Как собрать свою солнечную батарею

Солнечная батарея своими руками: варианты и примеры

Использование фотоэлектрических панелей становится все более популярным. К сожалению, цена на профессиональные модули пока относительно высока. Однако, при наличии определенных электротехнических навыков, соорудить, например, светильник на солнечной батарее своими руками не так уж сложно. Все, что для этого потребуется – приобрести набор необходимых материалов и инструментов и быть предельно внимательным при сборке и пайке.

Главным достоинством такого решения станут в несколько раз меньшие затраты на готовое изделие. Правда, КПД его тоже окажется ниже.

Как сделать солнечную батарею своими руками

Сначала определимся с инструментами, материалами и правилами их выбора.

• Ножовка по дереву или металлу – нужна для резки заготовок.
• Шуруповерт – понадобится при скреплении деталей основания и боковин шурупами-саморезами. Если его нет, можно обойтись отверткой.
• Паяльник – необходим для пайки токопроводящих дорожек.
• Мультиметр – этим прибором на завершающем этапе проверяются вольтамперные характеристики готового изделия.

• Фотоэлектрические ячейки-пластины на основе кремния с токопроводящими дорожками.
• Деревянные рейки.
• Листы ДСП.
• Алюминиевые уголки.
• Поролоновые прокладки, толщина около 2 см.
• Лист прозрачного материала, который послужит подложкой.
• Пакет саморезов.
• Банка герметика.
• Набор проводов.
• Клеммы и диоды.

Правила выбора комплектующих и числа ячеек

Для сборки солнечной батареи своими руками в домашних условиях потребуется соблюдать следующие правила выбора.

1. Фотоэлементы. Обязательное условие – абсолютно одинаковые размеры. Наиболее распространенные габариты 3х6 дюйма. Покупаются обычно на Ali Express или других китайских сайтах. Максимально выгодно приобретать готовыми пачками, по 36 ли 72 шт. Единственный недостаток – в самых дешевых наборах часто встречается брак.
2. Клеммы и токопроводящие шины. Приобретаются для соединения фотоэлектрических ячеек в единый модуль. Важно помнить, что кремниевые пластинки очень хрупкие, поэтому обращаться с ними в процессе припайки следует предельно осторожно!
3. Деревянные рейки или алюминиевый профиль для рамы. Собирая солнечную батарею своими руками из подручных средств, предпочтительнее использовать алюминий. Этот авиационный металл легкий, дешевый, не подвержен коррозии и не гниет, подобно древесине. Купить готовые профили любых размеров несложно в обычных хозяйственных магазинах.
4. Прозрачные защитные листы. Могут быть поликарбонатными, плексигласовыми, акриловыми или стеклянными с антибликовым покрытием. Последний вариант дороже, но наиболее предпочтителен, поскольку обладает наивысшим коэффициентом поглощения лучей. Дополнительное его преимущество – минимальная среди перечисленных материалов степень нагрева, что способствует повышению КПД.
5. Число и общая площадь ячеек. Лучшие самодельные панели, как установлено опытным путем, выдают порядка 100-120 Вт на квадратный метр площади. На первый взгляд кажется, что выгодно сделать и сами модули, и их количество как можно большим. Но на практике даже одна солнечная батарея, собранная своими руками, требует долгих часов, а иногда и дней кропотливого труда. При этом в процессе пайки нельзя допускать ни одной ошибки, иначе вся проделанная работа пропадет зря. Поэтому рассчитывать на создание полноценной мощной СЭС не стоит. Обычно вручную, а не на заводских автоматических линиях, реальной оказывается сборка одной- двух, редко трех-четырех панелей.

Место размещения

Оптимальным местом установки готовых модулей должен быть участок земли или пространство на крыше, постоянно освещаемые солнцем.

Для повышения производительности в любое время года панели желательно закреплять на конструкциях, позволяющих осуществлять поворот модулей. Тогда азимут и угол наклона относительно солнца всегда будет приближенным к идеальному положению. Собрать такие конструкции также несложно самостоятельно.

Самодельная солнечная батарея своими руками – пошаговая инструкция

Последовательность действий при создании модуля следующая.

