishtirishimiz mumkin. Daraxtlar biomassadir, ular yoqib ishlatiladigan o‘rmon hosil qiladi. SHakarqamishni ham etishtirsa bo‘ladi va uni bio-etanolga aylantirish mumkin, ular ichki yonuv dvigatellarida benzin o‘rnida ishlatiladi. Etishtiriladigan barcha o‘simliklar Quyosh ta’sirida o‘sadi, shunday ekan ular ham Quyosh energiyasi mahsuli hisoblanadi. Shunday qilib, fotoelektor yacheykalarida yorug‘lik nurlanish energiyasi elektr energiyasiga aylantiriladi. Fotoelektr yacheykalarini tayyorlashda birinchi bo‘lib mono yoki polikristall kremniydan foydalanilgan. Hozirgi kunda bu elementdan tayyorlanadigan yacheykalar, butun dunyoda o‘rnatilgan tizimlarning 80 % ni tashkil etadi. Ularning foydali ish koeffitsenti 11 – 16 % ni tashkil etadi. Keyingi vaqtlarda fotoelektor yacheykalaramorf kremniy, kadmiy – tellurid yoki mis – indiy – selindan yupka plyonkalar shaklida tayyorlana boshladi. Ularning foydali ish koeffitsenti qariyb 8 % ni tashkil etadi, biroq mono yoki polikristall kremniydan tayyorlanadigan fotoelektr yacheykalarga qaraganda tayyorlanishi arzonrokdir. Hozirgi vaqtda fotoelementlarning foydali ish koeffitsentini 30 – 60 % ga oshirish ustida ilmiy – tadqiqot ishlari olib borilmoqda. Buning uchun plyonkalarni 4 – 8 marta ustma – ust o‘rnatish zarur bo‘ladi. Ushbu tadqiqotlar natijasida qurilma quvvati oshiriladi hamda ishlab chikarish narxi keskin pasayadi. Fotoelektr tizimi doimiy elektr tokini ishlab chiqaradi va invertor yordamida doimiy elektr toki, o‘zgaruvchan tokka aylantiriladi. Quyosh batareyasidan elektroenergiya olish sxemasi Quyosh elektrostansiyalari. Bir necha quyosh batareyalarini bir – biriga ulab quyosh elektrostansiyalarini tashkil qilish mumkin. Hozirgi kunda dunyoda juda ko‘plab quyosh elektrostansiyalari qurilib ishga tushirilgan. Fotoeffekt - yorug‘lik ta’sirida jismdan elektron ajralib chiqishidir. Bu hodisani birinchi bo‘lib, 1887 yilda G.Gers kuzatgan va uni tajribada rus olimi A.Stoletov tekshirgan. 1898 yilda Lenard va Tomson fotoeffekt natijasida katoddan ajralib chiquvchi zarra elektron ekanligini zarralarning magnit maydonida oqishiga asoslanib aniqladi. Fotoeffekt hodisasini o‘rganish uchun havosi so‘rib olingan shisha idish, uning ichidagi katod va anod plastinkalari olinadi . O‘tkazilgan tajribalar natijasida quyidagi rasmdagi volt - amper xarakteristikasi olingan.
