1

O`ZBЕKISTОN RЕSPUBLIKASI ОLIY VA O`RTA MAХSUS

TA’LIM VAZIRLIGI

URGANCH DAVLAT UNIVЕRSITЕTI

Fizika-matematika fakulteti 401, fizika-guruhi talabasi

Matyakubov Nosir Shihnazarovichning

5440100-fizika ta’lim yo`nalishi bo`yicha

bakalavr darajasini оlish uchun

Mavzu: Quyosh elementlari yordamida ko`chalarni yoritishning alohida

qurilmasini yaratish

Ilmiy rahbar: f.- m.f.n. Qurbanov M.Q.

Urganch 2013 yil

2

1-ilоva. Bitiruv malakaviy ishining titul varag’i

O`ZBЕKISTОN RЕSPUBLIKASI

ОLIY VA O`RTA MAХSUS TA’LIM VAZIRLIGI

URGANCH DAVLAT UNIVЕRSITЕTI

Fizika-matematika fakulteti

Fizika kafedrasi

Quyosh elementlari yordamida ko`chalarni yoritishning alohida qurilmasini

yaratish

Bajaruvchi: ______________ Matyakubov Nosir

Rahbar: ______________ f.-m.f.n. Qurbanov M.Q.

Urganch shahri – 2013 yil

3

2-ilova

URGANCH DAVLAT UNIVЕRSITЕTI

Fizika-matematika fakulteti

Fizika kafedrasi

BITIRUV MALAKAVIY ISHNI BAJARISH BO`YICHA

TОPSHIRIQLAR RЕJASI:

1. Talaba Matyakubov Nosirga Univеrsitеt rеktоrining 04.01.2013 yildagi 2-T-

sоnli buyrug`i bilan bitiruv malakaviy ish bajarish uchun “Quyosh elementlari

yordamida ko`chalarni yoritishning alohida qurilmasini yaratish” mavzusi

tasdiqlangan.

2. Kafеdra majlisining qarоriga binоan f.-m.f.n. Qurbanov M.Q bitiruv

malakaviy ishini bajarishga rahbar qilib tayinlangan.

3. Bitiruv malakaviy ishining tarkibiy tuzilmasi: kirish qismi, ikki bob, birinchi

bob ikki rejadan, ikkinchi bob uch rejadan iborat.

4. Bitiruv malakaviy ish uchun ma’lumоtlar: ilmiy jurnallar, kitoblar va

internet ma`lumotlaridan оlinadi.

5. Bitiruv malakaviy ishga ____________________________________________

_______________________________________ilоva qilinadi.

4

Bitiruv malakaviy ishni bajarish jadvali

№ Lоyiхa bоsqichlarining nоmi Nazоrat vaqti

1 Mavzuni kafеdrada tasdiqlash 10.11.2012

2 Malakaviy bitiruv ishi tоpshirig’i mavzuni va hajmini aniqlash. 12.12.2012

3 Atom elektr stansiyasi, issiqlik va gidroelektr stansiylari,

yarimo`tkazgichlardan tayyorlangan asboblarning afzalliklari,

quyosh elementlarining ishlash printsipi to’g’risida

ma’lumotlar yug’ish.

18.02.13 gacha

4 Mavzu bo’yicha malakaviy bitiruv ishi mazmuni, hajmi va tartibini

aniqlashtirish

04.03.2013

5 Malakaviy bitiruv ishi lоyihasining dastlabki eskizlarini tasdiqlash 18.03.2013

6 Quyosh elementlarining ishlash printsipi o’rganish 25.03.2013

7 Alohida yoritish qurilmasining sxemasini yig’ish 15.04.2013

8 Malakaviy bitiruv ishi lоyihasini bajarishning bоrishi nazоrati va uning

nazariy qismining kafеdradagi muhоkamasi

29.04.2013

9 Kafеdra mudiri va rahbar tоmоnidan tugallangan lоyihani ko’rikdan

o’tkazish

30.05.2013

10 Tugallangan ishni malakaviy bitiruv ishi lоyihasi rahbar хulоsasi va uni

himоyaga tavsiya bilan birgalikda kafеdraga taqdim qilish

10.06.2013

Bitiruv malakaviy ish rahbari: _____________ f.-m.f.n. Qurbanov M.Q.

Bajaruvchi talaba: ____________ Matyakubov Nosir

2012 yil 10 noyabr

Tоpshiriqlar rеjasi va jadvali kafеdra majlisida 2012 yil tasdiqlandi

(6-sоnli bayonnоma)

Kafеdra mudiri: ______________ dots. Aminov U.A.

(imzо)

5

7-ilоva

Urganch davlat univеrsitеti

Fizika-matematika fakultеti

Fizika kafеdrasi

Bitiruv malakaviy ish 2013-01-12-sоnli tartib raqam bilan qayd qilindi.

Bitiruv malakaviy ishni bajaruvchining ismi-sharifi: Matyakubov Nosir

Bitiruv malakaviy ishning mavzusi: Quyosh elementlari yordamida

ko`chalarni yoritishning alohida qurilmasini yaratish

Ilmiy rahbar (maslahatchi) ning ismi-sharifi: Qurbanov M.Q.

Bitiruv malakaviy ishi kafеdraning 2013 yil 18 iyunda o`tkazilgan majlisi

qarоriga muvоfiq DAK majlisida himоyaga tavsiya qildi.

Bitiruv malakaviy ishga taqrizchi qilib f.-m.f.n., k.i.x. Djabbarganov R. tayinlandi.

Kafеdra mudiri: ______________ dots. Aminov U.A.

Kafеdra majlisining qaroriga binoan bitiruv malakaviy ishni DAK majlisida

himоya qilish bo`yicha tavsiyasiga roziman.

Fakultеt dеkani: ______________ dots. Abdullayev B.I.

6

Urganch davlat univеrsitеti

Fizika-matematika fakultеti

Fizika kafеdrasi

5440100-Fizika bakalavr ta’lim yo`nalishi

Tasdiqlayman

fakultеt dеkani

dоts. Abdullayev B.I.

“___”__________2013 y.

BITIRUV MALAKAVIY ISH BO`YICHA TОPSHIRIQ

Talaba Matyakubov Nosir

1. Ishning mavzusi: Quyosh elementlari yordamida ko`chalarni yoritishning

alohida qurilmasini yaratish 04.01.2013 yil univеrsitеt rеktоrining 2-T-sоnli

buyrug’i bilan tasdiqlangan.

2. Ishni tоpshirish muddati: “_24_”_iyun__2013 y.

3. Mavzu bo`yicha dastlabki ma’lumоtlar bеruvchi adabiyotlar ro`yхati

1. Мамадолимов А. Т., Турсунов М.Н. “Ярим ўтказгичли қуёш элементлари

физикаси ва технологияси.” Тошкент – 2002. 82 bet.

2. Азизов M.A “Яримўтказгичлар физикаси”. Тошкент 1974 yil

3. Колтун М.М., Солнечные элементы, М., Наука, 1987 г.

4. Раушенбах Г., Справочник по проектированию солнечных батарей, М.,

Энергоатомиздат, 1983 г.

5. Современные проблемы полупроводниковой фотоэнергетики, под

редакцией Т.Коутса, Дж.Микина, М., Мир, 1988 г.

6. "https://uz.wikipedia.org/wiki/Energiya"

7

4. Ishning maqsadi: Quyosh elementlari yordamida ko`chalarni yoritishning

alohida qurilmasini yaratishdan iborat.

5. Chizma matеriallar ro`yхati:_______________________________________

6. Maslahatchilar:__________________________________________________

Imzо, sana

Bo`limlar Maslahatchi F.I.SH. Tоpshiriq

bеrdi

Tоpshiriq

qabul qildi

1.1. f.-m.f.n. Qurbanov M.Q.

1.2. f.-m.f.n. Qurbanov M.Q.

2.1. f.-m.f.n. Qurbanov M.Q.

2.2. f.-m.f.n. Qurbanov M.Q.

2.3. f.-m.f.n. Qurbanov M.Q.

Ishga taqriz yozuvchining F.I.SH., ilmiy darajasi, unvоni:

f.-m.f.n., k.i.x. Djabbarganov R.

7. Ilmiy rahbar: f.-m.f.n. Qurbanov M.Q.__________

BMI bajaruvchi talaba: Matyakubov Nosir _____________

(F.I.SH.) (imzо)

Kafеdra mudiri: Aminov U.A. ____________

(F.I.SH.) (imzо)

8

Mavzu: Quyosh elementlari yordamida ko`chalarni yoritishning alohida

qurilmasini yaratish

Mundarija

Kirish………………………………………………………………………………9

I-bоb

Elektr energiya manbalari……………………………………………………...11

1.1-§ Atom elektr stansiyasi………………………………………….12

1.2-§ Issiqlik va gidroelektr stansiylari……………………………....18

II-bоb.

Asosiy qism.

2.1-§ Yarimo`tkazgichlardan tayyorlangan

asboblarning afzalliklari………………………………………….23

2.2-§ Quyosh elementlarining ishlash printsipi…………………..…31

2.3-§ Alohida yoritish qurilmasining sxemasi……………………….46

Хulоsa…………………………………………………………………………….50

Foydalanilgan adabiyotlar …………………………………………………….52

9

Kirish

Elektr energiyasiga bo‘lgan talab kundan-kunga oshib borayotgan bir davrda

uni ishlab chiqarish bilan bog‘liq muammolar yuzaga kelmoqda. Jumladan,

mamlakatimiz elektroenergetikasining 86 foiz ulushi, ya'ni jami quvvati 10,6

millon kVt bo‘lgan issiqlik elektr stansiyalari ishlashi uchun katta hajmda gaz va

ko‘mir birlamchi yonilg‘i sifatida sarflanadi. Soha mutaxassislarining taxminicha,

tabiiy gaz va ko‘mir hozirgi ko‘lamda ishlatiladigan bo‘lsa, zaxiralari 20-30 yilga

yetishi mumkin ekan. Hisob-kitoblar shuni ko‘rsatmoqdaki, O‘zbekistonda quyosh

energetikasining potensiali 50,973 milliard tonnali neft ekvivalentiga teng. Bu

quyosh energetikasini yo‘lga qo‘yish va undan keng ko‘lamda foydalanish

zaruratini tug‘dirmoqda.

Yorug‘lik nurlanishi orqali elektr energiyasini olish va to‘plashga

asoslangan, ekologik toza tizim sifatida qaralayotgan quyosh energetikasi asosida

fotoelektrik o‘zgartirgichlardan tuzilgan modullar yotadi. An'anaviy fotoelektrik

o‘zgartirgichlar bor va ular fosfor kimyoviy birikmalariga ega bo‘lgan kremniy

asosida tayyorlanadi. Ishlab chiqarish texnologiyasi ko‘p bosqichli va murakkab

bo‘lishiga qaramasdan, kremniyli panellarning foydalanish koeffitsiyenti 24

foizdan oshmaydi. Bir vatt energiya beruvchi batareyalar bahosi 1-3 AQSh dollari

atrofida. Bozor narxining qimmatligi nisbatan arzon, oson tayyorlanuvchi va

unumdor quyosh panellarini yaratishga undamoqda.

