Eng Ru
Отправить письмо

Солнечная батарея своими руками для дома способы реализации. Солнечные батареи для дома самодельные

$direct1

«Сами с усами» или самодельные солнечные батареи —

Дата публикации: 24 апреля 2014

Ни для кого не секрет, что солнечная энергетика набирает обороты с каждым днем. Одна проблема: из-за высокой стоимости модулей позволить себе пользоваться дарами солнца может не каждый, вот и выкручиваются умельцы как могут. Кто-то заказывает фотоэлементы через интернет-магазины и уже из них паяет солнечные панели, некоторые изготавливают батареи из светодиодов и транзисторов, а кому-то в голову приходят более интересные идеи, не требующие больших финансовых вложений.

Ведь мало, кто задумывается, что для того, чтобы солнце работало для Вас и Вашего дома, не нужно устанавливать дорогостоящую солнечную систему, нужно только внимательно посмотреть вокруг себя. Порой, самые обычные вещи, которые уже давно можно сдать в утиль, могут принести немалую помощь и сэкономить Вам кучу денег. Минимум финансовых затрат, немного усилий, и Ваши приборы начинают потреблять бесплатную энергию.

Тепло от алюминиевых банок

Вряд ли найдется хотя бы один человек, который никогда не пил из алюминиевых банок. И чаще всего мы их просто выкидываем, а ведь они могут стать отличным исходным материалом при изготовлении солнечной батареи для дома. Да, да, не удивляйтесь, это не выдумка, а вполне проверенный факт. Единственное уточнение, из алюминиевых банок вы сможете смастерить не батарею, а коллектор, то есть на выходе Вы получите не электрическую энергию, а тепловую, например, для обогрева дома, что тоже очень даже неплохо.

Делается подобная солнечная батарея очень просто. Все, что Вам понадобится это некоторое количество банок, рама и материал для остекления коллектора. Из деревянных брусков или картона собирается рама, которая заполняется банками. Для увеличения количества поглощенного тепла раму и банки рекомендуется покрасить в черный цвет. Сверху полученная конструкция накрывается стеклом, гофрированным поликарбонатом или пластиком. У каждого из этих материалов есть и плюсы, и минусы. Стекло является самым дорогим и хрупким, главный недостаток поликарбоната – небольшая ширина листа, всего 60 см, а пластик прослужит Вам не больше 3-х лет. Но при этом все они справляются с повышенными температурами и хорошо пропускают солнечный свет.

Каким бы странным Вам не казался этот метод изготовления батареи (коллектора) из алюминиевых банок, практика показывает, что он вполне действенный. При размещении на южной стороне дома такая самодельная батарея хорошо нагревается и может служить эффективным обогревательным прибором. А с ее сборкой справится и школьник.

Подробности изготовления солнечной панели из банок на видео:

Транзисторы – генераторы электричества

Самодельная солнечная батарея, которая на выходе будет генерировать не тепловую энергию (как в предыдущем разделе), а электрическую может быть собрана из обычных транзисторов. Конечно, для энергообеспечения всего дома такая самодельная батарея не подойдет, но запитать небольшие приборы или подзарядить мобильный телефон Вы точно сможете. Чем больше транзисторов Вы используете, тем более мощная солнечная батарея у Вас получится, это нужно учитывать.

Первое с чего нужно начать, это аккуратно спилить верхнюю часть элемента, чтобы солнечный свет беспрепятственно попадал на p-n переходы. Если Вы используете транзисторы типа П, необходимо высыпать порошок из его внутренней части. После этих приготовлений переходим непосредственно к процессу сборки. Последовательное соединение элементов используется для повышения напряжения, а параллельное – силы тока. В качестве подложки рекомендуется использовать текстолит или органическое стекло. Чтобы не повредить кристалл транзистора, паять выводы, подходящие к нему, лучше не стоит. Один транзистор обеспечивает силу тока от 0,1 до 3 мА, а блок, состоящий из 4-х транзисторов, – от 10 до 15 мА.

Светодиоды – свет во все дома

Самодельная солнечная панель из светодиодов – явление не новое, вот только изготовить ее можно лишь в качестве эксперимента, ведь, как показывает практика, вырабатываемое ею напряжение слишком мало, чтобы от него был толк. Более подробно о батареях из светодиодов мы уже писали в одной из предыдущих статей «Мастерим солнечную батарею из диодов», поэтому сильно углубляться в эту тему не будем. Заметим только, что для подобной панели подойдут светодиоды любого размера и цвета, но в зависимости от цвета светодиодов будет зависеть их светопропускная способность.

Значение пикового напряжения 1 светодиода равняется в среднем 2,5 В. Для увеличения выходных параметров элементы соединяются последовательно/параллельно, но для того, чтобы получить хорошие показатели количество светодиодов должно быть неограниченно большое. Одно уточнение: подобная батарея очень чувствительна к углу наклона относительно солнца, даже небольшое отклонение от прямого попадания лучей может снизить напряжение на выходе.

Фольга для батареи – в чем плюс?

Как мы выяснили из предыдущих разделов статьи, самодельная солнечная батарея может делаться из различных материалов, причем некоторые из них улучшают эффективность ее работы. Так, например, использование фольги для подложки позволяет увеличить отражающую способность. Один из вариантов – изготовление солнечного коллектора из самого простого шланга для полива, деревянной рамы и фольги. Подводим к шлангу 2 трубки, и солнечный водонагреватель для дачного дома готов.

Также фольгу можно использовать и при установке панелей, размещая их на поверхность фольги, Вы уменьшаете риск перегрева батареи, что способствует улучшению их эксплуатации и увеличению срока работоспособности. Напоследок один совет: не бойтесь экспериментировать, ведь когда-то те вещи, без которых сегодня мы не представляем своей жизни, людям казались фантастикой. Лишь эксперименты двигают науку вперед. И кто знает, может, Вы придумаете новый способ изготовления солнечной батареи своими руками.

 

Статью подготовила Абдуллина Регина

Диоды для солнечной панели: подробности на видео:

altenergiya.ru

Солнечная батарея своими руками - принцип и порядок сборки

В получении электроэнергии альтернативными методами в последнее время прослеживается тенденция к активному развитию. И это несмотря на то что подобный подход пока еще остается весьма затратным, если планируется приобрести готовое оборудование. Ждать быстрой окупаемости сделанных вложений не приходится.

Солнечная батарея своими руками

Солнечная батарея своими руками

Тем не менее, многие рачительные хозяева домов и даже квартир все пристальнее рассматривают такие возможности. А некоторые из них идут по пути самостоятельного создания необходимого оборудования, хотя бы в качестве стартового эксперимента. Так, например, солнечная батарея своими руками вполне может быть создана в домашних условиях, так как сегодня для ее сборки можно приобрести все необходимое. Тем более что существует несколько способов сборки солнечных панелей из разных комплектующих.

Тем, кто хочет попробовать самостоятельно собрать такой источник электроэнергии, и переназначена настоящая публикация.

Содержание статьи

Что такое солнечная батарея, и как она работает?

Общие понятия о принципе получения электричества от солнечной энергии

У людей, решивших собрать солнечную батарею, возникает немало вопросов, а для многих эта задача видится и вовсе не выполнимой из-за кажущейся сложности ее конструкции. Однако, на самом деле особых трудностей в ее сборке нет. И в этом можно убедиться, изучив схему и рассмотрев, как выполняет работу мастер, изготовивший не один подобный прибор.

Солнечная батарея представляет собой совокупность фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии в электрическую.

Солнечная батарея – это множество правильно соединенных между собой фотоэлементов. Каждый из них обладает невысокими генерирующими способностями, но в совокупности получаются весьма приличные показатели выработанной мощности.

Солнечная батарея – это множество правильно соединенных между собой фотоэлементов. Каждый из них обладает невысокими генерирующими способностями, но в совокупности получаются весьма приличные показатели выработанной мощности.

Отдельные фотоэлементы соединены в единую панель и защищены с двух сторон материалами, стойкими к ультрафиолету, влаге и другим атмосферным явлениям. Это важно, так как батареи чаще всего эксплуатируются на открытом незащищенном пространстве — это может быть крыша здания, балконное ограждение или же поляна около дома.

Общая конструкция системы получения электрической энергии от солнечной представляет собой целый ряд приборов и устройств, соединенных в единую цепь:

Примерная схема системы выработки потребительской электрической энергии от солнечной

Примерная схема системы выработки потребительской электрической энергии от солнечной

  • Пластины-преобразователи — это полупроводниковые фотоэлементы, обладающие способностью генерировать постоянный ток под воздействием света. Пластины соединяются между собой по определенной схеме специальными шинами (плоскими проводниками), и собираются в батарею в общем корпусе.
  • Панели-батареи, собранные из фотоэлементов, подключаются к прибору-контролеру с подобранными параметрами тока и напряжения, необходимыми для зарядки аккумулятора.
  • Аккумулятор или целая батарея таких аккумуляторов накапливает заряд.
  • Специальный инвертор преобразует постоянный ток в переменный с напряжением в 220 В (если этот необходимо).

