0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Маленькая солнечная панель своими руками

Содержание

Как сделать солнечную батарею своими руками: инструктаж по самостоятельной сборке

Солнечные батареи — источник получения энергии, которую можно направить на выработку электричества или тепла для малоэтажного дома. Вот только солнечные батареи имеют высокую стоимость и недоступны большинству жителей нашей страны. Согласны?

Другое дело, когда сделана солнечная батарея своими руками — затраты значительно уменьшаются, а работает такая конструкция ничуть не хуже, чем панель промышленного производства. Поэтому, если вы всерьез задумываетесь о приобретении альтернативного источника электроэнергии, попытайтесь сделать его своими руками – это не очень сложно.

В статье речь пойдет об изготовлении солнечных батарей. Мы расскажем, какие материалы, и инструменты для этого потребуются. А немного ниже вы найдете пошаговую инструкцию с иллюстрациями, которые наглядно демонстрируют ход работы.

Коротко об устройстве и работе

Энергию солнца можно преобразовать в тепловую, когда энергоносителем является жидкость-теплоноситель или в электрическую, собираемую в аккумуляторах. Батарея представляет собой генератор, работающий на принципе фотоэлектрического эффекта.

Преобразование энергии солнца в электроэнергию происходит после попадания солнечных лучей на пластины-фотоэлементы, которые являются основной частью батареи.

При этом световые кванты “отпускают” свои электроны с крайних орбит. Эти свободные электроны дают электрический ток, который проходит через контроллер и скапливается в аккумуляторе, а оттуда поступает энергопотребителям.

В роли пластин-фотоэлементов выступают элементы из кремния. Кремниевая пластина с одной стороны покрыта тончайшим слоем фосфора или бора – пассивного химического элемента.

В этом месте под действием солнечных лучей высвобождается большое количество электронов, которые удерживаются фосфорной плёнкой и не разлетаются.

На поверхности пластины имеются металлические “дорожки”, на которых выстраиваются свободные электроны, образуя упорядоченное движение, т.е. электрический ток.

Чем больше таких кремниевых пластин-фотоэлементов, тем больше электрического тока можно получить. Подробнее о принципе работы солнечной батареи читайте далее.

Материалы для создания солнечной пластины

Приступая к сооружению солнечной батареи необходимо запастись следующими материалами:

  • силикатные пластины-фотоэлементы;
  • листы ДСП, алюминиевые уголки и рейки;
  • жёсткий поролон толщиной 1,5-2,5 см;
  • прозрачный элемент, выполняющий роль основания для кремниевых пластин;
  • шурупы, саморезы;
  • силиконовой герметик для наружных работ;
  • электрические провода, диоды, клеммы.

Количество требуемых материалов зависит от размера вашей батареи, которая чаще всего ограничивается количеством доступных фотоэлементов. Из инструментов вам понадобиться: шуруповёрт или набор отвёрток, ножовка по металлу и дереву, паяльник. Для проведения испытаний готовой батареи понадобиться тестер-амперметр.

Теперь рассмотрим самые важные материалы более подробно.

Кремниевые пластины или фотоэлементы

Фотоэлементы для батарей бывают трёх видов:

  • поликристаллические;
  • монокристаллические;
  • аморфные.

Поликристаллические пластины характеризуются низким КПД. Размер полезного действия составляет около 10 – 12 %, но зато этот показатель не понижается с течением времени. Продолжительность работы поликристаллов – 10 лет.

Монокристаллические фотоэлементы могут похвастаться более высоким КПД – 13-25% и долгими сроками работы – свыше 25 лет. Однако со временем КПД монокристаллов снижается.

Монокристаллические преобразователи получают путем пиления искусственно выращенных кристаллов, что и объясняет наиболее высокую фотопроводимость и производительность.

Гибкие батареи с аморфным кремнием – самые современные. Фотоэлектрический преобразователь у них напылен или наплавлен на полимерную основу. КПД в районе 5 – 6 %, но пленочные системы крайне удобны в укладке.

Пленочные системы с аморфными фотопреобразователями появились сравнительно недавно. Это предельно простой и максимально дешевый вид, но быстрее соперников теряющий потребительские качества.

Нецелесообразно использовать фотоэлементы разного размера. В данном случае максимальный ток, вырабатываемый батарей, будет ограничен током наиболее маленького по размеру элемента. Значит, более крупные пластины не будут работать на полную мощность.

Чаще всего для самодельных батарей используются моно- и поликристаллические фотоэлементы размером 3х6 дюймов, которые можно заказать в интернет-магазинах типа Е-бай.

