Ўзбекистон Республикаси олий

Назорат топшириқлари. Блум таксономияси. 
1. Ярим ўтказгичли термоэлемент тузилишини айтиб беринг. 
2. Ҳосил қилаётган термоэлектр токини қиймати қандай катталикларга боғлиқ бўлишини 
тушунтириб беринг. 
3. Термоэлементда токни қиймати нималарга боғлиқ. 
4. Термоэлементлар фан ва техникада қаерларда ишлатилади. 
Асосий саволни ўзлаштириш учун мустакил ишлар 
[1] Елисеев Е и др. Термоэмиссионные преобразаватели энергии. М, Атомиздат, 1970 г.
[2]Андерсон Б. Солнечная энергия. М, Стройиздат, 1982 г. 
3-асосий савол: Қуёш фотобатареялари. 
Асосий саволнинг мақсади:
Қуёш фотобатареяларини тузилиши, ишлаш принциплари ҳамда уларнинг ф.и.к. билан танишиш. 
Идентив укув мақсадлари:
1. Ёруғликни металларда ва ярим ўтказгичларда ютилишини билади. 
2. Вентил фотоэлементини асосий ҳарактеристикаларини тушинтира олади. 
3. Селенли ва кремнийли фотоэлементларни тузилиши ва ишлаш принципини билади. 
4. Фотоэлементларни фан ва техникада қўлланилишини билади. 
3-саволнинг баёни: 
Қуёшнинг нур энергиясини электр энергиясига айлантиришнинг энг истиқболли 
усулларидан бири-ярим ўткзгичли фотоэлементлар батареяси ёрдамида қуёш энергиясини электр 
энергиясига айлантиришдир.
Ярим ўтказгичли фотоэлементларнинг фойдали иш коэффициенти термоэлементларникидан 

---

анча юқори бўлиб, уларнинг баъзи турларининг, масалан, кремнийли фотоэлементларнинг ф.и.к. 15% 
гача етади. Шунинг учун ҳам кремнийли фотобатареяларни кичик энергетикада электр токининг 
генераторлари сифатида ишлатиш мумкин. Маълумки, ёруғлик нурлари таъсирида металл 
ташқарисига электронларнинг чиқиш ҳодисасини фотоэффект деб юритилади. 
1931 йилдаёқ машҳур рус физиги А.Ф. Иоффе ярим ўтказгичли фотоэлементларнинг турли 
соҳаларда 
қўлланилишига 
тўхталиб, 
келгуси 
фотоэлементларнинг 
қуёш 
энергиясини 
айлантиришдаги аҳамияти тўғрисида қуйидагиларни айтган эди: «… улар орасида ўз аҳамияти 
жиҳатидан қолганларини қоплайдиган бир соҳа борки, бу фотоэлементлардан қуёш ёруғлигини 
электр энергиясига айлантириш учун фойдаланишдир. Ҳозирги замон фотоэлементлари ёрдамида 
қуёш энергиясининг бир фойизининг юздан бир улушигина электр энергиясига айлантирилади, бу 
амалий мақсадлар учун етарли эмас. Аммо уларни анча такомиллаштириш туфайли, эҳтимол 8-10 % 
га етказиш мумкин. Агар бу мақсад йўлида қуёш энергиясининг атига 1 % ини айлантириш мумкин 
бўлса, бу энергетикада бурилиш, бўлур эди». 
Ҳозирги вақтда академик А.Ф. Иоффенинг орзулари амалга ошган бўлиб, ярим ўтказгичли 
фотоэлементларнинг айрим тури, масалан, кремний элементидан тайёрланган фотоэлементлар кичик 
энергетикада муҳим роль ўйнай олади. Шунинг учун биз «Қуёш батареялари» деб аталувчи 
кремнийли фотоэлементлар тузилиши ва ишлаш принципи, уларни батареяга улаш усулларини 
ҳамда қўлланиш соҳаларини ўрганамиз. Кремнийли фотоэлементларнинг яратилиши гелиотехника 
тараққиётида янги саҳифа очди, деб бемалол айтиш мумкин. Чунки, кремнийли фотоэлементлар 
туфайли ярим ўтказгичли фотоэлементлар батареясидан кичик энергетикада электр токининг 
генератори сифатида фойдаланиш имкони яратилди. Кремнийли фотобатареяларда қўзғалувчан 
қисмларнинг бўлмаслиги, ишлаш муддатининг узоқлиги ва ишлаши учун нур энергияси тушишининг 
етарлилиги уларнинг афзаллигидир. Кремнийнинг ўзи IY группа элементи бўлиб, атом оғирлиги 
28,06 м. а. б. (массанинг атом бирлигига), зичлиги 2,328 г/см
3
, эриш температураси 1415
0
С ва қайнаш 
температураси 2360
0
С га тенг. 
Кремний табиатда турли бирикмалар ҳолида учрайди, айниқса характерли бирикмаси Si O
2
силикат ангидрид (ёки қумтупроқ) ҳисобланади. Одатда кристалл ҳолидаги кремний икки оксиди 
(SiO
2
) кварц минерали тарзида учрайди. Кремний табиатда кислороддан кейин энг кўп тарқалган 
элемент бўлиб, ер қобиғининг тахминан 26 % ини ташкил қилади. 
Кремнийли фотоэлемент асосан электрон ўтказувчанликли кремний 1, тешик 
ўтказувчанликли кремний 2 ва электрод 3 ва 4 дан иборат (расм-1). 
Фотоэлемент ясаш учун соф кремний бўлиши керак. Бунинг учун даставвал кўмир ва 
қумтупроқ SiO
2
аралашмаси билан (температураси 800
0
С) хлорни таъсир қилдириб, SiCl
4
олинади. 
Сўнгра SiCl
4
дан махсус усулда ажратиб олинган соф кремний монокристали аралашмага қараб 
электрон ёки тешик ўтказувчанликка эга бўла олади. Сўнгра бу монокристалл қўймасини юпқа 
пластинкалар (1 мм қалинликда) тарзида қирқилиб, сирти яхшилаб тозаланади. Бу усулда 
тайёрланган кремний пластинкаси нур энергиясини электр энергиясига айлантира олиши учун унинг 
сиртидан бир неча микрон чегарада р-n ўтишни ҳосил қилиш керак. Икки хил ўтказувчанлик 
чегарадаги р-n ўтишда энергиянинг йўқолишини минимумга келтириш учун р-n ўтишни кристалл 

