Сонячні батареї своїми руками: багато способів, відео

1. Сонячна батарея: що це і як працює
2. вибір фотоелементів
3. Вибір місця і проектування
4. Виготовлення батареї своїми руками
5. збірка каркаса
6. спайка пластин
7. збірка панелі
8. Сонячні батареї з підручних матеріалів
9. Батарея з транзисторів
10. Батарея з діодів
11. Батарея з фольги

Отримання електрики з альтернативних джерел живлення досить витратне заняття. Наприклад, використання сонячної енергії при покупці готового обладнання доведеться витратити значну суму грошей. Але в наш час можливо зібрати сонячні батареї своїми руками для дачі або приватного будинку з готових фотоелементів або інших підручних матеріалів. І перш, ніж приступити до купівлі необхідних компонентів і проектування конструкції, необхідно зрозуміти, що таке сонячна батарея і її принцип роботи.

Сонячна батарея: що це і як працює

У людей, які вперше стикаються з цим завданням, відразу виникають питання: «Як зібрати сонячну батарею?» Або «Як зробити сонячну батарею?». Але вивчивши пристрій і принцип його роботи, проблеми з реалізацією даного проекту відпадають самі собою. Адже конструкція і принцип дії прості і не повинні викликати труднощів при створенні джерела живлення в домашніх умовах.

Сонячна батарея (СБ) - це фотоелектричні перетворювачі енергії, випромінюваної сонцем, в електричну, які з'єднані у вигляді масиву елементів і укладені в захисну конструкцію. Перетворювачі - напівпровідникові елементи з кремнію для генерації постійного струму. Вони виробляються трьох видів:

• монокристалічний;
• полікристалічний;
• Аморфний (тонкоплівковий).

типи фотоелементів

Принцип роботи пристрою заснований на фотоелектричні ефекті. Сонячне світло, падаючи на фотоелементи, вибиває вільні електрони з останніх орбіт кожного атома кремнієвої пластини. Переміщення великої кількості вільних електронів між електродами батареї виробляють постійний струм. Далі, він перетворюється в змінний струм для електрифікації будинку.

Принцип роботи сонячної батареї

вибір фотоелементів

До початку проектних робіт по створенню панелі в домашніх умовах потрібно вибрати один з трьох типів перетворювачів сонячної енергії. Для вибору відповідних елементів потрібно знати їх технічні характеристики:

• Монокристалічні. ККД цих пластин 12-14%. Однак, вони чутливі до кількості потрапляє світла. Невелика хмарність значно знижує кількість електрики, що виробляється. Термін служби до 30 років.
• Полікристалічні. Ці елементи здатні видавати ККД 7-9%. Але на них не впливає якість освітленості і вони здатні видавати таку ж кількість струму в хмарну і навіть похмуру погоду. Експлуатаційний період - 20 років.
• Аморфні. Виготовляються на основі гнучкого кремнію. Виробляють ККД близько 10%. Кількість виробленого електрики не знижується через якість погоди. Але дороге і складне виробництво робить їх важкодоступними.

Для виготовлення СБ своїми силами можна придбати перетворювачі типу В (другий сорт). До них відносяться елементи з невеликими дефектами, навіть при заміні деяких компонентів собівартість батарей буде в 2-3 рази менше ринкової, завдяки цьому заощадите свої кошти.

Для забезпечення приватного будинку електрикою від альтернативного джерела енергії найкраще підходять перші два типи пластин.

Вибір місця і проектування

Батареї краще розташовувати за принципом: чим вище, тим краще. Відмінним місцем буде дах будинку, на неї не потрапляє тінь від дерев або інших будівель. У разі, якщо конструкція перекриттів не дозволяє витримати вагу установки, то місце слід вибирати на ділянці дачі, який найбільше сприймає випромінювання від сонця.

Зібрані панелі необхідно розташовувати під таким кутом, щоб сонячні промені максимально перпендикулярно падали на кремнієві елементи. ідеальним варіантом установки сонячних батарей буде наявність можливості коригування всієї установки у напрямку за сонцем.

Кут нахилу СБ можна легко розрахувати виходячи з географічного розташування та рівня сонцестояння для даної ділянки.

Виготовлення батареї своїми руками

Забезпечити будинок або дачу електрикою в 220 В від сонячної батареї вам не вдасться, тому що розміри такої батареї будуть величезні. Одна пластина генерує електричний струм з напругою 0,5 В. Оптимальним варіантом вважається СБ з номінальною напругою 18 В. Виходячи з цього розраховується необхідну кількість фотоелементів для пристрою.

збірка каркаса

В першу чергу саморобна сонячна батарея потребує захисної рамці (корпусі). Її можна виготовити з алюмінієвих куточків 30х30 мм або з дерев'яних брусків в домашніх умовах. При використанні металевого профілю на одній з полиць знімається напилком фаска під кутом 45 градусів, а друга полку відрізається під тим же кутом. Відрізані за потрібними розмірами з обробленими кінцями деталі каркаса скручуються за допомогою косинців з того ж матеріалу. До готової рамі на силікон приклеюється захисне скло.

Корпус з алюмінієвого куточка

спайка пластин

При споювання елементів в домашніх умовах потрібно знати, що для збільшення напруги необхідно з'єднувати послідовно, а для збільшення сили струму - паралельно. Крем'яні пластини викладаються на скло, залишаючи між ними зазор 5 мм з кожного боку. Цей проміжок необхідний для погашення можливого температурного розширення елементів при нагріванні. Перетворювачі мають дві доріжки: з одного боку «плюс», з іншого - «мінус». Всі деталі з'єднуються послідовно в єдиний ланцюг. Потім провідники з останніх компонентів ланцюга виводяться на загальну шину.

