Солнечная батарея своими руками: экологичная дешёвая электростанция. Как сделать солнечную батарею в домашних условиях?

Солнечный свет приводит к избытку электронов в одном слое и недостатку электронов в другом. Избыточные электроны мигрируют в область с недостатком электронов, этот процесс называется p-n контактом.

Как собрать своими руками солнечные батареи для частного дома

Мысль о самодостаточном доме присутствует у многих владельцев дач. Неудивительно: плата за обслуживание повышается дважды в год, а между тем они есть — вода под ногами, тепло и солнечная энергия. Сама природа дает нам все необходимое, так почему бы нам не использовать ее дары? Возьмем, к примеру, энергию нашего космического солнца. Это буквально бесплатные киловатты, которые вы можете получить, если сделаете собственные солнечные панели. Конечно, можно купить, но домашнее приготовление — это значительная экономия. Итак, давайте подумаем, как построить домашнюю электростанцию.

Читать статью.

Как устроены и работают солнечные батареи

Если вы знакомы с уроками физики в школе, то вам наверняка знаком такой термин, как «полупроводник». Солнечные батареи основаны на них. Разумные люди изобрели кремний, и на сегодняшний день это самый совершенный из известных нам полупроводников. Когда верхняя кремниевая пластина полупроводника нагревается, электроны на верхней пластине перемещаются на нижнюю пластину, но возвращаются обратно в свое правильное положение. Они проходят через соединительные провода и при этом питают аккумуляторы. Одним словом, секрет кроется в электронах, которые перемещают и направляют их в нужном направлении.

ФОТО: pro-dachnikov.com Чтобы кремниевые ячейки были как можно более активными, была разработана монокристаллическая технология, при которой кристаллы кремния имеют всего несколько граней и электроны легче переносятся.

Как работает солнечная батарея? Сами кремниевые коллекторы, система преобразования энергии в электроны, батареи для хранения энергии, а также дополнительные компоненты, которые позволяют собирать энергию в интересах владельца. Полупроводниками являются модули преобразования, фотоэлектрические элементы или кремниевые пластины. Кремний можно использовать монокристаллическим методом, о котором уже говорилось, или поликристаллическим, который менее эффективен.

Батареи необходимы для хранения энергии, и их должно быть две (вторая служит в качестве резервной). Первая батарея собирает энергию и передает ее непосредственно к бытовым приборам, а вторая батарея необходима для хранения избыточной энергии. Как только напряжение в сети начинает падать, включается аварийный источник питания.

ФОТО: nazya.com Контроллеры играют важную роль в солнечной системе; без них невозможно безопасно и эффективно перераспределить потоки энергии между устройствами батареи. Хотя на самом деле они выполняют функции простых регуляторов мощности, они незаменимы.

При самостоятельной сборке солнечного модуля нельзя пренебрегать ни одним элементом. Каждый из них, каким бы маленьким он ни был, выполняет важную задачу. Например, диоды. Они могут показаться излишними, но на них лежит важная задача защиты блоков от перегрева.

Виды фотоэлементов и их особенности

Кремниевые пластины для солнечных модулей бывают поликристаллическими и монокристаллическими. Мы посмотрим, в чем различия и какие из них наиболее эффективны:

• Монокристаллические элементы стоят дороже своих аналогов, поскольку их производство требует более совершенных технологий. Их КПД достигает 25 %, и они могут прослужить не менее четверти века. Это очень солидный срок для таких клеток. В то же время за 25 лет они потеряют лишь около 5 % своей эффективности, что незначительно. Монокристаллические коллекторы улавливают солнечную энергию всей своей поверхностью и работают даже в облачную погоду. Такие батареи дороже, но окупаются гораздо быстрее, чем поликристаллические. Они также необходимы в меньших количествах, что означает, что фотоэлектрические элементы из монокристаллического кремния могут занимать меньшую площадь для выработки определенного количества электроэнергии.

• Поликристаллические батареи уступают монокристаллическим только потому, что в них используется менее качественный кремний. Процесс производства довольно примитивен, что напрямую влияет на эффективность конечного продукта. Часто поликристаллические батареи просто изготавливаются из монокристаллических отходов. Они имеют голубоватый цвет и легко узнаваемы. Поликристаллические ячейки на 20% менее эффективны, а КПД составляет не более 18%. Это означает, что для извлечения необходимого количества энергии требуется большая площадь поверхности. Однако, несмотря на кажущуюся низкую эффективность, поликристаллические фотоэлектрические элементы покупают чаще. И это связано не только с ценой. Они обеспечивают превосходные результаты в пасмурную погоду — лучше, чем монокристаллические ячейки.

ФОТО: tiu.ru Наконец, следует отметить, что научные исследования постоянно повышают эффективность этого типа батарей, поэтому его не стоит списывать со счетов.

Фольгированные батареи — новинка на рынке фотоэлектрических элементов, но они становятся все более популярными. Стоимость этих панелей все еще слишком высока для широкого спроса, но есть несколько причин рассмотреть их:

• Пленочные элементы на основе теллурида кадмия — это космическая технология, которая уже была успешно испытана на внеземных аппаратах. Есть даже небольшой нюанс: при нагревании кадмий выделяет токсичные пары. В солнечных батареях эти пары минимальны и практически безвредны в чистом воздухе.
• С другой стороны, солнечные батареи CIGS — это совсем другое дело. Они безопасны, поскольку изготовлены из меди, селена, индия и галлия. Преимуществом этого типа является его чрезвычайная гибкость. Кстати, этот тип также активно использовался в космических спутниках и сейчас очень популярен у потребителей активного туризма. КПД небольших CIGS солнечных источников питания достигает 20 %.

Оказалось, что для полного энергоснабжения зимой потребуется в пять раз больше блоков, чем летом. Поэтому стоит установить больше батарей одновременно или предусмотреть гибридную систему электроснабжения на зимний период.

Что представляет собой солнечная батарея

Солнечный модуль — это набор специализированных фотоэлектрических элементов, которые вырабатывают электроэнергию под воздействием солнечного света. Конечный продукт, используемый на практике, состоит из инвертора, зарядного устройства и аккумулятора. Фотоэлектрические элементы соединяются в группы последовательно и параллельно для получения определенного тока и напряжения. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный. Зарядное устройство необходимо для зарядки аккумулятора, поскольку ночью солнце не светит.

Разновидности

Солнечные батареи классифицируются по-разному. Существует два типа кремниевых батарей: монокристаллические, которые изготавливаются из очень чистого кремния, и поликристаллические, которые получаются путем постепенного охлаждения кремния.

Монокристаллические батареи изготавливаются из одного монокристалла, выращенного из кремния в определенных условиях. Материал представляет собой тонкое поперечное сечение этого кристалла. Эффективность составляет 17-22%. Это самый дорогой и высококачественный компонент. Внешне они выглядят как черные прямоугольники со скошенными краями.

Поликристаллические ячейки были разработаны для снижения себестоимости и конечной цены ячеек. Они изготавливаются из расплава кремния, состоящего из нескольких кристаллических образований. Их урожайность составляет около 12-18 %. Свойства этих ячеек несколько ограничены, но их цена более доступна для массового потребителя. Внешне они синие и прямоугольные.

Фольговые батареи (или аморфные батареи) делятся на следующие типы. Теллурид кадмия, обладающий высоким коэффициентом поглощения света, и селенид индия меди, эффективность которого выше, чем у первого. Полимерные солнечные элементы характеризуются низкой стоимостью материалов, экологической чистотой и гибкостью. Аморфные элементы обладают более слабыми свойствами, чем моно- или поликристаллические конструкции. Однако они гораздо дешевле, поэтому общая мощность аморфных солнечных модулей ничуть не уступает более производительным моделям. Единственное различие заключается в количестве ячеек. Аморфные солнечные панели изготавливаются из различных материалов и могут быть жесткими или гибкими. Особенностью этих панелей является их способность работать в пасмурные дни при низком уровне освещенности.

Преимущества и недостатки

Солнечная энергия имеет много преимуществ перед обычной тепловой энергией:

• Он является экологически чистым,
• его устройства долговечны в эксплуатации,
• они просты в изготовлении и установке,
• они молчат,
• можно создавать автономные устройства, не зависящие от сети,
• без движущихся частей,
• малый вес,
• низкая экономическая стоимость,
• срок окупаемости (10 лет) меньше, чем срок их службы (30 лет).

Однако это не лишено недостатков. Фотоэлектрические элементы имеют низкое поглощение света, обрабатывают только 20% падающего солнечного света и имеют низкий КПД. По сравнению с традиционными источниками энергии, солнечные батареи вырабатывают лишь около 15% поглощенной ими солнечной энергии. Фотоэлектрические элементы сильно зависят от погоды: При облачной или туманной погоде производительность резко падает.

Конечно, фотоэлектрические элементы нельзя построить самостоятельно, их необходимо приобрести. Остальные компоненты батареи продаются в магазинах электроники. Однако сборка батареи из готовых заводских компонентов вполне доступна для умелого мастера, знающего основы электротехники.

Шаг 3: Контроллер зарядки

Самой сложной частью конструкции является контроллер заряда. Контроллер заряда должен отвечать нескольким требованиям к конструкции:

1. Низкое падение напряжения: Поскольку напряжение солнечного модуля чуть выше 14 В, а номинальное напряжение батареи составляет 13,4 В (3,35 В на элемент), допустимое напряжение отключения контроллера заряда должно быть как можно ниже.
2. Высокая сила тока. При максимальной выходной мощности солнечный модуль обеспечивает ток около 2 А. Поэтому прямой транзистор должен быть способен проводить ток не менее 2А с минимальным падением и не должен перегреваться.
3. Минимальный ток утечки в батарее при отсутствии тока от солнечного модуля. Это необходимо для того, чтобы избежать разрядки аккумулятора во время хранения.
4. Регулировка силы тока не требуется. Поскольку солнечный модуль является устройством постоянного тока, ток, проходящий через модуль, регулировать не нужно, только напряжение.
5. Регулируемый контроль напряжения. Идеальной настройкой является максимальное напряжение зарядки литиевого элемента. В данной конструкции оно составляет 14,4 В (3,6 В на ячейку).

Принципиальную схему можно увидеть в верхней части страницы.

Основным проходным транзистором является силовой транзистор P-MOS. В нормальном режиме работы МОП-транзистор управляется выше порога для обеспечения минимального импеданса в рабочем режиме (линейный режим).

Напряжение контролируется регулятором TL431.

Выход MOSFET подключен к диоду Шоттки для предотвращения обратного тока от батареи к контроллеру заряда. Диод Шоттки используется для минимизации падения напряжения при активации.

Оптический изолятор разрывает соединение между батареей и цепью обратной связи TL431. Хотя делитель напряжения имеет относительно высокое сопротивление (100kΩ), он все равно вызывает нежелательные токи утечки, когда батарея не используется. Благодаря использованию оптического изолятора, подключенного к напряжению питания солнечной панели, делитель напряжения может быть эффективно отключен при отсутствии солнечной энергии, обеспечивая минимальные потери энергии.

Шаг 4: Батарея

Самодельная солнечная панель состоит из четырех последовательно соединенных элементов 26650 LiFePO4. Я использовал аккумуляторы емкостью 3,3 Ач. Батарея подключена к устройству контроля батареи на 8 А, которое защищает батарею от перезаряда, недозаряда и короткого замыкания.

Существуют и другие коммерчески доступные батареи, которые также можно использовать. Тем, у кого нет опыта в создании батарей, я рекомендую купить одну из готовых батарей со встроенной схемой контроля батареи.

Батарейный блок опасен тем, что в нем находится литиевая батарея очень высокой емкости, которая может взорваться в случае короткого замыкания.

Готовый аккумуляторный блок содержит схему контроля батареи, которая защищает батарею в случае короткого замыкания.

Шаг 5: Собираем всё воедино

Контроллер заряда выполнен на макетной плате с намоткой провода. Все устройство находится в коробке, которая была у меня под рукой.

На верхней крышке я прикрепил вольтметр, который купил на Amazon. Это позволяет контролировать напряжение батареи во время зарядки и разрядки.

Перед использованием выходное напряжение должно быть снижено до рассчитанной уставки для начальной настройки. Лучше всего использовать лабораторный источник питания для полной зарядки аккумулятора до 14,4 В, а затем оставить его на 5 минут; напряжение должно упасть примерно до 14 В.

Снова подключите источник питания (солнечный или лабораторный) и регулируйте потенциометр, пока батарея снова не зарядится до 14,4 В.

При работе транзистор P-MOS немного нагревается. Я установил на него небольшой радиатор, чтобы он не перегревался в жаркий день.

Узнайте, как построить что-то здесь, с помощью пошаговых фотографий и видеоинструкций.

Примечание: Одним из основных недостатков отечественных мощных транзисторов является «нестабильность» их характеристик.

Панель солнечной батареи из транзисторов

Как и в диодах, открытый полупроводниковый кристалл транзистора при освещении образует разность потенциалов на p-n-переходе. Если вы проведете измерения, то обнаружите, что всегда найдется пара p-n-переходов, которая производит максимально возможную мощность.

Однако прежде чем это сделать, необходимо «открыть» корпус транзистора, то есть аккуратно снять крышку. Это внутренняя часть транзистора 2T908A:

Обычно наибольшая ЭЭД возникает между коллектором и базой или эмиттером и базой. Перед сборкой солнечного модуля для домашнего использования протестируйте все подготовленные компоненты и рассортируйте их по группам (блокам) с наиболее близкими значениями суммарных напряжений.

Примечание: Одним из основных недостатков отечественных мощных транзисторов является «нестабильность» их характеристик.

Например, чтобы подобрать примерно одинаковую пару для двухкаскадного усилителя, несколько транзисторов приходилось «тестировать» вручную.

Для увеличения общего напряжения и тока используется смешанная проводка.

Первый вариант. Группы (блоки) с одинаковым суммарным напряжением последовательно соединенных элементов соединяются параллельно, а на выходе берется сумма токов каждого блока. Система показана ниже:

Второй вариант. Элементы с примерно одинаковыми напряжениями соединены в блок параллельно (выходной ток равен сумме токов). А чтобы увеличить напряжение, несколько таких групп соединяются последовательно.

По сравнению с диодным солнечным модулем, установленный транзисторный модуль занимает большую площадь при той же мощности.

Сборка корпуса

Простейший корпус солнечного модуля для домашнего использования изготавливается из фанеры или пластиковой пленки:

• Вырежьте лист, к которому будет крепиться панель.
• Прикрутите или приклейте по периметру пластины небольшие бортики, которые немного превышают толщину пластины.
• Просверлите отверстия для выходного кабеля с зажимами для подключения батареи.
• Подключите кабель к панели через диод Шоттки (это необходимо для защиты батареи от короткого замыкания).
• Накройте панель полупрозрачной пленкой — оргстеклом или монолитным поликарбонатом. Прикрепите его к боковинам с помощью саморезов.

В качестве средства повышения эффективности панели из одного блока иногда используют алюминиевые коробки. Такая солнечная батарея своими руками выглядит следующим образом: В этой конструкции дно алюминиевой коробки служит вогнутым зеркалом, которое «собирает» и фокусирует отраженные лучи света.

Даже если полупроводниковый кристалл не находится в главном фокусе, он находится на главной оптической оси, а это уже увеличивает концентрацию светового потока. Однако такая конструкция оправдана, когда размер панели не является проблемой, а количество диодов или транзисторов ограничено.

Описанные выше системы не могут служить альтернативным источником энергии для подключения как можно большего числа потребителей электроэнергии.

Их преимущество в том, что может использоваться устаревшая элементная база, которая, по сути, досталась в «наследство» от советской промышленности. Создание такой батареи можно считать хобби или приобретением полезных навыков для новичка. Практическая польза, пусть и небольшая, будет.

Кроме того, солнечные батареи устанавливаются лицевой стороной на стекло. Между модулями остается зазор около 5 мм. Чтобы убедиться, что все идеально ровно, можно предварительно разметить стекло.

Какие инструменты и материалы понадобятся

Солнечная панель из дисков является хорошей альтернативой обычной электросети. Если вы решили построить его самостоятельно, вам необходимо тщательно подготовиться к работе и иметь под рукой необходимые инструменты и материалы.

Ключевым элементом являются панели. Сначала нужно определить параметры будущей панели, а затем выбрать количество элементов. Обязательным требованием является то, что все панели должны быть одинаковыми.

Если вы впервые собираете солнечную батарею своими руками, вам следует приобрести дополнительные панели. Это защитит вас от ошибок при сборке, когда вам понадобится заменить их из-за нежелательного износа материала.

Что нужно для сборки солнечной батареи своими руками:

• Алюминиевые профили и угловой уголок.
• Алюминиевые уголки и уголки и уголки.
• Гофрированный картон высотой от 16 до 27 мм.
• Прозрачная пластиковая пленка под панелями.
• Винты и саморезы.
• Несколько коробок силикатного клея.
• Клипсы с зажимами.
• Проводка.

Количество сырья рассчитывается в каждом конкретном случае, в зависимости от желаемых размеров батареи и количества компонентов, необходимых для сборки.