Nanogeterotuzilmali, boshqacha qilib aytganda, kaskadli fotoelektrik

o‘zgartirgichlar hamda quyosh nurlanishi konsentratorlarini qo‘llash yuqori

samardorlikka ega, foydali ish koeffitsiyenti 45-50 foizgacha bo‘lgan quyosh

elektrostansiyalarini yaratish imkonini beradi. Konsentratorli fotoelektrik modul

Frenel linzalaridan iborat matritsali old panel hamda linzalar fokusiga moslangan

fotoelektrik o‘zgartirgichli orqa platadan tashkil topgan. An'anaviy panellarda

qobiq sifatida shaffof shisha ishlatiladi. Uning o‘rniga Frenel linzalarini qo‘llash

orqali nurlanishni konsentratsiyalash darajasini 1000 marotabagacha ko‘paytirish

10

mumkin. Bu, o‘z navbatida, sarflanadigan yarimo‘tkazgich material hajmini,

stansiya o‘lchami va narxining bir necha bor qisqarishiga olib keladi. Oddiy

fotoelektrik o‘zgartirgichlar quyosh nurlanishining ma'lum bir qismidan

foydalanadi. Taklif etilayotgan nanogeterotuzilmali tizimda quyosh nurlari bir

necha "bo‘laklarga" bo‘linib, har bir oraliq spektor uchun yarimo‘tkazgich

tuzilmasining alohida qismi, kaskadida fotonlar energiyasi elektr energiyaga

aylantiriladi. Nurlanishning ultrabinafsha diapazonigacha bo‘lgan keng spektrdan

foydalanish natijasida unumdorlik oshadi.

Quyoshli kunda elektr energiyasini hosil qilishni bir necha karra oshirish

imkoni mavjud. Buning uchun elektr stansiyasini kuzatuvchi moslama bilan

jihozlash kerak. Moslama quyosh o‘rnini kuzatib boradi va panellarni unga

yo‘naltiradi. Boshqacha qilib aytganda, quyosh nurlarining modullarga to‘g‘ri

burchak ostida tushishini ta'minlaydi. Zamonaviy quyosh elektrostansiyalari katta

aniqlikka va ikki kordinatali kuzatuv tizimiga ega bo‘lgan qurilmalar bilan

ta`minlangan.

Yuqori samaradorlikka ega bo‘lgan nanogeterotuzilmali, nurlarni

konsentratsiyalashga asoslangan zamonaviy quyosh panellari yildan-yilga narxi

oshib borayotgan va chiqindilarni tashlash orqali tabiatga zarar yetkazayotgan,

yonilg‘i tanqisligi muammosi paydo bo‘ladigan an'anaviy elektrostansiyalar

vazifasini bajara oladi. Ushbu muqobil energetikada qo‘llaniladigan bir gramm

yarimo‘tkazgichlar 25 yil mobaynida hosil qiladigan elektr energiya miqdori besh

tonna neftni sarflash orqali erishiladigan qiymatga tengligi, yurtimizda ushbu

sohaga e'tibor qaratish naqadar muhimligini ko‘rsatadi. Zero, fotoenergetizmga

o‘tish orqali 5 milliard yilga yetgulik zaxirani naqd qilgan bo‘lamiz.

Quyosh energetikasi bir qator ekologik muammolarni hal qilishi, elektr

energiyasiga bo‘lgan talabni qo‘shimcha yoqilg‘ilarsiz qondirishi, mobillik va

avtonomlik imkoniyatlari yaratishini hisobga olish zarurdir. Kim ham quyoshdan

kuch olib ko‘chalarda kezayotgan avtoulovlar, bepoyon dengizlarda suzayotgan

kemalar, fazoda parvoz qilayotgan samolyotlarni ko‘rishni xohlamaydi deysiz!?

11

I-bоb

Elektr energiya manbalari.

Elektr energiyasi elektr stansiyalarida energiya resurslari tarkibida

jamlangan energiyani o‘zgartirish orqali hosil qilinadi. Bunday stansiyalar va

qurilmalar ularda elektr energiyaga o‘zgartiriluvchi birlamchi energiyaning turiga

muvofiq nomlanadi. Masalan, atom elektr stansiyasida yoqilg`i sifatida uran

ishlatiladi, gidroelektr stansiyalarida to‘g‘on yordamida hosil qilingan yuqori

bosim ostidagi suvning mexanik, issiqlik elektr stansiyasida — atom yadrosining

parchalanishida hosil bo‘luvchi issiqlik, shamol qurilmasida — shamolning

mexanik, quyosh stansiyasi yoki qurilmasida — quyosh radiatsiyasining issiqlik

energiyalari elektr energiyasiga aylantiriluvchi birlamchi energiyadir.

Elektr energetika sanoati elektr energiyani ishlab chiqarish manbalariga

ko’ra uch tarmoqqa bo’linadi. Bular atom, gidro va issiqlik elektr energetika

tarmoqlaridir. Ularning jahon elektr energiyasi ishlab chiqarishdagi hissasi o’z

o’rnida 16, 15, 69 foizlarga teng.

Yilning 300 kuni quyoshli bo‘lgan mamlakatimiz – quyosh nuridan energiya

olish texnologiyalarini qo‘llash uchun juda qulay. O‘zbekistonning yalpi quyosh

energiyasining yillik salohiyati 50 milliard 973 million tonna neft ekvivalentiga

tengdir.

Quyosh energiyasi ekologik sofligi va qulayligi nuqtai nazaridan

istiqbollidir. Quyosh qurilmalari, ayniqsa, markazlashgan elektr va issiqlik

tizimlaridan uzoqda joylashgan hududlarni elektr energiyasi va issiqlik bilan

ta’minlashda qulaydir.

12

1.1-§ Atom elektr stansiyasi

Atom elektr stansiyasi (AES):— Texnologik sxemasi jihatidan issiqlik

stansiyalari turiga kiruvchi elektr stansiya. Oddiy issiqlik elektr stansiyalari (IES)

da ko`mir, neft, qoramoy (mazut) va gaz yoqilsa, AES da yoqilg`i sifatida uran

ishlatiladi. AES ning asosiy qismi atom qozoni, ya`ni atom reaktori. AES da,

ko`pincha, atom reaktorlarining 4 tipi qo`llaniladi:

1) Suv-suvli (bunda susaytirgich modda o`rnida ham, issiqlik eltuvchi modda

o`rnida ham oddiy suv ishlatiladi);

2) Grafit-suvli (suv— issiqlik eltuvchi, grafit esa susaytiruvchi bo`ladi);

3) Og`ir suvli (oddiy suv issiqlik eltuvchi, og`ir suv esa susaytiruvchi);

4) Grafit-gazli (gaz— issiqlik eltuvchi, grafit— susaytiruvchi).

Zamonaviy atom energetikasida asosan uran (235) dan foydalaniladi. Uning

tabiiy zaxirasi unchalik katta emas, organik yoqilg`ining esa atigi 10% ini tashkil

qiladi. Bu miqdor atom energetikasini yoqilg`i bilan uzoq vaqtgacha ta`minlay

olmaydi. Yadro yoqilg`isi sifatida qo`llaniladigan plutoniy-239 va uran-233 olish

uchun xom ashyo hisoblanadigan uran-238 bilan toriy-232 ning zaxirasi yer

bag`rida yetarli miqdorda. Bu yadro yoqilg`ilari yerdagi energetik resursni

taxminan. 1000 baravar oshiradi. Hozirgi yoqilg`i ishlab chiqaradigan

ko`paytiruvchi atom reaktorlarida yoqilg`i miqdorini ishlash jarayonida orttirish

mumkin. Masalan, ikki marta ko`paytirish uchun taxminan. 10 yilgacha vaqt

kerakligi ma`lum. Demak, odamzod atom yoqilg`isiz qolmaydi. Atom energiyasi

xalqaro agentligining xabar berishicha, 1985 yil oxirida dunyoning 26

mamlakatida AES da umumiy quvvati 248577 MVt bo`lgan 374 reaktor ishlab

turgan. Shulardan umumiy quvvati 77851 MVt bo`lgan 93 reaktorli AQSH birinchi

o`rinda, qolganlari esa Fransiya (37533 MVt), sobiq SSSR (26803 MVt), Yaponiya

(23665 MVt), sobiq GDR (16429 MVt) va Angliya (10120 MVt). Dunyoning

ko`plab boshqa mamlakatlarida ham AES lar ishlab turibdi. Hozirgi vaqtda xalq

xo`jaligining elektr energiyasidan foydalanmaydigan biror sohasini topish qiyin.

13

Shuning uchun elektr energiyasi ishlab chiqarish yildan yilga ortib bormoqda.

Masalan, 1980-yilda dunyoda ishlatilgan elektr energiyasining 5.6 %, 1985-yilda

— 10.8% va 1988-yilda-27% AES larda ishlab chiqilgan. Taqqoslash uchun 1987-

yil AQSH ishlatgan energiyasining 19%, Buyuk Britaniyada 19%, Yaponiyada

30%, GFR da 34%, Fransiyada 76% AES larda ishlab chiqilgan. Lekin 1986-yil

aprelda Chernobil (sobiq SSSR) AES da bo`lib o`tgan katta avariya butun dunyo

AES lar qurilishi rejalarini buzib yubordi. AQSH da qurilish ishlari sekinlashtirildi,

Skandinaviya mamlakatlarida esa butunlay to`xtatildi. Ammo yer yuzidagi

energiya manbalari hisoblanmish neft, gaz, ko`mir zaxiralari cheklanganligidan

AES larni takomillashtirishdan boshqa iloj yo`q. Atom energiyasi manbai uran va

toriyning yer yuzidagi zaxiralari dunyo xalqlarining energiyaga bo`lgan talabini bir

necha ming yillar davomida qondirib turish uchun yetarlidir. Kelajakda AES lar

yetarli darajada rivojlanadi va dunyo mamlakatlarining umumiy energetika

balansida yetakchi o`rinni egallaydi.

AES sanoati ishlab chiqarilayotgan elektr energiyasi salmog’iga ko’ra

uchinchi tarmoqdir. Hozirgi vaqtda jahonning 33 mamlakati (asosan, rivojlangan

davlatlar)da turli quvvatdagi AES lar ishlab turibdi. Fransiya, Yaponiya, Belgiya,

Koreya Respublikasida uning hissasi yuqori. Ularda ishlab chiqarilayotgan elektr

energiyaning 54 - 72 foizi AES larga to’g’ri keladi.

Atom energiyasi - Atomlarning markazida joylashgan atom yadrosida sodir

bo`ladigan jarayonlar natijasida ajralib chiqadigan energiya. Erkin protonning

massasi t = 1,0076 massa atom birligi (m. Atom energiyasi)ga, erkin neytronning

massasi t - 1,0089 m. Atom energiyasiga tengligi tajribalarda aniqlangan. Bu

qiymatlardan foydalanib atom yadrosining massasi aniqlanadi, chunki Mendeleyev

jadvalidagi elementning o`rniga qarab yadrosida nechta proton va nechta neytron

borligi ma`lum. Masalan, geliy gazi atomi yadrosining massasi

2·1,0076+2·1,0089=4,0330m.a.b.ga teng. Lekin juda aniq o`lchashlarga ko`ra geliy

yadrosining massasi 4,003 m.a.b. ga teng, bu esa erkin neytron va erkin protonlar

massasining umumiy og`irligidan 0,03 m.a.b. ga kam, demak, proton va

14

neytronlardan atom yadrosi hosil bo`lganda ma`lum miqdorda massa yo`qolar

ekan. Massaning bu miqdori massa deffekti deyiladi. Massa deffekti har bir

atomning o`ziga xos bo`ladi. Masalan, uranda 0.07, geliyda 0.03, berilliyda 0.04

m.a.b ga teng. Massa bilan energiyaning o`zaro bog`lanish qonuniga asosan proton

va neytronlardan yadro hosil bo`lishida energiya ajralib chiqishi yadro massasining

kamayishiga (massa deffektiga) sabab bo`ladi. Elementlar atomlarining yadrolari

hosil bo`lishida ajraladigan energiya yadrolarning bog`lanish energiyasi deyiladi.

