0 просмотров

Как сделать солнечную батарею своими руками

Как сделать солнечную батарею своими руками?

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

Коротко об устройстве и работе

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

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

Статья в тему:  Как выглядит проект дендрологический план. Дендроплан: цель проведения дендрологических изысканий и примеры готовых планов. Свойства зеленых насаждений

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

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

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

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

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

Солнечная панель из диодов

Для изготовления панели можно использовать диоды в металлических и стеклянных корпусах. Первый вариант мощнее, но более трудоемкий. Второй — проще, хотя для достижения такой же мощности понадобится больше элементов.

Панель из диодов в металлическом корпусе

Если говорить о максимальной мощности, которую можно получить с одного кристалла полупроводника, то лучшими в этом отношении будут диоды серии КД203 (КД2010).

Чтобы вынуть кристалл кремниевого полупроводника и «открыть» его для освещения, надо:

  • аккуратно разбить керамику и освободить верхний контакт;
  • раскрыть корпус, сняв с основания «крышку»;
  • разогреть диод до температуры плавления олова, которым к кристаллу припаяны контакты;
  • освободить от верхнего жесткого контакта кристалл, а вместо него припаять гибкий проводник.
Статья в тему:  К чему снится приемный ребенок? Если приснилось усыновление

Диоды средней мощности в металлическом или металлостеклянном корпусе серии Д7, Д214, Д215, Д226, Д237, Д242-Д247 разбирать проще. Сначала бокорезами обрезают жесткий контакт и часть корпуса в виде трубки со стороны анода. А затем вставив нож в шов между основанием и крышкой, открывают корпус. Для облегчения процесса можно предварительно слегка сжать фланец корпуса в тисках, чтобы раскрылась щель между основанием и крышкой.

И эту процедуру надо выполнить с каждым диодом, а их должно быть несколько десятков. В реальных условиях напряжение на одном кристалле будет ниже максимума раза в полтора — около 0.5 В. Чтобы получить на выходе 5 В, надо последовательно соединить в блок 10 кристаллов.

Приблизительно такое же соотношение максимальной и реальной силы тока — рассчитывать надо на величину 4-5 мА. Чтобы «нарастить» силу тока и повысить мощность солнечной батареи, надо параллельно соединить на панели несколько таких блоков.

Сама панель должна иметь вид решетки из расположенных в несколько рядов ячеек двух разных диаметров, расположенных поочередно. Большое отверстие — для посадки корпуса, меньшее — для гибкого проводника, которым соединяют в цепь расположенные рядом диоды. Такая заготовка для диодов в металлическом корпусе без крышки глядит так:

Возможны и другие варианты конструкции панели, но принцип прежний — последовательно-параллельное соединение элементов. Принцип как сделать солнечную батарею из диодов был описан еще в советское время. Ниже приведено фото иллюстрации тех времен, на которой показаны способы разборки элементов и принципиальная схема соединения:

Статья в тему:  Ананас в домашних условиях: миф или реальность? Высаживаем верхушку ананаса дома

Панель из диодов в стеклянных корпусах

Эти элементы менее мощные и способны «генерировать» токи менее одного миллиампера, но их достоинство в том, что кристалл полупроводника не надо «открывать».

У некоторых серий корпус изначально прозрачный, а у тех элементов, корпуса которых окрашены, надо просто смыть краску растворителем.

К таким относятся диоды Д223Б, которые способны при оптимальной ориентации относительно яркого солнца выдавать напряжение около 0,3 В, что почти сопоставимо с более мощными аналогами.

Пошаговый процесс изготовления солнечной панели выглядит так:

  • помещают на некоторое время диоды в емкость с растворителем;
  • достают из растворителя элементы и счищают с них размягченную краску;
  • сгибают под 180° выводы анодов (это необходимо для правильного положения кристалла полупроводника относительно плоскости монтажной платы;
  • монтируют на монтажной плате элементы, объединяя их в последовательно параллельные группы согласно схеме соединения.

Вот так выглядит панель, состоящая из 9 параллельно соединенных блоков по 12 элементов в каждом:

Как видно, помещенная на солнце, она выдает напряжение в 2.5 В, а ее мощности хватает, чтобы полностью зарядить за 2 часа ионистор емкостью 0,47 Ф.

Солнечные батареи для дома своими руками

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

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

Статья в тему:  Красивая живая изгородь. Какие растения лучше выбрать для живой изгороди на участке. Посадка живой изгороди и уход за ней

Рассмотрим процесс изготовления поэтапно.

Выбор элементов для панели

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

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

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

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

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

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

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

Разработка проекта системы

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

Статья в тему:  Чугунные печи для дачного дома. Чугунные печи для дачи — виды, выбор и установка. Где купить печь-камин для дома на дровах

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

Изготовление каркаса

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

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

Каркас для солнечной батареи из алюминиевых уголков

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

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

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

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

Статья в тему:  Лунные близнецы. Лунный знак зодиака близнецы в гороскопе

О видах альтернативного отопления расскажем здесь.

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

Подбор и пайка элементов

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

Чтобы самостоятельно паять элементы:

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

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

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

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

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

Необходимые элементы для изготовления солнечный батарей

Статья в тему:  Объект воображения. Воображение. Виды воображения. Значимость воображения в психологии

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

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

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

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

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

Сборка элементов солнечной батареи

Разберемся, как происходит сборка солнечных батарей своими руками.

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

Можно выбрать один из трёх видов инверторов:

  1. Системный.
  2. Гибридный.
  3. Автономный.

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

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

Статья в тему:  Тенелюбивые кустарники для живой изгороди быстрорастущие. Какие кустарники подходят для живой изгороди. Кипарисовик Лавсона: зеленое ограждение из хвойного растения

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

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

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

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

Они могут быть двух видов:

  1. МРРТ.
  2. ШИН.

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

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

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

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector