Сонячна батарея для дому своїми. Сонячна батарея своїми руками з підручних засобів та матеріалів у домашніх умовах – як зібрати та виготовити сонячну батарею з діодів, транзисторів та фольги? Будівництво саморобної сонячної батареї
Комфортність проживання в будинках та квартирах сучасної людини з роками потребує дедалі більшої кількості електроенергії. Але в сучасних умовах собівартість кожної одиниці електроенергії неухильно підвищується, що відповідно позначається і на витратах. Тому питання про перехід на альтернативні джерела електроенергії є найактуальнішим. Одним із способів забезпечити незалежність в отриманні електроенергії є можливість застосовувати для цього сонячні батареї для будинку.
Ефективна альтернатива чи загальна помилка?
Розмови про автономне живлення побутових приладів та освітлення у будинках з використанням сонячної енергії ведуться ще з середини минулого століття. Розвиток технологій та загальний прогрес дозволили наблизити цю технологію до звичайного споживача. Твердження про те, що використовувати сонячні батареї для дому стане досить ефективним способом заміни традиційних енергомереж, можна було б вважати безперечним, якби не кілька істотних «але».
Основною вимогою ефективності використання гелієвих батарей є кількість сонячної енергії. Влаштування сонячної батареї дозволяє ефективно користуватися енергією нашого світила тільки в регіонах, де більшу частину року сонячно. Необхідно також брати до уваги і широту, на якій монтуються сонячні батареї - чим вище широта, тим меншою силою має промінь сонця. В ідеалі можна досягти ефективності близько 40%. Але це в ідеалі, а на практиці дещо інакше.
Наступний момент, на який варто звернути увагу - необхідність використання досить великих площ, що дозволяють змонтувати автономні сонячні батареї. Якщо батареї планується розміщувати на дачній ділянці, заміському будинку, котеджі, то проблем не буде, а ось тим, хто живе в багатоквартирних будинках, думати про це доведеться серйозно.
Сонячна батарея – що це таке?
Пристрій сонячної батареї ґрунтується на здатності фотоелементів перетворювати сонячну енергію на електрику. З'єднані в загальну систему, ці перетворювачі створюють полімерне поле, кожен осередок якого під впливом сонячної енергії стає джерелом електричного струму, який потім акумулюється в спеціальних пристроях - акумуляторах. Зрозуміло, що потужність такого пристрою тим вища, чим більше це поле. Тобто чим більше в ньому фотоелементів, тим більше електроенергії воно здатне зробити.
Але це не означає, що тільки величезні площі, на яких можливе встановлення сонячних батарей, можуть забезпечити необхідною електроенергією. Існує безліч гаджетів, які мають можливість працювати не тільки від звичних для всіх автономних джерел живлення - батарейок, акумуляторів - а й використовувати енергію сонця. У конструкції таких приладів вмонтовані портативні сонячні батареї, що дають можливість як заряджати пристрій, так і працювати автономно. Наприклад, звичайний кишеньковий калькулятор: у сонячну погоду, поклавши його на стіл, можна забезпечити підзарядку батареї, що продовжує термін служби на довгі роки. Існує маса різних пристроїв, де такі батареї використовуються: це і ручки-ліхтарики, і ліхтарики-брелоки і т.д.
На дачних та заміських ділянках останнім часом стало модним використовувати для освітлення ліхтарики на сонячних батареях. Економічний та нескладний пристрій забезпечує освітлення вздовж садових доріжок, на терасах та у всіх необхідних місцях, використовуючи електроенергію, накопичену у світлий час доби, коли світить сонце. Економні лампи освітлення здатні витрачати цю енергію досить довгий час, що забезпечує великий інтерес до таких пристроїв. Освітлення на сонячних батареях використовується і в будинках, котеджах, а також у підсобних приміщеннях.
Типи автономних сонячних батарей
Існує два типи перетворювачів сонячної енергії, обумовлених пристроєм самої батареї, - плівкові та крем'яні. До першого виду відносяться тонкоплівкові батареї, в яких перетворювачі є плівкою, виготовленою за особливою технологією. Ще їх називають полімерними. Такі батареї встановлюються в будь-якому доступному місці, але мають кілька недоліків: їм потрібно багато місця, низький коефіцієнт корисної дії і навіть середній хмарності їх енергоефективність падає на 20 відсотків.
Кремневий тип сонячних батарей представлений монокристалічними та полікристалічними пристроями, а також аморфними кремнієвими панелями. Монокристалічні батареї складаються з безлічі осередків, в яких вбудовані крем'яні перетворювачі, з'єднані в загальну схему та заповнені силіконом. Прості в експлуатації, з високим (до 22%) ККД, водонепроникні, легкі та гнучкі, але для ефективної роботи потребують прямого сонячного потоку. Хмарна погода може спричинити повне припинення вироблення електроенергії.
