Изготовление солнечной батареи


Не каждого хозяина, который решил сэкономить на коммунальных платежах, используя альтернативную энергетику, устраивают высокие цены на современные солнечные панели. Лишить его такого недовольства может самодельная солнечная батарея. Ее можно назвать полноценной заменой выпущенных известными производителями солнечных панелей, ведь по такому показателю, как мощность, она ничем не уступает.

Основные этапы изготовления

Согласно большинству проектов они таковы:

  1. Сборка рамы.
  2. Изготовление подложки.
  3. Подготовка светочувствительных элементов и их пайка.
  4. Закрепление пластин на подложке.
  5. Подключение диодов и всех проводов.
  6. Герметизация.

Выбор светочувствительных пластин

Они являются главным элементом будущей устанавливаемой на крыше дачи или частного дома солнечной панели. Именно от их особенностей будет зависеть мощность всей сделанной в домашних условиях установки. Как и в промышленных вариантах, так и в домашних можно установить:

loading...
  1. Монокристаллические пластины.
  2. Поликристаллические пластины.
  3. Аморфный кристалл.

Схема подключения солнечных панелейПервые способны создать наибольшее количество электрического тока. Однако такая их производительность проявляется в условиях отличного освещения. Если же интенсивность освещения становится меньше, их эффективность падает. Более продуктивной в таких условиях становится панель с поликристаллическими пластинами. Она при плохом освещении сохраняет привычный для себя небольшой КПД (согласно инструкции одного из производителей он достигает 7-9%). Монокристаллические же радуют КПД, равным 13%.

loading...

Что касается аморфного кремния, то он значительно отстает в производительности, однако из-за того, что является гибким и неуязвимым к ударам, он самый дорогой. Однозначно он не подходит, ведь солнечные батареи своими руками хочется собрать для того, чтобы сэкономить.

Несколько неприятным фактом является то, что даже самые хорошие светочувствительные элементы также стоят немалых денег. Однако это касается тех пластин, в которых нет ни одного дефекта. Дефектные же изделия имеют чуть меньшую мощность и стоят значительно дешевле. Производители же не могут использовать их для своей дорогой продукции. Именно такие фотоэлементы стоит использовать для своего, создаваемого в домашних условиях, источника тока.

На рынке, а точнее в наиболее популярных мировых интернет-магазинах (именно там есть наибольшее количество предложений по основным элементам солнечной панели), продают разные по размерам фотопластинки. Для своей батареи нужно покупать светочувствительные элементы с одинаковыми размерами. При покупке, а еще лучше, при разработке проекта стоит учитывать такие нюансы:

  1. Фотоэлементы различных размеров генерируют ток с разной силой. Чем больше размер, тем больше сила тока. При этом она будет ограниченной силой тока наименьшего элемента. И неважно, что на панели размещается пластина с вдвое большими размерами. Панель будет выдавать электрический ток с той силой, которую имеет ток, созданный наименьшим элементом. Поэтому крупные элементы будут немного «отдыхать».
  2. Напряжение от размеров не зависит. Оно зависит от типа элементов. Конечно, его можно нарастить, подключив пластины последовательно.
  3. Мощность всей установки для частного дома или дачи является произведением напряжения и силы тока.

Расчет характеристик панели

Солнечная панель должна генерировать такой электрический ток, который может легко заряжать 12-вольтные батареи. Для их подзарядки необходимым является ток с большим напряжением. Очень хорошо, когда ток, созданный солнечной батарей, имеет напряжение 18 В.

Конечно, ни один из небольших светочувствительных элементов не выдает такого напряжения. Часто эта характеристика является менее 1 В. Поэтому перед покупкой, а еще лучше во время создания проекта батареи для частного дома следует узнать характеристики тока, который может создать один фотоэлемент. Часто продавцы указывают эти цифры.

Например, одна пластина дает ток с напряжением 0,5 В. Чтобы получить на выходе солнечной панели 18 В, нужно выполнить последовательное подключение 36 фотоэлементов. В таком случае общее напряжение является равным сумме напряжений токов, полученных на всех светочувствительных пластинах. Сила тока при последовательном подключении не изменится. Поэтому она будет равна показателю, который дает наименьший по размерам фотоэлемент.

