Солнечные элементы своими руками: Солнечные батареи своими руками ?

Содержание

Солнечные батареи своими руками ?

Данная статья – вольный перевод статьи Майкла Дэвиса о постройке недорогой Солнечной фотоэлектрической батареи своими руками.

Пару лет назад я купил удаленный участок в Аризоне. Я астроном, и мне нужно было удаленное от крупных городов место для астрономических наблюдений. Я нашел такое место. Проблема в том, что из-за удаленности на участке нет никакого электроснабжения. Ну, на самом деле для меня это не проблема. Нет электричества – нет ночной засветки неба. Тем не менее,хорошо бы иметь хоть какое-то электроснабжение, т.к. жизнь в ХХI веке сильно от него зависит.

Я построил ветрогенератор для электрообеспечения этого участка. Он работает хорошо, когда ветер дует. К сожалению, мне нужно больше энергии. И эта энергия должна быть более стабильна. А то такое ощущение, что у меня на участке ветер дует всегда, но только не тогда когда мне нужна энергия. В Аризоне более 300 солнечных дней в году, поэтому солнечная батарея сделанная своими рукам

кажется очевидным дополнением к ветрогенератору. К сожалению, солнечные батареи недешевы, поэтому я решил сделать все сам. Использовал самые обычные инструменты и недорогие и распространенные материалы, чтобы сделать батарею конкурирующую с коммерческими образцами по мощности, но не оставляющим никакого шанса по цене.

Итак, что же такое солнечная батарея или солнечный фотоэлектрический модуль?
По существу, это контейнер, содержащий массив солнечных элементов. Солнечные элементы, это те штуки, которые на самом деле делают всю работу по преобразованию солнечной энергии в электричество. К сожалению, для получения мощности, достаточной для практического применения, солнечных элементов надо достаточно много. Также, солнечные элементы ОЧЕНЬ хрупкие. Поэтому их и объединяют в СБ. Батарея содержит достаточное количество элементов для получения высокой мощности и защищает элементы от повреждения. Звучит не слишком сложно. Я уверен, что смогу сделать

солнечную батарею своими руками.

Я начал свой проект, как обычно, с поиска в сети информации по самодельным солнечным батареям и был шокирован как же ее мало. Тот факт, что мало кто сделал свои собственные солнечные батареи, заставлял меня думать, что это должно быть очень сложно. Задумка была отложена в долгий ящик, но я никогда не переставал думать о ней.

Спустя какое-то время, я пришел к следующим умозаключениям:

  • главное препятствие в постройке СБ это приобретение солнечных элементов за разумную цену
  • новые солнечные элементы очень дороги и их сложно найти в нормальном количестве за любые деньги
  • дефектные и поврежденные солнечные элементы есть в наличии на eBay и других местах гораздо дешевле
  • солнечные элементы «второго сорта» возможно, могут быть использованы для изготовления солнечной батареи

Когда до меня дошло, что я могу использовать дефектные элементы,чтобы сделать свою СБ, я взялся за работу. Начал с покупки элементов.

Купил несколько блоков монокристаллических солнечных элементов размером 3х6 дюйма. Чтобы сделать СБ, необходимо соединить последовательно 36 таких элементов. Каждый элемент генерирует порядка 0,5В. 36 элементов,соединенных последовательно дадут нам около 18В, которые будут достаточны для зарядки батарей на 12В. (Да, такое высокое напряжение действительно необходимо для эффективной зарядки 12В аккумуляторов). Солнечные элементы этого типа тонкие как бумага, хрупкие и ломкие как стекло. Их очень легко повредить. Продавец этих элементов окунул наборы из 18 шт. в воск для стабилизации и доставки без повреждений. Воск –это головная боль при его удалении. Если у вас есть возможность, ищите элементы, не покрытые воском. Но помните, что они могут получить больше повреждений при транспортировке. Заметьте, что мои элементы уже имеют припаянные проводники. Ищите элементы с уже припаянными проводниками. Даже с такими элементами вам нужно быть готовым много поработать паяльником. Если же вы купите элементы без проводников, приготовьтесь работать паяльником раза в 2-3 больше. Короче, лучше переплатить за уже припаянные провода.

Также я купил пару наборов элементов без заливки воском у другого продавца. Эти элементы пришли упакованные в пластиковую коробку. Они болтались в коробке и немного обкололись по бокам и углам. Незначительные сколы не имеют особого значения. Они не смогут снизить мощность элемента настолько, чтобы об этом надо было беспокоиться. Купленных мной элементов должно хватить на сборку двух СБ. Я знаю, что возможно сломаю парочку при сборке, поэтому купил чуть больше.

Солнечные элементы продаются самого широкого спектра форм и размеров. Вы можете использовать более крупные или мелкие, чем мои 3х6 дюймов. Просто помните:

  • Элементы одного типа производят одинаковое напряжение независимо от их размера. Поэтому для получения заданного напряжения всегда потребуется одинаковое количество элементов.
  • Большие по размеру элементы могут генерировать бОльший ток, а меньшие по размеру, соответственно – меньший ток.
  • Общая мощность вашей батареи определяется как ее напряжение умноженное на генерируемый ток.

Использование больших по размеру элементов позволит получить большую мощность при том же напряжении, но батарея получится крупнее и тяжелее. Использование меньших элементов позволит уменьшить и облегчить батарею,но не сможет обеспечить такую же мощность. Также стоит отметить, что использование в одной батарее элементов разных размеров – плохая идея. Причина в том, что максимальный ток, генерируемый вашей батареей, будет ограничен током самого маленького элемента, а более крупные элементы не будут работать в полную силу.

Солнечные элементы, на которых я остановил выбор, имеют размер 3х6дюйма и способны генерировать ток примерно 3 ампера. Я планирую соединить последовательно 36 таких элементов, чтобы получить напряжение чуть больше 18 вольт. В результате должна получиться батарея, способная выдавать мощность порядка 60 ватт на ярком солнце. Звучит не сильно впечатляюще, но все же это лучше чем ничего. При чем, это 60Вт каждый день, когда светит солнце. Эта энергия будет идти на зарядку аккумулятора, который будет использоваться для питания светильников и небольшой аппаратуры всего несколько часов после наступления темноты.

Просто когда я иду спать, мои энергетические потребности сводятся к нулю. Короче, 60 Вт это вполне достаточно, особенно учитывая, что у меня есть ветрогенератор, который тоже производит энергию, когда дует ветер.

После того как вы купите свои солнечные элементы спрячьте их в безопасное место, где они не разобьются, не попадут детям для игр и не будут съедены вашей собакой до тех пор, пока вы не будете готовы установить их в вашу СБ. Элементы очень хрупкие. Грубое обращение превратит ваши дорогие солнечные элементы в маленькие синенькие блестящие и ни для чего непригодные осколочки.

Итак, солнечная батарея это просто неглубокий ящик. Я начал с постройки такого ящика. Я сделал его неглубоким, чтобы борта не затеняли солнечные элементы, когда солнце светит под углом. Сделан он из фанеры толщиной 3/8 дюйма с бортиками из реек толщиной 3/4 дюйма. Бортики приклеены и привинчены на место. Батарея будет содержать 36 элементов размером 3х6 дюймов. Я решил разделить их на две группы по 18 шт.

просто для того, чтобы их было проще паять в будущем. Отсюда и центральная планка посередине ящика.

Вот небольшой набросок, показывающий размеры моей СБ. Все размеры в дюймах(простите меня, поклонники метрической системы). Бортики толщиной 3/4дюйма идут вокруг всего листа фанеры. Такой же бортик идет по центру и делит батарею на две части. В общем, я решил сделать так. Но в принципе, размеры и общий дизайн не критичны. Можете свободно все варьировать в своем эскизе. Размеры же тут я приводу для тех людей,которые постоянно ноют, чтобы я включил их в свои эскизы. Я всегда поощряю народ экспериментировать и изобретать что-то свое, нежели слепо следовать инструкциям, написанным мной (или кем-то еще). Возможно, у вас получится лучше.

Вид одной из половин моей будущей батареи. В этой половине будет размещена первая группа из 18 элементов. Обратите внимание на небольшие отверстия в бортиках. Это будет нижняя часть батареи (на фото верх находится внизу). Это вентиляционные отверстия, предназначенные для выравнивания давления воздуха внутри и снаружи СБ и служащие для удаления влаги.

Эти отверстия должны быть только внизу батареи, иначе дождь и роса попадут внутрь. Такие же вентиляционные отверстия должны быть сделаны в центральной разделительной планке.

Далее я вырезал два подходящих по размеру куска ДВП. Они будут служить подложками, на которых будут собираться солнечные элементы. Они должны свободно помещаться между бортиками. Не обязательно использовать именно перфорированные листы ДВП, просто у меня оказались такие под рукой.Пойдет любой тонкий, жесткий и не проводящий ток материал.

>

Чтобы защитить батарею от погодных неприятностей, лицевую сторону закрываем оргстеклом. Эти два куска оргстекла были вырезаны, чтобы закрывать всю батарею полностью. У меня не было одного достаточно большого куска.Стекло тоже можно использовать, но стекло бьется. Град, камни и летящий мусор могут разбить стекло, а от оргстекла просто отскочат. Как видите,начинает вырисовываться картинка, как солнечная батарея будет выглядеть в итоге.

Упс! На фото два листа оргстекла соединенные на центральной перегородке. Я сверлил отверстия вокруг кромки, чтобы посадить оргстекло на шурупы.Будьте осторожны, сверля отверстия возле кромки оргстекла. Будете сильно давить – сломается, что у меня и произошло. В итоге, я просто приклеил отломавшийся кусок и просверлил недалеко новое отверстие.

После этого, я окрасил все деревянные части солнечной батареи несколькими слоями краски, чтобы защитить их от влаги и воздействия окружающей среды. Ящик я покрасил внутри и снаружи. При выборе типа краски и ее цвета был использован научный подход. Я взболтал всю краску из остатков, имеющихся у меня в гараже, и выбрал ту банку, в которой краски хватит, чтобы сделать всю работу.

/>

Подложки тоже были окрашены в несколько слоев с обеих сторон. Убедитесь, что вы хорошо все прокрасили, иначе дерево может покоробиться от влаги. А это может повредить солнечные элементы, которые будут приклеены к подложкам. Теперь, когда у меня есть основа для СБ, самое время подготовить солнечные элементы.

Как я говорил раньше, удаление воска с солнечных элементов – это настоящая головная боль. После нескольких проб и ошибок я все-таки нашел неплохой способ. Но я по-прежнему рекомендую покупать элементы у того, кто не заливает их воском.

Первый шаг, это «купание» в горячей воде, чтобы растопить воск и отделить элементы друг от друга. Не дайте воде закипеть, иначе пузырьки пара будут сильно бить элементы один о другой. Кипящая вода также может быть слишком горячей, в элементах могут быть нарушены электрические контакты. Я также рекомендую погружать элементы в холодную воду, а потом медленно их нагревать, чтобы исключить неравномерный нагрев.

Пластиковые щипцы и лопатка помогут отделить элементы, когда воск растает. Постарайтесь сильно не тянуть за металлические проводники – могут порваться. Я обнаружил это, когда пробовал разделить свои элементы. Хорошо, что я купил их с запасом.

Тут показана финальная версия «установки» которую я использовал. Моя подруга спросила, что это я готовлю. Вообразите ее удивление, когда я ответил: «Солнечные элементы». Первая «горячая ванна» для растапливания воска находится на заднем плане справа. На переднем плане слева – горячая мыльная вода, а справа – чистая горячая вода. Температуры во всех кастрюлях ниже температуры кипения воды. Сначала в дальней кастрюле растапливаем воск, переносим элементы по одному в мыльную воду, чтобы удалить остатки воска, после чего промываем в чистой воде. Выкладываем элементы для просушки на полотенце. Вы можете менять мыльную воду и воду для промывки почаще. Только не сливайте использованную воду в канализацию, т.к. воск затвердеет и засорит сток.Этот процесс удалил практически весь воск с солнечных элементов. Только на некоторых остались тонкие пленки, но это не помешает пайке и работе элементов. Промывка растворителем, возможно, удалит остатки воска, но это может быть опасно и зловонно.

Несколько разделенных и очищенных солнечных элементов сушатся на полотенце. После разделения и удаления защитного воска из-за своей хрупкости они стали удивительно сложными в обращении и хранении. Я рекомендую оставить их в воске до тех пор, пока вы не будете готовы установить их в вашу СБ. Это позволит вам не разбить их до того, как вы сможете их использовать.Поэтому постройте сначала основу для батареи. У меня же пришло уже время установить их.

Я начал с отрисовки сетки на каждой основе, для упрощения процесса установки каждого элемента. Потом я выложил элементы по этой сетке обратной стороной вверх, так их можно спаять вместе. Все 18 элементов для каждой половины батареи должны быть соединены последовательно,после чего обе половины также должны быть соединены последовательно для получения требуемого напряжения.

Спаивать элементы между собой поначалу сложно, но я быстро приловчился.Начинайте только с двух элементов. Разместите соединительные проводники одного из них так, чтобы они пересекали точки пайки на обратной стороне другого. Также нужно убедиться, что расстояние между элементами соответствует разметке.

Я использовал маломощный паяльник и прутковый припой с сердцевиной из канифоли. Также перед пайкой я смазывал флюсом точки пайки на элементах при помощи специального карандаша. Не давите на паяльник! Элементы тонкие и хрупкие, нажмете сильно – сломаете. Я был неаккуратен пару раз – пришлось выбросить несколько элементов.

Повторять пайку пришлось до тех пор, пока не получилась цепочка из 6-ти элементов. Соединительные шины от сломанных элементов я припаял к обратной стороне последнего элемента цепочки. Таких цепочек я сделал три, повторив процедуру еще дважды. Всего 18 элементов для первой половины батареи.

Три цепочки элементов должны быть соединены последовательно. Поэтому среднюю цепочку поворачиваем на 180 градусов по отношению к двум другим. Ориентация цепочек получилась правильной (элементы все еще лежат обратной стороной вверх на подложке). Следующий шаг – приклеивание элементов на место.

Приклеивание элементов потребует некоторой сноровки. Наносим небольшую каплю силиконового герметика в центре каждого из шести элементов одной цепочки. После этого переворачиваем цепочку лицевой стороной вверх и размещаем элементы по разметке, которую нанесли раньше. Легонько прижмите элементы, надавливая по центру, чтобы приклеить их к основе. Сложности возникают в основном при переворачивании гибкой цепочки элементов. Вторая пара рук тут не повредит.

Не наносите слишком много клея и не приклеивайте элементы нигде кроме центра. Элементы и подложка, на которой они смонтированы, будут расширяться, сжиматься, гнуться и деформироваться при изменении температуры и влажности. Если вы приклеите элемент по всей площади, он со временем сломается. Приклеивание только в центре дает элементам возможность свободно деформироваться отдельно от основы. Элементы и основа могут деформироваться по-разному и элементы не сломаются.

Вот полностью собранная половина батареи. Я использовал медную оплетку от кабеля для соединения первой и второй цепочки элементов.

Можно использовать специальные шины или даже обычные провода. Просто уменя под рукой была медная оплетка от кабеля. Такое же соединениеделаем с обратной стороны между второй и третьей цепочкой элементов. Каплей герметика я прикрепил провод к основанию, чтобы он не «гулял» ине гнулся.

Тест первой половины солнечной батареи на солнце. При слабом солнце в дымке эта половина генерирует 9,31В. Ура! Работает! Теперь мне нужно сделать еще одну такую же половину батареи. После того как обе основы с элементами будут готовы, я смогу установить их на место в подготовленную коробку и соединить. Каждая из половин помещается на свое место. Я использовал 4 небольших шурупа для крепления основы с элементами внутри батареи. Провод для соединения половин батареи я пропустил через одно из вентиляционных отверстий в центральном бортике. Тут тоже пара капель герметика поможет закрепить провод на одном месте и предотвратить его болтание внутри батареи.

Каждая солнечная батарея в системе должна быть снабжена блокирующим диодом,соединенным последовательно с батареей. Диод нужен для предотвращения разряда аккумуляторов через батарею ночью и в пасмурную погоду. Я использовал диод Шоттки на 3,3А. Диоды Шоттки имеют гораздо более низкое падение напряжения, чем обычные диоды. Соответственно, будут меньше потери мощности на диоде. Я купил набор из 25 диодов марки 31DQ03 всего за пару баксов. У меня останется еще много диодов для моих будущих СБ.

Сначала я планировал присоединить диод снаружи батареи. Но после того как посмотрел технические характеристики диодов, решил поместить их внутри батареи. У этих диодов падение напряжения уменьшается сростом температуры. Внутри моей батареи будет высокая температура, диод будет работать более эффективно. Используем еще немного силиконового герметика чтобы закрепить диод.

Я просверлил отверстие в днище батареи ближе к верху, чтобы вывести провода наружу. Провода завязаны на узел, чтобы предотвратить их вытягивание из батареи, и закреплены все тем же герметиком. Важно дать герметику высохнуть до того, как мы будем крепить оргстекло на место. Советую, опираясь на предыдущий опыт. Испарения из силикона могут образовать пленку на внутренней поверхности оргстекла иэлементов, если вы не дадите силикону высохнуть на открытом воздухе.

На выходной провод я прикрутил двух контактный разъем. Розетка этого разъема будет присоединена к контроллеру заряда аккумуляторов, который я использую для своего ветрогенератора. Таким образом, солнечная батарея сможет работать с ним параллельно.

Вот как выглядит законченная СБ с прикрученным экраном из оргстекла.Оргстекло пока еще не герметизировано. Я сначала не производил герметизацию стыков. Провел сначала небольшое тестирование. По результатам тестов мне потребовался доступ к внутренностям батареи, там обнаружилась проблема. У меня на одном из элементов отошел контакт. Может быть, это произошло из-за перепада температур или из-за неаккуратного обращения с батареей. Кто знает? Я разобрал батарею и заменил этот поврежденный элемент. С тех пор проблем не было. В будущем, возможно, я герметизирую стыки под оргстеклом при помощи герметика или закрою их алюминиевой рамкой.

Солнечная батарея в работе. Я перемещаю ее пару раз в день для сохранения ориентации на солнце, но это не такая уж и большая сложность. Возможно,когда-нибудь я построю автоматическую систему слежения за солнцем. Вольтметр показывает 18,88В без нагрузки. Это в точности как я и рассчитывал. Амперметр показывает 3,05А – ток короткого замыкания. Это как раз недалеко от расчетного тока элементов. Солнечная батарея прекрасно работает!

Итак, сколько же все это стоило? Я сохранил все чеки от всех своих покупок для этого проекта. Ну и конечно многое уже было у меня в мастерской. Всякие куски дерева, провода и прочие полезные вещи (кто-то скажет, мусор) валяются также у меня вокруг мастерской. Короче, много чего уже было под рукой. Поэтому ваши подсчеты могут отличаться:

  • Солнечные элементы — eBay — $74.00*
  • Дерево — Строительный магазин — $20.26
  • Оргстекло — Со свалки — $0.00
  • Шурупы — Из запасов — $0.00
  • Силиконовый герметик — Строительный магазин — $3.95
  • Провода — Из запасов — $0.00
  • Диод — $0.20±
  • Двухконтактный разъем — Newark Electronics — $6. 08
  • Краска — Из запасов — $0.00
  • Итого$104.85

Не так уж и плохо! Это лишь малая часть стоимости серийной СБ такой же мощности. В экономический расчет не вошла и стоимость работ. У меня уже есть план построить еще несколько солнечных батарей, чтобы увеличить мощность. И это очень просто!

На самом деле я купил 4 набора по 18 элементов. В подсчете указана стоимость только двух наборов, которые пошли на построение солнечной батареи своими руками.

А теперь посмотрите на профессиональную сборку солнечных батарей…..

Моя солнечная батарея сделана своими руками

Солнечные элементы и солнечные батареи, которые можно сделать из солнечных элементов, используются в качестве источников питания. Процесс изготовления солнечной батареи своими руками пошагово проследил и выложил в Интернете американский астроном Майк Дэвис (Mike Davis). Ниже предлагается свободный перевод англоязычной страницы Майка Дэвиса.

Это было нетрудно. Вы тоже можете это сделать.

Несколько лет назад я купил участок земли в пустынной Аризоне. Я астроном, и мне нужно было место, чтобы заниматься астрономией вдали от городского неба, где наблюдениям мешает световое загрязнение города. Проблема была в том, что это очень далеко, там нет электричества. Нет электричества — нет светового загрязнения, что собственно мне и нужно. Тем не менее, было бы неплохо иметь хотя бы немного электроэнергии, ведь большая часть жизни в 21 веке зависит от нее. Поэтому я начал думать о солнечной батарее.

Я построил ветрогенератор, и он прекрасно работает, когда есть ветер. Тем не менее, я хотел быть более независимым от погодных условий (надеяться, что ветер будет дуть все время, когда мне это нужно, конечно, не стоит).

Я также экспериментировал с газификатором биомассы.

Солнечная энергия кажется очевидным выбором, чтобы дополнить ветряк и газификатор . Однако коммерческие солнечные батареи очень дороги. Поэтому я решил попробовать свои силы на создании моей собственной батареи солнечных элементов. Я использовал обычные инструменты и недорогие и доступные материалы, чтобы сделать своими руками солнечную батарею, которая не уступает коммерческим в производстве электроэнергии, но многократно дешевле их.

Что же такое солнечная батарея

В целом это рамка для массива солнечных элементов. Солнечные элементы выполняют реальную работу по преобразованию солнечного света в электричество. Нужно много элементов/клеток, чтобы произвести значительное количество энергии, а поскольку они очень хрупкие, то отдельные элементы/клетки собраны в батареи (панели). Панели содержат достаточное количество клеток, чтобы производить полезную количество энергии, и защищают солнечные элементы от повреждений. Я был убежден, что смогу сделать солнечную батарею сам.

Я поискал информацию о самодельных солнечных батареях и был поражен, как мало я нашел. Через некоторое время, я пришел к некоторым выводам:

  • Основным камнем преткновения для построения солнечных батарей является приобретение солнечных элементов по разумной цене.
  • Новые солнечные элементы стоят очень дорого, и даже может быть иногда трудно найти их в нужном количестве.
  • Поврежденные солнечные элементы доступны на Ebay и в других местах за долю от стоимости новых солнечных элементов.
  • Эти второсортные солнечные элементы, вероятно, можно было бы использовать, чтобы сделать солнечную батарею, которая будет работать очень хорошо.

После того, как я пришел к осознанию, что мог бы использовать поврежденные и второсортные солнечные элементы, чтобы своими руками сделать солнечную батарею, я, наконец, приступил к работе.

Реализация проекта солнечной батареи

Я начал с покупки нескольких солнечных элементов на Ebay.

Я купил пару блоков/секций 3 х 6 моно-кристаллических солнечных элементов. В целом мне нужно было 36 таких секций/блоков, чтобы сделать панель. Каждая клетка производит около 1/2 Вольта, 36 в серии даст около 18 Вольт, которые были бы нужны для зарядки 12-вольтовой батареи (это действительно нужно, так как высокое напряжение эффективнее заряжает 12-вольтовые батареи) Этот тип солнечных элементов является тонким, как бумага, и ломким и хрупким, как стекло. Их очень легко повредить.

Продавцы из этих солнечных элементов формируют блоки из 18 штук и заливают их воском для стабилизации и чтобы легче было транспортировать их (не повреждая). Воск впоследствии нужно удалить. Поэтому лучше было бы найти элементы, не смоченные в воске. Имейте в виду, что они могут получить некоторые повреждений при перевозке. Обратите внимание на то, что эти клетки/элементы имеют металлические выводы на них. Лучше покупать клетки с уже припаянными проводниками. Если вы купите клетки без проводников, впоследствии нужно будет по крайней мере в два раза больше пайки, чтобы соединить их в солнечную батарею. Лучше доплатить за элементы/клетки с проводниками.

Я также купил пару блоков с большим количеством солнечных элементов, не смоченных в воске, у другого продавца на Ebay. Эти клетки были упакованы в пластмассовую коробку. Они гремели в коробке и имели сколы на краях и в углах. Следы сколов на самом деле не имеют большого значения. Они не уменьшат выработку энергии настолько, чтобы беспокоиться об этом.

Вообще я купил нужное количество элементов/клеток, чтобы сделать две солнечные батареи. Я знал, что, вероятно, сломаю или поврежу хотя бы несколько во время работы, так что я купил дополнительные.

Есть много других размеров солнечных батарей, не только 3 х 6 дюймов. Вы можете использовать большие или меньшие клетки для панели. Просто имейте несколько вещей в виду.

  • Солнечные элементы одного и того же типа производят одинаковое напряжение независимо от того, какого они размера. Таким образом, одно и то же количество клеток необходимо всегда.
  • Крупные солечные элементы производят больший ток (А), мелкие клетки вырабатывают меньше тока.
  • Общая мощность, которую ваша солечная батарея может произвести, определяется как Ампер х Вольт (произведением напряжения на генерируемый ток).

Таким образом, использованные крупные клетки производят больше энергии, но такая панель будет большой и тяжелой. Использование более мелких элементов/ячеек/клеток сделает панель маленькой и легкой, но она не будет производить столько же энергии. Кроме того, смешивание различных размеров солнечных элементов не очень хорошая идея (величина тока будет ограничена наименьшим элементом в группе (током, производит этот элемент) и большие клетки не будут работать в полную силу.

Клетки/элементы, на которых я остановился, — 3 х 6 дюймов по размеру — рассчитаны примерно на три ампера. Я соединю 36 таких солнечных элементов, чтобы получить немного больше 18 вольт. Результатом должна быть солнечная батарея, способная давать почти 60 Вт мощности при ярком солнечном свете. Возможно, это не так много, но эти 60 Вт я буду получать в течение всего дня, когда солнце светит. Эта энергия будет заряжать батареи, которые в первую очередь будут использоваться для питания освещения и малой бытовой техники в течение нескольких часов после наступления темноты (когда я ложусь спать, потребность в электроэнергии практически нулевая). Этих 60 Вт в действительности достаточно, ведь у меня есть моя ветряная турбина, которая добавляет электроэнергию, когда дует ветер.

Для продолжения щелкните на кнопке с цифрой 2.

После того, как вы купите свои солнечные элементы, спрячьте их в надежном месте, где они не разобьются или не будут повреждены детьми или собакой, пока вы не будете готовы установить их в панели. Эти клетки очень хрупкие. Неосторожное обращение превратит ваши дорогие солнечные элементы в маленькие, синие, блестящие кусочки стекла, непригодные ни на что.