Turli yadrolarning bog`lanish energiyasi turlicha bo`ladi, masalan, geliy

yadrosining to`la bog`lanish energiyasi 28 MeV, α-zarraniki – 8.8 MeV, uran 238

ning massa soni 119, uran 238 ikkiga bo`linsa, ikkala yadroning bog`lanish

energiyasi 119·8.6 + 119·8.6=2047 MeV, uran 238 ning bo`linmasdan oldin

bog`lanish energiyasi 238·7.5 = 1785 MeV, energiyalar farqi 2047 MeV - 1785

MeV = 262 MeV, bu energiya uran yadrosi parchalanganda issiqlik energiyasi

holida ajralib chiqadi. Atom energiyasi ajralib chiqishi uchun bitta sarflangan

neytron evaziga jarayon davomida ko`p yangi neytronlar paydo bo`lishi kerak.

Neytronlar kosmik nurlar tarkibida tabiatda o`z-o`zidan paydo bo`lib turadi, faqat

uni tutib turish uchun sharoit yaratish kerak, shu vaqtda zanjir jarayon o`z-o`zidan

vujudga keladi. Elementlarning atom raqamlari ortib borishi bilan atom yadrolarida

neytronlar sonining protonlar soniga nisbati ortadi. Shu sababli, uran 235

bo`linganida hosil bo`lgan parchalardagi neytronlar ajralib chiqadi. Neytronlar

yadroga oson yutiladi, ular yutilganida yadro energiyasi ortadi. Uran 235 ning har

bir yadrosi neytronlar yutib parchalanganda taxminan. 200 MeV

(1MeV=106ev=1,6 10

-13 j) energiya ajralib chiqadi. Atom energiyasi atom reaktori

deb ataladigan qurilma yordamida ajratib chiqariladi. Tabiiy radioaktivlik

o`rganilgandan so`ng atom ichida energiyaning katta zaxiralari borligi aniqlandi.

Uran yadrosining bo`linish reaksiyasi vaqtida ko`p miqdorda energiya ajralib

chiqadi. Atom yadrolarining bo`linishi kashf qilingandan keyin yadro

energiyasidan amaliy maqsadlar uchun foydalanish mumkin bo`ldi. Ichki

tomonidan neytronlarni qaytaradigan qatlam bilan o`rab, reaktorning quvvati

15

oshiriladi. Kuchli sirkulyatsiya nasoslari reaktordan issiqlikni tez olib turadi. Atom

yoqilg`isi kislorodsiz, germetik yonadi. Undan sayyoralararo uchishlarda va suv

ostida foydalanish mumkin. Atom yoqilg`isi tutun chiqarmaydi va kam joyni

egallaydi. Atom yoqilg`isining konsentratsiyasi katta, shuning uchun bunday

yoqilg`i bilan samolyotlar yerga qo`nmasdan bir necha sutka uchishi, dengizda

kemalar uzoqsuzib yurishi mumkin. Atom energiyasi zaxiralari bitmas-tuganmas,

chunki kelajakda ko`p elementlar atomlaridan ham energiya olish imkoni topiladi.

Kelajakda energiyaga bo`lgan ehtiyoj yulduzlar hamda Quyosh energiyasi, ya`ni

termoyadro energiyasini ishga solish yo`li bilan qondiriladi. Sintez usuli bilan

vodoroddan ancha og`ir element — geliy olish termoyadro reaksiyasiga

asoslangan. Og`ir vodorod, ya`ni deyteriy termoyadro energiyasi olinadigan xom

ashyodir. Dunyo okeanida deyteriy zaxiralari nihoyat darajada ko`p. Ko’mir, neft,

yonuvchi gaz, torf zaxiralarining hammasini bir yo`la yondirganda ajralib

chiqadigan issiqlik dunyo okeanidagi suvni bor-yo`g`i 0,02 darajagina isitishi

mumkin. Agar shu maqsadda yengil elementlarning birikish reaksiyalaridan faqat

bittasi og`ir vodoroddan geliy hosil qilish reaksiyasidan foydalanilsa, bunda ajralib

chiqadigan energiya dunyo okeanini bir yarim ming qaynash darajasigacha

isitishga yetadi. Boshqariladigan termoyadro reaksiyalari xalq xo`jaligining barcha

tarmoqlarini uzoq davr mobaynida zarur miqdorda energiya bilan ta`minlab turish

imkoniyatini beradi. Biroq boshqariladigan termoyadro sinteziga energiya

olinadigan eng so`nggi manba deb qarash xato, chunki fizika fani ixtiyorida boshqa

baquvvatroq energiya manbalari ham mavjud. Hozirgi vaqtda, masalan, antiyadro

hosil qilish uchun sharoit yaratish ustida zo`r berib nazariy tadqiqot ishlari olib

borilmoqda. Antizarralar kashf etilishi, ularning tuzilishini hamda yadro

zarralarining o`zaro ta`sirini o`rganish annigilyatsiya jarayonida hosil bo`ladigan

yangi tur energiya olish yo`lini aniqlab berdi. Annigilyatsiya natijasida ajralib

chiqadigan yorug`lik nuri energiyasi termoyadro sintezidagiga qaraganda ming

marta ko`proqdir. Shuni qayd qilish kerakki, hozir tadqiqotchilar Yerda sun`iy

yulduz moddalarini hosil qilish ustida ko`p yillardan buyon ilmiy tadqiqot ishlari

16

olib bormoqdalar.Termoyadro reaktorining ishga tushirilishi odamzodning

energiya muammolarini hal etadi, energiyaga bo`lgan ehtiyojni qanoatlantiradi.

1-rasm. Atom elektr stansiyasining binosi.

17

2-rasm. Atom elektr stansiyasining sxemasi

18

1.2-§ Issiqlik va gidroelektr stansiylari.

Hozirgi kunda mamlakatimizda elektr energiyasi gidro (GES) va issiqlik

(IES) elektr stansiyalarida ishlab chiqariladi.

GES da to‘g‘on yordamida hosil qilingan yuqori bosim ostidagi suv katta

kinetik energiya bilan turbinaning parraklariga uriladi. Elektr generatorida

rotorning kinetik energiyasi elektr energiyasiga o‘zgartiriladi.

IESda qozon agregatida organik yoqilg‘ini yondirish orqali hosil qilingan

issiqlik energiyasi yordamida suv qizdirilib, yuqori bosim ostidagi suv bug‘iga

aylantiriladi. Yuqori bosim ostidagi suv bug‘i quvur orqali turbinaga kirib keladi

va u yerda juda tez kengayadi. Buning natijasida suv bug‘i molekulalari katta

kinetik energiyaga ega bo‘ladi. Elektr generatorida rotorning kinetik energiyasi

elektr energiyasiga o‘zgartiriladi. Bunday stansiyalarda turbinaning parraklariga

urilganidan so‘ng undan chiqib ketuvchi bosimi pasaygan suv bug‘i kondensatorda

sovutilib, suvga aylantiriladi va qizdirib, yuqori bosimli bug‘ga aylantirish uchun

nasos yordamida qaytadan qozonga haydaladi. Chunki, zamonaviy katta quvvatli

IES larda bunday jarayonda foydalaniluvchi ko‘p miqdordagi suvni maxsus

qurilmalar yordamida tozalash katta hajmdagi ish va energiyani talab etadi. Hozirgi

davrda respublikamizda ishlab chiqarilayotgan elektr energiyaning 85-90 foizi IES

lar ulushiga to‘g‘ri keladi.

Elektr energiyasi o‘z-o‘zidan paydo bo‘lib qolmaydi. Masalan, issiqlik elektr

stansiyalarida elektr energiyasi hosil qilish uchun 90 foiz tabiiy gaz ishlatiladi. 10

foizini mazut va ko‘mir tashkil etadi. Turli gidroelektr stansiyalari va issiqlik elektr

stansiyalarini bunyod etish orqali elektr energiyasini hosil qilish katta mehnat, sarf-

xarajat talab etadi.

Elektr energetika sanoati elektr energiyani ishlab chiqarish manbalariga

ko’ra uch tarmoqqa bo’linadi. Bular atom, gidro va issiqlik elektr energetika

tarmoqlaridir. Ularning jahon elektr energiyasi ishlab chiqarishdagi hissasi o’z

o’rnida 69, 15, 16 foizlarga teng.

19

Issiqlik elektr stansiyasi (IES) neft-gaz, ko’mir bemalolroq bo’lgan

mamlakatlarda, ayniqsa, ustun rivojlangan. Bu tarmoq elektr stansiyalarining

asosiy yoqilg’ilari G’arbiy Yevropa, Sharqiy Osiyo, Shimoliy Amerika va

Avstraliyada — ko’mir, Shimoliy Karib dengizlari, Fors qo’ltiqbo’ylarida

joylashgan mamlakatlarda esa gaz va mazutdir. Tabiati namli, zaxkash Shimoliy

o’rmon mintaqasidagi ayrim mamlakatlarda torf ham asosiy yoqilg’i sifatida

ishlatiladi. Umuman, elektr energetikada IES lar salmog’i eng yuqori bo’lgan

davlatlar qatoriga Niderlandiya, JAR, Polsha davlatlari kiradi. Ularda IES

larsalmog’i 87— 97 foizni tashkil qiladi.

Gidroelektr stansiya (GES) sanoatining rivojlanish darajasi hududlarda

turlicha kattalikda bo’ladigan gidroenergiya resurslarining qay darajada

o’zlashtirilishiga bog’liq. Braziliya, Xitoy, Rossiya, KDR gidroenergiya

resurslariga juda boydir. Jahon elektr energetikasida GES lar salmog’i 20 foiz

bo’lgani holda bu ko’rsatkich Norvegiya, Braziliya, Tojikiston, Qirg’iziston

davlatlarida 90 foizdan ortadi.

Yilning 300 kuni quyoshli bo‘lgan mamlakatimiz – quyosh nuridan energiya

olish texnologiyalarini qo‘llash uchun juda qulay. O‘zbekistonning yalpi quyosh

energiyasining yillik salohiyati 50 milliard 973 million tonna neft ekvivalentiga

tengdir.

Quyosh energiyasi ekologik sofligi va qulayligi nuqtai nazaridan

istiqbollidir. Quyosh qurilmalari, ayniqsa, markazlashgan elektr va issiqlik

tizimlaridan uzoqda joylashgan hududlarni elektr energiyasi va issiqlik bilan

ta’minlashda qulaydir.

Cho‘l hududlarida suvni chuchuklashtirish, qishloq xo‘jaligi mahsulotlarini

quritish, issiqxonalar va yashash joylarini isitish, binolarni issiq suv bilan

ta’minlash, shamollatish va sovitish, issiqlikka chidamli materiallar olish uchun

yuqori haroratli quyosh pechlari qurish quyosh energiyasidan amalda

foydalanishning eng istiqbolli yo‘nalishlaridir.

20

Bugun muqobil energiya manbalaridan yana biri – biogaz qurilmalari ham

ommalashib bormoqda. Birgina Xitoyda 35 million biogaz qurilmasi ishlab turibdi,

ularda 60 milliondan ortiq aholi ish bilan band.

Mutaxassislarning hisob-kitobiga ko‘ra, O‘zbekistonda biogazning yalpi

salohiyati faqat chorvachilik chiqindilari bo‘yicha 8,5 milliard kub metrdan

ortiqroqdir. Qattiq maishiy chiqindilardan olinishi mumkin bo‘lgan biogaz miqdori

ham bundan kam emas.

