Silisium

1. Tələbə-Hüseynov
Söhrab
Müəllimə-
Hüseynova Tahirə
Qrup -341.20
Fakültə -KTF
Fənn - Ümumi
Kimya
Mövzu-Silisium
əsasında yeni
materiallar

2. Silisium — Kimyəvi elementlərin dövri cədvəlində 14-cü element. Yer
kürəsində oksigendən sonra ən çox yayılmış ikinci elementdir (28%).
Silisium tozu tez alışma
xüsusiyyətinə malikdir. Elektronik
cihazlar və şüşə istehsalında
istifadə olunur.

3. Nanoməsaməli silisium günəş batareyaları
Ənənəvi enerji mənbələrindən (neft, qaz, kömür) istifadə
ətraf mühit və insan həyatı üçün katastrofik nəticələrə
(ətraf mühitin çirklənməsi, iqlimin isinməsi və s.) gətirib
çıxara bilər. Avropa və Amerika ölkələri, Yaponiya, Çin və s.
ölkələrin bir çox elmi mərkəzlərində alternativ və
bərpa olunan enerji mənbələrinin (günəş, külək,
buokütlə, hidrogen və s.) istifadəsi
sahəsində geniş araşdırmalar aparılır və onların
nəticələri son illər tətbiq olunur. Birləşmiş Millətlər
Təşkilatının məlumatına görə, 2011-ci
ildə dünyada alternativ və bərpa olunan enerji mənbələri ilə
əlaqədar layihələrə təxminən
240 milyard dollar sərmayə qoyulub. Bu marağın
səbəbi, bir tərəfdən, ənənəvi karbohidrogen mənbələrinin
gələcəkdə tükənəcəyi, digər tərəfdən
isə ekologiya problemləri ilə əlaqədardır.

4. Alternativ və bərpa olunan enerji mənbələrinin sırasında fotovoltaik prinsipi ilə işləyən və
günəş enerjisini birbaşa elektrik enerjisinə çevirən cihazların (günəş elementlərinin və
batareyaların) xüsusi yeri var.
Ətraf mühiti çirkləndirməyən günəş elementləri və batareyalarından həm kosmosda (kosmik gəmilərdə),
həm də yerdə (evlərin və villaların müstəqil elektrik təmini, ucqar bölgələrdə yerləşən mobil rabitə
retranslyatorlarının elektrik təmini, yolların işıqlandırılması, səhra və çöl ərazilərində əsgər həyatının və
texnikanın enerji ilətəminində, neft və qaz borularının korroziyadan qorunmasında, böyük akkumlyatorları
n və mobil telefonların doldurulmasında və s.) geniş istifadə olunur.
Nəzərə alsaq ki Azərbaycan günəşli sahədə yerləşir (bir ildə günəşli günlərin sayı təxminən
300-dür) günəş batareyalarının burada istifadə olunması çox aktualdır.

5. Fotovoltaik günəş elementi günəş enerjisini ("photo") birbaşa elektrik
enerjisinə("volta") çevirir. Xüsusi texnoloji üsulla hazırlanmış nazik
yarımkeçirici plastina günəş elementinin təməlidir. Sahəsi
1kv. sm olan günəş elementi təxminən 250 A/m2 cərəyan sıxlığı yaradır.
Günəş elementlərini ardıcıl və ya paralel birləşdirərək yüksək
gücə sahib fotoelektrik mənbələri (günəş batareyaları, günəş panelləri,
günəş stansiyaları) hazırlamaq mümkündür.
Bu gün fotoenergetika sənayesində istehsal edilən günəş
elementlərinin təxminən 90%-i silisium əsaslı
elementlərdir. Proqnozlara görə, silisium gələcəkdə də
günəş elementlərinin əsas materialı olaraq qalacaqdır.
Bunun səbəbləri, silisium günəş elementlərinin və
batareyalarının uzun müddət (25-30 il) fasiləsiz və etibarlı işləməsi,
ətraf mühiti çirkləndirməməsi və silisium texnologiyasında
istifadə olunan xammalın (SiO2 kvartsın) bolluğudur (yerin
tərkibində təxminən 25% kvarts mövcuddur).