Стоимость фотоэлементов достаточно высока, но многие магазины продают так называемые элементы группы В. Изделия, отнесённые к этой группе имеют брак, но пригодны к использованию, а их стоимость ниже, чем у стандартных пластин на 40-60%.

Большинство интернет-магазинов продают фотоэлементы комплектами по 36 или 72 фотоэлектрической преобразовательной пластины. Для соединения отдельных модулей в батарею потребуются шины, для подключения к системе нужны будут клеммы.

Каркас и прозрачный элемент

Каркас для будущей панели можно сделать из деревянных реек или алюминиевых уголков.

Второй вариант более предпочтителен по целому ряду причин:

  • Алюминий – лёгкий металл, не дающий серьёзной нагрузки на опорную конструкцию, на которую планируется установка батареи.
  • При проведении антикоррозийной обработки алюминий не подвержен воздействию ржавчины.
  • Не впитывает влагу из окружающей среды, не гниёт.

При выборе прозрачного элемента необходимо обратить внимание на такие параметры, как показатель преломления солнечного света и способность поглощать ИК-излучение.

От первого показателя напрямую будет зависеть КПД фотоэлементов: чем показатель преломления ниже, тем выше КПД кремниевых пластин.

Минимальный коэффициент светоотражения у плексиглас или более дешёвого его варианта – оргстекла. Чуть ниже показатель преломления света у поликарбоната.

От величины второго показателя зависит, будут ли нагреваться сами кремниевые фотоэлементы или нет. Чем меньше пластины подвергаются нагреванию, тем дольше они прослужат. ИК-излучения лучше всего поглощает специальное термопоглощающее оргстекло и стекло с ИК-поглощением. Немного хуже – обычное стекло.

Если есть возможность, то оптимальным вариантом будет использование в качестве прозрачного элемента антибликового прозрачного стекла.

Проект системы и выбор места

Проект гелиосистемы включает в себя расчёты необходимого размера солнечной пластины. Как было сказано выше, размер батареи, как правило, ограничен дорогостоящими фотоэлементами.

Гелиобатарея должна устанавливаться под определённым углом, который обеспечил бы максимальное попадание на кремниевые пластины солнечных лучей. Наилучший вариант – батареи, которые могут менять угол наклона.

Место установки солнечных пластин может быть самым разнообразным: на земле, на скатной или плоской крыше дома, на крышах подсобных помещений.

Единственное условие – батарея должна быть размещена на солнечной, не затененной высокой кроной деревьев стороне участка или дома. При этом оптимальный угол наклона необходимо вычислить по формуле или с применением специализированного калькулятора.

Угол наклона будет зависеть от месторасположения дома, времени года и климата. Желательно, чтобы у батареи была возможность менять угол наклона вслед за сезонными изменениями высоты солнца, т.к. максимально эффективно они работают при падении солнечных лучей строго перпендикулярно поверхности.

Расчёты показывают, что 1 квадратный метр гелиосистемы даёт возможность получить 120 Вт. Поэтому путём расчетов можно установить, что для обеспечения среднестатистической семьи электроэнергией в количестве 300 кВт в месяц необходима гелиосистема минимум в 20 квадратных метров.

Сразу установить такую гелиосистему будет проблематично. Но даже монтаж 5-ти метровой батареи поможет сэкономить электроэнергию и внести свой скромный вклад в экологию нашей планеты. Советуем также ознакомиться с принципом расчета необходимого количества солнечных батарей.

Солнечная батарея может использоваться в качестве резервного энергоисточника при частом отключении централизованного энергоснабжения. Для автоматического переключения необходимо предусмотреть систему бесперебойного питания.

Подобная система удобна тем, что при использовании традиционного источника электроэнергии одновременно производится зарядка аккумулятора гелиосистемы. Оборудование обслуживающее гелиобатарею размещается внутри дома, поэтому необходимо предусмотреть для него специальное помещение.

Монтаж солнечной батареи по шагам

Выбрав место для размещения солнечной панели и оборудования для обслуживания гелиосистемы, а также имея в наличии все требуемые материалы и инструменты, можно начинать монтаж батареи.

При монтаже необходимо соблюдать технику безопасности, особенно осуществляя установку готовой панели на крышу дома. Рассмотрим пошаговый алгоритм, как сделать солнечную батарею.

Читать еще:  Ручка переключения передач с подсветкой своими руками

Шаг #1 – пайка контактов кремниевых пластин

Монтаж самодельной солнечной батареи часто начинается с пайки проводников фотоэлементов. Безусловно, если у вас есть возможность, то лучше всего купить фотоэлементы сразу с проводниками, т.к. пайка – очень непростая и кропотливая работа, занимающая много времени.