1) muayyan fotokatodga tushayotgan yorug‘likning spektral tarkibi o‘zgarmas bo‘lsa, fototokning to‘yinish qiymati yorug‘lik oqimiga to‘g‘ri proporsional; 2) muayyan fotokatoddan ajralib chiqayotgan fotoelektronlar boshlang‘ich tezliklarining maksimal qiymati yorug‘lik intensivligiga bog‘liq emas. YOrug‘likning to‘lqin uzunligi o‘zgarsa, fotoelektronlarning maksimal tezliklari ham o‘zgaradi; 3) har bir fotokatod uchun biror "qizil chegara" mavjud bo‘lib, undan kattaroq to‘lqin uzunlikli yorug‘lik ta’sirida fotoeffekt vujudga kelmaydi. q ning qiymati yorug‘lik intensivligiga mutlaqo bog‘liq emas, u faqat fotokatod materialining ximiyaviy tabiatiga va sirtining holatiga bog‘liq; 4) yorug‘lik fotokatodga tushishi va fotoelektronlarning hosil bo‘lishi orasida sezilarli vaqt o‘tmaydi. Fotoeffektning 1-qonunini to‘lqin nazariyasi asosida tushuntirish mumkin Lekin to‘lqin nazariya 2- 3- va 4- qonunlarni tushuntirishga ojizlik qiladi. Fotoeffekt eksperimenti qonuniyatlarini klassik fizika tarafida turib tushuntirib bo‘lmaydi. Klassik nazariya bu hodisani tushuntirishda mutlaqo ojizlik qiladi. Xo‘sh, nima uchun klassik nazariya fotoeffekt jarayonini tushuntirishga qurbi etmaydi, axir uning nuqtai nazaridan ham bu hodisa joizku. Bir qaraganda fotoeffektni to‘lqin nazariya asosida sifatli tushuntirish mumkinga o‘xshab ko‘rinadi. Maksvellning elektromagnit to‘lqinlari nazariyasiga binoan, issiqlik nurlanish inson ko‘ziga ko‘rinadigan sohadagi to‘lkin uzunlikka ega bo‘lgan elektromagnit nurlanish – yorug‘likdir va uning strukturasi elektr va magnit maydonlardan tuzilgan. Nurlanishni elektr maydoni amplitudasining kvadrati yorug‘likni intensivligini harakterlaydi. SHunday ekan, tushayotgan elektromagnit nurlanishining amplitudasi metall sirtidagi elektronlarni tebranishga majbur qiladi, agar elektronning hususiy tebranishi davri bilan tushayotgan to‘lqinning tebranish davri mos kelganda rezonans ro‘y beradi, elektronning tebranish amplitudasi keskin ortib ketadi va oqibatda u metall sirtini tashlab tashkariga chiqib ketadi. Fotoeffekt hodisasini Plank gipotezasiga asoslanib tushuntirish mumkin ekanligiga birinchi bo‘lib A.Eynshteynning aqli etdi. Aytilgan fikrlarga asoslangan holda Eynshteyn fotoeffekt hodisasini tamomila tushuntirib berdi. Yorug‘likning foton nazariyasi fotoeffektni korpuskulyar hodisa ekanligini, hozirgi zamon tili bilan aytganda kvant hodisa ekanligini tasdiqladi. Kvant fizikani o‘rganishda fotoeffekt jarayoni muhim o‘rin tutadi. Quyosh elementlari (fotoelement) asosan yarim o‘tkazgichli materiallar asosida tayyorlanadi. SHuning uchun quyosh elementi optik va fotoelektrik xususiyatlarini bilish yarim o‘tkazgich materiallar tuzilishini ularning metallar va dielektrik materiallardan farqini va yarim o‘tkazgich materiallar uchun bevosita asosiy bo‘lgan xususiyatlarni o‘rganishini taqozo etadi. So‘nggi 35 yil davomida energiya manbai sifatida yuqori samarali Si, GaAs, InP, CdTe va ularning qattiq qotishmalari asosida FIK≈20-24 % bo‘lgan quyosh elementi yaratildi. Kaskadli quyosh elementi larda esa FIK≈30% gacha etkazildi. Keng tarqalgan kremniy asosidagi quyosh elementi lari konstruktsiyasi qarama-qarshi tipdagi p va n – materialning bir – biriga yaqin tutashtirishdan hosil qilinadi. Yarimo‘tkazgich material ichidagi p va n – tip materiallar orasidagi o‘tish sohasi (chegara xududi) elektron – teshik yoki p – n o‘tish deyiladi. Termodinamik muvozanat holida elektron va teshiklar muvozanat holatini belgilovchi Fermi sathi materialda bir xil holda bo‘lishi kerak. Bu shart p – n o‘tish hududida ikkilangan zaryadli qatlam hosil qiladi va uni hajmiy zaryad qatlami deyilib, unga taaluqli elektrostatik potentsial paydo bo‘ladi . . Kremniy asosidagi quyosh