70
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
QUYOSH FOTOELEKTR O‘ZGARTGICHLARINING AXAMIYATI
Тўлаков Жахонгир Тўракул ўғли
Jizzax Politexnika instituti “Energetika va elektr texnalogiyasi” kafedrasi assistenti.
Jizzax shaxar
Rahmonov Majidbek Zavqiy o‘g‘li
Jizzax Politexnika instituti “Energetika va elektr texnalogiyasi” kafedrasi
401-23 EE guruhi talabasi
Annotatsiya:
Ushbu maqolada quyosh energiyasidan quyosh fotoelektr
o’zgartgichlar yordamidan foydalanib elektr energiya olish, qolaversa elektronika
elementlarining hususiyatlari keltirib o‘tilgan. Quyosh energiyani fotoelektr
о‘zgartirgichlar sohasidagi nazariy tadqiqot va amaliy ishlanmalar fotoelektr
о‘zgartirgichlarda nurlanish energiyani о‘zgartirishda yuqori FIK bilan amalga
oshirish mumkimligini tasdiqlanadi va bu maqsadga erishish uchun asosiy
yо‘nalishlar belgilanadi. Fotoelektr о‘zgartirgichlar (FEО‘) uchun о‘ziga xos
taxminan 300-350 K muvozanat va quyosh T≈6000 K temperaturalarda ularning
nazariy FIKning chegarasi 90% bо‘ladi. Bu esa, energiyaning qaytmas yо‘qotishlarni
kamaytirishga yо‘naltirilgan о‘zgartirgichlarning tuzilma va kо‘rsatkichlarni
maqbullashtirish oqibatda amalda haqiqiy FIKni 50% gacha va undan ortiqcha
kо‘tarish mumkinligini kursatadi (laboratoriyalarda hozir FIK 40% gacha erishgan)
Kalit so‘z:
Fotoelektr о‘zgartirgichlar, elektronvolt, erkin elektron, n-p-
о‘tishlar, yoritilganlik.
Абстрактный.
В данной статье представлены особенности получения
электроэнергии
из
солнечной
энергии
с
помощью
солнечных
фотоэлектрических преобразователей, а также особенности электронных
элементов. Теоретические исследования и практические разработки в области
фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии подтверждают
возможность высокой ФИК при преобразовании энергии излучения в
фотоэлектрических преобразователях и определяются основные направления
достижения этой цели. Типичным для фотоэлектрических преобразователей
(ФЭО') является равновесная температура около 300-350 К, а при солнечной
температуре Т≈6000 К их предел теоретического FIC составляет 90%. Это
показывает, что оптимизация конструкции и характеристик преобразователей,
направленная на снижение необратимых потерь энергии, может реально
71
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
увеличить реальный ФИК до 50% и более (в лабораториях ФИК доходил до
40%).
Ключевое слово
. Фотоэлектрические преобразователи, электронвольт,
свободный электрон, n-p-переходы, освещение.
Abstract.
In this article, the features of obtaining electricity from solar energy
using solar photoelectric converters, as well as the features of electronic elements are
presented. Theoretical research and practical developments in the field of solar
energy photoelectric converters confirm the possibility of high FIK in the conversion
of radiation energy in photoelectric converters, and the main directions for achieving
this goal are determined. Typical for photoelectric converters (FEO') is about 300-
350 K equilibrium and at solar temperatures T≈6000 K, their limit of theoretical FIC
is 90%. This shows that optimizing the structure and performance of converters
aimed at reducing irreversible energy losses can actually increase the actual FIK to
50% and more (in laboratories, the FIK has reached up to 40%).
Keyword
. Photoelectric converters, electronvolt, free electron, n-p-junctions,
illumination.
FEО‘larning bir jinsli bо‘lmagan yarim о‘tkazgichli tuzilmalarga quyosh
nurlanish ta’sir etganda, hosil bо‘ladigan energiyaning о‘zgartirishi fotoelektr
effektiga asoslangan [6,7].