Пайка осуществляется следующим образом:

  1. Берётся кремниевый фотоэлемент без проводников и металлическая полоса-проводник.
  2. Проводники нарезаются при помощи картонной заготовки, их длина в 2 раза больше, чем размер кремниевой пластины.
  3. Проводник аккуратно выкладывается на пластину. На один элемент – два проводника.
  4. На место, где будет производиться спайка, необходимо нанести кислоту для работы с паяльником.
  5. Произвести пайку при помощи паяльника, аккуратно присоединив проводник к пластине.

В процессе пайки нельзя давить на силикатный элемент, т.к. он очень хрупкий и может разрушиться! Если вам посчастливилось, и вы приобрели фотоэлементы с готовыми контактами, то вы избавите себя от долгой и сложной работы, переходя сразу к изготовлению каркаса для будущей батареи.

Шаг #2 – изготовление каркаса для солнечной батареи

Каркас – это место, куда будут устанавливаться фотоэлементы. Для изготовления каркаса берутся алюминиевые уголки и рейки, из которых складываются рамки. Рекомендуемый размер уголка – 70-90 мм.

На внутреннюю часть металлических уголков наносится силиконовый герметик. Герметизацию уголков необходимо произвести тщательно, от этого зависит долговечность всей конструкции.

После того, как алюминиевая рамка готова, приступаем к изготовлению заднего корпуса. Задний корпус представляет собой деревянный ящик из ДСП с невысокими бортиками.

Высокие борта будут создавать тень на фотоэлементах, поэтому их высота не должна превышать 2 см. Бортики привинчиваются при помощи саморезов и шуруповёрта.

На дне ящика-корпуса из ДСП делаются вентиляционные отверстия. Расстояние между отверстиями примерно 10 см. В алюминиевую раму устанавливается прозрачный элемент (оргстекло, антибликовое стекло, плексиглас).

Прозрачный элемент прижимается и фиксируется, его крепление осуществляется при помощи метизов: 4 по углам, а также по 2 с длинных и по 1 с короткой стороны рамы. Метизы крепятся шурупами.

Каркас для гелиобатареи готов и можно приступать к самой ответственной части – монтажу фотоэлементов. Перед монтажом необходимо очистить оргстекло от пыли и обезжирить спиртсодержащей жидкостью.

Шаг #3 – монтаж кремниевых пластин-фотоэлементов

Монтаж и пайка кремниевых пластин – самая трудоёмкая часть работы по созданию солнечной панели своими руками. Сначала раскладываем фотоэлементы на оргстекло синими пластинами вниз.

Если вы впервые собирайте батарею, то можно воспользоваться подложкой для нанесения разметки, чтобы расположить пластины ровно на небольшом (3-5 мм) расстоянии друг от друга.

  1. Производим пайку фотоэлементов по следующей электросхеме: “+” дорожки расположены на лицевой стороне пластины, “-” – на обратной. Перед пайкой аккуратно наносит флюс и припой, чтобы соединить контакты.
  2. Производим пайку всех фотоэлементов последовательно рядами сверху вниз. Ряды затем должны быть также соединены между собой.
  3. Приступаем к приклеиванию фотоэлементов. Для этого наносим небольшое количество герметика на центр каждой кремниевой пластины.
  4. Переворачиваем получившиеся цепочки с фотоэлементами лицевой стороной (там, где синие пластины) вверх и размещаем пластины по разметке, которую нанесли ранее. Осторожно прижимаем каждую пластину, чтобы зафиксировать её на своём месте.
  5. Контакты крайних фотоэлементов выводим на шину, соответственно “+” и “-“. Для шины рекомендуется использовать более широкий проводник из серебра.
  6. Гелиобатарею необходимо оснастить блокирующим диодом, который соединяется с контактами и предотвращает разрядку аккумуляторов через конструкцию в ночное время.
  7. В дне каркаса сверлим отверстия для вывода проводов наружу.

Провода необходимо прикрепить к каркасу, чтобы они не болтались, сделать это можно используя силиконовый герметик.

Сборка солнечной батареи своими руками в домашних условиях

Преобразование света в электричество – идея не новая, давно практикуется. Сегодня можно сравнительно легко спроектировать, собрать батарею светочувствительных элементов. Инструменты, компоненты не составит труда приобрести в магазине, через интернет.

Какие лучше выбрать?

Солнечные батареи своими руками в домашних условиях могут быть собраны буквально за пару часов. Существует несколько разновидностей преобразователей света в электрическую энергию. Они различаются своим КПД, размерами, другими характеристиками. Основные категории:

Основное преимущество монокристаллической разновидности – сравнительно высокий коэффициент полезного действия. Его величина – 14-27%. Притом монокристаллический тип служит почти четверть века – 25-30 лет. Изготавливаются из кристаллов, выращенных искусственным способом. Единственным минусом является падение КПД с течением времени.