1. Спайка контактов.

Для того, чтобы панель работала как единое целое, на все кремниевые элементы необходимо припаять контакты:

• Для каждой фотоэлектрической пластинки готовим два металлических проводника. Нарезаются они из полос, используя шаблон из картона, длина которого примерно вдвое больше, чем размер ячейки.
• Предварительно место пайки обрабатывается кислотой с целью обезжиривания.
• Припаивание нужно осуществлять предельно осторожно и аккуратно из-за хрупкости тонких полупроводниковых пластинок.
• Желательно использовать припой уже с канифолью, помещенной внутрь пустотелой трубочки.

2. Рамка.

Самодельная солнечная батарея помещается в прямоугольный каркас из деревянных реек или алюминиевого профиля.

• Высота будущих бортов должна составлять от 7 до 9 см.
• Скрепляются все четыре элемента саморезами.
• Углы должны равняться строго 90 градусам.
• На внутреннюю часть рамки равномерным слоем наносится герметик – особенно тщательно в области углов.

3. Основание.

Выполняется из ровной плиты – обычно ДСП.

• Вдоль краев по периметру саморезами крепятся рейки высотой около 2 см – будущий «бортик».
• Через каждый 10 см в плите просверливаются ряды отверстий для вентиляции.
• Размер основания подбирается так, чтобы в полученный ящик точно легла рамка.

4. Сборка каркаса.

Производится последовательное укладывание слоев.

• В рамку вкладывается прозрачный лист из стекла или полимера.
• Фиксируем его метизами – 4 по углам, по 2 на длинных сторонах и по 1 на коротких.
• Крепим метизы саморезами.

5.Сборка и проверка модуля на работоспособность.

Самодельная солнечная батарея своими руками на завершающем этапе формируется так:

• Прозрачная основа размечается карандашом в виде «сетки» под места укладки элементов, тщательно протирается и обезжиривается с помощью спирта.
• На подготовленное основание строго по разметке раскладываются элементы с припаянными контактами рабочей (синей или черной) стороной вниз. Примерное расстояние между ячейками со всех сторон должно составлять 3 мм.
• Начинаем соединять между собой ячейки. Для этого очень аккуратно спаиваем вместе правый, отрицательный контакт одной пластинки с левым, положительным.

• Работа выполняется слева направо, рядами сверху вниз.
• Когда все элементы окажутся соединенными вместе, в центр каждого наносим немного герметика.
• Переворачиваем первый ряд рабочей стороной вверх и предельно аккуратно прижимаем к основанию по разметке.
• Крайние элементы припаиваем на шину – широкую серебряную полосу – «плюс» к «минусу».

• Тестируем цепочку на работоспособность с помощью амперметра. Осуществляется тестирование под ярким солнцем в середине дня, при размещении рабочих поверхностей перпендикулярно направлению солнечных лучей. Такое оптимальное положение должно соответствовать току порядка 5-10 ампер. У фабричных модулей данный показатель на 15-20% выше.
• Последовательно повторяем операции соединения и проверки со следующими рядами.
• Присоединяем к почти готовой панели блокирующий диод, который гарантирует недопущение самопроизвольного разряда АКБ при неработающем в темное время суток модуле.
• В днище проделываем отверстия под провода. Во избежание провисания крепим их на силиконовый герметик.

6. Окончательная герметизация самодельной солнечной батареи, собранной своими руками.

Осуществляется не ранее, чем собранный модуль полностью проверен на работоспособность.

Рекомендуется более надежная полная герметизация эпоксидным компаундом.

• Снизу, между основанием и рядами ячеек укладывается поролон.
• На верхнюю часть рабочих элементов наносится герметик.
• К нему аккуратно и плотно прижимается прозрачный защитный лист из полимера или оргстекла.
• Поверх защиты временно кладется груз, задача которого – полностью выдавить из полужидкого герметика пузырьки воздуха.
• Последний этап – повторный тест работоспособности и вольтамперных характеристик панели.

Если проверка.прошла нормально, модуль полностью готов к эксплуатации. Остается лишь приобрести и установить периферийное оборудование (инвертор, контроллер, АКБ), соединить все в единую цепь, провести пуско-наладку и можно запускать солнечную электростанцию собранную самостоятельно.

