Солнечные батареи своими руками: инструкция по изготовлению. Как сделать солнечную батарею своими руками

все про альтернативный источник энергии — solar-energ.ru. Как сделать солнечную батарею из простых подручных средств

Иногда сделать своими руками солнечную батарею бывает необходимо. Мы расскажем, как, из чего и для каких целей можно использовать самодельную СБ.

Людей, которые бы желали жить в экологически чистом месте, вдали от шума цивилизации, становится все больше. Развитая промышленность загрязняет воздух и окружающую среду и вызывает распространение многих болезней, ослабляя иммунитет. Но отъезд подальше от города имеет некоторые сложности, в первую очередь это связано с отсутствием электроснабжения некоторых участков. Жить же в наше время без электричества практически невозможно. На Западе данная проблема решается установкой ветрогенератора, но этот способ имеет свои сложности. В первую очередь дело в дороговизне оборудования. К тому же, чтоб обеспечить целый дом, потребуется не один, а как минимум несколько генераторов. Одним из самых эффективных способов обеспечения электроэнергии дома считается использование солнечных батарей. Небольшую солнечную батарею можно построить своими руками, ведь заводские варианты не дешевы.

Узнаем, как сделать солнечную батарею

Основные элементы: где достать

По сути, солнечная батарея представляет собой контейнер, в котором располагают массив элементов, преобразующих энергию Солнца в электричество. Мы не зря употребили слово «массив». Дело в том, что чтобы обеспечить даже самый маленький домик энергией, элементов должно быть достаточно много.

А так как эти элементы имеют весьма хрупкую структуру, контейнер должен обеспечить их механическую защиту. Кроме того, в контейнере все элементы объединяются в один. Принцип работы батареи не сложен. Поэтому сделать ее можно и самостоятельно.

Для этого все-таки надо изучить теоретическую часть, так как солнечные батареи мало кто делает самостоятельно. Отсюда, кстати, и мнение, что сделать их сложно. Но на самом деле это не так. Основные выводы, полученные после изучения материала о создании данного источника электроэнергии, следующие:

Самое главное – приобрести солнечные элементы, и желательно по доступной цене.
Можно использовать бывшие в употреблении запчасти, ввиду высокой стоимости новых.
Купить пластины, которые обладают небольшими повреждениями, можно на аукционах или по рекламе.

Таким образом, на солнечных элементах вполне можно сэкономить. А уж сделать своими руками контейнер не составит трудности.

Солнечные элементы

Принцип работы

Если вы раньше особо не вникали в вопрос, как сделать солнечную батарею, то в первую очередь следует понять принцип ее работы. Если понять принцип, как она работает, то и вопрос, как ее сделать своими руками, не поставит вас в тупик. На самом деле ее конструкция вполне проста.

Как мы писали выше, солнечная батарея (СБ) — это некоторое количество фотоэлектрических преобразователей энергии, сделанных из кремния для генерации постоянного тока. Все элементы соединены и установлены в контейнере.

Преобразователи бывают трёх видов:

монокристаллические;
поликристаллические;
аморфные или тонкопленочные.

Фотоэлектрический эффект представляет собой следующее: свет от Солнца падает на фотоэлементы, после чего выбивает свободные электроны с последних орбит каждого атома кремниевой пластины. Свободные электроны начинают перемещаться между электродами, тем самым вырабатывая постоянный ток. Постоянный ток, в свою очередь, преобразовывается в переменный, которым и будет оснащаться здание.

схема преобразования солнечной энергии в элементах

Как правильно подобрать фотоэлемент

Так как фотоэлементы бывают аморфные, поликристаллические и монокристаллические, можно выбрать один из этих трех вариантов. Желательно это сделать до начала проектной работы. Рассмотрим основные характеристики каждого из видов.

Монокристаллические имеют КПД 12-14%, но являются самыми чувствительными к лучам света. Если в вашей местности солнечных дней не так много, лучше этот вариант не рассматривать. Небольшая облачность способна существенно снизить КПД. Срок эксплуатации составляет 30 лет.

Аморфные в своем составе имеют гибкий кремень. Их КПД составляет около 10%. Их производительность электричества не снижается даже в плохих погодных условиях. Однако они очень дороги, да и достать их бывает непросто.
Поликристаллические имеют КПД до 9%. Они весьма доступны, их производительность не зависит от облачности, но срок эксплуатации меньше на треть – до 20 лет.

В специализированных магазинах можно найти любой из этих вариантов. Если же вы хотите немного сэкономить, выбирайте второй сорт. Эти элементы будут иметь небольшие дефекты, но на работе прибора это не скажется. Иногда цена на б. у. части ниже в 2-3 раза, что позволяет сэкономить должным образом, делая работу самостоятельно.

Как расположить для улучшения КПД

Так как КПД зависит в первую очередь от света, при выборе места под ваше устройство необходимо пользоваться следующим принципом: установку стоит проводить как можно выше. Именно поэтому устройства располагают чаще всего на крыше здания. Однако иногда бывает так, что дом при строительстве не рассчитан на больший вес, а данный способ получения электричества требует более крепких перекрытий. Тогда следует выбирать место на земле, которое в течение дня постоянно освещено.

Как расположить солнечную батарею

Что же касается угла падения лучей, то установку лучше ставить так, чтоб они падали перпендикулярно. В современных заводских установках владелец может корректировать угол наклона платформы. Сделать же это в самодельных вариантах не просто.

Угол наклона определяется как географическим месторасположением участка, так и уровнем солнцестояния на местности.

Самостоятельная работа

как сделать солнечную батарею

Сразу хочется сказать – не особо надейтесь, что сможете сами построить устройство, которое полностью покроет все расходы дома, и обеспечит здание электричеством в 220 Вольт. Размеры такой установки были бы огромны, ведь одна пластина генерирует электрический ток с напряжением всего 0,5 В. Оптимально для самоделки – номинальное напряжение в 18 вольт. На этот показатель мы и будем ориентироваться, рассчитывая необходимое количество фотоэлементов для батареи.

Важно: Корпус устройства представляет простой неглубокий ящик. Бортики лучше сделать как можно меньше, чтобы они не создавали тень. Материалом для него может быть фанера и рейки.

Бортики для лучшего крепления садим на клей и привинчиваем саморезами. Чтобы блоки было проще спаять, ящик делим на две части с помощью планки, зафиксированной по центру ящика.

Собираем каркас для фотоэлементов

каркас для фотоэлементов солнечной батареи из профиля

Защитная рамка или каркас – важнейшая часть устройства. Для ее создания в домашних условиях можно использовать алюминиевые уголки 30х30 мм или деревянные бруски.

Если вы решили использовать металлический профиль, фаска снимается напильником под углом 45 градусов. После того, как все части каркаса выпилены, они соединяются с помощью уголков. Защитное стекло приклеивается на готовый каркас с помощью силикона.

Важно: Функцию подложек могут выполнять два вырезанных куска ДВП. На них и будут крепиться солнечные элементы. Вместо ДВП можно использовать любой тонкий материал, обладающий жесткостью и не проводящий электрический ток.

Как соединять пластины

Чтобы правильно соединить пластины, надо знать некоторые принципы:

Для увеличения напряжения в домашних условиях, при спаивании пластин нужно знать, что для увеличения напряжения соединять их надо последовательно, а для увеличения силы тока — параллельно.
Промежуток между кремниевыми пластинами должен составлять 5 мм с каждой стороны. Это необходимо, так как при нагреве пластины могут расширяться.

Каждый преобразователь имеют две дорожки: с одной стороны у них будет «плюс», с другой — «минус». Соединением все детали последовательно в единую цепь.
Проводники с последних компонентов цепи надо вывести на общую шину.

Важно: чтобы избежать саморазряда устройства в ночное время или облачную погоду, можно сделать монтаж диода Шоттки 31DQ03 или другого аналога на контакт от «средней» точки.