Полікристалічні батареї від монокристалічних відрізняються кількістю перетворювачів, розміщених у кожному осередку і встановлених різноспрямовано, що забезпечує їхню ефективну роботу навіть при розсіяному світлі. Це найпоширеніший вид батарей, які застосовуються і в міських умовах, хоча їх ККД дещо нижчий, ніж у монокристалічних.
Аморфні кремнієві джерела живлення, незважаючи на свою низьку енергоефективність - близько 6%, вважаються перспективнішими. Вони поглинають сонячний потік у двадцять разів більше, ніж кремнієві, і набагато ефективніші у похмурі дні.
Все це промислові пристрої, які мають свою – і нині не дуже демократичну – ціну. А чи можна збирати сонячні батареї своїми руками?
Загальний принцип вибору та компонування деталей для сонячних батарей
У зв'язку з останніми вимогами до виробництва електричної енергії, які спрямовані на перехід із традиційної сировини, що використовується при його виробництві, тема сонячних джерел живлення набуває все більш практичного значення. Масове виробництво елементів для створення власної електричної мережі пропонує споживачеві різні варіанти забезпечення автономної електроенергією. Але поки що вартість автономного сонячного джерела живлення є достатньо високою і недоступною для масового споживача.
Але це не означає, що не можна змайструвати сонячні батареї своїми руками. При цьому просто необхідно визначитися зі способом збирання такого пристрою. Або, купуючи окремі елементи, компонувати їх самостійно, або робити всі складові власноруч.
З чого, власне, складається система живлення, заснована на перетворенні сонячної енергії на електричний струм? Основним, але не останнім з її елементів є сонячна батарея, конструкція якої була розглянута вище. Другим елементом у схемі є контролер сонячної батареї, завдання якого полягає у контролі зарядки акумуляторних батарей електричним струмом, отриманим у сонячних батареях. Наступною частиною домашньої сонячної електростанції є батарея електричних акумуляторів, у якій накопичується електрика. І останнім елементом «сонячного» електричного кола буде інвертор, що дозволяє отриману електрику невеликого вольтажу використовувати для побутових приладів, розрахованих на 220 В.
Розглядаючи кожен елемент домашньої геліоелектростанції окремо, можна побачити, що кожен її елемент може бути придбаний у роздрібній мережі, на електронних аукціонах тощо або зібраний власноруч. І навіть контролер сонячної батареї своїми руками можна виготовити – за наявності певних навичок та теоретичних знань.
Тепер щодо завдань, які ставляться перед власною електростанцією. Вони прості та складні одночасно. Простота їх у тому, що сонячна енергія використовується для певної мети: освітлення, опалення або повного забезпечення потреб житла. Складність - у правильному розрахунку необхідної потужності та відповідному підборі комплектуючих частин.
Починаємо збирати сонячну панель
Зараз можна знайти безліч пропозицій, як і з чого можна зібрати сонячні панелі. Способів багато, і вибрати можна за своєю перевагою. У даному матеріалі розглядаються базові принципи, які потрібно використовувати, виготовляючи сонячні батареї власноруч.
Насамперед потрібно визначитися з потужністю, яку необхідно отримати, і вирішити, на якій напрузі працюватиме мережа. Існує два варіанти мереж на сонячній енергії – з постійним струмом та змінним. Змінний струм кращий через можливість рознесення споживачів електроенергії на значну відстань - понад 15 метрів. Це якраз для невеликого будинку. Не вдаючись глибоко в розрахунки та відштовхуючись від досвіду тих, хто вже користується сонячною енергією на своїх дачах, можна з упевненістю говорити про те, що на широтах Москви – а опускаючись на південь, ці показники будуть, природно, вищими – один квадратний метр сонячних панелей може виробляти до 120 ватів на годину. Це якщо при складанні використовувати полікристалічні елементи. Вони привабливіші за ціною. А сумарну потужність цілком реально визначити, склавши всю споживану потужність кожного окремого електроприладу. Дуже приблизно можна сказати, що для сім'ї з 3-4 осіб потрібно близько 300 кіловат на місяць, які можуть бути отримані від сонячних панелей в 20 кв. метрів.
Також можна зустріти опис мереж на сонячній енергії, які використовують панелі із 36 елементів. Кожна з панелей має потужність близько 65 Ватів. Сонячна батарея для дачі або невеликого приватного будинку може складатися з 15 панелей, які здатні виробляти до 5 кВт на годину загальної електричної потужності, маючи власну потужність в 1 кВт.