Такая череда приборов используются в схеме в том случае, когда планируется отдельные постоянные точки потребления или даже полностью весь дом запитать от солнечной энергии. Накопленная в аккумуляторе за день энергия может быть использована в пасмурные дни или в темное время суток. Применяются и более простые схемы, когда солнечные батареи выступают лишь вспомогательным источником питания, и накопление энергии не требуется. Панель в таком случае может быть непосредственно подключена к прибору-потребителю. Однако, этот вариант менее надежен, так как стабильность питания будет полностью зависеть от наличия солнца в данный момент.

Использование солнечных батарей для полного снабжения дома энергией актуально в регионах, где количество солнечных дней в  течение года преобладает. Этим обычно «славятся» южные регионы страны. В других условиях они чаще всего применяются в качестве дополнительных источников электроснабжения.

Три основных разновидности фотоэлектрических модулей

Три основных разновидности фотоэлектрических модулей

Модули солнечных батарей, из которых собирается панель, подразделяются на три типа:

— монокристаллический;

— поликристаллический;

— аморфный (тонкопленочный).

От особенностей структурного строения пластин напрямую зависит эффективность конструкции, а также ее общая стоимость.

Монокристаллический и поликристаллический вариант солнечной батареи

Монокристаллические пластины изготавливаются из монокристаллов кремния, выращенных по методу Чохральского. Они отличаются высоким качеством и обладают неплохим (по меркам фотоэлементов) КПД, равным примерно 20÷22%. Из-за этого и стоимость их достаточно высока.

Солнечные лучи, попадая на монокристаллическую поверхность, способствуют возникновению направленного движения свободных электронов. Пластины с двух сторон подсоединены к шинам, которые затем подключаются к общей электрической цепи системы.

Высокий КПД этого типа пластин объясняется тем, что солнечные лучи равномерно рассеиваются по поверхности кристалла.

Поликристаллические фотоэлементы изготавливаются из полупроводника, имеющего поликристаллическую структуру. Именно этот тип батареи считается оптимальным для создания системы преобразования солнечной энергии. Стоимость элементов, а как следствие — и целых батарей получается ниже по сравнению с монокристаллическими приборами. Это обуславливается особенностями производства фотоэлементов, так как при их изготовлении применяются фрагменты, оставшиеся от монокристаллов.

Если сравнивать два этих типа изделий, то можно выделить следующие различия, выявленные тестированием независимых компаний:

  • Поликристаллические пластины отличаются по внешнему виду от монокристаллов, так как имеют неоднородный по цвету окрас поверхностей, с перемежением темных и светлых участков.
Внешнее отличие пластин монокристаллов от поликристаллов заключается в однородности цвета.

Внешнее отличие пластин монокристаллов от поликристаллов заключается в однородности цвета.

  • В процессе эксплуатации у всех фотоэлементов происходит постепенное снижение мощности. Так, после года работы у монокристаллов она снижается на 3%, а у поликристаллических элементов — на 2%.
  • Суммарное количество электроэнергии, выработанное монокристаллическим модулем, примерно на 30% выше, чем у поликристаллических элементов, при их одинаковой площади.
  • Стоимость поликристаллов на 10÷15 % ниже монокристаллических батарей.

Аморфные солнечные модули

Этот тип элементов представляет собой плотную гибкую пленку, значительно упрощающую процесс монтажа батарей.

На современном рынке представлены три поколения подобных фотоэлементов:

Гибкие пленочные фотоэлементы на основе аморфного кремния имеют ряд преимуществ и значительно удобнее в работе

Гибкие пленочные фотоэлементы на основе аморфного кремния имеют ряд преимуществ и значительно удобнее в работе

  • Элементы первого поколения являются однопереходными. Они имеют низкий КПД — всего 5% и относительно небольшой срок эксплуатации — не более 10 лет.
  • Пленка второго поколения тоже однопереходного типа, но уровень КПД у нее повышен до 8%, увеличен и срок эксплуатации.
  • Тонкопленочные батареи третьего поколения обладают КПД до 12%, и обладают длительным сроком службы, составляя конкуренцию кристаллическим вариантам.

Несмотря на не выдающиеся характеристики, самыми популярными остаются однопереходные тонкопленочные модули второго поколения. Они доступны по цене и обладают приличной мощностью, которая вполне может конкурировать с кристаллическими вариантами батарей.

Сравнение солнечных фотоэлементов

Если сравнивать кристаллические и пленочные батареи, то у последних существует ряд существенных преимуществ, благодаря которым часто предпочтение отдается именно им:

  • Аморфные пленочные элементы лучше реагируют на изменение температуры, в частности, на ее повышение. В солнечные месяцы года этот тип батарей способен произвести большее количество энергии по сравнению с кристаллическими аналогами — те при нагреве способны потерять до 20% мощности.
  • Пленочные батареи продолжают выработку энергии даже при рассеянном солнечном свете, в отличие от кристаллов, которые не генерируют энергию в пасмурную погоду. При слабом или рассеянном свете аморфная пленка способна вырабатывать до 20% энергии от своих номинальных показатели. Не слишком много, но лучше, чем ничего.
  • Стоимость кристаллических панелей гораздо выше, чем пленочных. Причем цена на последние продолжает снижаться из-за активного наращивания объемов их производства.
  • Пленочные солнечные батареи имеют меньшее количество дефектов и уязвимых мест. Дело в том, что жёсткие пластины при формировании панели спаиваются между собой, а пленка устанавливается в корпус конструкции в целом виде.

Если подвести итоги и вывести их в таблицу, то сравнительные характеристики пленочных аморфных и жестких кристаллических солнечных фотоэлементов будут выглядеть следующим образом:

ПараметрыКристаллические панелиАморфные тонкопленочные батареи
КПД изделий9÷20%6÷12%
Выходное напряжение одного фотоэлементаОколо 0,5 ВОколо 1,7 В
Световой спектр максимальной чувствительностиБлиже к красному цвету, то есть для эффективной работы необходимо яркое солнце.Ближе к ультрафиолету, то есть восприимчивы и к рассеянному освещению.
ГибкостьХрупкие и ломкие, требуют обязательной жесткой основы и надежной защиты от механического воздействия.Гибкие, легко гнутся, не заламываются.
Надежность при эксплуатации в экстремальных условияхТребуют жесткой основы и надежной защиты от механического воздействия.Более устойчивы к механическим воздействиям, хотя тоже требуют защиты.
ДолговечностьПри должной защите, эксплуатируются длительное время, но с годами постепенно снижается эффективность работы изделий.Качественные изделия, выполненные с соблюдением технологии, выгорают на солнце на 4% за первые 4÷5 лет эксплуатации. Дешевые китайские аналоги могут подвести через 2÷3 года.
ВесТяжелые.Легкие.

Необходимо уточнить, что производятся и комбинированные варианты солнечных батарей, то есть состоящие из кристаллических и аморфных элементов. То есть используются по максимуму все преимущества обоих типов. Однако, стоимость подобных изделий весьма высока, поэтому они не настолько популярны, как упомянутые выше батареи.

Что влияет на эффективность солнечных батарей?

Чтобы не удивляться тому, что солнечные батареи работают с разной эффективностью в различные периоды, необходимо выделить факторы, которые влияют на КПД системы. Причем названные ниже моменты действуют на солнечные батареи всех типов, но с различной интенсивностью.

  • При повышении температуры производительность любых фотоэлементов панелей снижается.
  • При частичном затемнении, например, если солнце попадает только на часть панели, а какое-то количество элементов остается неосвещенным, выходное напряжение падает за счет потерь неосвещенных пластин.
  • Панели, оснащенные линзами для концентрирования излучения, становятся совершенно неэффективными в облачную погоду, так как пропадает эффект фокусирования потока света.
  • Для достижения высокой эффективности работы солнечной батареи необходим правильный подбор сопротивления нагрузки. Поэтому панели подключаются не напрямую к приборам или аккумулятору, а через управляющий системой контролер, который обеспечит оптимальный режим функционирования батареи.

Недостатки солнечных батарей

У солнечных батарей существует ряд недостатков, узнав о которых многие хозяева жилья сразу отказываются от затеи их приобретения и установки.

Действительно мощная, эффективная солнечная батарея потребует немалой полностью открытой для солнечных лучей площади.

Действительно мощная, эффективная солнечная батарея потребует немалой полностью открытой для солнечных лучей площади.

  • Для получения достаточного количества энергии необходимо установить весьма большое количество батарей довольно больших размеров. Понятно, что для их размещения потребуются большие площади. Многие собственники частных домов используют для их монтажа солнечную сторону крыши.
Суммарные показатели емкости блока аккумуляторов должны соответствовать мощности солнечных батарей, поэтому количество и тип АКБ необходимо подобрать правильно.

Суммарные показатели емкости блока аккумуляторов должны соответствовать мощности солнечных батарей, поэтому количество и тип АКБ необходимо подобрать правильно.