Когда все работы по спайке закончены, с помощью мультиметра можно проверить выходное напряжение. Оно должно составлять 18–19В для обеспечения небольшого дома электроэнергией.

Как собрать панель

Устройство солнечной батареи

Итак, корпус у нас готов, и пора заняться панелью. В полученный ящик надо уложить спаянные преобразователи. В центре каждого фотоэлемента наносим силикон, и закрываем сверху подложкой из ДВП для их фиксации. Закрываем конструкцию крышкой, и для надежности все стыки герметизируем силиконом или герметиком. Полученная панель устанавливается на специальный держатель или каркас.

Важно: Чтобы защитить батарею от агрессивного воздействия среды и климата, применяют оргстекло, закрывающее лицевую сторону. Если батарея крупная, можно использовать два куска, но если позволяет ее размер – то можно вырезать один, тогда соединение будет без стыка.

Обычное стекло лучше не брать – оно слишком хрупкое, и в процессе эксплуатации может лопнуть.

Своими руками из того, что есть

Если цена на солнечные панели вас не устраивает, вы вполне можете создать свою установки из практически подручных материалов. Ниже мы рассмотрим, как сделать солнечную батарею своими руками из различных материалов – например, из транзисторов, диодов и фольги.

солнечная батарея своими руками из подручных средств

Транзисторы, как основа световых элементов

Транзисторы подходят под нашу цель, так как внутри у них располагается довольно большой кремневый полупроводниковый элемент, который и будет использоваться для производства электричества. Лучше всего остановить свой выбор на транзисторах типа КТ или П.

Важно: При сборке источника тока хорошим вариантом будет разработать монтажную плату из фольгированного стеклотекстолита. Плату, после распайки, нужно поместить в корпус подходящих размеров, а сверху закрыть пластиной из оргстекла. В результате мы можем получить источник тока из нескольких десятков транзисторов, который генерирует напряжение в несколько вольт при выходном токе в несколько миллиампер.

Начинаем работу. В первую очередь срезаем металлическую крышку с необходимого количества радиодеталей. Это сделать проще, если зажать транзистор в тисках и произвести срез аккуратно ножовкой по металлу. Внутри вы увидите пластину. Это и есть главная часть нашего будущего устройства. Он будет служить нам фотоэлементом.

Деталь будет иметь три контакта: база, эмиттер и коллектор. Во время сборки выбирайте коллекторный переход в связи с наибольшей разностью потенциалов.

Своими руками сборку лучше делать на ровной поверхности из любого диэлектрического материала.

Важно: Все транзисторы спаиваем в отдельные последовательные цепочки, которые, в свою очередь, необходимо соединять параллельно. Расчет источника тока делаем, основываясь на характеристиках радиодеталей. В среднем, один транзистор выдает напряжение 0,35 В при силе тока при КЗ в 0,25 мкА.

Те транзисторы, которые вы собираетесь использовать при создании солнечных батарей, перед работой следует проверить. Для этих целей берем простой мультиметр. Необходимо переключить прибор в режим измерения тока, включить его между базой и коллектором или эмиттером транзистора. Снимаем показатель – обычно прибор демонстрирует небольшой ток — доли миллиампера, реже чуть больше 1 мА. Далее переключаем прибор в режим измерения напряжения (предел 1-3 В), и получаем значение выходного напряжения (оно составит порядка нескольких десятых долей вольта). Транзисторы желательно группировать с близкими значениями выходных напряжений.

Используем диоды

Вторым популярным материалом для самодельного источника энергии считается диод. Диоды Д223Б могут стать действительно альтернативным источником электрического тока. Они имеют наибольший вольтаж, и заключены в стеклянном корпусе. Один диод может сгенерировать 350 мВ на солнце, исходя из этого, можно определить и напряжение на выходе готового изделия.

Произведя расчёты, подбираем нужное количество диодов. Их необходимо сложить в емкость и залить ацетоном. Можно использовать и другой растворитель. Это необходимо, чтобы снять краску со стекла.

Берем пластину из не металлического материала, и делаем на ней разметку, куда будут впаяны компоненты источника питания. Через несколько часов краска, как раз пока делается разметка, станет мягкой, и ее можно легко соскрести.

Солнечная панель на диодах

Далее необходимо определить плюсовой контакт – для этого используем мультиметр. Определяем контакт под лампочкой или на солнце. Впаиваем диоды параллельно, так как в данном случае кристалл лучше всего будет генерировать энергию от солнца. В результате на выходе будет максимальное напряжение.

Важно: для самостоятельной сборки можно выбрать диоды Д223Б. Они лучше всего подходят, так как имеют стеклянный и небольшой корпус, и их можно установить достаточно плотно. К тому же, напряжение в них одно из самых больших(целых 350 мВ под солнцем).

Как использовать фольгу

Фольгу также можно использовать для создания источника питания, однако энергии она будет давать немного. Подходит обычная фольга, размером 45 квадратных см. Ее необходимо промыть в мыльной воде, чтобы удалить любой жир. Вот пошаговая инструкция:

Используя шкурку, удаляем любой вид коррозии.
На электрическую плитку с мощностью от 1,1кВт кладем лист фольги, и нагреваем до тех пор, пока на ней не появятся оранжево-красные пятна. Если нагревать далее, пятна станут черные, что будет говорить об образовании оксида меди.
Продолжаем нагревать еще минут 30, чтобы оксидная пленка стала нужной толщины. Выключаем горелку и даем листу остыть. Медленно остывая, оксид начинает отходить. Под проточной водой удаляем остатки оксида, не сгибая и не повреждая лист и тонкий слой окиси.
Вновь вырезаем такой же кусок фольги – по размеру первого.
Берем пластиковую бутылку, обрезаем горлышко и засовываем туда оба куска, закрепляя их зажимами. Они должны быть расположены так, чтобы не соединяться. К тому куску, который мы нагревали, проводим минусовую клемму, а ко второму – плюсовую.

В бутылку заливаем солевой раствор так, чтобы до кромки электродов оставалась примерно 2,5 см.

Схема солнечной батареи из фольги

Аккумулятор для дачи готов.

Конечно, такого самодельного прибора не хватит для обеспечения дома, но зато ее можно использовать для подзарядки мелких электроприборов или в виде питания радиоприемника.

Автор: Киселевская Юлия.

solar-energ.ru

Солнечные батареи своими руками - как сделать в домашних условиях (+фото)

Многих людей интересует, как можно преобразовать солнечную энергию в электричество. Альтернативные источники энергии всегда занимали умы людей, и уже сегодня каждый может получить энергию солнца. В статье мы расскажем как самостоятельно изготовить панели преобразователи из подручных средств (в домашних условиях), дадим пошаговую инструкцию по сборке конструкции.

Как это работает

Устройство солнечной батареи

Альтернативный источник энергии представляет собой генератор, действующий на основе фотоэлектрического эффекта. Он позволяет преобразовывать энергию солнца в электричество. Попадая на кремниевые пластины, являющиеся составными частями солнечной батареи, кванты света вытесняют электроны с последних орбит каждого атома кремния. Таким образом, можно получить большое количество свободных электронов, которые и образуют электрический ток.

Виды солнечных батарей

Прежде чем приступить к изготовлению солнечной панели, нужно выбрать модули преобразователи, которые будут использованы: монокристаллические, поликристаллические или аморфные. Наиболее доступными являются первый и второй варианты. Для того чтобы выбрать подходящие элементы, необходимо знать их точные характеристики:

Поликристаллические пластины с кремнием дают довольно низкий КПД – не более 8-9%. Однако они выгодно отличаются тем, что могут работать даже во время пасмурной погоды или облачности.
Монокристаллические пластины выдают около 13-14% КПД, однако любая облачность, не говоря уже о пасмурной погоде, значительно снижают мощность батареи, собранной из таких пластин.

Структура батарей

Оба вида пластин отличаются длительным сроком службы – от 20 до 40 лет.