Хорошей альтернативой являются поликристаллические модули. Они имеют гораздо меньший срок эксплуатации (не более 10 лет). КПД также сравнительно невелик – 13%. Однако производительность остается практически неизменной на протяжении срока использования. Цена компонентов, работа которых основывается на кристаллах, сравнительно велика.

Более дешевой альтернативой являются аморфные. Представляют собой гибкую пленку (она является своеобразной основой). Поверх нанесен кремний – используется в качестве преобразователя. Сама технология появилась сравнительно давно, её возраст насчитывает не один десяток лет. Однако аморфный кремний появился в свободной продаже сравнительно недавно.

Солнечная батарея своими руками должна изготавливаться из модулей удовлетворяющих требованиям проекта. Выбирать необходимо учитывая следующие факторы:

· регион проживания – различается продолжительность дня;

· условия эксплуатации (влажность, температура, иное);

· количество необходимого электричества;

Желательно перед началом закупок определиться с целями и задачами. Это позволит выбрать оптимальный вариант, избежать стандартных ошибок. Например, нет необходимости покупать инвертор – если источник энергии используется для обеспечения напряжением устройств, работающих на постоянном токе.

Какие инструменты и материалы необходимы?

Преобразователь – основа проекта. Но для сборки, нормальной работы требуется сравнительно широкий перечень материалов:

· припой – оптимальным решением станет мягкий, низкотемпературный оловянный;

· провода одножильные или многожильные, медные (изолированные, оголенные) – тип выбирается с учетом используемых пластин;

· рама – представляет собой конструкцию из пластика, металла либо дерева;

· стекло, прозрачный полимер – позволяет предотвратить возможные механические, иные повреждения;

· герметик – хорошим решением станет эпоксидный компаунд (можно заменить обычным силиконом);

· аккумулятор – выступает в роли накопителя для поддержания заданного уровня напряжения в темное время суток;

· инвертор – преобразует постоянное напряжение в переменное (если требуется).

Помимо материалов для сборки потребуется ручной инструмент:

1. набор отверток (шлицевых, крестовых);

2. дрель с набором сверл разного диаметра;

4. мультиметр (позволяющий замерять постоянный/переменный ток, напряжение);

5. паяльник подходящей мощности.

Понадобится несколько десятков саморезов. Выбирать их длину, диаметр следует исходя из выбранного материала. Если будет использоваться дерево – желательно предварительно обработать его антисептическими составами, покрыть лаком. Присутствие большого количества влаги обычно негативно сказывается на состоянии древесины, вызывает гниение.

Пластик более практичен. Устойчив к перепадам температур, не поддается коррозии. Некоторые умельцы используют для сборки рам полипропиленовые трубы малого диаметра. Приобрести такие очень просто, спайка занимает буквально пару часов. Но требуется специальный паяльник, набор насадок, фитинги.

Подготовка проекта и выбор места установки

Чтобы самодельная солнечная батарея отрабатывала на все 100%, следует правильно выбрать место монтажа. Учитывается множество различных факторов. Основные наиболее серьезные:

· количество падающих солнечных лучей;

· наличие либо отсутствие тени деревьев, строений расположенных рядом.

Например, в течение дня хорошо освещенное, солнечное место может превратиться в затемненный участок – солнце перемещается, заходит за различные постройки. Можно выбрать место расположение просто на земле. Оптимальным решением станет установка на крыше. Желательно заранее убедиться, что конструкция выдержит вес.

Нужно отметить: максимальный КПД отдельных разновидностей достигается за счет правильного расположения относительно солнца. Свет должен падать под определенным углом. Не лишним будет сконструировать поворотную раму, регулируемую по высоте. Например, монокристаллические/поликристаллические ячейки позволяют получить максимум электричества лишь при угле падения солнечных лучей 900.

Регулировки позволяют получить максимальный заряд. Солнце изменяет свое положение не только с течением суток. Многое зависит от времени года. Например, летом солнце стоит в зените. Зимой – опускается ниже, находится рядом с горизонтом. Потому если планируется эксплуатация в зимний период времени – желательно сделать конструкцию поворотной.

Интенсивность светового потока играет важную роль. Например, если летним днем «отдает» 6-7 кВт/ч, то вечером КПД уменьшится – на 50%. Следовательно, стационарное положение позволит добиться только минимальной производительности. Оптимальное решение – расположить конструкцию под углом 50-600. Пределы величины углов регулируемых конструкций:

Читать еще:  Поделки из папье-маше - 5 идей

Отсчет указанных выше углов начинается от горизонтальной плоскости. Важный момент – суммарная площадь используемых пластин. Зависимость сравнительно проста: чем она больше – тем более мощные потребители возможно подключить. Расчеты следует осуществлять с учетом КПД. Обычно 1 м2 пластин выдает 120 Вт электрической энергии. Получить 2.5 кВт возможно путем установки примерно 20 м2 панелей.