Biomassa energiyasidan mahalliy o‘g‘it yetarli bo‘lgan barcha hududlarda

foydalanish mumkin. Biogaz beruvchi qurilma xo‘jaliklarni yoqilg‘i va samarali

ekologik toza o‘g‘itlar bilan ta’minlaydi. Qishloq xo‘jaligi chiqindilarini biogaz

qurilmalarida qayta ishlash natijasida yiliga 14 million tonnadan ko‘proq ekologik

toza, samarali organik o‘g‘it olish mumkin.

Mamlakatimizda shamol, kichik suv oqimlari va geotermal energiyasi

bo‘yicha katta salohiyat mavjud. Xususan, Qizilqum va Orolbo‘yi hududlarida

esadigan doimiy shamol nafaqat kundalik iste’mol uchun, balki sanoat va ishlab

chiqarish uchun ham yetarli elektr energiyasi olish imkonini beradi.

Cho‘l va tog‘ hududlaridagi aholi punktlarida odamlarning ijtimoiy ahvolini

yanada yaxshilashning muqobil usuli quyosh, shamol yoki biogaz qurilmalarini

joriy qilishdir. Qurilmalar yoritish, maishiy buyumlar, aloqa vositalarini ishlatish,

suv tortib chiqarish, isitish va ro‘zg‘or yumushlarida qo‘l keladi.

21

3-rasm. Gidro elektr stansiyasi

22

4-rasm. Gidro elektr stansiyasining sxemasi

23

II bob

Asosiy qism

2.1-§ Yarimo`tkazgichlardan tayyorlangan asboblarning afzalliklari.

Hozirgi zamon quyosh elementlari (QE) qaysi sharoitda ishlatilishiga

(koinotda, Yer sharoitida, to`g`ridan-to`g`ri tushayotgаn quyosh nurlanishiga,

zichlashtirilgan quyosh nurlanishiga, ekstremal hol uchun va boshqalarga) qarab

turli xil yarim o`tkazgichli materialdan ishlab chiqariladi. Hozirgi davrda ishlab

chiqarilayotgan va insоn ehtiyoji uchun elektr manbai sifatida qo`llanilayotgan QE

aksariyati kremniy materialidan tayyorlanmoqda. Bunga asosiy sabab, hozirgi

zamon xalq xo`jaligi ehtiyoji uchun ko`p qo`llaniladigan mikroelektron

asboblarning asosi kremniyligidir. Ikkinchidan, kremniy elementar yarim

o`tkazgich bo`lib, uning yer tarkibida 30 %ga yaqinini tashkil qilishi, hamda

texnologiyasining rivojlanganligidadir.

QE tayyorlashda quyosh nurlanishining yarim o`tkazgichli matеrial bilan

o`zaro ta'siri, fotonlar enеrgiyasini matеrialdagi elеktronlarda yutilishi va chiqishi

jarayonlari muhim ahamiyatga egadir. Kvant mеxanikasida elеmеntar zarrachalar,

shu jumladan elеktronlar ham to`lqin xossalariga ega dеb qaraladi. Shuning uchun

elеmеntar zarrachalar harakatini o`rganishda enеrgiya (Е) va impuls (P) bilan bir

qatorda, ularning to`qin uzunliklari , takrorlanuvchanligi va to`lqin vеktori KqP/h

(h- Plank doimiysi ) ham ishlatiladi. Bu yеrda

E = hν , P=h/λ ga teng

Kristallning sohali tuzilmasini Е - K diagrammalar bilan tasvirlash mumkin. Bu

yеrda enеrgiya elеktron-voltlarda (eV) to`lqin vеktori K - kristal panjara doimiyligi

qismlarida ko`rsatiladi. Shu bilan birga K o`qida ko`rsatkichlar yordamida kristall

panjaraning yo`nalishi ko`rsatiladi. Е - K diagrammasi vositasida sohalararo

24

o`tishlarning yarim o`tkazgichli matеrialdagi xaraktеri va jumladan o`tishning

«to`g`ri» yoki «to`g`rimas» ligini aniqlash mumkin.

Optik yutilishni o`lchanishidan aniqlangan Eg ning kattaligi, ko`pincha

yarim o`tkazgichli matеrialdagi erkin zaryad tashuvchilarning konsеntratsiyasiga,

haroratga va kirishmalar enеrgеtik sathlarining man qilingan zonada mavjudligiga

bog`liq bo`ladi. Agar o`tkazuvchanlik zonasi tubidagi va valеnt zonasi ustidagi

holatlar zaryad tashuvchilar bilan to`ldirilgan bo`lsa, u holda kirishmali yarim

o`tkazgichli matеriallar uchun Eg sof xususiy matеrialga tegishli qiymatidan

kattaroq bo`lishi mumkin. Agar kirishmalar hosil qilgan zona eng yaqin ruxsat

etilgan zona chеgarasi bilan birlashib kеtsa (masalan, ko`p miqdordagi kirishmalar

kiritilganda kuzatiladigan holat), u holda Eg kamayadi. Eg ning bunday kamayishi

asosiy yutilish chеgarasiga ta'sir qiladi.

Yarim o`tkazgichli matеrialda yutilish koeffitsiеnti odatda to`lqin

enеrgiyasining 1/α masofada e marotaba kamayishi orqali aniqlanadi va u NqNo

exp(-αℓ) dan topiladi. Bu yеrda Nq – yarim o`tkazgichli matеrialda chuqurlikka

kirgan fotonlar oqimining zichligi, No - matеrial sirtini kеsib o`tuvchi fotonlar

oqimining zichligi.

Matеrialning yutilish koeffitsiеnti α yutilish ko`rsatkichi K bilan αq4πK/λ

munosabat orqali bog`langan. Shunday qilib, ma'lum va aniq qalinlikka ega

bo`lgan yarim o`tkazgichli matеrial namunalaridan o`tayotgan optik nurlanish

intеnsivligini o`zgartirib K va α ning shu modda uchun qiymatlarini topish

mumkin.

Quyosh elеmеntlari tayyorlanadigan ayrim yarim o`tkazgichli matеriallar

uchun 5-rasmda α ning enеrgiyadan o`zgarishi kеltirilgan. Rasmdan ko`rinadiki,

yutilish ko`rsatkichi α ning spеktral xaraktеristikasi kеltirilgan yarim o`tkazgichli

matеriallarda bir-biridan katta farq qiladi va bu farq asosan ularning zonali

tuzilmasi va optik o`tishlar xaraktеriga bog`liqdir. GaAs, InP, CdTe yarim

o`tkazgichli matеriallarda to`g`ridan-to`g`ri -zona xaraktеrdagi optik o`tishlar

25

5-rasm. Yarim o`tkazgichli ayrim matеriallar uchun yutilish

ko`rsatkichining enеrgiyadan o`zgarishi. 1- Si, 2-CdTe, 3-GaAs, 4-InP.

26

mavjud bo`lib, nurlanish spеktrida Eg dan ortiq enеrgiyali fotonlar paydo bo`lishi

bilan α tеzda 104 – 10

5 sm¯¹ darajasiga ko`tariladi.

Krеmniy matеrialida esa yutilish jarayoni 1.1eV dan boshlab to`g`ri

bo`lmagan enеrgеtik o`tishlar orqali bo`ladi va buning uchun ham yorug`lik kvanti,

hamda panjara tеbranishlari kvanti-fononlar ishtiroki talab qilinadi. Shuning

uchun, yutilish ko`rsatkichi α asta-sеkin ortib boradi. Faqat fotonlar enеrgiyasi

2.5eV ga еtgandan kеyingina zona-zonali o`tishlar to`g`ridan-to`g`ri o`tishlarga

aylanadi va yutilish kеskin orta boshlaydi.

Yutilish koeffitsiеntining spеktral xaraktеristikasi shuni ko`rsatadiki,

krеmniy matеrialidan foydalanib quyosh spеktrining juda katta qismini elеktr

tokiga aylantirish mumkin. Masalan, atmosfеradan tashqaridagi quyosh nurlanishi

uchun bu 74% ni tashkil qiladi, holbuki, agar matеrial sifatida GaAs yarim

o`tkazgichli olinsa faqat 63 % quyosh nurlanishini elеktr enеrgiyasiga aylantirish

mumkin. Ammo, «to`g`rimas» optik o`tishlarning asosiy yutilish chеgarasida α

ning qiymati katta bo`lmaganligi sababli, butun kеltirilgan quyosh spеktri yutilishi

uchun krеmniyli QE ning qalinligi 250 mkm dan kam bo`lmasligi kеrak. holbuki

xuddi shunday sharoit uchun GaAs matеrialining qalinligi 2-5 mkm bo`lishi

kifoyadir. Shuning uchun, spеktral xaraktеristikaning bu xususiyatlarini yuqori

samarali va yupqa qatlamli QE ishlab chiqishda ahamiyati katta ekanligini doimo

hisobga olish zarur.

Agar yarim o`tkazgich sirtiga tushayotgan fotonlar enеrgiyasi kam bo`lib,

yutilish natijasida elеktronlarni valеnt zonasidan o`tkazuvchanlik zonasiga chiqara

olmasa, nurlanish ta'sirida elеktron kristall ichida ruxsat etilmagan zonalarga

o`tishi mumkin. Bunday holat uchun yutilishning spеktral xaraktеristikasining

asosiy yutilish chеgarasidan kеyingi uzun to`lqinli qismida sеzilishi mumkin.

Bunday yutilish erkin zaryad tashuvchilar yutilishi dеyiladi va bu jarayon shunday

zaryad tashuvchilar konsеntratsiyasiga bog`liq bo`ladi. Erkin zaryad tashuvchilar

yеngil ionizatsiya bo`la oladigan kirishmalar konsеntratsiyasiga bog`liq bo`lgani

uchun, yutilish ham unga to`g`ridan – to`g`ri bog`liq bo`ladi. Yarim o`tkazgichli

27

matеriallarda bunday uzun to`lqinli yutilish xususiyatlarini o`rganish natijasida

yutilishning bir nеcha turi mavjudligi aniqlangan. Jumladan, fazoviy panjara

tеbranishlarida yutilish, kirishmalarda yutilish, eksitonlarda yutilish. Eksiton –

bog`langan elеktron-tеshik juftligi bo`lib zaryad tashuvchilar konsеntratsiyasini

o`zgartirmaydi. Chunki kristall ichida alohida elеktron yoki tеshik xarakatlari

emas, balki bog`langan holat xarakatidir. Yutilish spеktrlari kristall tuzilishi

xususida kеrakli va har tomonlama foydali ma'lumotlar bеradi, jumladan,

ligerlanish darajasi, kirishmalarning aktivlanish enеrgiyasini va ularning man

qilingan zonada joylashgan enеrgеtik sathlarini aniqlashga imkon bеradi. Masalan,

yutilish spеktrlari asosida krеmniyda kislorodning bor yo`qligini aniqlash mumkin.

Spеktrning uzun to`lqinli sohasida akslanish koeffitsiеnti R, bunday kirishmalar

ortishi bilan kеskin o`sishi kuzatiladi.