6. Hesablamalar göstərir ki 1 kq silisiumdan
hazırlanmış günəş batareyası 30 ildə
təxminən 300 meqavat-
saat enerji istehsal edir, halbuki istilik el
ektrik stansiyası eyni miqdarda enerjinin
istehsalı ücün 70 ton neft sərf edir.

7. Azərbaycan Respublikası Prezidentinin "2012-2020-ci illər üçün Azərbaycan Respublikasında alternativ və
bərpa olunan enerji mənbələrindən istifadəyə dair Dövlət Strategiyasının hazırlanması haqqında«
sərəncamına əsasən respublikamızda günəş batareyalarının istifadəsi gələcəkdə
ölkənin enerji təhlükəsizliyinin prioritet istiqamətlərindən biri olmalıdır.
Alternativ və bərpa olunan enerji mənbələrinin respublikada istifadəsinin sürətləndirilməsi məqsədi ilə Alternativ və
Bərpa Olunan Enerji Mənbələri üzrə Dövlət Şirkəti yaradılıb və bu şirkətin tərkibində olan zavod silisium günəş
panellərinin istehsalına başlayıb. Batareyaların tərkib hissəsi olan silisium günəş elementlərinin
də respublikada istehsal edilməsi məqsədəuyğun olardı.

8. Silisium günəş elementləri və batareyaları
ilə istehsal olunan elektrik enerjisinin maya
dəyəri ənənəvi hidrokarbon yanacağı ilə
əldə edilən elektrik enerjisinin dəyərindən
təxminən 2-4 dəfə daha çoxdur.
Batareyaların qiymətini aşağı salmaq yolları
günəş elementinin effektivliyini artırmaq
və texnologiyanı sadələşdirməklə
əlaqədardır. Bu səbəbdən
dünyanın aparıcı elmi-
texniki mərkəzlərində silisium
günəş elementlərinin maya
dəyərinin aşağı salınması
və effektivliyinin artırılması
üzərində işləyirlər.

9. Fizika İnstitutunun "Günəş və hidrogen enerjisinin çeviriciləri" laboratoriyasında
AMEA Rəyasət Heyətinın dəstəyi ilə yeni tip nanoməsaməli silisium günəş
elementlərinin hazırlanma texnologiyası işlənmiş və fotovoltaik parametrlər
araşdırılmışdır.

10. Silisiumun qadağan olunmuş energetika
zonası dar olduğundan (təxminən
1.1 eV) silisium elementi günəş spektrinin
dar sahəsini (0.9-1.3 mikrometr dalğa uzunluğu
intervalında) uda bilir. Bundan başqa, silisium
səthinin əksolma əmsalı
nisbətən böyük olduğundan günəş elementinin
üstünə düşən işığın şiddətinin təxminən 30-35%-i
ətrafa yayılır və günəş
elementində elektrikin yaradılmasında iştirak etmir.
Günəş elementlərinin standart hazırlanma
texnologiyasında silisiumun əksolma
əmsalını azaltmaq məqsədilə onun səthinə nazik ikiqat
antiəksetdirici təbəqələr çökdürülür və
nəticədə silisiumun əksolma əmsalı təxminən iki dəfə
azalır. Ancaq əksetdirici təbəqələrin çökdürmə
texnologiyası mürəkkəbdir və
yüksək temperaturda aparılır, bu da günəş
elementlərinin maya dəyərinin yüksək olmasına
səbəb olur.

11. Son zamanlar fiziklərin, kimyaçıların və texnoloqların
diqqətini nanoölçülü (1 nanometr = 10-9 metrdir)
bərk cisim materiallar, (yarımkeçiricilər, metallar,
dielektriklər) cəlb edir. "Kvant-ölçülü" effektinə
(nəzəriyyəsinə) görə, kristalın ölçüsü hər
hansı bir istiqamətdə 10-100 nanometrə qədər
azaldıqda, onun səth sahəsinin rolu
güclü dərəcədə artır,
maddənin kristallik quruluşunda və elektrik, optik,
mexanik, termik, möhkəmlilik və s. xassələrində
kəskin dəyişikliklər meydana gəlir (atomlararası
məsafə azalır, qadağan olunmuş energetik zona artır,
möhkəmlilik və elektrik müqavimət artır və s.). Bunları
nəzərə alaraq günəş elementinin effektivliyini
artırmaq məqsədilə
nanoməsaməli silisium təbəqəsini elementin
səthində yaratmaq cox perspektivli üsul olmalıdır.