  • Нельзя забывать, что батарея будет работать эффективно, только если ее лицевая сторона будет подвергаться периодической очистке от насевшей пыли, грязи, разводов высохшей дождевой воды. А это значит, что к поверхности необходимо обеспечить удобный и легкий доступ.
  • Солнечные батареи недостаточно эффективно функционируют в сумерках и совершенно не работают в ночные часы. Чтобы использовать энергию от них в любое время суток необходимо подключение к нескольким аккумуляторам, которые за солнечный период накапливают энергию.
  • Для большого количества аккумуляторов, если система планируется в качестве основного источника энергии, может потребоваться отдельное помещение.
«Накопителем» выработанной электрической энергии может быть целая батарея соединенных определенным образом аккумуляторов. Это потребует немало места. Да и стоимость аккумуляторов тоже может быть весьма значительной.

«Накопителем» выработанной электрической энергии может быть целая батарея соединенных определенным образом аккумуляторов. Это потребует немало места. Да и стоимость аккумуляторов тоже может быть весьма значительной.

  • Солнечная энергия считается экологически чистой, однако сами пластины фотоэлементов содержат в себе такие токсичные вещества, как кадмий, свинец, мышьяк, галлий и т.п. При нагревании конструкции данные вещества могут выделяться не только в окружающую среду, но и проникать в помещения дома, если батареи установлены на крыше или балконе дома. Оптимальным вариантом будет установить систему в отдалении от жилых строений.
Солнечные батареи на поворотном механизме, постоянно поддерживающим поверхность в фокусе солнечного света

Солнечные батареи на поворотном механизме, постоянно поддерживающим поверхность в фокусе солнечного света

  • При установке батарей на открытой площадке, для более высокой эффективности их работы, систему часто снабжают специальным фотоэлементом, реагирующим на положение Солнца, и поворотным механизмом, который будет поворачивать их вслед за движением светила. Эффективность повышается, но зато возрастает сложность системы и стоимость реализации проекта.
  • Пока что не приходится говорить о высокой эффективности работы подобных систем. Их КПД составляет в самом лучшем случае 20%, остальные 80% воспринятой поверхностью солнечной энергии уходят на нагрев самой батареи, средняя температура которой может достигать 55÷60 градусов. Как уже говорилось выше, при нагреве фотоэлементов, эффективность их работы падает.
  • Чтобы предотвратить перегревание батарей, применяют те или иные системы принудительного охлаждения. Например, устанавливаются вентиляторы или насосы, перекачивающие хладагент. Понятно, что такие приборы также требуют электроэнергии, а также периодического обслуживания. Кроме того, они могут значительно снизить надежность работы всей конструкции. Ну а проблема эффективного пассивного охлаждения батарей пока не решается.

Как собрать солнечную батарею в домашних условиях?

Если после изучения представленной выше информации желание заняться изготовлением солнечной батареи не пропало, можно поэкспериментировать, создав и проверив собственное творение. Далее будет подробно рассмотрена сборка панели из монокристаллических пластин.

Монокристаллическая пластина 78×156 мм с двумя токосъемными дорожками на лицевой стороне. Симметрично им, на тыльной стороне пластины линии припаивания шин обозначены фигурными контактными окошками.

Монокристаллическая пластина 78×156 мм с двумя токосъемными дорожками на лицевой стороне. Симметрично им, на тыльной стороне пластины линии припаивания шин обозначены фигурными контактными окошками.

В показанном примере домашний мастер собирает панель габаритами 750×960 мм, состоящую из 36 жёстких монокристаллических пластин размером мм. Пластины устанавливаются в четыре ряда, по 9 фотоэлементов в каждом. Между фотоэлементами выдерживается зазор порядка 10÷12 миллиметров.

Солнечные батареи, установлены на балконном ограждении, а также закреплены к его остеклению. Такой монтаж будет актуален, если балкон находится на солнечной стороне дома. Красной рамкой выделена панель, монтаж которой будет показан.

Солнечные батареи, установлены на балконном ограждении, а также закреплены к его остеклению. Такой монтаж будет актуален, если балкон находится на солнечной стороне дома. Красной рамкой выделена панель, монтаж которой будет показан.