Важно! Помните, что даже идеально собранная самодельная батарея будем менее надежной, производительной и долговечной, чем заводской вариант из тех же элементов.

Другие варианты самодельных солнечных панелей

Из прочих, еще более дешевых модификаций устройств, использующих энергию солнца, можно упомянуть следующие.

1. Солнечные батареи из CD или DVD дисков своими руками

• CD или DVD диск;
• прямоугольный светодиод;
• крышка, не допускающая «утечки» излучения;
• шуруп или болтик;
• два провода.

• Прокалываем отверстие в крышке по размеру диска. Подойдет любой острый инструмент – шило, гвоздь, сверло, ножнички.
• Вкручиваем в отверстие болт.
• Компакт-диск закрепляем на крышке.
• Направляем блестящую поверхность в сторону солнца под таки углом, чтобы отраженный луч падал на светодиод.

Это кажется удивительным, но такая примитивная и практически бесплатная «солнечная батарея» из ненужного диска, сделанная своими руками, способна генерировать до 5V.

2. Микро СЭС из транзисторов

• транзисторы вида P210;
• донышки от любой алюминиевой банки – пива, пепси-колы и т.д.;
• кусочек основы из ДВП, куда будут крепиться транзисторы.

• с помощью плоскогубцев снимаем верхнюю часть нашего транзистора, чтобы добраться до фоточувствительного элемента;
• из донышка баночки делаем отражатель;
• в ДСП просверливаем дырочку для закрепления модифицированного транзистора;
• рядом под нужным углом крепим алюминиевый рефлектор, используя термоклей.

При последовательном соединении нескольких транзисторов и донышек-отражателей можно получить от устройства от 0,1 до нескольких вольт. Затратив при этом всего около 100 рублей на материалы.

3. Солнечная батарея своими руками из диодов

Главное, чтобы диоды были прозрачными. Соединять их также можно последовательно. Один элемент выдает в среднем 0,2 – 0,4V. Десяток – соответственно, в 10 раз больше, 2 – 4V.

4. Микро СЭС из фольги

Существует сразу несколько вариантов подобной конструкции. Фольга в них играет роль отражателя. В зависимости от фотоэлемента, на который будет отражаться свет, можно получать от 0,1 до 3 вольт энергии.

Источник

Как сделать солнечную батарею

Иногда сделать своими руками солнечную батарею бывает необходимо. Мы расскажем, как, из чего и для каких целей можно использовать самодельную СБ.

Людей, которые бы желали жить в экологически чистом месте, вдали от шума цивилизации, становится все больше. Развитая промышленность загрязняет воздух и окружающую среду и вызывает распространение многих болезней, ослабляя иммунитет. Но отъезд подальше от города имеет некоторые сложности, в первую очередь это связано с отсутствием электроснабжения некоторых участков. Жить же в наше время без электричества практически невозможно. На Западе данная проблема решается установкой ветрогенератора, но этот способ имеет свои сложности. В первую очередь дело в дороговизне оборудования. К тому же, чтоб обеспечить целый дом, потребуется не один, а как минимум несколько генераторов. Одним из самых эффективных способов обеспечения электроэнергии дома считается использование солнечных батарей. Небольшую солнечную батарею можно построить своими руками, ведь заводские варианты не дешевы.

Узнаем, как сделать солнечную батарею

Основные элементы: где достать

По сути, солнечная батарея представляет собой контейнер, в котором располагают массив элементов, преобразующих энергию Солнца в электричество. Мы не зря употребили слово «массив». Дело в том, что чтобы обеспечить даже самый маленький домик энергией, элементов должно быть достаточно много.

А так как эти элементы имеют весьма хрупкую структуру, контейнер должен обеспечить их механическую защиту. Кроме того, в контейнере все элементы объединяются в один. Принцип работы батареи не сложен. Поэтому сделать ее можно и самостоятельно.

Для этого все-таки надо изучить теоретическую часть, так как солнечные батареи мало кто делает самостоятельно. Отсюда, кстати, и мнение, что сделать их сложно. Но на самом деле это не так. Основные выводы, полученные после изучения материала о создании данного источника электроэнергии, следующие:

1. Самое главное – приобрести солнечные элементы, и желательно по доступной цене.
2. Можно использовать бывшие в употреблении запчасти, ввиду высокой стоимости новых.
3. Купить пластины, которые обладают небольшими повреждениями, можно на аукционах или по рекламе.

Таким образом, на солнечных элементах вполне можно сэкономить. А уж сделать своими руками контейнер не составит трудности.

Принцип работы

Если вы раньше особо не вникали в вопрос, как сделать солнечную батарею, то в первую очередь следует понять принцип ее работы. Если понять принцип, как она работает, то и вопрос, как ее сделать своими руками, не поставит вас в тупик. На самом деле ее конструкция вполне проста.

Как мы писали выше, солнечная батарея (СБ) — это некоторое количество фотоэлектрических преобразователей энергии, сделанных из кремния для генерации постоянного тока. Все элементы соединены и установлены в контейнере.

Преобразователи бывают трёх видов:

• монокристаллические;
• поликристаллические;
• аморфные или тонкопленочные.

Фотоэлектрический эффект представляет собой следующее: свет от Солнца падает на фотоэлементы, после чего выбивает свободные электроны с последних орбит каждого атома кремниевой пластины. Свободные электроны начинают перемещаться между электродами, тем самым вырабатывая постоянный ток. Постоянный ток, в свою очередь, преобразовывается в переменный, которым и будет оснащаться здание.

схема преобразования солнечной энергии в элементах

Как правильно подобрать фотоэлемент

Так как фотоэлементы бывают аморфные, поликристаллические и монокристаллические, можно выбрать один из этих трех вариантов. Желательно это сделать до начала проектной работы. Рассмотрим основные характеристики каждого из видов.

1. Монокристаллические имеют КПД 12-14%, но являются самыми чувствительными к лучам света. Если в вашей местности солнечных дней не так много, лучше этот вариант не рассматривать. Небольшая облачность способна существенно снизить КПД. Срок эксплуатации составляет 30 лет.
2. Аморфные в своем составе имеют гибкий кремень. Их КПД составляет около 10%. Их производительность электричества не снижается даже в плохих погодных условиях. Однако они очень дороги, да и достать их бывает непросто.
3. Поликристаллические имеют КПД до 9%. Они весьма доступны, их производительность не зависит от облачности, но срок эксплуатации меньше на треть – до 20 лет.

В специализированных магазинах можно найти любой из этих вариантов. Если же вы хотите немного сэкономить, выбирайте второй сорт. Эти элементы будут иметь небольшие дефекты, но на работе прибора это не скажется. Иногда цена на б. у. части ниже в 2-3 раза, что позволяет сэкономить должным образом, делая работу самостоятельно.

Как расположить для улучшения КПД

Так как КПД зависит в первую очередь от света, при выборе места под ваше устройство необходимо пользоваться следующим принципом: установку стоит проводить как можно выше. Именно поэтому устройства располагают чаще всего на крыше здания. Однако иногда бывает так, что дом при строительстве не рассчитан на больший вес, а данный способ получения электричества требует более крепких перекрытий. Тогда следует выбирать место на земле, которое в течение дня постоянно освещено.

Как расположить солнечную батарею

Что же касается угла падения лучей, то установку лучше ставить так, чтоб они падали перпендикулярно. В современных заводских установках владелец может корректировать угол наклона платформы. Сделать же это в самодельных вариантах не просто.

Угол наклона определяется как географическим месторасположением участка, так и уровнем солнцестояния на местности.

Самостоятельная работа

как сделать солнечную батарею

Сразу хочется сказать – не особо надейтесь, что сможете сами построить устройство, которое полностью покроет все расходы дома, и обеспечит здание электричеством в 220 Вольт. Размеры такой установки были бы огромны, ведь одна пластина генерирует электрический ток с напряжением всего 0,5 В. Оптимально для самоделки – номинальное напряжение в 18 вольт. На этот показатель мы и будем ориентироваться, рассчитывая необходимое количество фотоэлементов для батареи.

Важно: Корпус устройства представляет простой неглубокий ящик. Бортики лучше сделать как можно меньше, чтобы они не создавали тень. Материалом для него может быть фанера и рейки.

Бортики для лучшего крепления садим на клей и привинчиваем саморезами. Чтобы блоки было проще спаять, ящик делим на две части с помощью планки, зафиксированной по центру ящика.

Собираем каркас для фотоэлементов

каркас для фотоэлементов солнечной батареи из профиля

Защитная рамка или каркас – важнейшая часть устройства. Для ее создания в домашних условиях можно использовать алюминиевые уголки 30х30 мм или деревянные бруски.

Если вы решили использовать металлический профиль, фаска снимается напильником под углом 45 градусов. После того, как все части каркаса выпилены, они соединяются с помощью уголков. Защитное стекло приклеивается на готовый каркас с помощью силикона.

Важно: Функцию подложек могут выполнять два вырезанных куска ДВП. На них и будут крепиться солнечные элементы. Вместо ДВП можно использовать любой тонкий материал, обладающий жесткостью и не проводящий электрический ток.

Как соединять пластины

Чтобы правильно соединить пластины, надо знать некоторые принципы:

1. Для увеличения напряжения в домашних условиях, при спаивании пластин нужно знать, что для увеличения напряжения соединять их надо последовательно, а для увеличения силы тока — параллельно.
2. Промежуток между кремниевыми пластинами должен составлять 5 мм с каждой стороны. Это необходимо, так как при нагреве пластины могут расширяться.
3. Каждый преобразователь имеют две дорожки: с одной стороны у них будет «плюс», с другой — «минус». Соединением все детали последовательно в единую цепь.
4. Проводники с последних компонентов цепи надо вывести на общую шину.

Важно: чтобы избежать саморазряда устройства в ночное время или облачную погоду, можно сделать монтаж диода Шоттки 31DQ03 или другого аналога на контакт от «средней» точки.

Когда все работы по спайке закончены, с помощью мультиметра можно проверить выходное напряжение. Оно должно составлять 18–19В для обеспечения небольшого дома электроэнергией.

Как собрать панель

Устройство солнечной батареи

Итак, корпус у нас готов, и пора заняться панелью. В полученный ящик надо уложить спаянные преобразователи. В центре каждого фотоэлемента наносим силикон, и закрываем сверху подложкой из ДВП для их фиксации. Закрываем конструкцию крышкой, и для надежности все стыки герметизируем силиконом или герметиком. Полученная панель устанавливается на специальный держатель или каркас.

Важно: Чтобы защитить батарею от агрессивного воздействия среды и климата, применяют оргстекло, закрывающее лицевую сторону. Если батарея крупная, можно использовать два куска, но если позволяет ее размер – то можно вырезать один, тогда соединение будет без стыка.

Обычное стекло лучше не брать – оно слишком хрупкое, и в процессе эксплуатации может лопнуть.

Своими руками из того, что есть

Если цена на солнечные панели вас не устраивает, вы вполне можете создать свою установки из практически подручных материалов. Ниже мы рассмотрим, как сделать солнечную батарею своими руками из различных материалов – например, из транзисторов, диодов и фольги.

солнечная батарея своими руками из подручных средств

Транзисторы, как основа световых элементов

Транзисторы подходят под нашу цель, так как внутри у них располагается довольно большой кремневый полупроводниковый элемент, который и будет использоваться для производства электричества. Лучше всего остановить свой выбор на транзисторах типа КТ или П.

Важно: При сборке источника тока хорошим вариантом будет разработать монтажную плату из фольгированного стеклотекстолита. Плату, после распайки, нужно поместить в корпус подходящих размеров, а сверху закрыть пластиной из оргстекла. В результате мы можем получить источник тока из нескольких десятков транзисторов, который генерирует напряжение в несколько вольт при выходном токе в несколько миллиампер.

Начинаем работу. В первую очередь срезаем металлическую крышку с необходимого количества радиодеталей. Это сделать проще, если зажать транзистор в тисках и произвести срез аккуратно ножовкой по металлу. Внутри вы увидите пластину. Это и есть главная часть нашего будущего устройства. Он будет служить нам фотоэлементом.

Деталь будет иметь три контакта: база, эмиттер и коллектор. Во время сборки выбирайте коллекторный переход в связи с наибольшей разностью потенциалов.

Своими руками сборку лучше делать на ровной поверхности из любого диэлектрического материала.

Важно: Все транзисторы спаиваем в отдельные последовательные цепочки, которые, в свою очередь, необходимо соединять параллельно. Расчет источника тока делаем, основываясь на характеристиках радиодеталей. В среднем, один транзистор выдает напряжение 0,35 В при силе тока при КЗ в 0,25 мкА.

Те транзисторы, которые вы собираетесь использовать при создании солнечных батарей, перед работой следует проверить. Для этих целей берем простой мультиметр. Необходимо переключить прибор в режим измерения тока, включить его между базой и коллектором или эмиттером транзистора. Снимаем показатель – обычно прибор демонстрирует небольшой ток — доли миллиампера, реже чуть больше 1 мА. Далее переключаем прибор в режим измерения напряжения (предел 1-3 В), и получаем значение выходного напряжения (оно составит порядка нескольких десятых долей вольта). Транзисторы желательно группировать с близкими значениями выходных напряжений.

Используем диоды

Вторым популярным материалом для самодельного источника энергии считается диод. Диоды Д223Б могут стать действительно альтернативным источником электрического тока. Они имеют наибольший вольтаж, и заключены в стеклянном корпусе. Один диод может сгенерировать 350 мВ на солнце, исходя из этого, можно определить и напряжение на выходе готового изделия.

Произведя расчёты, подбираем нужное количество диодов. Их необходимо сложить в емкость и залить ацетоном. Можно использовать и другой растворитель. Это необходимо, чтобы снять краску со стекла.

Берем пластину из не металлического материала, и делаем на ней разметку, куда будут впаяны компоненты источника питания. Через несколько часов краска, как раз пока делается разметка, станет мягкой, и ее можно легко соскрести.

Солнечная панель на диодах

Далее необходимо определить плюсовой контакт – для этого используем мультиметр. Определяем контакт под лампочкой или на солнце. Впаиваем диоды параллельно, так как в данном случае кристалл лучше всего будет генерировать энергию от солнца. В результате на выходе будет максимальное напряжение.

Важно: для самостоятельной сборки можно выбрать диоды Д223Б. Они лучше всего подходят, так как имеют стеклянный и небольшой корпус, и их можно установить достаточно плотно. К тому же, напряжение в них одно из самых больших(целых 350 мВ под солнцем).

Как использовать фольгу

Фольгу также можно использовать для создания источника питания, однако энергии она будет давать немного. Подходит обычная фольга, размером 45 квадратных см. Ее необходимо промыть в мыльной воде, чтобы удалить любой жир. Вот пошаговая инструкция:

1. Используя шкурку, удаляем любой вид коррозии.
2. На электрическую плитку с мощностью от 1,1кВт кладем лист фольги, и нагреваем до тех пор, пока на ней не появятся оранжево-красные пятна. Если нагревать далее, пятна станут черные, что будет говорить об образовании оксида меди.
3. Продолжаем нагревать еще минут 30, чтобы оксидная пленка стала нужной толщины. Выключаем горелку и даем листу остыть. Медленно остывая, оксид начинает отходить. Под проточной водой удаляем остатки оксида, не сгибая и не повреждая лист и тонкий слой окиси.
4. Вновь вырезаем такой же кусок фольги – по размеру первого.
5. Берем пластиковую бутылку, обрезаем горлышко и засовываем туда оба куска, закрепляя их зажимами. Они должны быть расположены так, чтобы не соединяться. К тому куску, который мы нагревали, проводим минусовую клемму, а ко второму – плюсовую.

В бутылку заливаем солевой раствор так, чтобы до кромки электродов оставалась примерно 2,5 см.

Схема солнечной батареи из фольги

Аккумулятор для дачи готов.

Конечно, такого самодельного прибора не хватит для обеспечения дома, но зато ее можно использовать для подзарядки мелких электроприборов или в виде питания радиоприемника.

Источник