MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-26
Часть–2_Май –2025
392
QUYOSH ENERGIYASINI ELEKTR ENERGIYASIGA
AYLANTIRISHNING FIZIK ASOSLARI
Jabborova Zarifa Xasanboy qizi
Andijon davlat texnika instituti, “Muqobil energiya manbalari”,
yoʻnalishi
K-93 21 guruhi talabasi
Annotatsiya:
ushbu maqolada quyosh energiyasini elektr energiyasiga
aylantirishda sodir bo’luvchi fizik jarayonlarning mohiyati va ahamiyati yoritib
berilgan.
Quyosh qurilmalarida sodir bo’ladigan issiqlik fizikaviy jarayonlar,
yoqillg’i energiya tejamkorligiga erishishga doir tadqiqotlarning taxlili fizkaviy
qonunlar asosida yoritilgan.
Kalit so‘zlar:
qattiq jismlar,
tashqi qobiqdagi elektronlar, quyosh nurlanishi,
optik masofa, kollektiv orbitalar, atmosfera, energetik sath, valent sohasi.
Qattiq jismlar hosil bo‘lishini yarimo‘tkazgich materiallar misolida elektron
nazariyasi nuqtai nazaridan ko‘rib o‘tamiz. Qattiq jism hosil bo‘lishi jarayonida,
atomlarning bir-biriga nisbatan yaqinlashishi shu darajagacha boradiki, natijada
tashqi qobiqdagi elektronlarning umumlashishi hosil bo‘ladi. Atomdagi alohida
elektronlarning yakka ayrim orbitalari o‘rniga umumlashgan kollektiv orbitalar hosil
bo‘ladi va atomdagi qobiqchalar sohalarga birlashadi hamda ular umuman kristallga
tegishli bo‘lib qoladi. Elektronlar harakatining xarakteri mutlaq o‘zgaradi, ma’lum
atomda va ma’lum energetik sathda joylashgan elektronlar energiyasini
o‘zgartirmasdan shu energetik sathdagi boshqa qo‘shni atomga o‘tish imkoniyatiga
ega bo‘ladi va binobarin, elektronlarni kristallda erkin siljishi kuzatiladi.
Yer atmosferasi o‘zining optik xususiyatlariga asosan selektiv yorug‘lik filtri
bo‘lib, koinotdan kelayotgan quyosh nurlanishini o‘zgartiradi. Agar nurlanish oqimi
atmosferadan o‘tib yer sirtiga tik tushsa, u holda nurlanish bosib o‘tgan optik masofa
bir atmosfera massasiga teng deb hisoblanadi va AM1 bilan belgilanadi. Qiya
tushayotgan nurlarning optik masofasi uzunligini ularning AM1 optik masofa
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-26
Часть–2_Май –2025
393
kattaligiga qiyoslab aniqlash mumkin. Agar nurlanish oqimi atmosfera ta’sirida
o‘zgarmasa, uning optik atmosfera massasi nolga teng bo‘lib, u AM0 deb belgilanadi.
