564
www.namspi.uz
universaljurnal.uz
FOTOVOLTAIK ELEMENTLARNING AVLODLARI
Naimjonov Arslonbek Maxammadjon o`g`li Namangan davlat universiteti,
doktorant
Abdukarimov Abdulaziz Abdubannayevich Namangan muhandislik
texnologiya instituti. f-m.f.n. PhD
Namozaliyev Afzalbek G'ofurjon o'g'li Namangan davlat universiteti, magistr
Annotatsiya
: Ushbu ishning maqsadi fotovoltaik elementlarning turli
avlodlarini va ularning rivojlanish istiqbollarini muhokama qilish orqali quyosh
elementlari haqidagi tushunchalarni boyitishdir. Ushbu ishda shuningdek turli
quyosh elementlarining afzalliklari va kamchiliklari ham keltirilgan.
Kalit so'zlar
: fotovoltaik; quyosh elementlari; qayta tiklanadigan energiya;
fotovoltaik elementlarni ishlab chiqarish texnologiyalari; samaradorlik;
fotovoltaik avlodlar.
Abstract:
The purpose of this work is to enrich the understanding of solar
cells by discussing the different generations of photovoltaic cells and their
development prospects. This work also presents the advantages and disadvantages
of different solar cells.
Keywords:
photovoltaic; solar elements; renewable energy; production
technologies of photovoltaic elements; efficiency; photovoltaic generations.
Аннотация
:
Цель
данной
работы
—
обогатить
понимание
солнечных
элементов
путем
обсуждения
различных
поколений
фотоэлектрических
элементов
и
перспектив
их
развития
.
В
этой
работе
также
представлены
преимущества
и
недостатки
различных
солнечных
элементов
.
Ключевые
слова
:
фотоэлектрические
;
солнечные
элементы
;
возобновляемая
энергия
;
технологии
производства
фотоэлектрических
элементов
;
эффективность
;
фотоэлектрические
поколения
Kirish
. Hozirgi vaqtda quyosh energiyasi juda kam - 0,015% elektr
energiyasi ishlab chiqarish uchun, 0,3% isitish uchun va 11% biomassaning tabiiy
fotosintezi uchun ishlatiladi. Aksincha, global energiyaga bo'lgan ehtiyojning
taxminan 80-85 foizi qazib olinadigan yoqilg'i hisobiga qoplanadi. Qazib
olinadigan yoqilg'ilarning qiyinligi shundaki, ularning resurslari cheklangan va
CO_2 chiqindilari tufayli atrof-muhitga dushman. Masalan, yoqilgan har bir tonna
ko'mir uchun atmosferaga bir tonna karbonat angidrid chiqariladi. Bu chiqarilgan
karbonat angidrid atrof-muhit uchun zaharli bo'lib, global isish, issiqxona effekti,
iqlim o'zgarishi va ozon qatlamining emirilishining asosiy sababidir [1].
Qayta tiklanuvchi energiya manbasi bo`lgan quyosh elementlari ham bir
necha guruxlarga bo`linadi.
1.
Birinchi avlod quyosh elementlariga monokristalli va polikristalli kremniy va galliy
arsenidi (GaAs) asosidagi fotovoltaik texnologiyalar kiradi.
2.
Ikkinchi avlod quyosh elementlariga takomillashgan birinchi avlod quyosh elementlari,
"mikrokristalli kremniy (µc-Si) va amorf kremniy (a-Si) li quyosh elementlari, mis indiy galyum
selenid (a-Si) dan tayyorlangan yupqa plyonkali fotovoltaik qurilmalar, kadmiy tellurid/kadmiy
sulfidli quyosh elementlari kiradi.
3.
Uchinchi avlod quyosh elementlari kimyoviy birikmalarga asoslangan fotovoltaik
texnologiyalarni asoslanadi. Bundan tashqari, nanokristalli "plyonkalar", kvant nuqtali quyosh
565
www.namspi.uz
universaljurnal.uz
elementlari, bo'yoqlarga sezgir bo'lgan quyosh batareyalari, organik polimerlar asosidagi quyosh
batareyalari ham ushbu avlodga tegishli.
4.
