Солнечные батареи своими руками двд дисков

Солнечные батареи своими руками из СД-дисков: проще, чем вы думали

Дата публикации: 13 января 2020

Появление на рынке CD-дисков перевернуло представление обывателей о возможностях хранения информации на компьютере. При условии бережного обращения новые носители стали достойной заменой громоздким дискетам, часто подводящим пользователя внезапной нечитабельностью и чувствительностью к магнитному воздействию. Но прошло еще немного времени, и диски были вытеснены на обочину flash-накопителями, сумевшими предложить пользователям хорошую емкость и рекордно компактные размеры. Залежи дисков, купленные по минимальной цене для записи фильмов, музыки и программного обеспечения, в один момент оказались невостребованными. Некоторые умельцы нашли им достойное применение в виде декоративных отражателей на лобовом стекле автомобиля или подвесок на потолок для создания ярких световых бликов. А других блестящая поверхность натолкнула на идею конструирования солнечной батареи. Тем более что доставка оригинальных панелей из Китая занимает несколько недель, а их качество зачастую оставляет желать лучшего.

Перечень необходимых инструментов

Чтобы собрать солнечную батарею из СД-дисков, вам потребуются:

• паяльники с тонким стержнем;
• несколько дисков для солнечной батареи;
• силиконовый герметик для проклеивания;
• двусторонний скотч;
• расходные материалы для пайки;
• медная шина;
• крепежи и дрель для рассверливания отверстий;
• фанера или оргстекло в качестве основы;
• диоды Шоттки.

Чтобы исключить случайные ошибки и добиться работоспособности конструкции с первого раза, лучше приобрести все необходимое непосредственно перед сборкой, а не снимать нужные детали с других конструкций. Чем новее будут комплектующие, тем дольше прослужит изделие без необходимости его ремонта или утомительной доработки.

Особенности изготовления и сборки солнечной батареи из СД-дисков

Конструктивно готовую модель можно представить как основу, на которой последовательно закреплены элементы отражающей поверхности – CD-диски. Их число рассчитывается в зависимости от ваших целей получить от панели определенное количество электрической энергии. Для небольших потребителей в виде электронных часов, радиоприемника или лампы будет достаточно 15 дисков. Соответственно запитать более крупное энергозависимое устройство удастся от большего количества отражающих элементов. Но здесь возникает другая проблема – размеры батареи, установка которой может быть затруднительна из-за значительной массы и высоты.

Поскольку диски не адаптированы для уловления и переработки солнечной энергии, выработка солнечной батареи на СД-дисках относительно невелика – около 2,5 В напряжения на выходе. Решение этой проблемы только одно – отказ от альтернативных отражателей в пользу классических солнечных батарей проверенного производителя. Если же вы преследуете ознакомительные цели и заинтересованы больше в процессе сборки, чем в применении готового изделия, попробуйте увеличить количество дисков до 21-27 штук. Для такой батареи будет несложно найти подходящее место, а ее эффективности будет достаточно для простых опытов и практических занятий по использованию альтернативных источников энергии.

Общая схема сборки батареи из CD-дисков выглядит следующим образом:

• Подготавливается основание из оргстекла или фанеры. Для увеличения объемов выработки и сокращения потерь света рекомендуется обтянуть материал прочной темной тканью. Углы каркаса заранее просверливаются под крепления.
• На основу укладывают мягкую подложку. Это может быть плотный картон, ДВП или резиновый лист.
• Диски размещают на поверхности основы рабочей стороной вверх, последовательно фиксируя их двусторонним скотчем.
• Выполняют соединение элементов, размещая паяльные выходы на обратной стороне дисков. Соединяющий разъем подключают к диодам Шоттки.
• Поверх готовой отражающей панели укладывают прозрачный лист стекла или прочного пластика.
• Выполняют герметизацию всей конструкции, делая поправку на возможную доработку панели, необходимость ее ремонта и периодический уход. Перед финишным этапом сборки стоит еще раз проверить все крепления и протестировать устройство на предмет работоспособности.
• Лицевую поверхность основы стоит вскрыть несколькими слоями лака.