Солнечная панель своими руками не может обеспечить стабильное напряжение. На производительности сказывается время года, другие факторы. Потому необходимо приобрести дополнительно накопители – аккумуляторные. Оптимальным выбором станут литиево-полимерные элементы питания. Они быстро заряжаются, возможно самостоятельно подключить контролер питания, выбрать номиналы.

Процедура сборки: основные этапы

Разобраться, как сделать солнечную батарею своими руками, не составит большого труда. Достаточно лишь приобрести основные детали, инструменты. Выделяют 3 основных этапа:

· сборка – объединение нескольких отдельных пластин;

· изготовление рамы, защитного экрана (применяется стекло, прочный пластик);

· сборка отдельных компонентов.

Спайка отдельных пластин

После приобретения подходящих панелей можно начинать собирать конструкцию. Самодельная солнечная батарея своими руками сравнительно проста в изготовлении. Самый важный шаг – спайка модулей. Пластины любого типа (кристаллические, собранные на основе кремния) соединяются обычными проводниками (одножильные или многожильные). Необходимо использовать заранее подготовленный паяльник, низкотемпературный припой.

Причем желательно использовать олово. Низкая температура пайки позволит избежать повреждения пластин. Даже если работа выполняется аккуратно велика вероятность повредить компоненты. Оптимальное решение – использовать припой марки ПОС-61. Температура плавления составляет 1800С. Порядок пайки включает основные этапы:

· заранее нарезается достаточное количество проводников – которые будут объединять отдельные элементы (длина жилы должна быть в 2 раза больше длины элемента);

· далее модуль аккуратно раскладывается – желательно использовать ровную поверхность (столешница, большой лист фанеры);

· каждый контакт зачищается кусачками (если присутствует изоляция), лудится оловом;

· пропаиваются все контакты, пластины раскладываются в определенном порядке (работать необходимо аккуратно, элементы очень хрупкие);

Рассмотренным выше способом соединяются между собой отдельные элементы. Иногда приобретаемые компоненты снабжаются проводниками. Подобные решения существенно упрощают сборку, уменьшают количество требуемого времени. Желательно не использовать паяльник мощностью более 45 Вт. Оптимальный выбор – паяльная станция снабженная регулятором температурного режима. Использование такого паяльника позволит избежать порчи пластин, их повреждения.

Время, необходимое на осуществления данного этапа, зависит от сложности работы, количества элементов. Паять необходимо аккуратно, спешка станет причиной порчи.

Изготовление рамы

Солнечная батарея своими руками из подручных средств подразумевает изготовление специального основания в виде короба. Собирается он из пластика, также могут использоваться деревянные рейки либо металлический профиль. Невысокие бортики позволяют закрепить внутри плоское основание. После чего сверху укладывается прозрачное стекло – позволяет защитить элементы от дождя, иных неблагоприятных воздействий. Изготовить короб можно из прямоугольного листа фанеры либо ДСП. Выбирать основу необходимо с учетом площади поверхности основания.

Процесс изготовления рамы включает следующие основные этапы:

· дрелью, сверлом 10 мм делается некоторое количество отверстий (расстояние между ними – 10 см) – они создают приток холодного воздуха, отводят тепло (процесс работы элементов подразумевает их нагрев);

· края рамки снабжаются бортиками – высота должна составлять 2 см (тень на поверхность попадать не должна);

· удобным способом из прозрачного пластика либо обычного стекла вырезается лист площадью совпадающий с рамой;

· далее лист пластика/стекла аккуратно располагается на раме, крепится доступным способом (хорошее решение — клей);

Стоит помнить: крепление стекла должно осуществляться уже после расположения внутри спаянных деталей. После завершения предыдущих этапов работы требуется изготовить прижимной каркас. Отлично подходит алюминий.

Материал прозрачной крышки не должен создавать блики – иначе энергия солнечных лучей, преобразуемая кремнием, будет отражаться. КПД конструкции существенно упадет. После изготовления прижимной рамы, остальных необходимых компонентов можно собирать заранее подготовленные модули.

Сборка модулей

Рассматриваемый этап – самый ответственный. Собирается единая цепь, состоящая из различных элементов. При возникновении трещин, иных механических дефектов весь модуль придется спаивать заново – это приведет к потере времени. Важно подготовить, собрать контролер заряда. Можно приобрести уже готовое устройство либо самостоятельно собрать таковое. Чтобы спроектировать контролер следует рассчитать нагрузки, подобрать подходящие диоды.

