Как да направите слънчева батерия със собствените си ръце: инструкции за самостоятелно сглобяване

Слънчевите панели са източник на енергия, който може да се използва за генериране на електричество или топлина за нискоетажна сграда. Но слънчевите панели са скъпи и са недостъпни за повечето жители на нашата страна. Съгласен ли си?

Друг е въпросът, когато сами правите слънчева батерия - разходите са значително намалени и този дизайн работи не по-лошо от промишлено произведен панел. Ето защо, ако сериозно мислите за закупуване на алтернативен източник на електроенергия, опитайте се да го направите сами - не е много трудно.

Тази статия ще обсъди производството на слънчеви панели. Ще ви кажем какви материали и инструменти ще ви трябват за това. И малко по-надолу ще намерите инструкции стъпка по стъпка с илюстрации, които ясно демонстрират напредъка на работата.

Накратко за устройството и работата

Слънчевата енергия може да се преобразува в топлина, когато носителят на енергия е охлаждаща течност или в електричество, събрано в батерии. Батерията е генератор, работещ на принципа на фотоелектричния ефект.

Преобразуването на слънчевата енергия в електричество става след като слънчевите лъчи ударят фотоклетките, които са основната част от батерията.

В този случай светлинните кванти "освобождават" своите електрони от екстремни орбити. Тези свободни електрони произвеждат електрически ток, който преминава през контролера и се натрупва в батерията, а оттам отива към консуматорите на енергия.

Силициевите елементи действат като фотоклетки. Силиконовата пластина е покрита от едната страна с тънък слой фосфор или бор, пасивен химичен елемент.

На това място под въздействието на слънчевата светлина се отделят голям брой електрони, които се задържат от фосфорния филм и не се разлитат.

На повърхността на плочата има метални „писти“, върху които се подреждат свободни електрони, образувайки подредено движение, т.е. електричество.

Колкото повече са такива силициеви пластини-фотоклетки, толкова повече електрически ток може да се получи. Прочетете повече за принципа на работа на слънчевата батерия По-нататък.

Най-горният слой на плочите с фотоклетки е покрит със слой, който предотвратява отразяването на слънчевата светлина от плочите, повишавайки тяхната ефективност

Материали за създаване на соларна плоча

Когато започнете да изграждате слънчева батерия, трябва да се запасите със следните материали:

• силикатни плочи-фотоклетки;
• ПДЧ листове, алуминиеви ъгли и ламели;
• твърда гума от пяна с дебелина 1,5-2,5 см;
• прозрачен елемент, който служи като основа за силициеви пластини;
• винтове, самонарезни винтове;
• силиконов уплътнител за външна употреба;
• електрически проводници, диоди, клеми.

Количеството необходими материали зависи от размера на вашата батерия, която най-често е ограничена от броя на наличните слънчеви клетки. Инструментите, от които ще имате нужда са: отвертка или комплект отвертки, ножовка за метал и дърво, поялник. За да тествате готовата батерия, ще ви е необходим тестер за амперметър.

Сега нека разгледаме по-подробно най-важните материали.

Силиконови пластини или слънчеви клетки

Фотоклетките за батерии се предлагат в три вида:

• поликристален;
• монокристален;
• аморфен.

Поликристалните пластини се характеризират с ниска ефективност. Размерът на благоприятния ефект е около 10 - 12%, но тази цифра не намалява с времето. Срокът на експлоатация на поликристалите е 10 години.

Слънчевата батерия се сглобява от модули, които от своя страна са съставени от фотоелектрически преобразуватели. Батериите с твърди силициеви соларни клетки са вид сандвич с последователни слоеве, монтирани в алуминиев профил

Монокристалните соларни клетки се отличават с по-висока ефективност - 13-25% и дълъг експлоатационен живот - над 25 години. С течение на времето обаче ефективността на монокристалите намалява.

Монокристалните преобразуватели се произвеждат чрез рязане на изкуствено отгледани кристали, което обяснява най-високата фотопроводимост и производителност.

Филмовите фотоконвертори се произвеждат чрез отлагане на тънък слой аморфен силиций върху полимерна гъвкава повърхност

Най-новите са гъвкавите батерии с аморфен силиций. Техният фотоелектричен преобразувател се напръсква или стопява върху полимерна основа. Ефективността е около 5 - 6%, но филмовите системи се монтират изключително лесно.

Сравнително наскоро се появиха филмови системи с аморфни фотопреобразуватели. Това е изключително прост и изключително евтин тип, но губи потребителските си качества по-бързо от конкурентите си.