Приобретая кремниевые пластины для самостоятельной сборки можно брать элементы с небольшими дефектами – так называемые модули B-типа. Некоторые компоненты пластин можно заменить, собрав таким образом батарею за существенно меньшие деньги.

Проектирование солнечной батареи

Угол наклона

Планируя размещение преобразователей, нужно выбрать место ее установки так, чтобы она располагалась под наклоном, принимая лучи солнца более — менее перпендикулярно. Идеальным способом станет такое размещение батарей, чтобы можно было корректировать их угол наклона. Располагать их нужно с наиболее освещённой стороны участка, причем чем выше, тем лучше – например, на крыше дома. Однако далеко не все крыши могут выдержать вес полноценной солнечной батареи, поэтому в некоторых случаях рекомендуется установить специальные опорные подставки под преобразователи.

Необходимый угол, под которым должна располагаться батарея, можно высчитать исходя из географического положения данного участка, а также уровня солнцестояния в данной местности.

Материалы для изготовления

Набор для сборки

Вам потребуются:

модули преобразователи B-типа,
алюминиевые уголки или готовые рамы для будущей батареи,
защитное покрытие для модулей.

Опорные рамы можно изготовить самостоятельно, используя алюминиевые рамки, или же можно приобрести уже готовые, различные по размеру.

Защитное покрытие для солнечных батарей может отсутствовать, а может представлять собой:

стекло,
поликарбонат,
оргстекло,
плексиглас.

В принципе, все защитные покрытия могут быть использованы без больших потерь преобразуемой энергии, однако плексиглас пропускает лучи хуже всех перечисленных материалов.

Монтаж

Размер рамки солнечной батареи зависит от того, сколько модулей будет использовано. Планируя расположение элементов, необходимо оставить между модулями расстояние в 3-5 мм для компенсации возможного изменения размеров из-за перепадов температуры.

Готовая работа

Рассчитав данные и получив нужные размеры, можно приступать к монтажу рамки. Если используются готовые рамки, нужно просто подобрать модули, полностью заполняющие их. Алюминиевые уголки позволяют создать батарею любого размера.
Рамка из алюминиевых уголков собирается с помощью крепежных элементов. На внутреннюю часть рамки наносится силиконовый герметик. Наносить его нужно тщательно, не пропуская ни одного миллиметра – от этого напрямую зависит срок службы батареи.
Далее в рамку помещается панель из выбранного защитного материала. Рекомендуется с помощью метизов качественно закрепить материал на рамке. Для этого понадобятся шурупы и шуруповерт. По окончании работ стекло или его аналог необходимо очистить от пыли и мусора.
Приобретенные модули могут как содержать уже припаянные контакты, так и нет. В любом случае рекомендуется либо произвести пайку с нуля, то есть трижды – для большей надежности – с использованием припоя и кислоты для паяния, либо пройтись с паяльником по уже сделанной пайке.
Солнечная батарея может быть собрана либо сразу на подготовленной раме, либо сначала на размеченном картоне. Выложив элементы на стекло необходимым способом, нужно соединить их пайкой: с одной стороны дорожки, ведущие ток, со знаком «плюс»; с другой стороны – со знаком «минус». Контакты последних элементов должны быть выведены на широкий серебряный проводник, так называемую шину.

Специалисты рекомендую установить также клемму с предусмотренной «средней» точкой. Постановка на нее шунтирующего диода не даст батарее разряжаться в ночное время или пасмурную погоду.

После окончания пайки необходимо проверить работу и тщательно ликвидировать все проблемы, убедиться в работоспособности панели.

Окончательным этапом работ станет герметизация изготовленных панелей с помощью специального эластичного герметика. Все соединенные модули полностью покрываются этой смесью. После ее полного высыхания нужно поставить вторую панель защитного материала, а также разместить получившийся источник альтернативной энергии под нужным углом в планируемом месте.

Видео

Полная видео инструкция по изготовлению солнечной батареи для дома:

Фото

Солнечный элемент

Основа

Установка подложки

Каркас

Окрашивание каркаса

Удаление воска

Раскладка и пайка

Собранная батарея

Крепление к основе

Блокирующий диод

kakpravilnosdelat.ru

Как сделать солнечную батарею своими руками

Самодельная солнечная батарея

Учитывая стремительное повышение цен на электроэнергию и реальное снижение доходов граждан, возникают мысли об обращении к альтернативной энергетике. Солнечная энергия становится все популярнее ввиду заботы о климате. Она даже используется на некоторых устройствах уже сейчас. Например, можно приобрести «конструктор на солнечной батарее» для своего ребенка. Эта статья посвящена описанию инструкции по сборке солнечной батареи в обычных условиях.

Как работает солнечная электростанция?

Для сборки солнечной батареи для дома своими руками нужны некоторые знания, чтобы функционировала вся конструкция. Если человек будет понимать все принципы работы, он легче сможет собрать солнечную батарею.

Устройство солнечной батареи

Станция, работающая на солнечной энергии, опирается на три составляющих:

Сама солнечная батарея, которая является блоком из набора элементов. В них поступающая энергия разделяется на электроны с положительным и отрицательным зарядом. После прохождения этой процедуры образуется электрический ток.
Второй составляющей является аккумуляторная батарея. В одной батарее может содержаться сразу несколько аккумуляторов, до десяти штук. Если нужно повысить эффективность солнечной станции, необходимо добавить число аккумуляторов.
Третьим элементом является прибор, меняющий ток с низкого вида напряжения на энергию, имеющую высокое напряжение. Этот прибор носит название инвентор. Лучше покупать инвентор с мощностью более 4 киловатт.

Схема установки солнечных батарей

Что нужно для сборки солнечной батареи?

Прежде чем задаваться вопросом, как сделать солнечную батарею, необходимо запастись материалами.

Для сборки солнечной батареи на дому нужно купить элементы, которые улавливают солнечные лучи. Новые элементы могут обойтись в значительную сумму. Учитывая цену, выгоднее было бы купить новое устройство в собранном виде. Для экономии денег можно купить элементы, бывшие в употреблении, но сохраняющие работоспособность. Найти их можно на интернет-аукционах или спросить у знакомых, в крайнем случае.

Чтобы сделать один солнечный генератор нужно примерно 36 подобных элементов.

Стоит помнить, что элементы легко повредить и с ними нужно обращаться аккуратно.

Как сделать солнечную батарею своими руками?

Перед началом изготовления нужно приготовить несколько небольших деревянных брусков, листы фанеры, ДВП плиты и оргстекло.

Сначала нужно измерить и вырезать дно из фанеры. Затем на всей длине листа укрепляется брус, толщиной до 2,5 см. В брусе нужно сделать небольшие отверстия на расстоянии 20 мм. Они служат своеобразной вентиляцией для устройства.

Затем изготавливается прокладка для солнечного элемента. Ее делают из плиты ДВП, которая по размерам должна совпадать с периметром корпуса и хорошо лечь внутрь.

Схема контроллера заряда солнечной батареи

В данной основе также сверлится небольшая вентиляция. Расстояние между отверстиями на этот раз 5 см.

Следующим шагом изготавливается крышка для корпуса солнечной батареи. Для этого используется кусок оргстекла. Крышка из оргстекла должна подходить по размерам, чтобы прикрепляться к корпусу.

Корпус прокрашивается несколькими слоями краски и подсыхает некоторое время.

Настал момент для использования солнечных элементов. Их необходимо уложить на прокладку и соединить последовательно.

Припаивание одного элемента к другому — трудоемкий процесс. Будет лучше сначала соединить элементы в ряды, а затем спаять эти ряды в одну конструкцию, так как, если соединять все элементы сразу, их легко повредить.

Схема солнечной батареи автоматического освещения двора

После соединения всех рядов, нужно их перевернуть и укрепить при помощи силикона.