ИллюстрацияКраткое описание выполняемых операций
Для работы потребуются, прежде всего, сами пластины. Мастер рекомендует приобретать их с запасом, так как они могут иметь разные параметры выходного напряжения, а из них необходимо будет выбрать 36 штук, имеющих наиболее близкие друг к другу показатели. Шина — это медная луженая лента, то есть уже покрытая оловом, что упрощает ее пайку. Потребуется порядка 10 метров узкой шины шириной в 1,6 мм и 2 метра широкой, шириной в 5 мм. Для электромонтажных работ необходимо подготовить обычный паяльник на 40 Вт. флюс для пайки — это канифоль, растворенная в спирте, спирт для обезжиривания поверхностей под пайку и их последующей очистки от остатков флюса, ватные диски и палочки. В качестве основы для монтажа всего модуля в данном случае используется акриловое стекло толщиной 5 мм. Для последующей герметизации фотоэлементов мастер решил использовать прочную бесцветная прозрачная поливинилхлоридную пленку ORACAL®751, которая часто применяется для закрепления рекламы на транспортных средствах.
Несколько слов о том, почему выбрана ширина шины именно 1,6 мм. Металл имеет свойство при нагревании расширяться, а при остывании, соответственно, сжиматься. На солнечной батарее этот процесс будет происходить постоянно, то есть днем припаянные шины будут увеличиваться в размерах, а ночью - наоборот, что не особо полезно для конструкции. На опыте мастер испытал ленту шириной в 2 мм, и все-таки остановил свой выбор именно на ширине 1,6 мм. По токопроводящим качествам эти шины не особо отличаются между собой, а более узкая все же меньше повержена линейной деформации.
Подготовив все необходимое, имеет смысл в первую очередь произвести сортировку пластин. Как говорилось выше, несмотря на то, что это одна модель, они зачастую могут иметь разные показатели в практической работе. А для гармоничной работы батареи значения вырабатываемого напряжения должны быть максимально близкими друг к другу. Например, в данном случае при проведении проверки обнаружилось, что фотоэлементы в равных условиях (при искусственном освещении) могут вырабатывать от 0,19 до 0,35 вольт. Лучше, если в одной панели будут собраны элементы, имеющие максимально близкие значения, скажем, от 0,30 до 0,33 вольт. Если в комплексе будет установлен один или два элемента, значительно отличающиеся по выходному напряжению, то они будут создавать никому не нужное сопротивление, и станут перегреваться. Таким образом, отбраковываются пластины, явно выпадающие из общей массы.
При монтаже пластин между ними будет оставляться зазор в 10÷12 мм. Он нужен для того, чтобы пленка, фиксирующая элементы на акриловом стекле, удерживала их со всех сторон.
Далее, необходимо уложить на столе две пластины на расстоянии в 10 мм, и по ним замерить, какой длины необходимо нарезать узкие шины. Как можно видеть на внешней стороне пластин для скрепления предусмотрены две металлические токосъемные полосы, а на обратной ее стороне места фиксации указаны точечно, окошками.
На лицевой стороне пластины от ее верхнего края необходимо отступить примерно 3 мм.
На обратной стороне второй панели шина также должна не доходить до нижнего края на эти же 2÷3 мм.
После определения длины одной соединительной шины, остальные соединительные элементы отмеряются по ней. Для каждых двух пластин потребуется по два отрезка шины, то есть всего нужно 72 штуки. В нарезанном виде шины выглядят, как показано на фото. Вовсе не обязательно заготавливать сразу все отрезки — их можно нарезать по ходу работы. Однако если они все-таки будут заготовлены все сразу, то рекомендовано их собрать и сцепить резинкой. Так они не потеряются, и не будут мешаться на столе.
Сначала шины припаиваются к лицевой стороне всех пластин. Но перед началом пайки металлические токосъемные полосы на пластинах необходимо подготовить, обезжирив спиртом. Для этой работы удобно использовать ватные палочки — их обмакивают в спирт и проходятся по полоске. Этот процесс необходим для повышения качества пайки.
Следующим подготовительным этапом идет нанесение на очищенные спиртом полоски канифольного флюса. Лучше, если он будет налит в эластичную емкость в виде маркера (клеевого карандаша) с мягким наконечником. Так будет легче работать, при необходимости выдавливая и распределяя необходимое количество состава.
Следующим шагом идет припаивание шин к внешней стороне пластин.Шина укладывается на металлическую контактную полоску и выравнивается. Далее, придерживая бо́льшую часть шины, аккуратно прижав ее к полосе, ее верхнюю сторону фиксируют паяльником на 20÷30 мм по длине. Дополнительный припой при этом не используется – вполне достаточно слоя лужения на самой шине. Теперь она закреплена и не сможет сдвинуться, поэтому ее оставшуюся длинную сторону закрепить на поверхности будет совсем просто.
Для этого пластину необходимо повернуть к себе противоположной стороной, так чтобы длинная часть шины оказалась под рукой. Придерживая шину и слегка ее натягивая, по ней аккуратно проводят паяльником, следя за тем, чтобы он не соскользнул в сторону. Луженая лента хорошо припаивается к правильно подготовленной поверхности — достаточно один раз без спешки провести по ней хорошо разогретым паяльником. Если на ленте останутся заусеницы, то их сразу же необходимо загладить, так как эта сторона пластин должна быть прижата к акриловому стеклу.
Припаяв обе ленты к пластине, их необходимо протереть спиртом с помощью ватной палочки или диска. Необходимо удалить с поверхности весь оставшийся флюс.
Таким же образом последовательно подготавливаются все 36 пластин, или же только 9 фотоэлементов, чтобы собрать одну из четырех полос солнечной панели. Здесь каждый мастер поступает так, как ему будет удобнее.
Далее будет рассмотрена сборка подготовленных фотоэлементов в одну полосу. Таким же способом производится и соединение остальных трех полос солнечной панели.
Вначале берется пластина, которая будет первой в полосе. Она укладывается на стол лицевой стороной вниз, вместе с припаянными к ней шинами. Затем полосы под пайку, выделенные на обратной стороне пластины контактными окошками, обрабатывается спиртом, а потом флюсом. Далее, отступив от края примерно 3 мм по линии, проходящей через окошки, укладывается отрезок шины, и по тому же способу, что и с внешней стороны, припаивается к поверхности. Свободные концы шин должны расположиться в противоположном направлении относительно припаянных к лицевой поверхности – они будут нужны при коммутации всего ряда элементов в общую батарею широкими шинами.
Теперь необходимо соединить между собой первую и вторую пластины ряда. Для этого концы шин, припаянных к лицевой стороне первой пластины, необходимо вывести на тыльную сторону второй пластины. Пластины при этом размещаются параллельно друг другу на установленном расстоянии (10 мм). Для удобства можно на рабочем столе заранее выполнить разметку, то есть сделать своеобразный шаблон взаимного расположения пластин.
Точки припаивания контактов обрабатываются спиртом, и затем на них наносится флюс.
Теперь можно осуществить припаивание шин. Для этого по ним также аккуратно, не торопясь, проводят разогретым паяльником. После окончания пайки обеих шин, их также необходимо протереть спиртом для удаления оставшегося флюса.
Далее, таким же образом коммутируется третья и все последующие пластины ряда.В результате должно получиться четыре полосы по 9 фотоэлементов, соединенных так, как было показано на иллюстрациях.
Готовые, спаянные ряды фотоэлементов поочередно укладываются на заранее подготовленное акриловое стекло необходимого размера. От краев элементов до края стекла должно быть выдержано расстояние в 50÷60 мм. На стекле ряды временно фиксируются короткими полосками прозрачного скотча.
«Золотое правило» последовательной коммутации источников питания постоянного тока: плюс предыдущего элемента соединен с минусом последующего – и так далее. В рядах это правило соблюдено. Теперь очень важно его не нарушить и при укладке рядов в батарею. Так, выступающие слева отрезки шин первого и третьего ряда должны быть припаяны на внешней стороне панели, которая в данном случае повернута к акриловой поверхности. Во втором и четвертом ряду должны выступать концы шин, зафиксированные на тыльной светлой стороне пластин. Если допустить ошибку, то последовательное соединение нарушится, и батарея работать не будет.
В результате конструкция уложенной панели должна будет выглядеть следующим образом. Когда все ряды будут закреплены на стекле скотчем, их необходимо объединить в одну систему.
Электрическое соединение осуществляется по представленной схеме. В результате сверху окажется «плюс», снизу «минус».
В качестве соединительных элементов используется широкие шины – это хорошо показано на схеме выше. К ним припаиваются выступающие концы тонких шин. Излишки после припаивания следует откусить кусачками.
На этой фото хорошо показана крайняя точка коммутации шин. Закончив работу, панель необходимо проверить на работоспособность с помощью тестера, переключив его на вольтметр и установив щупы на плюс и минус.
Проверку панели можно сначала произвести на рабочем столе – больших показателей не будет, но собранная панель продемонстрирует, что она «живая». А затем можно провести проверку, вынеся батарею на солнце.
К крайним плюсовой и минусовой шинам закреплены щупы мультитестера.
Даже при облачной погоде на холостом ходу батарея выдает 19,4 вольт — это говорит о правильности соединения панелей.
Солнца на момент проверки не было, и ток невелик, всего около 0,5 ампера. Но даже в пасмурную погоду батарея вырабатывает около 10 ватт энергии.
Параллельно рекомендуется проверить пластины на перегрев — это несложно прочувствовать тыльной стороной ладони. Если отдельные пластины на общем фоне явно перегреваются, то их желательно сразу же заменить – это пока сделать несложно.
Если батарея работает нормально, то можно ее окончательно герметизировать — закатывать в пленку. Эксплуатационный срок этой пленки семь лет, но как показывает практика, она отлично функционирует и дольше. Пленка имеет клеевой слой, закрытый защитной подложкой, которая снимается по мере наклеивания покрытия на фотоэлементы и акриловое стекло.
Первое, что необходимо сделать — это разложить пленку сверху конструкции и выровнять край, от которого начнется ее наклеивание. От того, насколько будет выровнен край, зависит качество приклеивания всего полотна. Должна быть достигнута полная герметизация, без складок и пустот, так как пленка предназначена для надежной защиты фотоэлементов от любых внешних воздействий.
Далее, необходимо аккуратно отделить защитный слой от пленки по всему краю, примерно на 40 мм, сразу закрепив ее на стекле.
Эта операция проводится очень аккуратно, при приклеивании пленка разравнивается и разглаживается. Здесь необходимо помнить, что отклеить и выровнять определенный участок пленки — уже не получится, поэтому необходимо делать работу качественно сразу. Пленку нельзя натягивать, но в то же время она и не должна собираться складками.
Защитная подложка подгибается вниз и по мере приклеивания постепенно снимается. Освободив 20÷30 мм пленки, ее приглаживают к фотоэлементам и просветам между ними, то есть к акриловому стеклу.
Процесс закатывания батареи в пленку — длительный и кропотливый, поэтому необходимо набраться терпения и выполнять его, не торопясь. Если пленка все-таки замялась или ушла в сторону, ее нельзя отклеивать, так как повредятся фотоэлементы. В этом случае необходимо вырезать и наклеить сверху уже закрепленной пленки дополнительный фрагмент. Главное — закрыть всю поверхность батареи. На этой иллюстрации показан закатанный в пленку край панели. Хорошо видно, что идеальная гладкость не требуется, главное — плотное прилегание пленки по всей площади.
Когда пленка будет наклеена, можно проводить испытания готовой панели. Для этого батарею необходимо вынести на солнце и снова подключить к ней тестер.
Как можно видеть, батарея выдает напряжение на выходах почти 20 вольт. Затем проверяется ток короткого замыкания — он составил 3.94 ампер. А это уже, ни много, ни мало – почти 80 ватт.
Для проверки под нагрузкой к батарее через амперметр была подключена лампочка на 24 В. Итог на фотографии – горит хоть и не в полный накал, но достаточно ярко.

Многие мастера, кроме стекла и пленки, используют еще и обрамление батареи, одевая ее в жесткую раму. Это придает конструкции необходимую прочность и повышает ее надежность.

Если планируется собрать и использовать несколько солнечных батарей, то их соединяют или последовательно — для увеличения напряжения на выходе, или параллельно – так можно добиться более высоких показателей тока и суммарной мощности

Комплекс панелей через контроллер подключается к аккумулятору — накопителю энергии, а уже от него идет распределение на точки потребления, напрямую или через инвертор.

*  *  *  *  *  *  *

Итак, как можно видеть из представленной информации, батарею вполне можно собрать своими руками. Потребуется наличие некоторых знаний электротехники и монтажа, усидчивость и внимательность.

Другое дело — что предварительно стоить очень тщательно взвесить ожидаемый эффект от батареи и стоимость комплектующих и всего необходимого для системы оборудования. Насколько система получится рентабельной, тем более с учетом местных климатических условий? Не превратится ли ее создание просто в «игрушку» для деятельного мужчины среднего возраста?

Возможно, некоторые вопросы по этому поводу снимет размещенный ниже видеосюжет:

Видео: Основные ошибки, допускаемые начинающими при планировании создания домашних солнечных электростанций

stroyday.ru

Самодельная солнечная батарея

Самодельная солнечная батареяСолнечная энергия – одна из немногих природных видов энергии, которые человек может получить достаточно несложным образом. Конечно, в теплых регионах это более актуально, так как солнца там больше, но тем не менее практически во всех регионах используются солнечные батареи. Но фабричные устройства стоят достаточно дорого, поэтому многие предпочитают больше узнать о том, что такое «самодельная солнечная батарея». Как и из чего ее можно сделать, мы и попробуем разобраться.

Самодельная солнечная батарея своими руками

Вы удивитесь, когда узнаете, какое многообразие материалов используют умельцы для изготовления подобных батарей. В ход идут банки из алюминия, фольга, транзисторы, светодиоды. В случае изготовления батарей из подручных материалов ваши затраты сводятся к минимуму, а вы получаете достаточно эффективное устройство для генерации энергии.

Один из самых простых вариантов – это изготовление конструкции солнечной батареи из банок из алюминия. Думаю, вы на своем веку выкинули не один десяток таких баночек, а между тем они еще могут пригодиться.Давайте уточним только тот момент, что подобная конструкция из банок подходит для генерации тепловой, а не электрической энергии, так что вы сможете использовать такую батарею только непосредственно для обогрева помещения. Но с учетом минимальных затрат на ее изготовление этот вариант тоже достаточно хорош.Собирается конструкция для батареи в этом случае очень несложно.

  • Прежде всего нужно сделать из картона каркас для банок. Каркас нужно заполнить пустыми алюминиевыми банками.
  • После этого советуем покрасить всю конструкцию черной краской. В этом случае степень поглощения тепла будет выше. Но это еще не все.
  • Последним этапом нужно покрыть получившуюся конструкцию прозрачным материалом, это может быть стекло, пластик, поликарбонат. У каждого из этих материалов есть свои нюансы: стекло отличается хрупкостью, у пластика не слишком большой срок службы, а поликарбонат чаще всего небольшой ширины, которой может быть недостаточно, чтобы закрыть батарею целиком.

Размещается готовая батарея в южной части дома и выступает в роли достаточно эффективного прибора для обогрева. Но если помимо этой задачи вам нужно еще вырабатывать электрическую энергию, то стоит выбрать другой вид конструкции.

Самодельная солнечная батарея из транзисторов

Самодельная солнечная батарея из транзисторов

Сборка батареи из транзисторов – тоже достаточно популярный и не слишком сложный вариант. При этом вы сможете получать в результате ее работы электрическую энергию. Стоит понимать, что эта батарея вряд ли позволит снабдить электричеством весь дом, но для питания одного электроприбора или зарядки телефона она вполне может использоваться.Много транзисторов

Для батареи хорошо подходят кремниевые транзисторы серий КТ. С ними просто работать, их легко купить. Также можно применять транзисторы серии П.

Для сборки батареи вам потребуется снять крышку с каждого транзистора, это можно сделать плоскогубцами. Таким образом обеспечивается попадание солнечного света на p-n-области транзисторов. Из П-транзисторов следует высыпать содержимое в виде порошка.

В этом случае, как и в предыдущем, вам потребуется собрать корпус, куда будут устанавливаться детали. Для того чтобы понять, сколько транзисторов нужно использовать, важно знать величины напряжения и силы тока. Транзисторы разных годов выпуска одной серии могут отличаться значением силы тока.

Самый простой вариант сборки батареи из транзисторов – это последовательное соединение четырех штук. Для того чтобы батарея получилась мощней, можно соединить между собой несколько подобных секций. Если вы соединяете их последовательно, то тем самым увеличивается напряжение, а если параллельно – то возрастает сила тока. Блок из четырех транзисторов дает силу тока 10-15мА.

схема батареи из транзисторов

Самодельная солнечная батарея из светодиодов

Солнечная батарея из светодиодов.

Еще один вариант изготовления батареи – это использование светодиодов. Всем известно, что под действием солнца у диода начинается выработка напряжения. Но при этом напряжение это очень мало, а значит, для изготовления из этих деталей батареи более-менее мощной потребует очень большого числа светодиодов.

Светодиод – это кристалл в пластиковом корпусе, выполняющий роль линзы, на которой концентрируется свет солнца. Для использования этих элементов в батарее нам сперва потребуется избавиться от корпусов.После этого диоды устанавливаются на общую основу, в качестве которой может использоваться картон с отверстиями для крепления диодов. Здесь все достаточно просто: чем больше светодиодов, тем мощней батарея. Но следует помнить, что при последовательном соединении следует суммировать значения напряжения, а при параллельном – силу тока.

У подобных солнечных батарей есть ряд недостатков. Например, они вырабатывают энергию только под прямыми солнечными лучами, а при облачной погоде – нет. Кроме того, для светодиодов характерно самопроизвольное свечение, а это означает, что энергия, вырабатываемая одними диодами, может потребляться другими.

Следует также отметить тот факт, что от цвета диодов зависит их величина напряжения, эти значения можно посмотреть в таблице ниже.

Светодиод Напряжение, В
Красный прозрачный 1,37
Красный полупрозрачный 0,52
Инфракрасный 0,93
Зеленый прозрачный 1,48
Зеленый непрозрачный 1,51
Белый 0,32
Оранжевый непрозрачный 1,52

Солнечная батарея из фольги

 

Возможно, вам это покажется удивительным, но самодельная солнечная батарея своими руками может быть собрана при помощи обыкновенной фольги. Фольга увеличивает отражающую способность. Данное устройство также подходит для подогрева, а не для выработки электроэнергии. Но, например, на дачном участке при помощи фольги и шлангов можно оборудовать вполне рабочую конструкцию для подогрева воды. Для этого фольга натягивается на деревянную раму, там же располагается шланг для полива, от которого отводятся в сторону трубки.

Как видите, оборудование солнечной батареи своими руками – не такая уж сложная задача. Но далеко не все конструкции отличаются высоким уровнем эффективности.

jelektro.ru

Солнечные батареи своими руками в домашних условиях + видео

Можно ли сделать солнечные батареи своими руками? Этот вопрос интересует многих людей, решивших использовать альтернативные энергоисточники. Да, вполне можно. Причем процесс этот, по сути, далеко не такой технологически сложный, как может показаться на первый взгляд. Главная сложность будет заключаться в пайке проводников к фотоячейкам, но и эту проблему можно решить с минимальными затратами.

Однако прежде, чем собирать солнечную батарею в домашних условиях, нужно приобрести все необходимые элементы. То есть собственно фотоячейки и материалы для изготовления корпуса (сам корпус и лицевое защитное стекло). Также понадобятся паяльник и припой.

Выбор фотоячеек

фотоячейкиФотоячейки можно использовать и поли-, и монокристаллические, все зависит от того, какие рабочие параметры должна будет «выдавать» батарея. Разумеется, их нужно рассчитать заранее. Приобрести фотоячейки можно на крупных интернет-порталах (Ebay, Amazon и т.д.) или же в специализированных магазинах. Причем в последнее время там все чаще продаются уже готовые наборы для солнечных панелей, включающие в себя подобранные по параметрам фотоячейки с уже припаянными к ним проводниками. Более того, для защиты от механических повреждений такие ячейки покрыты защитным ламинирующим составом.

Лучше всего воспользоваться именно таким набором, поскольку пайка проводников к ячейкам – процесс очень трудоемкий и без должного опыта вряд ли выполнимый. А кроме того, купленные «по отдельности» ячейки в ходе транспортировки нередко оказываются поврежденными.

Еще один немаловажный аспект – классификация фотоячеек. По своему качеству все ячейки для солнечных батарей делятся на 5 классов:

  • A. Отборные элементы без малейших дефектов, способных снизить их производительность.
  • B. Фотоэлементы «второго сорта» с незначительными царапинами или иными дефектами малых размеров.
  • C. Элементы «третьего сорта» с ярко выраженными дефектами, сколами и трещинами.
  • D. Брак ячеек. Треснутые, разломанные изделия, пригодные только для переработки.

Разумеется, выбирать нужно фотоячейки с маркировкой «Grade A». Именно они будут обладать максимальным КПД и позволят собрать для дома или для дачи наиболее эффективную солнечную батарею.

Схема же соединения ячеек представляет собой последовательное соединение. Число ячеек в цепи будет зависеть, опять же, от требуемого выходного напряжения. Чем больше ячеек, тем выше будет напряжение на выходе. Как правило, для дачи или для дома достаточно изготовить солнечную батарею из 36 ячеек. Их выходное напряжение составляет 12-18 В (в зависимости от исходных параметров ячеек), что как раз позволяет запитывать бытовую энергосберегающую нагрузку. Единственное условие – наличие в схеме запирающего диода (обычно – диода Шотке). Он необходим для предотвращения появления обратных токов при отсутствии солнечных лучей.

Схема соединения ячеек

Лучше всего паять ячейки, заранее расположив их в нужном порядке на будущей лицевой поверхности солнечной батареи. Расстояние между ячейками надо выдерживать около 5 мм.

Корпус

Корпус солнечной батареи выполняет несколько важных функций. Прежде всего он защищает ячейки от механических повреждений, а электрические контакты – от влаги и пыли. Поэтому материал корпуса должен быть обязательно влагостойким. Отлично подойдут фанера и деревянные рейки, обработанные влагоотталкивающим составом. Можно воспользоваться и алюминиевыми уголками (для боковых граней).

стекло для корпуса

Для защиты лицевой стороны корпуса лучше использовать специальное закаленное стекло. Кстати, некоторые фирмы продают специальные стекла для солнечных батарей. Они достаточно прочны, чтобы выдерживать воздействия погодно-атмосферных факторов и при этом обладают хорошими оптическими характеристиками. Можно использовать и простое оргстекло.

Сборка

Когда каркас батареи будет готов, а элементы – спаяны, начинается непосредственная сборка изделия. Фотоячейки должны быть расположены на лицевой поверхности солнечной батареи (если это не было сделано перед пайкой, то придется перекладывать уже соединенные ячейки).