λ uzunlikdagi tо‘lqinlar nurlanishda fotonlar energiyasi (eV) quyidagi
munosabatdan aniqlanadi:
bu yerda h = 6,626×10
-34
J×s – Plank doimiysi; c = 2,997925×10
8
m/s –
yorug‘lik tezligi; λ – tо‘lqin uzunligi, mkm.
Elektronvolt – potensiallar farqi 1 V bo‘lgan ikkita nuqtalar orasida elektronni
ko‘chirish uchun zarur bo‘lgan energiyadir [8,9].
1 eV=1,6×10
-19
J.
λ
g
chegara to‘lqin uzunligidan boshlab quyosh fotoelementning materialda
fotonlar yutiladi:
λ
g
= 1,24 / ∆YE ;
bu yerda ∆YE – taqiqlangan soha, sathlarning yo‘qligi bilan tavsiflanadi, eni
bo‘yicha turli xil materiallar uchun har xil bo‘ladi,
Quyosh
nurlanish
energiyani
elektr
energiyaga
о‘zgartirish uchun
yarimо‘tkazgichli qurilmalar quyosh fotoelementlar (QFE) deb nomlanadi.
72
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Yarim о‘tkazgichli materiallardan germaniy Ge va kremniy Si eng muhim
hisoblanadi. Kremniy D. I. Mendeleyev Davriy tizimida IV guruhdagi elementlarga
kiradi, uning valentligi 4 ga teng. Kremniy atomlar tashqi elektron qobiqda 4 ta
elektronlarga ega [11].
1-rasm: Toza kremniyning kristallik panjara
Energiya (issiqlik yoki yorug‘lik) keltirilganda panjarada atomlararo
bog‘lanishlar elektronlarni yо‘qotadi, bunda musbat zaryadlar hosil bо‘ladi.
Panjaradagi elektron bо‘lmagan joyga “teshik” deb ataladi. “Teshik” – bu elektronni
yо‘qotgan atom, bu esa elektronlarning teshikdan teshikka о‘tish bilan teshiklarning
“harakati” vujudga keladi (“teshiklar” о‘zi esa harakatlanmaydi) [12].
Agarda yarim о‘tkazgichga tashqi elektr maydoni ta’sir etmasa, teshik va erkin
elektronlar tartibsiz harakatlanadi. Agarda yarimо‘tkazgichni elektr maydonga
joylashtirsa, teshik va elektronlarning harakati tartibli yо‘nalgan bо‘ladi.
Teshiklarning bir atomdan boshqa atomga о‘tish harakatning yо‘nalishi
yarimо‘tkazgich orqali tokning о‘tish yо‘nalishiga mos keladi. Teshiklar harakati
bilan hosil bо‘lgan о‘tkazuvchaligiga teshikli yoki r-turdagi о‘tkazuvchanlik (lotin.
positive-musbat)
deb
ataladi.
Elektronlar
harakati
bilan
hosil
bо‘lgan
о‘tkazuvchaligiga esa elektron yoki p-turdagi о‘tkazuvchanlik (lotin. negativt-
manfiy) deb ataladi. Shunday qilib, yarimо‘tkazgichning о‘tkazuvchanligi
elektronlarning о‘tkazuvchanlik sohasidagi hamda elektronlarning valentlik
sohasidagi harakati bilan belgilanadi. Lekin valentlik sohasida elektronlar emas balki
teshiklar harakatlanadi deb qabul qilingan. Valentlik bog‘lanishlar bо‘zilishi oqibatda
hosil bо‘ladigan yarimо‘tkazgichning о‘tkazuvchanligiga xususiy о‘tkazuvchanlik
deb ataladi [13].
73
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
Tо‘rt atomli Si kremniyni besh valentli R fosfor bilan legirlanganda
aralashmaning atom joyning о‘rniga ortiqcha elektron vujudga keladi (2 a - rasm).
