Направи си сам слънчев генератор: инструкции за създаване на алтернативен източник на енергия

Алтернативните източници на енергия, които позволяват да се осигури жилищно пространство с топлина и електричество в необходимия обем, не са евтино „удоволствие“, което изисква значителни финансови разходи за покупка, монтаж и монтаж.

Да направите слънчев генератор със собствените си ръце е много по-евтино и е по силите на много домашни занаятчии. Нека да разгледаме инструкциите, които ясно описват всички нюанси на производствения процес.

Как работи слънчев генератор?

Слънчевият генератор е комплекс от фотоволтаични полупроводникови елементи, които директно преобразуват слънчева енергия към електрически.

Когато квантите светлина, произведени от лъчите, ударят фотографската плака, те избиват електрон от крайната атомна орбита на работния елемент. Този ефект създава много свободни електрони, които образуват непрекъснат поток от електрически ток.

Изобщо не е необходимо веднага да сглобявате голям, мащабен комплекс, когато инсталирате слънчев генератор със собствените си ръце. Можете да започнете с малка единица и, ако е необходимо, да увеличите силата на звука в бъдеще

Като активен материал се използва силиций.Той е високоефективен и осигурява ефективност на фотоволтаично преобразуване от 20% при нормална работа и до 25% при благоприятни условия.

Благодарение на изразената ефективност на силициевите фотоклетки, генераторите, базирани на тях, гарантират висока мощност при относително малък обем. Мощността на единица с размери 1 метър произвежда 125 W на час, което се счита за много впечатляващ резултат.

Върху едната страна на силиконовата пластина се нанася тънко покритие от пасивни химични елементи - бор или фосфор. Именно на тази повърхност в резултат на интензивно излагане на слънчева светлина се получава активно освобождаване на електрони. Фосфорният филм ги държи сигурно на едно място и не им позволява да се разлетят.

На самата работна плоча има метални „писти”. Свободните електрони са изградени върху тях, като по този начин създават подредено движение, тоест електрически ток.

Единствените недостатъци на вафлите включват сложността и цената на процеса на пречистване на самия силиций и за да се избегнат тези проблеми, те активно проучват използването на алтернативи под формата на галий, кадмий, индий и различни медни съединения. Засега обаче няма реални конкуренти за силиконовите елементи.

Най-лесният начин да изградите преобразувател на слънчева енергия в електричество е да закупите готова слънчева батерия и да я инсталирате на покрива на къща или гараж:

Какво ви трябва за работа?

За производството на генератор, състоящ се от комплект слънчеви панелиса необходими следните инструменти и материали:

• Модули за преобразуване на слънчева светлина в енергия;
• алуминиеви ъгли;
• дървени летви;
• ПДЧ листове;
• прозрачен елемент (стъкло, плексиглас, плексиглас, поликарбонат) за създаване на защита за силициеви пластини;
• самонарезни винтове и винтове с различни размери;
• плътна гума от пяна с дебелина 1,5-2,5 мм;
• висококачествен уплътнител;
• диоди, клеми и проводници;
• отвертка или набор от отвертки;
• поялник;
• ножовка за дърво и метал (или мелница).

Обемът на необходимите материали ще зависи пряко от планирания размер на генератора. Мащабната работа ще доведе до допълнителни разходи, но във всеки случай ще бъде по-евтина от закупен модул.

Защитната основа за силиконовите пластини може да бъде изработена от стъкло, плексиглас, поликарбонат или плексиглас. Първите три материала създават минимална загуба на преобразувана енергия, но четвъртият пропуска лъчи много по-зле и значително намалява ефективността на целия комплекс

За окончателно тестване на сглобената единица се използва амперметър. Тя ви позволява да записвате реалната ефективност на инсталацията и помага да се определи действителната производителност.

Избор на типа фотоконвертор

Дейностите за създаване на слънчев генератор със собствените си ръце започват с избора на типа фотоволтаичен силициев преобразувател.

Тези компоненти се предлагат в три типа:

• аморфен;
• монокристален;
• поликристален.

Всеки вариант има своите предимства и недостатъци и изборът в полза на който и да е от тях се прави въз основа на размера на средствата, отделени за закупуване на всички компоненти на системата.