герметизация системыСледующие этап – герметизация системы. Для этих целей в промышленности применяют специальные компаунды, изготовление же своими руками позволяет воспользоваться силиконовым герметиком. Сначала система фиксируется по краям, затем – в середине, и лишь после этого герметиком заливаются промежутки между ячейками. Перед герметизацией лучше еще раз проверить качество пайки и надежность соединений.

Последняя стадия – соединение лицевой части корпуса с каркасом и их надежное скрепление. Также необходимо установить специальную коммутационную коробку, к которой будут подсоединены выводные рабочие контакты фотоячеек. Кроме того, коробка имеет отдельные разъемы для дальнейшего подключения солнечной батареи в систему. Монтируется она на тыльную сторону корпуса. Нередко в комплекте с такой коробкой продаются и соединительные кабели для коммутации панели. Коробка герметична и надежно защищает все электроконтакты от погодно-атмосферных факторов.

«Химическая» солнечная батарея

Домашнюю фотопанель можно сделать не только из кремниевых пластин, но и из обычной листовой меди. Правда, полученная таким образом батарея, будет обладать гораздо меньшей производительностью - ее хватит лишь для получения совсем небольшого тока. Однако и себестоимость ее изготовления, и затраты времени в несколько раз ниже.

Итак, нам понадобятся:

  • Два листа меди (размером примерно 15х15 см). Их можно найти и в хозяйственном магазине.
  • Два зажима-«крокодила».
  • Небольшой мультиметр или высокочувствительный амперметр (для фиксации токов 10-50 мкА).
  • Обычная электрическая плитка (мощностью более 1000 Вт для получения нужного нагрева).
  • Стеклянная банка (достаточно объема 2 л) или пластиковая бутыль с отрезанным горлом.
  • Обычная вода.
  • Поваренная соль (2 столовые ложки).

Также потребуются ножницы для нарезки меди и наждачная бумага или же металлическая щетка (для зачистки меди).

Изготовление

Сам процесс очень простой. В первую очередь необходимо отрезать два куска меди нужных размеров (чтобы они полностью помешались на ТЭНе или конфорке плитки). Затем тщательно промыть один лист с моющим средством, чтобы удалить все жировые загрязнения. Наждачной бумагой или щеткой лист очищается от возможного микрокорродирования или поверхностных сульфидов.

Затем лист нужно положить на плитку и включить ее на полную мощность. Медь начнет прогреваться и постепенно менять цвет с оттенков красного на черный. Это означает, что начала образовывать медная окись. Когда весь лист станет равномерно черным, можно начинать отсчет времени. Медь должна прокалиться еще полчаса. Это необходимо для того, чтобы образовался более толстый слой окиси. Впоследствии черный слой легко «отойдет», открыв многоцветный нижний слой. Именно он и потребуется для генерации энергии.

медная окись

По истечении 30 минут плитку нужно отключить, оставив лист на конфорке. Медь должна остыть, причем очень медленно, иначе черная окись не отслоится. По мере остывания черный слой начнет «шелушиться», а так как окись и медь остывают с разными скоростями, то верхние хлопья начнут самостоятельно отскакивать от листа.

Примерно через 20 минут пластина остынет до комнатной температуры. Оставшиеся небольшие участки черной окиси надо аккуратно удалить под проточной водой. Ни в коем случае нельзя пользоваться губкой, моющими средствами и т.д., так как они повредят необходимый для фотореакции слой красно-фиолетовой меди.

Сборка

Собственно сборка не менее проста. Второй лист меди (он должен быть такого же размера) аккуратно сгибают по дуге и помещают в банку. Также поступают и с прокаленным листом. Пластины меди не должны касаться друг друга! Причем так как при прокаливании на верхней стороне листа образуется покрытие лучшего качества, то именно эта сторона и должна «смотреть наружу из банки».

тестирование

Далее к пластинам подсоединяют «крокодилы». Провод от чистого листа подключают к «плюсу» измерительного прибора, от прокаленного – к «минусу». Затем соль растворяют в небольшом количестве обычной воды. Раствор выливают в банку, причем он должен отступать от края пластин примерно на 2 см (чтобы при перемещении банки не намочить контакты).

Все, солнечная батарея из меди готова! Правда, производительность ее минимальна, около 50 мкА на 0,25 В. Поэтому для бытовых практических целей она мало применима.

solarb.ru

Самодельная солнечная батарея | Каталог самоделок

Нередко по роду своей деятельности или по велению сердца люди уезжают жить в места, довольно далеко расположенные от привычных всем благ цивилизации. И электричество – одно из главнейших в виртуальном списке таких ценностей. От электроэнергии в нашей повседневной жизни практически зависит все: снабжение светом, водой, пищей физической и пищей духовной, то есть – информацией.

Простейшее устройство для снабжения дома электроэнергией – это ветряной генератор. Но довольно часто этой энергии не хватает, и поневоле задумаешься о дополнительных источниках электропитания. А если вас жизнь забросила в такие благословенные солнцем места как Калифорния, или средиземноморское побережье Европы,  или южный берег Крыма, где вполне достаточно солнечных дней в году, то вам сам бог велел обратить свое внимание на такое достижение современной научной мысли, как солнечные батареи.

Пожалуй, самым существенным недостатком этого источника электропитания является его немалая цена. Очень соблазнительно попытаться сэкономить, смастерив солнечную батарею собственными руками.

Солнечная батарея — это объединенные в блоки полупроводниковые устройства под названием фотоэлементы, (от греческого ph?tos свет), преобразовывающие энергию солнца в постоянный электрический ток.  Чтобы получить от такого агрегата мощность, достаточную для запитывания хотя бы нескольких бытовых электроприборов, необходимо весьма внушительное количество фотоэлементов в батарее.

Фотоэлементы изготавливаются из цельных кристаллов таких химических элементов, как кремний или германий. Кристаллы эти очень хрупкие. То есть для создания солнечной батареи необходимо приспособление, позволяющее расположить в нем большое количество соединенных между собой ломких полупроводниковых устройств.

Самое необходимое для создания солнечной батареи — это непосредственно сами фотоэлементы. Новые элементы в магазинах радиотоваров стоят довольно дорого. А нельзя ли применить фотоэлементы со вторичного рынка, с дефектами или уже бывшие в употреблении? Наверняка они стоят дешевле. Их можно найти по вполне доступным ценам в Интернете на разных торговых площадках типа EBay.

Самодельная солнечная батарея

У всех фотоэлементов, изготовленных из кристаллов одного вида, не зависимо от их размеров, на выходе будет напряжение одной величины. От размера же фотоэлемента зависит величина электрического тока, вырабатываемая этим элементом: чем больше размер, тем больше ток. Мощность всего прибора рассчитывается по формуле: величина напряжения, умноженная на величину тока. Для конструирования батареи большей мощности придется использовать большие фотоэлементы, а это однозначно сделает прибор более громоздким. На одной из торговых площадок нашлись фотоэлементы по подходящей цене размером 7,5см х15 см. Каждый из них производит ток порядка 3 ампер, при напряжении около 0,5В.

Самодельная солнечная батарея

Соединяя последовательно 36 таких элементов, получим напряжение в 18В, которого достаточно для подзарядки 12-вольтового аккумулятора. Такая солнечная батарея в безоблачную погоду будет генерировать около 60 ватт мощности. Этого будет вполне достаточно для работы, например, нескольких осветительных приборов от заряженных днем аккумуляторов.

Необходимое количество фотоэлементов было приобретено в разных местах. Первый поставщик для пущей сохранности пачки из нескольких элементов покрыл парафином. Пришлось изобрести метод избавления от защитной парафиновой оболочки. Приготовьте две кастрюли с водой, а в третьей приготовьте мыльный раствор. Поскольку температура плавления воска не превышает 56?С, воду до кипения доводить не нужно. Слишком высокая температура воды может повредить электрические элементы. Погрузив покрытые парафином блоки в первую кастрюлю, медленно увеличиваем температуру воды до тех пор, пока парафин не начнет плавиться, а элементы отделяться друг от друга. Здесь на помощь придут пластиковые или деревянные щипцы и лопатки (можно использовать те, которыми пользуются на кухне хозяйки). При разделении элементов не нужно хвататься щипцами за припаянные электрические выводы, чтобы не оторвать их. Разделив фотоэлементы, по одному опускаем их сначала в теплый мыльный раствор, чтобы окончательно избавиться от парафина, а затем промываем в третьей и последней кастрюле с горячей водой и раскладываем на мягкое полотенце для просушки. Воду в кастрюлях можно почаще менять, чтобы избавиться от уже снятого с элементов парафина. Но сливать отработанную жидкость лучше в какую-то отдельную большую емкость, например, в ведро. После того, как вода в ведре остынет, а расплавленный в ней парафин затвердеет, парафин можно легко извлечь из воды и отправить в мусорный бак, а воду вылить. Так вы избежите возможных засоров канализации.

Самодельная солнечная батарея

У второго поставщика не залитые парафином изделия получили трещины и сколы при транспортировке. Пришлось выбирать из всех пришедших фотоэлементов те, у которых были наименьшие повреждения. Они не сказываются на работе элементов. К каждому фотоэлементу должны быть припаяны электрические выводы, то есть кусочки провода,  для дальнейшего монтажа. Если у приобретенных вами фотоэлементов таковые отсутствуют, вам придется припаять их самому. Но и по тем устройствам, которые снабжены этими проводками, придется для верности пройтись паяльником.