Секреты правильной сборки

Нередко начинающие мастера допускают досадные ошибки, сводящие их усилия к нулю. Чтобы исключить поломку дисков и возможные просчеты, рекомендуется:

• Выполнять все работы на ровной поверхности, например, на небольшом столе, к которому можно подойти с любой стороны;
• Все диски должны быть совершенно одинаковыми, без видимых царапин, трещин и сколов. Каждый дефект уменьшает КПД устройства и ставит под сомнение долговечность панели.
• Герметизацию стыков основы стоит выполнять до момента укладки дисков и их пайки. Такое решение обеспечит доступ ко всем углам и позволит надежно заделать каждый сантиметр шва. Перед дальнейшими работами герметик должен полностью просохнуть.
• Закрепить элементы основы и боковых частей лучше с помощью внутренних или внешних металлических уголков. За счет креплений конструкция не разрушается под воздействием собственного веса и сохранит форму.
• Перед наложением прозрачной верхней части диски тщательно протирают, чтобы удалить с них капли герметика, пыль и мелкие взвеси.
• Паяльник для соединения дисков должен иметь среднюю мощность. Чрезмерная температура воздействия одновременно с давлением может стать причиной порчи хрупкой поверхности.

Перед началом работ рекомендуется нарисовать схему солнечной батареи из СД-дисков. На ее подготовку уйдет немного времени, но результат полностью оправдает это незначительное промедление. Во-первых, на схеме базируются все расчеты будущих рабочих параметров панели. Во-вторых, вы сможете подобрать оптимальное решение по расположению дисков и их подключению – последовательному или параллельному в зависимости от места в конструкции. Также нельзя забывать о полярности выполняемых соединений, чтобы на выходе получить работоспособную систему. А если мощность конструкции сравнительно велика, в схеме стоит предусмотреть устройство защитного отключения УЗО. Благодаря ему удастся избежать перегрева панели и ее возгорания вследствие интенсивного теплового воздействия.

• Кто и как производит солнечные панели?
• Трехглазое «чудище», питающееся солнечной энергией
• Прожекторы выходят на борьбу с темнотой
• Еще об электромобилях на солнечной энергии

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Источник

Солнечные батареи из дисков

Не всегда научные открытия совершаются осознанно. Довольно часто, изучая одни явления, исследователи сталкиваются с побочными эффектами, объяснения которым дать не могут. В 1839 году французский ученый Александр Беккерель, исследуя свойства электролитов, случайно столкнулся с тем, что впоследствии было названо фотовольтаикой. В конце XIX века немец Генрих Герц, работая с цинковыми разрядниками, случайно обнаружил, что свет, особенно в ультрафиолетовой части спектра, влияет на прохождение искры. Нечто похожее произошло с исследованиями в области создания новейших носителей информации. Работая над структурой этих новых носителей, ученые случайно столкнулись с явлением, которое может совершить революцию в солнечной энергетике. Эффект был настолько неординарным, что еще совсем недавно многие СМИ пестрели заголовками типа «Компакт-диски заменяют солнечные панели», «Солнечные батареи из дисков».

Немного истории

Вряд ли создатели лазерных дисков могли предположить, к чему приведет совершенствование технологии изготовления их детища. Создавая носители с лазерной записью информации, они преследовали одну-единственную цель – получить материал, из которого можно было бы изготавливать диски с возможностью качественной записи звука и изображения. Так появились CD-диски и чуть позже DVD-диски. Емкость этих носителей была небольшой – порядка 700 мегабайт на CD и 4.5 гигабайт на DVD. На диске DVD пользователь мог сделать двухчасовую видеозапись невысокого качества. Такой диск, как правило, состоит из двух поликарбонатных слоев и активного слоя, расположенного между ними.

Чтобы прочитать данные, лазерный луч должен пробить слой поликарбоната. Иногда из-за каких-то флуктуаций поликарбонат разлагает луч лазера на два пучка, тогда считывающее устройство не может распознать информацию. Двойное лучепреломление требует высокоточной юстировки для выравнивания поликарбонатных лучей. Но и такая юстировка не поможет, если луч был сильно искажен. А искажен он может быть, поскольку запись происходит лазерным лучом в красной области спектра, а следовательно, имеющим большую длину волны, что сказывается на плотности и на качестве записи.

Новое поколение носителей

Последующие усилия исследователей были направлены на поиск способов и материалов, с помощью которых можно было бы увеличить плотность и качество записи на носители. Результатом этих исследований стал формат HD DVD, который позволял записывать значительно большие объемы информации и с высоким качеством записи. Это стало возможным благодаря разработанной новой технологии получения матриц для дисков. Новый диск состоял из более плотных слоев, чем его предшественник, и записывался/читался более тонким лазерным лучом, чем обычные диски. Это позволило записывать в три раза больше информации на однослойный диск и в шесть раз больше на двухслойный.