Инструменты и дополнительные материалы должны храниться отдельно:

• Отвертка,
• пила по металлу,
• ножовка по дереву,
• электросварщик мощностью 40 ватт,
• электрический тестер,
• сварка и флюс для сварки,
• Промышленный спирт для обработки поверхности перед сваркой.
• Хлопчатобумажные тампоны.

Выбор фотоэлементов

Здесь важно определить индивидуальные предпочтения:

• сколько энергии необходимо,
• сколько места вы можете выделить,
• запланированный бюджет,
• основные навыки, необходимые для создания таких устройств.

Для достижения наибольшей эффективности желательно использовать поликристаллические фотоэлектрические элементы. Монокристаллы быстро накапливают солнечную энергию и недолго удерживают ее после захода солнца. Однако эти батареи будут довольно дорогими.

Поликристаллические блоки дешевле и дольше сохраняют накопленную энергию. Однако скорость накопления энергии намного ниже, чем у монокристаллов.

Тонкопленочные солнечные батареи считаются непопулярными из-за их низкой эффективности — в домашних условиях можно собрать установку с показателем не более 5%. В то же время аморфные пластины более актуальны для новичков — полимерные материалы удобны в установке благодаря хорошей формуемости. Стоимость этих солнечных элементов ниже, чем соответствующих кристаллических элементов с таким же сроком службы.

Следует отметить, что все элементы для основной конструкции обязательно должны иметь одинаковый размер и величину. В продаже имеются фотоэлементы, покрытые воском — их следует удалить.

Расчеты и проект

Желаемая мощность самодельных панелей используется для расчета необходимого количества фотоэлементов. В среднем один квадратный метр солнечных батарей вырабатывает 0,12 кВт/ч электроэнергии. Это означает, что для обычных потребностей домохозяйства достаточно 280-320 кВт в месяц — исходя из этих цифр, можно частично рассчитать размер необходимой солнечной батареи.

Что еще нужно учесть при планировании — шаг за шагом:

• Узнайте среднесуточное количество часов солнечного света в регионе и рассчитайте необходимую мощность.
• Рассчитайте количество и размер ячеек.
• Правильно рассчитайте вес и размеры панели.
• Выберите место установки, способное выдержать вес батареи.
• Выберите самое солнечное место.
• Подумайте, можно ли разместить панель под прямым углом к солнечному свету в течение дня.

Солнечный комплекс должен быть установлен в местах, не затененных навесами деревьев. Если у вас несколько устройств, их следует разместить так, чтобы они не затеняли друг друга.

Как рассчитать необходимую мощность

Прежде чем приступить к сборке солнечного комплекса, следует определить мощность, которая вам необходима. Это определит количество приобретаемых вами элементов и общую площадь поверхности готовой батареи.

Система может быть автономной (обеспечивающей электроэнергией только дом) или комбинированной, т.е. генерирующей электроэнергию от солнца и от традиционного источника.

Расчет состоит из трех этапов:

1. Определите общее потребление энергии.
2. Определите достаточную емкость батареи и инвертора.
3. Рассчитайте необходимое количество ячеек, основываясь на данных о солнечной радиации для вашей местности.

Потребляемая мощность

Для автономной системы это значение можно определить по показаниям счетчика электроэнергии. Разделите общее потребление энергии за месяц на количество дней, чтобы найти среднесуточное потребление.

Если только часть оборудования будет работать от батарей, найдите их емкость в техническом паспорте или на этикетке оборудования. Умножьте эти значения на количество рабочих часов в день. Сложите значения, определенные для всех приборов, и получите среднее потребление в день.

Ёмкость АБ (аккумуляторной батареи) и мощность инвертора

Батареи для солнечных тепловых систем должны выдерживать большое количество циклов разряда, иметь низкий саморазряд, выдерживать большие зарядные токи, работать при высоких и низких температурах и требовать минимального обслуживания. Эти параметры являются оптимальными для свинцово-кислотных батарей.

Другим важным показателем является емкость, т.е. максимальный заряд, который батарея может выдержать и сохранить. Недостаточная емкость может быть увеличена путем параллельного или последовательного соединения батарей или их комбинации.

Вы можете воспользоваться расчетом, чтобы узнать, сколько батарей вам нужно. Рассмотрим это для концентрации запаса энергии на 1 день в аккумуляторе емкостью 200 Ач и напряжением 12 В.

Предположим, что дневная потребность составляет 4800 В, т.е. выходное напряжение системы равно 24 В. Предполагая, что потери в инверторе составляют 20%, можно применить поправочный коэффициент 1,2.

Глубина отторжения АВ не должна превышать 30-40%, мы это учтем.

Полученное значение в три раза превышает емкость батареи, поэтому для получения требуемой величины необходимо 3 батареи, соединенные параллельно. Однако напряжение батареи составляет 12 В. Поэтому, чтобы удвоить его, необходимо еще 3 батареи, соединенные последовательно.

Чтобы получить 48 В, подключите два 4 AB.

Инвертор используется для преобразования постоянного тока в переменный. Выберите его в соответствии с пиковой нагрузкой, максимальной нагрузкой. Для некоторых нагрузок пусковой ток значительно превышает номинальный ток. Это значение принимается во внимание. В противном случае учитываются номинальные значения.

Форма напряжения также важна. Наилучшее значение имеет чистая синусоидальная волна. Для нечувствительного к напряжению устройства лучше всего подходит напряжение квадратной волны. Следует также рассмотреть возможность прямого перехода от АВ к солнечным элементам.

Необходимое количество ячеек

Значения солнечного излучения значительно различаются в зависимости от региона. Для правильного расчета необходимо знать эти данные для вашей местности, которые можно легко найти в Интернете или на метеостанции.

Как собрать солнечную батарею своими руками

Сборка состоит из нескольких этапов: изготовление корпуса, сварка компонентов, сборка системы и установка. Убедитесь, что у вас есть все необходимое, прежде чем приступать к работе.

Батарея состоит из нескольких слоев

Материалы и инструменты

• Световые барьеры,
• плоские проводники,
• спиртовой и канифольный флюс,
• паяльник,
• алюминиевый профиль,
• алюминиевые уголки,
• Материал,
• Силиконовый герметик,
• пила по металлу,
• отвертка,
• стекло, плексиглас или оргстекло,
• диоды,
• измерительные приборы.

Световые барьеры лучше всего заказывать в комплекте с проводниками, они специально разработаны для этой цели. Другие проводники более чувствительны, что может стать проблемой при сварке и сборке. Существуют ячейки с уже приваренными проводниками. Они стоят дороже, но позволяют сэкономить много времени и труда.

Покупайте панели с проводниками, это сокращает трудозатраты.

Каркас шкафа обычно изготавливается из алюминиевых профилей, но можно также использовать деревянные рейки или квадратные брусья 2х2. Этот вариант менее рекомендуется, поскольку он не обеспечивает достаточной защиты от непогоды.

Для прозрачной панели выбирайте материал с минимальным коэффициентом преломления. Любое препятствие на пути лучей увеличивает потери энергии. Желательно, чтобы материал пропускал как можно меньше инфракрасного излучения.

Важно! Чем дольше пластина находится под воздействием, тем меньше энергии она вырабатывает.

Расчёт каркаса

Размеры пластины рассчитываются исходя из размера клеток. Важно оставлять 3-5 мм пространства между соседними ячейками и учитывать ширину рамы, чтобы она не перекрывала края ячеек.

Читайте также: Фильтры для воды: проточные под раковиной. Какой вариант лучше для вашего дома, опции, рейтинг 2020, инструкции по установке.

Ячейки выпускаются различных размеров, например, с 36 пластинами, размером 81×150 мм. Ячейки имеют 4 ряда, по 9 штук в одном. Исходя из этих данных, размеры рамы составляют 835×690 мм.

Изготовление короба

1. Используя алюминиевый угольник шириной 35 мм, отрежьте два куска по 835 мм и два по 690 мм.
2. Просверлите отверстия по краям для крепления.
3. Просверлите четыре отверстия в каждой детали большего размера.
4. Соберите раму, закрепив внешнюю часть на углах с помощью винтов.

Рама для батареи изготовлена из алюминиевых профилей и крепится с помощью угловых кронштейнов.

Установите прозрачную пластину на раму

Пайка элементов и сборка модулей

Если вы приобрели компоненты без контактов, их необходимо сначала приклеить к каждой пластине. Для этого разрежьте проводник на равные отрезки.

Установка батарей

1. Перед установкой батарей на крыше проверьте прочность крыши и при необходимости укрепите ее.
2. Соберите кронштейны, к которым будут крепиться батареи, и закрепите их на крыше. Конструкция должна выдерживать сильные ветры.
3. Установите панели так, чтобы они плотно сидели на опорах, и закрепите их саморезами.

Установите панель на крыше на опору из алюминиевого профиля или другого материала.

Вы также можете прикрепить устройство к вертикальной опоре.

Теперь вы можете сделать тест и использовать бесплатную электроэнергию.

Для прозрачной панели выбирайте материал с минимальным коэффициентом преломления. Любое препятствие на пути лучей увеличивает потери энергии. Желательно, чтобы материал пропускал как можно меньше инфракрасного излучения.

Как собрать солнечную батарею своими руками (пошаговая инструкция)

Солнечные батареи — один из самых перспективных способов получения электроэнергии. Приобретение такого устройства стоит довольно дорого. Но можно построить солнечную батарею своими руками, и это обойдется дешевле.

Солнечный модуль состоит из пары фотоэлектрических полупроводниковых элементов, которые преобразуют энергию света в электричество. Он основан на эффекте фотоэлектрического барьера.

Принцип работы полупроводникового фотоэлемента

На стыке полупроводников разных типов проводимости (p и n) создается электрическое поле, которое блокирует электроны из области n-проводимости в область p-проводимости и «дырки» из области p-проводимости в область n-проводимости. Если такой кристалл осветить, элементарные частицы света — фотоны — вырывают электроны с их орбит и создают пары электрон-дырка.

В этом случае электроны, образующиеся в p-слое вблизи p-n-перехода, перемещаются в n-область под действием электрического поля барьера. Аналогично, «дырки», созданные светом в n-области, перемещаются в p-проводящую полосу. В результате в n-слое возникает избыток электронов, поэтому эта область заряжена отрицательно. Аналогично, в p-слое имеется избыток дырок и положительный заряд. Отрицательное напряжение действует на контакт, подключенный к n-полупроводнику, а положительное напряжение действует на другую клемму.

Из чего состоит

Для изготовления солнечных батарей используются следующие материалы:

• Кремний (Si),
• Si (кремний, диоксид кремния, диоксид кремния, диоксид кремния, диоксид кремния, диоксид кремния, диоксид кремния, диоксид кремния)
• Арсенид галлия (GaAs),
• Селен ( Se )
• Теллурид кадмия (CdTe).

Наиболее широко используемые солнечные элементы основаны на кремнии. Они характеризуются хорошей эффективностью и относительно низкой стоимостью.

Существует три типа источников солнечной энергии: монокристаллические, поликристаллические и аморфные.

1. Монокристаллические элементы изготавливаются из одного кристалла кремния. Эти ячейки изготавливаются путем разрезания искусственно выращенных кристаллов кремния. Их эффективность составляет от 13 % до 25 %. Они могут эксплуатироваться в течение 25 лет, но их эффективность со временем снижается. Такие клетки теряют свою эффективность при тусклом свете.
2. Поликристаллические элементы изготавливаются путем плавления и последующего охлаждения кристалла кремния. Их эффективность составляет от 9 до 18 %. Срок их службы составляет 10 лет, но их эффективность не снижается с течением времени. Эти устройства можно эксплуатировать и в плохих погодных условиях.
3. Солнечные батареи на основе аморфного кремния изготавливаются путем обжига полупроводника на полимерной основе. Они могут быть согнуты, что облегчает их установку. Однако они имеют низкую доходность от 5 до 10 % и срок службы менее 2 лет. Они хорошо работают в условиях низкой освещенности.

Рекомендуется выбирать одинаковые световые барьеры, чтобы избежать проблем при установке и эксплуатации панели.

Пошаговая инструкция по сборке панели из готовых элементов

Создание солнечной батареи начинается с выбора инструментов и покупки солнечных элементов. Затем мы собираем каркас, соединяем элементы с батареей, устанавливаем их в корпус, герметизируем конструкцию и подключаем ее к контроллеру и батарее. Рассмотрим шаг за шагом, как самостоятельно построить солнечную батарею.

Нам понадобятся такие материалы и инструменты

Прежде чем приступить к сборке солнечного модуля, вам понадобятся следующие материалы:

• Световые барьеры,
• ДСП или фанера,
• деревянные рейки,
• алюминиевые уголки,
• алюминиевая фольга, алюминиевая фольга, алюминиевая фольга, алюминиевая фольга, алюминиевая фольга, стекло,
• герметик,
• Диоды Шоттки,
• кабели,
• Крепежные винты, шурупы, гайки, саморезы,
• стекло или прозрачный полимер.

Вам также понадобятся аккумулятор, контроллер и инвертор. Помимо материалов, вам понадобятся следующие инструменты:

• Набор отверток,
• электродрель,
• Отвертка,
• паяльник,
• мультиметр.

Шаг 1: Выбор элементов

Лучше всего покупать солнечные батареи, изготовленные из монокристаллического кремния. Они обладают лучшей производительностью и более долговечны, чем другие модели камер.

Чтобы рассчитать, сколько элементов необходимо, следует определить общую площадь поверхности панели. При определении этого значения необходимо учитывать, что с 1 м² можно получить 120 Вт. Таким образом, для получения 3 кВт энергии требуется солнечный модуль площадью 3 000 Вт / 120 Вт = 25 м². Приведенные выше расчеты являются приблизительными и не учитывают грунт, на котором будет установлен источник энергии. Кроме того, выходная мощность такого источника питания зависит от погодных условий.

Сила тока и выходная мощность фотоэлектрического элемента зависят от его размера, а напряжение — от материала и типа элемента.

Фотоэлементы часто продаются с фоточувствительным покрытием для защиты от механических повреждений. Чтобы удалить их, вам необходимо:

• Распакуйте пластины и поместите их в горячую воду (температура воды до 90 градусов),
• Когда воск расплавится, а вода немного остынет, отделите пластины,
• Удалите остатки воска со всех пластин,
• Выньте элементы из воды и высушите их.

Шаг 2: Делаем каркас

Размер каркаса самодельных солнечных батарей зависит от размеров солнечных элементов. При расчете размеров учитывайте также расстояние между ячейками.

Сделать раму из алюминиевых уголков:

После этого можно приступать к изготовлению задней части рамы. Он состоит из фанерной стены и шпал, изготовленных из деревянных реек. Высота шпал не должна превышать 2 см, чтобы не заслонять светочувствительные элементы. Для изготовления деревянной части корпуса вам понадобятся:

Шаг 3: Схемы соединения элементов в батарею

Давайте рассмотрим, как собрать солнечную батарею. Существует три различных способа соединения солнечных батарей: параллельное, последовательное и смешанное.

При параллельном соединении напряжение для каждого модуля остается неизменным, а ток увеличивается на величину, кратную количеству последовательно соединенных источников тока. Например, если соединить таким образом две батареи 15 В (30 элементов 0,5 В, соединенных параллельно) и 75 Вт мощности, то получится источник питания 15 В и 150 Вт.

Идеи для изготовления из фольги, диодов транзисторов и других подручных средств

Давайте рассмотрим несколько идей, как сделать солнечную батарею своими руками из подручных средств.

Один из вариантов — солнечная батарея из алюминиевой фольги. Чтобы создать это устройство, необходимо выполнить следующие действия:

1. Отрежьте кусок медной фольги и удалите жир с поверхности,
2. Отрежьте кусок медной фольги от листа и потрите его, чтобы удалить с поверхности оксидный слой,
3. Нагрейте фольгу в электрической духовке в течение 30 минут,
4. охладить фольгу в воздухе,
5. Осторожно удалите слой оксида меди с поверхности с помощью воды,
6. Вырежьте еще одну фольгу того же размера, что и первая,
7. Отрежьте горлышко у пластиковой бутылки и поместите внутрь кусочки медной фольги,
8. Прикрепите провода к каждому листу (минусовой провод к обработанному листу, плюсовой провод к необработанному листу),
9. Налейте солевой раствор в стакан.

Из транзисторов также можно сделать солнечную батарею. Для этой цели можно использовать старые, вышедшие из употребления транзисторы.

Чтобы сделать такой солнечный элемент, нужно отрезать крышку транзистора, зажав его в тиски.

Под крышкой находится вафля. Кремниевый транзистор может выдавать среднее напряжение 0,35 В. Сила тока зависит от типа транзистора. Ток зависит от типа транзистора.

Чтобы подключить несколько транзисторов к батарее, соедините базу одного транзистора с коллектором следующего транзистора, как показано на рисунке.

Такую батарейку можно использовать для работы часов или небольшого радиоприемника.

Из диодов также можно сделать источник солнечной энергии. Для этой цели можно использовать диоды D223B. На солнце он может создавать напряжение 350 мВ. Чтобы изготовить такую батарею, необходимо сделать следующее:

Важно: Диоды должны быть припаяны вертикально, положительным полюсом вверх. В этом положении выход энергии максимален.

При конструировании таких источников питания следует помнить, что батарея, построенная из подручных материалов, вырабатывает очень малый ток.