Характеристики на аморфните разновидности

Аморфните модули не се състоят от кристален силиций, а от негови производни (силан или водороден силиций). Чрез пръскане във вакуум се нанасят на тънък слой върху висококачествено метално фолио, стъкло или пластмаса.

Готовите продукти имат избледнял, размазан сив нюанс. На повърхността не се наблюдават видими силициеви кристали. Основното предимство гъвкави слънчеви панели Цената се счита за достъпна, но тяхната ефективност е много ниска и варира от 6-10%.

Аморфните слънчеви клетки, направени от силиций, имат повишена гъвкавост, показват високи нива на оптична абсорбция (20 пъти по-високи от моно- или поликристалните аналози) и работят значително по-ефективно при облачно време

Специфика на поликристалните видове

Поликристален слънчеви панели произведени чрез постепенно много бавно охлаждане на силициевата стопилка. Получените продукти се отличават с наситен син цвят, имат повърхност с ясно дефинирана шарка, напомняща мразовита шарка, и показват ефективност от около 14-18%.

По-високата ефективност се възпрепятства от наличните области вътре в материала, отделени от цялостната структура чрез гранулирани граници.

Поликристалните слънчеви клетки работят само 10 години, но през това време тяхната ефективност не намалява. Въпреки това, за да инсталирате продукти в един комплекс, трябва да се използва здрава, солидна основа, тъй като листовете са доста твърди и изискват здрава, надеждна опора

Характеристики на монократилните варианти

Монокристалните модули се характеризират с плътен тъмен цвят и се състоят от твърди силициеви кристали. Тяхната ефективност надвишава тази на други елементи и възлиза на 18-22% (при благоприятни условия - до 25%).

Друго предимство е впечатляващият експлоатационен живот - според производителите над 25 години.Въпреки това, при продължителна употреба, ефективността на монокристалите намалява и след 10-12 години фотовъзвръщаемостта е не повече от 13-17%.

Монокристалните модули са значително по-скъпи от други видове оборудване. Те се произвеждат чрез рязане на изкуствено отгледани силициеви кристали

За да създадете слънчев генератор у дома със собствените си ръце, трябва да вземете предимно поли- и монокристални плочи с различни размери. Те се купуват от популярни онлайн магазини, включително eBay или Aliexpress.

Поради факта, че фотоклетките се оценяват доста високо, много доставчици предлагат на клиентите продукти от група B, тоест фрагменти, подходящи за пълна употреба с лек дефект. Цената им се различава от стандартната цена с 40-60%, така че сглобяването на генератор струва разумна цена, която не е твърде скъпа.

Как да направите рамка за чинии?

За направата на рамката на бъдещия генератор се използват здрави дървени летви или алуминиеви ъгли. Дървената версия се счита за по-малко практична, тъй като материалът изисква допълнителна обработка, за да се избегне последващо гниене и разслояване.

За да може дървената рамка да издържи на експлоатационното натоварване и да не изгние след първия дъжд, тя трябва да бъде импрегнирана със специален състав, който предпазва дървото от влага.

Алуминият има много по-атрактивни физически характеристики и поради своята лекота не натоварва ненужно покрива или друга носеща конструкция, където се планира да се монтира уреда.

В допълнение, поради антикорозионното покритие, металът не ръждясва, не гние, не абсорбира влага и лесно издържа на въздействието на всякакви агресивни атмосферни прояви.

За да създадете рамкова конструкция от алуминиеви ъгли, първо определете размера на бъдещия панел. В стандартната версия се използват 36 фотоклетки с размери 81 mm x 150 mm на блок.

За правилна последваща работа между фрагментите се оставя малка празнина (около 3-5 mm). Това пространство ни позволява да вземем предвид промените в основните параметри на основата, изложени на атмосферни прояви. В резултат на това общият размер на детайла е 83 mm x 690 mm с ширина на ъгъла на рамката 35 mm.

