Qarshi muhandislik-iqtisodiyot instituti elektronika va avtomatika fakulteti texnologik jarayonlarni avtomatlashtirish va boshqaruv kafedrasi

1.1.4 – rasm. Quyosh elementlarni guruhlarga birlashtirish sxemasi. a) – parallel ulash, b) – ketma – ket ulash, d) va e) lar aralash ulash.


1.2. Quyosh elementlarining ishlash prinsipi, asosiy parametrlari.

Elektron – kovak sohasida potensial barer mavjud bo’lib, ushbu maydon asosiy tok tashuvchilarning p – n orqali diffuziyasidan ro’y beradi. O’tish sohasiga yorug„lik tushirilmagan holda, ya’ni termodinamik holatida, p – n o’tishdan tok oqimi kuzatilmaydi. Aytaylik, p – n o’tishga energiyasi man qilingan zona kengligidan kattaroq bo’lgan foton tushdi deylik. Elektron – kovak o’tishning ichki maydoni ta’sirida, yorug„likdan generatsiyalangan zaryadlar qarama – qarshi yo’nalishlarda harakat qila boshlaydilar (1.2.1 – rasm): kovaklar – “p” sohaga, elektronlar esa – “n” sohaga tomon. Natijada, ushbu o’tishda zaryadlar qo’shimcha ravishda maydon hosil qiladilar [7]. Chunki, “p” – sohaga o’tgan “ortiqcha” kovaklar manfiy hajmiy zaryadni kamaytiradi va “p – sohadagi” energetik sathlar pasayadi, bu esa potensial barerning pasayishiga olib keladi. Demak, yorug„lik ta’sirida generatsiyalangan tok tashuvchilarning o’tish sohasida saralanishi oqibatida shunday potensiallar farqi vujudga keladiki, ushbu potensiallar farqi “p –n” o’tishga to’g„ri yo’nalishda qo’yiladi. Bu hodisa U potensiallar farqi yoritilmagan elektron – kovak o’tishga to’g„ri yo’nalishda “U potensial” qo’yish bilan ekvivalentdir. Elektron sohadagi elektronlar va kovak sohadagi kovaklar “pasaygan” potensial barerdan o’tib, o’zlari uchun asosiy bo’lmagan sohaga tushadilar va mos ravishda rekombinatsiyalanadilar. Bunda diffuziyalangan tok tashuvchilar keltirib chiqargan tok “p” sohadan “n” sohaga yo’nalgan bo’ladi. Yorug„lik ta’sirida generatsiyalangan elektron – kovak juftlari soni, “pasaygan” p – n barerdan chiqib ketuvchi tok tashuvchilar soniga tenglashganda stasionar holat o’rnatiladi. Agar “p – n” o’tish tashqi zanjirga ulansa, foto EYuKni o’lchash mumkin bo’ladi. Demak, yoritilgan “p – n” o’tish fotoelement yoki Quyosh elementi vazifasini bajara boshlar ekan.

Soddaroq qilib quyidagicha tushuntirish mumkin: agar tushirilayotgan yorug„lik fotonlari energiyasi yarimo’tkazgichning aktivlanish energiyasiga (ΔE) teng yoki undan katta bo’lsa, har bir foton yarimo’tkazgich atomidagi bittadan elektronni uzib olib uni “erkin” elektron holatiga o’tkazishga qodir bo’ladi. Shu bilan birga uzib olingan elektron o’rnida “erkin” zarra – kovak ham paydo bo’ladi.
Bu jarayon elektron – kovak juftlari generatsiyasi deyiladi. Agarda elektron va kovaklar hosil bo’lish jarayoni berkituvchi qatlamga yaqin sohada amalga oshsa, berkituvchi qatlam elektr maydoni tufayli elektronlar “n” sohaga tomon, kovaklar esa “p” sohaga tomon o’tkazib tashlanadi. Bu hodisa tok tashuvchilarning “p – n” kontaktida ajralishi (saralanishi) deyiladi. Bu hodisa tufayli “p” yarimo’tkazgich musbat, “n” yarimo’tkazgich esa manfiy zaryadlanadi (1.2.2 – rasm).
Natijada, yarimo’tkazgichning “p” va “n” sohalari orasida potensiallar farqi, ya’ni, elektr yurituvchi kuch vujudga keladi. Bunday “p – n” o’tish fotoelement yoki Quyosh elementi deyiladi.
Ma’lum bir yarimo’tkazgich asosiga qurilgan Quyosh elementi uchun EYuK qiymati yorug„lik intensivligiga hamda elektron kovak juftlari hosil bo’layotgan soha “p – n” o’tishga qay darajada yaqinligiga bog„liq. [7]
Chunki, berkituvchi qatlamdan uzoq masofada generatsiyalangan elektron – kovak juftlari “p – n” o’tishga yetib kelgunlariga qadar rekombinatsiya tufayli yo’qolib qoladilar, ya’ni elektron “o’z o’rni”ga (kovakka) tushib bog„langan holatga o’tadi va tok tashishda yoki EYuK hosil bo’lish jarayonida ishtirok eta olmaydi.1.2.3 – rasmda esa Quyosh batareyasining ishlash prinsipi berilgan.