Саморобна сонячна батарея із міді. Збираємо сонячну батарею у домашніх умовах. Як зробити сонячні панелі своїми руками
У світі складно уявити існування без електричної енергії. Освітлення, опалення, зв'язок та інші радощі комфортного життя безпосередньо залежать від нього. Це змушує шукати альтернативні та незалежні джерела, одним із яких є сонце. Ця галузь енергетики поки що не дуже розвинена, і промислові установки коштують дорого. Виходом стане виготовлення сонячних батарей своїми руками.
Що таке сонячна батарея
Сонячна батарея є панеллю, що складається із з'єднаних між собою фотоелементів.Вона безпосередньо перетворює сонячну енергію на електричний струм. Залежно від пристрою системи, електрична енергія акумулюється або відразу йде на енергозабезпечення будівель, механізмів та приладів.
Сонячна батарея складається зі з'єднаних між собою фотоелементів.
Найпростішими фотоелементами користувався майже кожен. Вони вбудовані в калькулятори, ліхтарики, акумулятори для заряджання електронних гаджетів, садові ліхтарики. Але цим використання не обмежується. Існують електромобілі із підзарядкою від сонця, в космосі це одне з основних джерел енергії.
У країнах із великою кількістю сонячних днів батареї встановлюються на дахах будинків та використовуються для опалення та нагрівання води. Цей вид називають колекторами, вони перетворюють енергію сонця на теплову.
Нерідко електропостачання цілих міст і селищ відбувається лише рахунок цього виду енергії. Будуються електростанції, що працюють на сонячній радіації. Особливого поширення вони набули у США, Японії та Німеччині.
Пристрій
В основі влаштування сонячної батареї лежить явище фотоефекту, відкрите у ХХ столітті А.Енштейном. З'ясувалося, що в деяких речовинах під дією сонячного світла чи інших речовин відбувається відрив заряджених частинок. Це відкриття і призвело 1953 року до створення першого геліомодуля.
Матеріалом для виготовлення елементів є напівпровідники - суміщені пластини з двох матеріалів з різною провідністю. Найчастіше для виготовлення використовується полікристалічний або монокристалічний кремній з різними добавками.
Під впливом сонячного світла одному шарі з'являється надлишок електронів, а іншому - їх недолік. "Зайві" електрони переходять в область з їх недоліком, цей процес отримав назву р-n перехід.
Сонячний елемент складається з двох напівпровідникових шарів з різною провідністю
Між матеріалами, що утворюють надлишок та нестачу електронів, поміщений бар'єрний шар, що перешкоджає переходу. Це необхідно для того, щоб струм виникав лише за наявності джерела споживання енергії.
Фотони світла, що потрапляють на поверхню, вибивають електрони і забезпечують їх необхідною енергією для подолання бар'єрного шару. Негативні електрони переходять з р-провідника до n-провідника, а позитивні здійснюють зворотний шлях.
За рахунок різної провідності матеріалів напівпровідника вдається створити спрямований рух електронів. У такий спосіб виникає електричний струм.
Елементи послідовно з'єднані між собою, утворюючи панель більшої чи меншої площі, яку називають батареєю. Такі батареї можна безпосередньо підключати до джерела споживання. Але оскільки сонячна активність протягом доби змінюється, а вночі припиняється взагалі, використовують акумулятори, що накопичують енергію на час відсутності сонячного світла.
Необхідною складовою у разі є контролер. Він служить для контролю заряджання акумулятора і відключає батарею при повному заряді.
Струм, що виробляється сонячною батареєю, є постійним, для використання його необхідно перетворити на змінний. І тому служить інвертор.
Оскільки всі електричні прилади, що споживають енергію, розраховані на певну напругу, в системі потрібний стабілізатор, що забезпечує потрібні значення.
Між геліомодулем та споживачем встановлюють додаткові прилади.
Тільки за наявності всіх цих складових можна отримати функціональну систему, що постачає енергією споживачі і не загрожує вивести їх з ладу.
Види елементів для модулів
Існує три основні типи геліопанелей: полікристалічні, монокристалічні та тонкоплівкові. Найчастіше всі три типи виробляються із кремнію з різними добавками. Використовуються також телурид кадмію та селенід міді-кадмію, особливо для виробництва плівкових панелей. Ці добавки сприяють збільшенню ефективності осередків на 5-10%.
Кристалічні
Найпопулярніші – монокристалічні. Вони виготовляються із монокристалів, мають рівномірну структуру. Такі пластини мають форму багатокутника чи прямокутника зі зрізаними кутами.
Монокристалічний осередок має форму прямокутника зі скошеними кутами.
Батарея, зібрана з монокристалічних елементів, має більшу проти іншими видами продуктивність, її ККД 13 %. Вона легка та компактна, не боїться невеликого вигину, може бути встановлена на нерівну поверхню, термін служби 30 років.
До недоліків можна віднести значне зниження потужності при хмарності, аж до припинення вироблення енергії. Це ж відбувається і при затемненні, вночі батарея не працюватиме.
Полікристалічний осередок має форму прямокутника, що дозволяє зібрати панель без перепусток.
Полікристалічні виготовляються методом лиття, мають прямокутну або квадратну форму та неоднорідну структуру. Ефективність їх нижча за монокристалічні, ККД всього 7-9 %, але падіння вироблення при хмарності, запиленні або в сутінках несуттєве.
Тому їх застосовують при влаштуванні вуличного освітлення, їх частіше використовують саморобкіни. Вартість таких пластин нижча за монокристали, термін експлуатації 20 років.
Плівкові
Токкоплівкові або гнучкі елементи виготовляються з аморфної форми кремнію. Гнучкість панелей робить їх мобільними, згорнувши рулоном їх можна взяти з собою у подорожі та мати незалежне джерело енергії у будь-якому місці. Ця ж властивість дозволяє монтувати їх на криволінійних поверхнях.
Плівкова батарея виготовляється з аморфного кремнію.
За ефективністю плівкові панелі поступаються кристалічним вдвічі, для виробництва однакової кількості необхідна подвійна площа батареї. Та й довговічністю плівка не відрізняється - у перші 2 роки їхня ефективність падає на 20-40 %.
Але при хмарності чи затемненні вироблення енергії скорочується лише на 10-15 %. Безперечною перевагою можна вважати їхню відносну дешевизну.
З чого можна зробити геліопанель у домашніх умовах
Незважаючи на всі переваги батарей промислового виробництва, їх основним недоліком є висока ціна. Цієї неприємності можна уникнути, виготовивши найпростішу панель своїми руками із підручних матеріалів.
З діодів
Діод - це кристал у пластиковому корпусі, що виступає в ролі лінзи. Вона концентрує сонячні промені на провіднику, внаслідок чого виникає електричний струм. Поєднавши між собою велику кількість діодів, отримуємо сонячну батарею. Як плату можна використовувати картон.
Проблема в тому, що потужність отриманої енергії мала, для вироблення достатньої кількості знадобиться величезна кількість діодів. За фінансовими і трудовитратами така батарея набагато перевершує заводську, а за потужністю сильно їй поступається.
Крім того, вироблення різко знижується при зменшенні освітленості. Та й самі діоди поводяться некоректно – нерідко виникає мимовільне свічення. Тобто самі діоди споживають вироблену енергію. Висновок напрошується сам: неефективно.
З транзисторів
Як і в діодах, головний елемент транзистора – кристалик. Але він укладений у металевий корпус, що не пропускає сонячне світло. Для виготовлення батареї кришка корпусу спилюється ножівкою по металі.
Батарею невеликої потужності можна зібрати із транзисторів
Потім елементи кріплять до пластини з текстоліту або іншого матеріалу, що підходить на роль плати, і з'єднують між собою. У такий спосіб можна зібрати батарею, енергії якої достатньо для роботи ліхтарика або радіо, але великої потужності очікувати від такого пристрою не варто.
Але як похідне джерело енергії невеликий потужності цілком підійде. Особливо якщо вас захоплює процес створення і не дуже важлива практична користь від результату.
Умільці пропонують використовувати як фотоелементи CD-диски і навіть мідні пластини. Портативну зарядку для телефону неважко зробити з фотоелементів від садових ліхтариків.
Найкращим рішенням буде купівля готових пластин. Деякі інтернет-майданчики продають модулі з невеликим виробничим шлюбом за прийнятною ціною, вони придатні для використання.
Раціональне розміщення батарей
Від розміщення модулів великою мірою залежить, скільки енергії вироблятиме система. Чим більше променів потрапить на фотоелементи, тим більше вони зроблять енергії. Для оптимального розташування потрібно дотримуватися таких умов:
Важливо! Сила струму батареї задається продуктивністю найслабшого елемента. Навіть невелика тінь на одному модулі може зменшити продуктивність системи від 10 до 50%.
Як розрахувати необхідну потужність
Перш ніж приступити до збирання батареї, необхідно визначитися з необхідною потужністю. Від цього залежить кількість осередків, що купуються, і загальна площа готових батарей.
Система може бути як автономною (що самостійно забезпечує електрикою будинок), так і комбінованою, що поєднує енергію сонця та традиційного джерела.
Розрахунок складається з трьох кроків:
- З'ясуйте загальну споживану потужність.
- Визначте достатню ємність акумуляторної батареї та потужність інвертора.
- Обчисліть необхідну кількість осередків на основі даних про інсоляцію у вашому регіоні.
Потужність
Для автономної системи визначити її можна за вашим електролічильником. Загальну кількість споживаної енергії за місяць розділіть на кількість днів та отримайте середнє значення щоденного споживання.
Якщо від батареї буде запитана лише частина пристроїв, з'ясуйте їхню потужність за паспортом або маркуванням на приладі. Отримані значення помножте на кількість годин роботи на добу. Склавши отримані значення всіх пристроїв, отримайте середнє споживання на добу.
Ємність АБ (акумуляторної батареї) та потужність інвертора
АБ для сонячних систем повинні витримувати велику кількість циклів розряду та розряду, мати малий саморозряд, витримувати великий струм зарядки, працювати при високих та низьких температурах, при цьому вимагати мінімального обслуговування. Ці параметри оптимальні у свинцево-кислотних АБ.
Ще один важливий показник – ємність, максимальний заряд, який може прийняти та зберегти акумулятор. Недостатню ємність збільшують, з'єднуючи АБ паралельно, послідовно або комбінуючи обидві сполуки.
З'ясувати потрібну кількість АБ допоможе розрахунок. Розглянемо його для концентрації запасу енергії на 1 день в АБ ємністю 200 А.год та напругою 12 Ст.
Припустимо, щоденна потреба становить 4800 В.год., вихідна напруга системи 24 В. Врахуємо, що втрати на інверторі становитимуть 20%, запровадимо поправочний коефіцієнт 1,2.
4800: 24х1.2 = 240 А.ч
Глибина розряду АБ не повинна перевищувати 30-40%, врахуємо це.
240х0.4 = 600 А.ч
Отримане значення втричі перевищує ємність акумулятора, тому для запасу необхідної кількості потрібно 3 АБ, з'єднаних паралельно. Але при цьому напруга акумулятора 12, щоб збільшити його в два рази, знадобиться ще 3 АБ, з'єднаних послідовно.
Для отримання напруги в 48 В з'єднайте паралельно два паралельні ланцюжки по 4 АБ
Інвертор служить для перетворення постійного струму на змінний. Вибирають його за піковим, максимальним навантаженням.На деяких споживаючих пристроях величина пускового струму значно вища за номінальну. Саме цей показник і береться до уваги. У решті випадків враховуються номінальні значення.
Має значення та форма напруги. Найкращий варіант - чиста синусоїда. Для приладів, нечутливих до перепадів напруги, підійде квадратна форма. Також слід враховувати можливість перемикання приладу від АБ безпосередньо до сонячних батарей.
Необхідна кількість осередків
Показники інсоляції у різних областях сильно відрізняються. Для правильного розрахунку необхідно знати ці цифри для вашої місцевості, дані легко знайти в інтернеті або на метеостанції.
Таблиця інсоляції по місяцях для різних регіонів
Інсоляція залежить не лише від пори року, а й від кута нахилу батареї.