Сонячні панелі своїми руками
А тепер про те, як зробити сонячну батарею. Першим, що доведеться придбати, буде набір пластин, що перетворюють, кількість яких залежить від потужності саморобної геліоелектростанції. Для однієї батареї потрібно 36 штук. Можна скористатися набором Solar Cells, а також придбати пошкоджені елементи або дефекти - це позначиться лише на зовнішньому вигляді батареї. Якщо вони робітники, то на виході вийде майже 19 Вольт. Спаювати їх потрібно з урахуванням розширення - залишаючи зазор до п'яти міліметрів між ними. Влаштування сонячної батареї своїми руками вимагає граничної уважності при виконанні паяння фотопластинок. Якщо платівки купувалися без провідників, їх необхідно напоювати вручну. Процес складний та відповідальний. Якщо робота виконується паяльником на 60 Вт, найкраще послідовно з ним підключити просту стоватну лампочку.
Схема сонячної батареї дуже проста – кожна пластина спаюється з іншими послідовно. Варто відзначити, що пластини дуже тендітні, і їхню спайку бажано проводити з використанням якого-небудь каркаса. При розпаюванні фотопластинок також необхідно пам'ятати про те, що в ланцюг потрібно вставити запобіжні діоди, що запобігають розряду фотоелементів при затемненні або зниженні освітленості. Для цього шини половинок панелі виводяться на клемник, створюючи середню точку. Ці діоди запобігають також розряду акумуляторів вночі.
Якість паяння – основна вимога до бездоганної роботи сонячних батарей. Перед встановленням підкладки необхідно усі місця паяння протестувати. Виводити струм рекомендується з використанням проводів малого перерізу. Наприклад, акустичним кабелем із силіконовою ізоляцією. Усі провідники необхідно закріпити герметиком.
Потім варто визначитися з поверхнею, на яку ці пластини кріпляться. Точніше, з матеріалом для її виготовлення. Найбільш підходящим за характеристиками і доступним є скло, яке має максимальну пропускну здатність світлового потоку в порівнянні з оргсклом або карбонатом.
Наступним кроком стане виготовлення коробки. Для цього використовують алюмінієвий куточок або дерев'яний брус. У каркас на герметик садиться скло – бажано ретельне заповнення всіх нерівностей. Слід зазначити, що герметик повинен висохнути повністю - щоб уникнути забруднення фотопластинок. Потім на скло кріпиться готовий лист зі спаяних фотоелементів. Спосіб кріплення може бути різним, але сонячні батареї для будинку, відгуки про які поширені, закріплювалися в основному за допомогою прозорої епоксидної смоли або герметика. Якщо епоксидку рівномірно наносять на всю поверхню скла, після чого на неї поміщають перетворювачі, то герметиком кріплять в основному на краплю посередині кожного елемента.
Для підкладки використовують різний матеріал, який також кріпиться на герметик. Це можуть бути і деревинно-стружкові плити невеликої товщини або лист ДВП. Хоча можна, знову ж таки, залити і епоксидною смолою. Корпус батареї має бути герметичним. Зроблена таким способом сонячна батарея своїми руками, схема збирання якої обумовлювалася вище, дасть 18-19 Вольт, забезпечивши зарядку 12-вольтового акумулятора.
Чи можна зробити перетворювач сонячної енергії своїми руками?
Майстерні люди, які мають великі знання в електроніці, можуть зробити фотоелементи для перетворення сонячної енергії в електричну і самостійно. Для цього використовуються крем'яні діоди, вірніше їхні кристали, звільнені з корпусів. Процес цей трудомісткий, і починати його чи ні, кожен вирішує самостійно. Можна брати діоди, що використовуються в мостових схемах випрямлячів напруги і стабілізаторах - Д226, КД202, Д7 та ін. Напівпровідниковий кристал, що знаходиться в цих діодах при попаданні на нього сонячного світла стає точно так само як і фотопластинка. Але дістатися до нього і при цьому його не зашкодити – досить складний та копіткий процес.
Усім, хто наважиться зайнятися створенням елементів для перетворювача самостійно, варто запам'ятати наступне - якщо вдалося акуратно розібрати і спаяти батарею, що складається всього з двадцяти діодів марки КД202 за схемою паралельно з'єднаних 5 груп, то можна отримати напругу близько 2 В зі струмом до 0, 8 Ампера. Цій потужності вистачить лише на живлення невеликого радіоприймача, який має у своїй схемі лише один або два транзистори. Але щоб з них вийшла повноцінна сонячна батарея для дачі, потрібно дуже постаратися. Величезна праця, великі площі, громіздкість конструкції робить це заняття безперспективним. Але для маленьких приладів та гаджетів це цілком підходяща конструкція, яку можуть зробити всі, хто любить займатися електротехнікою.
Чи можна використовувати світлодіоди для сонячних панелей?
