Солнечная батарея своими руками

Фотомануал: солнечная батарея своими руками шаг за шагом

Солнечная батарея – это несколько фотоэлементов, собранных в одном корпусе, снабжающих электричеством потребителя. Сами фотоэлементы с каждым днем становятся все доступнее, во многом благодаря тому, что их в хорошем качестве стал выпускать Китай.

Выбор фотоэлементов для солнечной батареи

  1. Поликристалл или монокристалл. Однозначного ответа нет, поликристаллические модули дешевле, но у них ниже энергоэффективность. Большинство промышленных производителей отдают предпочтение поликристаллическим фотоэлементам. В России ни те ни другие не производятся, следовательно делаем покупки на com или aliexpress.com.
  2. Размерность. Есть размеры 6х6(156 х 156 мм), 5х5 (127 127 мм), 6х2 (156 х 52 мм) дюйма. Следует брать последние. Дело в том, что все фотоэлементы очень тонкие и хрупкие, легко ломаются при монтаже, поэтому выгоднее сломать маленький фотоэлемент. Также, чем меньше размер одного элемента, тем легче заполнить площадь батареи.
  3. Припаянные контакты. Каждая пластина будет соединяться последовательно с другими, следовательно работать с паяльником придется много. Значительно облегчают эту работу припаянные контакты к панелям. Подключить такие контакты к общей шине будет гораздо проще. Если таких контактов нет, вам придется паять их самостоятельно.

Инструменты и материалы

Материалы:

  • Алюминиевый уголок 25х25;
  • Болты 5х10 мм – 8 шт;
  • Гайки 5 мм – 8 шт;
  • Стекло 5-6 мм;
  • Клей – герметик Sylgard 184;
  • Клей-герметик Ceresit CS 15;
  • Поликристаллические фотоэлементы;
  • Флюс фломастер (смесь канифоли и спирта);
  • Серебряная лента для подключения к фотоэлементам;
  • Лента для шины;
  • Припой (нужен тонкий, т.к. чрезмерный нагрев выведет из строя фотоэлемент);
  • Пенополиуретан (поролон), толщиной 3 см;
  • Плотная полиэтиленовая пленка 10 мкм.

Инструмент:

  • Напильник;
  • Ножовка по металлу с полотном 18;
  • Дрель, сверла на 5 и 6 мм;
  • Ключи рожковые;
  • Паяльник;

Пошаговая фотоинструкция

Максимально подробно рассказано, как своими руками собрать солнечную батарею из фотоэлементов на алюминиевом каркасе.

Сточить напильником углы на одной грани с каждой стороны алюминиевого угла под 45 градусов.

Обрезать уголки ножовкой по металлу под 45 градусов. Для удобства можно воспользоваться стуслом:

С каждой стороны уголка должна получиться вот такая конструкция:

Обрезанный алюминиевый уголок

Делаем скобы для соединения уголков:

На сторонах каждой полученной скобы находим центр и сверлим отверстие, диаметром 6 мм:

Делаем разметку через отверстие в каждой скобе на уголке. Чтобы потом не перепутать, помечаем каждый угол и каждую скобу цифрой:

Сверлим отверстия в уголке сверлом 5 мм, должно получиться так:

Отверстия в уголке

Собираем рамку с помощью болтов и гаек:

Соединение рамки болтами и гайками

Вклеиваем с помощью герметика стекло в собранную рамку:

Силиконом следует обработать стыки снаружи и внутри

Обезжирить поверхность стекла изнутри и разложить фотоэлементы лицевой стороной вниз таким образом, чтобы контактные шины были параллельны:

Соедините между собой фотоэлементы скотчем, так они не распадутся при дальнейших операциях.

Соединить между собой элементы по схеме:

Схема соединения фотоэлементов в батарее

Собираем уплотняющую конструкцию:

  1. Из листа пенополиуретана вырезаем прямоугольник, меньше внутренней части рамки на 1 см с каждой стороны;
  2. Запаиваем получившийся прямоугольник в полиэтиленовую пленку с помощью скотча или паяльника

Конструкция укладывается внутрь рамки:

Поролон укладывается внутрь рамки

Рамка вместе с поролоном переворачивается и снимается. Остаются только уложенные и скрепленные между собой скотчем фотоэлементы:

На всю поверхность фотоэлементов кистью наносится герметик Sylgard 184 и накрывается сверху рамкой со стеклом:

Ставим груз на стекло на несколько часов, за это время должны удалиться пузыри воздуха:

Пузыри уходят за 2-3 часа

Через 12 часов снимаем груз и отрываем поролон. Батарея готова к подключению!

Ошибки при сборке солнечной батареи своими руками

Несколько характерных ошибок, совершаемых при самостоятельной сборке панелей, о которых хотелось бы предупредить.

  • Сборка на каркасе из дерева или ДСП. Солнечная батарея, собранная своими руками, окупается только если служит несколько лет, поэтому ненадежная конструкция из бруса для нее точно не подходит, т.к. разбухнет и потеряет форму через год – два. Конструкция получается громоздкой и тяжелой, плохо поддается транспортировке и переносу.
  • Небрежное хранение Sylgard 184. Если вы не расходуете всю банку этого клея, после использования его нужно переместить в меньшую тару, чтобы остатки не имели контакта с воздухом внутри нее. В противном случае, спустя полгода хранения весь клей может затвердеть.
  • Использование оргстекла. Батарея всегда находится на солнце (в этом её суть), поэтому сильно греется. Оргстекло очень плохо отводит тепло от фотоэлементов. Это снижает их эффективность. Каждый градус выше 25 °С снижает эффективность на 0,45%. Но это не главный минус оргстекла! При температуре больше 50 °С оно деформируется во всех плоскостях, разрывая контакты внутри схемы, разгерметизируя батарею и приводя ее в негодность.
  • Недостаточное внимание изолированию соединений. При сборке солнечных батарей для своего дома своими руками лучше использовать специальные коннекторы (MC4), соединяющие несколько панелей в единую сеть. Дело в том, что в дальнейшем, возможно, их придется демонтировать для ремонта, поворота в другую сторону, замены элементов и т.д. Скручивать контакты «намертво» или использовать для этой цели соединительные клеммы, которые предназначены для внутренних работ – не наилучший вариант.

Советы по герметизации солнечных батарей

Герметизация солнечных панелей – необходимое условие при изготовлении солнечных батарей своими руками. Только качественное выполнение всей работы может гарантировать долгую и беспроблемную работу всей гелиоустановки. В противном случае хрупкие и даже нежные фотоэлементы достаточно быстро выйдут из строя даже под воздействием обычной пыли и дождевой влаги. Если не провести своевременную герметизацию, то не гарантирована и долговременная работа контактов и проводников. Они окислятся и перестанут функционировать.

Если учесть, что для сборки солнечных батарей используются полупроводники с серебрением, то важность проблемы герметизации становится очевидной.

Герметик для солнечных батарей

Для наилучшего качества можно воспользоваться или герметиком для солнечных батарей на силиконовой основе или купить заливочный компаунд-инкапсулянт. Последний вариант стал хорошей заменой EVA-пленке. С ним можно легко и быстро произвести герметизировать и изолировать солнечную батарею своими руками без особых проблем.

Высокие технологии на службе человека? В XXI веке все возможно. Установка солнечных батарей своими руками дает альтернативный источник энергии, не зависящий от перепадов напряжения в сети.

Изоляция солнечных батарей при помощи компаунда

Если для изоляции решено использовать компаунд–инкапсулянт (можно купить смесь «Sylgard 184»), то работы нужно проводить в такой последовательности:

на первом этапе нужно вклеить лицевое стекло и произвести в обязательном порядке обезжиривание. Данную операцию нужно проводить в два этапа. Изначально стекло протирается салфеткой, смоченной в бензине и сушится, затем то же самое делается, но уже с ацетоном. Между обезжириванием и началом работ не должно проходить более чем 3-4 часа;

смешать половину компаунда (0,5 кг) и половину катализатора, который входит в комплект. В получившейся смеси не должно оставаться сухих крупинок и комочков. Если купить компаунд в стандартной упаковке, то в ней находится 1 кг. инкапсулянта.

Вылить смесь на стекло и распределить максимально равномерно по всей поверхности. Если необходимо, использовать валики или кисти. Теперь дождаться момента, пока перестанут появляться пузыри воздуха. Обычно процесс занимает не более 5 минут.

выложить на подготовленное стекло цепочки элементов солнечных панелей лицевой стороной вниз. Для наибольшей надежности и фиксации, чтобы избежать повреждений и сдвигов обратные стороны скрепляются при помощи скотча

смешать оставшуюся часть инкапсулянта и катализатора компаунда.

Смесь равномерно распределяется поверх солнечных элементов. Первоначальное затвердение произойдет в течение 1-го часа.

Перевернуть стекло можно не ранее чем через 5-6 часов: именно столько нужно, чтобы смесь окончательно затвердела.

При раскладывании цепочек элементов нужно учесть:

  • что ячейки будут расширяться под воздействием солнечных лучей. Зазоры нужно оставлять с учетом максимального расширения;
  • работы нужно проводить на идеально гладкой и ровной поверхности. Стекло не должно находиться в наклонном положении. В противном случае цепочки просто «сползут» вниз;
  • жаркая погода и повышенная влажность – не лучшее время для работы. Чем выше температура, тем быстрее происходит затвердевание;
  • если все выполнено верно, то поверхность будет водооталкивающей, влагостойкой и абсолютно прозрачной, что очень важно для солнечных батарей.

Изоляция солнечных батарей своими руками при помощи герметика

Изоляция с помощью герметика для солнечных батарей – более дешевый и экономичный вариант, так как цена материала несравнимо меньше, чем компаунда. В данном случае не проводится сплошная обработка всех поверхностей. Для герметизации солнечных батарей своими руками таким способом нужно:

  • наносить герметик на края и тыльную сторону корпусов и фотоэлементов;
  • плотно прижимать элементы к несущей поверхности;
  • обработать герметиком все стыки и швы конструкции.

При всей дешевизне и экономии в деньгах при использовании герметика для изоляции солнечных батарей своими руками нельзя не отметить то, что компаунд дает возможность создать для всех элементов абсолютно одинаковую полимеризованную среду. Полностью исключается излишнее преломление солнечных лучей. Все фотоэлементы и контакты находятся под надежной и долговечной защитой. Герметик же не дает полную изоляцию от воздуха. Тыльная сторона клеится к стеклу не полностью, а точками, что неизбежно ведет к образованию воздушной прослойки. Результатом станет наличие некоторого преломления солнечных лучей, а следовательно, потеря энергии.

Изоляция солнечных батарей своими руками при помощи эпоксидной смолы

Можно выполнить работу по герметизации солнечных батарей своими руками и при помощи эпоксидной смолы. Технология в целом схожа с использованием компаунда. Самый большой минус – на морозе смола растрескается и полопается. Результатом станет или выход батарей из строя, или скорый ремонт с перезаливкой.

Рекомендуем прочесть:

Солнечная панель своими руками — особенности, характеристики, инструкция

Основной принцип работы устройства — при помощи фотоэлементов оно превращает солнечную энергию в электричество. Технология подразумевает соединение таких элементов в один комплекс. После того как энергия будет обработана, электричество поступает в специальные аккумуляторы.

В этой статье мы разберемся, почему люди все чаще устанавливают солнечные батареи своими руками.

Самодельная солнечная батарея — прогрессивный метод экономии, ведь вы не только будете получать электричество (это обеспечат солнечные элементы), но и не потратите колоссальные суммы на покупку батарей.

Весь процесс не представляет собой ничего сложного, главное здесь — четкая последовательность действий. С этим мы вам поможем, приступим.

То, какое количество электроэнергии вы получите в конечном счете, будет зависеть от размеров которые имеет ваш солнечный модуль.

Как это работает

Для начала ознакомимся с тонкостями которые имеет технологический процесс. На пластине из кремния (или из меди) монтируются фотодиоды. Когда на них попадает свет, на их выходах образуется фото-ЭДС. Для того чтобы сделать солнечную батарею своими руками, необходимо объединить такие пластины (их комбинация называется модулем).