Силиконовите пластини, поставени в рамка от алуминиев профил, изглеждат почти като фабрични продукти. Издръжливата и здрава рамка осигурява на системата безупречна плътност и придава на цялата конструкция високо ниво на твърдост

След определяне на размерите необходимите фрагменти се изрязват от ъглите и се сглобяват в рамки с помощта на крепежни елементи. Върху вътрешната повърхност на конструкцията се нанася слой силиконов уплътнител, като се уверява, че няма празнини или празнини.

От това зависи целостта, здравината и издръжливостта на монтираната конструкция. Отгоре се поставя защитен прозрачен материал (стъкло с антирефлексно покритие, плексиглас или поликарбонат със специални параметри) и се закрепва стабилно с обков (1 на къса и 2 на дълга част на рамката и 4 в ъглите на корпуса).

За работа използвайте отвертка и винтове с подходящ диаметър. В края прозрачната повърхност се почиства внимателно от прах и малки отпадъци.

Избор на прозрачен елемент

Основните критерии за избор на прозрачен елемент за създаване на генератор:

• способност за абсорбиране на инфрачервено лъчение;
• ниво на пречупване на слънчевата светлина.

Колкото по-нисък е индексът на пречупване, толкова по-висока ефективност ще демонстрират силициевите пластини. Плексигласът и плексигласът имат най-нисък коефициент на отразяване на светлината. Поликарбонатът също има далеч от най-доброто представяне.

За създаване на рамкови конструкции за домашни слънчеви системи се препоръчва, ако е възможно, да се използва антирефлексно прозрачно стъкло или специален тип поликарбонат с антикондензно покритие, което осигурява необходимото ниво на термична защита.

Най-добри характеристики по отношение на поглъщане на инфрачервено лъчение имат устойчивият термопоглъщащ плексиглас и стъклото с опция за поглъщане на инфрачервени лъчи. За обикновеното стъкло тези цифри са значително по-ниски. Ефективността на IR абсорбцията определя дали силициевите пластини ще се нагреят по време на работа или не.

Ако отоплението е минимално, фотоклетките ще издържат дълго време и ще осигурят стабилна мощност. Прегряването на плочите ще доведе до прекъсване на работата и бърза повреда на отделни части на системата или на целия комплекс.

Монтаж на силиконови фотоклетки

Непосредствено преди монтажа защитното стъкло, поставено в алуминиеви рамки, се почиства добре от прах и се обезмаслява със състав, съдържащ алкохол.

Закупените фотоклетки се поставят равномерно върху маркиращата основа на разстояние 3-5 милиметра една от друга и се маркират ъглите на цялостната конструкция. След това започват запояване на елементите - най-важната и трудоемка част от работата по сглобяването на генератора.

Запояването на работните елементи на генератора се извършва по схема, в която “+” са пистите от външната страна, а “-” са каналите, разположени от долната страна на плочата.

За да свържете правилно контактите, първо нанесете флюс (киселина за запояване) и спойка и след това ги обработете в строга последователност отгоре надолу. В края всички редове са свързани помежду си.

Следващата стъпка е залепването на фотоклетките. За да направите това, в центъра на всяка силиконова пластина се изстисква малко уплътнител, получените вериги от елементи се обръщат с външната страна нагоре и се поставят в строго съответствие с нанесените по-рано маркировки.

Внимателно натиснете плочите с ръце, като ги фиксирате на правилното място. Те действат много внимателно, опитвайки се да не повредят или огънат материала.

Контактите на фотоклетките, разположени по краищата, се извеждат към отделна шина (широк сребрист проводник), като „+“ и „-“. Освен това комплексът е оборудван с блокиращ диод. Свързвайки се към контактите, той предотвратява разреждането на батериите през рамковата конструкция през нощта.

В долната част на рамката се правят дупки със свредло, през които се извеждат проводниците. За да ги предпазите от увисване, използвайте силиконов уплътнител.