Таблица для рассчёта мощности системы в разные времена года

Если нужно увеличить силу тока, то придется устанавливать дополнительное количество пластин и подключать их параллельно. Общая сила тока будет суммой сил токов, созданных каждой параллельно подключенной пластиной.

Подытоживая вышесказанное, расчет солнечных батарей, которые будут стоять на крыше дачи или частного дома, делают так:

  1. Рассчитывают мощность устройств, которых будет «кормить» солнечная батарея.
  2. Определяют возможности наименьшего по размерам фотоэлемента. Это можно узнать как у продавцов, так и самостоятельно, поставив его на свет и, измерив напряжение, а также силу тока.
  3. Определяют напряжение и силу тока самой панели. Например, 18 В и 3 А. Эти величины дадут возможность узнать мощность панелей. Она будет составлять 18х3 = 54 Вт. Для несколько часовой работы светодиодных ламп этого хватит.
  4. Сравнивают мощность источника света с мощностью электроприборов. При необходимости вносят коррективы в основные параметры тока. То есть меняют мощность, а вместе с ней напряжение или силу тока. Высчитывают нужное количество панелей.
  5. Рассчитывают нужное для одной панели число фотоэлементов. Оно должно быть таким, чтобы дать электроэнергию с необходимыми характеристиками. При этом определяют количество пластин в одном ряду и учитывают способ их подключения.

Использование банок для солнечного коллектораБольшинство проектов, которые касаются того, как сделать солнечную батарею, предусматривают изготовление изделия с площадью 1 м². Часто мощность такой батареи составляет около 120 Вт. 10 панелей дадут более 1 кВт. Если планируется полностью обеспечивать свой дом бесплатной электрической энергией, то следует разрабатывать проект, предусматривающий столько панелей, общая площадь которых превышает 20 кв. м. При размещении их на солнечной стороне и в местах, где интенсивность освещения очень высока, они способы перекрыть месячную потребность в электроэнергии величиной 300 кВт. Даже для среднего дома эта цифра является большой.

Изготовление каркаса солнечной панели

Его можно собрать из любых подручных материалов, среди которых могут быть алюминиевые пивные банки или рулоны фольги.  Выбрасывать такие банки не стоит, ведь из них можно собрать хороший воздушный солнечный коллектор. Он будет накапливать тепло солнца и передавать его из пивных банок в середину дома.

Материалами для изготовления каркаса могут быть:

  1. Дерево и фанера, а также ДВП.
  2. Алюминиевые уголки.
  3. Стекло.
  4. Оргстекло.
  5. Поликарбонат.
  6. Плексиглас.
  7. Минеральное стекло.

Из материалов, представленных в первых двух пунктах, изготавливают раму.

Деревянный каркас

Скобы для крепления панелей

Если проект предусматривает использование дерева и ДСП, то процесс изготовления рамы в домашних условиях включает следующие этапы:

  1. Разрезание деревянных реек с толщиной 2 см на отрезки. Их длина зависит от того, какие размеры будет иметь рама. Их определяют, смотря на длину и ширину рядов, расположенных на расстоянии 5 мм фотопластин.
  2. Сборка реек в рамку и скрепление их шурупами, которые до этого могли лежать возле двух пустых пивных банок. Посередине рамки можно сделать 1-2 перекладины. Их присутствие зависит от желания. Правда, в таком случае придется разбивать светочувствительные пластины на 2-3 группы.
  3. Вырезание одного большого или несколько малых листов фанеры с толщиной, равной 10 мм.
  4. Закрепление на рамке вырезанных кусков фанеры.
  5. Сверление в нижнем и среднем бортике каркаса малых отверстий. На одном бортике делают до 5 отверстий. Они необходимы для выравнивания давления во время нагревания будущей солнечной панели, а также для удаления влаги.
  6. Вырезание из ДСП подложки для фотопластин. Согласно проекту она должна размещаться в середине каркаса. Поэтому ее размеры должны быть меньше ширины и длины каркаса на величину, равную толщине бортиков, умноженной на 2. Подложку в каркасе еще не фиксируют. Ее ставят возле других подручных материалов, среди которых могут быть адаптированы для нужд пивные банки или алюминиевая фольга.
  7. Покраска всех элементов светлой краской. Ее нужно наносить несколькими слоями. Краска должна быть специальной. В первую очередь, она не должна выгорать на солнце. Ее цвет должен быть светлым. Оптимальным является белый. Это потому, что он отражает лучи, часть из которых смогут уловить полупроводниковые пластины.