Солнечная панель на самом деле является простым неглубоким ящиком, сделать его своими руками несложно. Я начал с изготовления такой коробки. Я сделал коробку неглубокой, поэтому ее стенки/бортики не будут затенять солнечные элементы, когда солнце находится под углом к сторонам. Она изготовлена из толстой фанеры 3/8 дюйма с деревянными бортиками толщиной 3/4 дюйма по краям. Бортики приклеиваются и прикручиваются к фанере. В этой панели будет 36 солнечных элементов размером 3 на 6 дюймов. Я решил сделать 2 субпанели по 18 клеток в каждой, чтобы легче было собрать их позже. Поэтому я добавил планку посередине коробки. Каждая субпанель впишется в одну половину главной панели.

Вот мой эскиз вида задней части солнечной батареи с указанием габаритов. Все размеры даны в дюймах. Бортики толщиной 3/4 дюйма проходят по краям фанерного основания. Такой же бортик идет через центр и делит панель пополам. Я решил сделать именно так. Эти размеры и даже общий дизайн не являются критическими, их можно менять. Эти размеры включены здесь для тех людей, которые всегда требуют, чтобы я показывал размеры на моих проектах. Я всегда призываю людей экспериментировать, а не слепо следовать таким, как я (или кому-то другому). Вы вполне можете создать лучший дизайн.

Вот крупным планом показана половина главной панели. В ней будет размещена одна субпанель из 18 клеток. Обратите внимание на маленькие отверстия, просверленные в бортиках. Это будет нижняя часть панели (на фото, извините, верх находится внизу). Это вентиляционные отверстия, чтобы выровнять давление воздуха внутри и снаружи панели и удалять влагу. Эти отверстия должны быть на нижней части панели, в противном случае дождь и роса будут попадать внутрь. Также вентиляционные отверстия должны быть в центральной планке между двумя субпанелями.

Совет. После использования солнечной батареи в течение некоторого времени я рекомендую вентиляционные отверстия увеличить по крайней мере до 1/4 дюйма в диаметре. Кроме того, чтобы пыль и насекомые не попадали в панели, кладите немного стекловолоконной изоляции в отверстия в нижней рейке солнечной батареи (изоляция не нужна в отверстиях в центральной планке).

Затем я отрезал два куска плиты ДВП, чтобы использовать их в качестве подложки для солнечных элементов (они должны свободно располагаться между бортиками). Необязательно использовать именно ДВП для этого. Я взял то, что у меня было под рукой. Может быть использован практически любой тонкий, жесткий и токонепроводящий материал.

Для защиты от непогоды сверху солнечная батарея будет иметь органическое стекло. Эти два куска я вырезал, чтобы они соответствовали передней части панели. У меня не было одного большого куска, чтобы сделать все это. Стекло также может быть использовано для этого, но стекло хрупкое. Град и камни могут разбить стекло. Теперь вы можете увидеть, как изготовленная ​​панель будет выглядеть.

Я сломал оргстекло при сверлении отверстий для крепления! Эта фотография показывает крупным планом место, где две половинки органического стекла встречаются на центральной планке. Я просверлил дополнительные отверстия по краям обоих кусков оргстекла, чтобы я мог прикрепить их на поверхности панели винтом в 1 дюйм. Будьте осторожны, работая близко к краю плексигласа. Если вы будете сильно давить, он сломается, как это произошло здесь. Я просто приклеил кусок назад и просверлил рядом еще одну дырку.

Затем я покрыл все деревянные части солнечной батареи несколькими слоями краски, чтобы защитить их от влаги и погодных условий. Коробка была окрашена внутри и снаружи. Тип краски и цвет были научно подобраны путем встряхивания всех канистр с красками, которые были в моем гараже, и выбора той, которой было достаточно, чтобы сделать всю работу.

Подложки из ДВП были также окрашены несколькими слоями краски с обеих сторон. Убедитесь, что покрасили хорошо с обеих сторон, ведь от влаги они будут коробиться и могут повредить солнечные элементы, которые будут к ним приклеены.

Теперь, когда у меня основа солнечной батареи была закончена, пришла пора приготовить солнечные элементы.

Сначала нужно было удалить воск. После нескольких проб и ошибок, я нашел способ это сделать, но я еще раз рекомендую покупать элементы, не залитые воском.

Первым шагом является «купание» в горячей воде, чтобы расплавить воск и отделить солнечне элементы друг от друга. Не позволяйте воде кипеть, потому что пузырьки будут толкать элементы друг к другу (могут повреждаться). Кроме того, кипящая вода может ослабить проводники на элементах. Я также рекомендую класть секцию солнечных элементов в холодную воду, а затем медленно нагревать ее до температуры чуть ниже температуры кипения, чтобы избежать неравномерного нагрева клетки. Пластиковые щипцы и лопатки помогут отделить клетки друг от друга, как только воск начнет таять. Старайтесь не тянуть слишком сильно за металлические проводники, потому что они могут рваться. Я сам повредил несколько, пытаясь отделить элементы. Хорошо, что я купил дополнительные.

Три этапа для удаления воска. Эта фотография показывает полную «установку», которую я использовал.

Первая ванна горячей воды для плавления воска находится в правой задней части. Спереди слева — ванна с горячей мыльной водой, а спереди справа — ванна горячей чистой воды. Всюду температура чуть ниже температуры кипения. Последовательность работы была следующей. Сначала нужно отделять солнечные элементы друг от друга в ванне с горячей водой (на правой задней части). Я отделял элементы друг от друга и переносил их по одному в водяную баню с мылом (спереди слева), чтобы удалить из элементов воск. Затем полоскал их в горячей чистой воде (справа спереди).

Солнечные элементы затем раскладывались сушиться на полотенце. Вы должны часто менять мыльную воду и воду для промывки. Не лейте воду в раковину — воск застынет забьет канализацию.

Этот процесс удаляет практически весь воск из клеток. Может остаться очень легкая пленка на некоторых из клеток, но это, кажется, не мешает пайке или работе клеток. Растворителем, вероятно, можно удалить остаток воска, но это было бы опасно для здоровья и могло оставить зловонный запах.

Вот несколько обособленных и очищенных солнечных элементов сушатся на полотенце. После отделения от воска они очень хрупкие и требуют осторожного обращения и хранения. Я рекомендовал бы оставить их в воске, пока вы не будете готовы установить их в панели. Таким образом, вы не повредите их, прежде чем сможете использовать. Поэтому сделайте в первую очередь основу солнечной батареи.

А у меня пришло время начать установку их в панели.

Соединение солнечных элементов с помощью пайки. Я начал с рисования сетки на каждом из двух кусков подложки, обозначая слегка карандашом, где каждая из 18 клеток будет расположена. Тогда я положил клетки на этой сетке тыльной стороной, чтобы я мог спаять их вместе. Все 18 клеток на каждой половине панели должны быть спаяны вместе последовательно, затем обе половины панели также должны быть соединены последовательно, чтобы получить желаемую напряжение.

Сначала пайка клеток вместе была сложным делом, но я довольно быстро научился. Начните только из двух элементов в обратном порядке. Разместите выступы/проводники одной клетки так, чтобы они пересекали точки припоя на задней стороне второй клетки. Нужно убедиться, что расстояние между клетками соответствует разметке сетки (на подложке).

Пайка солнечных батарей вместе. Я использовал низковольтный паяльник и тонкий припой с сердечником из канифоли. Я также смазывал флюсом точки пайки на тыльной стороне клеток перед пайкой. Используйте легкое прикосновение паяльника. Клетки тонкие и нежные. Если вы слишком сильно надавите, вы повредите клетку. Я был небрежным несколько раз и сломал пару клеток.

Это вид сбоку солнечных элементов, запаянных вместе. Отрицательные выводы из верхней части одного элемента припаяны к положительным выводам на нижней части следующего. Это соединяет клетки в секции, и добавляет их напряжения. Я делаю это, пока не получу ряд с 6 клеток, три ряда по 6 клеток образуют половину панели.

Как солнечные элементы сгруппированы. Я повторял вышеупомянутые шаги, пока не получил ряд из шести элементов. Припаянные вкладки/выводы из поврежденных клеток я соединил с точками припоя на тыльной стороне последней клетки ряда. Тогда я повторил весь процесс еще два раза, чтобы получить три ряда из шести элементов, всего 18 элементов этой части солнечной батареи.

Три ряда солнечных элементов должны быть соединены последовательно. Поэтому средний ряд должен быть повернут на 180 градусов по отношению к двум другим. Я получил ряд элементов, ориентированных, как я хотел (лежат тыльной стороной, на подложке перед следующим этапом наклеивания клеток на место).

Наклеивание солнечных элементов на место. Наклеивание требует внимания и осторожности/опыта. Я поместил небольшую каплю прозрачного силиконового герметика в центре каждого из шести элементов ряда. Тогда я перевернул ряд снова и установил на место обозначенной карандашом линии сетки, которую я сделал ранее. Я нажал слегка в центре каждого элемента, чтобы приклеить к подложке панели. Переворачивать гибкий ряд ячеек сложно, поэтому вторая пара рук может быть полезна на этом этапе.

Не используйте слишком много клея, и не наклеивайте элементы/клетки по всей плоскости, только в их центрах. Клетки и панель, на которую они установлены, расширяются, деформируются при изменении температуры и влажности. Если полностью приклеить клетки к подложке, они будут со временем трескаться. склеивание их только в одной точке в центре позволяет клеткам свободно плавать на поверхности подложки. Они могут расширяться и изгибаться более или менее независимо, и в таком случае тонкие солнечные элементы не трескаются.

Приклеивание солнечных элементов на подложку. В следующий раз я сделаю это по-другому. Я буду припаивать проводники к выводам всех солнечных элементов. Тогда я сначала смогу наклеить все элементы/клетки на свои места, и потом буду спаивать проводники вместе. Такое решение кажется очевидным, но я должен был сделать это один раз, чтобы понять это.

Вот одна половина солнечной батареи, наконец, сделана.

Для продолжения щелкните на кнопке с цифрой 3.

Соединение рядов солнечных элементов вместе. Здесь я использовал медную оплетку для соединения первого и второго рядов элементов. Вы можете использовать для соединения солнечных клеток другой материал или даже обычный провод. Я использовал то, что было под рукой. Такое же соединение делаем с тыльной стороны 2 и 3 ряда элементов. Я использовал капли силиконового герметика, чтобы прикрепить провод к основанию и не дать ему смещаться и гнуться.

Здесь я испытываю первую половину солнечной батареи на солнце. При слабом солнце, которое едва пробивалось сквозь легкие облака, половина панели производит 9,31 вольт. YAHOO! Это работает! Теперь все, что я должен буду сделать, это изготовить еще одну такую ​​же половину панели.

После того, как у меня будет две части панели в комплекте, я смогу установить их на свои места в главной панели и соединить их вместе.

Установка половин солнечной батареи. Каждая из субпанелей попала точно на свои места в раме основной панели. Я использовал четыре маленьких шурупы (как на фото), чтобы закрепить каждую из субпанелей на своем месте.

Электромонтаж половин панелей вместе. Провод для соединения двух половинок панели вместе проходит через вентиляционные отверстия в центральном бортике. Опять капли силиконового герметика были использованы для фиксации провода, чтобы не допустить его смещения.

Каждой солнечной батарее в солнечной энергосистеме необходим блокирующий диод, соединенный последовательно с ней, чтобы предотвратить разряд аккумуляторов через батарею в ночное время или во время облачной погоды. Я использовал диод Шоттки с 3.3 А тока. Диоды Шоттки имеют более низкое прямое падение напряжения, чем обычные выпрямительные диоды, поэтому меньше энергии тратится впустую. Каждый ватт имеет значение. Я купил упаковку диодов Шоттки 25 31DQ03 на Ebay всего за несколько долларов. Так что у меня их достаточно осталось на будущее для других солнечных панелей.

Сначала я планировал присоединить диод к положительному проводу за пределами панели. Посмотрев на спецификацию для диода, я решил установить его внутри, потому что прямое падение напряжения становится ниже с ростом температуры. Внутри панели теплее, и диод будет работать более эффективно. Опять силикон был использован для крепления диода и проводов.

Я просверлил отверстие в задней части солнечной батареи для провода, чтобы выйти наружу. Я сделал узел в проводах для предотвращения вытягиванию их наружу и зафиксировал на месте силиконовым герметиком.

Важно, чтобы весь силиконовый герметик высох задолго до завинчивания плексигласовый крышки на место. По опыту я знаю, что испарения от силикона могут оставлять пленку на внутренней стороне плексигласа и поверхности солнечных элементов, если силикон полностью не испарится на открытом воздухе до завинчивания крышки.

Опять силикон был использован для герметизации тех мест панели, где провод выходит наружу.

К выходному проводу я прикрутил двухконтактный разъем. Розетка этого разъема будет подключена к контроллеру заряда аккумуляторов, который я использую с моим ветрогенератором, так что солнечная батарея сможет работать с ветрогенератором параллельно и заряжать аккумуляторы.

ї

Я получал много писем от людей, которые не согласны с использованием штекера на солнечной батарее. Они говорят, что источники питания всегда должны иметь женские входы на них, чтобы избежать короткого замыкания. Я понимаю их точку зрения. Однако, именно по этой причине я использовал штекер на солнечной батарее: дело в том, что гораздо большую опасность представляет короткое замыкание на кабеле, который идет к контроллеру заряда и аккумуляторов. Солнечная батарея может давать только 3 А тока короткого замыкания. Батарея аккумуляторов может дать сотни или, возможно, тысячи ампер тока короткого замыкания. Этой энергии достаточно, чтобы нанести серьезный ущерб. Поэтому я дал родительский разъем на кабель, который идет к контроллеру заряда. Тем не менее, я согласен, что опасно иметь штекер на солнечной батарее. Во время недавней поездки в магазин Radio Shack я нашел такую ​​вилку. Это стоило несколько долларов и решило потенциальную проблему короткого замыкания. При отключении ничто не сможет замкнуть.

Вот завершенная солнечная батарея с крышкой, прикрученной шурупами на место. Я еще не герметизировал ее, хотел подождать до завершения тестирования, потому что боялся, что, возможно, придется разбирать, если возникнут проблемы. Действительно, на одном из элементов отошел контакт. Может это связано с перепадом температуры и или ударом при монтаже. Кто знает? Я открыл панель и заменить этот один элемент. У меня не было никаких больше проблем с тех пор. Я, вероятно, герметизирую впоследствии панель силиконом или алюминиевой рамкой.

Выход напряжения солнечной панели. Здесь я тестирую выходное напряжение завершенной панели при ярком зимнем солнце. Мой прибор показывает 18,88 вольт без нагрузки. Это именно то, к чему я стремился.

Выход тока солнечной батареи. Здесь я проверяю выход тока при ярком зимнем солнце. Мой счетчик показывает 3,05 Ампер тока короткого замыкания. На такой ток панель рассчитана. Таким образом, панель работает очень хорошо.

Для продолжения щелкните на кнопке с цифрой 4

Итоги проекта создания солнечной батареи своими руками

Теперь можно подвести итоги работы по изготовлению солнечной батареи своими руками. Сколько же это стоит? Ну, я сохранил квитанции на все, что купил для этого проекта. Кроме того у меня были всевозможные строительные материалы и оборудование. У меня также есть много полезного лома: кусочки дерева, проволоки и всяких других вещей (как сказали бы некоторые, барахло). Так что много нужного материала у меня уже было. Ваша сумма может быть другой.

  • Солнечные элементы с Ebay — $ 74.00
  • Разное. Пиломатериалы из магазина — $ 20.62
  • Итого — $ 104.85

Неплохо. Это часть от того, сколько будет стоить коммерческая солнечная батарея такой выходной мощности. У меня уже есть планы по изготовлению большего количества панелей, чтобы увеличить мощность моей энергосистемы.

Ветровая турбина и солнечная батарея работают вместе. Фотография сделана во время моего недавнего отдыха в Аризоне. На этот раз у меня был и мой самодельный ветряк, и мои самодельная солнечная батарея. Работая вместе, они обеспечили достаточную мощность для моих (правда минимальных) потребностей в электроэнергии.

Вот крупным планом показана солнечная батарея в действии. Я должен поворачивать ее несколько раз на день, чтобы она была направлена на солнце, но это нетрудно делать. Может быть, когда-нибудь я изготовлю систему слежения за солнцем, которая автоматически будет держать солнечные батареи направленными на солнце.

Вот крупным планом солнечная батарея после того, как края были герметизированы алюминиевой лентой. Это тонкая металлическая лента с клейкой подложкой. Я применил ее по краям панели и по центральномук бортику. Я сделал хорошее уплотнение. Я был осторожен, делая вентиляционные отверстия, чтобы не разбить их. Лента выдерживает непогоду, и панель, кажется, тщательно уплотнена и защищена. Только время покажет, насколько хорошо она работает. Однако, так как мои солнечные батареи находятся на открытом воздухе только тогда, когда я остаюсь в Аризоне, и не подвергаются воздействию погоды все время, я думаю, что все будет хорошо в течение длительного времени.

Солнечная батарея с алюминиевой лентой. Алюминиевая лента придает ей совершенно новый вид и кажется, что рама изготовлена ​​из металла, а не из дерева. На мой взгляд, это выглядит намного более профессиональным.

Самодельная складная солнечная батарея на 15 Вт. Я сделал еще одну солнечную батарею. Она меньше, рассчитана на 15 Вт и складывается для облегчения хранения и транспортировки.

Я разработал простую схему контроллера заряда для использования с солнечными батареями и ветрогенератором. Это простая схема, и в ней используются компоненты, которые легко найти, так что ее очень легко изготовить.

Это фото моего нового устройства слежения за солнцем для моей самодельной 60-ваттной солнечной батареи. Оно приводится в движение ротатором старой антенны 1960-х годов. Конструкция может разбираться для дальнейшей транспортировки в мою собственность в Аризоне. Это на самом деле просто фото незавершенной работы. Изготовление солнечного трекера уже завершено. Полный рассказ о том, как я построил его.

Оригинальный текст Майка Дэвиса об изготовлении солнечной батареи можно прочитать на англоязычном сайте www.mdpub.com.

Солнечная батарея своими руками на портале Сделай сам

Инструкция по сборке «Как сделать солнечную батарею своими руками?»

Статья представляет собой руководство к сборке не дорогой солнечной батареи своими руками.

Солнечные батареи на сегодняшний день один из самых эффективных и распространненых источников альтернативной энергии. Повсеместное распространение солнечные батареи получили в космосе, а затем спустились и на землю к обычному человеку, в его дом, рюкзак, автомобиль.

Срок эксплуатации солнечных батарей большой и составляет не менее 30-50 лет.

Данна статья представляет собой пошаговое руководство к самостоятельной сборке не дорогой солнечной батареи своими руками.

К сожалению солнечные батареи не дешевы и многим они не по карману, на этот случай всегда можно самому сделать отличную солнечную батарею из солнечных элементов, конкурирующую по характеристикам и надежности с коммерческими образцами, но абсолютно не оставляющую им шансов по цене.

В комплекте 36 пластин кремния, размером 8х15 см, общей мощностью 76 Вт, проводник для соединений и блокирующий диод. Каждый солнечный элемент выдающий 2.1 ватта, 0.53 вольта (ток до 4 А), соединяется последовательно и в итоге, солнечная батарея будет выдавать 76 Вт. На лицевой стороне две токоведущие дорожки, это «-» солнечного элемента, соответственно «+» располагается на шести контактах с тыльной стороны элемента. Располагаются солнечные элементы с зазором между ними 3-5 мм. В итоге, получается 4 ряда по 9 элементов, причём второй и четвёртый ряды должны быть развёрнуты относительно первого на 180 градусов для соединения всей системы в цепочку. Обязательно в системе должен присутствовать блокирующий диод шоттки, который есть в комплекте набора. Диод шоттки предотвращает разрядку аккумулятора ночью или в пасмурную погоду. Он должен располагаться последовательно на плюсовом выводе солнечной батареи, т.е. минус диода припаиваем к плюсу батареи. Для того чтобы заряжать 12В аккумулятор, понадобится контроллер зарядки. Через инвертор вы получите
50 Гц 220 В. Солнечные элементы изготовлены в Германии на высококлассном оборудовании. Срок эксплуатации солнечной батареи не менее 30 лет.

1. Изготовление корпуса солнечной батареи.

Самый минимальный коэффициент преломления имеет плексиглас, более дешевым вариантом прозрачного материала для солнечной батареи является отечественное оргстекло, менее подходящим — поликарбонат. В продаже имеется поликарбонат с антиконденсатным покрытием, также этот материал обеспечивает высокий уровень термозащиты. Также для солнечной батареи можно использовать обычное стекло с хорошим коэффициентом прозрачности.

Необходимо между солнечными элементами делать небольшое расстояние, которое будет учитывать изменение размеров основы под атмосферным воздействием, то есть между солнечными элементами должно быть 3–5 мм. Результирующий размер заготовки для солнечной батареи должен быть 835х690 мм при ширине уголка 35 мм.

Солнечная батарея, сделанная с использованием алюминиевого профиля, наиболее похожа на солнечную панель фабричного изготовления. При этом обеспечивается высокая степень герметичности и прочности конструкции.

Для изготовления берется алюминиевый уголок, и выполняются заготовки рамки 835х690 мм. Чтобы можно было провести крепление метизов, в раме следует сделать отверстия.

На внутреннюю часть уголка дважды наносится силиконовый герметик. Обязательно проследите, чтобы не было незаполненных мест.

От качества нанесения герметика зависит герметичность и долговечность солнечной батареи.

Далее, в раму кладется прозрачный лист из выбранного материала: поликарбоната, оргстекла, плексигласа, антибликового стекла. Важно силикону дать высохнуть на открытом воздухе, иначе испарения создадут пленку на солнечных элементах.

Стекло нужно тщательно прижать и зафиксировать. Для надежного крепления защитного стекла понадобятся метизы. Нужно закрепить 4 угла рамки и по периметру разместить два метиза с длинной стороны рамки и по одному метизу с короткой стороны.

Метизы фиксируются при помощи шурупов. Шурупы плотно затягиваются при помощи шуруповерта.

Каркас солнечной батареи готов. Перед креплением солнечных элементов, необходимо очистить стекло от пыли.

2. Пайка солнечных элементов.

Необходимо аккуратно положить проводник на пластину (солнечный элемент).
Нанести флюс и припой. Проводник для удобства можно зафиксировать с одной стороны тяжелым предметом.

В таком положении необходимо аккуратно припаять проводник к солнечному элементу. Во время пайки нельзя нажимать на кристалл, потому что он очень хрупкий. 

3. Сборка и пайка солнечной батареи.

При первой самостоятельной сборке солнечной батареи лучше воспользоваться разметочной подложкой, которая поможет расположить элементы ровно на некотором расстоянии друг от друга (5 мм). Чтобы правильно вычислить нужную вам длину проводов, соединяющих отдельные элементы батареи, учитывайте, что провод должен быть припаян к площадке с контактами, а она на 1,5 см вынесена за ее край. Поэтому точно отмерьте эту длину и нарежьте проводники. Затем возьмите картон высотой 78 мм и обмотайте его проводом. Перережьте его вдоль одной стороны. Так вы быстро получите много проводников по 155 мм. Скорее всего, именно такие вам и понадобятся, ведь большинство элементов имеют одни размеры.

Сборка всех элементов солнечной батареи в единую конструкцию возьмите лист оргстекла, текстолита или толстой фанеры. Солнечные элементы батареи для удобства сборки лучше сначала расположить в горизонтальном положении и фиксировать при помощи пластиковых крестиков, которые используют при укладке плитки. 

Все показанные на фотографиях элементы имеют один размер 81х150 мм. Если оставить между ними небольшой зазор на тепловое расширении в 5 мм, то получится сетка с ячейкой 86х155 мм. 

После пайки на каждый солнечный элемент с обратной стороны крепится кусок монтажной ленты, достаточно прижать заднюю панель к скотчу, и все элементы переносятся.

При таком типе крепления сами солнечные элементы дополнительно не герметизируются, они могут свободно расширяться под действием температуры, это не приведет к повреждению солнечной батареи и разрыву контактов и элементов. Герметизации поддаются только соединительные части конструкции. 

Приклеив все солнечные элементы, на стенде-подложке вы увидите вот такую красоту:

Теперь монтажной лентой закрепите и все шины, а затем защитное оргстекло. Последовательный план сборки батареи выглядит так:

Выкладываем солнечные элементы на стеклянную поверхность. Между элементами должно быть расстояние, что предполагает свободное изменение размеров без ущерба конструкции. Солнечные элементы нужно прижать грузами.

Пайку производим по приведенной ниже электросхеме. «Плюсовые» токоведущие дорожки размещены на лицевой стороне солнечных элементов, «минусовые» — на обратной стороне.

Перед пайкой нужно нанести флюс и припой, после аккуратно припаять серебряные контакты. По такому принципу соединяются все солнечные элементы.

Клемма устанавливается также с внешней стороны рамы. Перед герметизацией солнечной панели её следует протестировать чтобы проверить качество пайки. Вид солнечной батареи спереди и сзади:

Сверху видна клемная планка. Она объединяет «среднюю точку” и полюса солнечной батареи. В общем, то после сборки, батарея сразу работает.

4. Герметизация солнечной панели.

При использовании обычного силиконового герметика не стоит полностью заливать солнечные элементы, чтобы избежать их возможного повреждения в процессе эксплуатации. В таком случае элементы к задней панели можно прикрепить при помощи силикона и герметизировать только края конструкции. Если же вы решите залить конструкцию, то для этого надо использовать специальную эпоксидную смолу.

Таким вот нехитрым образом за пару дней сборки можно изготовить солнечные батареи для дачи или частного дома и получить при этом незабываемое удовольствие от создания своими руками чего-то стоящего и по-настоящему полезного.

Поликристалл. сборные солнечные батареи — 76 Вт.

Технические характеристики:
Рабочая температура: -40,+85.
Напряжение под нагрузкой: 19 В.
Ток под нагрузкой: 4 А.
Номинальная мощность: 76 Вт.
Размеры: 620 мм* 765 мм.
Гарантия 2 года.
Гарантия на мощность: 10 лет — 90%; 20 лет — 80%.

Монокристалл. сборные солнечные батареи — 250 Вт.