Не е практично да се използват фотоклетки с различни размери. В този случай максималният ток, произведен от батериите, ще бъде ограничен от тока на най-малкия елемент. Това означава, че по-големите плочи няма да работят с пълен капацитет.

Когато купувате слънчеви клетки, попитайте продавача за начина на доставка; повечето продавачи използват метода на восък, за да предотвратят разрушаването на крехки елементи

Най-често за домашни батерии се използват моно- и поликристални фотоклетки с размери 3x6 инча, които могат да бъдат поръчани в онлайн магазини като E-bye.

Цената на фотоклетките е доста висока, но в много магазини се продават т. нар. елементи от група В. Продуктите, класифицирани в тази група, са дефектни, но годни за употреба и цената им е с 40-60% по-ниска от тази на стандартните табели.

Повечето онлайн магазини продават фотоволтаични клетки в комплекти от 36 или 72 фотоволтаични преобразувателни плочи. За свързване на отделни модули в батерия ще са необходими шини и ще са необходими терминали за свързване към системата.

Рамка и прозрачен елемент

Рамката за бъдещия панел може да бъде направена от дървени летви или алуминиеви ъгли.

Вторият вариант е по-предпочитан поради редица причини:

• Алуминият е лек метал, който не оказва значително натоварване върху носещата конструкция, върху която се планира да се монтира батерията.
• Когато се извърши антикорозионна обработка, алуминият не е податлив на ръжда.
• Не абсорбира влага от околната среда и не гние.

Когато избирате прозрачен елемент, трябва да обърнете внимание на параметри като индекса на пречупване на слънчевата светлина и способността за абсорбиране на инфрачервено лъчение.

Ефективността на фотоклетките ще зависи пряко от първия показател: колкото по-нисък е индексът на пречупване, толкова по-висока е ефективността на силициевите пластини.

Минималният коефициент на отражение е за плексиглас или по-евтината му разновидност - плексиглас. Коефициентът на пречупване на поликарбоната е малко по-нисък.

Стойността на втория индикатор определя дали самите силициеви соларни клетки ще се нагряват или не. Колкото по-малко плочите са изложени на топлина, толкова по-дълго ще издържат. IR лъчението се абсорбира най-добре от специален топлопоглъщащ плексиглас и стъкло с IR абсорбция. Малко по-лошо е обикновеното стъкло.

Ако е възможно, най-добрият вариант би бил да се използва антирефлексно прозрачно стъкло като прозрачен елемент.

По отношение на съотношението цена към пречупване на светлината и поглъщане на инфрачервено лъчение, плексигласът е най-добрият вариант за производство на слънчеви панели

Проектиране на системата и избор на място

Проектът на соларната система включва изчисления на необходимия размер на соларната плоча. Както бе споменато по-горе, размерът на батерията обикновено е ограничен от скъпи слънчеви клетки.

Соларната батерия трябва да бъде инсталирана под определен ъгъл, който да осигури максимално излагане на силициевите пластини на слънчева светлина. Най-добрият вариант са батериите, които могат да променят ъгъла на наклон.

Мястото за инсталиране на соларни плочи може да бъде много разнообразно: на земята, на скатен или плосък покрив на къща, на покривите на помощни помещения.

Единственото условие е батерията да бъде поставена на слънчевата страна на обекта или къщата, без да е засенчена от високата корона на дърветата. В този случай оптималният ъгъл на наклон трябва да се изчисли по формула или с помощта на специализиран калкулатор.

Ъгълът на наклон ще зависи от местоположението на къщата, времето на годината и климата. Желателно е батерията да има способността да променя ъгъла на наклон след сезонни промени във височината на слънцето, т.к. Те работят най-ефективно, когато слънчевите лъчи падат строго перпендикулярно на повърхността.

За европейската част на страните от ОНД препоръчителният стационарен ъгъл на наклон е 50 - 60 º. Ако проектът предвижда устройство за промяна на ъгъла на наклон, тогава през зимата е по-добре да поставите батериите на 70 º спрямо хоризонта, през лятото под ъгъл 30 º

Изчисленията показват, че 1 квадратен метър слънчева система дава възможност да се получат 120 W. Следователно чрез изчисления може да се установи, че за осигуряване на средностатистическо семейство с електричество в размер на 300 kW на месец е необходима слънчева система от поне 20 квадратни метра.

Ще бъде проблематично незабавното инсталиране на такава слънчева система. Но дори инсталирането на 5-метрова батерия ще помогне за спестяване на електроенергия и ще направи скромен принос за екологията на нашата планета. Също така ви съветваме да се запознаете с принципа на изчисляване на необходимото количество слънчеви панели.

