Quyosh batareyalari - bu yarimo'tkazgichlardan foydalanib, quyosh nurini fotovoltaik effekt orqali to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasiga aylantiradigan mexanik bo'lmagan qurilmalar. Intuitiv ravishda, odamlar quyosh batareyalari kuchli quyosh nuri ostida yaxshi ishlaydi deb o'ylashlari mumkin, ammo haqiqatan ham shundaymi?
Insoniyat uzoq vaqtdan beri quyosh energiyasidan foydalanib kelmoqda va uni aylantirishning uchta asosiy usuli mavjud: fotovoltaik konversiya, fototermal konversiya va fotokimyoviy konversiya. Quyosh nurini elektr energiyasiga aylantiradigan fotovoltaik (PV) energiya ishlab chiqarish quyosh energiyasidan eng samarali foydalanish usullaridan biridir.
Fotovoltaik effekt birinchi marta 1839-yilda fransuz olimi Edmond Bekkerel tomonidan kuzatilgan va u yorug'lik yarimo'tkazgichga tushganda elektr potensialining paydo bo'lishini anglatadi. Keyinchalik Eynshteyn bu effektni yorug'likning kvant nazariyasi yordamida tushuntirdi va bu unga 1921-yilda fizika bo'yicha Nobel mukofotini keltirdi.
Yorug'lik bitta o'tkazgichga tushganda yuzaga keladigan fotoelektr effektidan farqli o'laroq, fotovoltaik effekt ikkita yarimo'tkazgichli plastinka orasidagi chegarada sodir bo'ladi. Sim orqali ulanganda, bu chegara elektr maydonini yaratadi va tokning oqishiga imkon beradi.
Xo'sh, quyosh batareyalari quyosh nurini qanday qilib elektr energiyasiga aylantiradi? Quyosh nuri elektromagnit nurlanishning keng spektridir. U quyosh batareyasiga tushganda, nurlanish aks etishi, so'rilishi yoki o'tishi mumkin. Faqat so'rilgan nurlanish elektr energiyasiga aylanadi.
Kremniy asosidagi yarimo'tkazgichlar uchun elektronni atomidan ajratish uchun 1,11 elektron volt (eV) energiya kerak bo'ladi. Faqat bu chegaradan yuqori energiyaga ega fotonlar elektr energiyasini ishlab chiqarishi mumkin. Biroq, yuqori energiyali fotonlardan ortiqcha energiya issiqlik sifatida yo'qoladi, bu esa quyosh panelining qizishiga hissa qo'shadi, bu esa uning haroratini atrof-muhit havosidan yuqori ko'tarishi mumkin.
Ommabop e'tiqodga zid ravishda, kremniy asosidagi quyosh batareyalari aslida salqin muhitni afzal ko'radi, garchi ular hali ham quyosh nuriga muhtoj bo'lsalar ham. Harorat ko'tarilishi bilan quyosh panellari bir xil miqdorda quyosh nurini olishiga qaramay, kamroq energiya ishlab chiqaradi.
Yuqori haroratlar asosan ochiq kontaktlarning kuchlanishini (tok yo'q bo'lgandagi kuchlanish) pasaytiradi, garchi qisqa tutashuv oqimi (element qisqa tutashuvi bo'lgandagi tok) nisbatan barqaror bo'lib qolsa ham. Bu shuni anglatadiki, yuqori haroratlar samaradorlikning pasayishiga va chiqish quvvatining pasayishiga olib keladi.
Quyosh batareyalari odatda 25°C (77°F) standart haroratda sinovdan o'tkaziladi. Panelning harorati 60°C (140°F) yoki undan yuqori darajaga yetganda, uning quvvat chiqishi sezilarli darajada pasayadi. Haroratning har bir daraja oshishi bilan qisqa tutashuv oqimi atigi 0,04% ga oshadi, ochiq zanjir kuchlanishi esa 0,4% ga kamayadi.
Yozda samaradorlik pasaysa ham, bu mavsumda quyosh nurining ko'pligi boshqa fasllarga nisbatan umumiy energiya ishlab chiqarishning yuqori bo'lishiga olib keladi.
Quyosh panellarini qanday sovutish kerak
Boshqa elektron qurilmalar singari, quyosh panellari ham salqin haroratlarda yaxshiroq ishlaydi. Ular energiya uchun issiqlikdan ko'ra quyosh nuriga tayanganligi sababli, ular yorqin, ammo salqin sharoitlarda eng yaxshi ishlaydi.
Yozda quyosh panellarini sovutish uchun soyabon qo'yishimiz kerakmi? Albatta yo'q! Quyosh nurini to'sib qo'yish quyosh panelining maqsadini bekor qiladi. Quyoshdan himoya kremini surtish haqida nima deyish mumkin? Yo'q, jismoniy to'siqlarni qo'llash yorug'likning yutilishini kamaytiradi va kimyoviy usullar haroratni pasaytirishga yordam bermaydi.
Tom ustidagi quyosh panellari uchun tabiiy shamollatish ularni sovutishning samarali va tejamkor usuli hisoblanadi. Panellarni ular va tom o'rtasida bo'shliq qoldirib o'rnatish havo aylanishiga va panellarni sovutishga imkon beradi. Biroq, havo oqimini saqlab turish va qizib ketishning oldini olish uchun barglar va chiqindilarni bo'shliqqa kirishidan uzoqroq tutish muhimdir.
Tadqiqotchilar quyosh panellari samaradorligini oshirish uchun turli xil sovutish usullarini ham o'rganishdi. Tabiiy shamollatishdan tashqari, majburiy havo bilan sovutish va fotovoltaik-termal sovutish (PVT) ham o'rganildi, bu panel haroratini pasaytirish va energiya ishlab chiqarishni oshirish bo'yicha qimmatli ma'lumotlarni taqdim etadi.
Toza energiya emissarlari bo'lgan quyosh batareyalari hayotimizga integratsiyalashishda davom etar ekan, ular o'zlari bilan kam uglerodli, ekologik toza yechimlarning yangi to'lqinini olib kelishadi.
