Как сделать солнечную батарею фольга

Как сделать солнечную батарею из фольги, не обращаясь на Алиэкспресс за запчастями

Дата публикации: 31 января 2020

Напоминание ученых о конечности запасов нефти, газа и угля сегодня звучит все чаще, пугая владельцев крупных производственных предприятий и тех, кто пристально следит за развитием мировой экономики. Но эта мысль не нова. Впервые предостережения человечеству о необходимости рационально использовать природные богатства были озвучены еще в середине прошлого столетия. Именно в это время предпринимались первые попытки изыскать альтернативные источники электроснабжения, задействуя для этого солнечный свет, силу ветра, тепло недр Земли и прочие аналогичные ресурсы.

Дальше всех удалось зайти тем специалистам, кто сделал ставку на солнечную энергию. Первые опыты доказали перспективность и целесообразность ее применения в быту и в промышленных масштабах. Солнечные батареи огромного размера украсили города и частные домовладения, позволив некоторым рачительным хозяевам навсегда позабыть о централизованной подаче электричества. Дальнейшие усовершенствования превратили солнечные панели в источник тока со стабильными показателями, который можно смело направлять в сеть для питания чувствительного оборудования и бытовой техники. Сегодня работы по изучению основ солнечной энергии продолжаются. А их инициаторы с уверенностью смотрят в будущее, говоря о скором преобладании энергии светила над прочими способами получения дешевых энергоресурсов.

Принцип действия солнечных батарей

Применение солнечных панелей стало возможным благодаря полупроводниковым свойствам фотоэлементов. Их соединение в панель большой площади позволяет улавливать значительное количество солнечного света, из которого генерируется постоянный ток. Инвертор, подключенный к системе, делает полученную энергию пригодной для питания конечных потребителей. А на случай, если ее выработано слишком много, предусмотрены аккумуляторные батареи, обладающие способностью накапливать и хранить заряд для расходования на ночное время и в периоды затяжной пасмурной погоды.

Пока мировое сообщество радовалось шансу на получение бесплатной солнечной энергии, «ненасытные» ученые искали способы выжать из батареи максимум возможностей. После многочисленных опытов и экспериментов были отобраны материалы, наиболее эффективные с точки зрения производительности и мощности полученной энергии. В их числе:

• Поликристаллы кремния. Самое популярное решение, оправданное многочисленными достоинствами материала. Панели характерного синего цвета удивляют выгодным сочетанием производительности и цены. Несложный монтаж гарантирует успех даже новичку, желающему оценить преимущества солнечной энергетики на собственном опыте.
• Монокристаллы кремния. Более дорогостоящее решение, но все затраты окупаются исключительной производительностью, превышающей показатели «родственных» поликристаллов. Изготовление в форме многоугольников немало затрудняет монтаж цельной поверхности, и часть площади такой солнечной системы лишена полезной нагрузки.
• Аморфный кремний в виде гибких панелей приобретает все большую популярность. Он уступает своим «жестким» аналогам по эксплуатационным параметрам, но радует адекватным уровнем стоимости.
• Теллурид кадмия – достойная альтернатива кремнию. Пленка на основе данного фотоэлемента имеет толщину всего 0,5 мм и отличается хорошей прозрачностью. Это преимущество позволяет использовать ее в качестве тонировочного материала, обладающего свойством улавливать солнечные лучи и трансформировать их энергию в электричество.
• Полупроводник CIGS. Под загадочной аббревиатурой скрывается пленочный фотоэлемент, производительность которого намного выше показателей теллурида кадмия.

Выбор одного из перечисленных вариантов может иметь большое значение. Там, где аморфный кремний дает всего 50 Вт энергии, монокристаллы «выжмут» из солнечного света целых 125 Вт. С учетом сравнительно высокой стоимости готовых систем отличие в 2,5 раза весьма существенно.

Как сделать солнечную батарею из фольги своими руками

Домашние умельцы, с интересом следящие за техническим прогрессом в области альтернативных технологий, не упускают возможность внести свой вклад в развитие науки. Чтобы не обращаться на Алиэкспресс за комплектом батарей и не переживать по поводу их сохранности во время доставки, чья-то умная голова додумалась использовать вместо панелей обычную алюминиевую фольгу. Несколько лет практических опытов с переменным успехом позволили разработать несложную и доступную технологию. И сегодня работоспособная солнечная панель своими руками из фольги может быть собрана за несколько дней.

Для конструирования небольшой солнечной системы потребуются:

• два зажима типа «крокодильчик»;
• листы медной фольги;
• соль;
• пустая пластиковая бутылка;
• мультиметр для тестирования готового устройства;
• электрическая плитка;
• дрель.

Работу лучше построить в такой последовательности:

• Сначала необходимо подготовить отражающий элемент. Для этого приобретают около 50 кв. см фольгированного материала и полностью очищают его от частиц пыли и жирных пятен с помощью мыльного раствора. Каждое загрязнение дает уменьшение мощности, поэтому нужно постараться удалить все посторонние вещества.
• Следующий этап предварительной подготовки – устранение следов коррозии в виде защитной оксидной пленки. Рассмотреть ее невооруженным глазом невозможно, поэтому фольгу нагревают до окрашивания поверхности в черный цвет. Это следы оксида меди, который и следует удалить. Нагревание лучше осуществлять на электроплитке мощностью от 1,1 кВт. Получасовой процедуры будет достаточно, чтобы оксидный слой можно было удалить без риска испортить материал. Пленка черного цвета легко смывается проточной водой. Следует быть крайне осторожным, чтобы не согнуть лист и не разорвать его под воздействием потока воды.
• Затем необходимо вырезать еще один лист такой же длины, как первый. Нагревать и очищать его не следует.
• В заранее заготовленной пластиковой бутылке емкостью от 2 до 5 л вырезается горловина. Фольгированные листы вставляются в нее таким образом, чтобы их плоскости не соприкасались. При размещении листов фольги внутри банки их нужно аккуратно свернуть по диаметру выбранной емкости. Клемма «крокодильчик» с минусом фиксируется на очищенном листе, с плюсом – на втором, вырезанном позже.
• Банка заливается подготовленным раствором соли. Верхняя кромка воды должна быть ниже уровня электродов приблизительно на 2,5 см. В процессе залива соляного раствора в банку необходимо исключить попадание воды на эажимы клемм.

Клеммы мультиметра, подключенные к листам, аккуратно выводятся наружу, емкость герметизируется для предотвращения испарения солевого раствора. В процессе тестирования и эксплуатации такого самодельного устройства необходимо следить, чтобы уровень воды в бутылке не опускался ниже первоначального уровня. Кроме того, значение имеет чистота поверхности пластика. Поэтому устанавливать емкость лучше в таком месте, где за ней удастся обеспечить уход. Готовая батарея дает около 35 мА.

При условии соблюдения последовательности работ должна получиться такая конструкция:

Еще раз внимательно проверив все соединения, можно приступать к тестированию солнечной батареи из фольги. Делать это лучше на освещенном участке, чтобы оценить возможности собранной конструкции и определить, для питания какого устройства она подойдет.

Источник

Как сделать солнечную батарею: 5 лучших мастер-классов

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.

Устройство и принципы работы

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.

Солнечная батарея из фольги

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?

• 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.

Далее «крокодильчики» прицепляются к панели, провод от ненагретой фольги — к плюсу, от нагретой — к минусу, соль растворяют в воде и выливают раствор в бутылку. Батарея готова.

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.

Солнечная батарея из транзисторов

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.

Солнечная батарея из диодов

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.

Солнечная батарея из пивных банок

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.

Источник