Следващата фотогалерия ще ви запознае със стъпките за сглобяване на соларен панел от 60 елемента:

Сглобените чрез запояване слънчеви клетки сега трябва да бъдат закрепени към основата. Може да се залепи за шперплат и да се покрие със стъкло. В примера обаче залепването първо се извършва към стъклото:

За да се гарантира, че батерията, предназначена за натрупване на заряд, не абсорбира енергията, генерирана от фотоклетките, нейната слънчева батерия е свързана чрез Rod диод:

Сглобяваме мини слънчевата станция, показана в примера, в съответствие с диаграмата, показана на снимката. За свързване използваме проводник с напречно сечение на меден проводник от 1 m²

Тази мини електроцентрала е в състояние да генерира до 15 V. Трябва да се отбележи, че максималната производителност ще се наблюдава само в слънчеви, безоблачни дни. При облачно време устройството ще генерира значително по-малко енергия или изобщо няма да генерира енергия. Затова батерията за него е избрана така, че резервът да стига поне за един ден.

Как да тествам инсталирания модул?

Преди окончателното запечатване на сглобения генератор, той трябва да бъде тестван, за да се идентифицират потенциални неизправности по време на процеса на запояване. Най-разумният вариант е да проверите всеки запоен ред отделно. По този начин веднага ще стане ясно къде контактите са лошо свързани и изискват повторна обработка.

За да извършите теста, използвайте домашен амперметър. Измерването се извършва в безоблачен слънчев ден в обедните часове (от 13 до 15 часа). Конструкцията се поставя в двора и се монтира под подходящ ъгъл на наклон.

Домашен амперметър помага за измерване на действителния ток. Въз основа на неговите показания е възможно да се определи нивото на производителност на монтираната слънчева система и да се идентифицират нарушения в последователността на свързване на силициеви фотоклетки

Към изходните контакти на соларната батерия се свързва амперметър и се измерва тока на късо съединение. Ако устройството показва резултати над 4,5 A, системата е напълно изправна и всички връзки са запоени ясно и правилно.

По-ниските данни, които се появяват на дисплея на тестера, показват нарушения, които трябва да бъдат проследени и повторно запоени. Традиционно слънчевите генератори "направи си сам" от фотоклетки с лек дефект (група B) показват цифри от 5 до 10 ампера на теста.

Фабрично произведените единици показват данни с 10-20% по-високи. Това се обяснява с факта, че в производството се използват силициеви пластини от група А, които нямат никакви дефекти в структурата.

Последният етап на работа

Ако тестът покаже, че батерията е напълно функционална, тя се запечатва със специален силиконов уплътнител или по-скъпо и издръжливо епоксидно съединение.

Работата включва два начина за извършване:

1. Пълно запълване - когато цялата повърхност е покрита с уплътнителна смес.
2. Частична обработка - когато уплътнителят се нанася само върху външните елементи и празното пространство между елементите.

Първият вариант се счита за по-надежден и осигурява на системата пълна защита от външни фактори. Фотоклетките са ясно фиксирани на място и работят правилно с максимална ефективност.

За да запечатате фотоклетки вътре в корпуса, препоръчително е да използвате устойчив на замръзване уплътнител, който може да издържи на резки температурни промени и ниски температури под нулата.

Когато пълненето приключи, уплътнителят се оставя да „втвърди“. След това го покриват с прозрачен елемент и го притискат плътно към плочите.

За да се осигури допълнителна защита и абсорбиране на удари, някои майстори препоръчват да се постави плътна гума от пяна между повърхността на силиконовата плоча и гърба на рамката. Това ще направи структурата по-интегрирана и ще предпази крехките фотоклетки от ненужно натоварване.

След това върху повърхността се поставя тежест, която действа върху слоевете и изстисква въздушни мехурчета от тях. Готовият генератор се тества отново и накрая се монтира на предварително подготвено място.

Къде и как да поставим генератора?

Мястото за инсталиране на слънчевия генератор се избира много внимателно и без бързане. Плочите, които получават светлина, трябва да бъдат поставени под ъгъл, така че лъчите да не „падат“ перпендикулярно на повърхността, а изглежда да „текат“ спретнато по нея.

В идеалния случай конструкцията е разположена така, че да остава възможно, ако е необходимо, да се регулира ъгълът на наклона, като по този начин „хване“ максималното количество слънце.

Доста приемливо е да инсталирате слънчева система от слънчеви панели на земята, но най-често за поставяне се избира покривът на къща или помощно помещение, а именно тази част от него, която е обърната към най-осветената, предимно южна страна на обекта.