Отличное решение – МРТ-7210 А. Готовое устройство снабжается светодиодным экраном, регулировками, индикаторами. Приобрести такое можно в магазине радиоэлектроники.

Можно попробовать собрать контролер самостоятельно. Для этого потребуются глубокие знания теоретических основ электротехники, электроники. Самостоятельная сборка обойдется дешевле. Стандартная схема контролера питания:

Основные этапы сборки отдельных модулей в единую конструкцию:

· компоненты аккуратно раскладываются на прозрачной крышке – необходимо выдержать между отдельными компонентами расстояние 3-5 мм (можно сделать небольшие пометки карандашом, маркером);

· паяльником, нагретым до температуры 1850С, спаиваются выводы каждого компонента – согласно маркировке.

Положительные контакты располагаются на фронтальной стороне. Отрицательные – на минусовой.

Необходимо размещать все отдельные компоненты в определенной последовательности. Иначе возникает вероятность повреждения. Вертикальные ряды аккуратно пропаиваются в общую шину. Дальнейшая работа включает основные этапы:

· фотоэлементы приклеиваются на прозрачную крышку – необходимо нанести некоторое количество герметика, убрать лишний (необходимо следить, чтобы все компоненты располагались согласно разметки);

· сверлом 8 мм изготавливается пара отдельных отверстий – через них пропускается пара проводов (положительный и отрицательный);

· цепь снабжается контролером заряда – конструкция аккуратно впаивается (устройство позволяет предотвратить разряд в темное время суток);

· каждый вывод должен быть обязательно зафиксирован – используется герметик;

· вся конструкция аккуратно располагается внутри рамы собранной ранее.

Когда сборка полностью завершена – следует обязательно проверить работу всей конструкции. Чтобы сделать это следует расположить раму под солнцем, проверить наличие напряжение мультиметром.

Значения, полученные путем измерения, требуется сравнить с расчетными. Для этого нужно перемножить количество пластин на ток одной. Если значения совпадут, либо погрешность будет в пределах 1-10% — все сделано правильно. Чтобы герметизировать все соединения желательно использовать специальные водостойкие герметики. Выбранный клей должен выдерживать резкие перепады температур.

Чтобы добиться максимальной герметизации следует расположить раму под прессом. Действовать нужно аккуратно – особенно если используется обычное стекло. Даже небольшая трещина может стать причиной падения КПД (создаст тень).

До начала заливки можно установить демпфер – изготавливается из поролона, располагается между фотоэлементами и плитой. Ширина должна быть меньше толщины бортиков. Подключить собранную конструкцию следует через инвертор, аккумулятор. По желанию допускается использовать стабилизатор напряжения. Разобраться как самому сделать солнечную батарею не составит труда. Большая часть работы требует базовых знаний физики. Все необходимое для сборки есть в магазинах электроники.

Если вам было интересно, возможно вас заинтересует также статья «Как сделать ветрогенератор своими руками»

Как сделать солнечную батарею своими руками?

Многие компании в интернете реализуют уже готовые собранные панели, которые напрямую подключаются к потребителю. Но, такие устройства имеют куда большую стоимость, чем отдельные элементы. В связи с особенностью климатического пояса полностью перейти на солнечную электроэнергию у вас вряд ли получится, поэтому и готовые солнечные батареи смогут окупиться только через 10 — 40 лет. Чтобы сэкономить на дорогостоящих заводских панелях, куда выгоднее приобрести фотоэлектрические модули, комплектующие к ним и заняться сборкой ячеек в единую солнечную батарею самостоятельно.

Какой вариант выбрать?

Первое, что вам нужно – приобрести фотоэлектрический преобразователь. Различные модели предлагаются как отечественными производителями, так и зарубежными. Наиболее дешевыми вариантами являются китайские кремниевые фотоэлементы. Они имеют ряд недостатков, но, в сравнении с американскими и отечественными, куда более дешевые. Все модели, в зависимости от типа, подразделяются на три вида:

  • монокристаллические модули – состоят из искусственно выращенных кристаллов достаточно больших размеров. Отличаются самым высоким КПД в 13 – 26% и самым длительным сроком эксплуатации в 25 лет. Недостатком солнечных батарей на их основе является снижение максимального КПД в течении периода эксплуатации.
  • поликристаллические фотоэлементы – в сравнении с предыдущими имеют куда меньший срок эксплуатации, как заявляет производитель – 10 лет. Также они могут выдать только 10 – 12% КПД, в с равнении с предыдущими, зато этот параметр остается постоянным для них в течении всего периода работы.
  • аморфные батареи – это пленочные батареи, в которых на гибкую основу нанесен аморфный кремний. Такие фотоэлементы появились сравнительно недавно и могут наклеиваться на любые поверхности – окна, стены и т.д. Они характеризуются самым низким КПД – 5 – 6%.
Читать еще:  Устройство для автоматического поворачивания яиц в инкубаторе своими руками

Выбор определенного типа зависит от ваших пожеланий и поставленных задач. К примеру, если количество солнечного излучения сравнительно невелико в вашем регионе, лучше устанавливать монокристаллические преобразователи, так как у них самый высокий КПД.