При розрахунку орієнтуйтеся на показники найменшої інсоляції протягом року, інакше в цей період батарея не вироблятиме достатньо енергії.
Припустимо, мінімальні показники – у січні, 0.69, максимальні – у липні, 5.09.
Поправочний коефіцієнт для зимового часу – 0.7, для літнього – 0.5.
Необхідна кількість енергії – 4800 Вт.ч.
Одна панель має потужність 260 Вт та напругу 24 В.
Втрати на АБ та інверторі становлять 20%.
Обчислюємо споживання з урахуванням втрат: 4800×1,2=5760 Вт·ч=5,76 кВтг.
Визначаємо продуктивність однієї панелі.
Влітку: 0,5 260 5,09 = 661,7 Втч.
Взимку: 0,7 260 0,69 = 125,5 Втч.
Обчислюємо необхідну кількість батарей, розділивши споживану енергію на продуктивність панелей.
Влітку: 5760/661,7 = 8,7 шт.
Взимку: 5760/125,5 = 45,8 шт.
Виходить, що для повного забезпечення взимку знадобиться вп'ятеро більше модулів, ніж влітку. Тому варто одразу встановлювати більше батарей або на зимовий період передбачити гібридну систему електропостачання.
Як зібрати сонячну батарею своїми руками
Складання складається з декількох етапів: виготовлення корпусу, паяння елементів, складання системи та її встановлення. Перш ніж приступити до роботи, запасіться всім необхідним.
Батарея складається з кількох шарів
Матеріали та інструменти
- фотоелементи;
- плоскі провідники;
- спиртово-каніфольний флюс;
- паяльник;
- алюмінієвий профіль;
- алюмінієві куточки;
- металовироби;
- силіконовий герметик;
- ножівка по металі;
- шуруповерт;
- скло, оргскло або плексиглаз;
- діоди;
- вимірювальні прилади
Фотоелементи краще замовити в комплекті з провідниками, вони призначені для цієї мети. Інші провідники мають більшу крихкість, що може стати проблемою при паянні та складання. Є осередки із уже припаяними провідниками. Коштують вони дорожче, але суттєво економлять час та трудовитрати.
Придбайте пластини з провідниками, це скоротить час роботи
Рамка корпусу зазвичай виготовляється з алюмінієвого куточка, але можливе використання дерев'яних рейок або брусків квадратного перерізу 2х2. Цей варіант менш кращий, оскільки не забезпечує достатній захист від атмосферного впливу.
Для прозорої панелі вибирайте матеріал із мінімальним показником заломлення світла. Будь-яка перешкода по дорозі променів збільшує втрати енергії. Бажано, щоб матеріал пропускав якнайменше інфрачервоного випромінювання.
Важливо! Чим більше панель наргується, тим менше вона виробляє енергії.
Розрахунок каркасу
Габарити каркаса обчислюються з розмірів осередків. Важливо між сусідніми елементами передбачити невелику відстань 3-5 мм і врахувати ширину рамки, щоб вона не перекривала кромки елементів.
Осередки випускаються різних типорозмірів, розглянемо варіант із 36 пластин, розміром 81х150 мм. Елементи маємо в 4 ряди, по 9 штук в одному. З цих даних, розміри каркаса виходять 835х690 мм.
Виготовлення короба
Паяння елементів та складання модулів
Якщо елементи придбані без контактів, спочатку потрібно припаяти до кожної пластини. Для цього наріжте провідник на однакові відрізки.
- Виріжте з картону прямокутник потрібного розміру і намотайте провідник, потім розріжте з обох сторін.
- На кожен провідник нанесіть флюс, додайте смужку до елемента.
- Акуратно припаяйте провідник по всій довжині комірки.
Припаяйте провідники до кожної пластини
- Осередки викладіть один за одним із зазором 3-5 мм і послідовно спаяйте між собою.
Під час монтажу періодично перевіряйте працездатність модулів
- Готові ряди по 9 осередків перенесіть у корпус і вирівняйте відносно один одного та контуру рамки.
- Спаяйте паралельно, використовуючи ширші шини і дотримуючись полярності.
Викладіть ряди елементів на прозору підкладку та спаяйте між собою
- Виведіть контакти «+» та «-».
- На кожен елемент нанесіть по 4 краплі герметика і покладіть зверху друге скло.
- Дайте клею висохнути.
- Залийте герметиком по периметру, щоб всередину не потрапляла волога.
- Закріпіть панель у корпусі за допомогою куточків, прикрутивши їх у бік алюмінієвого профілю.
- Встановіть за допомогою герметика блокувальний діод Шоттке, щоб унеможливити розрядку АБ через модуль.
- Вихідний провід забезпечте двоконтактним роз'ємом, до нього надалі підключіть контролер.
- Прикрутіть до рамки куточки, щоб батареї кріпити до опори.
Відео: паяння та збирання сонячного модуля
Батарея готова, залишилося встановити. Для більш ефективної роботи можна зробити трекер.
Виготовлення поворотного механізму
Найпростіший поворотний механізм нескладно виготовити самостійно. Принцип його роботи заснований на системі противаг.
- З дерев'яних брусків або алюмінієвого профілю зберіть опору для батареї у вигляді драбини.
- За допомогою двох підшипників і металевої штанги або труби встановіть батарею на вершині так, щоб вона була закріплена по центру більшої сторони.
- Зорієнтуйте конструкцію зі сходу на захід і дочекайтеся, коли сонце буде у зеніті.
- Поверніть панель, щоб промені падали вертикально.
- Зміцніть на одному кінці ємність із водою, врівноважте її на іншому кінці вантажем.
- У ємності зробіть отвір, щоб вода потроху витікала.
У міру витікання води, вага судини зменшуватиметься і край панелі підніметься вгору, повертаючи батарею за сонцем. Величину отвору доведеться визначати дослідним шляхом.
Найпростіший сонячний трекер виготовляється за принципом водяного годинника.
Все, що вам знадобиться, це вранці налити води в ємність. Таку конструкцію не встановиш на даху, а для садової ділянки або лужка перед будинком вона цілком підійде. Є й інші складніші конструкції трекера, але вони вимагатимуть великих витрат.