12. "Günəş və hidrogen enerjisinin çeviriciləri" laboratoriyasında
günəş elementinin səthində nanoquruluşlu silisium nazik təbəqəsinin
(qalınlığı təxminən 150 nanometr) otaq temperaturunda yaradılma
texnologiyası işlənmişdir.

13. Nanoməsaməli silisiumun kristallik quruluşu arı pətəyinə bənzəyir. Məsaməli silisiumun hazırlanma texnologiyasının
şərtlərindən asılı olaraq, kanallar (boşluqlar) arasındakı silisium sütunlarının divarlarının qalınlığı təxminən
20-150 nanometr olçü daxilində ola bilər. Günəş şuaları nanoməsaməli silisium səthinə düşəndə onların
əksər hissəsi kanallarda udulur və nəticədə silisiumun əksolma əmsalı kəskin azalır (3-4%).
Məsaməli silisiumun sütunlarının 20-150 nanometr olduqda, "kvant-ölçülü effektinə"
gorə, onun qadağan olunmuş energetik zonası 2.0-2.2 elektron volta gədər artır və nəticədə cihaz günəş
spektrınin daha geniş sahəsini elektrik enerjisinə çevirir. Göstərilmişdir ki, silisium günəş elementinin səthində
nanoquruluşlu məsaməli təbəqənin yaradılması (ənənəvi texnologiyadakı çoxtəbəqəli əksetdirici örtüyün yerinə),
səthinin əksolma əmsalının kəskin azalmasına (3-4%-a qədər) fotohəssaslıq sahəsinin genişlənməsinə və
nəticədə silisium günəş elementinin effektivliyinin 20% artmasına gətirib çıxarır.

14. Bu işin nəticələri 8-11 oktyabr 2012-ci ildə
Azərbaycan Milli Elmlər Akademiyasının
(AMEA) Fizika İnstitutunda keçirilmiş Elmlər
Akademiyaları Beynəlxalq Assosiasiyasının yanında
"Elektron texnikası üçün funksional materiallar" elmi şura
sının illik iclasında təqdim olunmuşdur.
Sessiyada 5 postsovet respublikasının elmlər
akademiyalarının və Türkiyənin
nümayəndələri iştirak etmişlər. Sessiyanın açılışı AMEA-
nın prezidenti, akademik Mahmud Kərimov və
Beynəlxalq Assosiasiyanın elmi şurasının
sədri, akademik Fedor Kuznetsovun rəhbərliyi
ilə keçirilmişdir. Elmi şuranın əsas mövzusu günəş
energetikasında
və fotoelektronikada istifadə olunan yarımkeçirici materi
allarla əlaqədar olmuşdur.

15. Akademik F.Kuznetsov "Günəş
energetikası üçün kritik materiallar" mövzüsunda
məruzə etmişdir. İclasda Azərbaycan Milli
Elmlər Akademiyası
tərəfindən elmi şurada təmsil olunan üzvlər
"Nanoməsaməli silisium günəş elementləri"
(AMEA-nın müxbir üzvü Təyyar Cəfərov), "A2B3C6
birləşmələrdə fotolüminessensiya" (AMEA-
nın müxbir üzvü Bahadur Tağıyev),
"Gallium selenid - qeyri-xətti
optoelektronikanın çox mühüm materialıdır" ( prof.
Kərim Allahverdiyev) və "Nano- və
mikrofazlı polimer kompozitlər
əsasında yeni sinif aktiv dielektrik materiallar"
(prof. Mirzə Qurbanov) mövzularında məruzələrlə
çıxış etmişlər.

16. Bu məruzələrdə Fizika İnstitutunda və Azərbaycan Milli Aviasiya Akademiyasında
aparılan işlərin nəticələri təqdim olunmuşdur. Tədbirdə ətraflı fikir mübadiləsi
aparılmış və məruzələr elmi şuranın üzvləri tərəfindən müsbət qarşılanmışdır.

17. Diqqətiniz üçün
Təşəkkürlər !