Texnologiyalari va kommunikatsiyalarini rivojlantirish vazirligi muhammad Al-Xorazmiy nomidagi Toshkent axborot texnologiyalari universiteti Nukus filiali Kompyuter

Metall	ChI (eV)	Metall
ChI (eV)
Alyuminiy	3,74	Mish	4,47
Temir	4,36	Kumush	4,28
Kobalt	4,25	Seziy	1,89
Litiy	2,39	Sink	3,74

Chiqish ishlari har xil bo‘lgan ikki metall bir-biri bilan payvandlanganda elektronlar diffuziyasi hisobiga kontakt potensiallar ayirmasi hosil bo‘ladi. Agar kontakt joyi qizdirilsa, elektronlar diffuziyasi ortadi va kontakt potensiallari ayirmasi ham kattalashadi.

Quyosh energiyasidan ikki xil usulda elektr energiyasi ishlab chiqarish mumkin.

1. Ana’naviy usulda - suyuqlikni isitish va hosil bo‘lgan bug‘ni issiqlik turbinasiga uzatish orqali.

2. Fotoelektr usulida

Ana’naviy usulda quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirish sxemasi berilgan. Quyosh energiyasini yig‘ib oluvchi geliostatlar 1 ning energiyasi suvga to‘ldirilgan bug‘ qozoni 2 ga yo‘naltiriladi. Hosil bo‘lgan bug1 generator 4 ni harakatga keltiruvchi issiqlik turbinasi 3 ga uzatiladi. Turbinani harakatga keltirib ish bajargan bug‘ kondensator 5 ga - bug‘ni suvga aylantiruvchi moslamaga uzatiladi. Kondensatordan chiqqan suyuqlik yana quyosh geliostatlariga uzatiladi va shu tariqa jarayon davom etadi.

Fotoelektr usulda elektr energiyasi ishlab chiqarlmli. Ma'lumki quyosh nurini elektromagnit to‘lqinlari deb qarash mumkin, Kviml nazariyasiga asosan, elektromagnit to‘lqinlarini nol massali clciiicnlm zarrachalar - fotonlar deb qaraladi. Quyosh energiyasini fotoelektrik energiyaga qayta aylantirish asosida 1887-yilda Gers tomoniclun yaratilgan, yoruglik fotonlarining ba’zibir metallarning elektronlaii bilan kirishuvi natijasida elektronlar ma’lum miqdordagi energiyaga ega bo‘ladilar. Mana shu energiyadan foydalangan holda quyosh energiyasidan to‘g‘ridan to‘g‘ri elektr energiyasi olish mumkin. Bu jarayon fotoeffekt hodisasi deyiladi. Shunday qilib, fotoelektr yacheykalarida yoruglik 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% ini tashkil etadi. Ularning foydali ish koeffitsiyenti 11+16% ni tashkil etadi. Keyingi vaqtlarda fotoelektr yacheykalar amorf kremniy, kadmiy- tellurid yoki mis-indiy-selendan yupqa plyonkalar shaklida tayyorlana boshladi. Ularning foydali ish koeffitsiyenti qariyb 8% ni tashkil etadi, biroq mono-yoki polikristall kremniydan tayyorlanadigan fotoelektr yacheykalariga qaraganda tayyorlanishi arzonroqdir.

Quyosh batareyasidan elektr energiya olish sxemasi.

Hozirgi vaqtda fotoelektr yacheykalarining foydali ish koeffitsiyentini 30+60% ga oshirish ustida ilmiy-tadqiqot ishlari olib borilmoqda. Buning uchun plyonkalarni 4+8 marta ustma-ust o‘rnatish zarur boladi. Ushbu tadqiqotlar natijasida qurilma quvvati oshiriladi va ishlab chiqarish narxi keskin pasayadi. Fotoelektr tizimi doimiy elektr tokini ishlab chiqaradi

va invertor yordamida doimiy elektr toki o'zgaruvchan tokka aylantiriladi.