To'rtinchi avlod quyosh elementlari bu avlod yupqa plyonkali polimerlarning past
moslashuvchanligi yoki arzonligi bilan bir qatorda "metall oksidi va metall nanozarralari kabi
innovatsion noorganik nanostrukturalar yoki grafen, uglerod nanotubalari va grafen hosilalari kabi
organik asosli nanomateriallar" ning chidamliligini o'z ichiga oladi [2].
2.2-jadval. Quyosh elementlarining turlari[3].
Birinchi avlod quyosh elementlari
. Kremniyga asoslangan quyosh
elementlari hozirda dunyodagi o'rnatilgan panellarning 80% dan ortig'ini tashkil
qiladi va bozor ulushining 90%i ga ega. Nisbatan yuqori samaradorlik tufayli ular
eng ko'p ishlatiladigan elementdir. Fotovoltaik elementlarning birinchi avlodi Si
kremniyidan tashkil topgan qalin kristalli qatlamlarga asoslangan materiallarni o'z
ichiga oladi. Ushbu avlod mono-, poli- va ko'p kristalli kremniyga, shuningdek,
yagona III-V o`tish (GaAs)ga asoslangan [1],[4].
Birinchi avlod quyosh elementlarining farqlari[1]:
·
Monokristalli kremniyga asoslangan quyosh elementlari.
Samaradorlik: 15 ÷ 24%; Taqiqlangan zona: ~1,1 eV; Yaroqlilik muddati: 25
yil; Afzalliklari: Barqarorlik, yuqori sifatda ishlash, uzoq xizmat muddati;
Kamchiliklari: yuqori ishlab chiqarish xarajatlari, haroratga sezgirligi, abzorbsiya
muammosi, material yemirilishi.
·
Polikristalli kremniyga asoslangan quyosh elementlari.
Samaradorlik: 10 ÷ 18%; Taqiqlangan zona: ~1,7 eV; Yaroqlilik muddati: 14
yil; Afzalliklari: Ishlab chiqarish jarayoni oddiy, daromadli, kremniy
chiqindilarini kamaytiradi, monokristal kremniy bilan solishtirganda yuqori
abzorbsiya; Kamchiliklari: past samaradorlik, yuqori harorat sezgirligi.
·
GaAs ga asoslangan quyosh elementlari.
Samaradorlik: 28 ÷ 30%; Taqiqlangan zona: ~1,43 eV; Yaroqlilik muddati:
18 yil; Afzalliklari: Yuqori barqarorlik, past harorat sezgirligi, m-si dan yaxshiroq
abzorbsiya, yuqori samaradorlik; Kamchiligi: juda qimmat [1].
566
www.namspi.uz
universaljurnal.uz
Ikkinchi avlod quyosh elementlari. CdTe, galliy selenid va mis yoki amorf
kremniyga asoslangan yupqa plyonkali fotovoltaik elementlar kristalli kremniy
quyosh elementlariga arzonroq o`rinbosar sifatida ishlab chiqarilgan. Ularni
egiluvchan jihozlarga o`rnatish uchun ideal bo'lgan mexanik xususiyatlar bor,
ammo bu samaradorlikni pasaytirish xavfini orttiradi. Quyosh elementlarining
birinchi avlodi mikroelektronikaning timsoli bo'lgan bo'lsa, yupqa plyonkalar
evolyutsiyasi o'stirishning yangi usullarini talab qildi va sektorni boshqa
sohalarga, masalan, elektrokimyoga ham ochdi[5].
Ikkinchi avlod quyosh elementlarining farqlari:
Amorf kremniyga asoslangan quyosh elementlari (a-si).
·
Samaradorlik: 5 ÷ 12%; Taqiqlangan zona: ~1,7 eV; Yaroqlilik muddati: 15
yil; Afzalliklari: Arzonroq, tabiatda ko'p miqdorda mavjud, toksik bo'lmagan, yuqori
abzorbsiya koeffitsienti; Kamchiliklari: past samaradorlik, dopant materiallarni
tanlashda qiyinchilik, zaryad tashuvchilarining qisqa yashash vaqti.
Kadiy tellurid/kadiy sulfid (CdTe/CdS) asosidagi quyosh elementlari.