Затем необходимо проверить работоспособность конструкции специальным прибором, который измеряет напряжение на выходе. В рабочем состоянии напряжение должно быть 19 вольт.

Если измерения совпадают с этой цифрой, нужно припаять в это место небольшой диод для предотвращения разряжения аккумуляторных элементов.

Затем выводим провод и укрепляем крышку.

На данном этапе сборку солнечной батареи можно завершить. После окончания работы стоит провести наблюдения — могут ли батареи зарядить аккумулятор.

Нужно заметить, что батарея должна находиться в солнечном месте для более эффективной работы.

koffkindom.ru

Солнечная батарея своими руками

Содержание:

Эффективность солнечных батарей
Устройство и принцип работы
Виды солнечных батарей
Выбор материалов и деталей
Изготовление солнечных батарей
Возможность домашнего отопления
Видео: Полный процесс изготовления солнечной панели своими руками

Обеспечение комфортных условий проживания в современных квартирах и частных домах не может обойтись без электрической энергии, потребность в которой постоянно увеличивается. Однако с достаточной регулярностью увеличиваются и цены на этот энергоноситель. Соответственно возрастают и общие затраты на содержание жилья. Поэтому все более актуальной становится солнечная батарея своими руками для частного дома, наряду с другими альтернативными источниками электроэнергии. Данный способ дает возможность сделать объект энергонезависимым в условиях постоянного роста цен и отключений электричества.

Эффективность солнечных батарей

Проблема автономного электроснабжения приборов и оборудования в частных домах рассматривается уже в течение длительного времени. Одним из вариантов альтернативного питания стала солнечная энергия, которая в современных условиях нашла широкое применение на практике. Единственным фактором, вызывающим сомнения и споры, является эффективность солнечных батарей, которая не всегда оправдывает возлагаемые надежды.

Работа солнечных батарей напрямую зависит от количества солнечной энергии. Таким образом, батареи будут наиболее эффективны в регионах, где преобладают солнечные дни. Даже в самом идеальном варианте эффективность батарей составляет всего 40%, а в реальных условиях этот показатель гораздо ниже. Другое условие нормального функционирования заключается в наличии значительных площадей для монтажа автономных солнечных систем. Если для загородного дома это не является серьезной проблемой, то владельцам квартир приходится решать множество дополнительных технических задач.

Устройство и принцип работы

В основе работы солнечных батарей лежит способность фотоэлементов выполнять преобразование солнечной энергии в электрическую. Все вместе они собираются в виде многоячеистого поля, объединенного в общую систему. Действие солнечной энергии превращает каждую ячейку в источник электрического тока, собирающегося и накапливающегося в аккумуляторных батареях. Размеры общей площади такого поля напрямую влияют на мощность всего устройства. То есть с возрастанием числа фотоэлементов, соответственно увеличивается и количество вырабатываемой электроэнергии.

Это вовсе не означает, что необходимое количество электричества может вырабатываться только на очень больших площадях. Существует множество мелких бытовых приборов, использующих солнечную энергию – калькуляторы, фонарики и другие устройства.

В современных загородных домах все более популярными становятся приборы освещения на солнечных батареях. С помощью этих простых и экономичных устройств освещаются садовые дорожки, террасы и другие необходимые места. В темное время суток используется электроэнергия, накопленная днем, когда светит солнце. Использование экономных ламп позволяет расходовать накопленную электроэнергию в течение длительного времени. Решение основных задач энергоснабжения осуществляется с помощью других, более мощных систем, позволяющих вырабатывать достаточное количество электричества.

Основные виды солнечных батарей

Перед тем как приступать к собственноручному изготовлению солнечных батарей, рекомендуется ознакомиться с их основными видами, чтобы выбрать для себя наиболее подходящий вариант.

Все преобразователи солнечной энергии разделяются на пленочные и кремневые, в соответствии с их устройством и конструктивными особенностями. Первый вариант представлен тонкопленочными батареями, где преобразователи выполнены в виде пленки, изготовленной по специальной технологии. Эти конструкции также известны как полимерные. Их можно устанавливать в любые доступные места, однако, они требуют много места и обладают низким коэффициентом полезного действия. Даже средняя облачность способна снизить эффективность пленочных устройств сразу на 20%.

Кремниевые батареи представлены тремя типами:

Монокристаллические. Конструкция состоит из многочисленных ячеек с встроенными кремневыми преобразователями. Они соединяются в одно целое и заполняются силиконом. Отличаются простотой эксплуатации, легкостью, гибкостью, водонепроницаемостью. Но, чтобы обеспечить эффективную работу таких батарей, требуется действие прямых солнечных лучей. Несмотря на сравнительно высокий КПД – до 22%, при наступлении облачности выработка электроэнергии может значительно снизиться или прекратиться полностью.
Поликристаллические. По сравнению с монокристаллическими, у них больше преобразователей, размещаемых в ячейках. Их установка выполнена в разных направлениях, что существенно повышает эффективность работы даже при слабом свете. Эти батареи получили наибольшее распространение, особенно в городских условиях.
Аморфные. Обладают низкой эффективностью – всего 6%. Однако, они считаются очень перспективными, благодаря способности к поглощению светового потока во много раз больше, чем у первых двух типов.

Все рассмотренные виды солнечных батарей изготавливаются в заводских условиях, поэтому их цена остается пока еще очень высокой. В связи с этим можно попытаться изготовить солнечную батарею самостоятельно, с использованием недорогих материалов.

Выбор материалов и деталей для изготовления солнечной батареи

Поскольку высокая стоимость автономных источников солнечной энергии делает их недоступными для широкого использования, домашние мастера могут попробовать организовать изготовление солнечных батарей своими руками из подручных материалов. Следует помнить, что при изготовлении батареи невозможно обойтись лишь подручными материалами. Обязательно придется покупать заводские детали, пусть даже и не новые.

В состав преобразователя солнечной энергии входит несколько основных элементов. В первую очередь, это сама батарея определенного типа, которая уже была рассмотрена выше. Далее идет контроллер батареи, контролирующий уровень заряда аккумуляторов полученным электрическим током. Следующим элементом являются аккумуляторы, накапливающие электричество. В обязательном порядке потребуется инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный. Таким образом, все домашние бытовые приборы, рассчитанные на 220 вольт, смогут нормально работать.

Каждый из этих элементов можно свободно приобрести на рынке электроники. Если же имеются определенные теоретические знания и практические навыки, то большую часть из них можно собрать самостоятельно по типовым схемам, в том числе и контроллер солнечной батареи. Для того чтобы рассчитать мощность преобразователя, необходимо знать, с какой целью он будет использоваться. Это может быть только освещение или отопление, а также полное обеспечение потребностей объекта. В связи с этим будут выбираться материалы и комплектующие детали.

При изготовлении солнечной батареи своими руками, нужно определиться не только с мощностью, но и с рабочим напряжением сети. Дело в том, что сети на солнечной энергии могут работать на постоянном или переменном токе. Последний вариант считается более предпочтительным, так как позволяет разносить электроэнергию потребителям на расстояние свыше 15 метров. При использовании поликристаллических батарей, с одного квадратного метра можно получить, в среднем, за один час примерно 120 Вт. То есть, для получения 300 кВт в месяц потребуются солнечные панели общей площадью 20 м2. Именно столько расходует обычная семья в составе 3-4 человек.

В частных домах и на дачах применяются солнечные панели, каждая из которых включает 36 элементов. Мощность одной панели составляет около 65 Вт. В небольшом частном доме или на даче вполне достаточно 15 панелей, способных вырабатывать электрическую мощность до 5 кВт в час. После выполнения предварительных расчетов можно приобретать преобразующие пластины. Допускается приобретение поврежденных элементов с небольшими дефектами, влияющими только на внешний вид батареи. В рабочем состоянии каждый элемент способен выдавать около 19 В.