---

тузилиши бузилмаган монокристаллда амалга оширилади. Агар олинган монокристалл р 
ўтказувчанликка эга кремний пластинкаси бўлса, унинг сиртига термик диффузия усулида донор 
(масалан, фосфор) аралашма атомлари киритилади. 
Олинган монокристаллнинг юзига яқин қисмига киритилган донор аралашма асосий 
моддадаги акцептор аралашмасидан (асосий моддасидаги электронларни ўзига қабул қилувчи 
аралашмалар) ошиқ бўлганда, пластинканинг юзига яқин қисмида n ўтказувчанлик ўрнатилади ва 
ичкариси эса р ўтказувчанлик ҳолида қолади. Натижада р-n бошланғич моддадаги акцептор 
концентрацияси билан киритилган донор концентрацияси тенг бўлган чуқурликда ҳосил бўлади. Шу 
усулда тайёрланган фотоэлементни ташқи таъсирдан сақлаш учун уларнинг ёруғлик тушувчи 
сиртини ёруғликни ўтказадиган лак қатлам суркаб, ҳимоя қобиқларига жойлаштирилади. 
Кремнийли фотоэлементларни доирасимон, тўғри бурчакли ва олти бурчакли шаклларда 
ясалади ва юзлари 1 см
2
дан 15 см
2
гача етади. Одатда кремнийли фотоэлекментларнинг юзини 
бундан катта қилиб ясалмайди.
Кремнийли фотоэлементлар батареясини одатда қуёш батареялари деб юритилади. Бундай 
дейилишининг сабаби сифатида қуйидагиларни кўрсатиш мумкин 
1. Кремний элементи ер қобиғида кенг тарқалган. 
2. Фотоэлемент юзига тушувчи қуёш нур энергияси ҳисобига кремнийли фотоэлементлар 
бошқа турдаги фотоэлементларга қараганда ошиқроқ қувватга эга бўлади. 
3. Бошқа турдаги (масалан, германийли) асбобларга қараганда температура тебранишларига 
сезгирлиги кам. Крейнийли фотоэлементлар батареяси –65
0
С дан +175
0
С гача температура оралигида 
эффектив ишлайди.
Кремнийли фотоэлементнинг интервал сезгирлиги аввал кўрсатганимиздек, 35000
лм
мка
га 
тенг ва спектрал сезгирлигининг максимал қиймати 0,75 мк га тўғри келади. 
Ёритилганлик ортиши билан кремнийли фотоэлементда қисқа туташув токининг ҳам 
қиймати орта боради, аммо салт ишлашдаги кучланиш эса тўйиниш қийматидан сўнг ошмайди (расм-
2 а,б ). 
Фотоэлемент занжирига ташқи қаршилик киритилса, қисқа туташув токининг чизиқли 
ортишидан четлашиш рўй беради ва ташқи қаршилик қанчалик катта бўлса, бу четлашиш ҳам 
шунчалик кучая боради. 
Кремнийли фотоэлементнинг ф.и.к. (

) ни фотоэлементнинг юз бирлигидан олинадиган 
максимал қувват (Р
max
) нинг бирлик юзага тушувчи куёш нурланиш куввати (Р
о
) га нисбати сифатида 
ҳам аниқлаш мумкин:

---

100
max


o
P
P

%
Текширишларнинг кўрсатишича, тушувчи ёруғлик оқими интенсив кучайиши билан 
фотоэлементнинг фойдали иш коэффициенти орта боради. Фотоэлементдан олинадиган максимал 
қувват ва нагрузкадаги кучланиш орасида 2-расмда кўрсатилганича боғланиш мавжуд. 2-расмдан 
кўрамизки, нагрузкадаги кучланиш 0,3-0,4 в бўлганида фотоэлементдан олинадиган қувват ҳам 
максимал бўлади. Бундан ташқари, кремнийли фотоэлементнинг электр юритувчи кучи температура 
ортиши билан камая боради. Демак, фотоэлементдан максимал қувват олиш учун уни паст 
температурада тутиб туриш керак. Кремнийли фотоэлементлар қуёш энергиясини бевосита электр 
энергиясига айлантиргани учун уларни фотоўзгартиргичлар деб ҳам юритилади. Куёш 
фотобатареялари асосан икки йуналишда: ер шароитида турли курилмаларни ток билан таъминлашда 
хамда космик кемалар, суъний йулдошларнинг илмий ва улчов аппаратларини ток билан 
таъминлашда кулланилади.