·
Samaradorlik: 15 ÷ 16%; Taqiqlangan zona: ~1,45 eV; Yaroqlilik muddati:
20 yil; Afzalliklari: Yuqori abzorbsiya darajasi, ishlab chiqarish uchun kamroq
material talab qilinadi; Kamchiliklari: past samaradorlik, Cd juda zaharli, Te
cheklangan, haroratga ko'proq sezgir.
Mis indiy galiy selenid (CIGS) asosidagi quyosh elementlari.
·
Samaradorlik: 20%; Taqiqlangan zona: ~1,7 eV; Yaroqlilik muddati: 12 yil;
Afzalliklari: Ishlab chiqarish uchun kamroq material talab qilinadi; Kamchiliklari:
juda yuqori narx, barqaror emas, haroratga nisbatan sezgir, juda ishonchsiz [6].
Uchinchi avlod quyosh elementlari. Quyosh elementlarining uchinchi avlodi
tandem, perovskit, bo'yoqqa sezgir, organik va yangi paydo bo`layotgan quyosh
element turlarini o`z ichiga oladi. Bu avlod quyosh elementi arzon past samarali
quyosh elementlaridan tortib (bo'yoqqa sezgir, organik quyosh elementlari)
qimmat va yuqori samarali elementlargacha (III-V ko`p o`tishli elementlar)
bo'lgan turli hil bo`lishi mumkin. Uchinchi avlod fotovoltaik elementlarning
ba'zan bozordagi ulushi kichikligi sababli "rivojlanayotgan soha" deb ataladi,
garchi ularning ba'zilari 25 yildan ortiq vaqt davomida o'rganilgan bo'lsa ham [7].
FV elementlarning samaradorligini oshirishning hozirgi usullaridan biri
yarimo'tkazgichning taqiq zonasida qo'shimcha energiya sathlarini joriy etish va
ishlab chiqarish jarayonida ion implantatsiyasidan foydalanishni ko'paytirishdir
[9]. Bizga ma`lum bo`lgan va endigina rivojlanayotgan uchinchi avlod quyosh
elementlarining turlari quyidagilar[8] :
1.Organik quyosh elementlari.
2.Perovskit quyosh elementlari.
3.Yuqori sezgir bo`yoqli quyosh elementlari.
4.Kvant nuqtali quyosh elementlari.
5.Ko`p qatlamli tandem quyosh elementlari[8].
Uchinchi avlod quyosh elementlarining farqlari:
Bo'yoqqa sezgir fotovoltaik moddaga asoslangan quyosh elementlari.
567
www.namspi.uz
universaljurnal.uz
·
Samaradorlik: 5 ÷ 20%; Afzalliklari: arzonroq xarajat, past yorug'lik va
kengroq burchakda ishlash, past ichki haroratda ishlash, mustahkamlik va
uzoq muddat xizmat ko`rsatish; Kamchiliklari: harorat barqarorlikdagi
muammolar, zaharli, uchuvchan moddalardan tayyorlanishi.
Kvant nuqtali quyosh elementlari.
·
Samaradorlik: 11 ÷ 17%; Afzalliklari: Kam ishlab chiqarish xarajati, kam
energiya iste'moli; Kamchiliklari: Tabiatda yuqori toksiklik, degradatsiya.
Organik va polimerik moddalarga asoslangan quyosh elementlari.
·
Samaradorlik: 9 ÷ 11%; Afzalliklari: past tannarxi, yengilroq, egiluvchanlik,
termal barqarorlik; Kamchiliklari: past samaradorlik.
Perovskit quyosh elementlari
·
Samaradorlik: 21%; Afzalliklari: Arzon va soddalashgan tuzilish, yengil vazn,
moslashuvchanlik, yuqori samaradorlik, past ishlab chiqarish narxi;
Kamcholiklari: barqaror emas.
Ko`p qatlamli tandem quyosh elementlari.
