Quyosh energiyasi

Quyosh energiyasi — bu Quyosh tomonidan nurlanuvchi yorug‘lik ko‘rinishida chiqariladigan energiya bo‘lib, keyinchalik insonlar uni quyosh bilan isitish, fotovoltaik elementlar va boshqa turli usullar yordamida o‘zlashtiradilar. U tuganmasdir. Quyosh energiyasi kabi energiya manbalari hech kimga tegishli emas, shu sababli u bepul hisoblanadi. Yerga kelib tushadigan quyosh energiyasi miqdori 3000–50000 eksajoul (EJ) deb hisoblangan bo‘lib, bu dunyoning umumiy energiya iste’moli bo‘lgan 600 EJdan ancha kattadir. Xo‘sh, Quyoshning bu ulkan quvvatidan qanday foydalanish mumkin?

Fotovoltaik (PV) elementning ishlashi uchun 3 ta asosiy xususiyat talab etiladi:

• Yorug‘likning yutilishi va buning natijasida elektron-kovak juftlarining hosil bo‘lishi.
• Qarama-qarshi turdagi zaryad tashuvchilarni bir-biridan ajratish.
• Ushbu tashuvchilarni tashqi zanjirga alohida chiqarib olish.

Quyosh quvvatini o‘zlashtirish: quyosh elementi

Quyosh quvvati deganda Quyoshning yorug‘lik ko‘rinishidagi nurlanish energiyasini elektr energiyasiga aylantirish tushuniladi. Bu jarayon quyosh elementi deb ham ataladigan fotovoltaik element yordamida amalga oshiriladi. Kremniy, germaniy va shunga o‘xshash moddalar yarimo‘tkazgichlar deb ataladigan elementlar guruhiga kiradi. Ularning elektr o‘tkazuvchanligi o‘tkazgichlar — metallar va izolyatorlar orasidagi oraliqda bo‘ladi. Kremniy quyosh elementlarining asosiy tarkibiy qismidir. Endi Quyosh nuri quyosh elementiga tushganda nima sodir bo‘lishini yaqinroq ko‘rib chiqamiz.

Quyosh nuri fotonlar deb ataladigan juda mayda energiya zarralaridan tashkil topgan. Quyosh nuridagi fotonlar quyosh elementiga uriladi va element tarkibidagi kremniy atomlari tomonidan yutiladi. Quyosh nuri energiya paketlari, ya’ni fotonlardan iborat bo‘lib, ular elektronlar va protonlarni qo‘zg‘atadi hamda elektronlarning yuqoriroq energiya sathiga o‘tishiga sabab bo‘ladi. Elektron qo‘zg‘almas valent orbitadan harakatchan bo‘lgan o‘tkazuvchanlik zonasiga o‘tadi. Qo‘zg‘algan elektron oldida ikki yo‘l bo‘ladi: birinchidan, u olgan energiyasini issiqlik ko‘rinishida sochib yuborib, dastlabki holatiga qaytishi mumkin. Ikkinchidan esa, u modda ichida harakatlanib, tok hosil qilishi mumkin.

Quyidagi rasm quyosh elementida tok qanday hosil bo‘lishini ko‘rsatadi. Keling, buni batafsilroq ko‘rib chiqamiz.

Bu yerda p-tipdagi yarimo‘tkazgich bilan n-tipdagi yarimo‘tkazgich o‘rtasidagi farq namoyon bo‘ladi. Elektron birinchi yo‘lni tanlaydimi yoki ikkinchisini — bu kremniyning legirlanish (doping) darajasiga bog‘liq. Kimyoviy bog‘lanishlar quyosh elementida elektr energiyasi hosil bo‘lishida muhim rol o‘ynaydi. n-tipdagi qatlam p-tipdagi qatlam bilan tutashtirilganda, n-tipdagi zaryad tashuvchilar — elektronlar kovaklarni neytrallash uchun p-tipdagi qatlamga o‘tadi. Natijada tutashuv sohasida harakatchan tashuvchilarsiz kambag‘allashgan qatlam (depletion region) hosil bo‘ladi. Bu diffuziya cheksiz davom etmaydi va zaryadlarning to‘planishiga olib keladi, natijada elektr maydon hosil bo‘ladi. Aynan shu elektr maydon elektronlarning siljishiga sabab bo‘ladi.