Світлодіодна сонячна батарея є чистою вигадкою. Зі світлодіодів зібрати навіть невелику сонячну мікропанель практично неможливо. Точніше, створити можна, але чи варто? За допомогою сонячного світла цілком реально отримати на світлодіоді близько 1,5 вольта напруги, але при цьому сила струму, що згенерувала, дуже мала, а для його генерації потрібно тільки дуже сильне сонце. І ще – світлодіод при подачі на нього напруги сам виділяє променеву енергію, тобто світиться. А отже, ті його побратими, на які потрапило сонячне світло більшої сили, будуть виробляти електрику, яку цей світлодіод сам і споживатиме. Все правильно та просто. І розібратися при цьому, які світлодіоди виробляють, а які споживають енергію, просто неможливо. Навіть якщо використовувати десятки тисяч світлодіодів - а це непрактично і неекономічно - ніякого сенсу не буде.
Опалюємо будинок сонячною енергією
Якщо для реальної можливості забезпечити побутові електроприлади «сонячним» струмом вже говорилося вище, то для обігріву житла сонячною енергією існують два варіанти. І щоб використовувати сонячні батареї для опалення будинку, потрібно знати деякі вимоги, які є обов'язковими для виконання цього завдання.
У першому варіанті використання сонячної енергії для опалення відбувається за допомогою іншої системи, ніж стандартна електрична мережа. Пристрій для опалення будинку, що використовує сонячну енергію, називається геліосистемою і складається з декількох приладів. Основним робочим пристроєм є вакуумний колектор, який перетворює сонячне світло на тепло. Він складається з безлічі скляних трубок невеликого діаметру, які поміщена рідина з дуже низьким порогом нагріву. Нагріваючись, ця рідина надалі передає своє тепло воді в баку-накопичувачі об'ємом не менше ніж 300 літрів води. Потім ця нагріта вода подається на опалювальні панелі, виготовлені з тонких мідних труб, які, у свою чергу, віддають отримане тепло, прогріваючи повітря в приміщенні. Замість панелей можна, звичайно, використовувати і традиційні радіатори, але їхня ефективність набагато нижча.
Звичайно, для опалення можна використовувати і сонячні панелі, але в цьому випадку потрібно буде погодитися з тим, що на нагрівання води в бойлері за допомогою ТЕНів буде потрібно левова частка енергії, що генерується батареями. Прості розрахунки показують, що для нагрівання бойлером 100 літрів води до 70-80 ⁰С потрібно близько 4 годин. За цей час водяний котел із нагрівачами на 2 кВт потужності вимагатиме близько 8 кВт. Якщо сонячні батареї в сумарній потужності зможуть виробляти до 5 кВт на годину, проблем із енергозабезпеченням у будинку не буде. Але якщо сонячні панелі мають площу менше 10 кв. метрів, такі потужності для повноцінного забезпечення електричною енергією не підійдуть.
Використання вакуумного колектора для опалення будинку виправдане у тому випадку, коли це повноцінний житловий будинок. Схема роботи такої геліосистеми забезпечує теплом всю оселю протягом цілого року.
І все-таки це працює!
Зрештою, сонячні батареї, своїми руками зібрані ентузіастами, є цілком реальними джерелами живлення. І якщо використовувати в ланцюгу 12-вольтні акумулятори зі струмом не менше 800 А/год, обладнання з перетворення напруги з низької на високу - інвертори, а також контролери напруги на 24 В з робочим струмом до 50 Ампер і простий «безперебійник» зі струмом до 150 Ампер, то вийде дуже пристойна електростанція, що працює на сонячному проміні, яка здатна забезпечити потреби в електроенергії мешканців приватного будинку. Звичайно, за певних погодних умов.
Як правило, така батарея складається із трьох фотоелементів. Іноді їх буває більше. Елементи потрібно витягти, причому так, щоб зберегти з'єднувальні припаяні до елемента або закріплені на ньому за допомогою затискачів. Це значно полегшить монтаж. Для виготовлення саморобного джерела енергії дуже нагоді також чутливий вимірювальний прилад - наприклад, мультиметр. Окремо взятий елемент видає таку кількість електроенергії з 1 кв. см площі:
Струм до 24 мА;
- Напруга 0,5 В.
Під навантаженням вийде половина напруги, що з практичних цілей зовсім недостатньо. Якщо потрібна більша напруга або більший струм, потрібно з'єднати декілька таких елементів між собою. Для цього потрібна загальна панель з діелектрика (наприклад, текстоліту). Послідовне з'єднання (з обов'язковим дотриманням полярності) дасть можливість збільшити вихідну напругу, але внутрішній опір фотоелементів досить великий. Для його зниження (і збільшення вихідної потужності) корисно застосувати і паралельне включення окремих елементів. Паралельно можна підключати ланцюжки послідовно з'єднаних елементів батареї, так і окремі елементи один до одного.