Соларната батерия може да се използва като резервен източник на енергия при чести прекъсвания на централизираното захранване. За автоматично превключване е необходимо да се осигури система за непрекъсваемо захранване.

Такава система е удобна с това, че когато се използва традиционен източник на електроенергия, зареждането се извършва едновременно батерия на слънчевата система. Оборудването, обслужващо слънчевата батерия, се намира вътре в къщата, така че е необходимо да се осигури специално помещение за него.

Когато поставяте батерии на наклонен покрив на къща, не забравяйте за ъгъла на наклона на панела, идеалният вариант е, когато батерията има устройство за сезонна промяна на ъгъла на наклона

Инсталиране на соларен панел стъпка по стъпка

След като изберете място за поставяне на слънчевия панел и оборудването за обслужване на слънчевата система, както и разполагате с всички необходими материали и инструменти, можете да започнете инсталирането на батерията.

По време на монтажа е необходимо да се спазват мерките за безопасност, особено при извършване монтаж на готов панел на покрива на къщата. Нека да разгледаме стъпка по стъпка алгоритъм за това как да направите слънчева батерия.

Стъпка №1 - запояване на контакти на силициеви пластини

Монтажът на домашна слънчева батерия често започва със запояване на проводниците на фотоклетките. Разбира се, ако имате възможност, най-добре е веднага да закупите фотоклетки с проводници, т.к Запояването е много трудна и старателна работа, която отнема много време.

Запояването се извършва, както следва:

1. Взема се силиконова фотоклетка без проводници и метална проводяща лента.
2. Проводниците се изрязват с помощта на картонена заготовка, дължината им е 2 пъти по-голяма от размера на силиконовата пластина.
3. Проводникът е внимателно поставен върху чинията. Има два проводника на елемент.
4. Необходимо е да нанесете киселина на мястото, където ще се извършва запояване, за да работите с поялник.
5. Спойка с помощта на поялник, внимателно прикрепване на проводника към плочата.

По време на процеса на запояване не можете да оказвате натиск върху силикатния елемент, защото много е крехък и може да се счупи! Ако имате достатъчно късмет да сте закупили фотоклетки с готови контакти, тогава ще си спестите дълга и сложна работа, като преминете направо към изработката на рамката за бъдещата батерия.

Запояването на контакти за дефектни фотоклетки от група B се извършва по същия начин и в същата посока, както за цели плочи

Стъпка № 2 - изработване на рамка за слънчева батерия

Рамката е мястото, където ще бъдат монтирани фотоклетките. За направата на рамката се вземат алуминиеви ъгли и летви, от които се изработват рамките. Препоръчителният размер на ъгъла е 70-90 мм.

От вътрешната страна на металните ъгли се нанася силиконов уплътнител. Ъглите трябва да бъдат внимателно запечатани, от това зависи издръжливостта на цялата конструкция.

След като алуминиевата рамка е готова, започваме да произвеждаме задния корпус. Задната кутия е дървена кутия от ПДЧ с ниски страни.

Високите страни ще създадат сянка върху фотоклетките, така че тяхната височина не трябва да надвишава 2 см. Страните се завинтват с помощта на самонарезни винтове и отвертка.

Вентилационните отвори са направени от ПДЧ на дъното на кутията-корпус. Разстоянието между дупките е приблизително 10 см.В алуминиевата рамка е монтиран прозрачен елемент (плексиглас, антирефлексно стъкло, плексиглас).

Прозрачният елемент се притиска и фиксира, закрепването му се извършва с хардуер: 4 в ъглите, както и 2 от дългата и 1 от късата страна на рамката. Хардуерът е прикрепен с винтове.

Рамката за слънчевата батерия е готова и можете да продължите към най-важната част - инсталирането на фотоклетки. Преди монтажа е необходимо да почистите плексигласа от прах и да го обезмаслите с течност, съдържаща алкохол.

Стъпка #3 - монтаж на силициеви пластини-фотоклетки

Монтирането и запояването на силициеви пластини е най-отнемащата време част от създаването на слънчев панел „направи си сам“. Първо поставяме фотоклетките върху плексигласа със сините пластини надолу.

Ако за първи път сглобявате батерия, можете да използвате подложка за маркиране, за да позиционирате пластините точно на малко (3-5 мм) разстояние една от друга.

