Шина для солнечной батареи

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

Что небходимо знать о конструкции солнечной батареи: шины, полоски, проводники.

В этой статье мы поговорим об основных конструктивных особенностях солнечных батарей, позволяющие снимать и передавать электирчество в цепь солнечной фотоэлектрической установки.

Шины проводники полоски в солнечном элементе

На кремниевых солнечных батареях наносятся металлизированные тонкие ленты прямоугольной формы, напечатанные на фронтальной и тыльной сторонах солнечного элемента. Эти металлические контакты называются шинами и имеют определяющую функцию: они проводят постоянный электрический ток, который генерирует фотоэлемент.

Шины состоят из меди, покрытой серебром. Серебряное покрытие повышает проводимость на фронтальной стороне, а также снижает окисление на тыльной стороне.

Полоски солнечного элемента

Перпендикулярно к шинам наносятся узкая металлическая контактная сетка полосок. Они собирают сгенерированный на поверхности фотоэлектрического элемента ток и транспортируют к шинам – токосъемникам.

Эти контакты – шины и полоски – напечатаны на поверхности солнечного фотоэлектрического элемента с помощью технологии, которую называют трафаретной печатью.

Шины и полоски в солнечном фотоэлементе

Проводники

Проводники припаивают вручную или автоматически с помощью робота-Стрингера к шинам солнечного элемента и соединяют отдельные элементы в серии с низким последовательным сопротивлением.

Проводники изготавливаются из круглого в сечении медного провода, с помощью процесса прокатки, который покрыт слоем припоя для обеспечения легкой пайки.

Сборные шины

Группу лент из солнечных элементов с выведенными проводниками объединяют параллельно сборными шинами, которые затем переносят суммарный ток всех элементов к распределительной коробке модуля.

Поскольку провод шины имеет переносить большую силу тока, чем проводники, он также должен быть толще и шире, чтобы обеспечить меньшее сопротивление на единицу длины. Шина также изготовлена ​​из меди.

Сборные шины и проводники в солнечном фотоэлементе

Оптимизация контактов солнечной панели

Чтобы увеличить съём тока, количество полосок и шин на фронтальной стороне фотоэлемента так же необходимо увеличить. Однако увеличивая количество контактов, повышается и отражение солнечного света, тем самым падает КПД фотоэлемента. Таким образом, ключевым компромиссом при проектировании фронтальной сетки контактов, является достижение оптимального баланса количества контактов на площади ячейки.

В связи с этим, важными параметрами являются высота и ширина полос, расстояния между полосками и шинами, а также тип металла и его качество.

Одной из тенденций в отрасли является переосмысление проектирования и производства солнечных элементов. в дальнейшем это повысит эффективность и надежность, а также значительно снизит материальные затраты – особенно это касается серебряной пасты, которая используется для изготовления шинопроводов.

Многополосные солнечные элементы

Солнечные элементы с тремя полосами

Наиболее распространенной солнечные элементы имеют три напечатанные полоски шин.

Солнечные элементы с пятью полосами

Сейчас система с пятью полосами шин является одним из ведущих направлений проектирования солнечных элементов и модулей.

Некоторые крупные производители солнечных панелей, такие как Trina Solar, Amerisolar, RisenSolar, Jasolar, все чаще сосредоточивают внимание при производстве фотоэлектрических солнечных панелей, используя солнечные элементы с пятью шинами.

При росте числа шин уменьшается расстояние между ними, что приводит к снижению потерь внутреннего сопротивления. Хотя большее количество шин увеличивает затенение фотоэлектрического элемента, общая эффективность таких элементов остается выше, чем в обычных двухполосных или трехполосный элементов. Так же увеличение количества шин уменьшает эффективную длину полосок между ними, уменьшает потери полосок, а также влияние микротрещин.

Количество шин на фотоэлементе

Солнечные батареи, как правило, изготовлены из очень тонких пластин, в среднем около 0,20 мм толщиной. Они имеют определенную гибкость, но при нажатии могут повреждаться. При этом возникают трещины, которые настолько малы, что их невозможно определить невооруженным глазом. Их называют микротрещинами.

Технология LG CELLO

Конструкция многополосных шин малой толщины также позволяет снизить затраты на дорогой серебряной пасте. Примером такой конструкции является технология проводников CELLO компании LG. Термин «CELLO» (Cell connection with Electrically Low loss, Low stress, and Optical absorption enhancement) означает “соединение ячеек с низкими электрическими потерями, механическим напряжением и улучшенным оптическим поглощением”.

LG Electronics заменила 3 ​​стандартные шины на 12 тонких, округленной формы проводников, которые покрывают всю поверхность солнечных элементов.

Многополосный солнечный фотоэлемент

Технология LG CELLO представлена ​​в модуле NeON 2 PV.

Фотоэлемент LG с технологией многополосных шин

Бесполосные солнечные элементы

Некоторые производители, такие как Solaria отказались от концепции многополосных шин и двигаются совсем другим путем. Компания использует обычные солнечные фотоэлектрические элементы, которые непосредственно электрически соединены друг с другом.

Преимущества солнечных элементов без шин очевидны:

• Уменьшение незадействованного пространства между солнечными элементами.
• Более гибкий дизайн модуля – стандартный дизайн модуля ограничивается размером солнечного элемента и требованиями интервала между ними.
• Значительное снижение потерь мощности при затенении части модуля
• Меньше образования микротрещин при отсутствии пайки элементов
• Сохранение расходов на материалы шин

Солнечная батарея с бесполосными солнечными элементами

Снижение стоимости шин

Солнечные элементы с многополосными шинами так и бесполосными сосредоточены на повышении производительности и надежности, тогда как существуют и другие подходы направлены на уменьшение материальных затрат. Проводятся мероприятия по минимизации содержания серебра в шинах, например, изготовление полос штрихпунктирной линией, или же полной заменой серебра при металлизации солнечного элемента альтернативными материалами, такими как олово или никель.

Штрихпунктирные шины

В последние годы в промышленности появилась альтернатива стандартным сплошным шинам – пунктирные шины, уменьшают использование дорогой серебряной пасты. Существуют различные типы пунктирных шин: 3-полосные, 5-полосные, 6-полосные, а также 8-полосные.

Исследования показали, что шины с данной конструкцией более чувствительны к потенциальному растрескиванию. Проблемы потери мощности, растут с количеством разрывов, вызванных нагреванием и растрескиванием на углах шины солнечного элемента. Однако стоимость таких солнечных батарей значительно меньше.

Штрихпунктирные шины в фотоэлементе

Оптимизация формы: круглые проводники

Кроме вышеперечисленных методов повышения эффективности, исследователи так же обратили внимание на то, как форма шины может повлиять на КПД солнечного модуля.

Скруглённые шины в фотоэлементе

Эффективным решением оказалось использование круглых в сечении проводников. Такая форма обеспечивает по сравнению с прямоугольными проводниками меньше затенение но при этом площадь сечения шины позволяет добиться низкого электрического сопротивления.

По материалам: ecotown.com.ua/news/SHCHo-potribno-znaty-pro-budovu-sonyachnykh-paneley-shyny-providnyky-kontakty/

Сергей Маринец

Автор — инженер по возобновляемым источникам энергии

Источник