У будь-якому випадку слід стежити за дотриманням полярності. Якщо вдалося зберегти дроти, приєднані до окремих пластин, спаяти елементи досить легко, але це потрібно із застосуванням тепловідведення. Але при вилученні фотоелементів зберегти дроти вдається не завжди. У цьому випадку можна застосувати пружинні затискачі та навіть невеликі пружинки від кулькових ручок. Точно за таким же принципом можна зібрати сонячну із селенових пластин від старих фотоекспонометрів.
Сам елемент паяти не можна, оскільки в домашніх умовах це призведе швидше до пробою.
Старі радіодеталі або непотрібні комп'ютерні миші
Найчастіше під руками не виявляється готових фотоелементів. У цьому випадку можна скористатися наявними старими радіодеталями. Наприклад, з'єднавши послідовно 20 точкових діодів у скляному корпусі (наприклад Д9, Д2), можна отримати напругу 1,2В. Зрозуміло, дотримання полярності необхідне й у разі. Якщо корпус діода покритий фарбою, її потрібно змити або зіскребти. Діоди підходять будь-які, як кремнієві, так і германієві. Додаткове паралельне з'єднання діодів і ланцюжків діодів так само, як і в першому випадку, допомагають знизити внутрішній опір батареї. З цією ж метою можна застосовувати фотодіоди від комп'ютерних мишей, що вийшли з ладу. Можливе використання світлодіодів, які також можуть працювати як фотоелементи.Батарея із транзисторів
Замість діодів можна використовувати транзистори з металевими корпусами. Тут для доступу світла необхідно видалити металевий корпус або його верхню частину. Використовувати можна переходи колектор - база та емітер - база. У цьому випадку підходять як кремнієві, так і германієві транзистори, транзистори з обірваним колектором або емітером, але бажано, щоб вони були однотипними. Правила з'єднання ті самі, що зазначені у перших двох способах. Корисно застосування додаткових панелей, що відбивають світло на сонячну батарею.Чим потужніша транзистори, тим більший струм можна зняти з батареї.
Деякі тонкощі
Транзистори, як і будь-які фотоелементи, бажано оберігати від механічних пошкоджень і попадання пилу. Для цього зібрану батарею найкраще закрити зверху. Підходить прозора плівка чи тонке кварцове скло. Можна застосовувати тонке оргескло. Звичайне шибку або, скажімо, триплекс, не підходять, тому що затримує ультрафіолетові промені.Важливо правильно забезпечити положення батареї щодо сонця, оскільки залежить ефективність її роботи. ККД сонячних батарей, зроблених вдома, є досить низьким і не перевищує 10%. Отримати електроенергію можна і не дуже сонячний день, але батарея не повинна знаходитися в сильно затіненому місці. Напруги вистачить, щоб зарядити акумулятори десь на дачі чи поході. До речі, у такий спосіб можна навіть висвітлити темний підвал, якщо зовні розташувати батарею, а всередині – світлодіод.
Одним із способів скоротити оплату комунальних послуг є використання сонячних батарей. Таку батарею можна зробити та встановити своїми руками.
Що є сонячною батареєю і для чого вона використовується?
Сонячна батарея - це пристрій, принцип роботи якого заснований на здатності фотоелементів перетворювати енергію сонця на електрику. Ці перетворювачі з'єднані між собою загальну систему. Електричний струм, що отримується, накопичується в спеціальних пристроях - акумуляторах.
Чим більша площа панелей, тим більше електричної енергії можна отримати
Потужність сонячної батареї залежить від розміру поля фотоелементів. Але це не означає, що тільки великі площі здатні відтворити потрібну кількість електроенергії. Наприклад, всім знайомі калькулятори можуть використовувати портативні сонячні батареї, які вмонтовані у корпус.
Переваги та недоліки
До переваг сонячної батареї відносяться:
- простота монтажу та обслуговування;
- відсутність шкоди для довкілля;
- невелика маса панелей;
- безшумна робота;
- незалежні від розподільчої мережі постачання електричної енергії;
- нерухомість елементів конструкції;
- невеликі грошові витрати на виготовлення;
- тривалий термін експлуатації.
До недоліків сонячної батареї входять:
- трудомісткість процесу виготовлення;
- марність у темний час доби;
- потреба у великій площі для встановлення;
- сприйнятливість до забруднень.
Хоча виготовлення сонячної батареї є трудомістким процесом, її можна зібрати своїми руками.
Інструменти та матеріали
Якщо немає можливості купити готову сонячну батарею для будинку, її можна зробити самостійно.
Для виготовлення сонячної батареї знадобляться:
- фотоелементи (для створення геліопанелі);
- набір спеціальних провідників (для з'єднання фотоелементів);
- алюмінієві куточки (для корпусу);
- діоди Шотке;
- кріпильні металовироби;
- гвинти для кріплення;
- лист полікарбонату (прозорий);
- силіконовий герметик;
- паяльник.