Відео: як виготовити самостійно електронний сонячний трекер
Встановлення батарей
Тепер можна провести випробування, та користуватися безкоштовною електрикою.
Обслуговування модулів
Особливого обслуговування сонячні панелі не вимагають, адже у них немає частин, що рухаються. Для їх нормального функціонування досить іноді очищати поверхню від бруду, пилу і пташиного посліду.
Помийте батареї з садового шланга, при хорошому тиску води для цього не знадобиться навіть забиратися на дах. Слідкуйте за справністю додаткового обладнання.
Коли окупляться витрати
Не варто чекати миттєвої вигоди від геліосистеми постачання електрики. Середня її окупність приблизно 10 років для автономної системи будинку.
Що більше ви споживаєте енергії, то швидше окупляться ваші витрати. Адже і для маленького, і для великого споживання потрібно придбання додаткового обладнання: АКБ, інвертора, контролера, а вони залишають малу частину витрат.
Враховуйте також термін служби обладнання, та й самих панелей, щоб не довелося їх міняти, перш ніж вони окупляться.
Незважаючи на всі витрати та недоліки, за сонячною енергією майбутнє. Сонце відноситься до відновлюваних джерел енергії і він прослужить принаймні ще 5 тисяч років. Та й наука не стоїть на місці, з'являються нові матеріали для фотоелементів, зі значно більшим ККД. А значить, скоро вони будуть доступнішими за ціною. Але використати енергію сонця можна вже зараз.
Сонце є невичерпним джерелом енергії. Люди давно навчилися, як ефективно користуватися нею. Ми не вдаватимемося у фізику процесу, а подивимося, як можна використовувати цей безкоштовний енергетичний ресурс. Допоможе нам у цьому саморобна сонячна панель.
Принцип дії
Що таке сонячний елемент? Це спеціальний модуль, який складається з величезної кількості елементарних фотодіодів. Дані напівпровідникові елементи вирощували з використанням спеціальних технологій за умов заводу на пластинах із кремнію.
На жаль, такі пристрої аж ніяк не дешеві. Більшість людей не може їх придбати, проте на цей випадок є безліч способів виготовити сонячні панелі своїми руками. І ця батарея цілком зможе створити конкуренцію комерційним зразкам. Причому ціна її буде зовсім не порівнянна з тим, що пропонують магазини.
Будівництво батареї з кремнієвих пластин
Комплект включає 36 кремнієвих пластинок. Вони пропонуються із розмірами 8*15 сантиметрів. Загальні показники потужності становитимуть близько 76 Вт. Також знадобляться дроти для того, щоб з'єднати елементи між собою, та діод, який виконуватиме функцію блокування.
Одна кремнієва пластина видає 2,1 Вт і 0,53 при струмі до 4 А. З'єднувати пластини необхідно тільки послідовно. Лише у такий спосіб наше джерело енергії зможе видати 76 Вт. На лицьовій стороні нанесено дві доріжки. Це мінус, а плюс розташований на тильній стороні. Кожну з панелей необхідно розташувати із зазором. Повинно вийти дев'ять пластин у чотири ряди. При цьому другий та четвертий ряди необхідно розгорнути навпаки щодо першого. Це потрібно для того, щоб все зручно з'єдналося в один ланцюг. Обов'язково потрібно врахувати діод. Він дозволяє запобігти розряду накопичувального акумулятора в нічний час доби або в хмарний день. "Мінус" діода потрібно з'єднати з "плюсом" батареї. Для заряду акумулятора знадобиться спеціальний контролер. За допомогою інвертора можна отримати звичайну побутову напругу 220 В.
Складання сонячних панелей своїми руками
Найменший коефіцієнт заломлення світла – у плексигласу. Він і буде використовуватися як корпус. Це досить дешевий матеріал. А якщо потрібно ще дешевше, тоді можна придбати оргскло. У найгіршому випадку можна використовувати полікарбонат. Але він мало підходить для корпусу за своїми характеристиками. У магазинах можна знайти спеціальний полікарбонат із покриттям, яке захищене від конденсату. Він дозволяє забезпечити батареї високий рівень захисту від тепла. Але це ще не всі елементи, з яких складатиметься сонячна панель. Своїми руками скло з гарною прозорістю нескладно підібрати, це одна з основних складових конструкції. До речі, підійде навіть звичайне скло.
Виготовлення рамки
При монтажі кремнієві кристали необхідно кріпити на невеликій відстані. Адже потрібно врахувати різні атмосферні дії, які можуть вплинути на зміни основи. Так, бажано, щоб відстань складала близько 5 мм. В результаті розмір готової конструкції складе приблизно 835*690 мм.
Виготовляється сонячна панель власноруч із використанням профілю з алюмінію. Він має максимальну схожість із фірмовими виробами. При цьому саморобна батарея більш герметична та міцна.
Для збирання знадобиться куточок з алюмінію. З нього виготовляється заготівля для майбутньої рамки. Розміри – 835*690 мм. Для того, щоб скріпити профілі між собою, необхідно заздалегідь зробити технологічні отвори.
Внутрішню частину профілю слід промазати герметиком на основі силікону. Наносити його потрібно дуже уважно, щоб усі місця були промащені. Від того, наскільки якісно його буде нанесено, повністю залежить ефективність і надійність, якою буде володіти сонячна панель.
Своїми руками тепер потрібно покласти у рамку із профілю лист із заздалегідь підібраного прозорого матеріалу. Це може бути або щось ще. Важливий момент: силіконовий шар має просохнути. Це потрібно врахувати обов'язково, інакше на кремнієвих елементах з'явиться плівка.
На наступному етапі прозорий матеріал необхідно добре протиснути та зафіксувати. Щоб кріплення вийшло максимально надійним, слід скористатися металовиробами. Закріпимо скло по периметру та з чотирьох кутів. Тепер сонячна панель, що своїми руками виготовляється, практично готова. Залишилося лише з'єднати кремнієві елементи між собою.
Паяння кристалів
Тепер потрібно якомога акуратніше прокласти провідник на пластинку з кремнію. Далі наносимо флюс та припій. Щоб було зручніше працювати, можна зафіксувати провідник з одного боку чимось.