Изготовление солнечных батарей

После того как все материалы и детали подготовлены, можно начинать сборку преобразователей. При спаивании элементов нужно предусмотреть зазор на расширение между ними в пределах 5 мм. Паять следует очень внимательно и осторожно. Например, при отсутствии проводков у пластинок, их нужно будет напаять вручную. Для работы понадобится паяльник на 60 ватт, к которому последовательно подключена обычная лампа накаливания на 100 Вт.

Все пластины спаиваются последовательно между собой. Пластины отличаются повышенной хрупкостью, поэтому их спаивание рекомендуется производить с использованием каркаса. Во время распайки в схему совместно с фотопластинками вставляются диоды, предохраняющие фотоэлементы от разряда при снижении уровня освещенности или наступлении полной темноты. С этой целью половинки панели объединяются в общей шине, которая в свою очередь выводится на клеммник, за счет чего и происходит создание средней точки. Те же самые диоды предохраняют аккумуляторные батареи от разряда в ночное время.

Одним из основных условий эффективной работы батарей является качественная пайка всех точек и узлов. Перед тем как устанавливать подложку, эти места обязательно тестируются. Для вывода тока рекомендуется использовать проводники с малым сечением, например, акустический кабель в силиконовой изоляции. Все провода закрепляются с помощью герметика. После этого выбирается материал для поверхности, к которой будут прикрепляться пластины. Наиболее подходящими характеристиками обладает стекло, гораздо лучше пропускающее световой поток, чем карбонат или оргстекло.

При изготовление солнечной батареи из подручных средств, необходимо позаботиться и о коробе. Обычно короб изготавливается из деревянного бруса или алюминиевого уголка, после чего в него на герметик укладывается стекло. Герметик должен заполнить все неровности, а затем полностью высохнуть. За счет этого пыль не попадет внутрь, и фотопластинки в процессе эксплуатации не будут загрязняться.

Далее на стекло устанавливается лист с припаянными фотоэлементами. Он может закрепляться разными способами, однако, наиболее оптимальными вариантами считаются прозрачная эпоксидная смола или герметик. Эпоксидной смолой равномерно покрывается вся поверхность стекла, затем на нее устанавливаются преобразователи. При использовании герметика крепление осуществляется точками в центре каждого элемента. По концу сборки должен получиться герметичный корпус, внутри которого размещается солнечная батарея. Готовое устройство будет выдавать примерно 18-19 вольт, что вполне достаточно для зарядки аккумуляторной батареи на 12 вольт.

Возможность домашнего отопления

После того как самодельная солнечная батарея собрана, каждый хозяин наверняка захочет проверить ее в действии. Наиболее важной проблемой считается отопление дома, поэтому в первую очередь проверяются возможности обогрева за счет солнечной энергии.

Для отопления используется гелиоколлекторы. С помощью вакуумного коллектора солнечный свет превращается в тепло. Тонкие стеклянные трубки заполняются жидкостью, которая нагревается от солнца и передает тепло воде, помещенной в бак-накопитель. В нашем случае этот способ не подходит, поскольку речь идет исключительно о преобразовании солнечной энергии в электрическую.

Все зависит от мощности используемого устройства. В любом случае на нагрев воды в бойлере будет уходить большая часть получаемой энергии. Если 100 литров воды нагреть до 70-80 градусов, понадобится примерно 4 часа времени. Потребление электроэнергии водяным котлом с ТЭНами на 2 кВт составит 8 кВт. При вырабатывании электроэнергии 5 кВт в час, никаких проблем не будет. Однако при площади батарей менее 10 м2 отопление частного дома с их помощью становится невозможным.

electric-220.ru

Как в домашних условиях сделать солнечную батарею из доступных материалов?

В течение почти двух веков человечество думает о том, как обеспечить электрической энергией изобретения и возрастающие потребности. За этот период были изобретены электростанции, сила расщепленного атома, масштабные ГЭС, а бурные реки пришли на помощь человечеству. Стремительно развиваются альтернативные источники энергии в разных регионах Земли. Сюда следует отнести ветровые станции и солнечные батареи.

Если учесть тот факт, что угасание Солнца прогнозируется лишь через 5 миллиардов лет, этот источник энергии можно считать неисчерпаемым. Взаимодействие между электрической энергией и светом первым обнаружил физик Генрих Герц. Он выяснил, что ультрафиолет способствует возникновению и прохождению разряда между проводниками электрической энергии.

Первую схему по выработке и передачи энергии с использованием лучей произвел ученый Александр Столетов. Он создал первый фотоэлемент. А вот открытие фотоэффекта, которое было произведено Эйнштейном, привело к тому, что индустрия солнечных батарей стала развиваться.

Устройство батареи

как в домашних условиях сделать солнечную батарею

Если вы решили сделать солнечную батарею самостоятельно, то должны для начала ознакомиться с ее устройством. Она представляет собой систему взаимосвязанных элементов, структура которых позволяет использовать принцип фотоэффекта. Солнечный свет падает на элементы под определенным углом и преобразуется в электрический ток.

Устройство солнечной батареи и принцип работы будут описаны в статье. Для начала необходимо изучить первую часть вопроса. Конструкция предусматривает наличие следующих комплектующих:

материала-полупроводника;
источника электропитания;
контроллера;
заряда аккумулятора;
инвертора-преобразователя;
стабилизатор напряжения.

Материал-полупроводник представляет собой совмещенные слои с разной проводимостью. Это может быть поликристаллический или монокристаллический кремний с добавлением некоторых химических соединений. Последние позволяют получить нужные свойства для возникновения фотоэффекта.

Один из слоев должен иметь избыток электронов, чтобы обеспечить переход электронов из одного материала в другой. Дополнительный слой должен иметь недостаток электронов. Тонкий слой элемента в системе необходим для противостояния перехода электронов. Он располагается между вышеописанными слоями.

Если подключить источник электропитания к противостоящему слою, то электроны будут преодолевать запорную зону. Это позволяет добиться упорядоченного движения заряженных частиц, что и называется электрическим током. Для сохранения и накапливания энергии применяется аккумулятор. Для преобразования электрического тока в переменный используется инвертор-преобразователь. А вот для создания напряжения нужного диапазона применяется стабилизатор.

Принцип работы

как сделать солнечную батарею в домашних условиях

Если вы задумались над вопросом о том, как в домашних условиях сделать солнечную батарею, то должны ознакомиться еще и с принципом ее функционирования. Он заключается в том, что фотоны света, которые являются солнечным излучением, падают на поверхность полупроводника. Они передают свою энергию при столкновении с поверхностью электронам полупроводника. Электроны, выбитые из полупроводника, преодолевают защитный слой. Они обладают дополнительной энергией.

Отрицательные электроны покидают проводник р-вида, а далее следуют в проводник n. С положительными электронами все происходит наоборот. Этому переходу способствуют электрические поля, существующие в проводниках. Это увеличивает силу и разницу зарядов. Сила электрического тока в элементе будет зависеть от нескольких факторов, среди них:

количество света;
интенсивность излучения;
площадь принимающей поверхности;
угол падения света;
время эксплуатации;
КПД системы;
температура внешнего воздуха.

Инструкция по изготовлению

сделать солнечную батарею самостоятельно

Перед тем как в домашних условиях сделать солнечную батарею, вы должны ознакомиться с несколькими вариантами сборки таких элементов. Технология будет зависеть от количества солнечных элементов и дополнительных материалов. Чем больше площадь панели, тем мощнее окажется оборудование, но это повлечет увеличение веса конструкции. В одной батарее следует использовать одинаковые модули, ведь эквивалентность тока будет приравниваться к показателям меньшего элемента.

Подготовка инструментов и материалов

солнечная батарея батарея для дома своими руками

Некоторые владельцы частных домов задумываются, как в домашних условиях сделать солнечную батарею. Если вы тоже оказались в их числе, то должны знать, что дизайн модулей и их габариты могут быть выбраны вами самостоятельно.