Вибір фотоелементів
Сьогодні виробники пропонують споживачам вибір із двох типів пристроїв. Фотоелементи із монокристалічного кремнію мають ККД до 13%. Вони відрізняються низькою ефективністю за похмурої погоди. Фотоелементи з полікристалічного кремнію мають ККД до 9%, проте вони здатні працювати не лише в сонячні, а й у хмарні дні.
Щоб забезпечити дачу або невеликий приватний будинок електроенергією, достатньо скористатися полікристалами.
Важлива інформація: Бажано купувати фотоелементи в одного виробника, оскільки осередки різних марок можуть мати суттєві відмінності, що позначається на ефективності роботи та процесі збирання, а також призводить до вищих витрат енергії під час експлуатації.
При виборі фотоелементів необхідно звернути увагу на таке:
- чим більше осередок, тим більше енергії вона виробляє;
- елементи одного типу створюють однакову напругу (від розміру цей показник залежить).
Щоб визначити потужність сонячної батареї, достатньо струм, що генерується, помножити на напругу.
Відрізнити полікристалічні фотоелементи від монокристалічних досить легко.Перший тип виділяється яскраво-синім кольором та квадратною формою. Монокристалічні фотоелементи темніші, вони зрізані по краях.
Полі- та монокристалічні панелі легко відрізнити навіть на перший погляд Не варто віддавати перевагу продукції зі зниженою ціною, оскільки вона може відмовитись відбраковуванням – це деталі, які не пройшли тест на заводі. Краще скористатися послугами перевірених постачальників, які хоч і пропонують товар за високою ціною, натомість відповідають за його якість. Якщо немає досвіду в зборі фотоелементів, рекомендується придбати кілька тестових зразків, щоб потренуватися, а потім купити продукцію для виготовлення самої батареї.
Деякі виробники запаюють фотоелементи у віск, щоб запобігти псуванню під час перевезення. Однак позбутися його досить складно через високий ризик пошкодження пластин, тому рекомендується купувати фотоелементи без воску.
Інструкція з виготовлення
Процес виготовлення сонячної батареї складається з кількох етапів:
- Підготовка фотоелементів та паяння провідників.
- Створення корпусу.
- Складання елементів та герметизація.
Підготовка фотоелементів та паяння провідників
На столі збирається набір фотокомірок. Припустимо, виробник вказує на потужність 4 Вт та напругу 0,5 вольт. У такому випадку потрібно використати 36 фотоелементів, щоб створити сонячну батарею на 18 Вт.
За допомогою паяльника, потужність якого становить 25 Вт, наносяться контури, утворюючи припаяні проводки з олова.
Якість паяння є головною вимогою для ефективної роботи сонячної батареї Важливо: Бажано виконувати процес паяння на рівній твердій поверхні.
Потім усі осередки з'єднуються між собою відповідно до електричної схеми. При підключенні сонячної панелі можна скористатися одним із двох способів: паралельним або послідовним з'єднанням. У першому випадку плюсові клеми поєднуються з плюсовими, мінусові з мінусовими. Потім клеми з різним зарядом виводяться до акумулятора. Послідовне підключення передбачає з'єднання протилежних зарядів шляхом почергового скріплення осередків між собою. Після цього кінці виводяться до акумуляторної батареї.
Важлива інформація: Незалежно від того, який вид підключення ви обрали, необхідно передбачити діоди, що шунтують, які встановлюються на клемі «плюс». Ідеально підходять діоди Шорке. Вони перешкоджають розрядженню пристрою вночі.
Коли спайка буде завершено, потрібно винести осередки на сонці, щоб перевірити їхню працездатність. Якщо функціональність у нормі, можна розпочинати складання корпусу.
Перевірка пристрою виконується на сонячній стороні Як зібрати корпус
- Підготувати куточки із алюмінію з невисокими бортиками.
- Для металовиробів попередньо виконуються отвори.
- Потім на внутрішню частину алюмінієвого куточка наноситься силіконовий герметик (бажано зробити два шари). Від того, наскільки якісно його буде нанесено, залежить герметичність, а також тривалість служби сонячної батареї. Важливо звернути увагу на відсутність незаповнених місць.
- Після цього в раму міститься прозорий лист полікарбонату і щільно фіксується.
- Коли герметик висохне, кріпляться металовироби із шурупами, що забезпечить більш надійне кріплення.
Враховуючи крихкість конструкції, рекомендується спочатку створити каркас, а потім лише встановлювати фотоелементи Важлива інформація: Крім полікарбонату можна використовувати оргскло або скло антивідблиску.
Складання елементів та герметизація
- Почистіть прозорий матеріал від забруднень.
- Розмістіть фотоелементи на внутрішній стороні листа з полікарбонату на відстані 5 мм між осередками. Щоб не помилитись, попередньо зробіть розмітку.
- На кожний фотоелемент нанесіть монтажний силікон.
