Шаблон для солнечной батареи

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: 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