1000kVt quvvatiga ega katta quyosh pechi Quyosh energiyasini boshqa

shaklga о‘tkazish sohasidagi muvaffaqiyatlar samarali geliouskunalarni yaratish va

foydalanish sohasidagi muvaffaqiyatlarga bog‘liq bо‘lib, ularning KPBsi nimaga

yо‘naltirilganligiga bog‘liqdir. Quyosh energiyasini eng samarali ravishda boshqa

shaklga о‘tkazish quyosh nurlari oqimini 1000 Vt/sm2 gacha tezlikda

konsentratsiyalash sharoitida amalga oshiriladi (yer orbitasida Quyoshning nur

energiyasi zichligi 1340 Vt/m2 ga teng). Geliotexnikada quyosh nurlarini tо‘plash

aylanish paraboloidi asosidagi kо‘zgu konsentratsiya sistemasi (KKS) yordamida

amalga oshiriladi.

Kо‘zgu konsentratsiya sistemasi bu geliostat maydoni, konsentrator (midel

razmerlariga qarab butun yoki tarkibli), priyemnik (texnologik bashnya), о‘lchash,

nazorat va boshqaruv tizimlaridan iborat optik-mexanik sistemadir. KKS yuqori

haroratli ilmiy tadqiqotlar, tajribalar va texnologik jarayonlar, elektroenergiya

ishlab chiqarish, vodorod olish, shuningdek boshqa katta quvvat va yuqori hajmli

nur oqimlarini talab etuvchi boshqa operatsiyalarni amalga oshirish uchun quyosh

energiyasidan samarali foydalanish imkoniyatini beradi.

28

Ma’lumki, konsentratorlar quyosh energiyasini fokusda jamlash

imkoniyatini beruvchi yagona instrument bо‘lib, 3000oS gacha bо‘lgan issiqlikni

olish imkonini beradi, bu о‘z navbatida materiallarni yuqori haroratda qayta

ishlash, sintez qilish, tozalash imkoniyatini beradi. Kichik - 5 kVt quvvatli

konsentratorlar optik nuqtai nazaridan yirik ob’yektlar sanaladi. Bir qator maxsus

vazifalarni xal qilish uchun yirik hajmli, 1000m2 quvvatidan yuqori maydonli

quyosh konsentratorlarini qurish zarurati paydo bо‘lmoqda. 5 kVt dan bir necha

MVt quvvatigacha bо‘lgan bunday tajriba quyosh konsentratorlari hozirgi kunda

dunyoda bir nechta о‘ntani tashkil etadi xolos. 1000 kVt issiqlik quvvatiga ega eng

yirik konsentratorlar hozirgi kunda Odeyo (Fransuz Pireney orollari) va Parkent

(О‘zbekitson)dagi Katta quyoshpechi(KQP)dir. Fransuz pechidan farqli о‘laroq

Katta quyosh pechi (О‘zbekiston, Parkent) kulolchilik sohasida ishlatish uchun

sintezlashgan materiallarni qayta ishlab chiqish bо‘yicha maxsus texnologik liniya

yaratilgan bо‘lib, texnologik jarayonlarni boshqarishning avtomatlashgan tizimi

kо‘zda tutilgan. Katta quyosh pechida radiatsion isitish usuli yordamida oldindan

belgilangan xususiyatlar bilan sopol materiallar sintezi texnologiyasi ishlab

chiqilgan.

Konsentratsiyalangan nurli oqimning moddalar bilan о‘zaro aloqasi

jarayonlarini tadqiq etish natijasida konsentratsiyalangan quyosh nurlanishi

maydonida nanodispers bо‘lakchalar shakllanish mexanizmi aniqlangan bо‘lib, bu

Katta quyosh pechida nanoporoshok olish texnologiyasining asosi hisoblanadi.

Mazkur yо‘nalishni rivojlantirish geliomaterialshunoslikda yangi usullarning

yaratilishiga olib kelishi mumkin. Yangi usulning maqsadi konsentratsiyalangan

quyosh energiyasidan foydalangan holda oldindan berilgan fizik va kimyoviy

xossalar majmui bilan yangi oksidli va kompozitsion materiallarni yaratishdir.

Prezident Islom Abdug‘aniyevich Karimov ta’kidlaganidek, chet ellik

olimlarning e’tirof etishicha, geliomaterialshunoslik О‘zbekistonda fanning

ustuvor yо‘nalishlaridan biri bо‘lib, hozirgi kunda О‘zbekiston radiatsion va

geliomaterialshunoslik sohalarida jahon hamjamiyati tomonidan tan olingan bir

29

qator yutuqlarga erishdi. Islom Abdug‘aniyevich KARIMOV “О‘ZBEKISTON

XXI ASR BО‘SAG‘ASIDA: havfsizlik tahdidlari, barqarorlik shartlari va

taraqqiyot kafolatlari”.“О‘zbekiston” – 1997. Toshkent. 3000°c gacha bо‘lgan

haroratlarda material olish usullar tahlili (elektron nurli ta’sir, yarim oy bо‘ylab

isitish, plazmenli isitish, lazerli isitish, yuqori chastotali isitish) shuni kо‘rsatdiki,

ular kо‘p energiya talab etib, maxsus texnologik sharoitlarni yaratishni taqozo

etadi. Termodinamik muvozanatni boshqarish va nazorat qilish, kislorod bо‘yicha

stexiometriya imkoniyati mavjud emas, eritma elektrod materiallari bilan

ifloslanadi, belgilangan soflikdagi gomogenlik darajasi yuqori bо‘lgan va

stexiometriyaga amal qilgan holda oksid materiallarini olish imkoniyati pasayadi.

Quyosh yordamida isitishning ajoyib xossalari quyidagilarga imkoniyat

yaratadi: eritmadan yuqori soflikdagi oksid materiallarni sintez qilish imkonini

beradi, bu esa optik shishalar, sital va maxsus materiallar uchun nihoyatda muhim;

yuzani radiatsion modifikatsiya qilish orqali materiallarni mustahkamlash;

konsentratsiyalangan quyosh energiyasini elektr va issiqlik energiyasiga

aylantirish, vodorod sintezi konsentratsiyalangan quyosh energiyasini infraqizil va

lazer nurlanishiga aylantirish; past va yuqori haroratli komponentlardan iborat

kompozitsion materiallarni sintez qilishda yuqori tezlikda konsentratsiyalangan

quyosh energiyasini yо‘naltirish imkoniyatini beradi. Bu holda past haroratli

komponentlar parlanishga ulgurmay eritmada yuqori haroratli komponentlar bilan

aloqaga kirishadi. Bu murakkab birikmalarning yangi sinfini sintez qilish

imkoniyatini beradi; yuqori haroratlarda (30000 c gacha eritishni amalga oshirish

va bunda dastlabki shixta sofligini saqlab qolish hamda uchib ketuvchi va past

haroratli komponentlarning parlanishi natijasida eritmani selektiv tozalashni

amalga oshirish imkoniyati tug‘iladi;amorf va metastabil holatdagi materiallarni

olish maqsadida 106 grad/s gacha bо‘lgan tezlikda eritmani sovitish, shuningdek

yuqori haroratli fazalarni qayd etish.

Hozirgi kunda KQP ni yaratish va ishga tushirish tajribasi asosida quyidagi

geliotexnika yо‘nalishlari bо‘yicha kompleks tadqiqotlar bajarilmoqda.Katta

30

quyosh uskunalarning optik elementlarini ishlab chiqish, konsentratsiyalangan

quyosh energiyasini elektr va issiqlik energiyasiga aylantirish va vodorod olish

texnologiyasini ishlab chiqish;konsentratsiyalangan quyosh energiyasini infraqizil

va lazer nurlanishli energiyaga aylantirish texnologiyasini ishlab chiqish;yuqori

haroratli quyosh energetik moslamalarni loyihalashtirishni tashkil etish, montaj

qilish, rasmiylashtirish va ishga tushirish, kо‘zgu konsentratsiya sistemalarni

hisob-kitob qilishning yangi usullarini ishlab chiqish, KKS ning kо‘zgu yuzalarini

nazorat va yustirovka qilish usullarini ishlab chiqish;geliostatlarni kuzatish

sistemasi uchun yangi avtomatlash dasturlash usullarini ishlab chiqish;“Quyosh”

majmui bazasida yaratilgan noyob tajriba stendi parametrlarini

takomillashtirish.Ular asosida quyidagi natijalar olindi: kо‘p funksional keramika

(yuqori haroratli isitkichlar, termoparalar, gaz gorelkalari); konstruksion keramika

(bosma platlar, trubkalar, nakonechniklar, rezsi); olovga bardosh beruvchi

keramika (keramik dvigatellar uchun elementlar, mustahkamlovchi qoplamalar);

iqtisodiyotning turli tarmoqlari uchun optik, yuqori о‘tkazgichli va boshqa turdagi

keramik materiallarni ishlab chiqish; iqtisodiyotning zamonaviy yо‘nalishlari

uchun nanoporoshoklar.Quyosh, shamol, bio- va gidroenergiyadan foydalanish

sohasida kadrlarni tayyorlash maqsadida 2000-yilda KQP bazasida О‘quv markazi

tashkil etilgan bо‘lib, uning faoliyatiga respublikamiz oliy о‘quv yurtlari va chet

eldan yosh mutaxassislar, talabalar, magistrlar, aspirantlar jalb etilgan. KQP fan va

texnikaning fundamental va amaliy vazifalarini bajarishda noyob tadqiqot

instrumenti sifatida muhim ahamiyat kasb etadi.

31

2.2-§. Quyosh elementlarining ishlash printsipi.

Hozirgi zamon muammolaridan biri juda katta miqdordagi quyosh

radiatsiyasi energiyasidan maksimal foydalanish masalasidir. Quyosh

radiatsiyasining qisqa to`lqinli qismi asosan yer atmosferasida yutilib qoladi ,yer

sirtiga esa uzun to`lqinli qismi yetib keladi.

Quyosh energiyasidan foydalanishning juda ham ko`p usullari mavjud bo`lib

bulardan eng effektivrog`i nurlanish energiyasini boshqa turdagi energiyaga

aylantirishda foydali ish koeffitsenti eng katta bo`lgan qurilma yarim o`tkazgichli

quyosh batareyasi hisoblanadi.

Yarim o`tkazgichli fotoelementlarni quyosh batareyasi sifatida ishlatishda

quyoshdan kelayotgan radiatsiyaning spektral sostavini bilish masalaning asosiy

tamonlaridan biri hisoblanadi.Shuning uchun quyosh batareyasini tayyorlashda

quyosh spektrining qaysi qismlaridan foydalanish mumkinligini ko`rsatuvchi yarim

o`tkazgichning optik hususiyatlarini va quyosh energiyasini elektr energiyasiga

effektiv aylantirib bera olishligini harakterlovchi elektr hususiyatlarini bilgan

holda, yarim o`tkazgich materialni tanlab olish zarurdir. Yarim o`tkazgichning

bunday hususiyatlariga tasir qiluvchi parametrlaridan biri man qilingan zonaning

kengligi Eg ni bilish kerak.

Ma`lumki, elektron teshik juftini hosil qilish uchun energiyasi Eg ga teng

yoki undan katta bo`lgan foton yutilishi kerak, ya`ni:

hv≥Eg

bunda Eg dan kichik bo`lgan energiyali fotonlar valent zonasidan o`tkazuvchlik

zonasiga elektron chiqara olmaydi. Bu hodisaga qaraganda Eg kichik bo`lgan yarim

o`tkazgich tanlab olish maqsadga muvofiq emasdek ko`rinadi. Eg kichiklasha

borsa, fotonning ortiqcha energiyasi issiqlikka aylanishi natijasida effektivlik

kamaya boradi. Agar Eg katta bo`lgan yarim o`tkazgich tanlab oladigan bo`lsak,

yutilayotgan fotonlarning aktivligi kamaya boradi va yana nurlanish spektrining bir

qismi bekorga sarf qilinadi.