elementilari konstruktsiyasi p – n tizilma sirtiga tushgan optik nurlanish sirtdan material ichiga qarab p – n o‘tish yo‘nalishiga perpendikulyar ravishda konsentrattsiyasi kamayib boruvchi elektron – teshik juftliklar hosil qiladi. Agar sirt yuzasidan p – n o‘tishgacha bo‘lgan masofa nurning kirish chuqurligidan (1G’ά dan) kichik bo‘lsa, elektron-teshik juftliklar p – n o‘tishdan ichkarida ham hosil bo‘ladi. Agar p – n o‘tish juftlik hosil bo‘lgan joydan diffuzion uzunlikchalik masofa yoki undan kamroq masofada bo‘lsa, zaryadlar diffuziya jarayoni natijasida p – n o‘tishga etib kelib, elektr maydoni ta’sirida ajratilishi mumkin. Elektronlar p – n o‘tishning elektron bor bo‘lgan qismiga (n – qismiga), teshiklar p – qismiga o‘tadi. Tashqi p va n – sohalarni birlashtiruvchi elektrodlarda (kontaktlarda) potentsiallar ayirmasi hosil bo‘lib, natijada ulangan yuklanma qarshiligi orqali elektr toki oqa boshlaydi. Quyosh elementlarining samarali ishlashi uchun qator sharoitlarga rioya qilish zarur bo‘ladi: - yarim o‘tkazgichning aktiv qatlami yutilishining optik koeffitsenti qatlam qalinligi chegarasidagi quyosh nuri energiyasining katta qismini yutilishini - tamillashi uchun etarlicha kata bo‘lishi kerak; - yoritishda generatsiyalangan elektronlar va kovaklar aktiv qatlamning har ikkala tomonidan kontakt elektrotlarda samarali yig‘ilishi kerak; - yarim o‘tkazgichli o‘tishda, quyosh elementi etarlicha yuqori baravarga ega bo‘lishi kerak; - quyosh elementi bilan ketma – ket ulangan to‘liq qarshilik (kuchlanish qarshiligidan tashqari) ish jarayonida quvvat barqarorlashishini (Joul issiqligi) quvvatni kamaytirishi uchun kichik bo‘lishi kerak; - yupqa qoplama strukturasi shuntlovchi qarshilikni qisqartirishi va element xarakteristikalariga ta’sirini yo‘qotish uchun butun aktiv soha bo‘yicha birlashmasi bo‘lishi kerak. 1839 yilda Fransuz olimi Edmon Bekkerel birinchi bo’lib, elektrolit yacheykalarda fotovoltaik effektini kuzatdi. 1876 yilda Adams va Deem Londonda selen asosidagi qattiq jismli fotoelektrik elementlarda tajribalar olib borishdi. Bunda ularning FIK≈0,5 % dan oshmagan. Yarimo’tkazgichlarning boshqa bir muhim xossasi shundaki, ularda elektr tokini o’tkazishda faqat manfiy zaryadlar - elektronlar emas, balki (qiymati elektron zaryadiga teng) musbat zaryadlar - kovaklar ham qatnashadi. Quyosh fotoelektrik panellari quyosh fotoelementlaridan tashkil topgan bo‘ladi. Quyosh panellarini (fotoelektrik modul yoki quyosh moduli) ishlab chiqarishga ko‘ra ko‘p o‘lchamlari va ko‘p turlari mavjud. Fotoelektrik modul eng ko‘p tarqalgan turi bu quvvati (40÷260 Vt minimal quvvatga quyosh nuri past bo‘lganda va maksimal quvvatga quyosh nuri tiniq xamda optimal burchak ostida bo‘lganda) ega bo‘ladi. Ushbu quyosh modullari 0,4 dan 2,5 m2 o‘lcham oralig‘ida bo‘ladi. Quyosh modullari keng o‘lchamda ishlab chiqarish quvvatiga qarab sotuvga qo‘yiladi. Quyosh panellari (PV panels) yoki ulanishiga ko‘ra (arrays) deb xam atalishi mumkin. Ularni ishlab chiqarishda quvvatlari farqi bo‘yicha 10, 20, 30, 40, 50, 100 va 400 Vt gacha ishlab chiqariladi. Xulosa.
Foydalanilgan adabiyotlar ro’yhati. 1.Karimov I. A., «Jahon moliyaviy-iqtisodiy inqirozi, sharoitida uni bartaraf etishning yo`llari va choralari». O`zbekiston, T.: 2009 y. 2. .Bayers T. 20 konstruktsiy s solnechnimi elementami. M. Mir, 1988. 3.Bayramov R. Toyliev K.T., Ashirbaev M. Teplovoy rejim solnechnogo doma s passivgimi termoelementami. Izv. AN RTadj. Ser.FTX i GN. 1981. №1. Internet tarmog’i: www.ziyonet.uz.axborot – ta`lim tarmog’i. www.energy.com http://rbip.bookchamber.ru http://energy-mgn.nm.ru http://www.WSP.ru http://www.rosteplo.ru: http://www.abok.ru http://www.03-ts.ru
Download 1.36 Mb. Do'stlaringiz bilan baham: 
|