Технические характеристики:
Рабочая температура: -40,+85.
Напряжение под нагрузкой: 17.4 В.
Ток под нагрузкой: 14.2 А.
Номинальная мощность: 210 Вт.
Размеры: 1150 мм* 1320 мм.
Гарантия 2 года.
Гарантия на мощность: 10 лет — 90%; 20 лет — 80%.

Материал: «http://svenergiya.com/solnechnaya-batareya-svoimi-rukami.html».

Как сделать солнечную панель, батарею своими руками

В этом разделе собран опыт разных людей по изготовлению солнечных панелей в домашних условиях. Различные подходы, конструкции и методы изготовления. Пробы и ошибки, выводы и мнения. Так-же со временем будет добавляться и другая информация по теме. Например о контроллерах, схемах и способах подключения и зарядки аккумуляторов, различные способы организации и оптимизации энергопотребления и прочего что может быть полезным в вопросах использования энергии солнца. >

Переносная легкая солнечная батарея на акриловом стекле

Вот еще один интересный опыт изготовления солнечной батареи состоящей из 7-ми частей. Батарея задумывалась как складная, переносная солнечная панель. В основе акриловое стекло размерами 40*40см, оно легкое и прочное, а элементы закатаны в пленку, которая применяется для наружной рекламы. >

Самодельная панелька на оргстекле

Элементы в этой солнечной панели помешены между двух листов оргстекла. Тыльная 4мм, и лицевой лист 2мм. Сборка панели происходила с помощью монтажной ленты, элементы внутри держатся на маленьких кусочках этой ленты, оргстекло между собой тоже склеено по периметру двухсторонней лентой. >

Герметизация элементов обычным силиконовым герметиком

Небольшой фото отчет о изготовлении солнечной панели и герметизации элементов с помощью обычного дешевого силиконового герметика. Панель сделана несколько более высоким напряжением чем обычно, вместо 36 элементов в панели четыре ряда по 12 элементов что в сумме 48 элементов. >

Самодельная солнечная батарея залитая эпоксидной смолой

Самодельная солнечная панель (точнее 3шт.) из фото электрических модулей 125*125*150, купленных на предприятии ОАО «ПХМЗ». Особенность этой солнечной панели в том что элементы залиты обыкновенной эпоксидной смолой. Конструкция на которой закреплены панели переносная, и может поворачиваться на все 360 градусов, правда тяжелая получилась, но зато достаточно надежная. >

Вторая часть, изготовление новой панели

Вторая панель делалась на большом стекле где разместилось сразу два набора для солнечных элементов. Элементы крепились к стеклу так-же с помощью скотча. Готовое стекло с рас-паянными элементами было вставлено в деревянный короб, но предварительно на короб была расправлена пленка и стекло вставилось вместе с ней, это чтобы тыльную сторону защитить от влаги. >

Часть 3, проводка по дому и модернизация системы

Теперь когда стало ясно что система работает, она кстати теперь из 7-ми панелей, дело дошло до внутренней проводки по дому. Для аккумуляторов была сделана полка под потолком чтобы сократить длину провода от панелей, и сам провод был утолщен чтобы сократить потери.

Как сделать солнечные батареи своими руками






С каждым днем выбросы углекислоты и токсичных веществ в атмосферу увеличивается, токсичные вещества вырабатываются при сгорании ископаемого топлива, вследствии чего постепенно уничтожают нашу планету. Поэтому внедрение «зеленой энергии», у которой вовсе отсутствует негативное влияние на окружающую среду, уже закрепила себя как базой основ новых электротехнологий. Одной из основ таких технологий получения экологически чистой электроэнергии это технология которая преобразует солнечнй свет в электроэнергию. Далее пойдет речь о солнечных батареях, а так же их возможности в собственном доме.
В нынешнее время электроустановки в виде солнечных батарей изготовленных в промышленных условиях, используются для полного и частичного энергообеспчения и теплообеспечения дома, и стоят в районе 15-20 тысячь долларов при гарантии работы 25 лет.
Гелиосистемы разделяют на теплообеспечения и энергообеспечения. В случае теплообеспечения используются технологии солнечного коллектора. В случае энергообеспечения происходит фотоэлектрический эффект, с помощью которого происходит генерация электричества в солнечных батареях. Далее я опишу технологию ручной сборки солнечной батареи.
Технология ручной сборки солнечной батареи вовсе не сложна и даже очень проста и доступна всем. Почти каждый человек может собрать солнечные батареи с относительно высоким КПД при давольно низких затратах. Это экологично, выгодно, доступно и в последнее время модно.

Выбор солнечных элементов для солнечной панели

Приступив к созданию солнечной электростанции, нужно учитывать, что при ручной сборке солнечных батарей нет нужды сразу собирать полнофункциональную солнечную электростанцию, её в будущем можно будет наращивать. Если первый эксперемент ручной сборки оказался положительным, то после имеет смысл увеличить функциональность солнечнойэлектростанции.

Прежде всего нужно знать что такое солнечная батарея, солнечная батарея — это прежде всего генератор, который работает на основе фотоэлектрического эффекта и преобразует солнечную тепловую энергию в электрическую энергию. Кванты света, которые вырабатывает солнце, попадают на кремниевую пластину и выбивает электрон с последней атомной орбиты кремния. Данный эффект создает большое количество свободных электронов, которые образуют поток электрического тока.

Перед тем как приступить к сборке солнечной батареи нужно сделать выбор в типе фотоэлектрического преобразователя. Фотоэлектрические преобразователи: монокристаллические, поликристаллические и аморфные. Для ручной сборки солнечной батареи чаще всего выбирают легко доступные в продаже поликристаллические и монокристаллические солнечные модули.

Солнечные панели из поликристаллического кремния имеют достаточно низкий КПД от 7 до 9%, но этот недостаток компенсируется тем, что поликристаллические панели практически не понижают КПД при облачной и пасмурной погоде, гарантийная работоспособности поликристаллических элементов составляет примерно 10 лет. Солнечные панели на основе элекментов монокристаллического кремния имеют более высокий КПД около 13% и сроки работоспособности приблезительно 25 лет, но монокристаллические элементы сильно понижают мощность при отсутствии прямого попадения солнечного света. Величина КПД кристаллов кремния может существенно изменятся от разных производителей . На практике работы солнечных электростанций в полевых условиях можно сказать о сроке службы монокристаллических панелей более 30 лет, а для поликристаллических модулей — более чем 20 лет. Причем за весь период эксплуатации потеря мощности у кремниевых монокристалических и поликристаллических модулей составляет не более 10 процентов, а у тонкопленочных аморфных модулей только за первые два года мощность может снизится на 10-40%.

Набор Solar Cells можно приобрести на аукционе Еbay для сборки солнечной батареи из 36 и 72 солнечных элементов. Эти наборы так же доступны в продаже в Украине и в России. Зачастую, для ручной сборки солнечных батарей используются солнечные модули В-типа, это те модули, которые отбраковали на промышленном производстве. Они не теряют своих эксплуатационных показателей, но зато намного дешевле.
 
 
Разработка проекта гелиевой энергосистемы

Проектирование задуманной солнечной электростанции зависит от способа её монтажа и установки. К примеру солнечные батареи должны устанавливаться под определенным наклоном, чтобы обеспечить прямое попадание солнечных лучей под перпедикулярным углом. КПД солнечной панели так же зависит от интенсивности световой энергии, а также зависит от угла попадания солнечных лучей.
Смотреть сверху вниз: Монокристаллические солнечные панели (по 80 ватт) на даче установлены практически вертикально (зима). Монокристаллические солнечные панели на даче имеют меньший угол (весна)ю Механическая система управления углом наклона солнечной батареи.

Промышленные солнечные панели очень часто снабжены специальными датчиками, которые обеспечивают движение солнечных панелей по направлению движения солнечных лучей, что очень увеличивает стоимость солнечных панелей. Но так же тут может быть применено ручное механическое управление углом наклона солнечных панелей. В зимнее время солнечные панели должны быть практически вертикальными, чтобы исключить налегание снега на солнечных панелях.

Схема расчета угла наклона солнечной панели в зависимости от времени года

Солнечные батареи следует устнавливать с солнечной стороны вашего дома, чтобы за световой день пребывание солнечных лучей на солнечных батареях было максимально. В зависимости от географического расположения вашего дома и времени года вычисляется оптимальный угол наклона для вашего месторасположения.

Выбор оптимального статического угла наклона для кровельной солнечной системы монокристаллического типа

При сооружении солнечных панелей можно выбирать самые разные материалы по массе и другим характеристикам. Но при выборе материалов следует учитывать максимально допустимые температуры нагрева материалов, т.к. при работе солнечных модулей на полную мощность температура не должна превышать 250 градусов по цельсию. При пиковой температуре солнечные модули теряют свою функцию производства электрического тока.
Готовые гелиосистемы зачастую не предпологают охлаждения солнечных модулей. Ручное изготовление может включать в себя охлаждение гелиосистемы и управление углом наклона солнечных панелей для регулировки температуры модуля, а так же выбор прозрачного материала, который будет поглощать ИК-излучение.

Как показали расчеты, в ясный солнечный день из 1 метра солнечных панелей можно получить 120 Вт мощности, но этого не хватит чтоб запустить даже компьютер. Солнечные панели размером в 10 метров производит уже более 1кВт электроэнергии, что позволит снабдить электроэнергией светильники, телевизоры и ваш компьютер. Для обычной семьи 3-4 человека необходимо около 300 кВт в месяц, поэтому солнечные панели должны быть размеров 20м, при условии что солнечные панели будут установлены с солнечной стороны вашего дома.
Для уменьшения месячного электропотребления советую использовать для освещения вместо обычных лампочек, светодиодые лампочки.

Изготовление каркаса солнечной батареи

Для изготовления корпуска солнечной панел в основном используют алюминиевые уголки. В интернет магазинах можно приобрести уже готовые корпуса для солнечных батарей. А так же для изготовления корпуса солнечной панели выбирают по желанию прозрачное покрытие.

Комплект рамы со стеклом для солнечной батареи, примерная стоимость от 33 долларов

При выборе прозрачного материала можно опиратся на следущие характеристики материалов:

Если в качестве критерия выбора рассматривать показатель преломления солнечного света, то самый минимальный коэффициэнт у плексиглас, более дешевый вариант это обычное стекло, менее подходящий это поликарбонат. Но в продаже сейчас имеется поликарбонат с антиконденсатным покрытием, что обеспечивает качественный уровень термозащиты.

Важно про изготовлении солнечных панелей выбирать прозрачные материалы которые не пропускают ИК-спектр, что снизит нагревание кремниевых элементов.

Схема поглощения УФ и ИК излучения различными стеклами. а) обычное стекло, б) стекло с ИК-поглощением, в) дуплекс с термопоглощающим и обычным стеклом.

Защитное силикатное стекло с оксидом железа обеспечивает максимальное поглощение ИК-спектра. ИК-спектр хорошо поглощает любое минеральное стекло, а так же минеральное стекло более устойчиво к повреждениям, но в тоже время является очень дорогим и недоступным.

Так же зачестую для солнечных панелей применяют специальные антибликовые сверхпрозрачные стекла, которые пропускают до 98% спектра.

Солнечная панель в корпусе из оргстекла

Монтаж корпуса солнечной батареи

В данном случае будет показано изготовление солнечной панели из 36 поликристаллических солнечных модулей размером 81х150мм. Отсюда вычисляем размеры будущей солнечной панели. Важно при расчете между модулями оставлять небольшое расстояние, которое может менятся при воздействии атмосферных воздействий, т.е. оставляйте между модулями примерно 3-5мм. В итоге получим размер заготовки 835х690мм при ширине уголка 35мм.




Самодельная солнечная батарея изготовленная вручную, сделанная с использованием алюминиевого профиля, очень похожа на солнечную панель фабричного изготовления. При этом обеспечивается высокая степень герметичности и прочности конструкции.
Для изготовления берем алюминиевый уголок, и выполняем заготовки рамки 835х690 мм. Чтобы можно было провести крепление метизов, в раме следует сделать отверстия.
На внутреннюю часть уголка дважды наносим силиконовый герметик.
Важно чтобы не было незаполненных мест. От качества нанесения герметика зависит герметичность и долговечность батареи.
Далее в раму кладется прозрачный лист из выбранного материала: поликарбоната, оргстекла, плексигласа, антибликового стекла. Важно силикону дать высохнуть на открытом воздухе, иначе испарения создадут пленку на элементах.
Стекло требуется тщательно прижать и зафиксировать.
Для надежного крепления защитного стекла используем метизы. Нужно закрепить 4 угла рамки и по периметру разместить два метиза с длинной стороны рамки и по одному метизу с короткой стороны.
Метизы фиксируются при помощи шурупов.
Каркас солнечной батареи готов. Важно перед креплением солнечных элементов, нужно очистить стекло от пыли.

Подбор и пайка солнечных элементов

В данное время в интернет магазинах представлен огромный ассортимент изделий для самостоятельного изготовления солнечных батарей.

Набор Solar Cells включает комплект из 36 поликристаллических кремниевых элементов, проводники для элементов и шины, диоды Шотке и карандаш с кислотой для паяния

Из-за того что солнечная батарея, сделанная своими руками, ориентировочно в 4 раза дешевле заводской готовой, собственное изготовление — это огромная экономия средств. В интернет магазинах можно приобрести солнечные модули, элементы с дефектами, при этом они не теряют своей функциональности, но придется пожертвовать внешним видом солнечной батареи.

Поврежденные фотоэлементы не теряют своей функциональности

Если вы впервые занимаетесь изготовлением солнечных батарей, то лучше приобретать наборы для изготовления солнечных панелей, в продаже имеются солнечные элементы с припаянными проводниками. Так как пайка контактов — это достаточно сложный процесс, сложность заключается в хрупкости солнечных элементов.

Если вы купили кремниевые элементы без проводников, то в первую очередь необходимо провести пайку контактов.



Так выглядит поликристаллический кремниевый элемент без проводников.
Проводники нарезаются с помощью картонной заготовки.
Необходимо аккуратно положить проводник на фотоэлемент.
На место припаивания нанести кислоту для паяния и припой. Проводник для удобства фиксируется с одной стороны тяжелым предметом.
В таком положении необходимо аккуратно припаять проводник к фотоэлементу. Во время пайки нельзя нажимать на кристалл, потому что он очень хрупкий.

Пайка элементов для солнечных панелей — это весьма кропотливая работа. Если с первого раза не удастся получить нормального соединения, то нужно повторить работу. По нормативам серебряное напыление на проводнике должно выдерживать 3 цикла пайки при допустимых тепловых режимах, на практике сталкиваешься с тем, что напыление разрушается. Разрушение серебряного напыления происходит из-за использования паяльников с нерегулируемой мощностью (65Вт), этого нужно избегать, можно уменьшить мощность паяльника таким образом — для этого нужно последовательно с паяльником включить патрон с лампочкой в 100 Вт. Помните, что номинальная мощность  паяльника  нерегулируемого слишком большая для пайки кремниевых контактов.

Если вам продавцы проводников будут говорить, что припой на соединителе имеется, но вы его лучше нанесите дополнительно. Во время пайки будьте аккуратны, при минимальном усилии солнечные элементы лопаются, а так же не нужно складывать солнечные элементы пачкой, от массы нижние элементы могут треснуть.

Сборка и пайка солнечной батареи
При первой ручной сборке солнечной батареи лучше воспользоваться разметочной подложкой, которая поможет расположить элементы ровно на некотором расстоянии друг от друга (5 мм).

Разметочная подложка для элементов солнечной батареи

Основа выполняется из листа фанеры с маркированием уголков. После пайки на каждый элемент с обратной стороны крепится кусок монтажной ленты, достаточно прижать заднюю панель к скотчу, и все элементы переносятся.

Монтажная лента, использованная для крепления, с обратной стороны солнечного элемента

При данном типе крепления сами элементы дополнительно не герметизируются, они могут свободно расширяться под действием температуры и это не приведет к повреждению солнечной батареи и разрыву контактов и элементов. Герметизации поддаются только соединительные части конструкции. Такой вид крепления больше подходит для опытных образцов, но вряд ли может гарантировать долгосрочную эксплуатацию в полевых условиях.

Последовательный план сборки батареи выглядит так:

Выкладываем элементы на стеклянную поверхность. Между элементами должно быть расстояние, что предполагает свободное изменение размеров без ущерба конструкции. Элементы нужно прижать грузами.

Пайку производим по приведенной ниже электросхеме. «Плюсовые» токоведущие дорожки размещены на лицевой стороне элементов, «минусовые» — на обратной стороне.
Перед пайкой нужно нанести флюс и припой, после аккуратно припаять серебряные контакты.

По такому принципу соединяются все солнечные элементы.

Контакты крайних элементов выводятся на шину, соответственно, на «плюс» и «минус». Для шины используется более широкий серебряный проводник, который имеется в наборе Solar Cells.
Рекомендуем также вывести «среднюю» точку, с ее помощью ставятся два дополнительных шунтирующих диода.

Клемма устанавливается также с внешней стороны рамы.

Так выглядит схема подключения элементов без выведенной средней точки.

Так выглядит клеммная планка с выведенной «средней» точкой. «Средняя» точка позволяет на каждую половину батареи поставить шунтирующий диод, который не даст батарее разряжаться при снижении освещения или затемнении одной половины.

На фото показан шунтирующий диод на «плюсовом» выходе, он противостоит разрядке аккумуляторов через батарею в ночное время и разрядке других батарей во время частичного затемнения.
Чаще в качестве шунтирующих диодов используют диоды Шотке. Они дают меньшую потерю на общей мощности электрической цепи.
В качестве токовыводящих проводов может быть использован акустический кабель в силиконовой изоляции. Для изоляции можно применить трубки из-под капельницы.
Все провода должны быть прочно зафиксированы силиконом.

Элементы могут быть соединены последовательно (см. фото), а не посредством общей шины, тогда 2-й и 4-й ряд необходимо повернуть на 1800 относительно 1-го ряда.

Основные проблемы сборки солнечной панели связаны с качеством пайки контактов, поэтому специалисты предлагают перед герметизацией панели ее протестировать.

Тестирование панели перед герметизацией, напряжение сети 14 вольт, пиковая мощность 65 Вт

Тестирование можно делать после пайки каждой группы элементов. Если вы обратите внимание на фотографии в мастер-классе, то часть стола под солнечными элементами вырезана. Это сделано намеренно, чтобы определить работоспособность электрической сети после пайки контактов.

Герметизация солнечной панели

Герметизация солнечных панелей при самостоятельном изготовлении — это самый спорный вопрос среди специалистов. С одной стороны, герметизация панелей необходима для повышения долговечности, она всегда применяется при промышленном изготовлении. Для герметизации зарубежные специалисты рекомендуют использовать эпоксидный компаунд «Sylgard 184», который дает прозрачную полимеризованную высокоэластичную поверхность. Стоимость «Sylgard 184»  составляет около 40 долларов.

Герметик с высокой степенью эластичности «Sylgard 184»

Но с другой стороны, если вы не хотите тратить дополнительные деньги, то вполне можно задействовать силиконовый герметик. Однако в этом случае не стоит полностью заливать элементы, чтобы избежать их возможного повреждения в процессе эксплуатации. В таком случае элементы к задней панели можно прикрепить при помощи силикона и герметизировать только края конструкции.  

Перед началом герметизации необходимо подготовить смесь «Sylgard 184».

Сначала заливаются места стыков элементов. Смесь должна схватиться, чтобы закрепить элементы на стекле.

После фиксации элементов делается сплошной полимеризирующий слой эластичного герметика, распределить его можно с помощью кисточки.

Так выглядит поверхность после нанесения герметика. Герметизирующий слой должен просохнуть. После полного высыхания можно закрыть солнечную батарею задней панелью.

Так выглядит лицевая сторона самодельной солнечной панели после герметизации.

Схема электроснабжения дома

Систему электроснабжения дома с использованием солнечных батарей принято называть фотоэлектрическими системами, т.е. системами, генерирующими энергию с использованием фотоэлектрического эффекта. Для собственных жилых домов рассмотрены три фотоэлектрические системы: автономная система энергообеспечения, гибридная батарейно-сетевая фотоэлектрическая система, безаккумуляторная фотоэлектрическая система, подключенная к центральной системе энергоснабжения.

Каждая из вышеперечисленных систем имеет свое предназначение и преимущества, но наиболее часто в жилых домах применяют фотоэлектрические системы с резервными аккумуляторными батареями и подключением к централизованной энергосети. Питание электросети осуществляется при помощи солнечных батарей, в темное время суток от аккумуляторов, а при их разрядке — от центральной энергосети. В труднодоступных районах, где нет центральной сети, в качестве резервного источника энергоснабжения используются генераторы на жидком топливе.

Более экономной альтернативой гибридной батарейно-сетевой системе электроснабжения будет безаккумуляторная солнечная система, подсоединенная к центральной сети энергоснабжения. Электроснабжение осуществляется от солнечных батарей, а в темное время суток сеть питается от центральной сети. Такая сеть более применима для учреждений, потому что в жилых домах большая часть энергии потребляется в вечернее время.

Схемы трех типов фотоэлектрических систем

Рассмотрим типичную установку батарейно-сетевой фотоэлектрической системы. В качестве генератора электроэнергии выступают солнечные панели, которые подсоединены через соединительную коробку. Далее в сети устанавливается контроллер солнечного заряда, чтобы избежать короткого замыкания при пиковой нагрузке. Электроэнергия накапливается в резервных батареях-аккумуляторах, а также подается через инвертор на потребители: освещение, бытовую технику, электроплиту и, возможно, используется для нагревания воды. Для установки системы отопления эффективнее применять гелиоколлекторы, которые относятся к альтернативной гелиотехнологии.

Гибридная батарейно-сетевая фотоэлектрическая система с переменным током

Существует два типа электросетей, которые используются в фотоэлектрических системах: на базе постоянного и переменного тока. Использование сети переменного тока позволяет размещать электропотребители на расстоянии, превышающем 10–15 м, а также обеспечивать условно-неограниченную нагрузку сети.

Для частного жилого дома обычно используют следующие комплектующие фотоэлектрической системы:
-суммарная мощность солнечных панелей должна составлять 1000 Вт, они обеспечат выработку около 5 кВт ч;
-аккумуляторы с общей емкостью в 800 А/ч при напряжении 12 В;
-инвертор должен иметь номинальную мощность 3кВт с пиковой нагрузкой до 6 кВт, входное напряжение 24–48 В;
-контроллер солнечного разряда 40–50 А при напряжении в 24 В;
-источник бесперебойного питания для обеспечения кратковременного заряда с током до 150 А.

Из этого следует, что для фотоэлектрической системы электроснабжения понадобится 15 панелей на 36 элементов, пример сборки которых описан выше. Каждая солнечная панель дает суммарную мощность в 65 Вт. Более мощными будут солнечные батареи на монокристаллах. Например, солнечная панель из 40 монокристаллов имеет пиковую мощность 160 Вт, однако такие панели чувствительны к пасмурной погоде и облачности. В этом случае солнечные панели на базе поликристаллических модулей оптимальны для использования.


Всего комментариев: 0


солнечная батарея своими руками шаг за шагом

Человечество в целях заботы об экологии и экономии денежных средств начало использовать альтернативные источники энергии, к которым, в частности, принадлежат солнечные батареи. Покупка такого удовольствия обойдется довольно дорого, но не составляет сложности сделать данное устройство своими руками. Поэтому вам не помешает узнать, как самому сделать солнечную батарею. Об этом и пойдет речь в нашей статье.

Солнечные батареи — устройства, генерирующие электроэнергию с помощью фотоэлементов.

Прежде чем говорить о том, как сделать солнечную батарею своими руками, необходимо понять устройство и принципы ее работы. Солнечная батарея включает в себя фотоэлементы, соединенные последовательно и параллельно, аккумулятор, накапливающий электроэнергию, инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный и контроллер, следящий за зарядкой и разрядкой аккумулятора.

Как правило, фотоэлементы изготавливают из кремния, но его очистка обходится дорого, поэтому в последнее время начали использовать такие элементы, как индий, медь, селен.

Каждый фотоэлемент является отдельной ячейкой, генерирующей электроэнергию. Ячейки сцеплены между собой и образуют единое поле, от площади которого зависит мощность батареи. То есть, чем больше фотоэлементов, тем больше электроэнергии генерируется.

Для того чтобы изготовить солнечную панель своими руками в домашних условиях, необходимо понимать сущность такого явления, как фотоэффект. Фотоэлемент – кремниевая пластинка, при попадании света на которую с последнего энергетического уровня атомов кремния выбивается электрон. Передвижение потока таких электронов вырабатывает постоянный ток, который впоследствии преобразуется в переменный. В этом и заключается явление фотоэффекта.

Преимущества

Солнечные батареи имеют следующие преимущества:

  • безвредность для экологии;
  • долговечность;
  • бесшумная работа;
  • легкость изготовления и монтажа;
  • независимость поставки электричества от распределительной сети;
  • неподвижность частей устройства;
  • незначительные финансовые затраты;
  • небольшой вес;
  • работа без механических преобразователей.

Разновидности

Солнечные батареи подразделяются на следующие виды.

Кремниевые

Кремний — самый популярный материал для батарей.

Кремниевые батареи также делятся на:

  1. Монокристаллические: для производства таких батарей используется очень чистый кремний.
  2. Поликристаллические (дешевле монокристаллических): поликристаллы получают постепенным охлаждением кремния.

Пленочные

Такие батареи подразделяются на следующие виды:

  1. На основе теллурида кадмия (КПД 10%): кадмий обладает высоким коэффициентом светопоглощения, что и позволяет использовать его в производстве батарей.
  2. На основе селенида меди — индия: КПД выше, чем у предыдущих.
  3. Полимерные.

Солнечные батареи из полимеров начали изготавливать относительно недавно, обычно для этого используют фуреллены, полифенилен и др. Пленки из полимеров очень тонкие, порядка 100 нм. Несмотря на КПД 5%, батареи из полимеров имеют свои преимущества: дешевизна материала, экологичность, эластичность.

Аморфные

КПД аморфных батарей составляет 5%. Такие панели изготавливаются из силана (кремневодорода) по принципу пленочных батарей, поэтому их можно отнести, как к кремниевым, так и к пленочным. Аморфные батареи эластичны, генерируют электричество даже в непогоду, поглощают свет лучше других панелей.

Материалы

Для изготовления солнечной батареи потребуются следующие материалы:

  • фотоячейки;
  • алюминиевые уголки;
  • диоды Шоттки;
  • силиконовые герметики;
  • проводники;
  • крепежные винты и метизы;
  • поликарбонатный лист/оргстекло;
  • паяльное оборудование.

Эти материалы обязательны для того, чтобы сделать солнечную батарею своими руками.

Выбор фотоэлементов

Чтобы сделать солнечную батарею для дома своими руками, следует правильно подобрать фотоэлементы. Последние подразделяются на монокристаллические, поликристаллические и аморфные.

КПД первых составляет 13%, но такие фотоэлементы малоэффективны в непогоду, внешне представляют собой ярко-синие квадраты. Поликристаллические фотоэлементы способны генерировать электроэнергию даже в непогоду, хотя их КПД всего лишь 9%, внешне темнее монокристаллических и срезаны по краям. Аморфные фотоячейки изготавливаются из гибкого кремния, их КПД составляет 10%, работоспособность не зависит от погодных условий, но изготовление таких ячеек слишком затратное, поэтому их редко используют.

Если вы планируете применять генерируемую фотоэлементами электроэнергию на даче, то советуем собрать солнечную батарею своими руками из поликристаллических ячеек, так как их КПД достаточно для ваших целей.

Следует покупать фотоячейки одной марки, так как фотоэлементы нескольких марок могут сильно отличаться — это может стать причиной возникновения проблем со сборкой батареи и ее функционированием. Следует помнить, что количество производимой ячейкой энергии прямо пропорционально ее размеру, то есть чем крупнее фотоячейка, тем больше электроэнергии она производит; напряжение ячейки зависит от ее типа, а никак не от размера.

Количество производимого тока определяется габаритами самого маленького фотоэлемента, поэтому следует покупать фотоячейки одинакового размера. Конечно же, не стоит приобретать дешевую продукцию, ведь это значит, что она не прошла проверку. Также не следует покупать фотоэлементы, покрытые воском (многие производители покрывают фотоячейки воском для сохранности продукции при перевозке): при его удалении можно испортить фотоэлемент.

Расчеты и проект

Устройство солнечной панели своими руками — несложная задача, главное, подойти к ее выполнению ответственно. Чтобы изготовить солнечную панель своими руками, следует подсчитать дневное потребление электроэнергии, затем узнать среднесуточное солнечное время в вашей местности и рассчитать нужную мощность. Таким образом, станет понятно, сколько ячеек и какого размера нужно приобрести. Ведь как было сказано выше, генерируемый ячейкой ток зависит от ее габаритов.

Зная необходимый размер ячеек и их количество, нужно рассчитать габариты и вес панели, после чего необходимо выяснить выдержит ли кровля или другое место, куда планируется установка солнечной батареи, задумываемую конструкцию.

Устанавливая панель, следует не только выбрать самое солнечное место, но и постараться закрепить ее под прямым углом к солнечным лучам.

Этапы работы

Корпус

Прежде чем начать делать солнечную панель своими руками, необходимо соорудить для нее каркас. Он защищает батарею от повреждений, влаги и пыли.

Корпус собирается из влагостойкого материала: фанеры, покрытой влагоотталкивающим средством, или алюминиевых уголков, к которым силиконовым герметиком приклеивается оргстекло или поликарбонат.

При этом нужно соблюдать отступы между элементами (3-4 мм), так как необходимо учитывать расширение материала при повышении температуры.

Пайка элементов

Фотоэлементы выкладываются на лицевую сторону прозрачной поверхности, так, чтобы расстояние между ними со всех сторон было 5 мм: таким образом учитывается возможное расширение фотоячеек при повышении температуры.

Фиксируются преобразователи, имеющие два полюса: положительный и отрицательный. Если вы хотите увеличить напряжение, соединяйте элементы последовательно, если ток — параллельно.

Во избежание разрядки аккумулятора ночью, в единую цепь, состоящую из всех необходимых деталей, включают диод Шоттки, подсоединяя его к плюсовому проводнику. Затем все элементы спаивают между собой.

Сборка

В готовый каркас размещаются спаянные преобразователи, на фотоячейки наносится силикон — все это накрывается слоем из ДВП, закрывается крышкой, а места соединений деталей обрабатываются герметиком.

Даже городской житель может сделать и разместить солнечную батарею на балконе своими руками. Желательно, чтобы балкон был застеклен и утеплен.
Вот мы и разобрали, как сделать солнечную батарею в домашних условиях, оказалось, это совсем несложно.

Идеи из подручных материалов

Можно сделать солнечную батарею своими руками из подручных материалов. Рассмотрим самые популярные варианты.

Многие удивятся, узнав, что фольгу можно применять для изготовления солнечной батареи своими руками. На самом деле, в этом нет ничего удивительного, ведь фольга увеличивает отражающие способности материалов. Например, для уменьшения перегрева панелей, их кладут на фольгу.

Как сделать солнечную батарею из фольги?

Нам понадобится:

  • 2 «крокодильчика»;
  • медная фольга;
  • мультиметр;
  • соль;
  • пустая пластиковая бутылка без горлышка;
  • электрическая печь;
  • дрель.

Очистив медный лист и вымыв руки, отрезаем кусок фольги, кладем его на раскаленную электроплиту, нагреваем полчаса, наблюдая почернение, затем убираем фольгу с плиты, даем остыть и видим, как от листа отслаиваются куски. После нагревания оксидная пленка пропадает, поэтому черный оксид можно аккуратно удалить водой.

Затем вырезается второй кусок фольги такого же размера, как и первый, две части сгибаются, опускаются в бутылку так, чтобы у них не было возможности соприкоснуться.

Также фольгу можно применять для подогрева. Для этого ее необходимо натянуть на раму, к которой затем нужно подсоединить шланги, подведенные, например, к лейке с водой.

Вот мы и узнали, как самому сделать солнечную батарею для дома из фольги.

У многих дома завалялись старые транзисторы, но не все знают, что они вполне подойдут для изготовления солнечной батареи для дачи своими руками. Фотоэлементом в таком случае является полупроводниковая пластина, находящаяся внутри транзистора. Как же изготовить солнечную батарею из транзисторов своими руками? Сначала необходимо вскрыть транзистор, для чего достаточно срезать крышку, так мы сможем разглядеть пластину: она небольших размеров, чем и объясняется низкий КПД солнечных батарей из транзисторов.

Далее нужно проверить транзистор. Для этого используем мультиметр: подключаем прибор к транзистору с хорошо освещенным p-n переходом и замеряем ток, мультиметр должен зафиксировать ток от нескольких долей миллиампера до 1 или чуть больше; далее переключаем прибор в режим измерения напряжения, мультиметр должен выдать десятые доли вольта.

Прошедшие проверку транзисторы размещаем внутри корпуса, например, листового пластика и спаиваем. Можно изготовить такую солнечную батарею своими руками в домашних условиях и использовать ее для зарядки аккумуляторов и радиоприемников маленькой мощности.

Также подходят для сборки батарей старые диоды. Сделать солнечную батарею своими руками из диодов совсем несложно. Нужно вскрыть диод, оголив кристалл, являющийся фотоэлементом, затем нагревать диод 20 секунд на газовой плите, и, когда припой расплавится, извлечь кристалл. Остается припаять вытащенные кристаллы к корпусу.

Мощность таких батарей невелика, но для электропитания небольших светодиодов ее достаточно.

Такой вариант изготовления солнечной батареи своими руками из подручных средств большинству покажется очень странным, но сделать солнечную батарею своими руками из пивных банок просто и дешево.

Корпус сделаем из фанеры, на которую поместим поликарбонат или оргстекло, на задней поверхности фанеры зафиксируем пенопласт или стекловату для изоляции. Фотоэлементами нам послужат алюминиевые банки. Важно выбрать именно банки из алюминия, так как алюминий менее подвержен коррозии, чем, например, железо и обладает лучшим теплообменом.

Далее в нижней части банок проделываются отверстия, крышка срезается, и ненужные элементы загибаются для обеспечения лучшей циркуляции воздуха. Затем необходимо очистить банки от жира и грязи с помощью специальных средств, не содержащих кислоты. Далее необходимо герметично скрепить банки между собой: силиконовым гелем, выдерживающим высокие температуры, или паяльником. Обязательно нужно очень хорошо просушить склеенные банки в неподвижном положении.

Прикрепив банки к корпусу, окрашиваем их в черный цвет и закрываем конструкцию оргстеклом или поликарбонатом. Такая батарея способна нагревать воду или воздух с последующей подачей в помещение.

Мы рассмотрели варианты того, как сделать солнечную панель своими руками. Надеемся, что теперь у вас не возникнет вопроса, как сделать солнечную батарею.

Видео

Как сделать солнечные батареи своими руками – видео урок.

Все началось с прогулки по сайту eBay -увидел солнечные панели и заболел.

Споры с друзьями об окупаемости были смешны…. Покупая автомобиль никто, не думает об окупаемости. Авто как любовница, готовь сумму на удовольствие заранее. А тут совсем наоборот, затратил деньги так они еще и пытаются окупиться… Кроме того, подключил к солнечным панелям инкубатор так они еще как оправдывают свое предназначение, предохраняя ваше будущее хозяйство от гибели. В общем, имея инкубатор, ты зависишь от многих факторов, тут либо пан, либо профан. Когда будет время, напишу о самодельном инкубаторе. Ну ладно чего рассуждать, каждый в праве выбирать…..!

После долгих ожиданий, заветная коробочка с тонкими хрупкими пластинками, наконец, греет руки и сердце.

Первым делом конечно Интернет … ну, не боги горшки обжигают. Опыт чужой всегда полезен. И тут наступило разочарование….. Как оказалось, своими руками панели сделали человек пять, остальные просто перекопировали на свои сайты, причем некоторые, дабы быть оригинальней скопированы с разных разработок. Ну да бог с ними пусть это остается на совести хозяев страничек.

Решил почитать форумы, долгие рассуждения теоретиков «как доить корову» привели в полное уныние. Рассуждения о том, как ломаются пластины от нагрева, трудности герметизации и т д. Почитал и плюнул на все это дело. Мы пойдем своим путем, методом проб и ошибок, опираясь на опыт «коллег», чего изобретать велосипед?

Ставим задачу:

1) Панель должна быть изготовлена из подручных материалов, дабы не тянуть кошелек, ибо неизвестен результат.

2) Процесс изготовления должен быть нетрудоемким.

Начинаем изготовление солнечной панели:

Первым делом были приобретены 2 стекла 86х66 см. для будущих двух панелей.

Стекло простое, приобретал у производителей пластиковых окон. А может и не простое…

Долгий поиск алюминиевых уголков, по опыту уже проверенному «коллегами» закончился ничем.

Потому процесс изготовления начинался вяло, с чувством долгостроя.

Процесс пайки панелей описывать не стану, так как в сети много информации про это и даже видео есть. Просто оставлю свои заметки и замечания.

Не так страшен черт, как его малюют.

Не смотря на трудности, которые описывают на форумах, пластины элементов паяются легко, как лицевая сторона, так и тыльная. Так же, вполне пригоден наш советский припой ПОС- 40, во всяком случае, никаких трудностей я не испытал. Ну и конечно, наша родная канифоль, куда без нее… За время пайки не сломал ни одного элемента, думаю надо быть полным идиотом, чтобы сломать их на ровном стекле.

Проводники, которые идут в комплекте к панелям, очень удобны, во-первых, они плоские, во-вторых, они луженные, что значительно сокращает время пайки. Хотя вполне можно использовать обычный провод, провел эксперимент на запасных пластинах, трудностей в пайке не испытал. (на фото остатки плоского провода)

На пайку 36 пластин у меня ушло около 2 часов. Хотя на форуме читал, что люди паяют по 2 дня.

Паяльник желательно использовать на 40 Вт. Так как пластины легко отводят тепло, а это затрудняет пайку. Первые попытки паять 25 Ватным паяльником были нудными и печальными.

Так же при пайке желательно оптимально подбирать количество флюса (канифоли). Ибо большой избыток ее не дает прилипнуть олову к пластине. А потому приходилось практически залуживать пластинку, в общем, ничего страшного, все поправимо. (приглядитесь на фото видно.)

Расход олова довольно большой.

Ну вот, на фото пропаянные элементы, во втором ряду косяк, не пропаян один вывод, но ничего главное заметил и исправил.

Окантовка стекла сделана двухсторонним скотчем далее на этот скотч будет приклеена полиэтиленовая пленка.

Скотчи, которые использовал.

После припайки, начало герметизации (скотч вам в помощь).

Ну вот, проклеенные пластины скотчем и исправленным косяком.

Далее с окантовки панели снимаем защитный слой двухстороннего скотча и приклеиваем на нее полиэтиленовую пленку с запасом на края. (сфоткать забыл) Ах да, в скотче проделываем прорези для отходящих проводов. Ну не глупые, поймете, что и когда… По краю стекла, а так же выводы проводов, углы, промазываем силиконовым герметикам.

И загибаем пленку на внешнюю сторону.

Предварительно было изготовлена рамка из пластика. Когда в доме устанавливал пластиковые окна, на окно шурупами крепят пластиковый профиль для подоконника. Посчитал, что эта часть слишком тонкая. А потому удалил и сделал подоконник по своему. Потому, от 12 окон остались пластиковые профили. Так сказать материал в избытке.

Рамку клеил обычным, старым, советским утюгом. Жаль, процесс не снимал, но думаю, ничего тут сверх непонятного нет. Отрезал под 45 градусов 2 стороны, нагрел на подошве утюга и приклеил предварительно установив на ровный угол. На фото рамка под вторую панель.

Устанавливаем стекло с элементами и защитной пленкой в рамку

Лишнюю пленку обрезаем, а края проклеиваем силиконовым герметикам.

Получаем вот такую панель.


Да, забыл написать, что кроме пленки к рамке приклеил направляющие, которые не дают упасть элементам, если скотч отклеиться. Пространство между элементами и направляющими залито монтажной пеной. Что позволило прижать плотнее элементы к стеклу.

Ну, начнем испытания.

Так как панель одну я изготовил заранее, результат одной мне известен Напряжение 21Вольт. Ток короткого замыкания 3,4 Ампера. Сила тока заряда аккумуляторной батареи 40А. ч 2,1 Ампера.

К сожалению не фоткал. Надо сказать, что сила тока круто зависит от освещенности.

Теперь соединенные параллельно 2 батареи.

Погода на момент изготовления была облачная, было около 4 часов дня.

Вначале меня это расстроило, а потом даже обрадовало. Ведь это самые усредненные условия для батареи, а значит результат правдоподобнее, чем при ярком солнце. Солнышко просвечивало через облака не так ярко. Надо сказать, что и светило солнышко немного сбоку.

При таком освещении ток короткого замыкания составил 7.12 Ампер. Что считаю превосходным результатом.

Напряжение без нагрузки 20,6 Вольт. Ну, это стабильно около 21 вольта.

Ток заряда АКБ 2,78Ампера. Что при таком освещении гарантирует заряд АКБ.

Замеры показали, при хорошем солнечном деньке результат будет лучше.

К тому времени погода ухудшалась, тучи закрыли, солнышко полностью и мне стало интересно, а что покажет при таком раскладе. Это же практически вечерние сумерки…

Небо выглядело так, специально снял линию горизонта. Да впрочем, на самом стекле батареи видно небо как в зеркало.

Напряжение при таком раскладе 20,2 вольта. Как уже говорилось 21в. это практически константа.

Ток короткого замыкания 2,48А. В общем, то, для такого освещения замечательно! Практически равен одной батареи при хорошем солнышке.

Ток заряда АКБ 1,85 Ампера. Ну что сказать… Даже в сумерки АКБ будет заряжаться.

Вывод построена солнечная батарея, не уступающая по характеристикам промышленным образцам. Ну а долговечность….., будем смотреть, время покажет.

Ах да, заряд батареи ведется через диоды Шоттки на 40 А. ну, что нашлось.

Так же хочу сказать про контроллеры. Все это красиво выглядит, но не стоит затраченных на контроллер денег.

Если вы дружите с паяльником, схемы очень просты. Делайте и получайте удовольствие от изготовления.

Ну вот, налетел ветер и оставшиеся запасные 5 элементов сорвались в неуправляемый полет….. результат осколки. Ну что поделать, безалаберность должна быть наказана. А с другой стороны…. Куда их?

Решили сделать из осколочков еще одну панельку, вольт на 5. На изготовление ушло 2 часа. Остатки материалов как раз пришлись в пору. Вот что получилось.

Замеры сделаны вечером.

Надо сказать, что при хорошем освещении сила тока короткого замыкания более 1 ампера.

Кусочки спаяны параллельно и последовательно. Цель, обеспечить примерно одинаковую площадь. Ведь сила тока равна самому маленькому элементу. А потому при изготовлении подбирайте элементы по площади освещения.

Настало время рассказать о практическом применении изготовленых мною солнечных батарей.

Весной установил две изготовленые панели на крыше, высота 8 метров под углом 35 градусов, оринтированые на юговосток. Такое орентирование было выбрано не случайно, потому как было замечено, что в данной широте, летом солнышко всходит в 4 утра и к 6-7 часам вполне сносно заряжает аккумуляторы током в 5-6 ампер, тоже касается и вечера. Каждая панель должна обязательно иметь свой диод. Дабы исключить выгорание элементов при отличающийся мощности панелей. И как следствие неоправданое снижение мощности панелей.
Спуск с высоты был выполнен многожильным проводом сечением 6мм2 каждая жила. Таким образом удалось достигнуть минимальных потерь в проводах.

В качестве накопителей энергии использованы старые еле-живые аккумуляторы 150А.ч,75А.ч,55А.ч, 60А.ч. Все аккумуляторы соеденены паралельно и учитывая потерю емкости, сумарно составляют ококло 100А.ч.
Контроллер заряда аккумулятора отсутствует. Хотя думаю установка контроллера необходима.Над схемой контроллера сечас работаю. Так как в течении дня аккумуляторы начинают кипеть. Потому приходится ежедневно сбрасывать излишки энергии, путем включения ненужной нагрузки. В моем случаее включаю освещение бани. 100 Вт. Так же в течении дня работает LCD телевизор примерно 105Вт, вентилятор 40Вт., а к вечеру добавляется энергосберегающая лампочка 20Вт.

Любителям проводить расчеты скажу: ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА не одно и тоже. Так как такой «сендвичь» вполне прекрасно работает свыше 12 часов. при этом иногда заряжаем от него телефоны.Полного разряда аккумуляторов еще не достиг ни разу. Что соответственно перечеркивает расчеты.

В качестве преобразователя использован чуть- чуть переделаный для свободного пуска от аккумуляторов компьютерный бесперебойник (инвертор) 600В.А, что примерно соответствует нагрузке в 300Вт.
Так же хочу отметить, что батареи заряжаются и при яркой луне. При этом ток составляет 0,5-1 Ампер, думаю для ночи это совсем неплохо.

Конечно хотелось бы увеличить нагрузку, но для этого требуется мощьный инвертор. Планирую изготовить инвернтор сам по ниже приведенной схеме. Так как покупать инвертор за бешаные деньги НЕРАЗУМНО!

Долгое время уделом солнечных батарей были либо громоздкие панели спутников и космических станций, либо маломощные фотоэлементы карманных калькуляторов. Это было связано с примитивностью первых монокристаллических кремниевых фотоэлементов: они имели не только низкий КПД (не более 25% в теории, на практике – около 7%), но и заметно теряли эффективность при отклонении угла падения света от 90˚. Учитывая, что в Европе в облачную погоду удельная мощность солнечного излучения может падать ниже 100 Вт/м 2 , для получения сколько-нибудь значительной мощности требовались слишком большие площади солнечных батарей. Поэтому первые солнечные электростанции строились только в условиях максимальной мощности светового потока и ясной погоды, то есть в пустынях вблизи экватора.

Значительный прорыв в создании фотоэлементов вернул интерес к солнечной энергетике: так, наиболее дешевые и доступные поликристаллические кремниевые элементы, хотя и имеют меньший КПД, чем у монокристаллических, но зато и менее чувствительны к условиям работы. Солнечная панель на основе поликристаллических пластин выдаст достаточно стабильное напряжение при переменной облачности . Более современные фотоэлементы на основе арсенида галлия имеют КПД до 40%, но слишком дороги для изготовления солнечной батареи своими руками.

На видео идет рассказ об идее постройки солнечной батареи и ее реализации

Стоит ли делать?

Во многих случаях солнечная батарея окажется очень полезной : например, владелец частного дома или дачи, расположенного вдалеке от электросети, сможет даже от компактной панели поддержать свой телефон заряженным, подключить маломощные потребители наподобие автомобильных холодильников.

С этой целью выпускаются и продаются готовые компактные панели, выполненные в виде быстро сворачиваемых сборок на основе из синтетической ткани. В средней полосе России такая панель размером около 30х40 см сможет обеспечить мощность в пределах 5 Вт при напряжении 12 В.

Более крупная батарея сможет обеспечить до 100 Вт электрической мощности. Казалось бы, это не так много, но стоит вспомнить принцип работы небольших : в них вся нагрузка запитывается через импульсный преобразователь от батареи аккумуляторов, которые заряжаются от маломощного ветряка. Таким образом становится возможным использование более мощных потребителей.

Использование аналогичного принципа при постройке домашней солнечной электростанции делает ее более выгодной по сравнению с ветряком: летом солнце светит большую часть дня, в отличие от непостоянного и часто отсутствующего ветра. По этой причине аккумуляторы смогут набирать заряд днем гораздо быстрее, а сама солнечная панель гораздо проще в установке, чем требующий высокой мачты .

Есть свой смысл и в использовании солнечной батареи исключительно как источника аварийного питания. Например, если в частном доме установлен газовый котел отопления с циркуляционными насосами, при отключении электропитания можно через импульсный преобразователь (инвертор) запитать их от аккумуляторов, которые поддерживаются заряженными от солнечной батареи, сохраняя систему отопления работоспособной.

Телевизионный сюжет на эту тему

В течение почти двух веков человечество думает о том, как обеспечить электрической энергией изобретения и возрастающие потребности. За этот период были изобретены электростанции, сила расщепленного атома, масштабные ГЭС, а бурные реки пришли на помощь человечеству. Стремительно развиваются в разных регионах Земли. Сюда следует отнести ветровые станции и солнечные батареи.

Если учесть тот факт, что угасание Солнца прогнозируется лишь через 5 миллиардов лет, этот источник энергии можно считать неисчерпаемым. Взаимодействие между электрической энергией и светом первым обнаружил физик Он выяснил, что ультрафиолет способствует возникновению и прохождению разряда между проводниками электрической энергии.

Первую схему по выработке и передачи энергии с использованием лучей произвел ученый Александр Столетов. Он создал первый фотоэлемент. А вот открытие фотоэффекта, которое было произведено Эйнштейном, привело к тому, что индустрия солнечных батарей стала развиваться.

Устройство батареи

Если вы решили сделать солнечную батарею самостоятельно, то должны для начала ознакомиться с ее устройством. Она представляет собой систему взаимосвязанных элементов, структура которых позволяет использовать принцип фотоэффекта. Солнечный свет падает на элементы под определенным углом и преобразуется в электрический ток.

Устройство солнечной батареи и принцип работы будут описаны в статье. Для начала необходимо изучить первую часть вопроса. Конструкция предусматривает наличие следующих комплектующих:

  • материала-полупроводника;
  • источника электропитания;
  • контроллера;
  • заряда аккумулятора;
  • инвертора-преобразователя;
  • стабилизатор напряжения.

Материал-полупроводник представляет собой совмещенные слои с разной проводимостью. Это может быть поликристаллический или монокристаллический кремний с добавлением некоторых химических соединений. Последние позволяют получить нужные свойства для возникновения фотоэффекта.

Один из слоев должен иметь избыток электронов, чтобы обеспечить переход электронов из одного материала в другой. Дополнительный слой должен иметь недостаток электронов. Тонкий слой элемента в системе необходим для противостояния перехода электронов. Он располагается между вышеописанными слоями.

Если подключить источник электропитания к противостоящему слою, то электроны будут преодолевать запорную зону. Это позволяет добиться что и называется электрическим током. Для сохранения и накапливания энергии применяется аккумулятор. Для преобразования электрического тока в переменный используется инвертор-преобразователь. А вот для создания напряжения нужного диапазона применяется стабилизатор.

Принцип работы

Если вы задумались над вопросом о том, как в домашних условиях сделать солнечную батарею, то должны ознакомиться еще и с принципом ее функционирования. Он заключается в том, что фотоны света, которые являются солнечным излучением, падают на поверхность полупроводника. Они передают свою энергию при столкновении с поверхностью электронам полупроводника. Электроны, выбитые из полупроводника, преодолевают защитный слой. Они обладают дополнительной энергией.

Отрицательные электроны покидают проводник р-вида, а далее следуют в проводник n. С положительными электронами все происходит наоборот. Этому переходу способствуют электрические поля, существующие в проводниках. Это увеличивает силу и разницу зарядов. Сила электрического тока в элементе будет зависеть от нескольких факторов, среди них:

  • количество света;
  • интенсивность излучения;
  • площадь принимающей поверхности;
  • угол падения света;
  • время эксплуатации;
  • КПД системы;
  • температура внешнего воздуха.

Инструкция по изготовлению

Перед тем как в домашних условиях сделать солнечную батарею, вы должны ознакомиться с несколькими вариантами сборки таких элементов. Технология будет зависеть от количества солнечных элементов и дополнительных материалов. Чем больше площадь панели, тем мощнее окажется оборудование, но это повлечет увеличение веса конструкции. В одной батарее следует использовать одинаковые модули, ведь эквивалентность тока будет приравниваться к показателям меньшего элемента.

Подготовка инструментов и материалов

Некоторые владельцы частных домов задумываются, как в домашних условиях сделать солнечную батарею. Если вы тоже оказались в их числе, то должны знать, что дизайн модулей и их габариты могут быть выбраны вами самостоятельно.

Для изготовления корпуса, внутри которого будут находиться элементы, следует подготовить:

  • листы фанеры;
  • универсальный клей;
  • дрель;
  • куски оргстекла;
  • невысокие рейки;
  • уголки и саморезы;
  • плиты ДВП;
  • краску.

Сборка каркаса

На первом этапе следует взять фанеру, которая будет выполнять роль основания. По ее периметру приклеиваются бортики. Рейки не должны загораживать солнечные элементы, поэтому их высота не должна быть больше 3/4 дюйма. Для надежности приклеенные рейки привинчиваются саморезами, а углы фиксирую уголками. Для вентиляции в нижней части корпуса и по бортам высверливаются отверстия. В крышке их быть не должно, так как это может стать причиной попадания влаги.

Если перед вами встал вопрос о том, как в домашних условиях сделать солнечную батарею, вы должны ознакомиться с технологией. Она предусматривает крепление элементов на листы ДВП, которые могут быть заменены другим материалом. В качестве основного условия выступает то, что полотно не должна проводить электроток.

Методика проведения работ

Из оргстекла следует вырезать крышку и подогнать под размеры корпуса. Для защиты деревянных частей следует использовать пропитку. Солнечные модули раскладываются на подложке обратной стороной вверх, чтобы осуществить пайку проводников. Для работы следует подготовить припой и паяльник.

Если вы хотите знать, как в домашних условиях сделать солнечную батарею самому, то следует учитывать: места пайки обрабатываются карандашом. Для начала вы можете потренироваться на двух элементах. Все элементы соединяются последовательной цепочкой, в результате должна получиться змейка. Элементы соединяются, а после система поворачивается лицевой стороной вверх. Модули наклеиваются на панели. В качестве клея можно использовать силиконовый герметик.

Настоящим помощником в хозяйстве для вас может стать батарея для дома изготавливается довольно просто. После крепления модулей на подложку можно проверить функциональность системы. Затем основа помещается в каркас и фиксируется шурупами.

В заключение

Для того чтобы исключить разряд аккумулятора через батарею, на панель устанавливается блокировочный диод, который после крепится герметиком. Установленные элементы сверху накрываются экраном из оргстекла. Перед фиксацией еще раз следует проверить работоспособность конструкции. Теперь вам известно, как сделать солнечную батарею в домашних условиях. Дополнительно следует знать еще и о том, что тестировать модули вы можете в процессе установки и пайки, делать это можно группами по несколько штук.

Все больше людей стремится к приобретению домов, находящихся в отдалении от очагов цивилизации. Причин этому существует множество, главная из которых, наверное, экологическая. Ни для кого не секрет, что интенсивное развитие промышленности пагубно сказывается на состоянии окружающей среды. Но при покупке такого дома можно столкнуться с отсутствием электроснабжения, без которого жизнь в двадцать первом веке едва ли можно себе представить.

Проблему обеспечения энергией здания, находящегося далеко от очагов цивилизации можно попробовать решить установкой ветрогенератора. Однако этот способ далеко не идеален. Для того, чтобы электроэнергии хватило на весь дом потребуется установка большого ветряка или нескольких, но и в этом случае энергообеспечение будет носить эпизодический характер, отсутствуя в безветренную погоду.

Для обеспечения стабильности энергообеспечения дома, эффективным решением является совместное использование ветрогенератора и солнечной батареи, но, к сожалению, батареи далеко не дешевы. Решением этих сложностей было бы производство солнечной батареи своими руками, способной на равных конкурировать с заводскими по мощности, но в то же время приятно отличаться от них ценой. И такое решение есть!

Для начала, необходимо определиться, что же представляет собой солнечная батарея . По своей сути, это контейнер, содержащий в себе массив, преобразующих солнечную энергию в электрическую, элементов. Слово «массив» применимо в данном случае, потому что для генерации достаточных объемов энергии, необходимых в условиях энергообеспечения жилого дома, солнечных элементов потребуется довольно внушительное количество. В виду высокой хрупкости элементов, их в обязательном порядке объединяют в батарею, которая обеспечивает им защиту от механических повреждений и объединяет вырабатываемую энергию. Как видно, в принципиальном устройстве солнечной батареи нет ничего по-настоящему сложного, поэтому ее вполне можно сделать своими руками.

Перед тем, как приступать непосредственно к действиям, принято проводить глубокую теоретическую подготовку, чтобы избежать лишних трудностей и издержек в процессе. Именно на этом этапе многие энтузиасты сталкиваются с первым препятствием – практически полным отсутствием полезной с практической точки зрения информации. Именно это явление создает надуманную видимость сложности солнечных батарей: раз их никто не делает сам, значит это сложно. Однако, задействовав логическое мышление можно придти к следующим выводам:

  • основа целесообразности всего процесса заключается в приобретении солнечных элементов по доступной цене
  • покупка новых элементов исключена, ввиду их высокой стоимости и сложности покупки в необходимом количестве.
  • солнечные элементы, обладающие дефектами и повреждениями, могут быть приобретены на аукционе eBay и в других источниках, по значительно более низким ценам, чем новые.
  • дефектные элементы вполне могут быть использованы в заданных условиях.

На основе сделанных выводов, становится ясно, что следующим шагом в изготовлении солнечной батареи будет покупка дефектных солнечных элементов. В нашем случае элементы были куплены на eBay.

Приобретенные монокристаллические солнечные элементы имели размер 3х6 дюйма, и каждый их них выдавал порядка 0.5В энергии. Таким образом, соединенные последовательно 36 таких элементов, в общей сложности выдают около 18В, которых достаточно для эффективной подзарядки 12В аккумулятора. Следует помнить, что такие солнечные элементы хрупкие и ломкие, поэтому вероятность их повреждения при неосторожном обращении крайне высока.

Для обеспечения защиты от механических повреждений продавец покрыл воском наборы из восемнадцати штук. С одной стороны это эффективная мера, позволяющая избежать повреждений во время транспортировки, с другой стороны – лишние проблемы, так как удаление воска вряд ли кому-то покажется приятной и легкой задачей. Поэтому, если есть такая возможность, приобретение элементов, не покрытых воском, является лучшим решением. Если обратить внимание на изображенные световые элементы, можно заметить, что они имеют припаянные проводники. Даже в этом случае придется поработать паяльником, а если же приобрести элементы без проводников – работы будет в разы больше.

Вместе с тем были приобретены пара наборов элементов, которые не были залиты воском, у другого продавца. Они пришли упакованными в коробку из пластика с незначительными сколами по бокам. В нашем случае сколы не являлись предметом для беспокойства, потому как не были способны ощутимо снизить эффективность всего элемента. Однако, возможно, кто-то сталкивался с более плачевными результатами повреждений при транспортировке, что необходимо иметь в виду. Приобретенных элементов было достаточно для изготовления двух солнечных батарей, даже с излишком, на случай непредвиденных повреждений или отказов.

Конечно, при изготовлении солнечной батареи можно использовать и другие световые элементы, в широком спектре размеров и форм присутствующих у продавцов. В этом случае необходимо помнить три вещи:

  1. Световые элементы одного типа генерируют идентичное напряжения, вне зависимости от размера и формы, поэтому их требуемое количество останется неизменным
  2. Генерация тока имеет прямую зависимость от размера элемента: большие генерируют больший ток, маленькие – меньший.
  3. Суммарная мощность солнечной батареи определяется ее напряжением, умноженным на ток.

Как видно, использование элементов большого размера при изготовлении солнечной батареи способно обеспечить более высокий показатель мощности, но вместе с тем и сделает саму батарею более громоздкой и тяжелой. В случае использования элементов меньшего размера, размер и вес готовой батареи уменьшится, однако вместе с тем уменьшится и выдаваемая мощность. Крайне не рекомендуется использование в одной батарее солнечных элементов разного размера, так как генерируемый батареей ток будет эквивалентен току самого маленького из используемых элементов.

Приобретенные в нашем случае солнечные элементы при размере 3х6 дюйма генерировали ток примерно в 3 ампера. При солнечной погоде, тридцать шесть, соединенных последовательно, элемента, способны выдавать порядка 60 Вт мощности. Цифра не особенно впечатляет, тем не менее, это лучше, чем ничего. Следует учитывать, что указанная мощность будет генерироваться каждый солнечный день, заряжая аккумулятор. В случае использования электроэнергии для осуществления питания светильников и аппаратуры с небольшим потреблением тока, такая мощность является вполне достаточной. Не нужно и забывать о ветрогенераторе, также производящем энергию.

После приобретения солнечных элементов далеко не лишним будет спрятать их от людских глаз в безопасное место, защищенное от детей и домашних животных, до того момента, когда возможно будет их непосредственная установка в солнечную батарею. Это жизненная необходимость, в виду крайне высокой хрупкости элементов и подверженности их механической деформации.

По сути корпус солнечной батареи, ни что иное, как простой неглубокий ящик. Ящик непременно необходимо изготовить неглубоким, для того чтобы его бортики не создавали тени, когда солнечный свет падает на батарею под большим углом. В качестве материала вполне подойдет фанера 3/8 дюйма и рейки для бортиков 3/4 дюйма толщиной. Для лучшей надежности крепление бортиков не лишним будет осуществить двумя способами – приклеиванием и привинчиванием. Для упрощения последующей пайки элементов, батарею лучше разделить на две части. Роль разделителя выполняет расположенная по центру ящика планка.

На этом небольшом наброске, можно увидеть размеры в дюймах(1 дюйм равен 2,54 см.), изготовленной в нашем случае солнечной батареи. Бортики расположены по всем краям и в середине батареи и имеют толщину 3/4 дюйма. Данный эскиз ни в коем случае не претендует на роль эталона при изготовлении батареи, он был сформирован скорее из личных предпочтений. Размеры приведены для наглядности, но в принципе они, как и дизайн, могут быть различны. Не бойтесь экспериментировать и вполне вероятно, батарея может получиться лучше, чем в нашем случае.

Вид на половину корпуса батареи, в которой будет производится размещение первой группы солнечных элементов. Небольшие отверстия, которые вы видите на бортиках, представляют собой не что иное, как вентиляционные отверстия. Они предназначены для удаления влаги и поддержания давления, эквивалентного атмосферному внутри батареи. Следует обратить особое внимание на расположении отверстий для вентиляции в нижней части корпуса батареи, потому как расположение их в верхней части приведет к попаданию излишней влаги извне. Также отверстия необходимо сделать и в планке, расположенной по центру.

Два вырезанных куска ДВП будут выполнять функцию подложек, т.е. на них будет производиться монтаж солнечных элементов. В качестве альтернативы ДВП подойдет любой тонкий материал, обладающий высокими показателями жесткости и не проводящий электрический ток.

Для защиты солнечной батареи от агрессивного воздействия климата и окружающей среды, используется оргстекло, которым необходимо закрывать лицевую сторону. В данном случае были вырезаны два куска, однако может использоваться и один большой. Использование обычного стекла не рекомендуется, по причине его повышенной хрупкости.

Вот незадача! Для обеспечения крепления на шурупы, было принято решение просверлить отверстия вокруг кромки. При сильном надавливании во время сверления, оргстекло может сломаться, что и произошло в нашем случае. Проблема была решена сверлением недалеко нового отверстия, а отколовшийся кусок просто приклеили.

После этого было произведено окрашивание всех деревянных частей солнечной батареи краской в несколько слоев, для повышения защиты конструкции от влаги и воздействия среды. Покраска осуществлялась как внутри, так и снаружи. Цвет краски, как и тип может варьироваться в широком диапазоне, в нашем случае была использована краска, имеющаяся в наличии в достаточном количестве.

Окраска подложек также была произведена с обеих сторон и в несколько слоев. Покраске подложки необходимо уделять особенное внимание, так при некачественной покраске, дерево может начать коробиться от воздействия влаги, что вероятно приведет к повреждению приклеенных к ней солнечных элементов.
Теперь, когда корпус солнечной батареи готов и просыхает самое время приступить к подготовке элементов.
Как уже упоминалось ранее, удаление воска с элементов – задача не из приятных. В ходе экспериментов, методом проб и ошибок, был найдет эффективный способ. Тем не менее, рекомендации по покупки не покрытых воском элементов, остались прежними.

Для растопки воска и отделения элементов друг от друга, необходимо отмочить солнечные элементы в горячей воде. При этом следует исключить возможность закипания воды, потому как бурное кипение может повредить элементы и нарушить их электрические контакты. Для исключения неравномерного нагрева, рекомендуется поместить элементы в холодную воду и плавно нагревать. Следует воздержать от вытягивания элементов из кастрюли за проводники, так как они могут оборваться.

На этом фото изображена окончательная версия аппарата для удаления воска. На заднем плане с правой стороны находится первая емкость, предназначенная для растапливания воска. Слева на переднем плане расположена емкость с горячей мыльной водой, а справа – чистая вода. Вода во всех емкостях довольно горячая, но ниже кипения воды. Нехитрый технологический процесс удаления воска заключается в следующем: в первой емкости необходимо растопить воск, затем элемент перенести в горячую мыльную воду для удаления остатков воска, в заключении промыть чистой водой. После очистки от воска, элементы необходимо просушить, для этого они были выложены на полотенце. Следует отметить что слив мыльной воды в канализацию недопустим, так как воск, остыв, затвердеет и засорит ее. Результатом процесса очистки является почти полное удаление воска с солнечных элементов. Оставшийся воск не способен помешать как пайке, так и работе элементов.

Солнечные элементы сушатся на полотенце после очистки. После удаления воска элементы стали значительно более хрупкими, что делает их более сложными в хранении и обращении. Рекомендуется не производить очистку до тех пор, пока не будет необходима их непосредственная установка в солнечную батарею.

Для упрощения процесса монтажа элементов, рекомендуется начать с отрисовки сетки на основе. После произведения отрисовки, элементы были выложены по сетке вверх обратной стороной, для того чтобы их спаять. Все восемнадцать элементов, расположенных в каждой половине были последовательно соединены, после чего были и соединены и половины, также последовательным способом, для получения необходимого напряжения

В начале спайка элементов между собой может показаться сложной, однако со временем она становится проще. Рекомендуется начать с двух элементов. Необходимо разместить проводники одного элемента таким образом, чтобы они пересекали точки пайки другого, также следует убедиться, что элементы установлены согласно разметке.
Для непосредственного осуществления пайки использовался паяльник малой мощности и прутковый припой с канифольной сердцевиной. Перед пайкой была произведена смазка точек пайки флюсом при помощи специального карандаша. Ни в коем случае не следует давить на паяльник. Элементы настолько хрупкие, что могут от небольшого давления придти в негодность.

Повторение пайки осуществлялась до образования цепочки, состоящей из шести элементов. Шины соединения от сломанных солнечных элементов, были припаяны к обратно стороне элемента цепочки, являющегося последним. Таких цепочек получилось три – итого 18 элементов первой половины батареи были благополучно объединены в сеть.
По причине того, что все три цепочки необходимо соединить последовательно, средняя цепочка была повернута на 180 градусов по отношению к другим. Общая ориентация цепочек в итоге получилось правильной. Следующим шагом является приклеивание элементов на место.

Для осуществления солнечных элементов может потребоваться некоторая сноровка. Необходимо нанести небольшую каплю герметика, изготовленного на основе силикона, в центре каждого элемента одной цепочки. После этого следует перевернуть цепочку лицевой стороной вверх и разместить солнечные элементы согласно нанесенной ранее разметке. Затем необходимо легонько прижать элементы, осторожно надавливая в центре, чтобы приклеить их. Значительные сложности могут возникнуть в основном при переворачивании гибкой цепочки, поэтому лишняя пара рук на это этапе не повредит.
Не рекомендуется наносить избыточное количество клея и приклеивать элементы по краям. Это обусловлено тем, что сами элементы и подложка, на которую они установлены, будут деформироваться при изменении условий влажности и температуры, что может привести к выходу элементов из строя.

Так выглядит собранная половина солнечной батареи. Для соединения первой и второй цепочек элементов была использована медная оплетка кабеля.

Для этих целей вполне подойдут специальные шины или даже медные провода. Аналогичное соединение необходимо произвести и с обратной стороны. Провод был прикреплен к основанию каплей герметика.

Тест первой изготовленной половины батареи на солнце. При слабой солнечной активности, изготовленная половина генерирует 9.31В. Довольно неплохо. Пора приступать к изготовлению второй половины батареи.

Каждая половина идеально помещается на свое место. Для крепления основы внутри батареи были использованы 4 шурупа небольшого размера.
Провод, предназначенный для соединения половин солнечной батареи, был пропущен через вентиляционное отверстие в центральном бортике и закреплен при помощи герметика.

Необходимо каждую солнечную панель в систему снабдить диодом блокирования, который должен быть соединен с батареей последовательно. Он предназначен для исключения разряда аккумулятора через батарею. Диод использовался Шоттки на 3.3А, обладающий значительно более низким падением напряжения, в сравнении с обычными диодами, что минимизирует потери мощности на диоде. Набор из двадцати пяти диодов марки 31DQ03 был приобретен всего за несколько долларов на eBay.
Исходя из технических характеристик диодов, наилучшим местом их размещения является внутренняя часть батареи. Связано это с зависимостью падения напряжения у диода от температуры. Так как температура внутри батареи будет выше окружающей, следовательно и эффективность диода повысится. Для закрепления диода был использован герметик.

Для того чтобы вывести наружу провода, было просверлено отверстие в днище солнечной батареи. Провода лучше завязать на узел и закрепить герметиком, для предотвращения их последующего вытягивания.
Крайне необходимо дать высохнуть герметику до установки защиты из оргстекла. Силиконовые испарения могут образовать пленку на внутренней поверхности оргстекла, если не дать силикону просохнуть на открытом воздухе.

На выходной провод солнечной батареи, был прикреплен двухконтактный разъем, розетка которого в будущем будет присоединена к контроллеру заряда аккумуляторных батарей, используемого для ветрогенератора. В итоге солнечная батарея и ветрогенератор смогут работать параллельно.

Вот так выглядит окончательная версия солнечной батареи с установленным экраном. Не стоит торопиться с герметизацией стыков оргстекла до произведения полного тестирования работоспособности батареи. Может случиться так, что на одном из элементов отошел контакт и потребуется доступ к внутренностям батареи для ликвидации проблемы.

Предварительные расчеты оправдались: законченная солнечная батарея на ярком осеннем солнце выдает 18.88В без нагрузки.

Этот тест был произведен при аналогичных условиях и показывает прекрасную работоспособность батареи – 3,05А.

Солнечная батарея в рабочих условиях. Для сохранения ориентации на солнце, батарея перемещается несколько раз в день, что само по себе не сложно. В перспективе возможна установка автоматического слежения за положением солнца на небосводе.
Итак, какова же конечная стоимость батареи, которую мы умудрились сделать своими руками? Учитывая то, что куски дерева, провода и прочие пригодившиеся в изготовлении батареи вещи были у нас в мастерской, наши с вами подсчеты могут немного отличаться. Конечная стоимость солнечной батареи составила 105 долларов с учетом 74 долларов, потраченных на приобретение самих элементов.
Согласитесь, не так уж и плохо! Это всего лишь малая часть стоимости заводской батареи эквивалентной мощности. И в этом нет ничего сложного! Для увеличения выходной мощности вполне можно соорудить несколько таких батарей.

Солнечная батарея своими руками » полезные самоделки

Особенности и разновидности устройства

Из экзотического устройства, предназначенного только для специальных нужд, солнечная батарея превратилась в уже относительно массовый источник энергии. И причина не только в экологических соображениях, но и в беспрерывном росте цен на электроэнергию из магистральных сетей. Более того, есть еще немало мест, где такие сети вовсе не протянуты и неизвестно когда они появятся. Самостоятельная забота о протягивании магистрали, объединение ради этого усилий большого числа людей вряд ли возможны. Тем более что даже при успехе предстоит окунуться в мир стремительной инфляции.

И дело даже не в формате – внешний вид и геометрия как раз довольно близки. А вот химический состав отличается разительно. Наиболее массовые изделия выполнены из кремния, который доступен почти всем и стоит недорого. По производительности батареи не хуже как минимум более дорогих вариантов.

Существует такие три основных варианта кремния, как:

  • монокристаллы;
  • поликристаллы;
  • аморфное вещество.

Монокристалл, если исходить из сжатых технических объяснений – это наиболее чистый тип кремния. Внешне панель похожа на своеобразные пчелиные соты. Основательно очищенное вещество в твердом виде делят на особо тонкие пластины, каждая из которых имеет не больше 300 мкм. Чтобы они выполнили свою функцию, используют электродные сетки. Многократное усложнение технологии по сравнению с альтернативными решениями делает подобные источники энергии наиболее дорогими.

Несомненным преимуществом монокристаллического кремния является очень высокий КПД по меркам солнечной энергетики, составляющий приблизительно 20%. Поликристалл получают иначе, требуется сначала расплавить материал, а затем медленно понижать его температуру. Относительная простота методики и минимальный расход энергоресурсов при производстве положительно сказываются на стоимости. Минусом становится пониженная эффективность, даже в идеальном случае она составляет не более 18%. Ведь внутри самих поликристаллов есть немало структур, понижающих качество работы.

Аморфные панели почти не проигрывают обоим только что названным видам. Кристаллов тут нет вообще, есть вместо них «силан» – это соединение кремния с водородом, размещаемое на подложке. КПД составляет примерно 5%, что в значительной мере компенсируется многократно увеличенным поглощением.

Иногда можно встретить комбинацию монокристаллических или поликристаллических элементов с аморфным вариантом. Это помогает сочетать достоинства используемых схем и гасить практически все их недостатки. С целью снижения стоимости изделий сейчас все чаще используют пленочную технологию, которая предусматривает генерацию тока на базе теллурида кадмия. Само по себе это соединение является токсичным, но выброс яда в окружающую среду исчезающе мал. А также могут использоваться селениды меди и индия, полимеры.

Концентрирующие изделия повышают эффективность использования площади панели. Но это достигается только при использовании механических систем, обеспечивающих разворот линз вслед за солнцем. Применение фотосенсибилизирующих красителей потенциально помогает улучшить прием энергии Солнца, но пока это скорее общая концепция и разработки энтузиастов. Если нет желания экспериментировать, лучше выбрать более стабильную и проверенную конструкцию. Это относится как к самостоятельному изготовлению, так и к покупке готового продукта.

Способ, как сделать солнечную батарею в домашних условиях

Чтобы сделать солнечную панель своими руками в домашних условиях, необходимо запастись нужными материалами. Потребуется медный лист, пластиковая бутылка без горлышка, кухонная соль, теплая вода и 2 зажима. Из инструментов пригодится тестер, электроплита и наждачная бумага.

Последовательная сборка солнечной батареи:

  1. Отрезаем кусок металла подходящего размера для размещения на спирали электрической плиты.
  2. На плите медь нагреется и почернеет. Спустя полчаса можно снять материал.
  3. Медь должна остыть. Материал начнет сжиматься и окись отслоится.
  4. После остывания меди, материал моет в теплой воде.
  5. Дальше начинается изготовление солнечной панели. Отрезаем еще одну медную пластину. Сжимаем 2 части и помещаем в бутылку. Медные части не должны контактировать между собой.
  6. Фиксируем материал с помощью зажимов.
  7. Подсоединяем провода к плюсам и минусам.
  8. В бутыль помещаем соленую воду. При этом жидкость не должна доставать к меди несколько сантиметров.

Выбирать размер солнечной батареи нужно в зависимости от того, для чего она будет использоваться

Такая простая конструкция способна работать даже без солнечной энергии. Но это достаточно простая панель. Подходит она для зарядки мобильника, не более. Проверить работоспособность модуля можно с помощью тестера.

Комплектующие

Что необходимо для того, чтобы собрать простейшую солнечную батарею?

Во-первых, потребуются сами солнечные элементы, с помощью которых энергия нашего светила будет преобразовываться в электрическую. Производители предлагают различного рода элементы с разными размерами и разной мощностью. Чаще всего это устройства размерами 15×8 мм, такие небольшие пластинки. Чтобы собрать батарею мощностью 60 Вт, потребуется приблизительно около сорока приборчиков. Приплюсуйте сюда еще 10 штук про запас на случай излома. Солнечные элементы очень хрупкие.

  • Во-вторых, понадобится оргстекло. Для этого надо будет два листа: один снизу, который будет выполнять функции основы батареи. Его толщина должна быть 4-6 мм. Кстати, нижнее оргстекло можно заменить фанерой. Второй слой – верхний толщиною 2 мм.
  • В-третьих, крепежные детали: самоклеящийся двусторонний скотч, металлические (алюминиевые) уголки, клей, болты с гайками для крепления двух оргстекол между собой.
  • В-четвертых, дополнительные электрические детали: припой (лучше всего легкоплавкий), флюс, диоды и так далее.

Солнечная батарея своими руками из подручных материалов: схема сборки

Сразу следует сказать, что одной общей схемы для создания солнечной батареи нет, сборки могут быть разными, и зависят они от выходных параметров. Самым простым вариантом можно назвать сборку из 4-х транзисторов последовательного расположения. Так например если в сборке будут присутствовать детали 2N3055, то при токе в 10-15мА вы сможете получить результат до 4 В. Конечно нельзя сказать что это хороший показатель, но даже используя такую конструкцию вы сможете подпитать небольшой светильный прибор и даже часы.

Чтобы сделать самодельную солнечную батарею, не нужно затрачивать много финансовых средств

Для того чтобы закрепить транзисторы в основном выбирают навесной монтаж, так как это значительно облегчает сборку. Кроме того, в основном все подобные устройства обладают немаловажным качеством, они не боятся короткого замыкания. Однако старайтесь оберегать их от возможных перегревов, так как при перегреве их напряжение на выходе может упасть.

Принцип работы и конструкция

Кванты попадают на фотоэлементы, в результате чего с внешних орбит атомов вещества уходят электроны.

Становясь свободными, они создают ток, идущий через контролер к аккумулятору, где накапливается заряд. Затем энергия поступает потребителю — различным бытовым или техническим устройствам.

Комплект солнечной батареи для дома составляется из кремниевых фотоэлементов. Одна их сторон пластины имеет тонкий слой химически пассивного фосфора либо бора.

Электроны, возникая, сдерживаются этой пленкой. Поверхность элемента пересекается металлическими дорожками, где свободные частицы собираются, выстраиваются и движутся упорядоченно, создавая ток.

При большом числе фотоэлементов в комплекте батареи можно получить достаточно много электричества.

Верхний слой пластины снабжен противоотражающим слоем. Это увеличивает КПД.

Пластины фотоэлементов могут быть:

  • поликристаллические, с небольшим КПД около 12 %, но стабильно работающие до 10 лет;
  • монокристаллические, с КПД до 25 % и функционированием до 25 лет, но со снижением параметра эффективности во времени;
  • аморфные, КПД до 6 %, удобные для укладки.

Как работает солнечная батарея?

Работа солнечной батареи основывается на фотоэлектрическом эффекте. Первый функционирующий фотоэлемент был создан русским ученым Александром Столетовым, но открытие его еще середине XIX приписывают французскому физику Александру Беккерелю.

Фотоэлектрический эффект достигается путем замыкания полупроводников (фотоэлементов) в электрическую цепь. Один полупроводник должен иметь в составе лишние электроны (n-слой), во втором их должно не хватать (р-слой). Лучи солнца способны выбивать лишние электроны из n-слоя, после чего они автоматически направляются на свободные места в р-слое, и наоборот. Таким образом достигается постоянное движение электронов. Вытесненные из р-слоя электроны проходят через аккумулятор и возвращаются в n-слой.

Отдельные фотоэлементы могут обеспечить электроэнергией незначительные по мощности объекты, а для питания крупных объектов требуется объединить множество фотоэлементов в одну электрическую цепь.

Первым в истории фотоэлементом стал селен, но он обладал КПД менее одного процента, поэтому ему сразу же стали искать замену. Нашли ее в кремние и до сих пор этот элемент наиболее широко используется в солнечных панелях.

Общий принцип выбора и компоновки деталей для солнечных батарей

В связи с последними требованиями к производству электрической энергии, которые направлены на переход с традиционного сырья, используемого при его производстве, тема солнечных источников питания принимает все более практическое значение. Массовое производство элементов для создания собственной электрической сети уже предлагает потребителю различные варианты обеспечения автономной электроэнергией. Но пока еще стоимость автономного солнечного источника питания достаточна высока и недоступна для массового потребителя.

Но это не значит, что нельзя смастерить солнечные батареи своими руками. При этом просто необходимо определиться со способом сборки такого устройства. Или, приобретая отдельные элементы, компоновать их самостоятельно, или делать все составные части собственноручно.

Из чего, собственно, состоит система питания, основанная на преобразовании солнечной энергии в электрический ток? Основным, но не последним из ее элементов, является солнечная батарея, конструкция которой была рассмотрена выше. Вторым элементом в схеме является контроллер солнечной батареи, задача которого состоит в контроле зарядки аккумуляторных батарей электрическим током, полученным в солнечных батареях. Следующей частью домашней солнечной электростанции является батарея электрических аккумуляторов, в которой и накапливается электричество. И последним элементом «солнечной» электрической цепи будет инвертор, позволяющий полученное электричество небольшого вольтажа использовать для бытовых приборов, рассчитанных на 220 В.

Рассматривая каждый элемент домашней гелиоэлектростанции отдельно, можно увидеть, что каждый ее элемент может быть приобретен в розничной сети, на электронных аукционах и т. д. или собран собственноручно. И даже контроллер солнечной батареи своими руками можно изготовить – при наличии определенных навыков и теоретических знаний.

Теперь что касается задач, которые ставятся перед собственной электростанцией. Они просты и сложны одновременно. Простота их в том, что солнечная энергия используется для определенных целей: освещения, отопления или полного обеспечения потребностей жилища. Сложность – в правильном расчете требуемой мощности и соответствующем подборе комплектующих частей.

Сборка солнечной панели своими руками

После спайки собираем все элементы воедино. Для начала необходимо разобраться с инверторами. Они перерабатывают ток и меняют его напряжение.

Виды инверторов:

  1. Системные – дополнительный источник энергии. При создании энергии в комплексе с центральным источником электроэнергии, аккумуляторы совсем не потребуются.
  2. Гибридные – подходит в качестве основного источника, но от центральной подачи отказываться все равно не стоит. Такие инверторы способны не только перерабатывать энергию, но и накапливать ее.
  3. Автономные – используются без центрального энергоснабжения. Монтируется с необходимым количеством аккумуляторов.

Количество аккумулятор для дома придется рассчитать, исходя из требуемой мощности. Также играет роль количество панелей и высота их установки. Чем выше смонтировать солнечную батарею, тем лучше.

К аккумулятору солнечная батарея подключается при помощи диода. Такое мероприятие не позволит батареи разрядиться за ночь. Для исключения перезарядки и закипания приборов приобретается контроллер заряда.

Сборка батареи

На нижний лист оргстекла с помощью самоклеящегося скотча прикрепляются солнечные элементы. Их можно располагать в любой последовательности, но лучше, если они заполнять равномерно всю площадь будущей батареи. При этом расстояние между ними должно быть минимальным.

На готовую панель укладывается верхний лист оргстекла

Обратите внимание, что с помощью скотча можно регулировать зазор между солнечными элементами и верхним стеклом. Уложите его чуть больше (в два или три слоя по периметру), и зазор увеличится

Нет необходимости переусердствовать, зазор быть должен, но небольшой (1-3 мм).

После чего по всему периметру между стеклами наносится герметик, далее устанавливается алюминиевый уголок, который скрепляется болтами и гайками. Все, самодельная солнечная батарея почти готова, можно проводить испытание. В таком состоянии прибор должен выдавать напряжение 20-22 вольта (это без нагрузки), при нагрузке 16-18 вольт. При этом выделяется ток силой 3,0-3,5 А. можно подсчитать, и результат будет – 60 Вт, что и требовалось.

Классификация и особенности современных фотоэлементов

Первую солнечную ячейку изготовили на основе селена (Se), однако низкий КПД (менее 1%), быстрое старение и высокая химическая активность селеновых фотоэлементов вынуждали искать другие, более дешёвые и эффективные материалы. И они нашлись в лице кристаллического кремния (Si). Поскольку этот элемент периодической таблицы является диэлектриком, его проводимость обеспечили за счёт включений из различных редкоземельных металлов. В зависимости от технологии изготовления существует несколько типов кремниевых фотоэлементов:

  • монокристаллические;
  • поликристаллические;
  • из аморфного Si.

Первые изготавливаются методом срезания тончайших слоёв от слитков кремния самой высокой степени очистки. Внешне фотоэлементы монокристаллического типа выглядят как однотонные тёмно-синие стеклянные пластины с выраженной электродной сеткой. Их КПД достигает 19%, а срок службы составляет до 50 лет. И хоть производительность изготовленных на основе монокристаллов панелей постепенно падает, есть данные, что изготовленные более 40 лет назад батареи и сегодня сохраняют работоспособность, выдавая до 80% своей первоначальной мощности.

Монокристаллические солнечные ячейки имеют однородный тёмный цвет и срезанные углы — эти признаки не позволяют спутать их с другими фотоэлементами

В производстве поликристаллических фотоэлементов используют не такой чистый, но зато более дешёвый кремний. Упрощение технологии сказывается на внешнем виде пластин — они имеют не однородный оттенок, а более светлый узор, который образуют границы множества кристаллов. КПД таких солнечных ячеек немного ниже, чем у монокристаллических — не более 15%, а срок службы составляет до 25 лет. Надо сказать, что снижение основных эксплуатационных показателей абсолютно не сказалось на популярности поликристаллических фотоэлементов. Они выигрывают за счёт более низкой цены и не такой сильной зависимости от внешней загрязнённости, низкой облачности и ориентации на Солнце.

Поликристаллические фотоэлементы имеют более светлый синий оттенок и неоднородный рисунок — следствие того, что их структура состоит из множества кристаллов

Для солнечных батарей из аморфного Si используется не кристаллическая структура, а тончайший слой кремния, который напыляют на стекло или полимер. Хоть подобный метод производства и является самым дешёвым, такие панели имеют самый короткий срок жизни, причиной чему является выгорание и деградация аморфного слоя на солнце. Не радует этот тип фотоэлементов и производительностью — их КПД составляет не более 9% и во время эксплуатации существенно снижается. Использование солнечных батарей из аморфного кремния оправдано в пустынях — высокая солнечная активность нивелирует падение производительности, а бескрайние просторы позволяют размещать гелиоэлекростанции любой площади.

Возможность напылять кремниевую структуру на любую поверхность позволяет создавать гибкие солнечные панели

Дальнейшее развитие технологии производства фотоэлектрических элементов вызвано необходимостью в снижении цены и улучшении эксплуатационных характеристик. Максимальной производительностью и долговечностью сегодня обладают плёночные фотоэлементы:

  • на основе теллурида кадмия;
  • из тонких полимеров;
  • с использованием индия и селенида меди.

О возможности применения в самодельных устройствах тонкоплёночных фотоэлементов говорить пока ещё рано. Сегодня их выпуском занимается только несколько наиболее «продвинутых» в технологическом плане компаний, поэтому чаще всего гибкие фотоэлементы можно увидеть в составе готовых солнечных панелей.

Монтаж солнечных батарей своими руками: расчетные работы

Раму для солнечных батарей можно сделать самостоятельно из подручных материалов, что поможет сэкономить. Но можно и приобрести готовый вариант. Для самостоятельно изготовления лучше всего использовать дюралюминий. Но можно специально подготовить и другой материал, который покрывается особенной защитой.

Для начала необходимо рассчитать размеры рамы. Необходимо взять необходимый заряд аккумулятора. Берем данное число за основу и разделяем на 0,5 Вт. Получается нужно количество элементов.

Для зарядного тока в 3,6 А потребуется соединить параллельно 3 цепочки. Для этого количество необходимых деталей умножается на 3 цепочки. Если умножить данный показатель на цену, то можно узнать стоимость панели.

На деле полученный расчет будет меньше, так как солнце неравномерно светит на протяжении всего дня. Для полноценного заряда потребуется соединить вместе несколько панелей. Так получится 6 рядов элментов.

Необходимые инструменты для работы:

  • Сварочный аппарат;
  • Канифоль;
  • Монтажный провод;
  • Герметик на основе силикона;
  • Двусторонний скотч.

Для монтажа солнечных батарей потребуется минимум 2 человека

Количество инструментов может меняться. Чтобы разместить все элементы на раме, потребуется модуль размером 90х50 см. Если в готовых рамах другие размеры, то можно провести иные расчеты.

Какие бывают солнечные батареи

Солнечные панели сейчас широко применяются для питания различных устройств, механизмов и помещений, в частности для мобильных гаджетов, электроавтомобилей. Используются солнечные батареи в квартире, в доме, на даче и промышленных объектах.

Классификация солнечных батарей осуществляется по типу их конструкции и условно может быть распределена на четыре основных вида:

Тип Особенности
Жесткие Производятся в основном из кристаллического или аморфного кремния. Представляют собой твердую панель из фотоэлементов.
Пленочные Такой вид представляет собой тонкую гибкую пленку из кристаллического или аморфного кремния, теллурида кадмия и других элементов.
Односторонние Панели, поглощающие солнечные лучи только с одной стороны.
Двухсторонние Фотоэлементы способны поглощать энергию с двух сторон.

Транзисторы – генераторы электричества

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

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

Подбор и пайка солнечных элементов

Геопанель должна работать при температуре 70-90 градусов. Но контролировать данный показатель бывает непросто. Именно поэтому в раме потребуется проделать отверстия для вентиляции. Их диаметр приблизительно 10 мм. Элементы для батареи придется спаять самому.

Для приобретения набора элементов для пластин потребуется потратить определенную сумму. Но в итоге все равно выйдет дешевле, чем те варианты, что выпускает Мариуполь и другие заводы. Это кремниевые пластины, способные перерабатывать солнечную энергию в электричество. Для их производства используется поликристаллический кремний.

Пайка деталей включает такие этапы:

  1. Проводники необходимо нарезать согласно заготовкам;
  2. Элементы устанавливаются на нужных местах;
  3. На контакты наносят припой и кислоту;
  4. Дальше происходит фиксация проводников;
  5. Затем начинают паять.

Перед работой стоит учесть, что перевертывать сваренную конструкцию бывает непросто. Именно с этой целью сначала спаиваются элементы, а затем ряды. На крайних элементах делают шину на минус и плюс. Выводящая проводка оснащается изоляцией. Наружная сторона рамы оборудована клеммой.

Дальше необходимо прикрепить панели к основанию. Здесь пригодится силиконовый герметик. Силикон соединяет все элементы и провода с основанием.

После соединения элементов следует проверить их работоспособность. Для этого используют тестер. Оптимальные показатели прибора – 17-19 Вт. Данное мероприятие проводят несколько дней и только после этого переходят к герметизации.

Чтобы правильно выполнить пайку солнечных элементов, стоит предварительно посмотреть обучающее видео

На раму наносят герметик и монтируют оргстекло.  Нужно выделить время, чтобы силикон высох. К раме оргстекло прикрепляется с помощью саморезов. Все швы также необходимо заполнить герметиком.

Что влияет на эффективность солнечных батарей

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

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

Как сделать солнечную батарею (самодельную солнечную батарею) из медного листа

Вы можете сделать солнечную батарею для выработки электричества от солнца, используя лист меди. Нагревая медь и охлаждая ее, как показано на видео ниже, вы формируете оксид меди (Cu 2 O), также известный как оксид меди, слой на нем. Этот слой — полупроводник. Самые современные солнечные элементы работать с полупроводником из обработанного кремния.

Обратите внимание, что это не дает полезного количества электричество, в отличие от кремния и других коммерческих солнечных батарей, но это весело сделать.Вам понадобятся акры этих медных солнечных батарей для питания вашего дом.

Обратите внимание, как ближе к концу видео эффект демонстрируется измерение силы тока солнечной батареи при солнечном свете. Когда солнечный свет заблокирован, ток падает.

Для тех, кому интересно узнать об этом эффекте, вот несколько исследовательских работ. о солнечных элементах с закисью меди:

  1. Солнечные элементы на основе оксида меди (I) (Cu 2 O) — обзор (PDF-файл), Abdu, Y.и Муса, A.O
  2. Производство закиси меди, материала солнечных элементов, термическим способом. окисление и изменение его физических и электрических свойств, А.О. Муса, Т. Акомолафе, М.Дж. Картер

Самая простая в изготовлении схема — это та, что используется в приведенном выше видео и показано на следующей диаграмме. Убедитесь, что провода, соединить две пластины выше уровня воды. Электрический контур замыкается за счет самой соленой воды.Соль делает комбинация воды и соли, способная проводить электричество. Убедись у вас есть амперметр, который может отображать в диапазоне от 0 до 50 мкА, так как количество тока, которое производит этот тип элемента, очень мало.

Схема для самостоятельной солнечной батареи в соленой воде.

Экспериментальная установка для тестирования солнечных батарей своими руками.

Как показано выше, соленая вода служит исключительно в качестве проводник заряда с внешней поверхности слоя закиси меди вернуться к медная пластина, которую покрывает оксид меди.В дальнейшем диаграмма иллюстрирует, если вы можете найти способ электрического подключения к слою оксида меди, не закрывая его от солнечного света, то вы можно обойтись без соленой воды и другой медной пластины. Эта проблема состоит в том, что слой оксида меди не проводит электричество через его поверхность, поэтому заряд на поверхности не может сделать это к соединительному проводу. Это была работа соленой воды, другая пластина и соединительные провода выше.

Распределение заряда на солнечном элементе с закисью меди и проводке.

Один из способов сделать это — прижать металлическую сетку к медистому оксида (см. диаграмму ниже). Некоторое количество солнечного света будет проходить через отверстия. в сетке к закиси меди и заставит заряд переместиться в поверхность к сетке. Сетка является проводящей и выдерживает заряд к соединительному проводу. Это будет быть менее эффективным, так как вы блокируете часть медистого оксид с сеткой.Также вы заберете только заряд с закись меди, которая находится рядом с проволочной сеткой.

Фотоэлемент с металлической сеткой своими руками.

Другой возможный способ — использовать стекло с прозрачным электрически проводящее покрытие и прижмите эту проводящую сторону против закиси меди (см. диаграмму ниже). Так как стекло и его покрытие прозрачное, солнечный свет не блокируется.Покрытие все еще может вызывать некоторую потерю пропускания солнечного света, но он все равно будет лучше, чем сеточный подход. Пример это стекло с покрытием из диоксида олова, используемое в современной квартире ЖК-экраны компьютеров. Сам я не пробовал этот метод, но если да, пожалуйста, дайте мне знать, как это работает. Если вы сделаете снимок или видео, то я включу его сюда.

Самодельный фотоэлемент со слоем диоксида олова.

Солнечные элементы, использующие рассеянный свет

Существующие солнечные элементы могут преобразовывать только часть солнечной энергии в электричество. Компания Cambridge Photon Technology надеется улучшить это. Фото: View Stock / Getty

Cambridge Photon Technology является дочерней компанией Кембриджского университета, Великобритания, и входит в восьмерку финалистов конкурса The Spinoff Prize 2021.

Поскольку мир уделяет больше внимания возобновляемой энергии, производители солнечных батарей стремясь выжать из своих панелей все возможное электричество.К сожалению, производители сталкиваются с ограничениями в отношении эффективности своих устройств. Британская компания Cambridge Photon Technology считает, что нашла способ значительно увеличить количество электроэнергии, которую может производить фотоэлектрический материал в солнечных элементах.

Все солнечные элементы работают по существу одинаково: свет попадает на устройство и возбуждает в нем электроны, вызывая протекание электрического тока. Предпочтительным фотоэлектрическим материалом является кремний, который может поглощать большую часть падающего солнечного света и преобразовывать его в электричество.Но кремний лучше всего работает с фотонами в красной и ближней инфракрасной частях спектра. Более длинноволновые фотоны с меньшей энергией — дальняя инфракрасная область, микроволны и радиоволны — не доставляют достаточно энергии для протекания тока. Более коротковолновые зеленые и синие фотоны содержат больше энергии, чем кремний может выдержать, а избыточная энергия тратится в виде тепла.

Cambridge Photon Technology заявляет, что нашла способ остановить эту трату: преобразование фотонов с более высокой энергией в фотоны с более низкой энергией, которые может использовать солнечный элемент.«Мы пытаемся решить проблему повышения эффективности солнечных фотоэлектрических систем и значительного снижения затрат, не отказываясь от установленной кремниевой технологии», — говорит Дэвид Уилсон, глава отдела развития бизнеса компании.

Максимальная эффективность определяется явлением, называемым пределом Шокли – Кайссера. Все фотоэлектрические материалы имеют свойство, называемое запрещенной зоной, которое определяет, сколько энергии может пройти в отдельные электроны; для кремния это 1,1 электрон-вольт. Это соответствует фотонам в ближней инфракрасной части спектра.Фотоны, которые имеют более высокую энергию, чем эта запрещенная зона — весь спектр видимого света — могут генерировать электроны, но любая дополнительная энергия фотона за пределами запрещенной зоны материала выделяется в виде тепла. Из-за этого ограничения обычный солнечный элемент, работающий в идеальных условиях, может преобразовывать в лучшем случае 29% солнечной энергии в электричество.

Новый метод, основанный на явлении, называемом делением синглетного экситона, был разработан физиком Акшаем Рао и его командой из Кембриджского университета.Рао также является научным руководителем стартапа. Когда свет попадает на фотоэлектрический материал, он создает экситон, в котором отрицательно заряженный электрон и положительно заряженная электронная вакансия связаны электростатическим зарядом. Но если материал представляет собой органический полимерный полупроводник, фотон может создать не один, а два экситона с более низкой энергией, оба из которых могут быть преобразованы в электрический ток. «Вы сохраняете полную энергию, которая входит и выходит, но вы заставляете кремний получать больший поток фотонов в той части спектра, которая хорошо преобразуется в электричество», — говорит Уилсон.

Идея расщепления фотонов не уникальна. «В течение многих лет люди подозревали, что можно использовать это явление деления синглетных экситонов в органических полупроводниках, чтобы обойти этот предел Шокли – Кайссера», — говорит Уилсон. Но только в 2014 году Рао и его коллеги, работая в лаборатории физика Ричарда Френда в Кембридже, впервые разработали практический способ сделать это 1 .

С самого начала планировалось коммерциализировать эту работу, говорит Клаудио Маринелли, инженер-электрик и предприниматель, который является исполнительным директором компании.Рао поговорил с производителем солнечных панелей, чтобы понять, что нужно отрасли и как его технология может помочь, а затем обратился к людям, обладающим опытом в бизнесе, включая Маринелли и Уилсона, с просьбой помочь создать товар, пользующийся спросом.

Рао разработал фотонно-умножающую пленку, состоящую из слоя органического полимера пентацена, усеянного квантовыми точками селенида свинца — небольшими светоизлучающими сгустками неорганического материала. Полимер поглощает синие и зеленые фотоны и превращает их в пары экситонов.Эти экситоны текут к квантовым точкам, которые поглощают их и излучают красные или инфракрасные фотоны с меньшей энергией. Когда пленка помещается поверх кремниевого солнечного элемента, свет от квантовых точек падает на кремний (см. «Сдвиг цвета»). Между тем, красные и инфракрасные волны, исходящие непосредственно от Солнца, проходят через полимерную пленку и, как обычно, попадают в кремний. В результате на кремний попадает больше пригодных для использования фотонов, увеличивая выработку электрического тока.

Рао рассчитывает, что этот метод двойного экситона теоретически может увеличить потенциальную эффективность преобразования солнечных элементов до 35%. 2 .По словам Уилсона, компания еще не подошла к этому уровню, но к концу 2022 года надеется создать прототип, который преобразует около 31% солнечного света в электричество.

Более простое решение

Другие подходы также могут повысить эффективность фотоэлектрических систем. Например, тандемные солнечные элементы используют материалы, такие как группа кристаллов, известных как перовскиты, которые могут улавливать фотоны с более короткими длинами волн. Эти материалы можно использовать для создания солнечных элементов, которые затем можно соединить вместе с кремниевыми элементами, создав гибридное устройство, производящее больше электроэнергии.Но трудность такой установки, утверждает Уилсон, состоит в том, что заставить два устройства работать вместе, производя разные токи, может быть сложно. Создание солнечных элементов из другого материала также требует дополнительного производственного процесса и нового оборудования, что может привести к увеличению затрат. «Весь наш подход заключался в том, чтобы избежать этих проблем и создать простой, нетоксичный материал без электрических соединений, что очень мало усложняет существующую конструкцию», — говорит Уилсон.

Идея Cambridge Photon Technology кажется осуществимой, — говорит Кристофер Бардин, химик из Калифорнийского университета в Риверсайде, не связанный с компанией.«Это многообещающая технология, которая представляет собой простую альтернативу тандемным ячейкам», — говорит он.

Пленка для умножения фотонов компании может легко вписаться в существующие производственные процессы, говорит Уилсон. Готовую пленку можно продать производителям солнечных панелей для размещения на их фотоэлектрических модулях. Более простой подход может заключаться в продаже раствора-прекурсора компаниям, которые производят либо винилацетатный слой, который инкапсулирует силикон, либо стеклянные панели, покрывающие солнечные элементы. Затем производители панелей собирают уже обработанные компоненты в окончательное устройство.Каким бы ни был подход, Уилсон надеется, что продукт будет готов к выходу на рынок примерно через три года.

В компании Cambridge Photon Technology работает около десятка человек, и ей удалось привлечь 1 миллион фунтов стерлингов (1,4 миллиона долларов США) в виде акционерного капитала. Он также имеет ряд исследовательских грантов и имеет доступ к исследователям и объектам Кембриджского университета, чтобы помочь в дальнейшем развитии технологии. Он получил лицензию на четыре ключевых патента университета.

Хотя компания сделала прототипы пленки и квантовых точек, чтобы показать, что они достаточно эффективны для работы в продукте, она не собрала все части в рабочий солнечный элемент с повышенной эффективностью.По словам Уилсона, как только он докажет, что его технология жизнеспособна, потенциальная выгода может быть большой. «Совершенно очевидно, что существует довольно острая необходимость», — говорит он. «И эта технология, если она будет работать, как было обещано, будет иметь большое значение для удовлетворения этой потребности».

Солнечные панели своими руками: сборка солнечных элементов-7

Для сборки солнечных панелей своими руками и сборки солнечных элементов не нужен инженер НАСА. Это требует подготовки, терпения и правильного решения с первого раза.Глава покажет вам, как это сделать.

Хорошо, приступим. Теперь мы готовы приступить к сборке солнечных элементов. Это несложно, но нужно обращать внимание на детали и делать это правильно. Выполнено неправильно, либо панели не будут работать, либо у вас снизится отдача от солнечной энергии.

Детали, которые вам понадобятся для прохождения этой главы: (не волнуйтесь, вам не нужно записывать это. В загрузке есть список покупок для этой главы)

· Солнечные элементы

· Табуляция провод

· Шинный провод

· Канифольный флюсовый карандаш

· Пистолет для скоб

· Паяльник

· Припой

· Прокладки для плитки

· Ручная пила

· И кусок картона длиной не менее 3 футов.

1. Отрежьте картон до 12 солнечных элементов. Так что, если ваши ячейки 3 x 6 дюймов, вам понадобится кусок картона длиной 36 дюймов или 3 фута. Добавьте пару дюймов на всякий случай.

2. Совет: если вы не знаете, какой длины вырезать шаблон, измерьте один солнечный элемент и умножьте это число на 12. Это даст вам длину в дюймах. Если вы следовали этому руководству и купили солнечные элементы 3×6 дюймов, то они идеально впишутся в только что построенную вами раму.

3.Когда вы закончите вырезать картон нужного размера, поместите солнечную батарею рядом с концом шаблона. Расположите солнечный элемент так, чтобы он был ровно обращен к концу шаблона

.

4. Как только элемент станет ровным с шаблоном, возьмите карандаш и обведите контур вокруг солнечного элемента. Будьте осторожны, чтобы не надавить на саму ячейку. Они легко ломаются! Вас предупредили.

5. После того, как вы отследили ячейку, удалите ее, затем положите рядом с вашим следом, оставив около ¼ дюйма между ячейками, и начните обводить ячейку в новом положении.Промойте и повторяйте, пока на вашем шаблоне не начертаны все 12 солнечных элементов. Должно получиться вот так.

6. Затем возьмите прокладки для плитки и поместите по одной с каждой стороны прослеженного солнечного элемента в пределах ”дюйма. Используйте степлер или степлер, чтобы закрепить распорки для плитки на месте.

Использование разделителей для плитки позволит вам легко выровнять ячейки. В результате вы получите более профессионально выглядящую солнечную панель.

Пайка ячеек вместе.

7. Закончив шаблон, можно приступать к пайке солнечных элементов. Прежде чем вы начнете эту часть, для тех, кого вы, возможно, не знаете, верхняя часть большинства ячеек является отрицательной (-) стороной, а нижняя — положительной (+) стороной.

8. Вы будете последовательно соединять эти ячейки. Последовательное соединение — это электрическое соединение, при котором положительный вывод одного устройства присоединяется к отрицательному выводу следующего в последовательной цепочке

.

Подключение солнечных элементов таким образом увеличит выходное напряжение вашей солнечной панели, позволяя при необходимости успешно заряжать 12-вольтовый автомобильный аккумулятор.