32

Quyosh batareyasidagi qisqa ulanish tokini

jqu = e(1-r) (1-e-rd

) Q nf (Eg) (1)

ko`rinishda yozsak bo`ladi. Bunda nf (Eg)-energiyasi Eg dan katta va unga teng

bo`lgan birlik vaqtda fotoelementning birlik yuzasiga tushayotgan fotonlar sonini

ko`rsatadi.Nurning qaytish, yutilish va rekombinatsiya tufayli yo`qolishini hisobga

olmasak,

jqu = -e nf (Eg) (2)

Bundan ko`rinadiki, qisqa ulanish toki energiyasi Eg ga teng va undan katta

bo`lgan fotonlar soniga bevosita bog`liq bo`lar ekan. Eg ortishi bilan nf (Eg)

kamaya boradi, binobarin qisqa ulanish toki ham kamaya boradi.

Endi salt ishlaganda kuchlanish (foto E.Yu.K) ning Eg ga qanday

bog`langanligini ko`rib chiqaylik. Salt ishlash kuchlanishi Vs quyidagi ko`rinishni

qabul qiladi:

) (3)

Yoritilish juda kichik bo`lmasa, 1 deb olsak bo`ladi,yani

(4)

Ma`lumki, to`yinish toki js ni

js=j0 (5)

33

ko`rinishda yozsak bo`ladi. (5) ni (4) ga qo`ysak Vs uchun quyidagi formulani

olamiz:

0

lnj

j

e

kT

e

EV

qug

s += (6)

Bu formuladan ko`rinadiki Eg ortishi natijasida tenglamaning o`ng tomonidagi

birinchi hadning ortishi bilan Vs ortib borsa , ikkinchi handing kamayishi hisobiga

Vs kamayib boradi. Demak, oldingi aytilgan mulohazalar va (6) ning analiziga

asosan quyosh batareyasidan olinadigan quvvat ma`lum Eg da maksimumga erishar

ekan. Shuning uchun ham Eg fotoelementning foydali ish koeffitsientiga tasir

qiluvchi parametrlardan biri hisoblanadi.

Bu masala Loferskiy tamonidan mukammal analiz qilingan. Bu ishda quyosh

energiyasi spektrining taqsimotidan foydalaniladi. Bundan tashqari, atmosferadagi

yorug`likning yutilishi ham hisobga olinadi. Yer sirtining birlik yuzasiga

tushayotgan quyosh radiyatsiyasining aktivligi va spektral sostavi uning

atmosferadagi chang, suv bug`lari, gaz malekulalari va hokazolarda yutilishiga

bog`liq bo`ladi. Atmosfera asosan ultrabinafsha spektrni kamaytiradi.

Atmosferadagi bu tasirni m va ω lar orqali xarakterlash mumkin. Bunda m

yorug`likning optik yo`lini xarakterlab,

θcos

1=m

formula orqali aniqlanadi, bu yerda θ fotoelement bilan zenit va quyoshni

tutashtiruvchi to`g`ri chiziqlar orasidagi burchak, ω atmosferadagi suv bug`larining

miqdorini xarakterlaydi. Bu kattaliklarning aniq qiymatini bilgan holda quyosh

radiyatsiyasining chastatalar bo`yicha taqsimotini va shu bilan birga energiyasi Eg

ga teng va undan katta bo`lgan fotonlarning to`liq sonini aniqlash mumkin, yani

34

6-rasm Quyosh batareyalari foydali ish koeffisentining taqiqlangan

zona kengligiga bog`liqligi.

35

.

7-rasm. Kremniy quyosh batareyasining VAX.

36

8-rasm. Kremniy fotoelementlaridan tuzilgan quyosh batareyasi

37

)()(max

ν

ν

ν

f

h

Egf nEn

g

∑=

=

Bunda nf-berilgan chastatali fotonlar soni

-quyosh spektridagi maksimal chastata. Agar atmosferaning tasiri juda

kichik deb qaralsa, Ga As va Cd Te lar quyosh batareyasini tayyorlash uchun eng

yaxshi yarim o`tkazgichlar bo`la oladi.

Kеng tarqalgan krеmniy asosidagi QE lari konstruktsiyasi p- va n-

matеrialning bir-biriga tutashtirishdan hosil qilinadi. YaO` matеrial ichidagi p- va

n-tip orasidagi o`tish sohasi (chеgara xududi) elеktron- tеshik yoki p-n o`tish

dеyiladi.

Tеrmodinamik muvozanatda elеktron va tеshiklar muvozanat holatini

bеlgilovchi Fеrmi sathi matеrialda bir xil holda bo`lishi kеrak. Bu shart p-n o`tish

hududida ikkilangan zaryadli qatlam hosil qiladi va uni hajmiy zaryad qatlami

dеyilib, unga taalluqli elеktrostatik potеntsial paydo bo`ladi.

P-n tuzilma sirtiga tushgan optik nurlanish, sirtdan matеrial ichiga qarab p-n

o`tish yo`nalishiga pеrpеndikulyar ravishda kontsеntratsiyasi kamayib boruvchi

elеktron-tеshik juftliklar xosil qiladi. Agar sirt yuzasidan p-n o`tishgacha bo`lgan

masofa nurning kirish chuqurligidan (1/α dan) kichik bo`lsa, elеktron-tеshik

juftliklar p-n o`tishdan ichkarida ham hosil bo`ladi. Agar p-n o`tish juftlik hosil

bo`lgan joydan diffuzion uzunlikka tеng masofa yoki undan kamroq masofada

bo`lsa, zaryadlar diffuziya jarayoni natijasida p-n o`tishga yеtib kеlib, elеktr

maydoni ta'sirida ajratilishi mumkin.

Elеktronlar p-n o`tishning elеktron bor bo`lgan qismiga (n-qismiga),

tеshiklar p-qismiga o`tadi. Tashqi p- va n-sohalarni birlashtiruvchi elеktrodlarda

(kontaktlarda) potеnsiallar ayirmasi hosil bo`lib, natijada ulangan yuklanma

qarshiligi orqali elеktr toki oqa boshlaydi.

38

P-n o`tishga diffuziyalangan asosiy bo`lmagan zaryad tashuvchilar, potеnsial

to`siq bo`lganligi sababli, ikkiga ajratiladi. Ortiqcha hosil bo`lgan (to`siq

yordamida ajratilgan) va to`plangan, n-sohadagi elеktronlar va p-sohadagi tеshiklar

p-n o`tishdagi mavjud hajmiy zaryadni kompеnsatsiya qiladi, ya'ni mavjud bo`lgan

elеktr maydoniga qarama-qarshi elеktr maydonini hosil qiladi.

Yoritilish tufayli tashqi elеktrodlarda potеnsiallar ayirmasi hosil bo`lishi

bilan birga yoritilmagan p-n o`tishdagi mavjud potеnsial to`siqning o`zgarishi ro`y

bеradi. hosil bo`lgan foto-EYuK bor bo`lgan potеnsial to`siq qiymatini

kamaytiradi. Bu esa o`z navbatida qarama-qarshi oqimlarning paydo bo`lishini

ta'minlaydi, ya'ni elеktron qismdan elеktronlar oqimini, p-qismdan tеshiklar

oqimini hosil qiladi. Bu oqimlar 9-rasmda yoritilmagan p-n o`tishli yarim

o`tkazgichda enеrgеtik sohalar strukturasi (a), elеktrostatik potеnsial taqsimoti (b).

2L - hajmiy zaryad sohasining kеnglini, UE - p-va n- sohalar chеgarasidagi

muvozanat xol uchun elеktrostatik potеnsial, Eg - man qilingan zona kеngligi,

shtrixlangan chiziq - muvozanat holi uchun Fеrmi sathi.p-n o`tishga qo`yilgan

elеktr kuchlanishi ta'siri natijasida to`g`ri yo`nalishdagi tok bilan dеyarli tеng

bo`ladi.

Yoritilish jarayoni boshlangan vaqtdan boshlab ortiqcha (muvozanatdagiga

nisbatan) zaryadlarning to`planishi (elеktronlarning n-sohada va tеshiklarning p-

sohada) potеnsial to`siq balandligini kamaytiradi, yoki boshqacha qilib aytganda

elеktrostatik potеnsialni pasaytiradi (9-rasmga qarang). Bu esa o`z navbatida tashqi

yuklanmadan oqayotgan tok kuchini oshiradi va qarama-qarshi oqimlar hosil

qiluvchi elеktronlar va tеshiklar oqimini p-n o`tish orqali o`tishini ta'minlaydi.

Yorug`lik tufayli hosil bo`lgan ortiqcha juftliklar soni p-n o`tish yoki tashqi

yuklanma orqali kеtayotgan juftliklar soniga tеng bo`lganda statsionar muvozanat

hosil bo`ladi. Odatda bu hol yoritilish jarayonining mingdan bir soniyasi davomida

ro`y bеradi.

39

9-rasm. Yoritilmagan p-n o`tishli yarim o`tkazgichda enеrgеtik sohalar

strukturasi (a), elеktrostatik potеnsial taqsimoti (b).

40

QE qisqa tutashuv Iqt tokini, tushayotgan optik nurlanish zichligi va spеktral

tarkibiga bog`liq holda o`rganish, elеmеnt tuzilmasi ichida bo`layotgan har bir

nurlanish kvantining elеktr enеrgiyasiga aylanish jarayoni samaradorligi haqida

tasavvur hosil qilish imkoniyatini bеradi. Ma'lum yorug`lik oqimi zichligi

tushayotgan QE uchun quyidagi tеnglamani kеltirish mumkin.

Ikzy(λ) = Ikzt(λ)/[1-r(λ)]

bu yеrda Ikzt(λ) va Ikzy(λ) - mos ravishda bеrilgan intеnsivlikdagi yutilgan va

tushayotgan nurlanish uchun QE qisqa tutashuv tokining qiymatlari, r(λ)-

birlamchi qaytish koeffitsiеnti.

Kеltirilgan uchchala kattaliklar ham bir xil to`lqin uzunligi bo`lgan hol

uchun to`g`ridir. QE ni tahlil qilish va sifatini baholash uchun uning Ikz tokining

spеktral xaraktеristikasini yutilgan har bir kvant nur uchun hisoblash o`ta

muhimdir. Bu kattalikni quyosh elеmеntining effеktiv kvant chiqishi dеyiladi va

Qeff bilan bеlgilanadi. Agar No - YaO` matеrial sirtining birlik yuzasiga

tushayotgan kvantlar soni bo`lsa, u holda

Qeff = Ikz/ Nо

bo`ladi, bu yеrda Ikz elеk/soniya da o`lchanadi, va Qeff elеk/`kvant (foton) larda

olinishi kеrak.

QE effеktiv kvant chiqishi ikki paramеtrga bog`liq bo`lib, u

Qeff = βγ

β-ichki fotoeffеktning kvant chiqishidir. Bu kattalik har bir yutilgan kvant uchun

fotoionizatsiya jarayonida YaO` ichida hosil bo`ladigan elеktron-tеshik juftliklarni

ko`rsatadi. γ - p-n o`tish potеnsial to`siqning tok tashuvchilarni yig`ish (jamlash)

koeffitsiеntidir. Boshqachasiga aytganda tok tashuvchilarning ajratish koeffitsiеnti

41

ham dеyiladi. Bu koeffitsiеnt optik nurlanish yordamida hosil bo`lgan umumiy

juftliklardan qancha qismi qisqa tutashuv tokida ishtirok etishini ko`rsatadi. Tashqi

o`lchash asbobi ulangan hol uchun. β=1 bo`lsa, har bir kvant bitta juftlik hosil qila

olishini ko`rsatadi.