To‘g‘ridan – to‘g‘ri tushayotgan Quyosh nurlanishi oqimining dengiz sathida qoq
tush paytida ochiq havoda Yer sirtidagi energetik yoritilganligi P≈100 mW/sm
2
ga
teng deb hisoblanadi. Insolyatsiya deb, ma’lum geografik hududda Yer sirtiga
tushayotgan Quyosh nurlanishining miqdoriga aytiladi. Insolyatsiya, Yer – Quyosh
tizimida masofaning mavsumiy tebranishlariga, geografik kenglikka, hududning
muhitiga va atmosfera massasiga bog‘likdir. Insolyatsiyani odatda quyosh
nurlanishining kunlik, oylik, yillik o‘rtacha miqdori bilan ko‘rsatiladi. Quyoshdan
tushayotgan yorug‘lik yarimo‘tkazgichga tushganda uning xususiyatlarining
o‘zgarishini kuzatamiz. Bu yarimo‘tkazgichlar o‘zi qanday moddalar? Agar
moddaning valent sohasi to‘laligicha egallanmagan bo‘lsa, ammo o‘tkazuvchanlik
sohasigacha bo‘lgan energetik masofa nisbatan kichik (2 eV dan kamroq) bo‘lsa,
bunday moddalar yarimo‘tkazgich deyiladi. Yarimo‘tkazgich xususiyatlari xususan
elektr o‘tkazuvchanligi tashqi muhitga, ayniqsa haroratga bog‘liq bo‘ladi. Harorat (T)
ning ortishi elektronlar miqdorining valent va o‘tkazuvchanlik soha orasida
joylashgan man qilingan sohadan (Eg) o‘tib o‘tkazuvchanlik sohasiga o‘tishda tok
tashuvchilarning eksponentsial ravishda ko‘payishiga va elektr o‘tkazuvchanlikning
(σ) tenglamaga asosan o‘zgarishiga olib keladi. Bu erda k – Boltsman doimiyligi, A
– moddani xarakterlovchi o‘zgarmas kattalik.
(1.1)
Metallarning elektr o‘tkazuvchanligi erkin elektronlar konsentrattsiyasi
o‘zgarmas bo‘lganligi tufayli elektronlar harakatchanligining haroratga bog‘liqligi
bilan aniqlanadi va haroratning ortishi bilan asta – sekin kamayadi. Yuqoridagi
tenglamani logariflab quyidagi holda ifoda etamiz.
(1.2)
Bu tenglamani yarim logarifmik koordinatalarda grafik ravishda ko‘rsatish
mumkin va hosil bo‘lgan to‘g‘ri chiziq va uning φ burchakli tangensi yarimo‘tkazgich
materiallarning asosiy parametri bo‘lgan, man qilingan soha kengligi bo‘lgan
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-26
Часть–2_Май –2025
394
Eg=2kT
σ
ni aniqlaydi. Ta’kidlash lozimki, qiya to‘g‘ri chiziq, ya’ni elektr
o‘tkazuvchanlikning logarifmi 1/T dan o‘zgarishi faqat toza kirishmalardan holi,
xususiy o‘tkazuvchanlikka ega bo‘lgan materiallar uchungina shunday ko‘rinishga
ega.
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 elementilari konstruksiyasi
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 taalluqli
elektrostatik potentsial paydo bo‘ladi.
1-rasm. 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, elektronteshik
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,
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-26
Часть–2_Май –2025
395
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:
- yarimo‘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;
- yarimo‘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.
FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR
1. Маматкосимов М.А. Катта қуёш печи ва бошқа энергетик қурилмаларнинг
самарадолигини ошириш учун уларнинг кўзгули – мужассамлаштирувчи
тизимларини оптимизациялаш. Автореферат. Ташкент -2017.58 бет.
2. Z.M.Soxibova. Yarimo‘tkazgich materiallar tuzilishi va ularning xossalari.
NamMTI ilmiy-texnika jurnali, volume 9, Issue 2, 2024, 813-821 bet
3. S. Zaynabidinov, Z.M.Soxibova, M. Nosirov. A method for determining the
thermal conductivity of granulated silicon in which alkali metal atoms are included.
// The Way of Science International scientific journal, 2022. № 3 (97), (Global Impact
Factor 0.543, Австралия). - P. 15-17
MODERN EDUCATION AND DEVELOPMENT
Выпуск журнала №-26
Часть–2_Май –2025
396
4. A.Azimov “Yarimo‘tkazgichlar fizikasi”. Toshkent. O‘qituvchi
5. Mamatkarimov O.O, Vlasov S.I, Nazirov D.I. Yarimo‘tkazgich materiallar va
asboblar fizikasi praktikumi. Toshkent. 2006 y. Str. 165-173