Подготовка инструментов и выбор материалов

Помимо преобразователей, для сборки полноценной солнечной панели вам понадобятся такие материалы:

  • Припой – для солнечной батареи необходимы легкоплавкие оловянные сплавы.
  • Соединительные провода – подбираются однопроволочные медные марки. Для соединения монокристаллических и поликристаллических пластин применяются голые проводники, а для отвода электроэнергии изолированные.
  • Рамка – создает основной каркас, в котором располагается вся солнечная батарея. Состоит из основания – ДСП, USB, фанеры и прочих, металлических или деревянных планок, уголков и саморезов для их соединения.
  • Стекло или полимерная пластина – создают защитный слой поверх монокристаллических пластин, также, в сочетании с рамой, служат для скрытия элементов от воздействия атмосферных осадков и механических воздействий.
  • Герметик – наилучшим материалом для герметизации является эпоксидный компаунд, но это достаточно дорогостоящее удовольствие, поэтому его можно заменить силиконовым герметиком.
  • Аккумуляторная батарея – предназначена для накопления электрической энергии в светлое время суток с целью дальнейшего использования. Экономить при выборе батареи не стоит, так как качественная модель прослужит гораздо дольше.
  • Инвертор – используется для преобразования постоянного напряжения в переменное. Преобразователь напряжения необходим для подключения к солнечной батареи любых бытовых приборов.

Из инструментов вам пригодиться ножовка, дрель, шуруповерт или обычная отвертка для закручивания саморезов, мультиметр или амперметр для определения работоспособности солнечной батареи, паяльник.

Составление проекта

На этапе подготовки проекта необходимо определить наиболее подходящее место для установки солнечной батареи. Определите, с какой стороны участка находиться больше всего солнечных лучей, не падает тень от деревьев и других построек. Место установки может быть на земле, скатах крыши, стенах или отдельно стоящих конструкциях. К примеру, если вы хотите установить солнечную батарею на крыше, следует убедиться, что конструкция выдержит ее вес.

Из-за того, что максимальная производительность моно- и поликристаллических ячеек обеспечивается исключительно при перпендикулярном попадании на них солнечных лучей, желательно собрать для них регулируемую конструкцию. Которая позволит изменять угол наклона солнечной батареи, в зависимости от времени года или даже времени суток. Так как положение источника света в различные периоды года и суток значительно отличаются (рисунок 1).

Рис. 1: зависимость положения солнца от времени года

Также обратите внимание, что в стационарно установленной батарее, к примеру, вырабатывающая в идеальных условиях 7 кВт/ч, утром и вечером будет вырабатыватся только 3 кВт/ч. Соответственно, при установке только в одном положении, батарея будет выдавать номинальную мощность лишь несколько месяцев в году. Если вы решите монтировать ее в стационарном положении, панели следует располагать под углом от 50 до 60º, для регулируемых устанавливается два предела – зимний в 70º и летний в 30º, а в промежуточный период, их наклоняют как стационарные.

Чтобы определить количество пластин, необходимо подсчитать, какой электрический ток или мощность генерирует одна из них или 1 м 2 . Как правило, 1 м 2 выдает порядка 125 Вт, поэтому чтобы получить около 2,5 кВт для бытовых нужд, необходимо установить 20 м 2 панелей.

Порядок изготовления солнечной батареи

Элементы на поли- или монокристаллическом кремнии необходимо объединить в единую панель. Для этого осуществляется пайка контактов к проводникам. Порядок пайки следующий:

  • Оголенные проводники нарежьте одинаковыми отрезками под лекало, такой длины, чтобы она в два раза превышала размер элемента солнечной батареи. Рисунок 2: отмерьте проводники с помощью лекала
  • Выложите модули на ровную поверхность (секло, лист фанеры, стол и т.д.).
  • Очистите электрические контакты и полудите оловом, накладывать большое количество припоя сюда не нужно, достаточно слегка покрыть контакт. Рисунок 3: полудите контакты
  • Припаяйте заранее полуженные проводники к контактам, обратите внимание, что сильно придавливать пластины нельзя, так как они очень хрупкие. Рисунок 4: припаяйте провод к элементу
  • Замерьте ток от одного элемента с проводниками, это поможет подсчитать суммарную величину для всей батареи.