2-rasm. Legirlangan kremniyning kristallik panjarasi:
a – fosfor bilan; b – bor bilan
Erkin elektronlarni vujudga keltiruvchi aralashmalarga donorli (lotin. donore-
hadya qilmoq) deb ataladi. Bu holda kremniy elektron о‘tkazuvchanli
yarimо‘tkazgich yoki p-turidagi yarimо‘tkazgich deb nomlanadi. p-turidagi
yarimо‘tkazgichda о‘tkazuvchanlik faqat elektronlar bilan hosil qilinadi [14].
Tо‘rt atomli Si kremniyni uch valentli V bor bilan legirlanganda aralashmaning
atom joyning о‘rniga ortiqcha teshik vujudga keladi (2 b- rasm). Erkin elektronlarni
kamaytiruvchi aralashmalarga akseptorli (lotin. acceptor-qabul qilmoq) deb ataladi.
Bu holda kremniy teshik о‘tkazuvchanli yarimо‘tkazgich yoki r-turidagi
yarimо‘tkazgich deb nomlanadi. r-turidagi yarimо‘tkazgichda о‘tkazuvchanlik faqat
teshiklar bilan hosil qilinadi [15].
k =1,38×10
-23
Dj/K – Bolsman doimiysi;
T – yarimо‘tkazgichning temperaturasi, K.
Bitta monokristallda p- va n-turidagi yarimо‘tkazgichlarni birlashtrilganda n-
turidagi yarimо‘tkazgichdan r-turidagi yarimо‘tkazgichga elektronlarning diffuzion
oqimi vujudga keladi, va teskari, r-turidagi yarimо‘tkazgichdan n-turidagi
yarimо‘tkazgichga teshklar oqimi hosil bо‘ladi. Bunday jarayonning oqibatda n-r
о‘tishga tutushgan r-turidagi yarimо‘tkazgichning qismi manfiy zaryadlanadi, n-r
о‘tishga tutushgan n-turidagi yarimо‘tkazgichning qismi, teskari, musbat zaryadga
74
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
ega bо‘ladi (4-rasm).
4-rasm: n-p-o`tish
Shunday qilib, n-r о‘tishning yaqin joyda, elektron va teshiklarning diffuziya
jarayonga qarshi ta’sir etadigan, kо‘p zaradlangan qatlam hosil bо‘ladi [16].
Diffuziya n-sohasidan p-sohasiga elektronlar oqimini yaratishga intiladi,
zaryadlangan qatlamning maydoni esa, teskari, n-sohasiga elektronlarni qaytarishga
harakat qiladi. Shunga о‘xshash ravishda, n-p о‘tishdagi maydoni p-dan n-sohasiga
teshiklarning diffuziyaga qarshi ta’sir etadi. Ma’lum vaqtdan keyin muvozanat hosil
bо‘ladi. Zaryadlar tо‘planish natijada, о‘tishning ikkala tomonidan, hosil bо‘lgan
qarama-qarshi ishorali elektr maydon, erkin elektron va teshiklar konsentratsiyaning
farqi oqibatda vujudga kelgan, diffuziyani muvozanatlashtiradi. Natijada Fermi sathi
doimiy potensiali ostida bо‘ladi. Taqiqlangan sohasi ∆YE butun materialida mavjud
va о‘tkazuvchanlik sohasining hamda valentli sohasining energiyalar orasida
potetsiallar sakrashi hosil bо‘ladi [17,18].
О‘tish joyida hosil bо‘lgan kontaktli potensiallar farqi asosiy zaryadlar
tashuvchilarning о‘tishiga qarshilik kо‘rsatadi, ya’ni r-qatlam tomonidan elektronlar
о‘tishiga, ammo asosiy bо‘lmagan tashuvchilarni qarama-qarshi yо‘nalishda qarshisiz
о‘tkazadi.
n-p-о‘tishlarning bu xususiyati, FEО‘ni quyosh yorug‘lik bilan nurlantirilganda,
fotoelektr yurituvchi kuchni (fotoEYUK) hosil qilish imkoniyatini yaratadi.