Самодельная солнечная батарея

Корпус для батареи изготовим из фанеры толщиной в 1 см размером 116смх56см. По периметру корпуса приклеим или привинтим бортики высотой 2 см. Такой же бортик разделит наш корпус на две равные части, в каждой из которых будет смонтирован блок из 18 фотоэлементов.

Самодельная солнечная батарея

Самодельная солнечная батарея

Самодельная солнечная батарея

В центральном и нижнем бортике просверлим несколько отверстий для вентиляции. Корпус со всех сторон необходимо покрасить для защиты его от внешних воздействий.

Самодельная солнечная батарея

Изготавливаем из фанеры 2 подложки для фотоэлементов, размер которых таков, что они легко помещаются внутрь каждой секции корпуса батареи. Проделываем в подложках отверстия для вентиляции, равномерно располагая их по всей площади подложек. Затем так же, как и корпус, окрашиваем их со всех сторон.

Самодельная солнечная батарея

Подготовим подложки к монтажу фотоэлементов, сделав на них разметку в виде сетки.

Самодельная солнечная батарея

Расположим элементы по сетке изнаночной стороной вверх для удобства пайки. Разложим в каждой секции 3 ряда по 6 элементов, расположив электрические выводы одного элемента поверх точек пайки другого. Средний ряд разверните на 180 градусов относительно крайних для того, чтобы все элементы в секции были спаяны последовательно. Для пайки используйте маломощный паяльник, припой в виде прутка с канифолью и флюс для пайки.  У нас получилось 3 цепочки по 6 элементов, спаянных между собой последовательно.

Самодельная солнечная батарея

В центр каждого элемента цепочки наносим каплю силиконового герметика, переворачиваем их налицо, выравниваем по разметки и слегка прижимаем для лучшего склеивания элемента с подложкой. И так поступаем с каждой из 3 цепочек в секции. Все цепочки спаиваем между собой последовательно. Для соединения цепочек между собой можно использовать  любые провода или проводящие шины.

Самодельная солнечная батарея

Самодельная солнечная батарея

По окончании процесса пайки измерьте напряжение на этой секции. Оно должно соответствовать  в нашем случае 9В во время нахождения батареи на солнце.  Теперь изготовим еще одну такую секцию.

Самодельная солнечная батарея

Обе половинки батареи готовы, и мы монтируем их каждую в свою секцию корпуса батареи, закрепив их по углам на 4 шурупа. Провод для последовательного соединения двух секций батареи протянем через отверстие в разделительном бортике и закрепим его герметиком.

Самодельная солнечная батарея

Для предотвращения разряда аккумуляторов через батарею припаяем последовательно с ней блокирующий диод (например, диод Шоттки), разместив его внутри корпуса и закрыв герметиком.

Самодельная солнечная батарея

В дне корпуса проделаем отверстие,  закрепим узлом провода от батареи и выведем их наружу.

Самодельная солнечная батарея

Выходное отверстие закроем силиконовым герметиком.

Самодельная солнечная батарея

На концы выводящих проводов прикрепляем разъем подходящий для используемых вами приборов.

Самодельная солнечная батарея

Лицевую сторону солнечной батареи закроем пластиной из прозрачного оргстекла.

Самодельная солнечная батарея

После того, как убедитесь, что батарея работает, стыки между оргстеклом и корпусом нужно загерметизировать.

Самодельная солнечная батарея

Самодельная солнечная батарея

volt-index.ru

Как сделать самому солнечную батарею в домашних условиях

Сделать солнечную батарею в домашних условиях на самом деле не так уж сложно. Достаточно запастись нужными компонентами и набором соответствующих инструментов. И главное, что потребуется для этих целей, - конечно же, сами фотоэлементы. Ведь именно они являются основой любой фотопанели, генерирующей электроток.

Материалы

Достать фотоэлементы можно двумя способами: купить или взять из старых изделий. В последнем случае «на запчасти» обычно разбираются садовые фонарики на солнечных батареях. Используются и старые калькуляторы, но нужно помнить, что производительность их фотоэлементов крайне мала. Поэтому если нет желания покупать новые фотоячейки (или разыскивать их по специализированным магазинам), то лучшее решение – садовые фонари.

фотоячейки

Но стоит учесть, что в магазинах продают ячейки с уже припаянными к ним проводниками, что в итоге при небольших затратах обернется солидной экономией времени и сил. Кроме того, в наборах фотоячейки уже отсортированы по параметрам, а это позволяет заранее точно рассчитать выходные данные будущей панели, собранной своими руками.

При покупке стоит выбирать элементы класса A, в крайнем случае – B. Это первый и второй классы кремниевых ячеек. Класс A подразумевает ячейки высшего сорта, без каких-либо дефектов, класс B – ячейки с незначительными микродефектами. Ячейки B стоят ощутимо дешевле, а их производительность ниже не намного. Поэтому если есть желание сэкономить, стоит обратить внимание именно на них, для дома их будет достаточно.

Также самостоятельная сборка солнечной батареи потребует наличия соединительных элементов, иными словами, тонких посеребренных проводников для соединения всех фотоячеек в одно целое. Понадобится и паяльное оборудование (и неплохие навыки работы с ним, поскольку пайка кремниевых ячеек – занятие весьма трудоемкое и сложное).

И последнее – необходима прочная подложка, на которой будут располагаться фотоячейки, силиконовый герметик для их герметизации и диоды (диоды Шоттки) для создания «запирающего эффекта» в схеме. Иными словами, для того, чтобы в солнечной батарее не возникали обратные токи при затемнении поверхности ячеек.

Сборка

Этап первый – пайка фотоячеек. Либо придется полностью самостоятельно припаивать проводники к ячейкам, что чревато долгой и трудоемкой работой, причем не исключена порча части элементов (они очень хрупкие и от перегрева паяльником мгновенно трескаются). Либо достаточно будет просто соединить проводники ячеек между собой согласно выбранной схеме. Самодельная солнечная панель может собираться по различным схемам, все зависит от требуемых выходных параметров и исходных данных выбранных фотоячеек. Кстати, при самостоятельной пайке кремниевых ячеек нужно помнить, что складывать их друг на друга ни в коем случае нельзя, так как под весом хрупкие элементы потрескаются.

фотоячейки,выложенные на подложке

Этап второй – выкладка фотоячеек на подложке. На прозрачном закаленном стекле выкладываются фотоэлементы с припаянными к ним проводниками и соединяются согласно схеме. Выкладывать их надо, во-первых, лицевой частью вниз (на стекло), а во-вторых – с промежутком примерно в 5 мм. Это необходимо для компенсации температурных расширений/сжатий фотоэлементов и позволит изготовить солнечную батарею, которая будет работать не менее эффективно, чем заводские аналоги. Крайние фотоэлементы при пайке присоединяются к шинам (более толстые проводники, кстати, в готовых наборах они тоже присутствуют), выводятся «плюс» и «минус» батареи.

Этап третий – проверка паяных соединений. После сборки батареи по схеме (не забываем про запирающие диоды Шоттки!) необходимо проверить ее работоспособность и оценить производительность. Если обнаружены какие-либо дефекты, устранить их надо сразу же (даже если это потребует пересборки панели). В противном случае сделать солнечную батарею, которая будет нормально работать, просто не получится.

Этап четвертый – герметизация. Здесь есть несколько вариантов. Можно сначала зафиксировать элементы герметиком по краям и в середине (чтобы они не смещались), после чего залить промежутки между ними. А можно воспользоваться специальным заливочным компаундом для солнечных батарей (он также продается в специализированных магазинах).

Такой компаунд представляет собой двухкомпонентый состав, который наводится непосредственно перед использованием и кисточкой аккуратно наносится на фотоячейки. После застывания он образует абсолютно ровную, герметичную и высокопрочную поверхность. Если воспользоваться в домашних условиях таким компаундом, то заднюю крышку для фотопанели можно даже не делать (если панель будет использоваться, к примеру, на балконе).

Дополнительное оборудование

Изготовление солнечных батарей своими руками, по сути, не заканчивается при завершении сборки. Ведь полученную энергию надо использовать. А для этого потребуется дополнительное оснащение, в частности – аккумуляторы и зарядные контроллеры. Аккумулятор потребуется для накопления заряда и использования его в ночное время или при пасмурной погоде. Контроллер же необходим для регулировки процесса заряда и предотвращения перезаряжения или глубокой разрядки.

схема преобразования тока в переменный

Что же касается использования, то к самостоятельно собранной солнечной батарее лучше подключать экономичную 12-вольтную нагрузку. В этом случае не понадобится инвертор для преобразования постоянного фототока в переменный. От домашней солнечной батареи можно запитать, например, светодиодную подсветку или энергосберегающие лампочки.