« O‘zbekenergo» DAK m utaxassislarining hisoblariga qaraganda O‘zbekiston Respublikasi hududi quyosh energiyasi bo'yicha juda katta imkoniyatlarga ega. Mamlakatdagi barcha qayta tiklanuvchi energiya m anbalarining 99% i ni quyosh energiyasi tashkil qilib, 50mlrd. tonna neft ekvivalentiga teng ekanligi aniqlandi. Hukumatning noana’naviy va qayta tiklanuvchi energiya manbalaridan foydalanish bo'yicha olib borayotgan tadbirlari natijasida 2031-yilda m am lakatda iste’mol qilinayotgan elektr energiyasining 21% i qayta tiklanuvchi energiya m anbalarida ishlab chiqariladigan elektr energiyasi bilan qoplanadi. Xalqaro hamjamiyatning qayta tiklanuvchi energiya manbalaridan foydalanish bo'yicha tajribalari bilan tanishish uchun hukumatimiz tomonidan ko‘plab xalqaro ilmiy anjumanlar tashkil qilinmoqda. «Qayta tiklanuvchi energiya manbalari Markaziy Osiyoda, oziq-ovqat xavfsizligini ta’minlashda hamda uzoqda joylashgan aholi punktlarini ijtimoiy-iqtisodiy sharoitlarini yaxshilovchi muhim omildir» mavzusida 2008-yil noyabr oyida o‘tkazilgan halqaro anjuman ham ushbu sohada olib borilayotgan ilmiy, ilmiy-tadqiqot, konstruktorlik va qaytalanuvchi energiya manbalariga o‘rnatilgan energetik qurilmalar bilan tanishish imkonini berdi . Hozirgi kunda quyosh energiyasidan foydalanish uchun juda katta investitsion mablag‘lar kiritilmoqda. 2013-yilning noyabr oyida mamalakatimiz Prezidentining tashabbusi bilan Toshkentda «Quyosh energetikasi texnologiyalarining istiqbollari va yo‘nalishlari» mavzusida «Quyosh energiyasi bo‘yicha Osiyo forumi»ning 6-yig'ilishi bo‘lib o'tdi , Ushbu yig‘ilishda Prezidentimiz, oxirgi 5 yilda quyosh energiyasidan foydalanishga kiritilayotgan investitsiyalar miqdori 520 mlrd. dollarni, shundan 2012-yilda 143 mlrd. dollarni tashkil qilganini, 2012-yilda quyosh energiyasidan elektr energiyasi ishlab chiqarish 113 mlrd. kW -soatni, shundan fotoelektrik quyosh stansiyalari bilan IK) mlrd. kW -soat elektr energiyasi ishlab chiqarilganini ta’kidlab o’tiladi.

Kosmik quyosh elektrostansiyalari. Hozirgi kunda quyosh radiatsiyasi zichligining kamligi, uning yilning fasliga va ob-havoga bog‘liqligi tufayli quyosh energiyasidan katta miqdorda elektr energiyasi olish imkoni yo‘q. Yuqoridagi kamchiliklarni bartaraf qilish uchun yerning sun’iy yo‘ldoshi shaklidagi quyosh elektrostansiyalarini qurish lozim. Natijada ob- havoning qanday bo‘lishiga qaramasdan, quyosh energiyasidan kunning 24 soatida foydalanish mumkin. Sun’iy yer yo‘ldoshlariga o‘rnatilgan quyosh elektrostansiyalari ishlab chiqaradigan elektr energiyasi, yerdagi iste’molchilarga ultraqisqa to‘lqinlar(uzunligi 10 sm ga teng) kanali orqali uzatiladi. Uzatilgan to'lqinlar yerdagi qabul qilish antennalari yordam ida qabul qilinadi va yerda sanoat chastotasi energiyasi (50 Hz)ga aylantirilib6 iste’m olchiga uzatiladi ,Sun’iy yer yuldoshlariga o‘rnatilgan quyosh elektrostansiyalarining

foydali ish koeffitsiyentini kelajakda 77-95% ga yetkazish rejalash- tirilgan.Quyosh elektrostansiyalarining o‘rtacha qamraydigan maydoni 20 km2 ga teng bo‘lib, uzatish antennasining diametri 1 km ga va qabul qilish antennasining diametri 7-10 km ga teng boladi. Yer sun’iy yo'ldoshiga o‘rnatilgan quyosh elektrostansiyasining sxemasi keltirilgan.