Elektr maydon o‘tkazuvchanlik zonasiga o‘tgan elektron hamda elektronning qo‘zg‘alishi natijasida paydo bo‘lgan kovakni qarama-qarshi yo‘nalishda harakatlantiradi, chunki ular qarama-qarshi zaryadlangan bo‘ladi. Shu tarzda ajralgan zaryadlar tokni hosil qiladi va bu tokdan istalgan elektr qurilmasini quvvatlantirish uchun foydalanish mumkin. Quyosh elementi quyosh energiyasini to‘g‘ridan to‘g‘ri tok (DC) ko‘rinishidagi foydali elektr energiyasiga aylantiradi.

Bunday quyosh elementlari birlashtirilib, uylarni elektr bilan ta’minlash uchun ishlatiladigan quyosh panellarini yoki kosmik sun’iy yo‘ldoshlarda qo‘llaniladigan quyosh massivlarini hosil qilishi mumkin. Bunday quyosh massivlari deyarli futbol maydoni kattaligicha bo‘lishi mumkin. Bu texnologiya cheksiz energiyani va’da qilsa-da, uning yo‘lida bir nechta to‘siqlar bor. Ularning aksariyati texnologik to‘siqlardir. Tijoratda mavjud quyosh panellarining foydali ish koeffitsienti 12–18% ni tashkil etadi, laboratoriya sharoitida erishilgan eng yuqori samaradorlik esa taxminan 45% atrofidadir. Yuqori qismiga turli metall va birikma qatlamlarini qo‘shish quyosh elementining samaradorligi va xizmat muddatini oshiradi.

Ajoyib, shunday emasmi? Cheksiz energiya sari kalit atigi bir necha texnologik takomillashtirish narida turibdi. Hodisalarni mohiyatan tushunsangiz, ehtimol ilmiy inqilobga sabab bo‘ladigan inson aynan siz bo‘lishingiz mumkin. BYJU’S o‘quv ilovasini yuklab oling va to‘g‘ri usulda o‘rganing.

Tez-tez so‘raladigan savollar – FAQ

1-savol

Qayta tiklanuvchi energiya deganda nima tushuniladi?

Bu tabiiy ravishda qayta to‘ldiriladigan manbalardan to‘planadigan energiyadir.

2-savol

Quyosh energiyasiga ta’rif bering.

Quyosh energiyasi — Quyoshdan chiqadigan nurlanishdan hosil bo‘ladigan energiyadir.

3-savol

Quyosh energiyasining asosiy afzalliklari nimalardan iborat?

Quyosh energiyasi toza, qayta tiklanuvchi, ishonchli, mo‘l va yetarli infratuzilma mavjud bo‘lsa, nisbatan arzon energiya manbaidir.

4-savol

Quyosh energiyasining kamchiliklari nimalardan iborat?

Bulutli kunlarda va sovuq fasllarda ishlab chiqarish nisbatan sekin bo‘ladi.

Boshlang‘ich xarajatlar va o‘rnatish ishlari qimmatga tushadi.

Iste’molchi darajasidagi ishlab chiqarish uchun katta yuzalar talab etiladi.

5-savol

Quyosh elementining asosiy tarkibiy qismlari nimalar?

Quyosh elementi kadmiy tellurid, kremniy, arsenid va galliy kabi yarimo‘tkazgich moddalardan tayyorlanadi.

6-savol

Quyosh nurining asosiy tarkibiy qismi nima?

Quyosh nuri fotonlar deb ataladigan energiya paketlaridan tashkil topgan.

7-savol

Quyosh elementining samaradorligi qancha?

Iste’molchi darajasidagi quyosh panelining samaradorligi taxminan 12–18% ni tashkil etadi, laboratoriyalarda erishilgan eng yuqori samaradorlik esa 45% atrofidadir.

8-savol

Quyosh elementlarining asosiy qo‘llanilishi nima?

Quyosh elementlari birlashtirilib, uylar uchun elektr energiyasi ishlab chiqaradigan ulkan quyosh panellarini yoki sun’iy yo‘ldoshlarda qo‘llaniladigan quyosh massivlarini yaratish mumkin. Bunday quyosh massivlari deyarli futbol maydoni kattaligida bo‘lishi mumkin.