Прозрачная часть в виде стекла или аналогов фиксируется в самом конце.

Здесь стоит отметить, что для того, чтобы сделать солнечную батарею своими руками лучше всего использовать минеральное стекло. Оно прекрасно поглощает инфракрасные лучи, защищая этим панель от нагревания, и способно противостоять ударам. Однако оно дорогое, о чем часто говорят в видео. Худший вариант – поликарбонат и стекло. Последнее является тяжелым и не выдерживает ударов, как и пивные банки.

Алюминиевый каркас

Если проект предусматривает использование алюминиевых уголков 35 мм, то раму в домашних условиях делают так:

  1. Разрезают уголки на отрезки нужной длины. При этом противоположные края одной стороны срезают под углом 45°.
  2. Возле концов несрезанных сторон сверлят отверстия. Аналогичные делают по середине и возле концов сторон со срезанными углами.
  3. Складывают четыре уголка так, чтобы они создали раму.
  4. Прикладывают уголки длиной 35 мм и размерами 50х50 мм к углам рамы, фиксируют их метизами.
  5. На внутреннюю поверхность алюминиевых уголков наносят силиконовый герметик.
  6. Размещают стекло на герметике и слегка прижимают. Ждут полного высыхания герметика. Тем временем можно узнать секреты создания солнечного коллектора из пивных банок, посмотрев разные видео и опубликованные в интернете проекты.
  7. Фиксируют стекло метизами, которые могут лежать возле стеклянных банок. Их надо установить по углам стекла и посередине каждой стороны.
  8. Очищают стекло от пыли.

Пайка светочувствительных пластин

Эта работа требует максимальной осторожности, поскольку светочувствительные элементы являются очень хрупкими. Небольшая нагрузка приводит к их разрушению.

Пластины могут иметь припаянные проводники, а могут и не иметь их. Первый вариант является лучшим, поскольку нужно будет только делать пайку элементов. Второй вариант требует пайки проводников в домашних условиях к пластинам из полупроводника. Он проводится так:

  1. Нарезают плоский проводник на тоненькие полоски. Их длина должна быть немного меньше двойной величины ширины пластины.
  2. Промазывают безкислотным флюсом ту часть лицевой стороны пластины, которая будет контактировать с проводником.
  3. Прикладывают проводник и выступающий его конец фиксируют тяжелым предметом. Другой конец паяют. Паяльник должен иметь мощность 60-80 Вт. Припой используют оловянный. Лудить контакт надо только тогда, когда шина плохо припаивается.

Согласно разным видео спайка элементов в единую систему предусматривает:

  1. Переворачивание пластин так, чтобы тыльная сторона оказалась вверху.
  2. Размещение на подложке фотоэлементов. Их ставят в нужной последовательности на одинаковом расстоянии (5 мм) друг от друга. Лучше всего это делать по ранее нарисованной разметке.
  3. Далее к контактам на нижней стороне припаивают провода соседней пластины. Так происходит последовательное соединение фотоэлементов.
  4. После, согласно проекту, на центр тыльной стороны каждой пластины наносят герметик. Спаянный ряд переворачивают, снова выкладывают по разметке и слегка прижимают.
  5. Чтобы обеспечить последовательное соединение рядов, четные ряды разворачивают на 180°.
  6. Ряды припаивают к двум шинам, размещенным на их концах. При этом к одной шине припаивают контакты «+» нечетных рядов и контакты «-» четных. Контакт «-» находится на лицевой стороне, контакт «+» — на тыльной. К другой шине паяют контакты «-» нечетных рядов и контакты «+» четных.
  7. К шине с положительным зарядом припаивают диод Шоттки.
  8. К шинам припаивают кабель, который потом нужно будет вывести через тыльную сторону каркаса.

Образовавшуюся систему проверяют, вынеся подложку с фотоэлементами из дома на солнце и подключив вольтметр. Если показатели отклоняются от плановых, проверяют качество пайки контактов.

loading...

После подложку со светочувствительными элементами ставят в каркас и фиксируют шурупами. Если он деревянный, то на рамки наносят герметик, дают ему высохнуть, ставят стекло и закрепляют шурупами. Если каркас алюминиевой, подложку прикрепляют к раме со стеклом.

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (1 голосов, рейтинг: 5,00 из 5)
Загрузка...
loading...