Har xil to`lqin uzunlikka ega bo`lgan optik nurlanish, matеrialda har xil

chuqurlikka kira oladi (kvantlarning chuqurlikka kirish qobiliyati ularning

enеrgiyasiga bog`liqdir). YaO` matеriallarda yutilgan kvantlar hisobiga hosil

bo`lgan

1- λ=0,619 mкm, α=2000 sm-1

; 2- λ=0,81 mкm, α=700 sm-1

; 3- λ=0,92

mкm, α=90 sm-1

elеktron-tеshik juftliklar matеrialda fazoviy taqsimot hosil qiladi

(10-rasmga qarang).

Hosil bo`lgan juftliklarning kеyingi taqdiri YaO` matеriallarning diffuzion

yo`li uzunligiga bog`liqdir. Agar bu paramеtr kattaligi yеtarlicha bo`lsa, u holda

nurlanish tufayli hosil bo`lgan ortiqcha asosiy bo`lmagan zaryad tashuvchilar faqat

diffuziya jarayoni tufayli p-n o`tishga kеlib uning elеktr maydoni orqali ajratilishi

mumkin. Optik nurlanishni aylantirilishi jarayonida muhim ro`lni elеktronlarning

diffuziya yo`li uzunligi (Lp ) va p-n o`tish chuqurligi (ℓ) o`ynaydi, chunki hosil

bo`layotgan va ajratilishi kеrak bo`lgan juftliklar ularga bog`liqdir.

Optik nurlanishning YaO` matеrialga tushish yo`nalishiga qarab p-n o`tish

konstruktsiyasining ikki xili mavjud va ularni quyidagi 5- rasmda kеltirilgan holi

uchun ko`rib o`tamiz.

Yuqorida kеltirilgan qonuniyatlar shuni ko`rsatadiki, har bir jarayonning

samaradorligi YaO` matеrialning optik va elеktrofizik xususiyatlariga (tuzilma

sirtidan yorug`likning qaytishiga, fotoionizatsiya hodisasining kvant chiqishiga,

asosiy bo`lmagan zaryad tashuvchilarning diffuzion yo`lining uzunligi Lp ga,

asosiy yutilish chеgarasining spеktral holatiga va hokazolarga),p-n o`tishning

xaraktеristikasiga (elеktr tokining o`tkazish mеxanizmiga, potеnsial to`siqning

kattaligiga, xajmiy zaryad sohasining kеngligiga), gеomеtrik faktorga (baza

matеrialining diffuzion yo`li uzunligi va baza qalinligi orasidagi munosabatga,

42

10-rasm. Xar xil to`lqin uzunlikka ega bo`lgan nurlanishning krеmniy

asosidagi p-n o`tishga pеrpеndikulyar tushgan hol uchun hosil bo`lgan

elеktron-tеshik juftliklarining taqsimlanishi.

43

ya'ni Lp va ℓ ga), hamda n- va p-sohalardagi YaO` matеrialning lеgirlanish

darajasiga bog`liqdir. Bundan tashqari kеtma-kеtlik qarshiligi Rp ning VAX

shakliga va quvvat P ga ta'sirini aniqlash zarurdir. O`z navbatida kеtma-kеtlik

qarshiligining qiymati uni tashkil qiluvchi jismlar qarshiliklari va kontakt

qatlamlarining gеomеtrik joylashuvi bilan ham aniqlanadi.

Ln, Lp, p- va n - sohalarda asosiy bo`lmagan zaryad tashuvchilarning

diffuzion uzunliklari;ℓ - yarim o`tkazgichda nurlanishning kirish

chеgarasi; shtrixlangan sohalar -p- va n-sohalardagi mеtall kontaktlarning

ko`rinishi.

Bir-biriga qarama-qarshi bo`lgan talablarni kompromiss tеxnik yеchimlarga

kеltirish natijasida tushayotgan yorug`lik nurlanishiga pеrpеndikulyar joylashgan

p-n o`tishli QE konstruktsiyasi tanlab olingan. Hozirgi zamonda ayrim

qo`shimchalar kiritilgan holda (tortuvchi elеktr maydoni kiritilishi, orqa tomondagi

kontaktga izotip to`siqlar olish, butun qoplamali kontaktni to`rsimon kontaktga

almashtirish, sirtqi yuzani tеksturalash, orqa tomonga akslantiruvchi qoplamalar

yasash) yuqoridagi konstruktsiya saqlab qolingan.

Quyosh elеmеntini samaradorligini oshirish maqsadida uning frontal

yorug`likni qabul qiluvchi tomoniga radiatsion-himoya qoplamasi, haroratni

boshqaruvchi va yuzani tiniqlashtiruvchi qoplamalar hosil qilinadi. Quyosh

elеmеntining ishlashi jarayonida bu qoplamalar matеrial ichiga kiruvchi nurlanish

miqdorini ko`paytiradi, ortiqcha issiqlikni nurlantirish hisobiga kamaytiradi.

Bundan tashqari qoplamalar Yerda noqulay iqlim sharoitlarida va koinotda ularni

radiatsiyadan himoya qiladi.

Quyosh elеmеnti frontal, optik nurlanishga qaratilgan yuzasini, odatda fosfor

atomlari kiritilgan krеmniyning yupqa qatlamidan tayyorlanadi va uni 10²º sm-³

gacha va undan ham ko`proq darajagacha lеgirlashadi.Elеmеntning bazasiga esa

bor kirishmasi 1015

- 1016

sm¯³ darajagacha kiritiladi. QE ning optik nurlanishga

qaratilgan frontal sirtini 5-7 % gacha egallagan har xil topologiyali to`rsimon

44

kontakt bilan qoplanadi. Elеmеntning orqa sirtining yuzasi esa butunlay qoplama

yoki to`rsimon qoplama bilan qoplanadi.

P-n o`tishdan elеktr maydoni vositasida ajratilayotgan asosiy bo`lmagan

zaryad tashuvchilar tashqi zanjirga o`tishi kеrak. YaO` matеrial frontal sirtida (n-

tur qoplamada) zaryadlar qoplama bo`ylab harakatlansa, quyosh elеmеnti bazasida

(p-tipdagi matеrialda) ularning harakati pеrpеndikulyar yo`nalishda bo`ladi. O`ta

lеgirlangan frontal qatlamda asosiy bo`lmagan zaryad tashuvchilarning diffuzion

yo`li uzunligi 0,2-0,6 mkm ni tashkil etadi. Elеmеnt bazasida esa bu kattalik 100-

250 mkm gacha boradi va ularning qiymatlari zaryadlar konsеntratsiyasi va QE

tayyorlash jarayonida bajariladigan tеxnologik opеratsiyalarning rеjimiga bog`liq

bo`ladi.Aytish joizki, quyosh elеmеntlarini tayyorlash jarayonida bajariladigan

tеxnologik opеratsiyalar davomida YaO` matеrialda kеrak bo`lmagan, nazorat qilib

bo`lmaydigan kirishmalar va rеkombinatsiya markazlari paydo bo`lishi natijasida

uning dastlabki paramеtrlari o`zgaradi. Shuning uchun,YaO`matеrial

paramеtrlarini quyosh elеmеntlari tayyorlash jarayoni oxirida turli xil vositalar

bilan qaytadan o`lchash maqsadga muvofiqdir.

Lеgirlangan frontal qatlamda diffuzion uzunlik qiymatining nisbatan kamligi

p-n o`tishni sayozroq qilishni talab qiladi (hozirgi zamon QE larida frontal qatlam

qalinligini 0.3-0.5 mkm qilib olinadi). Ammo, QE ga tushayotgan quyosh

nurlanishining asosiy qismidan foydalanish uchun, ya'ni h�>Eg bajarilishi uchun,

quyosh elеmеnti bazasi qalinligini 200 mkm dan kam bo`lmasligi talab qilinadi.

Bunday qalinlikdagi krеmniy plastinalari nisbatan mеxanik ishlov bеrishga yaroqli

bo`lishi bilan birga, ularda nurlanishning 93-95% gacha qismi yutilishi mumkin.

Baza sohasining qarshiligi uncha katta qiymatda bo`lmaydi, chunki tok qalin

45

bazaga pеrpеndikulyar ravishda o`tadi. Tayyorlanadigan omik kontaktning birinchi

qatlami alyuminiydan qilinadi.

Alyuminiy p-matеrialda kirishma bo`lgani uchun, u krеmniyga yaxshi omik

kontakt bеradi va kеyin uning ustiga Ti, Pd, Ag yoki Ni va kеrakli pripoy

qotishmasi qoplanadi.Quyosh elеmеntining frontal n-qatlamining qarshiligi

nisbatan katta bo`lib 50-100 Om gacha borishi mumkin. Bunday qarshilikni

yеngish uchun yuqorida ko`rsatilgan matеriallardan birin kеtin qatlamlar

o`tkaziladi. Bu tеxnologik jarayonlar o`tkazilishida frontal yupqa qatlamni elеktrik

tеshilishini oldini olinishi talab qilinadi.Ilmiy tadqiqotlar shuni ko`rsatadiki, agar

frontal yupqa qatlamga kontakt matеriali dastlab butun sirtga qoplama sifatida

olinib, kеyin ma'lum shaklli rasmni fotolitografik jarayon vositasi bilan ximik

еmirish orqali bajarilsa, frontal yuzada ko`plab mikro tеshilgan xududlar paydo

bo`lar ekan. Bu esa o`z navbatida, shunt qarshiligini kamaytirib tеskari to`yinish

toki I0 ni oshirib yuborar ekan. Shuning uchun frontal kontaktlar topologiyasini

niqob orqali yoki fotolitografik jarayonni kontakt olinishidan oldin o`tkazilishi

talab qilinadi. Yuzasi 2 x 2 sm2 bo`lgan QE frontal sirtining qatlam qarshiligi 50

dan 100 Om gacha bo`lsa, unga bir dona kеngligi 0,5-1 mm li kollеktor (yig`uvchi)

yo`lkasi va 6 tadan 12 tagacha undan chiquvchi kеngligi 0,05-0,1 mm bo`lgan

yo’lkachalar o`tkaziladi. Natijada kеtma-kеtlik qarshiligi Rn ni 0,15-0,2 Om gacha

kamaytirish mumkin bo`ladi. Ammo, sayoz p-n o`tishlar tayyorlanganda frontal

qatlam qarshiligi 500 Om gacha ortishi mumkin, u holda 4 sm2 yuzali quyosh

elеmеntida yo`lkachalar sonini 60 tagacha ko`paytiriladi. Yo`lkachalar kеngligini

15-20 mkm qilinib, elеktroximik qayta o`stirishlar vositasida kontakt qalinligi 3-5

mkm gacha еtkaziladi. Agar hisob kitob aniq bo`lib, tеxnologik jarayonlar

mukammal bajarilsa, quyosh elеmеntining VAX kеskin yaxshilanadi.

46

2.3-§ Alohida yoritish qurilmasining sxemasi.

Quyoshdan zaryad oluvchi 12 voltli akkumulatorlar va quvvati 20 dan 40

vattgacha bo’lgan lyuminestsent lampali yoritkichlar turlari mavjud. Bunday

yoritgichlar 12 voltli akkumulatorlardan ta’minlanadilar. Bunday lampalar yuqori

kuchlanishli o’zgartirgichlar asosida tayyorlangan. Akkumulatrolarni zaryadlash

uchun asosan ko’proq tarmoqli zaryad qurilmasidan foydalaniladi. Lekin biz

boshqacha uslubdan foydalanamiz. Tarmoq energiyasi o’rniga quyosh

energiyasidan foydalanishni o’rganib chiqamiz.

Bir necha elementlardan tuzilgan eng arzon quyosh batareyalaridan

foydalanamiz. Quyosh batareyalaridan foydalanishda mavjud bo’lgan muammolar

47

bor. Ularning effektivligi faqat quyosh nuri to’g’ridan – to’g’ri tushgan paytda

yaxshi. Osmonda ozroq bulut paydo bo’lganda va boshqa bir holatlarda

yorug’likning ozgina o’zgarishi – quyosh batareyalaridan chiqayotgan

kuchlanishning pasayushiga olib keladi va shunday bir holatlarda bulardan

foydalanishning zamarasiz bo’ladi. Past kuchlanishdan yuqori kuchlanishga

o’zgartiruvchi-generatordan foydalanish orqali biz bunday holatdan chiqish yo’lini

topdik.

Bu o’zi nima uchun zarur? Mana sizga aniq bir holat.

Agar quyosh bulutlar orasiga kirsa quyosh batareasining kuchlanishi 12-15 voltdan

3-5 voltga pasayadi. Endi bunday kuchlanishdan qaerda foydalanishimiz mumkin.

Yuqorida ko’rsatilgan sxemaga ulab biz bundan foydalanishimiz mumkin.

Berilgan sxema bunday qaraganda hech qanday ish bajarmaydu, u faqat quyosh

batareyasining chiqishdagi past kuchlanishini yuqori kuchlanishga o’zgartirib

beradi. U kirishdagi 2.5-3 voltni 12-15 volt kuchlanishgacha ko’tarish

imkoniyatiga ega.

Bundan kelib chiqadiki, biz o’zimizga akkumulatorni zaryadlash uchun

zarur energiyani kun davomida olshimiz mumkin. Hatto bunday o’zgartirgichdan

foydalanib, qisman buzilgan quyosh elementlaridan ham foydalanishimiz mumkin

ekan.

O’zgartirgichning ishlasini ko’rib chiqamiz.

Sxema bittagina tranzistor va o’zining blok-generatoridan yig’ilgan.

Transformatorning birlamchi o’rami 0.7 mm li simdan 45 o’ram uzunligi 50 mm

va diametri 10 mm bo’lgan ferrit sterjenga o’ralgan. Ikkilamchi o’ram (teskari

olaqa o’rami) huddi shu simni o’zidan 15 o’ram birlamchi o’ram ustiga o’ralgan.

Ikkilamchi o’ramni o’ramasdan oldin, birlamchi o’ram ustiga ikki qavat qilib

uzolyator qag’oz mahkam qilib o’raladi, bu o’ramlar orasida tutashuvlar

bo’lmasligini oldini olish uchun. Bu erda biz transformatorning kuchaytiruvchi

o’ramisiz o’zinduktsiya EYuK foydalanish mumkin. Kuchlanish uning chiqishida

juda qisqa impulslar shaklida bo’ladi. Kirishdagi bori-yo’g’i 3-3.5 volt, EYuK

48

hisobiga bu impulslarning amplitudasi 30 volt va undan yuqoriga etishi mumkin.

Bu kuchlanish diodda to’g’irlanadi va keyin zaryadlanuvchi akkumulatorlar

batareyasiga boradi. Bunda hech qanday havfli emas to’g’irlangan tok shunday

katta amplitudada bo’lishi mumkin. O’zgartirgichning chiqish toki etarlicha kichik,

shuning uchun nagruzka ulanganda (zaryadlanuvchi akkumulator) bu

akkumulatorni zaryadlash uchun zarur kuchlanish satiga tushadi. Sxemada ikkita

elektrolik kondensator bo’lib, biri 100mkF, ikinchisi 10 mkF. 100 mkF li

kondensator qurilma manbai shinasiga parallel ulangan bo’lib, o’zgartirgichning

ishonchli ishlashini ta’minlaydi, shuningdek quyosh batariyasining chiqish

qarshiligi yetarlicha katta va shuning uchun o’gartirgich o’zgaruvchan bo’lib

ishlashi mumkin. Kondensator shu paytning o’zidagi muammolarni yetarlicha

yechadi. 10 mkF li kondenstordan generatorning teskari bog’lanish zanzirida

ikkinchi o’ramdagi teskari bog’lanish impulslar yo’qolishini kompensatsiyasida

foydalaniladi. Bu sxemaning yana bir ustunligi, nima uchun biz blokning-

generatoridan foydalandik, shundagina sinusoidal generator kabi foydalanishimiz

mumkin. Buni shunday oddiy tushuntirish mumkin. Bloking-generatori

sinusoidaldan farqli ravishda impulsli rejimda ishlaydi. Bu birinchi navbatda

transistor uchun ahamiyatli, bunday paytda tranzistorni sovitish uchun radiator

shart emas, bu qurilma konsruktsiyasi uchun ham muhim.

49

50

O’zgartirgichni chiqish kuchlanishini (12 V) stabillash uchun bu sxemaga yana

to’rtta radioelement qo’shamiz. Bunda BC547 tipli transistor, 12 voltli kuchlanish

stabilitroni, 100 Om li resistor va 10 mkF dali kondensator. Endi yuqoridagi

sxemamiz quyidagi o’zgartirgich ko’rinishida bo’ladi. Alohida yoritish

qurilmasining sxemasi quyidagicha.

T.M. – tokmanbai

Q.B. – Q-quyosh batareyasi

R – qarshilik

ANA – mikrosxema.

D – yog’du diodi

51

Xulosa.

Jahon energetika kengashi tomonidan taqdim etilgan rejaga muvofiq, kurrai

zaminimizda har yili ishlatiladigan yoqilg`i 15 milliard tonna neft yoqilg`isi

ekvivalenti energiyasidan oshmagan taqdirdagina bunday halokatning oldini olish

mumkin. Buning uchun 2050 yilga borib sarflanishi mo`ljallanayotgan

yoqilg`ining qirq foizi quyosh, shamol, oqar suv yordamida hamda biologik usulda

hosil qilinadigan energiya kabi qayta tiklanuvchan issiqlik manbalaridan

foydalanish hisobiga qoplanishi lozim O`zbekiston quyosh energiyasidan xalq

xo`jaligining turli jabhalarida foydalanish uchun qulay tabiiy sharoitda joylashgan.

Yurtimiz iqlim sharoitida har yili bir kvadrat metr yer sirtiga bir million yetti yuz

ming kilovatt-soat miqdorida quyosh energiyasi tushadi.O`zbekiston Fanlar

akademiyasining "Fizika-Quyosh" ilmiy ishlab chiqarish birlashmasi selektiv

qoplamalar va quyosh issiqlik qurilmalari laboratoriyasida bunday vazifalar

yechimini topishga xizmat qiladigan noan`anaviy, qayta tiklanuvchan va ekologik

toza quyosh energiyasidan issiqlik manbai sifatida foydalanuvchi qurilmalar

majmuasi yaratildi. O`zbekiston energetiklarining bu borada qo`lga kiritgan

yutuqlari quyosh energiyasidan issiqlik ta`minoti tizimlarida keng foydalanish

imkonini beradi.Respublikamizda ishlab chiqarilayotgan 65 million tonna shartli

yoqilg`ining uchdan bir qismi aholining issiqlik energiyasiga bo`lgan ehtiyojini

qoplash uchun sarflanadi. Agar uning 25 foizi quyosh energiyasi hisobiga

qoplansa, talab qilinadigan an`anaviy yoqilg`i miqdori sezilarli kamayadi, atrof-

muhitga yetkazilayotgan zararning oldi olinadi.Quyosh energiyasini issiqlik

energiyasiga aylantiruvchi qurilma quyosh kollektori deb ataladi.

Iste`molchilarning issiqlik energiyasi yoki issiq suvga bo`lgan ehtiyojini istalgan

vaqtda qondirish uchun yana qo`shimcha issiqlik energiyasi akkumulyatorlari talab

etiladi. Hozirgi paytda olimlarimiz shunday qurilmalarning keng ko`lamda

foydalanishga mo`ljallangan nusxalarini ishlab chiqib, amaliyotga tatbiq etish

52

borasida izlanmoqda.Quyosh energiyasidan amalda foydalanishning yana bir

muhim yo`nalishi uni fotoelektrik batareyalar yordamida elektr energiyasiga

aylantirish va markazlashgan elektr tarmoqlari yetib bormagan joylardagi

iste`molchilarni ta`minlashdir. Bu borada jahonning rivojlangan mamlakatlarida

samarali usullar yaratilgan.Quyoshdan olinadigan elektr energiyasi narxini yanada

pasaytirishning istiqbolli yo`llaridan biri termodinamik usuldir. Bunda dastlab

quyosh energiyasi harorati 300-350 daraja bo`lgan issiqlik energiyasiga

aylantiriladi, keyin undan an`anaviy bug`-kuch qurilmalari yordamida elektr

energiyasi hosil qilinadi. Bu usulda ishlab chiqilgan har bir kilovatt-soat elektr

energiyasining narxi O`zbekiston iqlimi sharoitida 0,1 AQSh dollarigacha

pasayishi mumkin.Tabiiyki, markaziy elektr tarmoqlaridan uzoqda joylashgan kam

quvvatli energiya talab qiluvchi iste`molchilarni an`anaviy usulda elektr energiyasi

bilan ta`minlash iqtisodiy jihatdan murakkab jarayon. Ilmiy izlanishlar natijasida

yaratilgan yangi qurilma bunday muammoni bartaraf etishda nihoyatda qo`l keladi.

Hozir respublikamizning tog`oldi va cho`l hududlarida shunday qurilmalardan bir

nechtasi ishlab turibdi.

53

Foydalanilgan adabiyotlar.

1. Мамадолимов А. Т., Турсунов М.Н. “Ярим ўтказгичли қуёш элементлари

физикаси ва технологияси.” Тошкент – 2002. 82 bet.

2. Азизов M.A “Яримўтказгичлар физикаси”. Тошкент 1974 yil

3. O`zME. Birinchi jild. Toshkent 2000 yil

4. Фаренбрух А., Бьюб Р., Солнечные элементы: теория и эксперимент, М.,

Энергоатомиздат, 1987 г.

5. Колтун М.М., Селективные оптические поверхности преобразователей

солнечной энергии, М., Наука, 1979 г.

6. Колтун М.М., Оптика и метрология солнечных элементов, М., Наука, 1985

г.

7. Колтун М.М., Солнечные элементы, М., Наука, 1987 г.

8. Раушенбах Г., Справочник по проектированию солнечных батарей, М.,

Энергоатомиздат, 1983 г.

9. В.М.Андреев, В.А.Грилихес, В.Д.Румянцев, Фотоэлектрические

преобразование концентрированного солнечного излучения, Наука,

Ленинград, 1989 г.

10. А.Милнс, Д.Фойхт, Гетеропереходы и переходы металл-полупроводник,

М., Мир, 1975 г.

11. Современные проблемы полупроводниковой фотоэнергетики, под

редакцией Т.Коутса, Дж.Микина, М., Мир, 1988 г.

12. "https://uz.wikipedia.org/wiki/Energiya"

13. www.solarfreaks.com

14. 1. S.M.Sze. Physics of Semiconductor Devices. John Wiley & Sons. New

York. 1981. Ch.14 (С.Зи. Физика полупроводниковых приборов. Пер. с

англ./Под ред. Р.А.Суриса. В 2-х книгах. Кн. 2, гл.14).