Если приобретенные вами элементы для солнечных батарей уже оснащены соединительными проводниками, этот этап можно пропустить и сразу переходить к изготовлению рамки.

Изготовление рамки

Рамка солнечной батареи представляет собой короб с невысокими бортами, который накрывается прозрачным стеклом. Для изготовления рамки:

  • Возьмите прямоугольный лист фанеры или ДСП такого размера, чтобы на нем могло располагаться нужное количество элементов. Просверлите в нем небольшие отверстия на расстоянии 10 см друг от друга для вентиляции. Рис. 5: просверлите отверстия для вентиляции
  • Приклейте по краю листа деревянные планки высотой не более 2 см, чтобы они не отбрасывали тень на солнечные приемники. Дополнительно прикрутите планки небольшими шурупами.
  • Вырежьте крышку из стекла или прозрачного полимера. Ее размеры должны соответствовать нижнему листу или быть меньше, в зависимости от того, поддается она сверлению или нет. Если крышку можно прикрутит шурупом, то размер может быть идентичен, если стекло может лопнуть при попытке сверления, сделайте его меньше на 0,5 – 1 см. Рис. 6: заготовьте крышку из стекла
  • Изготовьте из алюминиевого уголка прижимной каркас для верхней прозрачной крышки солнечной батареи, но пока ничего не прижимайте.

Рис. 7. соберите солнечную батарею

Постарайтесь подобрать материал для прозрачной крышки без бликов, иначе часть энергии солнца будет отражаться, что значительно снизит КПД. После того, как изготовите рамку, соберите солнечную батарею.

Изготовление модулей

Данный этап требует особой осторожности и внимания, поскольку на нем вы формируете электрическую цепь солнечной батареи. Если допустите прожоги или трещины, вы можете испортить не только какой-либо конкретный элемент, но и весь модуль, который в итоге придется переделывать.

  • Разместите солнечные коллекторы лицевой стороной на прозрачной крышке. Оптимально между элементами должно быть 3 – 5 мм, если этого трудно добиться с первого раза, можете сделать разметку на стекле. Рис. 8: разместите элементы
  • Аккуратно спаяйте выводы от каждого элемента «+» к «+», и «–» к «–». Плюсовые контакты должны располагаться на лицевой стороне, а минусовые на внутренней. Рис. 9: спаяйте выводы элементов

Все элементы соединяются последовательно сверху вниз, чтобы не раздавить нижние, когда будете паять. Вертикальные ряды припаяйте на общую шину.

  • Приклейте фотоэлементы к прозрачной крышке, для этого нанесите в центр элемента немного герметика и аккуратно придавите его. Следите, чтобы он располагался строго по разметке, рабочей поверхностью к стеклу, иначе переклеить потом будет проблематично. Рис. 10: приклейте элементы к стеклу
  • Просверлите в рамке отверстия для вывода плюсовой и минусовой шины солнечной батареи. В цепь батареи включите контроллер заряда, который предотвратит разряд заряда аккумулятора на солнечную батарею в темное время суток. Для этого подберите такие характеристики диодов, которые обеспечат полную блокировку цепи от обратного тока.
  • Зафиксируйте выводы солнечной батареи в отверстиях при помощи герметика и поместите в рамку. Рисунок 11: зафиксируйте провода герметиком

После того, как вы собрали батарею, проверьте ее работоспособность. Вынесите ее под солнечные лучи и замерьте величину тока на выводах.

Рис. 12: вынесите на улицу и проверьте мультиметром

Сравните это значение с ранее замеренной величиной для одного элемента солнечной батареи. Чтобы проверить правильность, умножьте количество элементов на ток от одного, если прибор показал такое значение или близкое к нему, солнечная батарея собрана правильно и ее можно герметизировать.

Для герметизации используются компаунды или силиконовые герметики, которые подходят для температуры ниже нуля. Для этого солнечную батарею можно как заливать полностью, так и нанести герметик только между модулями.

Рис. 13: залейте герметиком

Второй вариант более экономный, но первый обеспечит вам куда большую надежность и лучшую герметизацию. После герметизации сверху устанавливается умеренный пресс до полного застывания.

Рис. 14: установите умеренный пресс

До заливки вы можете установить демпфер из плотного поролона между фотоэлементами солнечной батареи и плитой из ДСП. Ширина поролона выбирается менее высоты борта, в рассматриваемом случае высота – 2 см, соответственно можно взять поролон 1,5 см в толщину. Готовые и проверенные батареи установите согласно составленного проекта и подключите к электрической сети дома через аккумулятор и инвертор.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:

Adblock
detector