Sun’iy yo'ldoshiga o'rnatilgan quyosh elektrostansiyasining sxemasi:

1 - quyosh energiyasi oqimi; 2 - quyosh energiyasining sun’iy yo’ldosh kollektori; 3 - uzatuvchi antenna; 4 - qabul qiluvchi antenna; 5 - qisqa to'lqinli nur; 6-energetik sun'iy yo‘ldoshning doimiy orbitasi; b - sun’iy yoMdoshga o'rnatilgan quyosh elektrostansiyasining umumiy ko‘rinishi.

• 
  Agar uchlari payvandlangan ikkita har xil metall simlarni galvanometrga ulab, kontaktlardan birini sovuq holatda qoldirib, ikkinchisi isitilsa, zanjirda elektr toki hosil bo‘ladi. Bu hodisani birinchi marta nemis olimi Zeyebek kuzatgan bo‘lib, termoelektrik effekt yoki “Zeyebek effekti” deb yuritiladi.
  

• 
  Termoelektr yurituvchi kuch E payvandlangan uchlaridagi temperaturalar (absolyut shkala bo‘yicha) ayirmasiga to‘g‘ri proporsional bo‘lib, metallar tabiatiga bog‘liq:
  
• 
  Bunda α – metallning termo EYK koeffitsiyenti.
  
• 
  
• 
  Uchlari o‘zaro payvandlangan ikkita har xil metalldan yasalgan asbobga termopara yoki termoelement deb ataladi. Termoelement kavsharlangan uchi temperaturasi o‘lchanuvchi moddaga va ikkinchi – sovuq uchlari o‘lchov asbobga ulanadi. Bir necha termoelementlardan tuzilgan sistemaga termobatareya deb ataladi.
  
• 
  1908-yilda Moskva universiteti proffessori V.Serasskiy 100 ta termoelementdan iborat bo‘lgan quyosh batareyasini yaratdi. Bu batareya oynaband yashik ichiga joylashgan bo‘lib, elektr qo‘ng‘irog‘ini tok bilan ta’minlab turadi.
  
• 
  
• 
  
  
• 
  
• 
  Asrimiznng 30-yillarida akademik A.F.Ioffe termogeneratordan quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirish masalasini taklif etgan bo‘lsa, 1941-yilga kelib u shunday termogeneratorni ishlab chiqdi. Quyosh termoelektrogeneratorlari asosan quyosh konsentratori va termobatareyalardan tashkil topgan.
  
• 
  
• 
  
  
• 
  
• 
  1956-yilda G.M.Krjijanovskiy nomidagi Energetika instituti xodimlari diametri 2m bo‘lgan ko‘zgu fokusiga termogenerator o‘rnatib, issiq va sovuq payvandlar orasidagi temperaturalar farqi 400°С bo‘lganda 21V kuchlanish ostida 18,9 Vt quvvat olishga muyassar bo‘ldilar. Termogenerator FIK 2% ga yaqin. Bunga sabab elementlarni o‘zaro ulash sistemasi yaxshi ishlanmaganidir. Keyinchalik Y.Malevskiy va A.Oxotinlar termogenerator FIK 8% ga yetkazish imkoniyatiga ega bo‘ldilar.
  
• 
  
• 
  
  
• 
  
• 
  “Fotoelektrik modul” dasturi Quyosh elemenlarini ketma-ket va parallel ulashning turli kombinatsiyalarini tanlash orqali kerakli chiqish parametrlariga ega bo’lgan fotoelektrik modullar olishga mo’ljallangan. Foydalanuvchi dasturni ishga tushirib, Quyosh elementining yuzasi, to’yinish toki va qisqa tutashuv toki ma’lum bo’lganda, ketma-ket va paralel ulanuvchi elementlar sonini tanlashi, uning elektr sxemasi, volt-amper xarakteristikasi va chiqish parametrlarini olishi mumkin.
  