У цьому положенні акуратно підпаюємо провідник до контактного майданчика. Не давіть на кристал паяльником. Він дуже тендітний, ви можете його зламати.
Останні складальні операції
Якщо вам виготовлення сонячних панелей своїми руками вперше, то краще використовувати спеціальну розмічувальну підкладку. Вона допоможе розмістити необхідні елементи максимально рівно на потрібній відстані. Для того, щоб правильно відрізати дроти потрібної довжини, що з'єднують окремі елементи, слід врахувати, що провідник повинен припаюватися до контактного майданчика. Вона трохи винесена за край кристала. Якщо зробити попередні розрахунки, то з'ясується, що дроти мають бути по 155 мм.
Коли збиратимете все це в єдину конструкцію, краще взяти лист фанери або оргскла. Для зручності кристали краще заздалегідь розташувати горизонтально і зафіксувати. Це легко робиться за допомогою хрестиків для укладання плитки.
Після того, як ви з'єднаєте всі елементи між собою, на кожний кристал зі зворотного боку наклейте двосторонній будівельний скотч. Потрібно лише трохи притиснути задню панель, і всі кристали легко перенесуться на базу.
Такий тип кріплення не герметизується додатково. Кристали можуть розширюватися за високих температур, але це не страшно. Герметизувати потрібно лише окремі частини.
Тепер за допомогою необхідно закріпити всі шини та саме скло. Перш ніж заклеювати та повністю збирати батарею, бажано протестувати її.
Герметизація
Якщо у вас звичайний герметик силіконовий, то не потрібно повністю заливати їм кристали. Так можна унеможливити ризик пошкодження. Для заливання цієї конструкції потрібний не силікон, а епоксидна смола.
Ось так просто і невимушено можна отримувати електричну енергію майже задарма. Тепер розглянемо, як можна зробити сонячні панелі своїми руками.
Експериментальна батарея
Ефективні системи для перетворення сонячної енергії вимагають наявності фабрик величезних розмірів, особливого догляду і серйозної суми грошей.
Давайте спробуємо зробити щось самостійно. Все, що знадобиться для експерименту, можна легко купити в господарському магазині або знайти на вашій кухні.
Сонячна панель своїми руками із фольги
Для збирання знадобиться мідна фольга. Її легко можна знайти в гаражі або на крайній випадок легко придбати в будь-якому господарському магазині. Для збирання батареї потрібно 45 квадратних сантиметрів фольги. Також слід купити два «крокодильчики» та маленький мультиметр.
Щоб одержати робочий сонячний елемент, бажано мати електричну пічку. Потрібно не менше 1100 Ватт потужності. Вона має розжаритися до яскраво-червоного кольору. Ще підготуйте звичайну пластикову пляшку без шийки та пару столових ложок солі. Дістаньте з гаража дриль з абразивною насадкою та лист металу.
Приступаємо до роботи
Першим справам відріжемо частину мідної фольги такого розміру, щоб вона повністю лягала на електроплитку. Від вас потрібно вимити руки, щоб на міді не залишалося жирних плям від пальців. Мідь теж бажано помити. Щоб прибрати покриття з мідного листа, скористайтеся наждаком.
з мідної фольги
Далі очищений лист кладемо на плитку і включаємо її на максимум можливостей. Коли плитка почне грітися, ви зможете спостерігати появу на мідному аркуші красивих помаранчевих плям. Потім колір зміниться на чорний. Необхідно потримати мідь порядку півгодини на розпеченій до червоної плитки. Це дуже важливий момент. Так, товстий шар оксиду легко відшаровується, а тонкий липнутиме. Після того як мине півгодини, приберіть з плити мідь і дайте їй охолонути. Ви можете спостерігати, як від фольги відвалюються шматки.
Коли все охолоне, оксидна плівка пропаде. Ви зможете легко очистити за допомогою води більшу частину чорного оксиду. Якщо щось не віддирається, не варто намагатися. Головне – не деформуйте фольгу. В результаті деформації можна пошкодити тонкий шар оксиду, він потрібний для експерименту. Якщо його не буде, сонячна панель, власноруч виготовлена, не працюватиме.
Складання
Другий шматок фольги відріжте за тими ж розмірами, що перший. Далі дуже акуратно потрібно зігнути дві частини так, щоб вони увійшли до пластикової пляшки, але при цьому не торкалися один одного.
Потім чіпляйте "крокодильчики" до пластин. Провід від "несмаженої" фольги - до "плюсу", провід від "смаженої" - до "мінуса". Тепер беремо сіль та гарячу воду. Сіль розмішуйте до розчинення. Виллємо розчин у нашу пляшку. І тепер можна спостерігати за плодами праць. Ця саморобна сонячна панель, зроблена своїми руками, може бути надалі трохи вдосконалена.
Інші способи використання сонячної енергії
Сонячну енергію вже тільки не використовують. У космосі вона запитує на Марсі від Сонця харчується знаменитий марсохід. А у Сполучених Штатах Америки від Сонця працюють дата-центри Google. У тих місцях нашої країни, де немає електрики, люди можуть подивитися новини по телевізору. Все це завдяки Сонцю.
А ще ця енергія дозволяє обігрівати будинки. Повітряно-сонячна панель своїми руками просто виготовляється з пивних банок. Вони накопичують тепло та віддають його у житлове приміщення. Це ефективно, безкоштовно та доступно.
Останнім часом стали особливо популярними сонячні панелі – прилади, що дозволяють отримувати енергію із сонячного світла. Такі елементи дозволяють звичайним людям заощаджувати гроші на оплаті рахунків та є екологічно чистими джерелами альтернативної енергії, оскільки не виробляють жодних шкідливих викидів. Від них можна зарядити телефон або інший гаджет у польових умовах, якщо ви далеко від розетки. Для тих, хто дбає про навколишнє середовище або просто не хоче витрачати зайві гроші, ми пропонуємо статтю про те, як зробити сонячну батарею своїми руками з підручних матеріалів. Завдяки нашим порадам ви дізнаєтесь, як повністю спорудити саморобний дослідний зразок із мінімумом витрат.
