10-Laboratoriya mashg‘uloti. Quyosh elementlarining ketma-ket va parallel ulashni o‘rganish. Yuqori samarali quyosh batareyalarini ishlab chiqarishdagi zamonaviy yutuqlar ularni keng ishlatish imkoniyati to'g‘risida gaplashishga imkon bermaydi, bu birinchi navbatda murakkab heterostrukturalarni ishlab chiqarish uchun zarur bo'lgan texnologik uskunalarning yuqori narxiga bog‘liq.
Quyoshdan energiya olishning yana bir usuli - bu polikristal va yupqa plyonkali quyosh xujayralaridan foydalanish bilan bog‘liq usul. Biroq, bunday elementlarning samaradorligi past, ammo ularning narxi juda maqbuldir. Heterostrukturalarga asoslangan yuqori samarali quyosh xujayralari asosan kosmik texnologiya elementlari sifatida, past rentabellikdagi quyosh xujayralari esa quruqlik sharoitida ishlatiladi.
Hozirgi kunga qadar quyosh nurlari kontsentratorlari bo'lgan quyosh batareyalarida ishlatish uchun ingichka plyonkali amorf yoki mayda kristalli plyonkalarni qayta kristallanish texnologiyasidan foydalangan holda yuqori samarali quyosh xujayralari ishlab chiqilgan (10.1-rasmga qarang).
10.1-rasm: Quyosh konsentratorining nurlanishi a-Yarimo’tkagichli kaskadli quyosh elementlarida quyosh nurlanishini konsentratsiyalash sxemasi, 1-asosiy silindrik yoki sferik yoritgich, 2- yordamchi yoritgich, 3- kaskadli quyosh elementi b- silindrli yoritgich va kaskadli quyosh batareyalariga asoslangan quyosh batareyasi
Quyosh nurlarining sferik kontsentratorlarining xususiyati shundaki, ulardagi reflektor radiator sifatida ishlatiladi. Sferik kontsentratorlar kontsentratsiya darajasiga bir necha yuz, silindrsimon esa bir necha o'nlab darajaga ega bo'lishi mumkin. Bu holda silindrsimon kontsentratlarning issiqlik yuki sferik kontsentratorlarning issiqlik yukidan ancha past, ammo bu holda quyosh xujayralari soni ancha ko'p bo'lishi kerak.
Kaskadli quyosh xujayralarini ishlab chiqarish texnologiyasiga kelsak, AlGaInPAs birikmalarining ingichka plyonkali amorf yoki mayda kristalli plyonkalarini qayta kristallanishidan foydalaniladi, ularning tarkibi panjara parametrlari va epitaksial qavatning mos kelmasligini maksimal darajada kamaytirish uchun tanlangan va bir vaqtning o'zida. tarmoqli oralig‘ining kerakli profilini shakllantirish.
InP heterostrukturalari quyosh energiyasini elektr energiyasiga yuqori samarali o'tkazish uchun tadqiqotchilar e'tiborini jalb qilmoqda. InP / CdS heterostrukturalari asosida kaskadli quyosh batareyalarida 18% samaradorlikka erishilganligi haqida xabar bergan. 15% samaradorlik bilan InP homojunksiyalariga asoslangan eksperimental quyosh xujayralari allaqachon yaratilgan.
Quyosh fotoelektr qurilmalari va kaskadli quyosh xujayralarining tavsiflovchi xususiyati - bu ishlab chiqarish texnologiyasini takomillashtirish, dastlabki materiallarning xususiyatlarini yaxshilash va ko'p qatlamli elementlarni ko'paytirish natijasida vaqt o'tishi bilan o'zgarib turadigan samaradorlikning maksimal qiymati. Kremniy substratda keng qo'llaniladigan bir qavatli polikristalli quyosh xujayralari 20% gacha, bir xil substratdagi ikki qavatli xujayralar - 30% gacha, uch qavatli xujayralar - 40% gacha samaradorligi bilan ajralib turadi. Amorf quyosh xujayralari 10% gacha, bir qavatli AsGa quyosh xujayralari 40% gacha samaradorlikni ta'minlaydi. Gallium arsenidli quyosh xujayralari eng istiqbolli hisoblanadi, deb ishoniladi. Hozirda AsGa dunyoda 40 ming tonnagacha to'plangan kimyoviy urush agenti levizitni qayta ishlash orqali ishlab chiqarilmoqda. Ushbu miqdordagi levizitdan 1000 tonnagacha AsGa ishlab chiqarish mumkin, bu umumiy quvvati 500000 MVt bo'lgan quyosh batareyalarini yaratish uchun etarli bo'ladi.
Bitta yarimo'tkazgich materialiga asoslangan an'anaviy quyosh xujayralari quyosh energiyasining faqat bir qismini elektr energiyasiga aylantiradi. Bundan tashqari, bunday quyosh xujayrasining ochiq zanjirli kuchlanishi o'tish oralig‘idagi bo'shliqdan oshib ketishi mumkin emas va agar heterojunksiyadan foydalansangiz, tor oraliq yarimo'tkazgichning tarmoqli oralig‘i. Ushbu ta'sirlar katta ichki energiya yo'qotishlarini keltirib chiqaradi va ularning samaradorligi 25% bilan cheklanadi.
Kaskadli quyosh xujayralarining tuzilishi har xil turdagi yarimo'tkazgich elementlarning kamida ikkita elementini nazarda tutadi, ularda taqiqlangan zonaning kengligi qiymatlari maxsus tanlanadi - ketma-ket ulanganda bunday xujayralar ochiq zanjirning yuqori qiymatlarini beradi Kuchlanish. Kengligi jihatidan sezilarli darajada farq qiladigan tarmoqli bo'shliqlariga ega bo'lgan yarimo'tkazgichli materiallardan foydalanish quyosh nurlanishidan yanada samarali foydalanish va ichki energiya yo'qotishlarini kamaytirish imkonini beradi. Kaskad elementlari uchun materiallarni to'g‘ri tanlash yuqori samaradorlikka erishishni kafolatlaydi (30% dan yuqori).