Dastur Quyosh elementlari va fotoelektrik modullar to’g’risida tasavurlar hosil qilishga hamda xulosalar chiqarishga imkon bеradi.
Qayta tiklanuvchi energiya manbaalaridan energiya olish jahon talabiga aylandi. Insoniyat kelajagi qayta tiklanuvchi energiya manbaalariga bog’liq, chunki qayta tiklanmaydigan energiya manbaalari agar insoniyat shu tarzda foydalanishda davom etsa yer yuzida 2081-yilga kelib butkul tugaydi. Qayta tiklanuvchi energiya manbaalari orasidan eng keng foydalanilayotgani — quyosh elementidir. Ya’ni quyosh energiyasini elektr energiyasiga aylantirish biz uchun arzon hamda qulay. Bugungi kunga kelib juda ko’p turdagi quyosh elementlari ixtro qilindi. Kremniy asosli, perovskite, organik va hokazo. Bularning orasidan keng miqyosda ishlab chiqarilayotgani –kremniy asosli quyosh elementi. Chunki, kremniy elementi yer yuzida eng keng tarqalgan hamda arzon hom ashyodir. Bundan tashqari, ishlab chiqarish texnologiyasi ham arzon. Lekin foydali ish koeffitsienti ishlab chiqarishda 19.6 % ni tashkil etmoqda. Boshqa turdagi quyosh elementlarining laboratoriya sharoitida foydali ish koeffitsienti 20–40 %atrofida ammo tannarx jihatidan juda ham qimmat. Bu esa keng miqyosda ishlab chiqarish uchun tadbiq qilishga to’sqinlik qilmoqda. Shuni takidlashimiz joizki, qilinayotgan ixtirolar eng avvalo jamiyat uchun foydali bo’lmog’i zarur.
Demak biz asosan tan narxi arzon va keng tarqalgan moddalardan tarkib topgan quyosh elementlarini loyihalashimiz kerak. Quyosh elementlarini foydali ish koeffitsientini oshirish uchun eng keng tarqalgan uslubi optik xususiyatlarini yaxshilash ya’ni yutilish koeffitsientini oshirishdir.
Biz bilamiz yarimo’tkazgichlarning optik xususiyatlari yorug’lik to’lqin uzunligiga kuchli bog’liq. Kremniyni kompleks nur sindirish ko’rsatkichining to’lqin uzunligiga bog’liqligi 1-grafikda tasvirlangan.

Grafik-1: Kremniyning kompleks nur sindirish koeffitsientini to’lqin uzunligiga bog’liqligi.
Bunga ko’ra biz kremniy asosli quyosh elementining qaytarish koeffitsientini nur normal tushayotgandagi holati uchun frenel formulasidan foydalanib to’lqin uzunligiga bog’liqligini topa olamiz. Buni 2-grafikda kremniy asosli quyosh elementining qaytish, yutilish va o’tish koeffitsientlarini to’lqin uzunligiga bog’liqligi tasvirlangan va bundan uning qaytarish koeffitsienti o’rtacha 29 % ekanligini ko’rishimiz mumkin.


Grafik -2: Oddiy kremniy asosli quyosh elementining qaytarish, yutilish va o’tish koeffitsientlarini yorug’lik to’lqin uzunligiga bog’liqligi.
Qaytib ketayotgan nur miqdorini kamaytirish uchun quyosh elementlarining ustiga antireflektiv qalam qoplanadi. Antireflektiv qatlam sifatida MgF2, TiO2 va SiO2 keng qo’llaniladi [3]. Masalan, 75 nm qalinlikdagi AlSi bilan qoplangan kremniy asosli quyosh elementining qaytarish, yutilish va o’tish koeffitsientlarini yorug’likning to’lqin uzunligiga bog’liqligi 2-grafikda tasvirlangan. Bunga ko’ra, o’rtacha yutulish koeffitsienti 10 % ga ortib, o’rtacha qaytish koeffitsienti 10 % ga kamayganini ko’rishimiz mumkin. Bu oddiy kremniy asosli quyosh elementining foydali ish koeffitsientini 1.1 barobar oshishini anglatadi. Bunga sabab, antireflektiv qatlamning nur sindirish ko’rsatkichini qiymati havo bilan kremniyning nur sindirish ko’rsatkichlari qiymatlari orasidaligida, hamda uning kompleks nur sindirish ko’rsatkichining mavhum qismi taqriban nol ekanligidir. Agar bir dona emas bir nechta antireflektiv qatlam bilan qoplamoqchi bo’lsak, u holda m — o’rinda turgan antireflektiv qatlamning nur sindirish ko’rsatkichi 1-formuladagi kabi topiladi [1].