Самодельная солнечная панель: Совет № 1: при работе с солнечными батареями или при создании самодельных солнечных батарей рекомендуется надевать латексные виниловые перчатки, чтобы не повредить элементы, а также не обжечься во время пайки.

Панель солнечных батарей DIY: Совет № 2: Если вы купили «солнечные элементы с предварительно нанесенными вкладками», вы можете пропустить следующий шаг. Я добавляю этот шаг для тех, кто этого не сделал.

9. Если ваши солнечные элементы не поставлялись с предварительно установленными язычками, вам необходимо сначала припаять провод на каждом отдельном солнечном элементе перед их сборкой.

а. Вставьте паяльник в розетку, чтобы он нагрелся

б. Разместите на шаблоне 2 солнечных элемента, один перед другим. Раскатайте достаточное количество соединительной проволоки, длина которой равна длине двух солнечных батарей.

г. Обрежьте трос на этой длине.

г. После того, как вы отрежете первую полоску, используйте ее в качестве ориентира и отрежьте еще несколько кусочков такой же длины.

эл. Теперь вы можете приступить к пайке перемычки на каждой отдельной ячейке.

10. Возьмите 1 солнечный элемент и посмотрите на положительный (нижний) элемент.Положительная сторона обычно имеет ряд маленьких белых квадратов.

11. Возьмите 2 полосы проводов и уложите их с каждой стороны ячейки. Возьмите ручку с флюсом и нанесите по 1 слою флюса на каждый белый квадрат.

12. Возьмите провод и проложите его поперек ячеек вертикально. Каждый столбец получит свою полосу соединительной проволоки

.

13. После того, как у вас будет провод с выступами, просто припаяйте провод к белым квадратам.

14. Выполните те же действия для второго столбца. Теперь он должен выглядеть так:

15. Промойте и повторите для всех солнечных элементов. Сделайте все клетки заранее, прежде чем переходить к следующему шагу.

16. Теперь у вас должно быть 36 солнечных элементов с перемычкой на каждом.

17. Поместите 1 солнечный элемент в начальный конец шаблона, а другой элемент прямо перед ним.

18. Возьмите первую ячейку соединительной проволоки и поместите ее НА ВЕРХ 2 и .

19. После размещения проводов от первого солнечного элемента поверх второго, используйте флюсовую ручку Розена и нанесите один слой флюса поверх двух толстых белых линий на втором солнечном элементе.

20. Затем возьмите паяльник и начните паять проводники прямо поверх толстых белых линий второго солнечного элемента.

21. Промойте и повторите с одной ячейкой за другой. Проволока табуляции из последней ячейки идет поверх следующей ячейки.

а. Совет: разумно использовать цифровой мультиметр, чтобы убедиться, что вы производите нужное напряжение после того, как спаяете каждую ячейку вместе. Взгляните на изображение ниже, чтобы узнать, как правильно проверить напряжение двух или более ячеек, соединенных последовательно.

22. Итак, как узнать, выдают ли ваши солнечные элементы правильное напряжение? Ваш поставщик должен быть в состоянии сообщить вам, и это обычно прямо на странице продукта или на упаковке.

Например, перейдите на Amazon и выполните поиск по запросу «солнечные элементы». Вы получите такую ​​страницу:

23.Прокрутите страницу вниз до раздела продуктов, и вы увидите что-то вроде описания продукта:

Как только вы узнаете, сколько вольт вырабатывает ваша ячейка, очень легко вычислить остальное. В этом примере изображенный солнечный элемент выдает 0,5 В. Таким образом, 2 элемента вместе должны вырабатывать 1 вольт.

Цепочка из 12 ячеек должна выдавать 6 вольт. (12 х 0,5)

Солнечная панель (3 струны) должна выдавать 18 вольт. (36 х 0,5)

24. Промойте и повторите, пока все 12 ячеек не будут правильно соединены вместе.После того, как вы закончите цепочку ячеек, всегда проверяйте, сколько вольт вы производите. Лучше исправить проблему сейчас, чем ждать до конца.

25. После проверки выхода первой цепочки ячеек повторите весь процесс и сделайте еще 2 цепочки из 12 солнечных элементов, соединенных последовательно. Готовая цепочка солнечных элементов должна выглядеть так:

Солнечная панель DIY: теперь у вас должно быть 12 солнечных элементов, соединенных вместе в 3 отдельных ряда. Не торопитесь с этим правом и не торопитесь.Обязательно используйте мультиметр на каждом этапе. Сделайте это правильно сейчас, и вы получите солнечную панель, которая прослужит десятилетия при минимальном уходе.

Солнечная панель «Сделай сам»: в следующем уроке мы разместим гирлянды солнечных элементов в раме.

Создайте свои собственные солнечные панели

Несомненно, вы заметили растущую популярность солнечной энергии, а также расходы на ее установку. Но знаете ли вы, что можете построить свои собственные солнечные батареи? Вы действительно можете, и это не так уж и сложно.Будьте готовы, потому что вы увидите, насколько это просто!

Сначала вам понадобятся солнечные батареи. Их можно купить в таких местах, как Amazon или GoGreenSolar. При покупке солнечных элементов следует учитывать, какую мощность вы хотите и сколько хотите потратить. Каждая из изображенных здесь ячеек дает 0,2 Вт. Для 100-ваттной панели потребуется 500 штук.

Вам понадобятся инструменты для сборки солнечной панели. К ним относятся паяльник, припой и паяльная паста или флюс.Вам также понадобится деревянная доска для солнечных батарей, пила, защитные очки и мультиметр.

Постройте деревянную раму, в которую поместятся все приобретенные вами солнечные элементы. Вы можете покрасить его краской для настила и сайдинга, чтобы обеспечить ему защиту от ультрафиолета. Кусок перфорированной доски войдет в эту раму, чтобы прикрепить к ней солнечные элементы.

Теперь вы соберете свои солнечные батареи. В основном, нижняя часть — это положительная сторона, а верх — отрицательная сторона, а положительный вывод одной ячейки соединяется с отрицательным выводом следующей.Используйте соединительную проволоку и паяльник, чтобы соединить элементы в цепочку напряжением 12 или 24 вольт. Затем цепочки ячеек соединяются так называемым шинным проводом. Распорки для плитки помогают разделить ячейки.

После того, как вы соединили солнечные элементы друг с другом, вам необходимо вставить их в вашу раму с уже установленной панелью. Для приклеивания ячеек к доске можно использовать силикон.

В раму укладываются три гирлянды солнечных элементов, после чего подключаются провода шины.Подключите положительный и отрицательный провода, а затем подключите эти провода плюс к плюсу или минус к минусу, чтобы получить параллельное соединение и увеличить силу тока.

Когда все ваши провода подключены, вы можете вынести панель на улицу, чтобы проверить, сколько она генерирует. С этого момента вам нужно будет узнать, как подключить батарею, а затем инвертор, чтобы иметь возможность заряжать другие устройства, такие как мобильный телефон или даже автомобильный аккумулятор.

Solar Fun !! Как сделать солнечную панель с компакт-диском? Пошаговое руководство !!

Как сделать солнечную панель с компакт-диска?

Среди обычных людей так много интересов, что они хотят знать , как сделать солнечную панель с компакт-диском?

Сделать солнечные батареи с CD — это просто миф?

Это еще возможно или нет?

Прочитав всю статью, вы найдете пошаговое руководство по созданию солнечных панелей с компакт-диском.

Совершенно не запутайтесь и просматривая другие источники здесь, в этой статье, вы получите все подробности о , как сделать солнечные панели с компакт-диском?

Это отличная небольшая забавная идея — перепрофилировать старые ненужные компакт-диски, и это легкое предприятие, чтобы стать свидетелем и наблюдать футуристический феномен солнечной энергии.

Прочитав эту статью, вы узнаете, как можно построить солнечные панели с компакт-диском. Эта конкретная статья расскажет вам, как сделать самодельные солнечные панели с компакт-диском, чтобы также производить вторичную полезность.

Тебе интересно, правда? Давайте читать и исследовать —

Давайте глубоко нырнем !!

Введение в Как сделать солнечные батареи с CD?

Вы когда-нибудь задумывались, что такое калькулятор в вашем кармане, использующий солнечную батарею?

Осветите свой сад с помощью генератора на солнечной энергии, как именно он работает?

Как насчет изящной забавной идеи перепрофилировать старые ненужные компакт-диски? Это легкое предприятие, чтобы увидеть футуристический феномен солнечной энергии.

Зачем ставить под угрозу наше электроснабжение, сильно полагаясь на уголь и нефть?

У Солнца есть около 5 миллиардов лет , чтобы гореть, чтобы накормить нас бесконечным топливом.

У нас есть неограниченное количество возобновляемых источников энергии, используемых источников без их истощения и выбросов загрязняющих веществ и парниковых газов от солнца.

Солнечные батареи превращают энергию этой гигантской электростанции в чистый и удобный источник электроэнергии.

Вы можете утилизировать выброшенные старые компакт-диски, чтобы узнать больше о потенциальной энергии солнца.Итак, мы обсудим «как сделать солнечную панель с компакт-диском?» в этой статье.

Эра оптических носителей информации с CD, DVD или Blue-ray подошла к концу. Теперь вы можете удобно хранить и управлять огромным объемом цифрового контента в облаке и в высокоскоростном Интернете.

Прочитав эту статью, вы узнаете, как можно построить солнечные панели с компакт-диском.
Этот конкретный предмет расскажет вам, как сделать самодельные солнечные панели с компакт-диском для получения вторичной полезности.

Вам интересно, правда?

Как сделать солнечную панель с CD?

Вы можете полностью перепрофилировать старые добрые компакт-диски. Вы можете использовать их отчетливо блестящие поверхности, чтобы построить солнечную нагревательную панель или солнечную электростанцию ​​(гелиостаты).

Следуйте демонстрации ниже, чтобы получить полное руководство по созданию солнечной панели с компакт-диском для производства солнечной энергии.
.
Хотя эта энергия не питает вашу бытовую электронику.Эта статья не о традиционной солнечной панели, которую вы можете рассчитывать построить.

И здесь возникает вопрос, какую пользу вы получите от этого начинания?

Кому выгодны проекты «сделать солнечную панель с компакт-диском»?

Предположим, что мировая температура повысится до 1,5 ° C . В этом случае, согласно отчету IPCC, мы потеряем 70-90% коралловых рифов. [I]

Поскольку изменение климата продолжает угрожать нашей окружающей среде, использование возобновляемых источников энергии становится обычным явлением.

Но какова лучшая форма возобновляемой энергии?

Зеленые технологии прямо или косвенно в значительной степени зависят от солнца. Преобразование солнечных лучей через фотоэлектрические элементы или отражающие зеркала делает солнечную энергию наиболее важным источником возобновляемой энергии.

Демонстрация изготовления солнечной тепловой панели с компакт-диском должна нам помочь. Это должно улучшить наше понимание того, как можно использовать солнце для производства тепловой энергии и исцеления в снежные дни.

Хотя это уникальный метод получения тепла, он не может помочь в производстве энергии.

Практические приложения (включая, но не ограничиваясь) этого проекта:

Неважно, взрослый вы или ребенок, вы можете научиться чему-то с помощью такого небольшого солнечного проекта, не тратя много времени, денег или энергии. Вы можете воочию убедиться в силе солнечных лучей.

Относительно более легкий проект все равно будет ярче, если вы сможете получить немедленный результат своих усилий.

Предположим, у вас отключены источники питания или вы находитесь вдали от электросети. В этом случае это усилие подготовит вас к адаптации к автономным приложениям. Вы можете эффективно продвигать свой реальный проект солнечной энергетики. Вы сможете адаптироваться, чтобы выжить и построить свою солнечную систему.

Как вы генерируете солнечную энергию с помощью компакт-диска?

— Солнечные фотоэлектрические (PV) элементы более эффективно поглощают фотоны, если вы можете запечатлеть квазислучайные наноструктуры (негладкие) на солнечных элементах.Несмотря на то, что он выглядит гладким, диск Blu-ray имеет «островки» и «ямки». Такой рисунок поверхности дает им возможность улавливать свет. Солнечная панель с рисунком Blu-ray может поглощать на 21,8% больше света по сравнению с солнечной панелью без рисунка. [II]

— В отличие от CD и DVD, диски Blu-ray имеют более высокую емкость, скорость передачи и способность повышать эффективность солнечных фотоэлектрических панелей. Информационные шаблоны (отпечатанные) дисков Blu-ray работают настолько хорошо, что концентрируют свет. Этот метод может повысить эффективность полимерных или других типов солнечных элементов.

Однако изготовление форм для производства обходится довольно дорого.

Давайте посмотрим, как обрабатываются такие солнечные элементы с рисунком Blu-ray ниже:

Обработка солнечных элементов с рисунком Blu-ray. Изображение предоставлено: nature.com

— Прежде чем они появятся в продаже, давайте перепрофилируем стопки компакт-дисков, DVD или дисков Blue-ray в самодельную солнечную тепловую панель.

Как я могу сделать простую солнечную панель дома с компакт-диском ?: Пошаговое руководство по созданию простой солнечной панели с компакт-диском своими руками-

Традиционная солнечная фотоэлектрическая панель вырабатывает электроэнергию посредством фотоэлектрического процесса (преобразования солнечных лучей в полезную энергию).

Для сравнения, солнечная тепловая панель отражает солнечные лучи, чтобы нагреть определенный объект, жидкость или область.

Хотя они не преобразуют солнечные лучи в электричество, они имеют решающее значение для солнечной платформы.

Вам не требуется интеграция батареи или инвертора с солнечными батареями.

Этот процесс менее сложен, чем в системе, подключенной к сети. Эта технология не менее ценна, чем технология фотоэлектрического поколения.

Следуйте приведенным ниже процедурам, чтобы узнать, как сделать компакт-диск с солнечной панелью: всего за шесть шагов (солнечная тепловая панель своими руками)

Какие материалы используются для изготовления компакт-дисков солнечных батарей?

Прежде чем мы начнем нашу демонстрацию на , как сделать солнечную панель из предметов домашнего обихода , важно заранее собрать материалы.

  1. CD
  2. Картон
  3. Универсальный нож
  4. Клей
  5. Рулетка
  6. Малярная лента
  7. Краскораспылитель
  8. S крючок
  9. Ткань
  10. Карандаш

# Как создать проект солнечной энергии: 6 шагов по созданию солнечных элементов с CD- Как сделать солнечную панель с компакт-диска? Пошаговое руководство

1-й шаг для изготовления солнечной панели с компакт-диском: Измерение и вырезание

  • Сначала измерьте длину и ширину окна, выходящего на южную или другую сторону.Добавьте 4/8 дюйма к длине и ширине. Например,
Измерения

(дюймы)

Длина Ширина
Фактическое 22 36
Обязательно 26 40

Теперь возьмите кусок картона достаточно большого размера, чтобы придать ему форму с помощью канцелярского ножа в соответствии с указанными выше размерами.

Из неиспользованного картона вырежьте несколько прямоугольников (4 части) шириной 4 дюйма.Прямоугольники также должны составлять 3/4 ширины емкости.

2-й этап изготовления солнечной панели с CD: Краска

  • Перейдите к следующему этапу, нанесите распылением на любую одну сторону картона, предпочтительно полностью черную, так как темные цвета поглощают наибольшую световую энергию (тепло) из окружающей среды. Вы можете нанести лакокрасочный материал для достижения наилучшего результата или улучшения эстетики. Но вы должны подождать полдня или больше, чтобы краска полностью высохла, прежде чем использовать какие-либо другие цвета.

3-й шаг: Создание контейнера —

  • С помощью универсального ножа вырежьте по 4-дюймовому квадрату из каждого угла прямоугольного картона и заклейте их липкой лентой, чтобы получился контейнер. Темная часть должна составлять внутреннюю часть коробки.

4-й этап изготовления солнечной панели с CD: Размещение

  • Вставьте компакт-диски в контейнер одинаковыми столбцами и рядами снизу вверх по картону неотражающей стороной внутрь.
  • Затем карандашом найдите середину рядов компакт-дисков. Вырежьте отверстия в верхнем и нижнем рядах компакт-дисков, чтобы приклеить их поверх отверстий.

5-й шаг для изготовления солнечной панели с CD: Приклейте прямоугольники

Возьмите четыре прямоугольника из первого шага и приклейте их внутрь контейнера, чтобы сформировать стену лабиринта.

Прямоугольники 1-й 2-я 3-й 4-я
Положение в контейнере Левая сторона Правая сторона Левая сторона Правая сторона
Положение в рядах CD Нижний ряд

Центральный ряд

Центральный ряд

Верхний ряд

6-й этап изготовления солнечной панели с компакт-диском: крепление

  • На последнем этапе возьмите кусок ткани общей длины, чтобы придать ему форму на 3 дюйма длиннее и шире контейнера с помощью универсального ножа.

  • Разверните ткань сверху, приклеивая стороны контейнера. Сделайте отверстия в двух верхних углах контейнера, чтобы вставить S-образные крючки. Наконец, вы можете повесить солнечную тепловую панель на окно.

Выводы для изготовления самодельных солнечных батарей с CD: Почему солнечная энергия является лучшим источником энергии?

Эта технологическая эра YouTube или iTunes сделала CD, DVD и диски Blue-ray устаревшими реликвиями.

Тем не менее, вы можете переработать устаревшие диски, чтобы вернуть их к жизни. Вы можете использовать блестящие стороны старых пластиковых дисков для создания солнечной панели, вырабатывающей электричество, или солнечной тепловой панели.

  • Вы можете перепрофилировать свои старые компакт-диски из груды бесполезных компакт-дисков, DVD и дисков Blue-ray, валяющихся дома или на заднем дворе!

  • Практическое обучение по теме « как сделать солнечную панель с компакт-диском?» должен улучшить вашу способность выполнять прогрессивный солнечный проект, чтобы использовать солнце.

Резюме: вынос ключа

Огромные потребности в энергии в наших населенных пунктах или явление автономного энергоснабжения, открывающее путь для услуг солнечной энергетики.

С помощью этого нетрадиционного проекта солнечной энергии вы можете улучшить свои навыки инноваций. Всего за несколько шагов вы сможете воспользоваться бесплатным солнечным источником энергии. Вы можете произвести достаточно энергии, чтобы обогреть свою комнату, дом или даже бассейн, проявив немного творчества.

Итак, что я могу сделать с маленькой солнечной панелью, сделанной из компакт-дисков?

Бытовая солнечная тепловая система

Практический метод решения проблемы потери энергии — хранение тепла в резервуаре для воды.

Эффективное использование пространства

Солнечная панель для компакт-дисков, выходящая через окна на юг, представляет собой эффективный проект с точки зрения требований к пространству.

FAQ: Как сделать солнечный элемент с медным проводом, компакт-диском и диодами?

Электропроводность меди — одна из лучших среди металлов.Хотя он не может вырабатывать электричество при воздействии только солнечного света. Если только вы не вращаете магнитом вокруг катушки с медной проволокой.

Стабилитроны, однако, могут производить некоторое измеримое напряжение при воздействии солнечного света.

Диоды способны выдавать только пару милливольт. Можно проверить с помощью вольтметра или мультиметра.

Но он, по сути, не будет работать с какими-либо электронными устройствами, так как выходной ток будет чрезвычайно низким, а следовательно, и мощностью.

Видео «Сделай сам» на YouTube о создании солнечных панелей компакт-дисков с медным проводом и диодами не обеспечат достаточной энергии для питания любых бытовых электронных приборов.

Список литературы

  1. I. «Глобальное потепление на 1,5 ° C»; Октябрь 2018 г., Межправительственная группа экспертов ООН по изменению климата (МГЭИК)

  1. «Перепрофилирование дисков с фильмами Blu-ray как квазислучайных шаблонов нано-импринтинга для управления фотонами. Автор Александр Дж.Smith2, Chen Wang2, Dongning Guo, Cheng Sun и Jiaxing Huang

Как построить свою солнечную систему своими руками

Обеспечить полноценное питание вашего дома, автомобиля, каюты или лодки от солнца в 2020 году никогда не было так просто. Во-первых, Международное энергетическое агентство недавно заявило в своем отчете «Перспективы на 2020 год», что солнечная энергия — «новый король» электричества — это самая дешевая из когда-либо созданных форм электричества. Таким образом, значительно уменьшив или даже исключив ваши счета за коммунальные услуги с помощью DIY Solar, сейчас почти наверняка .

Еще лучше то, что стоимость материалов, необходимых для домашней солнечной энергии, резко упала за последнее десятилетие на 70%. Самая большая причина падения цен кроется в самих фотоэлектрических (PV) панелях: снижение цены на 90% (в 2019 году) с 2 долларов за ватт до ничтожных 0,20 доллара за ватт!

В среднем в США в период с 2010 по 2020 год стоимость установки жилой солнечной системы упала с 7,50 долларов за ватт до 2,50 долларов за ватт. (Значения варьируются на доллар или два от места к месту, и от того, основываете ли вы их на постоянном или переменном токе.)

Это означает, что ваши первоначальные затраты снижаются, а период окупаемости сокращается. Всего через 5-10 лет — если вы все сделали правильно — разумно полагать, что ваша солнечная система, сделанная своими руками, начнет зарабатывать для вас деньги. Это здорово как для вас, так и для всей планеты.

С чего вы начнете самостоятельное солнечное путешествие? Здесь вы откроете для себя все аспекты домашнего солнечного проекта, которые вы должны изучить, прежде чем внедрять и эксплуатировать . Выполнение описанного здесь пошагового процесса гарантирует, что вы охватите все свои основы, принимая мудрые решения и делая выбор на этом пути.

Обзор солнечных батарей своими руками

Большинство домовладельцев, которые хотят установить солнечную батарею, в конечном итоге находят монтажную компанию, но это не единственный вариант.

Самостоятельные люди с большим опытом или опытом работы в сфере заключения контрактов на электроэнергию смогут завершить успешный солнечный проект «сделай сам» от начала до конца после тщательного исследования и планирования, используя приведенные здесь руководящие принципы.

Если это похоже на вас, дерзайте! Вы на пути к тому, чтобы владеть и эксплуатировать установку экологически чистой энергии, которая может обеспечить вам энергетическую самообеспеченность и низкий уровень выбросов углекислого газа на десятилетия вперед.

Тем не менее, если вы специалист по домашнему хозяйству, практически не знакомый с настройкой сложных и состоящих из нескольких частей электрических систем, самостоятельный солнечный проект , выполненный с профессиональной помощью в нескольких ключевых точках во время проекта, таких как установка и электромонтаж, может быть более разумный вариант.

Имея в команде опытных людей, вы избежите покупки неправильных компонентов или некачественных материалов. Что еще более важно, вы исключите вероятность смертельных несчастных случаев из-за высокого напряжения.Кроме того, у вас меньше шансов аннулировать какие-либо гарантии.

Основные типы солнечных энергосистем

У вас есть три варианта использования солнечных энергетических систем для питания ваших домов и собственности:

  1. Подключено к сети — Ваша солнечная батарея напрямую подключена к коммунальной электросети, которую вы получаете, когда потребность в энергии превышает выходную мощность вашей системы. Любые излишки отправляются в сетку. В большинстве случаев электрическая компания кредитует ваш счет.
  1. Подключено к сети с резервным аккумулятором (гибрид) — Эта альтернатива позволяет хранить избыточную электроэнергию, произведенную солнечными панелями в вашем доме, в качестве резервного аккумулятора.Если ваши батареи полностью заряжены, избыток электроэнергии отправляется в сеть, и в большинстве случаев вам за это платят. Чтобы удовлетворить ваши домашние потребности, аккумуляторная батарея активируется и гаснет до того, как сеть перейдет в режим пиковой нагрузки.
  1. Автономный режим — В этой солнечной установке вы полностью независимы от коммунального энергоснабжения. Независимо от мощности вашей солнечной батареи — это все, что у вас есть. Вы можете подключить резервную батарею, чтобы избежать перебоев в работе.

На этапе исследования и планирования вашего солнечного проекта DIY вы должны спросить себя:

  • Какие именно — это потребности в электроэнергии, которые я хочу удовлетворить с помощью своей солнечной установки?
  • Что лучше всего: сеточная, автономная или гибридная?
  • Какие необходимые разрешения, лицензии и проверки я должен получить?
  • Какие материалы лучше всего доступны для моего проекта?
  • Как мне контролировать свою систему, чтобы убедиться, что она постоянно работает с максимальной эффективностью и функциональностью?
  • Что мне нужно делать, чтобы поддерживать свою солнечную батарею, чтобы она работала оптимально в течение всего срока службы?

Какое оборудование и материалы для солнечной энергии вам нужны?

На быстро растущем рынке возобновляемых источников энергии у вас есть много вариантов для каждого компонента, который вы должны интегрировать, чтобы ваша солнечная система DIY работала эффективно в течение всего срока ее эксплуатации.Вот список основных частей для большинства солнечных систем. ( Примечание: В вашей уникальной ситуации вам могут потребоваться другие элементы, не перечисленные здесь.)

  1. Солнечные панели
  2. Инверторы
  3. Оптимизаторы мощности
  4. Контроллеры заряда
  5. Отсоединение фотоэлектрических модулей
  6. Измеритель нетто
  7. Монтажные стойки или стойки + кронштейны
  8. Электропроводка и другие электрические детали
  9. Батареи

После всех головных работ и логистики готово, вы переходите к беглой работе: установке фотоэлектрических панелей на стойки или столбы где-нибудь на вашем участке, а затем их подключение к домашнему электрическому щиту.В зависимости от того, выберете ли вы сетевую, автономную или гибридную систему, могут потребоваться дополнительные электрические подключения, чтобы все заработало.

Плюсы DIY solar

Поскольку покупка солнечной батареи является значительным вложением средств, крайне важно тщательно изучить возможные варианты и взвесить преимущества и недостатки.

Вот основные преимущества солнечного проекта своими руками:

  1. Самый дешевый способ электрифицировать свой дом или автомобиль.
  1. Удовлетворение от осознания того, что вы сделали это самостоятельно.
  1. Может быть более рентабельным для небольших проектов по электрификации, таких как наружное освещение или сарай для инструментов, чем их подключение к электросети.
  1. Лично вносит свой вклад в преобразование возобновляемой энергии, необходимое для сдерживания нашего климатического кризиса.

Минусы DIY Solar

Самостоятельный солнечный проект также имеет ряд недостатков.