Матеріали для виготовлення
Для того, щоб зробити пристрій у домашніх умовах, Вам знадобляться:
- Тонкий мідний лист. Середня вартість близько ста п'ятдесяти рублів за 0,9 м2. Потрібно десь 0,45 м2.
- «Крокодили» у числі двох штук.
- Тестер або мікроамперметр. Цей прилад потрібний для вимірювання сили струму та оцінки ефективності джерела енергії.
- Електроплита, потужністю від 1100 Ватт, потрібно, щоб спіраль у ній розжарювалася до червона.
- Пластикова пляшка, у якої треба самому відрізати шийку.
- Звичайна сіль. Декілька столових ложок.
- Підігріта вода.
- Дрібний наждачний папір (нульовка).
Покрокова інструкція
Отже, щоб зробити сонячну батарею своїми руками, Ви повинні виконати такі дії:
- Відрізаємо від аркуша міді шматок такого розміру, щоб ми змогли розташувати його на спіралі електричної плитки. Відрізаний шматок необхідно добре очистити від будь-яких забруднень за допомогою наждакового паперу, при необхідності можна застосувати засоби для чищення. Будь-які сліди жиру перешкоджатимуть окисленню, тому їх необхідно видалити і брати чистий лист тільки за краї.
- Далі розміщуємо його на спіралі плити і включаємо так, щоб вона розжарилася до червона. При цьому будьте гранично обережні та дотримуйтесь техніки безпеки! Під впливом хімічних реакцій, при нагріванні мідь окислюватиметься. Ось коли мідь набуде чорного забарвлення, відрахуйте ще 30 хвилин, щоб шар чорного кольору став товстим.
- Потім вимкніть плиту. Нехай шматок, призначений для виготовлення сонячної батареї своїми руками, охолоне до кімнатної температури. Охолоджуючись, мідь і мідний окис стануть остигати і стискатися з різною швидкістю. Тоді розпочнеться відшарування оксиду.
До речі, така сонячна батарея може давати кілька міліампер навіть без сонця, працюючи як акумулятор! Зрозуміло, що така конструкція не здатна запитати нічого серйозного, її можна використовувати як демонстраційний варіант або прототип, від якого можуть спалахувати малопотужні світлодіоди. Рекомендуємо відразу ж переглянути серйозніший варіант використання альтернативних джерел енергії, який ми описали в статті про те, !
Навчальне відео про те, як у домашніх умовах створити зарядний пристрій
Заряджаємо телефон від сонця
Тепер ми розповімо, як самому зібрати сонячну батарею, здатну заряджати мобільний телефон. Виготовляючи батарею, що складається з окремих частин, заснованих на монокристалічному кремнії - один з найпопулярніших типів елементів, не виключені проблеми при їх пайці, пов'язані з крихкістю панелей. Якщо ви не впевнені, що зможете все зробити самостійно, краще оберіть вже спаяні модулі. Добре, якщо вони будуть складатися з десяти монокристалічних елементів і мати вихідну напругу в п'ять Вольт.
Сонячні елементи можуть бути присутніми і в калькуляторах, ліхтариках, що живляться від сонця, звідки їх можна витягнути. У цих приладах використовують переважно аморфні елементи, де шар напівпровідника розташований на маленькій пластині зі скла. Враховуючи, що модулі такого типу дають близько півтора вольта, нам знадобляться чотири штуки, які треба з'єднати послідовно. Не забуваємо до позитивного висновку батареї підпаяти діод, який не даватиме акумулятору витрачати заряд через сонячну батарею. Дістати діод можна із плати ліхтаря.
Вкрай бажано після сонячної батареї встановити простий лінійний стабілізатор на 5 Вольт та USB роз'єм. Це необхідно для обмеження напруги, оскільки при неправильному підключенні можна зіпсувати пристрій, що заряджається. Придбати стабілізатор можна у будь-якому магазині радіодеталей або випаяти з неробочої плати.
Щоб наш виріб служив надійніше, заливаємо термоклеєм поперечні грані модулів для захисту від механічних пошкоджень.
Огляд складнішої моделі
Отже, у цій статті ми підказали вам, як зробити сонячну батарею своїми руками із підручних матеріалів. З усіх варіантів: виготовлення батареї з пивних алюмінієвих банок, кремнію, фольги, транзисторів, на одних діодах і т.д. Ми запропонували просте складання з мідних платівок, а також описали спосіб, де сонячні модулі можна вилучити з калькулятора або ліхтарика, і правильно під'єднавши, використовувати для заряджання телефону.
Також читають:
Як зробити сонячну батарею в домашніх умовах фото покрокового виготовлення сонячної панелі.
Зробити сонячну батарею можна самостійно, і обійдеться вона Вам дешевше, ніж купити готову.
Зазвичай сонячна батарея використовується для заряджання акумуляторів на 12 V, щоб забезпечити повноцінну зарядку, знадобиться зібрати сонячну панель, яка вироблятиме без навантаження в сонячну погоду близько 17 - 18V.
Сонячні елементи продаються комплектами, найчастіше можна зустріти комплекти з 36 та 72 (+ 2 запасних) елементів розміром 152 х 76 мм. Потрібно заміряти мультиметром одну панельку і визначити точні її характеристики, скільки вона видає на сонці, потім уже розрахувати, скільки панелей розташувати і послідовно підключити в ряду.
Наприклад, одна панелька видає 4,5 V, щоб отримати 18V, нам знадобиться 4 панельки в ряду. Кількість рядів може досягти потрібної потужності, яку буде видавати панель. Панель із 36 елементів видаватиме близько 50 Вт та 3,5 А.
У набір із сонячними елементами також входить олівець з флюсом, стрічковий провід (токопровідна шина), сполучний провід.
Залежно від того, скільки сонячних елементів буде розміщено, потрібно розрахувати розмір майбутньої панелі.
Для виготовлення корпусу батареї можна використовувати алюмінієвий куточок 25х25 або подібний, і дерев'яні рейки.
Верхню прозору кришку можна виготовити зі скла або оргскла високої прозорості. Задню стінку можна виготовити із фанери.
Також ще нам знадобиться:
- Діод Шотки.