FEО‘ning ikkala qatlamlarda yorug‘lik bilan hosil bо‘lgan elektron-teshik juftlar n-p-
о‘tishda bо‘linadi: asosiy bо‘lmagan tashuvchilar (elektronlar) erkinlik bilan о‘tish
orqali о‘tadi, asosiy tashuvchilar (teshiklar) esa tutib qoladi. Shunday qilib, quyosh
nurlanish ta’sirida n-p-о‘tishda ikkala yо‘nalishda nomuvozanatli asosiy bо‘lmagan
zaryad tashuvchilar (FEО‘ ishlash uchun zarur bо‘lgan fotoelektron va fototeshiklar)
ning tok о‘tadi (5-rasm).
75
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
5-rasm. QFEda elektr tokning generasiyasi:
1-
yuklama; 2-rekombinasiyalangan «teshik» 3-yuqori kontakt; 4-qo‘yi kontakt;
5-fotonlar;6- o‘tkazgich; 7-elektronning harakati; 8-teshikning ko‘chishi
a)
Fotonlar (5) elektron-teshik juftlarni hosil qiladi. Oldingi foton bilan
hosil bo‘lgan elektron va teshik QFE kontaktlar (3 va 4) ga harakatlanadi. Elektronlar
tashqi (6-1-6) zanjir orqali ko‘chadi, elektr tokni hosil qiladi.
b)
Foton (5) bilan hosil bo‘lgan teshik n-p-o‘tish orqali o‘tadi va musbat
kontakt (4) ga harakatlanadi. Foton bilan hosil bo‘lgan elektron ham n-p-o‘tishdan
o‘tib, mafiy kontakt (3) ga harakatlanadi. Elektron n-yarimo‘tkazgichdan o‘tkazgich
(6)
ga
o‘tadi. Elektron r-yarimo‘tkazgichga o‘tib, teshik (2) bilan
rekombinasiyalanadi.
QFE orqali I
Σ
tokning zichligi, n-p-o‘tishda hosil bo‘lgan elektron-teshik juftlar
hisobidan hamda p- va n-sohalarga muvofiq bo‘lgan,
elektronlar I
n
tok va teshiklar I
r
toklarning yig‘indisidan iborat:
I
Σ
= I
n
+ I
p
– eg ; (5)
bu yerda g – n-p-o‘tishda yuza birligi hisobidan vaqt birligida hosil bo‘lgan
elektron-teshik juftlarning miqdori.
Yuqoridagi ma’lumotlardan kelib chiqib, yorug‘lik intensivligi turli xil bo‘lsa
foto EYUK ham har xil hosil bo‘ladi. Yoritilganlikning keng diapazonda foto EYUK
kattaligi yorug‘lik intensivligining logarifmga proporsional bo‘lib o‘sadi.
Фойдаланилган адабиётлар рўйҳати:
1.
Суюн Л. и др. РЕАКТИВ ҚУВВАТ МАНБАЛАРИНИ НАЗОРАТ ВА
БОШҚАРУВИ ЎЗГАРТГИЧЛАРИНИНГ ТУРЛАРИ ВА ЎЗГАРТИРИШ
ТАМОЙИЛЛАРИ
ТАҲЛИЛИ
//INTERNATIONAL
CONFERENCE
DEDICATED TO THE ROLE AND IMPORTANCE OF INNOVATIVE
EDUCATION IN THE 21ST CENTURY. – 2022. – Т. 1. – №. 4. – С. 202-207
2.
Baratov L., Majidov X. ELEKTROMAGNIT O ‘ZGARTGICH
PARAMETRLARI //Talqin va tadqiqotlar. – 2023. – Т. 1. – №. 21.
3.
Qurbanov A., Baratov L., Jalilov O. QUYOSH ENERGIYASIDAN
FOYDALANISHDA
QUYOSH
FOTOELEKTR
O’ZGARTGICHLARINING
AXAMIYATI //Interpretation and researches. – 2023. – Т. 1. – №. 6.