Для изготовления корпуса, внутри которого будут находиться элементы, следует подготовить:

листы фанеры;
универсальный клей;
дрель;
куски оргстекла;
невысокие рейки;
уголки и саморезы;
плиты ДВП;
краску.

Сборка каркаса

как в домашних условиях сделать солнечную батарею самому

На первом этапе следует взять фанеру, которая будет выполнять роль основания. По ее периметру приклеиваются бортики. Рейки не должны загораживать солнечные элементы, поэтому их высота не должна быть больше 3/4 дюйма. Для надежности приклеенные рейки привинчиваются саморезами, а углы фиксирую уголками. Для вентиляции в нижней части корпуса и по бортам высверливаются отверстия. В крышке их быть не должно, так как это может стать причиной попадания влаги.

Если перед вами встал вопрос о том, как в домашних условиях сделать солнечную батарею, вы должны ознакомиться с технологией. Она предусматривает крепление элементов на листы ДВП, которые могут быть заменены другим материалом. В качестве основного условия выступает то, что полотно не должна проводить электроток.

Методика проведения работ

устройство солнечной батареи и принцип работы

Из оргстекла следует вырезать крышку и подогнать под размеры корпуса. Для защиты деревянных частей следует использовать пропитку. Солнечные модули раскладываются на подложке обратной стороной вверх, чтобы осуществить пайку проводников. Для работы следует подготовить припой и паяльник.

Если вы хотите знать, как в домашних условиях сделать солнечную батарею самому, то следует учитывать: места пайки обрабатываются карандашом. Для начала вы можете потренироваться на двух элементах. Все элементы соединяются последовательной цепочкой, в результате должна получиться змейка. Элементы соединяются, а после система поворачивается лицевой стороной вверх. Модули наклеиваются на панели. В качестве клея можно использовать силиконовый герметик.

Настоящим помощником в хозяйстве для вас может стать солнечная батарея. Своими руками батарея для дома изготавливается довольно просто. После крепления модулей на подложку можно проверить функциональность системы. Затем основа помещается в каркас и фиксируется шурупами.

В заключение

Для того чтобы исключить разряд аккумулятора через батарею, на панель устанавливается блокировочный диод, который после крепится герметиком. Установленные элементы сверху накрываются экраном из оргстекла. Перед фиксацией еще раз следует проверить работоспособность конструкции. Теперь вам известно, как сделать солнечную батарею в домашних условиях. Дополнительно следует знать еще и о том, что тестировать модули вы можете в процессе установки и пайки, делать это можно группами по несколько штук.

fb.ru

Как сделать солнечную батарею для дома своими руками? — журнал "Рутвет"

Оглавление:

Принцип работы солнечной электростанции
Как сделать солнечную батарею?
Как сделать небольшие солнечные батареи?

Электроэнергия, полученная в подарок от солнца – это не выдумка. Над этим альтернативным способом получения электричества люди задумывались уже давно, однако, широкое применение он начал получать только сейчас. Что может быть экономнее летом для загородного жилища, чем солнечные батареи? Тем более что сделать и установить солнечные батареи для дома можно даже своими руками. И много затрат на это не потребуется, примерно от 300 до 400 долларов будет стоить ваша электрификация. Но зато вам не придется беспокоиться о том, как быть без электричества, если вдруг его отключат, и будете существенно экономить электроэнергию, подаваемую к вам в дом централизованно.

Принцип работы солнечной электростанции

Чтобы иметь возможность смастерить солнечные батареи для дома своими руками, нужно разобраться в том, как они работают. Если вы будете хорошо понимать, для чего нужна каждая из деталей, сможете разобраться в принципах работы и устройстве системы, степени ее сложности, то создание панелей для генерации солнечной энергии станет довольно понятной и простой задачей для вас.

Солнечная энергетическая станция делится на три основные составные части:

Солнечная батарея. Задачей этого, состоящего из нескольких элементов блока является разделение энергии солнечного света на две группы электронов: с положительным зарядом и с отрицательным. Получается собственно электрический ток. Минус солнечных батарей в том, что они не могут вырабатывать большое количество электроэнергии. Мощного напряжения они не дадут, в среднем один элемент, работающий от солнца, производит около 0.5 вольт. Для преобразования энергии солнца в привычные 220 вольт потребуется батарея огромных размеров. Но вырабатывать напряжение до 18 вольт такая электростанция вполне способна. А этого будет достаточно для того, чтобы подзарядить аккумулятор на 12 вольт в составе солнечного устройства.
Аккумуляторные батареи. Солнечные батареи предполагают использование нескольких таких устройств, некоторые содержат более десяти. Одна 12-вольтовая батарея не справится с задачей оснащения электричеством всего дома. Конечно, все будет зависеть от количества необходимой энергии для всех приборов, ее потребляющих. В процессе эксплуатации вы можете увеличивать мощность своей станции, увеличивая количество аккумулирующих устройств. Но, естественно, при этом необходимо будет добавлять и дополнительные солнечные элементы.
Устройство, которое будет видоизменять ток с низким напряжением в энергию с высоким напряжением. Оно называется инвертор. Инвертор вы можете купить в магазине готовым, он стоит недорого. При покупке вам нужно обратить внимание на выдаваемую им мощность. Она должна составлять не менее 4 киловатт.

Вот и все, что потребуется вам для того, чтобы сделать солнечные панели своими руками.

Аккумуляторы и инвертор вы приобретете готовыми, они стоят не так уж дорого, а сами панели легко изготовить самим, если, конечно, у вас есть на это желание и время.

Как сделать солнечную батарею?

Такое изделие, как солнечная батарея своими руками потребует приобретения улавливающих солнечные лучи элементов. Если покупать новые, то это выйдет довольно дорого. И вряд ли стоит тогда тратить лишние деньги на сборку собственноручно, проще купить полностью новое, уже собранное устройство. Выход есть – купить немного поврежденные элементы, которые вполне способны еще работать. Такие вещи продаются различных сайтах, подобных eBay, или с рук. Для изготовления одного солнечного генератора может потребоваться около 36 элементов.

Берите немного большее количество улавливающих элементов, чем вам нужно, чтобы в случае, если какой-то из них окажется нерабочим, можно было заменить. Положите их подальше, в такое место, где вы их не повредить, пока не начнете сборку. Они чрезвычайно хрупкие.

Процесс изготовления солнечных батарей

Следующим по плану будет изготовление корпуса для мини-электростанции. Вам потребуются следующие материалы:

бруски дерева;
фанерные листы;
плиты ДВП и органическое стекло.

Дно для корпуса вырезается из листа фанеры, предварительно рассчитав нужные размеры.
По периметру листа прикрепляется брус, по толщине составляющий 2-2,5 см.
В брусках на расстоянии 20 см сверлятся отверстия примерно 10 мм для вентиляции и профилактики перегрева устройства.
Делается «подстилка» для солнечных элементов. Для этого потребуется плита ДВП, которая вырезается точно по периметру нашего корпуса, подгоняя, чтобы она хорошо легла внутрь.
Эту основу тоже нужно оснастить небольшими отверстиями для воздуха, сверлятся они на расстоянии примерно 5 см.
Делается крышка для корпуса: берется оргстекло и вырезается по его размерам, сверлятся отверстия и при помощи саморезов крепятся к корпусу.
Готовый корпус нужно прокрасить двумя слоями краски и дать ему подсохнуть.
Теперь можно доставать наши солнечные элементы. Укладываем их на подложку и последовательно соединяем.

Процесс спайки требует тщательного подхода. Если вы соедините полностью все элементы, вам будет достаточно трудно перевернуть их, не повредив. Лучше соединять их по рядам, а потом уже объединять ряды в одно целое.

После того как вы соедините и перевернете все ряды, нужно приклеить каждый из них с помощью силикона.
После этого проверьте, работает ли собранная конструкция. При помощи специального прибора измерьте напряжение на выходе. Если процесс сборки удался, то оно должно быть равно 19 вольт.
В случае если прибор показал именно эту цифру, последовательным способом впаивайте туда небольшой диод. Это нужно для того, чтобы предотвратить разрядку аккумуляторов.
Дальше выводите выходные провода и закрепляйте сделанную из оргстекла крышку.

