Қуёш батареяларининг иқлимга мос турларини аниқлаш ва улар асосидаги фотоиссиқлик батареяларни синовдан ўтказиш таҳлиллари

1. Материаллар ва усуллар
Илмий изланишлар ФЭБ ларни икки ўқли тиркамага ўрнатилган кўчма фотоэлектрик қурилма (КФЭҚ) ёрдамида бажарилди. Унга ўрнатилган ҳар бир ФЭБ да ҚЭ лари сони 36 та, АМ 1,5 шароитида қуввати 50Вт дан бўлиб, уларда ишлатилган кремнийнинг тури ва орқа қопламасининг ранги билан фарқ қилади. Олдинги қурилмалардан фарқли ўлароқ, ФЭБ ва ФИБ ларни бирлаштирувчи мосламанинг узун томони бўйлаб қуёш нурларини қайтарувчи иккита рефлекторга эга. Рефлекторларга тушаётган қуёш нурланиши бир қисми қайтиб ФИБ фронтал юзасига тушиши натижасида тушаётган нурланиш интенсивлиги 40-50% га ортиши мумкин. Рефлектор юзасининг нур қайтариш коэффициенти 0,5 га тенг ва умумий юзаси ФЭБ ларнинг умумий юзасини тенг 1-расм. ФИБ ларининг орқа қисмида тўпланадиган иссиқликни олиб ташлаш учун ўрнатилган коллектор аввалги тадқиқотларимиздаги каби ўрнатилган [28].



1-расм. Табиий шароитда ФЭБ ва ФИБ параметрларини ўлчаш

КФЭҚ ни бир ҳудуддан иккинчисига кўчириш қўл кучи ёки бошқа механик тортиш мосламаси ёрдамида амалга оширилиши мумкин. Қурилманинг таркибий қисмлари 1-жадвалда келтирилган. Тиркама конструкцияси ФЭБ ларни қўл кучи ёрдамида горизонтал ёки вертикал ўқ атрофида вазиятини ўзгартириш имкониятини беради.

Кўчма фотоэлектрик қурилманинг таркибий қисмлари рўйхати

1-жадвал

№	Қисм номланиши	Сони	Тури	Механик параметрлари	Электр параметрлари
1	ФЭБ	1	Поликристалл Poly-Si: 50W	Ҳимоя шишаси текстура юзали (3мм)	2,99А, 21,6В
2	ФЭБ	1	Монокристалл Au-FSM-50Вт	Ҳимоя шишаси текстура юзали (3мм)	2,92А, 21,8В.
3	ФЭБ	1	Монокристалл PMS50-Si: 50W	Ҳимоя шишаси текстура юзали (3мм)	3,01А, 21,5В
4	ФИБ	1	Поликристалл Poly-Si: 50W	Ҳимоя шишаси текстура юзали (3мм)	2,99А, 21,6В
5	ФИБ	1	Монокристалл Au-FSM-50Вт	Ҳимоя шишаси текстура юзали (3мм)	2,92А, 21,8В.
6	ФИБ	1	Монокристалл PMS50-Si: 50W	Ҳимоя шишаси текстура юзали (3мм)	3,01А, 21,5В
7	Тиркама	1	Кўчма	Ўлчами 1300х800мм^2, 700кг юкка мўл.	-

ФЭБ ларнинг электр параметрлари Тошкент шароитида ўлчанган. ФЭБ ва ФИБ ларнинг ҳолатини ўзгартирмасдан қуёшнинг фақат қиём нуқтасидаги нурланишига йўналтириш режимида ўлчаш ишлари олиб борилди. Бунда қурилмадаги ФЭБ ва ФИБ лари фотоэлектрик станциялардаги каби анънавий усулда, яъни шимолий ярим шарда жойлашган ҳудудларда ФЭБ лар жанубга қаратилган ҳолда қуёш қиём вақтидаги нурланиши тик тушадиган қилиб ўрнатилади.