• 
  
  
• 
  n_m — m-antireflektiv qatlamning nur sindirish ko’rsatkichi
  

• 
  n_sup — eng yuqoridagi qatlamning nur sindirish ko’rsatkichi
  

• 
  n_sub — asosning nur sindirish ko’rsatkichi.
  

• 
  M — qatlamlar soni
  
• 
  m — biz izlayotgan qatlam tartib raqami
  
  
  
• 
  
  

Grafik-3: 75 nm qalinlikdagi MgF2 bilan qoplangan kremniy asosli quyosh elementining yutilish, qaytish va o’tish koeffitsientlarini to’lqin uzunligiga bog’liqligiya

Qaytib ketayotgan nurlar miqdorini kamaytirishning yana bir uslubi, quyosh elementining yuzasida piramidalarni hosil qilishdir. Tekis yuzaga tushgan nur faqat bir marotaba sinadi. Bu esa nurni kamroq yutilishiga sabab bo’ladi. Agar yuzani tekstura ya’ni piramidalar bilan qoplasak yuzada nurni ko’proq marotaba sinishiga erishamiz. Buni 1-rasmdan ko’rishimiz mumkin. Hosil qilinayotgan piramidalarning asosidagi burchagiga qarab tushayotgan nurning necha marotaba sinishini aniqlay olamiz. Va bu orqali quyosh elementini aynan qanday piramidalar bilan qoplanish kerakligini bila olamiz. Agar piramidalar orasida nur to’rt marotaba sinyapti deb tasavvur qilsak har bir sinish burchaklari va piramida asosidagi burcha orasidagi bog’lanish 2-formulada keltirilgan. Bunga ko’ra piramida asosidagi burchak qanday oraliqda bo’lishi kerakligini aniqlay olamiz. Demak piramidalarning asosidagi burchak 64.3<α<80 oralig’ida bo’lishi kerak.

Ikki piramida orasida nurlarning qaytishi

Bu yerda α — piramida asosidagi burchak



Bu yerda h — piramida balandligi, d — piramida asosining kengligi.

Agar har bir sinishda qaytarish koeffitsientlarini piramida asosidagi burchakka bog’liq funksiya desak, u holda umumiy qaytarish koeffitsienti 4-formulada keltirilganidek har bir sinishdagi qaytish koeffitsientlari ko’paytmasiga teng.

Bu yerda: r1(α), r2(α), r3(α), r4(α) — piramida asosidagi burchakka bog’liq bo’lgan qaytarish koeffitsientlari. Ularni frenel formulalaridan topa olamiz

Umumiy qaytish koeffitsienti piramida asosidagi burchagining funksiyasi ekanligini hisobga olsak, u holda bu funksiyani piramida asosidagi burchak bo’yicha hosila olib nolga tenglasak u holda, funksiyaning ekstremum nuqtasini topa olamiz.

Yuqoridagi 6-tenglamani analitik hisoblashni imkoni bo’lmagani uchun, sonli uslubda hisoblash uchun C# 6.0

Dasturlash tilida dastur tuzdik va u yordamida piramida asosidagi burchak α=73.120 bo’lishi kerakligi ma’lum bo’ldi. Yuqorida xisoblangan natijalarning barchasi perpendikulyar qutblangan yorug’lik uchundir. Agar biz parallel qutblangan nurdan foydalanmoqchi bo’lsak, u holda ham olingan piramida asosidagi burchakning qiymati o’zgarmas bo’lib qolaveradi. Demak, quyosh elementlarini optik xususiyatlarini yaxshilash uchun qilinayotgan ishlar barchasini klassik fizika nazariyalari bilan tushuntura olamiz. Bu esa bizga yangi texnik yechimlarni o’ylab topishimizga yordam beradi.

FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR
1. I.A.Karimov “ Jahon moliyaviy iqtisodiy inqirozi O`zbekiston sharoitida uni bartaraf etishning yo`llari va choralari” 2009 yil
2. Umumiy astronomiya. M Mamadazimov.Toshkent 2008-yil. (139-142) b
3. G.S Landsberg.Optika.Toshkent-<< o`qituvchi >> - 1981-yil.
4. M.S.Navashin. Teleskop astronoma-lyubitelya M.1967-yil.
5. C.C G`ulomov va boshqalar.Axborot tizimlari va texnologiyalari.T.<< SHarq>> 2000-yil.