Теперь производство солнечных батарей можно считать оконченным. Некоторое время нужно понаблюдать за ними, проверяя, способны ли они подзаряжать аккумулятор.

Последним этапом сборки будет герметизация всех щелей, стыков. Не забудьте только оставить отверстия для вентиляции.

Когда вы знаете, как сделать солнечную батарею, нужно определиться с местом ее установки. Естественно, это место должно быть ничем не загорожено и иметь контакт с большим количеством прямых солнечных лучей. Если вы решите установить их на крыше, то, возможно, вам понадобятся поддерживающие опоры.

Как сделать небольшие солнечные батареи?

Не всегда рядом с домом или даже на крыше достаточно места для полноценной солнечной электростанции, но маленькую солнечную батарею может сделать практически каждый, кто разбирается в электричестве. В итоге у вас получится собственная солнечная батарея для зарядки телефона.

Перед тем, как сделать солнечные батареи небольших размеров, понадобятся такие материалы:

Небольшой лист меди, стоимость его примерно до 150 рублей за квадратный метр. Вам потребуется около 50 квадратных сантиметров.
Два зажима, называемых крокодильчиками.
Прибор для измерения тока в пределах от 10 до 50 микроампер.
Электропечь мощностью не меньше чем 1100 Ватт. Спираль такой печи должна разогреваться до красноты.
Пластиковая емкость (бутылка) с отрезанным горлышком.
Несколько ложек обычной каменной соли.
Немного теплой воды.
Наждачная бумага.
Лист металла.

Процесс сборки маленькой солнечной батареи

Отрежьте кусок очищенного медного листа такого размера, чтобы он совпадал с размером спирали на вашей печи. Положите его на спираль.
Разогрейте печку. Во время разогревания меди начнут происходить определенные химические метаморфозы. Она будет со временем менять свой цвет. Дождитесь того момента, когда лист меди не станет покрыт черным толстым слоем. Это примерно около получаса.
Дайте листу меди время остыть. Окись, образовавшаяся на поверхности меди в виде черного налета, начнет при остывании отходить от всего остального.
Когда лист остынет до температуры воздуха, сполосните его небольшим количеством проточной воды комнатной температуры. Не снимайте оставшуюся окись меди!
Вырежьте из листа меди еще один такой же кусок, как уже был вырезан. Его не нужно обрабатывать, как первый.
Складываем по отдельности два листа: обработанный и необработанный. Они должны войти в пластиковую бутылку не соприкасаясь.
Теперь нужно прицепить к каждому листу по «крокодильчику».
Подводим от необработанного листа провод к плюсу, а от обработанного – к минусу.
Теперь делаем раствор из 2-3 столовых ложек соли с теплой водой, размешиваем и даем раствориться.
Выливаем этот раствор в бутылку, где лежат пластины из меди, не доливая до их края примерно 25 мм.

Теперь батарея готова. Прибор для измерения тока должен показывать около 6 миллиампер. А Вы хотели бы поставить солнечные батареи на крышу своего дома? Или Вы уже успешно сделали это? Расскажите об этом в комментариях.

www.rutvet.ru

Солнечные батареи для дома своими руками: технология изготовления

В сегодняшнем мире, альтернативные источники энергии уже не прихоть, а рациональное решение, связанное с экономической выгодой и заботой о состоянии окружающей среды.

Самым популярным способом получения экологически чистой энергии остаются солнечные батареи.

Своими руками изготавливать панели получается гораздо дешевле, чем приобретать готовые комплекты. Как изготовить самодельные солнечные батареи для частного дома будет рассказано ниже.

Принцип работы солнечного электроснабжения, устройство солнечной батареи

Солнечная батарея на крыше Преобразовать энергию солнца в электричество можно несколькими способами.

Иногда применяется схема с генератором, где она трансформируется вначале в механическую, вращает вал генератора, а затем переходит в электрическую.

Минус такого способа в том, что он весьма дорогостоящий, поскольку требует использования больших зеркал, поворачивающихся по мере движения солнца.

Применение фотоэлементов позволяет напрямую преобразовывать свет в ток.

Это и есть столь популярные сегодня солнечные батареи, которые представляют собой небольшую (несколько см2) кремниевую пластину, на которой в единую цепь собраны фотодиоды. При попадании света, на выходах диодов появляется фото-ЭДС около 0,5 – 0,55 V. При помощи сборки таких пластин в модули можно получить на выходе требуемую мощность.

Если бы кто-то попытался добиться значения в 220 V, то получил бы батарею колоссальных размеров. Поэтому ставится цель получения 12-24 V, а все дальнейшие преобразования происходят при помощи других составляющих системы.

Конструкция включает в себя три основных узла:

Солнечную панель.
Аккумуляторы.
Инвертор.

Как уже говорилось, задача солнечной панели выработать ток напряжением 12-24 V, которого хватит, чтобы зарядить 12-вольтовый аккумулятор.

Устройство солнечной батареи

Одного аккумулятора будет мало для обеспечения жилья нужным количеством электроэнергии. Их количество рассчитывается исходя из потребностей конкретного дома, и может составлять свыше 10 штук (однако число аккумуляторов прямо пропорционально и размеру солнечной панели).

Преобразовывать энергию низкого напряжения в стандартную, призван инвертор. Его приобретают готовый. При покупке соотносите выдаваемую им мощность с потребностями жилья в электричестве. По меньшей мере, это должна быть мощность в 1-2 кВт.

По устройству солнечной батареи различают два её вида:

Плёночные.
Кремниевые.

Плёночные или полимерные реже встречаются, поскольку имеют небольшой КПД и требуют много места для установки. Кроме того, энергоэффективность плёнки сокращается на пятую часть даже при небольшой облачности.

Солнечные панели на крыше

Кремниевые, описанные выше, могут быть монокристаллическими и поликристаллическими. Монокристаллические батареи — это множество ячеек со встроенными кремниевыми преобразователями и заполненные силиконом.

В ячейках поликристаллических батарей больше преобразователей, которые установлены разнонаправленно. Эта особенность обеспечивает более эффективную работу панели, даже когда свет рассеянный. И хотя КПД таких батарей немного ниже, чем у монокристаллических, на поверку они оказываются более продуктивными и их чаще используют.

Технология самостоятельного изготовления

Рассмотрим, как сделать солнечную батарею своими руками. Для изготовления гелиокомплекса своими руками понадобится:

Каркас из алюминия или дерева.
Подложка из ДВП.
Стекло или оргстекло.
Фотоячейки.
Диоды и проводники.

Одна батарея будет состоять из 36 элементов (по 81 х 150 мм), каждый из которых рассчитан на 0,5 V– в целом получится 18 V.

Обращаться с панелями нужно с большой осторожностью, потому что они очень хрупкие. По той же причине советуется покупать на 1-2 шт. больше, чтобы были запасные на случай повреждения.

Солнечные батареи для дома своими руками

Большой плюс самостоятельного изготовления солнечных батарей заключается в том, что можно собрать небольшой пробный комплекс, а затем постепенно наращивать его мощность, докупая больше элементов.

Не стоит собирать слишком большие батареи. Их сложно монтировать, тяжело менять угол наклона, кроме того, они, как парус, будут улавливать ветер, что небезопасно.

Рассмотрим процесс изготовления поэтапно.

Выбор элементов для панели

Гелио элементы Главный вопрос – это приобретение гелиоэлементов. От удачной покупки будет зависеть, имеет ли смысл затевать самостоятельное изготовление батареи.

Можно приобрести готовый комплект для сборки панели за 4,3 — 5,1 тыс. руб.

Ещё один вариант – на известных торговых сайтах приобрести повреждённые, но работающие панели.