3. Натижалар ва мунозаралар

Тадқиқот кундузи 9:00 дан 16:00 гача вақт оралиғида олиб борилди. КФЭҚ га ўрнатилган ФЭБ ларнинг электр параметрлари 2022 йил 15-апрель куни ҳаво ҳарорати 18-25^оС, шамолнинг тезлиги 3-5м/с бўлган шароитда ўлчанди. Ушбу санада ФЭБ лар юзасига тушаётган қуёш нурланиш интенсивлиги кун вақтларига боғлиқлиги 2-расмда кўрсатилган. Қуёш нурланишининг интенсивлиги кристалли кремний асосида тайёрланган эталон ҚЭ қисқа туташув токини ўлчаш йўли билан аниқланган.
Ёруғлик нурланиш интенсивлиги қуёш чиқишидан бошлаб кун қиём нуқтасига етгунча ортиб боради ва максимал қийматга эришгач, то қуёш ботгунича камайиб боради. Ёруғлик нурланиш интенсивлиги камайишига атмосферадаги чанг ва булутлар ҳам сабаб бўлади. Бу эса ФЭБ ларнинг электр парметрларига таъсир кўрсатади. 2-расмда кўрсатилганидек, соат 11⁰⁰ дан рефлекторлар оптимал бурчакка ўрнатилиши натижасида интенсивликнинг кескин ошиши кузатилади. Қуёш нурланиши интенсивлигининг вақтга боғлиқлигини ҳам уч қисмга бўлиб ўрганилди. 1–соат 11⁰⁰ гача қуёш нурланишининг тушиш бурчаги ва интенсивлигининг ортиши. 2–рефлекторлар оптимал бурчакка ўртилгандан кейин ФЭБ юзасида қуёш нурланиши интенсивлигининг янада ортиши. 3–қуёш қиём нуқтасидан ўтганидан кейин қуёш нурланиши интенсивлигининг ўзгариши қуёш нурланиш интенсевлигига боғлиқ бўлиши. Ўлчовларда рефлекторлар оптимал бурчакка ўрнатилгандан кейин қуёш нурланиши интенсивлиги 1,4-1,5 марта ошган (2-расм).
Синов вақтида салт юриш кучланиши, қуёш нурланиши зичлиги, қисқа туташув токи ва электр қувватининг вақтга боғлиқлиги ўрганилди. 3-расмда салт юриш кучланишининг вақтга боғлиқлиги тасвирланган. Кўриб турганингиздек 9⁰⁰ дан 11⁰⁰ гача бўлган вақт давомида оддий ФЭБ лар салт юриш кучланишининг қийматлари –монокристалл учун ~1В, поликристалл учун ~1,3В, орқа қопламаси қора рангдаги монокристалл учун ~1,5В гача камаяган. ФИБ ларда эса бу кўрсатгичлар фарқи яна ҳам юқорироқ, монокристалл учун ~ 2,1В атрофида, поликристалл учун ~2,2В, орқа қопламаси қора рангдаги монокристалл учун ~2,4В гача пасайган. Ушбу режимда ФИБ ларнинг салт юриш кучланиши ФЭБ га қараганда кўрсатгичлари тез камайишини кўриш мумкин. Бунинг сабаби ФИБ ларининг орқа сиртига коллектор ўрнатилганлиги сабабли тўпланган иссиқликни тўғридан тўғри ташқи муҳитга конвектив иссиқлик алмашиш жараёни орқали узатиш имконияти йўқлиги билан изоҳлаш мумкин. Рефлекторлар ишлатилгандан сўнг эса (соат 11⁰⁰ дан 11⁴⁰ гача) яна мос ҳолатда оддий ФЭБ лар салт юриш кучланишининг қийматлари – монокристалл ва поликристалл учун тахминан бир хил ~0,4В, орқа қопламаси қора рангдаги монокристалл учун ~0,7В гача камайган. ФИБ ларда эса монокристалл учун ~ 0,7В атрофида, поликристалл учун ~0,6В, орқа қопламаси қора рангдаги монокристалл учун ~1В гача пасайган. Бу ўзгариш кристалли кремнийдан тайёрланган ҚЭ нинг қизиб кетиши билан боғлиқ бўлиб, бу ўзгаришлар фарқи катта қувватли ФЭБ лар учун яна ҳам юқори кўрсатгичда бўлиши тадқиқотлардан маълум [14]. Бу ҳол ФИБ ларида коллекторлардан сув ўтказилган вақтгача давом этишини кўрамиз.

2-расм. ФЭБ ва ФИБ ларни сутка давомида қуёшга қўл кучи ёрдамида йўналтириш режимида қуёш нурланиш интенсивлигининг вақтга боғлиқлиги

Соат 12⁰⁰ да иссиқлик ФИБ си коллекторига ҳарорати 16-18°C бўлган сув уланган. ФЭБ орқа юзаси ҳароратининг пасайиши натижасида салт юриш кучланиши ФИБ ларда, монокристалл учун ~ 1,8В, поликристалл учун ~2,1В, орқа қопламаси қора рангдаги монокристалл учун ~2,9В га ошган. Бу эса ФИБ ларидаги электр қувватининг мос равишда ошишига олиб келади. Кейинчалик, қуёшнинг қиём нуқтасидан (соат 12⁴⁰) ўтганидан кейин қуёш нурланишининг интенсивлигининг ўзгариши туфайли панел турига қараб кучланишнинг 0,2-0,32В оралиқда пасайиш кузатилган.