- Клеми.
- Мідні дроти.
- Скотч прозорий.
- Силіконовий герметик.
- Акрилові лак.
- Самонарізи.
Виготовлення сонячної панелі у домашніх умовах.
Розкладаємо на склі сонячні елементи доріжками до верху, тимчасово фіксуємо їх за допомогою скотчу до скла. Нарізаємо стрічковий провід на розмір трохи більший за ширину пластин.
Покриваємо флюсом місця паяння та припаюємо дроти до пластин. На лицьовій стороні панелек розміщені струмопровідні доріжки плюс, на звороті мінус.
У ряду пластини з'єднуємо послідовно, самі ряди вже паралельно, крайні панельки виводимо на загальну шину.
Припаюємо висновки, на виході на плюсовий вивід послідовно припаюємо діод Шотки, щоб уникнути розряду акумулятора в нічний час, коли сонячна панель стає сама споживачем енергії.
Готуємо алюмінієву раму, на внутрішню частину рами клеїмо гумовий ущільнювач. У раму вставляємо скло з панелями.
Щоб скло на сонці не лопнуло при розширенні, слід заздалегідь передбачити проміжок між склом і рамою по периметру близько 5 мм. Щоб під скло не потрапляла вода під час дощу, місця стикування скла та рами обробляємо герметиком. Краї панелек клеїмо до скла також герметиком, всю тильну сторону розкриваємо акриловим лаком.
Все почалося з прогулянки сайтом eBay - побачив сонячні панелі і захворів.
Суперечки з друзями про окупність були смішними. Купуючи автомобіль ніхто, не думає про окупність. Авто, як коханка, готуй суму на задоволення заздалегідь. А тут зовсім навпаки, витратив гроші так вони ще й намагаються окупитися… Крім того, підключив до сонячних панелей інкубатор, так вони ще як виправдовують своє призначення, оберігаючи ваше майбутнє господарство від загибелі. Загалом, маючи інкубатор, ти залежить від багатьох чинників, тут або пан, або профан. Коли буде час, напишу про саморобний інкубатор. Ну ладно чого міркувати, кожен у праві вибирати…..!
Після довгих очікувань, заповітна коробочка з тонкими тендітними пластинками, нарешті, гріє руки та серце.
Насамперед звичайно Інтернет… ну, не боги горщики обпікають. Досвід чужий завжди корисний. І тут настало розчарування. Як виявилося, своїми руками панелі зробили чоловік п'ять, інші просто перекопували на свої сайти, причому деякі, щоб бути оригінальніше скопійовані з різних розробок. Та бог із ними нехай це залишається на совісті господарів сторінок.
Вирішив почитати форуми, довгі міркування теоретиків «як доїти корову» привели до снаги. Міркування про те, як ламаються пластини від нагрівання, проблеми герметизації і т.д. Почитав і плюнув на всю цю справу. Ми підемо своїм шляхом, методом спроб та помилок, спираючись на досвід «колег», чого винаходити велосипед?
Ставимо завдання:
1) Панель має бути виготовлена з підручних матеріалів, щоб не тягнути гаманець, бо невідомий результат.
2) Процес виготовлення має бути нетрудомістким.
Починаємо виготовлення сонячної панелі:
Насамперед було придбано 2 скла 86х66 см. для майбутніх двох панелей.
Скло просте, набував у виробників пластикових вікон. А може й не просте…
Довгий пошук алюмінієвих куточків, з досвіду вже перевіреного «колегами», закінчився нічим.
Тому процес виготовлення починався мляво, з почуттям довгобуду.
Процес паяння панелей описувати не стану, тому що в мережі багато інформації про це і навіть відео є. Просто залишу свої нотатки та зауваження.
Не такий страшний чорт, як його малюють.
Незважаючи на труднощі, що їх описують на форумах, пластини елементів паяються легко, як лицьова сторона, так і тильна. Так само, цілком придатний наш радянський припій ПОС-40, принаймні жодних труднощів я не зазнав. Ну і звісно, наша рідна каніфоль, куди без неї… За час паяння не зламав жодного елемента, думаю, треба бути повним ідіотом, щоб зламати їх на рівному склі.
Провідники, які йдуть у комплекті до панелей, дуже зручні, по-перше, вони плоскі, по-друге, вони луджені, що значно скорочує час паяння. Хоча цілком можна використовувати звичайний провід, провів експеримент на запасних пластинах, труднощів у пайку не зазнав. (на фото залишки плоского дроту)
На пайку 36 пластин у мене пішло близько двох годин. Хоча на форумі читав, що люди паяють по 2 дні.
Паяльник бажано використати на 40 Вт. Так як пластини легко відводять тепло, а це ускладнює паяння. Перші спроби паяти 25 Ватним паяльником були нудними та сумними.
Також при пайці бажано оптимально підбирати кількість флюсу (каніфолі). Бо великий надлишок її дає прилипнути олову до пластини. А тому доводилося практично залужувати платівку, загалом, нічого страшного, все можна виправити. (Придивіться на фото видно.)
Витрата олова досить велика.
Ну от, на фото пропаяні елементи, у другому ряді одвірок, не пропаяний один висновок, але нічого головного помітив і виправив.
Окантовка скла зроблена двостороннім скотчем далі на цей скотч буде приклеєна поліетиленова плівка.
Скотчі використовували.
Після припаювання, початок герметизації (скотч вам на допомогу).
Ну ось, проклеєні пластини скотчем і виправленим одвірком.
Далі з окантовки панелі знімаємо захисний шар двостороннього скотчу та приклеюємо на неї поліетиленову плівку із запасом на краї. (Сфоткати забув) Ах так, в скотчі проробляємо прорізи для проводів, що відходять. Ну не дурні, зрозумієте, що і коли… По краю скла, а також висновки проводів, кути, промазуємо силіконовим герметикам.
І загинаємо плівку на зовнішній бік.
Попередньо було виготовлено рамку із пластику. Коли в будинку встановлював пластикові вікна, на вікно саморізами кріплять пластиковий профіль для підвіконня. Вважав, що ця частина надто тонка. Тому видалив і зробив підвіконня по своєму. Від 12 вікон залишилися пластикові профілі. Матеріал в надлишку.