Это детали, отбракованные производством – они могут иметь, например, сколы, что существенно снижает их стоимость, но не влияет на работоспособность.

Выбор должен осуществляться на основании необходимой мощности. Чтобы рассчитать её, нужно хотя бы примерно подсчитать, сколько кВт потребляет в день техника в вашем доме, а затем выяснить, каково среднесуточное количество солнечного времени в вашей местности. Это позволит (опять же примерно) посчитать, сколько в день мощности будет выдавать панель. Чем больше этот показатель, тем меньше понадобится включать панелей в систему.

Важно знать, что вне зависимости от размера пластины, они выдают одинаковое напряжение, а вот на силу тока и вес конструкции, габариты влияют.

Чем больше размер панели, тем она тяжелее. А вот применять в одной системе разные панели нельзя.

Разработка проекта системы

По получившимся данным рассчитывается размер будущей конструкции и её вес. Эти показатели пригодятся для того, чтобы выполнить каркас нужного размера, а также выяснить, сможет ли выдержать конструкцию кровля дома, на которую планируется установка оборудования.

Размещая панель важно стремиться, чтобы солнечный свет попадал на поверхность под прямым углом. Поэтому, кроме того, чтобы выбрать самую освещённую сторону крыши, нужно ещё и позаботиться о том, чтобы можно было менять угол наклона гелиопанели. В снегопад, например, оборудование размещают практически вертикально, чтобы на его поверхности не задерживался снег.

Изготовление каркаса

Первым делом высчитываются размеры будущей конструкции. Сделать это просто, если уже известно, сколько панелей каких размеров будет применяться. Однако нужно оставлять по 3-4 мм между элементами, чтобы компенсировать расширение основы при изменениях температуры.

По рассчитанным размерам, из фанеры вырезается днище или основа будущей батареи. По периметру её внешней стороны делается рама из брусков. Толщина брусков – около 20 мм.

Каркас для солнечной батареи из алюминиевых уголков

Идеальная температура для работы гелиопанелей от 70 до 90° C. Под стеклом t сложно контролировать и она может значительно повышаться, особенно в тёплое время года. Поэтому в деревянной раме делаются вентиляционные отверстия. Сверлят их через каждые 20 см (диаметр около 10 мм). В нижней части тоже насверливаются отверстия с шагом в 5 см.

Также можно собрать раму из алюминиевых уголков и накрыть её оргстеклом.

Когда корпус готов, его покрывают двумя слоями краски и оставляют до полного высыхания.

Установка солнечных батарей Если вы живете в частном доме, то используя солнечные батареи для отопления дома, вы можете экономить значительную часть финансовых средств. Читайте подробную информацию об особенностях данной системы отопления, а также о ее плюсах и минусах.

О видах альтернативного отопления расскажем здесь.

Солнечный водонагреватель — устройство, которое будет служить вам эффективно и при этом без затрат. В этой теме http://microklimat.pro/otopitelnoe-oborudovanie/vodonagrevateli/solnechnyj-svoimi-rukami.html вы узнаете, как изготовить подобную конструкцию своими руками.

Подбор и пайка элементов

В зависимости от уровня мастерства можно приобрести проводники с припаянными контактами и без.

Изготовление солнечной батареи

Чтобы самостоятельно паять элементы:

Нарезать проводники в размер по картонной заготовке.
Разместить проводники на нужных местах фотоэлементов.
Нанести припой и кислоту на площадки контактов.
Зафиксировать проводник.
Паять, не нажимая на кристаллическую поверхность.

При затруднениях с пайкой, можно легонько обработать площадки для контактов нулевой наждачной бумагой.

Напыление из серебра, которое наносится на поверхность проводника, может выдержать три цикла пайки.

Осуществляя параллельно-последовательное соединение элементов нужно заранее подумать о том, что перевернуть собранную воедино, но очень хрупкую конструкцию будет сложно. Поэтому советуется сначала соединять элементы рядами, переворачивать ряд, а уже потом скреплять ряды между собой. На крайних деталях контакты выводятся на шину «минус» и «плюс». На выводящую проводку нужно пустить кабель с изоляцией. На внешней стороне рамы устанавливается клемма.

Следующий этап – закрепление гелиопанелей на фанерной основе. Для этого понадобится силиконовый герметик. На обратную сторону каждой детали наносится по капле герметика, затем она аккуратно фиксируется. Также вливаются в силикон и провода.

Необходимые элементы для изготовления солнечный батарей

Когда элементы последовательно соединены, тестером проверяется напряжение (это поможет выявить огрехи в качестве пайки). Если всё сделано правильно, то прибор покажет 17-19 V (напряжение по разным причинам может иметь небольшие отклонения от указанного в документации).

Тестирование батареи рекомендуется проводить несколько дней и только после этого производить процесс герметизации.

На алюминиевую раму наносится герметик, и на него клеится оргстекло. Обязательно нужно дать время на высыхание силикона. К деревянной раме оргстекло можно прикрепить саморезами. Все стыки, кроме вентиляционных, также заливаются герметиком.

Отопление солнечной энергией Ввиду своего низкого КПД солнечные коллекторы для отопления дома применяются редко, однако они все же позволяют экономить на электроэнергии. Изготовив конструкцию своими руками, вы можете совершенно бесплатно использовать тепловую энергию для домашних нужд.

Обзор вариантов альтернативных источников энергии для частного дома представлен на этой странице.

Сборка элементов солнечной батареи

Инвертор под панелями Разберемся, как происходит сборка солнечных батарей своими руками.

Инвертор преобразует поступающий ток в переменный, и изменяет его напряжение.

Можно выбрать один из трёх видов инверторов:

Системный.
Гибридный.
Автономный.

Системный инвертор подойдёт, если цель солнечной батареи – создать дополнительную энергию в пару к имеющейся центральной сети 220 V. Тогда устанавливать аккумуляторы вообще не нужно. Сетевой инвертор будет преобразовывать поступившее количество энергии, и направлять её в дом.

Гибридный инвертор пригодится, если гелиоэнергия должна стать основной, питающей дом, но и отказываться от централизованного электроснабжения не собираются. Гибридный вариант с аккумуляторами будет и расходовать полученную солнечную энергию, и накапливать её на тёмное и пасмурное время.

Автономный же инвертор устанавливают там, где сети 220 V вообще нет. Они тоже устанавливаются в комплекте с аккумуляторами.

Если требуется включить в систему аккумуляторные батареи, то нужно рассчитать их количество и ёмкость. Всё будет зависеть от суммарной мощности всех солнечных батарей, но чем выше будет ёмкость, тем лучше.

Например, чтобы полностью удовлетворить потребности семьи в электричестве, понадобится выработка 4 кВт. Для накопления такого количества энергии необходимо около 16 аккумуляторов по 60 Ач.

К аккумулятору солнечную батарею нужно подключать через диод. Это исключит его саморазряд на панель ночью.

Чтобы не происходило перезаряда и закипания аккумуляторов, понадобится контроллер заряда.

Они могут быть двух видов:

МРРТ.
ШИН.

Первый вариант передаёт почти 100 % энергии, но стоит в 2-3 раза дороже, чем ШИН контроллер, который теряет до 20 % мощности солнечных панелей.

В больших мощных системах, конечно, лучше один раз переплатить за МРРТ контроллер.

Небольшие конструкции можно оборудовать и ШИН контроллером, но потерянную мощность нужно будет компенсировать приобретением дополнительных аккумуляторов.

Заключение

Остаётся только добавить, что гелиосистема будет реально эффективна только в регионах, где большую часть года стоит солнечная погода. Нужно знать и то, что чем выше географическая широта, тем меньшая сила у солнечных лучей. Но современные технологии позволяют получать достаточно энергии даже в пасмурное время, а значит, хотя бы как дополнительный источник электричества, солнечные батареи очень даже привлекательны.

Видео на тему

microklimat.pro