1. Запояваме фотоклетките съгласно следната електрическа схема: “+” пистите са разположени на предната страна на плочата, “-” - на гърба. Преди запояване внимателно нанесете флюс и спойка, за да свържете контактите.
2. Запояваме всички фотоклетки последователно в редове отгоре надолу. След това редовете също трябва да бъдат свързани помежду си.
3. Нека започнем да залепваме фотоклетките. За да направите това, нанесете малко количество уплътнител в центъра на всяка силиконова пластина.
4. Обръщаме получените вериги с фотоклетки с главата надолу (където са сините плочи) и поставяме плочите според маркировките, които направихме по-рано. Внимателно натиснете всяка плоча, за да я закрепите на място.
5. Свързваме контактите на външните фотоклетки към шината, съответно „+“ и „-“.Препоръчително е да използвате по-широк сребрист проводник за шината.
6. Соларната батерия трябва да бъде оборудвана с блокиращ диод, който се свързва към контактите и предотвратява разреждането на батериите през конструкцията през нощта.
7. Пробиваме дупки в долната част на рамката, за да изведем проводниците.

Проводниците трябва да бъдат прикрепени към рамката, така че да не висят; това може да се направи с помощта на силиконов уплътнител.

Стъпка #4 - Тествайте батерията преди запечатване

Тестването на слънчевия панел трябва да се извърши преди запечатването му, за да могат да се отстранят грешките, които често възникват при запояване. Най-добре е да се тества след запояване на всеки ред от елементи - така много по-лесно се открива къде контактите са лошо свързани.

За тестване ще ви е необходим обикновен домашен амперметър. Измерванията трябва да се извършват в слънчев ден в 13-14 часа, слънцето не трябва да е скрито от облаци.

Изваждаме батерията навън и я монтираме в съответствие с предварително изчисления ъгъл на наклон. Свързваме амперметъра към контактите на батерията и измерваме тока на късо съединение.

Целта на тестването е работната мощност на електрическия ток да бъде с 0,5-1,0 A по-ниска от тока на късо съединение. Показанията на устройството трябва да са над 4,5 A, което показва функционалността на слънчевата батерия.

Ако тестерът дава по-ниски показания, тогава някъде последователността на свързване на фотоклетките вероятно е нарушена.

Обикновено домашно слънчева батерия, изграден от фотоклетки от група B, дава показания от 5-10 A, което е с 10-20% по-ниско от това на индустриално произведените слънчеви панели.

Стъпка #5 - запечатване на поставените в корпуса фотоклетки

Запечатването може да се извърши само след като се уверите, че батерията работи. За запечатване е най-добре да използвате епоксидно съединение, но като се има предвид, че консумацията на материал ще бъде голяма, а цената му е приблизително 40-45 долара. Ако е малко скъпо, вместо това можете да използвате същия силиконов уплътнител.

Когато използвате силиконов уплътнител, отдайте предпочитание на този, на чиято опаковка е посочено, че е подходящ за работа при минусови температури

Има два метода за запечатване:

• пълно запълване, когато панелите са запълнени с уплътнител;
• нанасяне на уплътнител върху пространството между фотоклетките и външните елементи.

В първия случай запечатването ще бъде по-надеждно. След изливането уплътнителят трябва да стегне. След това отгоре се монтира плексиглас и се притиска плътно към плочите със силиконово покритие.

За да се осигури абсорбиране на удари и допълнителна защита между задната повърхност на фотоклетките и рамката от ПДЧ, много майстори съветват да се монтира подложка от твърда пяна с ширина 1,5-2,5 cm.

Това не е необходимо, но е препоръчително, като се има предвид, че силиконовите пластини са доста крехки и лесно се повреждат.

След монтирането на плексигласа върху конструкцията се поставя тежест, под въздействието на която се изстискват въздушни мехурчета. Соларната батерия е готова и след многократно тестване може да бъде монтирана на предварително избрано място и свързана към соларната система на вашия дом.

Изводи и полезно видео по темата

Преглед на фотоклетки, поръчани от китайски онлайн магазин:

Видео инструкции за създаване на слънчева батерия:

Създаването на слънчева батерия със собствените си ръце не е лесна задача. Ефективността на повечето от тези батерии е с 10-20% по-ниска от тази на индустриално произведените панели. Най-важното при проектирането на слънчева батерия е да изберете и инсталирате правилно фотоклетките.

Не се опитвайте да създадете огромен панел веднага. Опитайте първо да създадете малко устройство, за да разберете всички нюанси на този процес.

Имате ли практически умения за създаване на слънчеви панели? Моля, споделете опита си с посетителите на нашия сайт - напишете коментари в блока по-долу. Там можете да задавате въпроси по темата на статията.