Для уникнення саморазряда пристрою в нічний час або хмарну погоду фахівці рекомендують передбачити монтаж діода Шотткі 31DQ03 або аналога на контакт від «середньої» точки.

Після закінчення паяльних робіт за допомогою мультиметра необхідно перевірити вихідну напругу, яка повинна бути 18-19 В для повноцінного забезпечення приватного будинку електроенергією.

Збірка елементів батареї

збірка панелі

В готовий корпус укладаються спаяні перетворювачі, потім в центр кожного кремінного елемента наноситься силікон, і зверху накривається підкладкою з ДВП для їх фіксації. Після чого конструкція закривається кришкою, і всі стики герметизуються герметиком або силіконом. Готова панель монтується на тримач або каркас.

Сонячні батареї з підручних матеріалів

Крім збірки СБ з куплених фотоелементів їх можна зібрати з підручних матеріалів, які є у будь-якого радіоаматора: транзисторів, діодів і фольги.

Батарея з транзисторів

Для цих цілей найбільш підходящими деталями є транзистори типу КТ або П. Усередині них перебуває досить великий кремінний напівпровідниковий елемент, необхідний для виробництва електрики. Підібравши необхідну кількість радіодеталей, з них необхідно зрізати металеву кришку. Для цього потрібно затиснути його в Теско і ножівкою по металу акуратно зробити зріз верхній частині. Всередині можна побачити пластину, яка буде служити в якості фотоелемента.

Транзистор для батареї з спиляною кришечкою

Всі ці деталі мають три контакти: база, емітер і колектор. При складанні СБ потрібно вибирати колекторний перехід в зв'язку з найбільшою різницею потенціалів.

Збірка здійснюється на рівній площині з будь-якого діелектричного матеріалу. Споювати транзистори потрібно в окремі послідовні ланцюжки, а ці ланцюжки, в свою чергу з'єднувати паралельно.

Розрахунок готового джерела струму можна виробляти з характеристик радіодеталей. Один транзистор видає напругу 0,35 В і силу струму при КЗ в 0,25 мкА.

Батарея з діодів

Сонячна батарея з діодів Д223Б дійсно може стати джерелом електричного струму. Ці діоди мають найбільший вольтаж і виконані в скляному корпусі, покритому фарбою. Напруга на виході готового виробу можна визначити з розрахунку, що один діод на сонці генерує 350 мВ.

1. Необхідна кількість радіодеталей складаємо в ємність і заливаємо ацетоном або іншим розчинником і залишаємо на кілька годин.
2. Потім, необхідно взяти пластину потрібного розміру з не металева матеріалу і виконати розмітку під впаивание компонентів джерела живлення.
3. Після розмокання фарбу можна легко зішкребти.
4. Озброївшись мультиметром, на сонці або під лампочкою визначаємо плюсовій контакт і загинаємо його. Діоди впаюються вертикально, тому що в такому положенні кристал найкраще генерує електрику з енергії сонця. Тому на виході отримаємо максимальне напруження, яке буде генерувати сонячна батарея.

розпаювання діодів

Батарея з фольги

Крім описаних вище двох способів джерело живлення можна зібрати з фольги. Саморобна сонячна батарея, зроблена відповідно до покрокової інструкції, описаної нижче, зможе давати електроенергію, хоча і дуже малої потужності:

1. Для саморобки знадобиться мідна фольга площею 45 кв. см. Відрізаний шматок обробляється в мильному розчині для видалення жиру з поверхні. Так само бажано вимити руки, щоб не залишати жирові плями.
2. Наждаком необхідно видалити захисну оксидну плівку і будь-який інший вид корозії з площини відрізу.
3. На пальник електричної плитки потужністю не менше 1,1 кВт лягає лист фольги і нагрівається до утворення червоно-помаранчевих плям. При подальшому нагріванні утворилися оксиди перетворюються в оксид міді. Цьому свідчить чорний колір поверхні шматка.
4. Після утворення оксиду нагрів необхідно продовжувати протягом 30 хвилин, щоб утворилася оксидна плівка достатньої товщини.
5. Прожарення зупиняється, і лист остигає разом з пічкою. При повільному охолодженні мідь і оксид остигають з різною швидкістю, що сприяє останньому легко відшаруватися.
6. Під проточною водою видаляються залишки оксиду. При цьому не можна згинати лист і механічно віддирати дрібні шматочки, щоб не пошкодити тонкий шар окису.
7. Вирізається другий лист за розмірами першого.
8. У пластиковий бутель об'ємом 2-5 літрів з обрізаним горлом потрібно помістити два шматки фольги. Закріпити їх зажимами «крокодил». Розташовувати їх треба, щоб вони не з'єднувалися.
9. До обробленого шматка підводиться мінусова клема, а до другого - плюсова.
10. У банку заливається сольовий розчин. Його рівень повинен бути нижче верхньої кромки електродів на 2,5 см. Для приготування суміші 2-4 столові ложки солі (в залежності від обсягу пляшки) розчиняються в невеликій кількості води.

Батарея з фольги

Всі сонячні батареї не придатні для забезпечення дачі або приватного будинку приміщення електрикою з причини своєї маломощности. Але вони здатні служити джерелом живлення для радіоприймачів або зарядки дрібних електроприладів.

Відео по темі