Samaradorlik: 36% va undan yuqori; Afzalliklari: Yuqori samaradorlik;
Kamchiliklari: murakkab, qimmat [1]
Xulosa
Quyosh energiyasi elektr energiyasining eng talabchan qayta tiklanadigan
manbalaridan biridir. Fotovoltaik texnologiyadan foydalangan holda elektr
energiyasi ishlab chiqarish nafaqat energiyaga bo'lgan talabni qondirishga yordam
beradi, balki qazib olinadigan yoqilg'iga qaramlikni kamaytirish orqali global
iqlim o'zgarishini yumshatishga ham hissa qo'shadi. Innovatsion yangi avlod
quyosh batareyalarining raqobatbardoshlik darajasi tadqiqotchilar va olimlarning
yangi materiallar, xususan, nanomateriallar va nanotexnologiyalarni ishlab
chiqish bilan bog'liq sa'y-harakatlari tufayli ortib bormoqda.
Birinchi avlod quyosh elementlari an'anaviy va kremniy gofretlarga
asoslangan. Quyosh batareyalarining ikkinchi avlodi yupqa plyonkali
texnologiyalarni o'z ichiga oladi. Quyosh elementlarining uchinchi avlodi yangi
texnologiyalarni o'z ichiga oladi, jumladan, organik materiallardan tayyorlangan
quyosh elementlari, perovskitlardan yasalgan elementlar, bo'yoq bilan
sezgirlangan elementlar, kvant nuqta elementlari yoki ko'p ulanishli elementlar.
Texnologiyaning rivojlanishi bilan to'rtinchi avlod grafenga asoslangan quyosh
batareyalarida
oldingi
avlodlarning
kamchiliklari
bartaraf
etildi.
Fotovoltaiklarning mashhurligi uchta jihatga bog'liq - narx, xom ashyo mavjudligi
va samaradorlik. Uchinchi avlod quyosh elementlari fotovoltaiklarning eng yangi
va istiqbolli texnologiyasidir. Bular bo'yicha tadqiqotlar hali ham davom etmoqda.
Ushbu ko'rib chiqishda quyosh batareyalarining yangi avlodiga alohida e'tibor
beriladi: ko'p o`tishli elementlar va qo'shimcha oraliq zo`nali fotovoltaik
elementlar.
Adabiyotlar
[1] Singh, B.P.; Goyal, S.K.; Kumar, P. Solar PV cell materials and technologies:
Analyzing the recent developments. Mater. Today Proc. 2021, 43, 2843-2849.
568
www.namspi.uz
universaljurnal.uz
[2] Luque, A.; Hegedus, S. (Eds.) Handbook of Photovoltaic Science and
Engineering, 2nd ed.; John Wiley & Sons: Chichester, UK, 2011; pp. 4-36. [CrossRef
[3] Marques Lameirinhas, R.A.; Torres, J.P.N.; de Melo Cunha, J.P. A
Photovoltaic Technology Review: History, Fundamentals and Applications. Energies
2022, 15, 1823.
[4] Marques Lameirinhas, R.A.; Torres, J.P.N.; de Melo Cunha, J.P. A
Photovoltaic Technology Review: History, Fundamentals and Applications. Energies
2022, 15, 1823.
[5] Kuczy
ń
ska-
Ł
a
ż
ewska, A.; Klugmann-Radziemska, E.; Witkowska, A.
Recovery of Valuable Materials and Methods for Their Management When
Recycling Thin-Film CdTe Photovoltaic Modules. Materials 2021, 14, 7836.
[6] Muhammad, J.Y.U.; Waziri, A.B.; Shitu, A.M.; Ahmad, U.M.; Muhammad,
M.H.; Alhaji, Y.; Olaniyi, A.T.; Bala, A.A. Recent progressive status of materials for
solar photovoltaic cell: A comprehensive review. Sci. J. Energy Eng. 2019, 7, 77-89.
[7] Hayat, M.B.; Ali, D.; Monyake, K.C.; Alagha, L.; Ahmed, N. Solar energy-A
look into power generation, challenges, and a solar-powered future. Int. J. Energy
Res. 2019, 43, 1049-1067.
[8] Peumans, P.; Yakimov, A.; Forrest, S.R. Small molecular weight organic thin-
film photodetectors and solar cells. J. Appl. Phys. 2003, 93, 3693-3723.
[9] Wegierek, P.; Billewicz, P. Research on Mechanisms of Electric Conduction
in the p-Type Silicon Implanted with Ne+ Ions. Acta Phys. Pol. A 2013, 123, 948-
951.