Рамку клеїв звичайною, старою, радянською праскою. Шкода, процес не знімав, але гадаю, нічого тут понад незрозуміле немає. Відрізав під 45 градусів 2 сторони, нагрів на підошві праски та приклеїв попередньо встановивши на рівний кут. На фото кадр під другу панель.
Встановлюємо скло з елементами та захисною плівкою в рамку
Зайву плівку обрізаємо, а краї проклеюємо силіконовим герметикам.
Отримуємо таку панель.
Так, забув написати, що крім плівки до рамки приклеїв напрямні, які не дають впасти елементам, якщо скотч відклеїтись. Простір між елементами та напрямними залито монтажною піною. Що дозволило притиснути щільніше елементи до скла.
Ну почнемо випробування.
Так як панель одну я зробив заздалегідь, результат однієї мені відомий Напруга 21Вольт. Струм короткого замикання 3,4 Ампера. Сила струму заряду акумуляторної батареї 40А. год 2,1 Ампера.
На жаль не фоткав. Слід сказати, що сила струму круто залежить від освітленості.
Тепер з'єднані паралельно 2 батареї.
Погода на момент виготовлення була хмарною, було близько 4 години дня.
Спочатку мене це засмутило, а потім навіть потішило. Адже це середні умови для батареї, а значить результат правдоподібніший, ніж при яскравому сонці. Сонечко просвічувало через хмари не так яскраво. Треба сказати, що і світило сонечко трохи збоку.
За такого освітлення струм короткого замикання становив 7.12 Ампер. Що вважаю чудовим результатом.
Напруга без навантаження 20,6 Вольт. Ну, це стабільно близько 21 вольт.
Струм заряду АКБ 2,78 Ампера. Що за такого освітлення гарантує заряд АКБ.
Виміри показали, при хорошому сонячному дні результат буде кращим.
На той час погода погіршувалась, хмари закрили, сонечко повністю і мені стало цікаво, а що покаже за такого розкладу. Це ж практично вечірні сутінки.
Небо виглядало так, що спеціально зняв лінію горизонту. Але на самому склі батареї видно небо як у дзеркало.
Напруга за такого розкладу 20,2 вольта. Як мовилося раніше 21в. це майже константа.
Струм короткого замикання 2,48А. Загалом, для такого освітлення чудово! Практично дорівнює одній батареї при гарному сонечку.
Струм заряду АКБ 1,85 Ампера. Ну що сказати… Навіть у сутінки АКБ заряджатиметься.
Висновок побудовано сонячну батарею, яка не поступається за характеристиками промисловим зразкам. Ну а довговічність….., дивитися, час покаже.
Так, заряд батареї ведеться через діоди Шоттки на 40 А. ну, що знайшлося.
Також хочу сказати про контролери. Все це красиво виглядає, але не варто витрачених на контролер грошей.
Якщо ви дружите з паяльником, схеми дуже прості. Робіть та отримуйте задоволення від виготовлення.
Ну ось, налетів вітер і запасні 5 елементів, що залишилися, зірвалися в некерований політ ..... результат осколки. Ну що вдієш, безладність має бути покарана. А з іншого боку. Куди ж їх?
Вирішили зробити з уламків ще одну панельку, вольт на 5. На виготовлення пішло 2 години. Залишки матеріалів якраз припали в пору. Ось що вийшло.
Виміри зроблено ввечері.
Треба сказати, що при хорошому освітленні сила струму короткого замикання перевищує 1 ампер.
Шматочки спаяні паралельно та послідовно. Мета забезпечити приблизно однакову площу. Адже сила струму дорівнює найменшому елементу. А тому під час виготовлення підбирайте елементи за площею освітлення.
Настав час розповісти про практичне застосування виготовлених мною сонячних батарей.
Навесні встановив дві панелі на даху, висота 8 метрів під кутом 35 градусів, орієнтовані на південний схід. Таке орентування було обрано не випадково, тому що було помічено, що в цій широті, влітку сонечко сходить о 4-й ранку і до 6-7 години цілком стерпно заряджає акумулятори струмом в 5-6 ампер, теж стосується і вечора. Кожна панель має обов'язково мати свій діод. Щоб виключити вигоряння елементів при потужності панелей, що відрізняється. І як наслідок – невиправдане зниження потужності панелей.
Спуск з висоти був виконаний багатожильним проводом перетином 6м2 кожна жила. Таким чином вдалося досягти мінімальних втрат у дротах.
Як накопичувач енергії використані старі еле-живые акумулятори 150А.ч,75А.ч,55А.ч, 60А.ч. Усі акумулятори з'єднані паралельно і враховуючи втрату ємності, сумарно становлять око 100А.ч.
Контролер заряду акумулятора відсутній. Хоча думаю установка контролера необхідна. Над схемою контролера зараз працюю. Так як протягом дня акумулятори починають кипіти. Тому доводиться щодня скидати надлишки енергії шляхом включення непотрібного навантаження. У моєму випадку вмикаю освітлення лазні. 100 Вт. Також протягом дня працює LCD телевізор приблизно 105Вт, вентилятор 40Вт., а до вечора додається енергозберігаюча лампочка 20Вт.
Любителям проводити розрахунки скажу: ТЕОРІЯ І ПРАКТИКА не одне й те саме. Бо такий "сендвіч" цілком чудово працює понад 12 годин. при цьому іноді заряджаємо від нього телефони. Повного розряду акумуляторів ще не досяг жодного разу. Що відповідно перекреслює розрахунки.
Як перетворювач використаний трохи перероблений для вільного пуску від акумуляторів комп'ютерний безперебійник (інвертор) 600В.А, що приблизно відповідає навантаженню в 300Вт.
Також хочу відзначити, що батареї заряджаються і при яскравому місяці. При цьому струм становить 0,5-1 Ампер, думаю для ночі це дуже непогано.
Звичайно, хотілося б збільшити навантаження, але для цього потрібен потужний інвертор. Планую виготовити інвертор сам за наведеною нижче схемою. Бо купувати інвертор за шалені гроші НЕРОЗУМНО!