Запись на CD, DVD, Blu-Ray дисках

И, наконец, появился совершенно новый формат – Blu-Ray. Уже само название говорит о том, что в процессе записи/считывания используется синий лазер, то есть все операции с носителем производятся лазером с синим лучом. Луч синей части спектра имеет более короткую длину волны, чем лучи красной части спектра, что позволило производить запись/чтение лучом, имеющим несравненно более тонкую фокусировку, благодаря чему резко повысились качество и плотность записи, а также скорость считывания информации. Однослойный диск Blu-Ray способен хранить в пять раз больше информации, чем диск DVD, а двухслойный – в десять раз. А если учесть, что новая технология позволяет получать многослойные материалы, то преимущества этого формата перед другими становятся очевидными.

Солнечные батареи и диски Blu-Ray

Когда были изучены все достоинства дисков Blu-Ray и их преимущества перед обычными дисками DVD, когда уже зашла речь о завершении работ по этой тематике, произошла та самая случайность, хорошо известная многим поколениям исследователей. В лаборатории Северо-Западного университета, что находится в штате Иллинойс, США, проводились работы с дисками Blu-Ray и материалами, из которых эти диски изготавливаются. В этой же лаборатории проводились исследовательские работы с солнечными батареями различных типов. И вот неизвестно, кто именно, но кто-то совершенно случайно положил диск Blu-Ray на рабочую поверхность гелиевой панели. Это было в конце рабочего дня, а следующим утром, когда исследователи включили свою аппаратуру, они обнаружили резкое увеличение электрических показателей солнечной батареи.

Когда был обнаружен и зафиксирован факт увеличения поглощения света при наложении диска Blu-Ray на панель солнечных батарей, руководитель лаборатории профессор Северо-Западного университета в Иллинойсе Цзясинь Хуань и его сотрудники провели ряд экспериментов. Целью этих экспериментов было убедиться в том, что изменение характеристик светопоглощения при наложении маски Blu-Ray на солнечную батарею было не случайностью, а закономерностью. Ранее профессором и его коллегами высказывались догадки о том, что эффективность солнечных батарей различных типов может быть существенно изменена в лучшую сторону, если на рабочую поверхность батареи нанести некоторые оптические маски. Но это были только догадки. Теперь же эти догадки получили экспериментальное подтверждение.

Заготовка матрицы структуры Blu-Ray

Началась работа по исследованию структуры Blu-Ray во взаимодействии с гелиевыми панелями. Выяснилось, что чистая маска без записи не оказывает какого-либо положительного эффекта. Исследователи установили, что для получения максимального эффекта на матрицу должна быть записана некоторая информация. И величина эффекта напрямую зависит от алгоритма сжатия информации, будь это видео или просто звук. При проведении экспериментов исследователи использовали все доступные им способы и материалы. В экспериментах были задействованы даже Blu-Ray диски с черно-белыми фильмами. В результате этих экспериментов было установлено, что наивысшая эффективность светопоглощения достигается в случае, когда расстояние между «1» и «0» находятся в промежутке от 150 нанометров до 525 нанометров.

Исследователи установили, что для того, чтобы резко повысить эффективность солнечных батарей, в маску должна быть записана какая-то информация. Эта информация (комбинация «1» и «0») может иметь три структуры: упорядоченную, случайную и квазислучайную. После многочисленных экспериментов за рабочую структуру была принята квазислучайная (т.е. с прослеживанием некоторых закономерностей). Дело в том, что при упорядоченной структуре маска пропускала только определенную часть спектра, при случайной – избыток спектра в виде волн ненужной длины.

Структура цифровой записи маски

Так вот диск Blu-Ray с записанной на него видеоинформацией и оказался именно той самой квазислучайной структурой. В качестве такой видеоинформации ученые использовали для экспериментов фильм «Суперполицейский», в котором главную роль сыграл Джеки Чан. По матрице этого диска изготовили пластиковый слепок, который и стал основой для солнечной батареи. Эту пленку наложили на серийную солнечную панель средней мощности. Результат превзошел все ожидания. Тщательные замеры показали эффективность этого солнечного модуля в 21.8%, что почти вдвое превысило ее номинальные характеристики.

Таким удивительным образом пересеклись технология Blu-Ray, цифровая запись на диски и солнечная фотовольтаика. Пока исследования приостановлены из-за отсутствия финансирования. Но, если найдутся инвесторы, заинтересованные в получении высокоэффективных гелиевых батарей, разработанные технологии очень быстро будут реализованы.

Источник