4.
Qurbanov A., Baratov L., Jalilov O. SANOAT KORXONALARINING
SAMARADORLIK KO’RSATKICHINI OSHIRISH MAQSADIDA ELEKTR
YUKLAMALARI KARTOGRAMMASINI QURISH VA BPP NING O
76
Issue 7(42), Volume 1 | ISSN 3030-377X | 15.04.2025
SCIENCE SHINE
INTERNATIONAL SCIENTIFIC JOURNAL
‘RNATILISH JOYINI ANIQLASH //Interpretation and researches. – 2023. – Т. 1. –
№. 6.
5.
Baratov L., Xoldorov B., Majidov X. CURRENT ISSUES OF ENERGY
//Interpretation and researches. – 2023. – Т. 1. – №. 7.
6.
Absalamovich N. B., Laziz B. The Concept of a Pumped Storage Power
Plant //International Journal of Scientific Trends. – 2023. – Т. 2. – №. 5. – С. 1-6.
7.
Наримонов Б. А., Баратов Л. С. ПЕРСПЕКТИВНОЕ РАЗВИТИЕ
ВЕТРОЭНЕРГЕТИКИ В УЗБЕКИСТАНЕ //European Journal of Interdisciplinary
Research and Development. – 2023. – Т. 15. – С. 7-10.
8.
Baratov L., Parmonov S. WIND TURBINES AND ITS APPLICATIONS
//Talqin va tadqiqotlar. – 2024. – Т. 2. – №. 1 (38).
9.
Baratov L.S., Majidov X.O. QAYTA TIKLANADIGAN ENERGIYA
MANBALARIGA ASOSLANGAN ENERGIYA // Экономика и социум. 2024.
№6-1 (121). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/qayta-tiklanadigan-energiya-
manbalariga-asoslangan-energiya (дата обращения: 13.01.2025).
10.
Baratov
L.S.,
Majidov
X.O
ENERGETIKADA
ZAMONAVIY
AVTOMATLASHTIRILGAN TIZIMLAR // Экономика и социум. 2024. №6-1
(121).
URL:
https://cyberleninka.ru/article/n/energetikada-zamonaviy-
avtomatlashtirilgan-tizimlar (дата обращения: 13.01.2025).
11.
Baratov L. S., Tulakov J. T., Otamurodov S. B. NOAN’ANAVIY QAYTA
TIKLANADIGAN ENERGIYA MANBALARIGA ASOSLANGAN ENERGIYA
//Экономика и социум. – 2024. – №. 5-1 (120). – С. 128-131.
12.
Baratov L. S., Tulakov J. T., Rahmonov M. Z. BOSH PASAYTIRUVCHI
PODSTANSIYANING
O
‘RNINI TOPISH. ELEKTR YUKLAMALAR
KARTOGRAMMASI //Экономика и социум. – 2024. – №. 5-1 (120). – С. 132-135.
13.
Baratov
L.S.,
Tulakov
J.T.
ELEKTR
ENERGETIKASINING
AVTOMATLASHTIRILGAN TIZIMLARI // Экономика и социум. 2024. №5-1
(120).
URL:
https://cyberleninka.ru/article/n/elektr-energetikasining-
avtomatlashtirilgan-tizimlari (дата обращения: 13.01.2025).
14.
Baratov L. S., Tulakov J. T. ELEKTR ENERGETIKA SANOATINING
DISPETCHERLIK MUHANDISLIK TIZIMLARI //Экономика и социум. – 2024. –
№. 5-1 (120). – С. 124-127.
15.
Baratov
L.
S.
KORXONALARINING
SAMARADORLIK
KO’RSATKICHINI OSHIRISH MAQSADIDA ELEKTR YUKLAMALARI
KARTOGRAMMASINI QURISH VA BPP NING O ‘RNATILISH JOYINI
ANIQLASH //Экономика и социум. – 2024. – №. 5-1 (120). – С. 136-139
