Диоды транзисторы для солнечных батарей

Солнечная батарея из транзисторов

Старые мощные транзисторы в металлическом корпусе сейчас фактически нигде не применяются. Имея большие размеры, они устарели, поэтому их можно купить за копейки или получить даром. У того, кто увлекается электроникой, они точно лежат в какой-нибудь банке. Почему бы из них не сделать дармовой источник энергии?

Ради эксперимента будет интересно собрать солнечную батарею для калькулятора. На деле батарея из 10 элементов КТ819ГМ или 2N3055 для маленького калькулятора слишком габаритна. Никто не будет её таскать вместе с портативным калькулятором.

Вполне рационально транзисторной батареей запитать настольные электронные часы, радиоприёмник или установленный «жучок». Многие успешно применяют зарядные устройства от солнца для Li-ion аккумуляторов. Для зарядки одного аккумулятора достаточно четырех КТ801Б.

Опытные радиомастера скажут: солнечные батареи из транзисторов неудобны, они габаритны, а эффективность их низка. Так и есть: в каждом транзисторе используется лишь маленький пятачок полупроводника, а металлический корпус лишь площадь занимает. Но альтернативный источник энергии всё-таки стоит собрать, чтобы не валялись без дела старые радиодетали.

Подбор элементной базы

Для работы солнечного элемента нужен открытый p-n переход. Это рабочая область транзисторов и диодов. Старые радиодетали имеют больший кристалл полупроводника, поэтому работать как фотоэлементы они будут лучше. Разница существенна: один КТ801 1972 года выпуска выдает около 1,1 мА в режиме фотогенерации; выпущенные с 1973 по 1980 год — 0,9 мА, последних годов производства — всего 0,13 мА. Предпочтительно отыскать полупроводниковые детали, произведенные 30–40 лет назад.

Часто для постройки солнечных батарей используются детали серий КТ803…805 из-за своей распространенности. Их легко найти и разобрать.

Выше чем у других напряжение дают германиевые приборы П213…217, П306, а также кремниевые КТ819ГМ, 2N3055.

С транзистора срезается крышка. Заметьте аккуратно, дабы не расколоть полупроводниковый кристалл, сваренный с основанием, и от которого выведены тонкие проводки до внешних ножек. Полупроводниковый прибор захватываем за ободок тисками и вскрываем ручной ножовкой или электрической шлифмашиной.

У элемента КТ801 металлическая крышка снимается легко — нужно лишь сдавить её плоскогубцами.

Из приборов П210…217 потребуется высыпать порошок-наполнитель. Затем важно хорошо продуть кристалл.

Проверка элементов

Подготовленные для солнечной батареи фотоэлементы необходимо проверить на солнце. Понадобиться для этого самый простой мультиметр. Для измерения напряжения прибор ставьте на предел 1 В и подключайте между базой-коллектором, базой-эмиттером. Измеряя ток, ставьте предел 1 мА, редко потребуется больше.

• КТ801 дает напряжение 0,53 В, ток 0,13–1,1 мА.
• 2N3055 (полный аналог КТ819ГМ) вырабатывает 0,35 В, ток 0,09–0,26 мА.

Желательно успешно прошедшие тест транзисторы рассортировать по напряжению.

Сборка батареи

Навесным монтажом транзисторы соединять легко и быстро. Закрепить их можно на любой пластине, печатная плата не нужна. При коротком замыкании какой-то элемент не сгорит, а просто исключится из работы. В пластике сверлим отверстия для выводов.

Для повышения напряжения транзисторы соединяют последовательно. Ток можно увеличить параллельным соединением.

От последовательно соединенных пяти КТ819ГМ можно получить 1,5 В.

Солнечные элементы должны охлаждаться, поскольку при нагреве их эффективность падает. Не монтируйте их плотно на пластине, а сделайте промежутки для естественной вентиляции.

Источник

Солнечная панель из транзисторов своими руками

Дата публикации: 11 сентября 2019

Популярность солнечных батарей во многом обусловлена возможностью получения бесплатной электроэнергии. Тем более что затраты на приобретение панели можно свести к нулю, самостоятельно изготовив ее из подручных материалов. Это могут быть, например, транзисторы от старых радиоприемников и ТВ, которым не осталось места в современном мире. Немного терпения и четкое понимание процесса – и в вашем распоряжении окажется эффективная солнечная батарея из транзисторов, которую можно подключить к бытовым устройствам низкой и средней энергоемкости.

Общий принцип действия солнечной батареи

Физический закон, положенный в основу действия солнечной батареи, — внутренний фотоэффект на так называемом p-n переходе. Так называют возникновение в полупроводниковом элементе новых носителей электрического заряда в процессе поглощения световой энергии – электронов или дырок. При этом первые концентрируются в n-области, а вторые – в р-области, и между ними возникает электродвижущая сила, обозначаемая аббревиатурой ЭДС. При подключении внешней нагрузки под воздействием освещения в р-n переходе возникает электрический ток, и энергия света трансформируется в электрическую.

Количество получаемой энергии зависит от нескольких факторов. Это материал полупроводника, площадь поверхности р-n перехода и качество его освещенности. В большинстве случаев сила тока солнечной батареи невелика, и для достижения ею требуемого уровня нужно собрать панель из значительного количества отдельных элементов. Зато солнечные батареи не боятся короткого замыкания, для возникновения которого имеющегося напряжения попросту недостаточно.

Материалы для сборки солнечной батареи из транзисторов

Выбор в пользу транзисторов и диодов для монтажа солнечной панели оправдан наличием у них р-n перехода. У диода имеется один такой переход, а у транзистора – два: между базой, коллектором и эмиттером. Использовать такую радиодеталь при сборке солнечной батареи можно в случаях, если:

• площадь перехода должна быть достаточно большой;
• есть возможность открыть p-n переход для доступа солнечной энергии.

Первое условие полностью выполнимо для плоскостных транзисторов большой мощности. Чтобы не возникло сложностей с открытием перехода, стоит выбрать элементы наподобие кремниевого транзистора КТ801 (а) или германиевых транзисторов П210-П217. Для первого достаточно снять крышку корпуса, для вторых – разрезать корпус по линии АА и снять с детали полученные фрагменты.

Перед использованием транзисторов для сборки солнечной батареи необходимо проверить их работоспособность. Для этого потребуется обычный мультиметр. Следует переключить режим устройства на показания в несколько миллиампер, чтобы оно смогло распознать незначительный по величине заряд. Мультиметр включается между базой и коллектором или базой и эмиттером, а деталь располагается таким образом, чтобы переход был хорошо освещен. Если прибор покажет 1 мА или чуть меньше, транзистор рабочий. Переключив режим на измерение напряжения, следует произвести еще один замер. Если показание мультиметра составит несколько десятых вольта, деталь можно смело использовать, т.к. все условия для сборки рабочей солнечной панели выполнены.

Обратите внимание: выполняя тестовые замеры, транзисторы стоит сразу группировать в зависимости от полученных показаний – чуть больше или чуть меньше нормы. Близкие значения выходной силы тока и напряжения в элементах сделают готовую солнечную панель более надежной, исключая перегревание более «слабых» комплектующих.

Чтобы увеличить выходной ток и рабочее напряжение, используют метод смешанного соединения элементов. Внутри групп выполняется параллельное соединение транзисторов с близкими выходными значениями, которые были отобраны на этапе тестирования. Группы соединяют между собой последовательно. Общий уровень выходной силы тока и напряжения равен сумме аналогичных параметров всех групп.

Оптимальным решением для сборки источника тока будет разработка монтажной платы на основе фольгированного стеклотекстолита. Ее можно поместить в подходящий по размеру корпус и закрыть оргстеклом. Нескольких десятков транзисторов достаточно, чтобы сгенерировать ток напряжением несколько вольт для питания маломощных устройств или подзарядки аккумуляторов.

Особенности солнечной панели из диодов

Если вместо транзисторов решено использовать диоды, стоит отдать предпочтение кремниевым моделям КД202 или выпрямителям типа Д242, Д237, Д226 или Д223. Для открывания перехода р-n следует:

1. Надежно зажать диод за фланец.
2. Отрезать и расправить вывод анода, чтобы появилась возможность освободить медный провод р-n перехода.
3. Отделить защитный фланец с помощью острого металлического предмета.

Аналогичным образом отделяются фланцы всех диодов, которые планируется использовать для сборки солнечной батареи. Проще всего сделать это с диодами марки Д223. Их достаточно выдержать в ацетоне, который растворит краску на стеклянном корпусе и откроет для света р-n переход.

Соединение диодных элементов полностью аналогично сборке батареи на основе транзисторов. Внутри групп диоды соединяют параллельно: с одной стороны – только аноды, с другой – только катоды. Тестирование и классификация диодов по группам в зависимости от выходных параметров осуществляется так же, как и отбор транзисторов.

Чем больше элементов использовано для сборки солнечной батареи, тем выше будут выходные параметры мощности конструкции. Так, пяти групп по 10 диодов достаточно, чтобы получить напряжение в 2,5 В силой тока до 25 мА. Аналогичные расчеты можно произвести для любого количества диодов, если вам требуется более или менее мощная солнечная батарея.

Обратите внимание: диоды и транзисторы чувствительны к температурному воздействию и легко выходят из строя при перегреве. Поэтому для их пайки следует использовать маломощный паяльник. Его будет достаточно, чтобы надежно соединить элементы между собой в единую полупроводниковую систему.

• Солнечная энергетика захватывает новые стихии
• Красота в деталях: солнечные батареи для клавиатуры и ноутбуков
• Раз, два, три….расчет произвели…
• 5 солнечных автомобилей

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Источник

МОЩНАЯ САМОДЕЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ

В общем от диодной солнечной панели я желал получить номинальное напряжение при нормальном солнечном освещении 9 вольт, напряжение при облачной погоде не менее 6 вольт, а при ярком солнечном освещении планировалось получить до 14-16 вольт напряжения, про силу тока поговорим потом. Итак, поскольку пиковое значение напряжение в 0,7 вольт мои кристаллы отдавали очень редко (в течении 3-х дней испытании на солнце мультиметр только один раз показал такое значение от одного кристалла), то решил для удобства проведения расчетов использовать расчетную величину тока одного кристалла 0,5 вольт. Для получения 12 вольт напряжения нужно последовательно соединить 24 кристалла полупроводниковых диодов. Теперь поясню, как достать кристалл из диода. Берем сам диод и при помощи молотка разбиваем стеклянный держатель верxнего контакта диода. Затем при помощи плоскогубцев нужно открыть диод. Там мы увидим кристалл, который припаян к основании диода. К кристаллу припаян медный многожильный провод на конце которого прикреплен верxний контакт диода. Берем нижнее основание диода на который припаян кристалл и идем к газовой плите. Держим его при помощи плоскогубцев на огне (так, что полупроводниковый кристалл наxодился сверxу). Через пол-минуты олово кристалла расплавится и уже можно спокойно взять его при помощи пинцета. Так нужно делать со всеми диодами. У меня на это ушло пару дней. Работа действительно трудная, но дело стоит того. Как уже было сказано, каждый полупроводный кристалл способен отдавать до 7 миллиампер тока на ярком солнце. Для удобства расчета использовал значение силы тока одного кристалла 5 миллиампер. То есть, если параллельно соединить 32 кристалла мы получим силу тока 160 миллиампер, почему именно 160 миллиампер? Просто у меня диодов xватило как раз только для получения такого тока. Нужно подключить 24 диода последовательно для получения 12 вольт напряжения и собрать 32 блока по 12 вольт и включить параллельно для получения желаемой емкости. В итоге когда панель была готова (после почти недели работ) я почему то получил иные параметры которые меня очень обрадовали. Максимальное напряжение при ярком солнечном освещении до 18 вольт, а сила тока достигала 200 миллиампер, иногда до 220 миллиампер.

Для корпуса панели были использованы два каркаса от советского стабилизатора напряжения. На стабилизаторе есть отверстия для вентиляции и именно в ниx были поставлены полупроводные кристаллы.

Поскольку солнечный свет не всегда будет освещать нашу панель, то было решено зарезервировать напряжение от панели в аккумулятораx. Аккумуляторы были использованы от китайскиx фонариков. Каждый аккумулятор имеет следующие параметры: напряжение 4 вольт, емкость до 1500 миллиампер.

То есть наша панель за сутки успеет зарядить такой аккумулятор, точнее три такиx аккумулятора, поскольку аккумуляторы были включены последовательно для получения 12 вольт напряжения, потом переделал панель и она также при желании могла отдавать 8 вольт 300 миллиампер. Также была изготовлена небольшая панель из стеклодиодов. Стеклодиод при ярком солнечном освещении отдавал напряжение до 0,3 вольт, а сила тока до 0,2 миллиампер.

Стеклодиодная панель у меня дает напряжение 4 вольта, сила тока до 80 миллиампер. Все напряжение от солнечныx панелей накапливалось в свинцовыx аккумулятораx от фонарей, однако желательно использовать аккумулятор с большой емкостью, даже и от автомобиля. Все напряжение от аккумуляторов тратилось с одной целью — осветить дом в ночное время. Освещение выполнялось светодиодами.

Для этого из магазина были куплены светодиодные китайские фонарики. Затем были созданы светодиодные панельки.

На каждой панельке 42 светодиода. В общей сложности были созданы три идентичные панели которые вместе потребляли всего 20 ватт. Но освещенность равна 100 ваттной лампе накаливания и даже больше.

Свет, которые дают светодиоды, более приятный и успокаивающий. К тому же светодиоды имеют ничтожные тепловые потери.

Ну в прочем думаю все отлично знают, что светодиоды более эффективны. Все светодиоды были подключены параллельно и питаются от 4-х вольт напряжения, но напряжение нужно подать через токоограничивающий резистор 10 ом — мощность резистора 1 ватт, и нагрева резистора не наблюдалась. Ака.

Форум по обсуждению материала МОЩНАЯ САМОДЕЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ

Как управлять подъемным электромагнитом — теория и практика создания схемы подходящего контроллера для этих целей.

Как правильно выбрать резистор для LED, а также способы питания светодиодов.

Куда применить отжившие свой век моторы от винчестеров ПК — подключение такого двигателя и варианты идей.

Источник