Щоб продовжити термін служби сонячної батареї, рекомендується нанести на її елементи монтажний силікон та закрити задньою панеллю - Після цього кріпиться задня панель. Після застигання силікону необхідно герметизувати всю конструкцію.
Герметизація конструкції забезпечить щільне прилягання панелей один до одного Відео: Виготовлення сонячної батареї своїми руками в домашніх умовах
Правила встановлення
Щоб отримати можливість використовувати сонячну батарею по максимуму, рекомендується при встановленні пристрою дотримуватись певних правил:
- Необхідно правильно вибрати місце.Якщо розмістити сонячну батарею там, де постійно є тінь, пристрій буде малоефективно. Тому не рекомендується встановлювати прилад біля дерев, бажано вибирати відкрите місце. Багато хто монтує сонячну батарею на даху будинку.
- Під час встановлення необхідно спрямовувати пристрій у бік сонця.Потрібно досягти максимального потрапляння його променів на фотоелементи. Наприклад, перебуваючи північ від, слід орієнтувати лицьову бік сонячної батареї на південь.
- Велику роль відіграє визначення ухилу пристрою.Він також залежить від географічне розташування. Вважається, що кут нахилу повинен становити широту, в якій встановлюється батарея. При розміщенні в зоні екватора доведеться проводити налаштування кута нахилу за пору року. Корекція складе 12 градусів, враховуючи збільшення та зменшення влітку та взимку відповідно.
- Рекомендується встановити сонячну батарею у доступному місці.У міру використання пристрою його лицьовий бік накопичує бруд, а в зимовий час його заносить снігом, і в результаті вироблення енергії знижується. Тому необхідно періодично проводити чищення батареї, видаляючи наліт із її лицьової панелі.
Виготовлення пристрою із підручних засобів
На сьогоднішній день умільцями були розроблені способи створення сонячних батарей із підручних матеріалів, але чи виправдана така економія?
Використання старих транзисторів
Для виробництва сонячної батареї можна використовувати старі транзистори. Для цього зрізають їх кришки, зафіксувавши прилади в лещатах за обідок. Потім виконується вимір напруги під впливом світла. Необхідно визначити його на всіх висновках приладу для виявлення максимальних значень. Напруга залежить від потужності транзистора, і навіть від габаритів кристала.
Зрізати кришку транзистора потрібно акуратно, інакше можна пошкодити тонкі дроти, які підведені до напівпровідникового кристала Після цього можна розпочати виготовлення сонячної батареї. Використовуючи п'ять транзисторів і, з'єднавши їх послідовно, можна отримати достатній пристрій для забезпечення роботи калькулятора потужності. Каркас збирається із листового пластику. Необхідно просвердлити у ньому отвори, необхідних виведення транзистора. Калькулятор на основі такої сонячної батареї працює стабільно, проте потрібно, щоб він був не далі 30 см від джерела світла. Для кращих результатів доцільно використовувати другий ланцюжок транзисторів.
Застосування діодів
Для збирання сонячної батареї знадобиться багато діодів. Крім того, використовується платня для підкладки. У процесі виготовлення застосовується паяльник.
Спочатку потрібно відкрити внутрішній кристал, щоб на нього потрапляли промені сонця. Для цього верхівка діода зрізається та знімається. Нижню частину де знаходиться кристал, необхідно підігріти над газовою плитою близько 20 секунд. Коли розплавиться припій кристала, він легко знімається пінцетом. Аналогічна маніпуляція проводиться із кожним діодом. Потім кристали припаюються до плати.
Елементи сонячної батареї з діодів з'єднуються між собою за допомогою тонких мідних дротів Для отримання 2-4 досить 5 блоків, що складаються з п'яти кристалів, спаяних послідовно. Блоки розміщуються між собою паралельно.
Пристрій із листів міді
Щоб виготовити сонячну батарею з листів міді, потрібно:
- самі мідні листи;
- два затискачі «крокодил»;
- мікроамперметр високої чутливості;
- електрична плита (не менше ніж 1000 Вт);
- пластикова пляшка із обрізаним верхом;
- дві ложки кухонної солі;
- вода;
- наждачний папір;
- ножиці по листовому металу.
Порядок дій:
- Спочатку відріжте шматок міді, який за розмірами відповідає тену на плиті. Поверхню листа очистіть від жиру та зачистіть наждачним папером, потім помістіть на плиту та нагрівайте за максимальної температури.
- Під час утворення окису можна побачити різнокольорові візерунки. Необхідно дочекатися чорного кольору, а потім залишити мідний лист нагріватися ще близько півгодини. Після закінчення цього проміжку часу плита вимикається. Аркуш залишається на ній для повільного охолодження.
- Коли чорний окис відпаде, потрібно промити мідь під проточною водою.
- Потім виріжте шматок аналогічного розміру із цілого листа. Обидві частини розмістіть у пластиковій пляшці. Важливо, щоб вони не торкалися один одного.
- Мідні пластини закріпіть до стінок пляшки за допомогою затискачів. Провід від чистого листа підключіть до позитивного виведення вимірювального приладу, а від міді з оксидом до негативного.
- Сіль розчиніть у невеликій кількості води. Солону воду обережно вливайте у пляшку, намагаючись не намочити контакти. Розчину має бути стільки, щоб він не покривав пластини повністю. Сонячна батарея готова, можна проводити експерименти.
При розміщенні мідних пластин у ємності потрібно акуратно вигнути їх, щоб вони вмістилися, але не зламалися. Чи є вигода?
ККД пристрою, виготовленого з транзисторів, дуже низький. Причина цього полягає у великій площі самого приладу та невеликому розмірі сонячного елемента (напівпровідника). Таким чином, сонячна батарея на основі транзисторів не набула поширення, подібні пристрої підходять тільки для розваг.
Діодам властиво споживати струм і мимоволі світитися. Тому при їх використанні для виготовлення сонячної батареї частина діодів генеруватиме електрику, а решта приладів, навпаки, споживатиме. З цього можна дійти невтішного висновку, що ефективність такого пристрою низька.
Щоб запалити лампочку від сонячної батареї на основі мідних листів, потрібно використовувати велику кількість матеріалу. Наприклад, для роботи плити на 1000 Вт потрібно 1 600 000 м міді. Для облаштування такого приладу на даху будинку потрібно, щоб його площа становила 282 м2. І всі зусилля пішли б на забезпечення роботи однієї печі. На практиці використовувати таку сонячну батарею немає сенсу.
Незважаючи на відносну дорожнечу, сонячні батареї досить швидко окупаються. Спробуйте цей екологічний спосіб вироблення енергії, зібравши сонячну батарею своїми руками.
Довгий час спадом сонячних батарей були або громіздкі панелі супутників і космічних станцій, або малопотужні фотоелементи кишенькових калькуляторів. Це було пов'язано з примітивністю перших монокристалічних кремнієвих фотоелементів: вони мали не лише низький ККД (не більше 25% теоретично, на практиці – близько 7%), але й помітно втрачали ефективність при відхиленні кута падіння світла від 90˚. Враховуючи, що в Європі в хмарну погоду питома потужність сонячного випромінювання може падати нижче 100 Вт/м 2 , для отримання значної потужності були потрібні занадто великі площі сонячних батарей. Тому перші сонячні електростанції будувалися лише за умов максимальної потужності світлового потоку та ясної погоди, тобто у пустелях поблизу екватора.
Значний прорив у створенні фотоелементів повернув інтерес до сонячної енергетики: так, найдешевші і доступніші полікристалічні кремнієві елементи, хоч і мають менший ККД, ніж у монокристалічних, зате менш чутливі до умов роботи. Сонячна панель на основі полікристалічних пластин видасть достатньо стабільна напруга при мінливій хмарності. Більш сучасні фотоелементи на основі арсеніду галію мають ККД до 40%, але дуже дорогі для виготовлення сонячної батареї своїми руками.
На відео йде розповідь про ідею спорудження сонячної батареї та її реалізацію
Чи варто робити?
У багатьох випадках сонячна батарея виявиться дуже корисною: наприклад, власник приватного будинку або дачі, розташованого далеко від електромережі, зможе навіть від компактної панелі підтримати свій телефон зарядженим, підключити малопотужні споживачі на кшталт автомобільних холодильників.З цією метою випускаються і продаються готові компактні панелі, виконані у вигляді збірок, що швидко згортаються на основі із синтетичної тканини. У середній смузі Росії така панель розміром близько 30х40 см зможе забезпечити потужність у межах 5 Вт при напрузі 12 Ст.
Більша батарея зможе забезпечити до 100 Вт електричної потужності. Здавалося б, це не так багато, але варто згадати принцип роботи невеликих: у них все навантаження запитується через імпульсний перетворювач батареї акумуляторів, які заряджаються від малопотужного вітряка. Таким чином стає можливим використання потужніших споживачів.
Використання аналогічного принципу при будівництві домашньої сонячної електростанції робить її вигіднішою порівняно з вітряком: влітку сонце світить більшу частину дня, на відміну від непостійного вітру. З цієї причини акумулятори зможуть набирати заряд вдень набагато швидше, а сама сонячна панель набагато простіше в установці, ніж висока щогла.
Є свій сенс і використання сонячної батареї виключно як джерела аварійного живлення. Наприклад, якщо в приватному будинку встановлено газовий котел опалення з циркуляційними насосами, при відключенні електроживлення можна через імпульсний перетворювач (інвертор) запитати їх від акумуляторів, які підтримуються зарядженими від сонячної батареї, зберігаючи працездатну систему опалення.
Телевізійний сюжет на цю тему