По сути, сделать самому полноценную солнечную батарею можно и в домашних условиях, главное – заранее рассчитать, какое количество потребителей будет от нее питаться и подобрать соответствующее количество фотоячеек. Также нужно продумать место установки батареи, чтобы она могла наиболее эффективно вырабатывать фототок.

solarb.ru

Солнечная батарея для дома своими руками способы реализации

Сегодня альтернативные источники энергии обладают неоспоримыми преимуществами, поскольку являются одновременно выгодным и рациональным решением: позволяют сохранить окружающую среду и повысить уровень рентабельности использования энергоресурсов. Оптимальный вариант «добычи» экологически чистой энергии — применение солнечных батарей. Из фотоэлементов можно создавать портативные устройства и стационарные гелиоустановки для частного коттеджа.

солнечная панель для частного дома

Впрочем, у данного метода имеются как сторонники, так и ярые противники.

Пока одни придумывают собственные конструкции гелиосистем, другие считают, что получение энергоресурсов из альтернативных источников — хлопотный процесс, который требует вложений.

Давайте рассмотрим все плюсы и минусы, чтобы понять, обоснованно ли использование солнечных батарей в быту.

Как это работает на практике?

Интеграция энергосистемы дома с альтернативными источниками питания особенно актуальна для жителей районов, где регулярно происходят перебои с подачей электричества. Солнечные модули — простая конструкция, которая состоит из полупроводниковых и фотоэлектрических элементов. Устройство преобразует инфракрасное излучение и видимый свет солнца в полезную электрическую энергию, за которую вам не придется платить.

из чего состоит солнечная панель

Эта технология получила широкое распространение, но высокая стоимость комплекта оборудования, куда входят солнечные панели, контроллеры заряда, инверторы и аккумулирующие устройства, делает ее недоступной для простых людей. По этой причине набирает популярность производство солнечных батарей своими руками.

Самодельная солнечная батарея позволяет аккумулировать до 140 Вт энергии с каждого метра квадратного площади фотоэлементов. Положительным моментом в самостоятельном изготовлении домашних гелиосистем является возможность постепенно наращивать мощность установки, докупая новые фотоэлементы. Собирая такие конструкции, не делайте их громоздкими, которые трудно монтировать. Если ваша цель — получить гелиоустановку мощностью 5–7 кВт, то разумнее купить заводские варианты конструкций. Да, это дорого, но зато надежно и гарантия имеется.

При проектировании систем автономного электроснабжения из солнечных панелей некоторые умельцы используют схему с генератором. Сначала энергия солнца преобразуется в механическую, которая запускает вращение вала, а потом трансформируется в электрический ток. Однако для реализации этого метода на практике потребуется приличный стартовый капитал. В данной схеме применяются объемные фотопанели, которые надо постоянно поворачивать за солнцем. Для домашнего использования — не самый оптимальный вариант, но экспериментаторы вполне могут попробовать.

Плюсы и минусы гелиоустановок

Солнечные системы электроснабжения — практичный способ получения альтернативной энергии, при этом финансовые затраты на оборудование и материалы окупаются через 1–2 года эксплуатации, а в дальнейшем вы сможете экономить на покупке традиционных энергоресурсов. Хорошая перспектива на будущее.

Преимущества самодельных солнечных экосистем:

  • при правильном использовании продолжительность эксплуатации составляет 25–30 лет;
  • для создания фотоэлектрических пластин используются легкие материалы, что считается важным достоинством для домов, у которых фундамент не рассчитан на большие нагрузки;
  • чтобы сконструировать солнечную батарею в домашних условиях, вам не потребуются специальные знания и навыки;
  • фотоэлектрические панели редко выходят из строя, чаще всего это происходит из-за механических повреждений, но неисправные элементы легко заменить;
  • гелиосистемы не представляют угрозы для окружающей среды, и работают бесшумно, в отличие от ветрогенераторов.
солнечная энергия для дома

Наравне с очевидными достоинствами, самодельная солнечная панель имеет также некоторые недостатки. Во-первых, придется регулярно очищать поверхность батареи от грязи, из-за которой снижается чувствительность и светопропускная способность фотоэлементов. Во-вторых, для монтажа оборудования потребуется много свободной площади, но главное — гелиосистемы зависимы от погодных условий и времени суток. Стабильно генерировать солнечную энергию возможно лишь днем и в хорошую погоду. В других ситуациях показатели мощности снижаются в 7–10 раз, а КПД падает до 8–10%. Обязательно учитывайте эти нюансы.

Требования к монтажу

Сделать солнечные батареи не составит труда. Но важно не только правильно сконструировать устройство, но и грамотно его установить. Соблюдение правил производства и монтажа позволит получить максимум выгоды от такой конструкции. К бытовым экосистемам предъявляют 4 основных требования:

  • пластины хрупкие, поэтому сначала лучше подготовить каркас, а потом только монтировать фотоэлементы;
  • боковые бортики корпуса не должны создавать препятствий прямому попаданию лучей солнца на фотоэлектрические элементы, поэтому их высота должна быть минимальной;
  • наружную и внутреннюю поверхность корпуса надо обработать влагостойкой краской для надежной защиты от атмосферных воздействий;
  • в нижней части конструкции обязательно должны быть предусмотрены технологические отверстия для вентиляции, чтобы, выводить газ, который образуется при нагревании панелей.

Основные виды материалов

Допускается использовать заводские пластины с фотоэлементами, которые продаются в интернет-магазине и на рынке электроники, или можно смастерить установку из подручных материалов. Используя для подложки обычную фольгу, вы улучшите отражающую способность фотоэлементов и исключите вероятность перегрева батареи.

Применение фольгированных материалов положительно сказывается на сроке службы фотопанелей. Чтобы самостоятельно смастерить солнечную батарею для дома, можно использовать для этого старые радиодетали — диоды или транзисторы.

Диодная конструкция

Для бытовых гелиосистем допускается использовать специальные фотодиоды или обычные диоды без металлического корпуса. Попадающий на p-n-переход солнечный свет заставляет электроны двигаться, и происходит генерация электрического тока. Но учитывайте тот факт, что напряжение в диодах очень маленькое, — чтобы получить мощную батарею для бытовых нужд, потребуется использовать большое количество электронных элементов. Но разумно ли это?

В теории на солнечных батареях диодного типа напряжение возрастает пропорционально числу используемых в системе фотодиодов, вот только на практике получается совсем другая картина. С добавлением большого количества электронных элементов одновременно увеличивается и площадь, которая необходима для их размещения, что неизбежно приводит к потерям мощности.

При этом некоторые фотодиоды всегда будут потреблять часть вырабатываемого тока. Устранить этот недостаток пока не представляется возможным. Но главная проблема — выработка электроэнергии происходит только под воздействием прямых лучей солнца. Если небо затянуто облаками, то на выходе вы получите нулевое напряжение.

Транзисторная схема

Это один из способов, как самому сделать солнечную батарею портативного типа. Почему из транзисторов не получится сделать полноценную гелиосистему? Все просто — из-за разницы в площадях транзисторов и полупроводников КПД будет невысоким, поэтому такой вариант сгодится только для экспериментальных опытов и развлечений. От устройства вы сможете запитать электронные часы, мобильный телефон или радиоприёмник. Чтобы зарядить смартфон, достаточно использовать 4–8 транзисторов КТ801Б.

Выбор покупных фотоэлементов

Чтобы сделать солнечную батарею своими руками, многие рекомендуют использовать готовые фотоэлектрические пластины. Это удобно, но дороже. Различают три типа преобразователей:— Монокристаллические — КПД держится на уровне 10–15%, но фотоэлементы зависимы от количества падающего солнечного света, средний срок эксплуатации составляет 20–25 лет.— Поликристаллические — КПД 7–9%, но фотоэлектрические элементы способны генерировать электричество даже в пасмурную погоду, срок службы составляет 20 лет.— Аморфные — КПД на уровне 10%, эффективно работают в любую погоду, смущает только высокая цена.

виды солнечных элементов

Для экспериментальных установок вовсе не обязательно приобретать заводские преобразователи м конвейера. Для этого вполне подойдут фотоэлектрические пластины класса «В» — второсортные элементы с незначительными дефектами. Даже в случае их выхода из строя и замены себестоимость бытовых гелиосистем будет в 2–3 раза, благодаря чему получится немного сэкономить.

Подведение итогов

Обеспечить частный дом дешевой электроэнергией вполне реально, и для этого не нужно изобретать велосипед — существует много проверенных способов, как сделать солнечную батарею самостоятельно. Да, у них КПД не самый высокий, но зато имеются другие преимущества, которые с лихвой перекрывают этот недостаток. Важно только принимать во внимание особенности климата конкретного района проживания. Как показывает практика, КПД гелиосистем выше в степях, где преобладает хорошая погода, тогда как в горных районах с высоким уровнем осадков интенсивность светового излучения меньше.

Изготовление солнечных батарей в домашних условиях дает возможность оптимизировать потребление электрической энергии — можно создать полностью автономную систему или же совместно использовать традиционные и альтернативные источники электроэнергии. Тут все зависит от потребностей и размеров бюджета.

earthgenerator.ru


© ЗАО Институт «Севзапэнергомонтажпроект»
Разработка сайта