Много е важно наблизо да няма високи сгради или мощни, разпръснати дървета. Намирайки се в непосредствена близост, те създават сянка и пречат на пълната работа на устройството.

За да работят добре соларните инсталации, те трябва да се поддържат чисти и подредени. Слой мръсотия, образуван върху повърхността на улавящия панел, намалява ефективността с 10%, а полепналият сняг напълно изключва уреда.Поради това редовната поддръжка е задължителна и помага за поддържането на модулите в перфектно работно състояние.

Средното ниво на наклон на покрива за инсталиране на слънчев генератор се счита за 45⁰. При това разположение фотоклетките абсорбират слънчевия поток много ефективно и произвеждат количеството енергия, необходимо за правилното функциониране на къщата.

За да получите реална възвръщаемост от панелите и да осигурите необходимото количество енергия на средностатистическото семейство, ще трябва да заемете 15-20 кв.м покривна площ за соларен генератор

За европейската част на страните от ОНД се прилагат малко по-различни показатели. Професионалистите препоръчват да се използва стационарен ъгъл на наклон от 50-60⁰ като основа, а в подвижни конструкции през зимния сезон да се поставят батериите под ъгъл 70⁰ спрямо хоризонта.

През лятото променете позицията и наклонете фотоклетките под ъгъл от 30⁰.

Чрез инсталиране на генераторни панели на релсова система, оборудвана с опция за автоматично проследяване на слънцето, можете да увеличите изходната ефективност с 50%. Модулът ще засича независимо интензитета на лъчите и ще се настройва на максимална осветеност от зори до залез

Непосредствено преди монтажа покривът е допълнително укрепен и оборудван със специални здрави опори, тъй като не всяка конструкция е в състояние да издържи пълното тегло на оборудването за преобразуване на слънчева енергия.

За надеждно и здраво монтиране на слънчев генератор на покрива си струва да закупите специални крепежни елементи. Те се произвеждат отделно за всеки тип покрив и винаги са налични за продажба.При монтаж между панелите и покрива е необходимо да се остави празнина за пълен достъп на въздух и правилна вентилация на слънцепоглъщащите елементи

В някои случаи под покрива се поставят подсилени греди, за да се предпази покрива от срутване, потенциално поради увеличено натоварване, което се увеличава значително през зимния сезон, когато снегът се натрупва върху покривната повърхност.

За да пуснете слънчевата система в експлоатация ще ви трябва батерии, инвертор и контролер за зареждане. Ще научите за правилата за избор на устройства и тяхното включване във веригата от статиите, които препоръчваме.

Изводи и полезно видео по темата

Характеристики и нюанси на запояване на фотоклетки за създаване на ефективен слънчев генератор у дома със собствените си ръце. Съвети и съвети за занаятчии, интересни идеи и личен опит.

Как правилно да тествате фотоклетка и да измерите основните й параметри. Тази информация ще бъде полезна при последващи изчисления на точния брой плочи, необходими за пълноценна работа на системата.

Пълно описание стъпка по стъпка на процеса на сглобяване на слънчева батерия за генератор у дома. Правила за работа, започващи от закупуване на необходимите елементи и завършващи с общ тест на произведеното устройство.

Познавайки структурата на слънчевите генератори, сглобяването им у дома няма да бъде трудно. Разбира се, работата ще изисква внимание, точност и скрупулност, но резултатът ще оправдае всички финансови и трудови разходи. Готовият блок ще осигури изцяло топлинна и електрическа енергия на сградата, създавайки необходимото ниво на комфорт за обитателите.

Няма смисъл веднага да се заемате с голям проект.Като начало има смисъл да се опитате да сглобите малка единица и след това, след като сте усвоили напълно всички нюанси на процеса, започнете да изграждате по-мощна и мащабна инсталация.

Какъв метод за изграждане на мини електроцентрала избрахте, за да подредите лятната си вила? Моля, пишете коментари, споделяйте полезна информация и снимки по темата на статията в блока по-долу. Задавайте въпроси относно спорни или неясни точки.