Вот основные минусы солнечного проекта своими руками:

  1. Для создания солнечной батареи с нуля требуются передовые технические знания и опыт, которых у вас может не быть.
  1. Домашние комплекты на солнечной энергии, сделанные своими руками, обычно предназначены для автономной работы в небольших проектах. Сегодня становятся доступными комплекты для солнечных батарей, которые позволяют напрямую подключаться к коммунальной сети и могут позволить вам питать весь ваш дом.
  1. Поскольку стоимость полной солнечной установки резко упала в последние годы, , как , больше не является рентабельным, чтобы выполнять работу самостоятельно, а не использовать сертифицированных технических специалистов из аккредитованной компании.
  1. Если ваш проект представляет собой солнечную батарею на крыше, вы можете случайно повредить крышу при сверлении отверстий или неправильной гидроизоляции.
  1. Повреждение крыши, скорее всего, приведет к аннулированию гарантии на нее. Страхование не может покрывать ущерб, нанесенный водой или плесенью в результате утечек.
  1. Работа при высоком напряжении может легко привести к случайному поражению электрическим током и возможной смерти, если у вас нет лицензии.
  1. Если вы устанавливаете фотоэлектрические панели на крыше, риск травмы или смерти в результате падения может быть слишком велик для человека, не имеющего опыта работы на высоте.
  1. Самостоятельная установка солнечной энергии может помешать вам воспользоваться определенными местными или государственными скидками или льготами, которые вы бы заработали, если бы наняли уполномоченную солнечную компанию.

После рассмотрения всех плюсов и минусов самостоятельной солнечной энергии, вы все равно можете высказаться в пользу реализации собственного проекта. Если да, то перед тем как начать, нужно сделать длинный список. Если внимательно следовать, вы все равно можете выйти вперед.

Расчет потребности в электроэнергии

Сколько электроэнергии вы хотите производить с помощью солнечной батареи? Ответ на этот вопрос — самый важный аспект вашего солнечного проекта DIY.

Это позволит вам выяснить, сколько солнечных панелей вам нужно, и, при желании, размер вашей аккумуляторной батареи для хранения солнечной энергии. Потребление энергии также будет определять необходимый вам инвертор и контроллеры заряда, а также толщину проводки и размеры предохранителей.

Каждый электроприбор важно включить в этот расчет, чтобы получить общую выходную мощность . Вам нужна сумма всех потребностей в электроэнергии от всех ваших приборов, таких как холодильник, духовка, водонагреватель, компьютеры, телевизоры, стиральная машина, фен, фены, часы, освещение, электрические плинтусы, обогреватели, мобильные телефоны. , планшеты и др.

Начните с поиска этикеток с номинальной потребляемой мощностью на всех ваших приборах и устройствах.

На некоторых из них может отображаться мощность. В других случаях вам придется рассчитывать это на основе заданной силы тока или напряжения. Используйте эту формулу для преобразования:

Ватт (Вт) = Вольт (В) x Ампер (А)

Есть много онлайн-калькуляторов, которые можно использовать при суммировании. Или вы можете настроить такую ​​таблицу:

Примечание: Чтобы заполнить четвертый столбец, умножьте выходную мощность (столбец 2) на количество часов использования в день (столбец 3).Затем сложите все значения в четвертом столбце, чтобы получить общую мощность, которую вы используете в день, выраженную в киловатт-часах (кВтч).

Для всех типов солнечных панелей своими руками используйте количество киловатт-часов (кВтч), которое вы используете, чтобы выполнить несколько расчетов, чтобы определить количество и напряжение солнечных панелей, необходимых для полного питания вашего проекта. Бесплатный онлайн-калькулятор может упростить его и многие другие расчеты, связанные с вашим солнечным проектом DIY.

DIY сетка солнечная

В солнечной установке, связанной с сетью, вы напрямую подключаетесь к коммунальной электросети.Это означает, что когда ваша солнечная батарея производит больше электроэнергии, чем вам нужно, она переходит в сеть и становится доступной для потребления другими.

В большинстве случаев ваша электрическая компания платит вам за эту энергию через программу, называемую чистым счетчиком. Это означает, что избыток возобновляемой энергии возвращает ваш электросчетчик, когда он идет в сеть, так что ваше общее потребление энергии (которое вы платите) снижается.

Будет ли ваш поставщик электроэнергии возмещать вам расходы по розничной или оптовой цене, зависит от того, где вы живете.К сожалению, не во всех штатах разрешен нетто-учет.

Чтобы получить дополнительную информацию о правилах учета нетто в вашем штате, посетите DSIRE (База данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности).

Источник изображения: DSIRE

В сетевой системе, когда ваши потребности в энергии выше, чем может обеспечить ваша солнечная батарея — например, ночью или когда ваши панели покрыты снегом, — электрическая сеть отправляет необходимую энергию на ваш домой, избегая перебоев.

Снаряжение, необходимое для солнечной системы, связанной с сеткой

В сетке, иногда называемой сетевой солнечной установкой для крыши, есть несколько основных компонентов, необходимых для правильного функционирования.

  • Фотоэлектрические панели
  • Монтажное оборудование
  • Чистый синусоидальный инвертор, подходящий для подключения к сети (преобразует постоянный ток фотоэлектрических панелей в переменный для домашнего использования; перекачивает дополнительный переменный ток обратно в энергосистему)
  • DC или оптимизатор мощности (максимизирует энергию, получаемую от ваших солнечных элементов)
  • Отключение сети (для отключения вашей системы во время сбоя)
  • Отключение постоянного тока (для отключения массива для обслуживания)
  • Блок комбайнера (хранит все компоненты в одном месте)

Примечание: Существует три различных типа инверторов, которые могут работать в системе с привязкой к сети.Независимо от вашего выбора, убедитесь, что это инвертор чисто синусоидального типа. (Подробнее об этом см. Ниже в разделе «Автономные сети»).

Струнный инвертор

Струнные инверторы являются наиболее экономичными, если у вас дом, выходящий на юг, без проблем с затемнением. С помощью этого инвертора электрический ток от цепочек из нескольких панелей каждая подключается и подается в инвертор. Если на одну панель в струне влияет затенение или она выходит из строя, выход энергии из всей этой струны уменьшается.

Струнный инвертор с технологией оптимизатора постоянного тока

Струнный инвертор с технологией оптимизатора постоянного тока решает эту проблему. К каждому солнечному модулю в вашем массиве прикреплен отдельный оптимизатор мощности, который работает независимо от всех остальных. Весь постоянный ток, поступающий от оптимизаторов, направляется в инвертор, где происходит преобразование постоянного тока в переменное.

С этим типом инвертора затенение или неисправность будут влиять только на определенные панели (а не на всю цепочку).С помощью этого типа инвертора можно контролировать работу каждой панели.

Микроинвертор

Микроинвертор — это тип инвертора, прикрепленный к каждой панели. Там происходит преобразование постоянного тока в переменный. Затем переменный ток соединяется с вашей крышей и питается непосредственно к вашей домашней коробке выключателя переменного тока.

Этот тип инвертора самый простой в установке. Это также позволяет вам расширить вашу солнечную батарею с помощью других типов или моделей фотоэлектрических панелей, каждая из которых имеет свой собственный микроинвертор.(Напротив, чтобы расширить солнечную батарею с помощью струнных инверторов, вы должны использовать тот же тип панели.)

Если учесть все факторы, то система привязки к сетке на самом деле является самой простой и наименее дорогой установкой. Автономные и гибридные системы требуют — в дополнение к перечисленным выше основным частям сетевой системы — контроллеры заряда, аккумуляторный блок и другие дополнительные устройства защиты от перегрузки по току.

У нас есть пост о лучших солнечных инверторах, которые вы можете купить.

Автономные солнечные системы

Если вы каким-либо образом заинтересованы в том, чтобы жить без электросети или если вы находитесь далеко от коммунального предприятия, автономная солнечная батарея, которую иногда называют автономной, — это легкая задача.Хорошие новости на 2020 год: ваши возможности автономной солнечной энергетики буквально безграничны, независимо от того, электрифицируете ли вы удаленную кабину, фургон, жилой дом или даже лодку.

Оборудование, необходимое для автономных солнечных систем

Основные компоненты автономной системы аналогичны настройке с привязкой к сетке с добавлением:

  • Контроллер заряда (посылает постоянный ток в резервный аккумуляторный блок, но время от времени отключает его для предотвращения перезарядки)
  • Аккумуляторный блок (необходим для подачи питания, когда солнце не светит)
  • Инвертор ( модифицированная или чистая синусоида в зависимости от ваших потребностей в питании)
  • Баланс компонентов системы (BoS) (провода, предохранители, блок выключателя и т. д.)

Следующее короткое видео от Su-Kam Solar описывает различные варианты использования чисто синусоидальных инверторов по сравнению с модифицированными синусоидальными инверторами. Вы не только увидите разницу в графических иллюстрациях обоих; вы тоже услышите контрасты.

Определите ваши потребности в электроэнергии для автономной солнечной системы

Для любого типа солнечного проекта «сделай сам» вы должны определить свои потребности в энергии, как обсуждалось ранее.В автономном режиме вы берете это значение и вычисляете количество аккумуляторов, в которых вам нужно его хранить. Если вы предпочитаете, чтобы его хватило на несколько дней или недель, вы также должны это учитывать. .

С батареями все усложняется, поскольку они рассчитаны на хранение при комнатной температуре или немного выше. Это означает, что их емкость для хранения значительно уменьшается (на 50% и более), если вы находитесь в морозных условиях. Поэтому, когда вы находитесь в холодном месте или в сезон, вам может потребоваться значительно увеличить емкость аккумулятора только по этой причине.

Напряжение аккумулятора

Напряжение вашей аккумуляторной батареи — 12 В, 24 В или 48 В — тоже имеет значение. Это влияет на толщину (и цену) соединительных проводов между ними и кабелем, идущим к инвертору.

Чтобы определить напряжение, подумайте, сколько ватт вам нужно для питания всех ваших приборов. Аккумуляторный блок на 12 В может быть достаточным для мобильного телефона и нескольких приборов на 12 В постоянного тока. Но если вы хотите выработать 2000 Вт или более, аккумулятор на 24 или 48 В имеет больше смысла.

Солнечные часы

Еще одно важное соображение — это количество солнечных часов , которое ваши панели будут получать каждый день. Это число не равно длине светового дня и меняется в зависимости от времени года.

Это зависит от угла наклона солнца по отношению к ориентации ваших панелей. Карты солнечных часов для США доступны в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL).

Годовая горизонтальная освещенность в США
Источник изображения: NREL
Контроллер заряда

Как только вы узнаете напряжение своей солнечной батареи и напряжение аккумуляторной батареи, вам понадобится контроллер заряда для управления этими двумя параметрами.В настоящее время доступны два основных типа технологий контроллеров заряда: PWM, (широтно-импульсная модуляция) или MPPT (отслеживание точки максимальной мощности).

Когда напряжения совпадают, подойдет ШИМ-контроллер заряда. Если напряжения разные, используйте контроллер MPPT.

Преобразователь постоянного / переменного тока

И последнее, но не менее важное, это инвертор, который вам нужен для преобразования постоянного тока из модулей в переменный ток для устройств, работающих от переменного тока. Кроме того, вам необходимо знать, какой тип переменного тока требуется инвертору.В США это разделенная фаза 120/240 В, 60 Гц.

Хотя некоторые инверторы можно настраивать, другие фиксированы. Перед покупкой проверьте лист технических характеристик инвертора (в руководстве или на веб-сайте компании), чтобы убедиться, что у вас есть тот, который требуется вашей системе.

Дополнительные соображения

Еще одним усложняющим фактором является то, что некоторые устройства используют 240 В, а другие — 120 В. Не все инверторы выдают 240 В, поэтому вам может потребоваться объединить в стек (то есть соединить вместе) два инвертора, каждый на 120 В, чтобы удовлетворить все ваши потребности в электроэнергии.Опять же, проверьте спецификацию, чтобы убедиться, что вы используете правильное оборудование.

И последнее: инвертор предназначен для работы с конкретным аккумулятором — 12 В, 24 В или 48 В. Итак, вам нужно решить, какой размер батарейного блока вы будете использовать , прежде чем вы купите инвертор.

Если вы думаете, что, возможно, захотите в будущем увеличить свою солнечную батарею и / или аккумуляторную батарею, покупка инвертора сейчас, который может выдерживать дополнительное напряжение, избавит вас от необходимости делать дорогостоящую модернизацию инвертора позже.

Гибридные солнечные системы своими руками

Объединяя возможности как сетевых, так и автономных солнечных систем, гибридные системы объединяют в себе лучшее из обоих миров. Вы можете хранить солнечную энергию для использования ночью или при отключениях электроэнергии.

Это идеальный вариант для домовладельцев в определенных районах, которым в противном случае пришлось бы платить более высокие пиковые ставки за электроэнергию в сети по вечерам или ночью.

Однако, если у вас есть хороший сетевой счетчик в вашем районе и перебои в подаче электроэнергии минимальны, стандартная система привязки к сети может быть вашим лучшим выбором.

Ниже приведена диаграмма, иллюстрирующая, как работает гибридная система:

Как показано на рисунке, в системе этого типа используется специальный гибридный инвертор. Также важно отметить, что если вы выберете эту установку, вам следует приобрести батареи во время установки. Аккумуляторные технологии быстро развиваются, что может привести к несовместимости с вашей гибридной системой, если вы будете слишком долго ждать. Это может означать для вас много дорогостоящих обновлений позже.

Для гибридных систем обычно используются аккумуляторные батареи по переменному току.Эти батареи хранят как постоянного тока от солнечной батареи, так и сетку переменного тока как переменный ток (AC) . В настоящее время Tesla Powerwall — один из самых популярных вариантов аккумуляторной батареи с переменным током.

Напротив, батарея с постоянным током накапливает постоянный ток от ваших солнечных панелей и преобразует переменный ток из электросети в постоянный ток, который также сохраняется в батарее.

Фотоэлектрическая система, использующая батарею с постоянным током, более энергоэффективна, чем современные батареи с переменным током.Эта разница более выражена при масштабной установке. Так что это, вероятно, не повлияет на эффективность вашей домашней солнечной установки.

Какой тип солнечной панели лучше всего подходит для вашего солнечного проекта своими руками?

Для жилых проектов доступны три основных типа солнечных панелей.

Монокристаллические солнечные модули состоят из 60 или 72 солнечных элементов из кремния однородного черного цвета, покрытых стеклом и обрамленных металлом. Каждая ячейка имеет закругленные белые края.Монокристаллические панели немного дороже других видов, но значительно эффективнее. Они преобразуют до 23% солнечного света в электричество.

Поликристаллические солнечные панели также содержат 60 или 72 солнечных элемента, каждый из которых имеет идеально квадратную форму и имеет пестрый синий цвет. Они преобразуют около 15% -17% солнечной энергии в полезную электрическую энергию. Поликристаллические панели немного дешевле монокристаллических модулей.

Тонкопленочные солнечные элементы — это легкие и гибкие листы фотоэлектрического материала, нанесенные на твердую поверхность, например стекло.Тонкие пленки даже менее эффективны, чем другие типы, обычно всего на 10-13%. Они также дешевле.

Выбор подходящих солнечных панелей для работы

Если вы ограничены в пространстве для своего собственного солнечного проекта, монокристаллические панели — лучший вариант из-за их максимальной эффективности и сопоставимой стоимости с их поликристаллическими собратьями.

Поликристаллические панели могут быть подходящими, если пространство не является проблемой, и вы пытаетесь снизить затраты — даже незначительно.

Тонкие пленки не подходят для небольших проектов по установке солнечных батарей, да и того не стоит.

Часто задаваемые вопросы о солнечной батарее своими руками

Для такого сложного и дорогостоящего проекта, как солнечная энергия «сделай сам», вам абсолютно необходимо сделать все правильно. Вот несколько вопросов, ответы на которые могут быть вам интересны.

1. Является ли солнечная система с привязкой к сети, автономной или гибридной солнечной системой лучше всего для самостоятельного солнечного проекта?

На этот вопрос нет правильного ответа. Это полностью зависит от ваших целей, технических знаний, опыта работы с электричеством, потребностей в энергии и вашего местоположения.

Например, если ваша цель — привести в действие все ваши 2000 кв.футов дома для семьи из четырех человек, и у вас есть чистые измерения с редкими отключениями электроэнергии, система привязки к сети является наиболее экономичной.

Однако, если вы хотите электрифицировать уединенное охотничье убежище только осенью, автономная солнечная система — ваш лучший выбор.

Гибридная солнечная система — лучший вариант, если у вас нет доступа к сетевым счетчикам, ваша коммунальная компания взимает высокие ставки в периоды пикового использования или если вы подвержены частым отключениям или отключениям электроэнергии.

2. Каковы скрытые затраты на солнечный проект своими руками?

Есть несколько разрешений и проверок — от вашей местной юрисдикции и от энергетической компании — за которые вы должны заплатить , прежде чем ваш солнечный проект DIY может быть запущен.Проконсультируйтесь с ними, чтобы узнать, что вы должны делать и когда в процессе. Отсутствие хотя бы одного может задержать или даже помешать завершению вашего проекта.

Но прежде чем вы даже начнете проводить исследования своей солнечной системы, убедитесь, что домовладелец, не имеющий лицензии, может установить сетевую солнечную батарею. Если нет, вам придется привлечь лицензированную солнечную компанию. Это может быть на несколько тысяч долларов больше, чем вы изначально планировали.

Страхование вашего дома может увеличиться из-за панелей на крыше или собственности.Свяжитесь со своим агентом, прежде чем приступить к работе, чтобы определить, соответствует ли ежегодное увеличение вашему бюджету.

Если вы не совсем уверены, что приобрели все необходимые компоненты, убедитесь, что они подлежат возврату, прежде чем даже вынимать их из коробки. Если вы ошиблись и вам нужно заменить материалы, вы будете разочарованы дополнительными расходами, если вам не удастся вернуть деньги за товар (-ы).

3. Имею ли я право на какие-либо налоговые льготы как независимый домовладелец, выполняющий установку солнечных батарей?

В U.S., федеральный налоговый кредит на солнечную энергию, также называемый инвестиционным налоговым кредитом (ITC), позволяет вычесть 26% (сниженная до 22% в 2021 году) от стоимости вашей солнечной установки без ограничения. Вы можете сделать это как установщик или нанять компанию для выполнения этой работы.

На данный момент нет плана по предоставлению этой налоговой льготы после 2021 года домовладельцам при нынешней администрации, хотя недавно избранная исполнительная власть и Конгресс могли бы это сделать.

Сертификаты

на солнечные возобновляемые источники энергии (SREC) — еще один стимул для домовладельцев.С помощью этой программы вы продаете энергетические сертификаты своему коммунальному предприятию и получаете деньги обратно. Система работает как биржа. Значения SREC варьируются от штата к штату и от месяца к месяцу.

Вы должны связаться с властями своего штата и местными властями, чтобы узнать о любых других льготах или скидках. Это может быть условием вашего найма утвержденной солнечной компании для выполнения установки.

Завершение работы на солнечной батарее своими руками

Самая важная часть солнечного проекта DIY — это планирование и дизайн.Для этих шагов вы должны провести много исследований.

Критическое число, необходимое для всех расчетов, — это количество ватт-часов электроэнергии, потребляемой в день всеми приборами, которые вы хотите получать от солнечной батареи. Если вы включаете аккумулятор, важно знать, на сколько дней вы хотели бы иметь запас энергии.

Как только вы это поймете, вам следует приобрести необходимые компоненты для сетевой, автономной или гибридной системы.

После получения всех необходимых разрешений и осмотра вы устанавливаете панели.Прежде чем они начнут работать и начнут производить электроэнергию, необходима еще одна или две проверки.

Ваш проект DIY солнечной энергии, если он сделан правильно, может обеспечить вас десятилетиями чистой энергии. Это беспроигрышный вариант для вас и всей планеты.

Советы по созданию солнечной батареи своими руками

Возобновляемые источники энергии становятся все более доступными для потребителей, но для большинства людей солнечные панели все еще могут оказаться довольно дорогими. Проблема здесь в том, что коммерческие панели действительно дороги в производстве и обслуживании, но если вы любите приключения или достаточно опытны, вы можете попробовать построить солнечную панель самостоятельно.Хотя это может показаться невозможным, это захватывающий и сложный проект, и позвольте мне сказать вам, что построить свою собственную солнечную панель дома более чем возможно.

На самом деле, самодельные солнечные панели становятся все более популярными прямо сейчас, и есть много людей, которые делают это, чтобы экспериментировать и получать удовольствие или сэкономить деньги, используя дешевую солнечную энергию. Студенты делают солнечные панели в рамках своих проектов, взрослые делают это, чтобы сэкономить деньги, некоторые делают это просто для удовольствия. Итак, если вы читаете это эссе, то, вероятно, подумываете о создании собственной солнечной панели, что действительно смело.Итак, если вы хотите узнать, как построить свою собственную солнечную панель, продолжайте, вот пошаговая инструкция, как это сделать.

Шаг 1. Создайте шаблон и постройте рамку

Во-первых, вам нужно решить, какого размера и формы будет ваша панель. Это может зависеть от того, где вы планируете разместить свою панель, но в целом вы ограничены только своими амбициями. Каркас вашего панно может быть изготовлен из фанеры или другого прочного и легкого материала по вашему выбору. Это самая легкая часть проекта, и на этом этапе вам нужно работать только с частью планирования.Запишите пропорции вашей панели и определите, сколько материалов вам понадобится для изготовления панели. Нанесите краску для настила и сайдинга на фанерную панель, чтобы сделать ее менее уязвимой для ультрафиолетовых лучей.

Шаг 2: Солнечные батареи

Следующее, что вам нужно сделать, это собрать солнечные батареи. Вам придется использовать солнечные элементы, и это похоже на самую дорогостоящую часть проекта, но это все равно будет намного дешевле, чем покупка всей солнечной панели у продавца и оплата услуг по установке.Итак, поищите солнечные панели в местных магазинах и интернет-магазинах, выберите те, которые подходят вам лучше всего, и выполните следующие инструкции. Вы также можете найти услуги по написанию эссе, поскольку их шаблоны часто фокусируются на этой теме, которая сейчас довольно популярна среди студентов. Составление плана создания солнечной панели также важно, так что следите за своим планом. Как видно из статей, написанных сервисом StudyMoose, создать солнечные элементы в домашних условиях практически невозможно, так что это одна из вещей, которые вам нужно будет купить.В этом эссе все упомянутые нами вещи доступны для покупки в большинстве интернет-магазинов, поэтому не беспокойтесь, вы сможете заполучить все необходимое оборудование.

Шаг 3: Просверливание отверстий в раме для соединения

Итак, вам нужно просверлить отверстия в фанере для подключения солнечных батарей. Это самый простой шаг, но вам нужно быть точным при сверлении этих отверстий, потому что вы хотите, чтобы все подходило идеально. Вы не хотите, чтобы ваши солнечные элементы располагались там хаотично, поэтому просверлите все отверстия ровной линией.

Шаг 4: приклеивание ячеек к каркасу

Следующим шагом будет приклеивание солнечных элементов к раме. Используйте силиконовый клей; он лучше всего подходит для этой цели, поскольку хорошо выдерживает высокую температуру. Проверяйте напряжение каждый раз, когда кладете цепочку ячеек на раму, чтобы убедиться, что все работает правильно, прежде чем приклеивать их. После того, как вы склеите ячейки, внести исправления, мягко говоря, будет сложно.

Шаг 5: Припаиваем провод

Итак, после того, как вы закончите размещать гирлянды солнечных элементов на раме, пора припаять провода.Писать об этом легче, чем делать это на самом деле, но нужно набраться терпения. В идеале у вас должно получиться равное количество проводов для положительной и отрицательной сторон каждой ячейки. Вставьте провода в отверстия, которые вы предварительно просверлили в раме, и подключите их к отрицательному и положительному контактам соответственно. Проверяйте ток после каждого подключения. Это сложный процесс, поэтому вам может понадобиться помощь друга.

Шаг 6. Электроэнергия

Вот где начинается самое интересное.Написав несколько эссе и построив солнечную батарею на основе этих знаний, вы начинаете понимать, что электричество — самая захватывающая часть процесса. На этом этапе проекта вам нужно будет купить или найти где-то следующие три предмета: инвертор, аккумулятор глубокого разряда и контроллер заряда. Эти три очень важны здесь, так что ничего не пропускайте. Подсоедините панель к контроллеру заряда, затем подсоедините аккумулятор к другой стороне контроллера. Подключите аккумулятор к инвертору, и вы готовы к включению вашей системы.

Шаг 7. Надавите на оргстекло

Итак, нужно закрепить все ячейки так, чтобы они плотно прилегали к панели. Это важно для правильного соединения и общего срока службы панели, которую вы создаете. Вам нужно надавить на все четыре угла каждой ячейки, чтобы они были в полной безопасности. Давление должно быть равномерным, чтобы вам приходилось прилагать одинаковое усилие к каждому углу. Помните, что не следует слишком сильно нажимать, чтобы не сломать оргстекло.

Шаг 8: Установка распределительной коробки

После того, как вы закончите сборку, самое время установить распределительную коробку. Рекомендуется использовать распределительную коробку, которая блокирует обратный ток. Если вы знаете, как делать солнечные панели, то, вероятно, знаете, что обратный поток энергии нежелателен в случае с солнечной панелью. Если вы используете современный контроллер заряда, как мы, то вам не понадобится дополнительный блокиратор обратного потока, потому что он уже есть в контроллере заряда.Если в вашем контроллере заряда нет блокиратора обратного тока, тогда сделайте себе услугу и купите его — это необходимо. Установите его снаружи распределительной коробки, потому что они время от времени ломаются, и вам нужно будет легко получить к нему доступ.

Следующее, что вы знаете, проверьте ток снова, точно так же, как вы делаете после каждого шага сборки, чтобы вы знали, что все идет хорошо. Как только распределительная коробка включена и блокиратор обратного потока включен, вы готовы к установке панели на крыше или в любом другом месте.

Последние мысли

После завершения проекта лучше всего написать о своих впечатлениях, и я решил этим заняться. Я видел, как другие люди в Интернете делали то же самое, и их опыт оказался очень полезным, хотя мне пришлось изменить некоторые из их шагов для достижения моих собственных целей. Конечно, вы можете сделать то же самое и изменить свой проект именно так, как вы этого хотите.

Это общие советы о том, как собрать собственную солнечную панель, и после того, как я закончил свою панель, я понял, что потратил где-то около 500 долларов, что намного дешевле, чем будет стоить коммерческая панель.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *