Пайка солнечных элементов в домашних условиях
Если вы решили собрать солнечную панель своими силами, то вы скорее всего столкнетесь с такой вещью, как пайка проводников на фотоэлементы. Сам по себе процесс пайки шин на солнечные элементы является очень кропотливым, поэтому сложным. Для того, чтобы ваше стремление к использованию альтернативных источников энергии не столкнулось с такой преградой, вы можете ознакомиться с основными аспектами правильной пайки проводников на элементы солнечной панели.
Материалы необходимы для пайки элементов:
1) солнечные элементы
2) тонкие плоские проводники
3) паяльник
4) широкие плоские проводники
5) флюс
6) припой
Рассмотрим более подробно все нюансы процесса пайки элементов солнечной панели.
Самое главное при данном процессе это не спешить. Сами солнечные элементы весьма тонкие и хрупкие, их толщина оставляет всего 0.2 мм, поэтому любое чрезмерное усилие или резкое движение может привести к их поломке.
В среднем на пайку одной солнечной панели состоящей из 36 элементов уходит порядка двух дней времени. Поэтому если вы решили собирать целые системы состоящие из множества солнечных панелей, то всерьез задумайтесь над количеством времени затраченным на пайку проводников, возможно приобретать солнечные элементы с уже готовыми проводниками будет для вас выгоднее.
Основной ошибкой тех, кто впервые решил собрать солнечную панель является то, что они считают достаточным приобрести в магазине только сами солнечные элементы, а остальное можно заменить аналогами продающимися на местном рынке радиодеталей. Однако данное видение не совсем верно, в солнечных панелях используются плоские проводники, которые обычными проводами заменять не рекомендуется, так как потребуются достаточно толстые провода, а это означает большие затраты времени на пайку, не эстетичный вид конструкции и к тому же, излишняя жесткость провода может стать причиной поломки самого элемента.
Именно поэтому автор рекомендует заказывать комплект солнечных элементов уже с диодами, шинами, тонкими плоскими проводниками для пайки элементов и более широкими для соединения секций между собой. Такой подход сэкономит как ваше время, так и деньги на доставку.
Так же нам понадобиться паяльник мощностью 60-80 Вт. Если паяльник будет менее мощным, то скорее всего он будет быстрее остывать из-за того, что большая поверхность солнечного элемента будет отбирать тепло, следовательно придется придавливать паяльник и дольше удерживать его на солнечном элементе. Это в свою очередь может вызвать поломку элемента либо его перегрев. В качестве припоя автор рекомендует использовать проволочное олово, можно даже с канифолью. В качестве флюса подойдет любой бескислотный для пайки радиоэлектроники, но желательно использовать тот, который не требует промывки и оставляет меньше жирных следов.
После того, как все необходимые инструменты и комплектующие были собраны, можно приступать к подготовке к пайке солнечных элементов. Для начала необходимо нарезать плоские проводники. Длину проводников необходимо рассчитать так, чтобы она была чуть короче ширины солнечного элемента. Таким образом, при использовании солнечных элементов размером 78 на 156 мм, длинна проводника должна составлять 146 мм, учитывая зазор в 5 мм между элементами. Распределение проводника по элементу идет следующим образом: 78 мм припаивается к лицевой части элемента, 5 мм оставляет на зазор между ними, а 63 мм припаивается к трем контактам расположенным на тыльной стороне элемента.
Довольно удобно производить нарезку проводников при помощи толстого картона. Берется два листа картона шириной 63 мм и толщиной 5 мм, они складываются вместе, и затем на них наматывается проводник. Затем картон раздвигается и с одной стороны проводник разрезается ножницами.
Так же следует заметить, что при пайке элементов 6 на 6, в целях экономии, допустимо паять шину не по всей длине, а оставшуюся часть просто залудить.
Однако запомните от того насколько качественно будут припаяны проводники будет сильно зависеть КПД всей солнечной батареи.
После нарезки проводника можно приступать к подготовке элементов для пайки. Обычно лицевая торона элементов является минусом, а тыльная плюсом. поэтому по всей длине контактной площадки лицевой стороны она промазывается флюсом.
Эти действия необходимо проделать с каждым элементом, после чего начинать пайку их в общую цепь. Стандартно принято соединять элементы последовательно от плюса к минусу в одну цепочку, таким образом напряжение всех элементов суммируется, а ток остается прежним.
Ниже приведена схема пайки элементов в общую цепь:
После того, как вы определились с итоговой формой солнечной панели следует разместить элементы в несколько рядов на рабочей поверхности тыльной стороной вверх.
Есть несколько моментов, которые помогут вам зафиксировать элементы во время пайки, чтобы в конце панель имела красивый и аккуратный вид. Края солнечных элементов можно прихватить скотчем, который в последствии просто срезается канцелярским ножом. Для того, чтобы расстояние между элементами было одинаково вы можете воспользоваться строительными крестиками, которые обычно используются для укладки плитки, эти крестики обеспечат зазор в 2-5 мм.
Лучше всего сделать целый макет из фанеры, на которую приклеиваются крестики.
После закрепления элементов необходимо нанести флюс и залудить контакты.
По этой схеме осуществляется пайка нескольких рядов солнечных элементов. Соединения между рядами необходимо делать при помощи пайки более широкого проводника.
Источник
Шины для солнечных элементов
Любая, даже самая незначительная деталь, которая находится в солнечном модуле, важна сама по себе и имеет большое значение. Даже ослабший винт крепежа может стать причиной разгерметизации конструкции и, как следствие, попадания внутрь влаги, запотевания стекла, коррозии токоведущих частей и, в конечном счете, выхода из строя всего модуля. Некачественная пайка соединений может привести к потерям мощности, перегреву элементов. Ну и, конечно же, особые требования предъявляются к токоведущим частям. Шины для солнечных элементов должны быть изготовлены и пропаяны так, чтобы минимизировать любые потери мощности, которые могут возникнуть при увеличенном электрическом сопротивлении токоведущих частей.
Наборы для солнечных батарей
В широкой продаже для любителей мастерить имеются наборы, из которых можно самостоятельно собрать солнечную батарею большой мощности. В минимальный состав таких наборов входят монокристаллические кремниевые ячейки, несколько метров луженной шины, канифолевый флюс для пайки.
Набор с диодами Шоттки для солнечной батареи
Количество ячеек в наборе зависит от того, какой мощности солнечную батарею планирует собрать покупатель. В расширенном наборе в дополнение к солнечным ячейкам, шине и флюсу покупатель может заказать мерный анодированный алюминиевый уголок для рамы, крепеж, метизы.
Полный набор комплектующих для солнечной батареи, кроме вышеперечисленного, включает в себя также закаленное стекло, подложку, силовые кабели, распределительную коробку с диодами Шоттки, клей-герметик.
Расширенный набор
Некоторые поставщики таких наборов вместо закаленного стекла могут предложить покрытие из поликарбоната. В принципе такая замена некритична, так как разница в мощности готового модуля будет незначительной. Покупателю такого набора остается только собрать все в строгом соответствии с инструкцией. Самой сложной и ответственной операций при этом будет пайка шин и соединение солнечных ячеек.
Самодельная шина для солнечных ячеек из оплетки кабеля
О самодельных шинах для солнечных ячеек речь может зайти в том случае, если покупатель решил сэкономить побольше денег и приобрел только гелиевые элементы. В зависимости от размеров ячеек каждая из них может иметь две или три дорожки с лицевой и тыльной стороны для токоведущих шин. Ширина этих дорожек также может быть различной. Именно в эти дорожки впаивается плоская шина. Толщина этой шины обычно колеблется от 0.1 миллиметра до 0.12 миллиметра.
В качестве одного из вариантов самодельной шины может быть использована экранирующая медная оплетка электрического кабеля. Некоторые оплетки выполнены из плоских проводников толщиной до 0.1 миллиметра, а некоторые представляют собой полоску, состоящую из нескольких медных жил. Для изготовления шины больше подходит оплетка, состоящая из медных полосок. Следует аккуратно вынуть провод из оплетки, а затем осторожно вытащить одну полоску. Точно так же осторожно вытащить следующую. И так до тех пор, пока оплетка не будет полностью распущена.
Кабель с нелуженой оплеткой
После этого, если эти медные полоски не были залужены, следует каждую полоску тщательно зачистить, обезжирить и аккуратно залудить. При этом нужно следить, чтобы лужение было равномерным по всей длине полоски. Если же оплетка была залуженной, то полоски следует только тщательно обезжирить. После этого полоски следует разрезать на мерные куски, длина которых будет на два-три сантиметра больше длины солнечной ячейки.
Луженая оплетка
Если полоски оплетки кабеля были не цельными, а состоящими из нескольких медных жил, то перед тем, как вытаскивать каждую полоску, следует спаять кончики этих жил. Это необходимо сделать для того, чтобы впоследствии полоска не потеряла свою форму. Далее нужно просто пройтись паяльником по всей длине полоски, чтобы отдельные жилы соединились в одно целое. После этого полученную шину можно разрезать, как описано выше.
Самодельная шина для солнечных ячеек из медного провода
Этот способ изготовления шины для гелиевых ячеек более трудоемкий и требует дополнительного оборудования. Это оборудование достаточно простое и изготовить его из подручных материалов для мастера не составит особого труда. Устройство, превращающее медный провод в плоскую шину, представляет собой предельно упрощенный вариант вальцовочного станка.
Роль валков выполняют два подшипника, причем, один из них закреплен неподвижно, а положение второго регулируется двумя установочными винтами. Винты с «барашками» устанавливают зазор между подшипниками. Этот зазор, через который протягивается медный провод, и определяет толщину конечного изделия – шины.
Станок для изготовления шины из провода
Для того, чтобы протягиваемый между подшипниками провод не соскальзывал в стороны, перед входом в устройство устанавливается направляющая пластина с отверстием, расположенным в плоскости, делящей линию соприкосновения подшипников пополам. Верхний подшипник может быть насажен на ось, которую можно проворачивать рукояткой, какая бывает у ручных мясорубок. Само это устройство жестко закрепляется на прочном основании, после чего оно готово к работе.
Провод, из которого будет изготовлена шина для монтажа на гелиевую ячейку, необходимо предварительно очистить от изоляции. Затем вставить его в направляющее отверстие так, чтобы конец выходил из подшипников на несколько сантиметров. Винтами прижать подвижный подшипник настолько, чтобы он немного сплющил провод. Затем прокрутить рукояткой подшипники так, чтобы весь провод вышел из устройства. Если такой рукоятки нет, то можно просто ухватить пассатижами провод за передний конец и вручную протянуть его через устройство.
Протягивание провода
Этот процесс следует повторить несколько раз, при этом на каждом последующем протягивании винтами уменьшать зазор.
Регулировка зазора между подшипниками
В результате получится медная лента толщиной от 0.1 миллиметра до 0.12 миллиметров, что и необходимо для шины. При протягивании провода через устройство не только уменьшается толщина, но и увеличивается длина провода. Так, при протягивании одного метра провода диаметров в 1.2 миллиметра получается лента длиной около пяти метров. После того, как будет получена эта лента, ее следует разрезать на мерные куски, каждый из которых на два-три сантиметра будет длиннее солнечной ячейки. Затем эти полоски следует аккуратнейшим образом залудить с обеих сторон, для чего можно воспользоваться канифолевым флюсом №186.
Пайка шин на солнечных ячейках
Для пайки шин на гелиевые элементы понадобятся:
Паяльник мощностью 65 ватт с небольшим жалом (не более 10 миллиметров), заточенным под размер ширины шины.
Карандаш с канифолевым флюсом №186.
Оловянно-свинцовый припой ПОС-6.
Для промывки солнечного элемента после пайки понадобятся также содовый раствор 0.01%, проточная емкость с дистиллированной водой.
На дорожки, расположенные на лицевой стороне гелиевой ячейки, нанести тонкий слой флюса. Уложить на нее подготовленную шину, набрать на жало паяльника немного припоя, прижать жало к шине на две-три секунды и медленно провести паяльником от начала шины до ее конца.
Пайка шин
То же проделать с остальными дорожками. Перевернуть элемент тыльной стороной вверх и напаять шины на дорожки. После пайки погрузить элемент на 15 минут в содовый раствор, затем промыть проточной водой и ополоснуть в дистиллированной. Дать высохнуть. Солнечный элемент готов к дальнейшему монтажу.
Как видно, сделать самому шину для гелиевых элементов – не такая уж невыполнимая задача. Было бы только желание. А подручные материалы у мастера всегда найдутся.
Источник