Примерное значение вырабатываемой энергии с одной подобной пластины — 0,5 – 0,55 В. Не стоит задаваться слишком большими целями, ведь для получения 220 вольт вам понадобится батарея впечатляющих масштабов. Более реальная задача — получить 12-24 вольт. Их обработают другие солнечные элементы.

Подобная мощность способна заполнить электроэнергией 12 аккумуляторов. Основные элементы, которые имеет конструкция:

  1. солнечная панель, которая будет вырабатывать энергию
  2. аккумуляторы для хранения энергии
  3. инвертор для преобразования энергии низкого напряжения в стандартную

Создавать самодельные солнечные батареи необходимо из расчетов требуемой для конкретного помещения энергии. Для каждого здания значение будет индивидуальным. Первым делом — рассчитайте, сколько аккумуляторов понадобится для ваших целей. Количество аккумуляторов зависит от размеров солнечной панели.

Для того чтобы создать качественную солнечную батарею в домашних условиях, потребует приобрести инвертор. Этот важный элемент конструкции не изготавливается самостоятельно. При покупке руководствуйтесь потребностями вашего помещения (минимальное рекомендуемое значение 1-2 кВт).

Выбор фотоэлементов

Устройство солнечной батареи на современном рынке представлено в виде двух вариантов — сборка солнечной батареи возможна из монокристаллического кремния и поликристаллического:

  • первые имеют КПД 13% (отличаются низкой эффективностью когда на улице пасмурно);
  • вторые обладают меньшим КПД — 9%, зато они отлично себя проявляют при плохих погодных условиях.

В соответствии с советами специалистов, для того чтобы собрать солнечную батарею своими руками достаточно будет второго варианта.

Фотоэлементы, которые вы будете использовать для изготовления солнечных батарей своими руками, необходимо приобретать одинакового размера. В противном случае электроэнергия, которую они будут генерировать, ограничится показателями наименьшей ячейки.

Другие материалы

Чтобы получить самодельные солнечные батареи вам понадобится:

  1. каркас (он может быть изготовлен из дерева, алюминия)
  2. фотоэлементы
  3. подложка изготовленная по стандартам ДВП
  4. стекло (в качестве альтернативы применяется оргстекло)
  5. проводники
  6. диоды

Выбор места установки

В выборе места при сборке солнечных панелей своими руками, нужно руководствоваться главным принципом — лучи солнца должны попадать на конструкцию настолько перпендикулярно, насколько это возможно.

Самое популярное расположение которое имеют солнечные элементы — крыша помещения. В целом рекомендуется проводить монтаж как можно выше. В качестве альтернативного варианта служат места, куда лучи попадают активнее всего.

Процесс установки

Каркас

В вопросе как собрать солнечную батарею своими руками, первое с чего необходимо начинать — сбор каркаса. Он обеспечит солнечные элементы необходимым уровнем защиты. Для этого понадобятся:

  1. уголки изготовленные из алюминия (30х30)
  2. в качестве альтернативы применяются деревянные бруски

Первый вариант является более распространенным и эффективным. В качестве инструмента вам потребуется напильник. На одной из полок с его помощью необходимо снять фаску. Делать это нужно под углом в 45 градусов. Взяв за основу тот же угол наклона, отрезайте вторую полку.

Когда элементы каркаса обработаны, их скручивают используя угольники. Материал угольников должен совпадать с материалом каркаса.

После этого настает финальный этап — полностью готовая рама дополняется защитным стеклом. Монтируют его с использованием силикона.

Спайка пластин

Изготовление солнечной батареи своими руками требует особенного внимания к этому этапу. Первое что требует технология производства, понимание базового принципа при спайке:

  • последовательное соединение увеличит напряжение;
  • параллельное соединение увеличивает силу тока.

Схема солнечной батареи подразумевает зазор величиной в 5 мм при установке кремниевых пластин на стекло. Строго рекомендуется соблюдать это значение, ведь оно необходимо для того чтобы при нагреве погасить температурное расширение частей конструкции.

В преобразователях легко разобраться, ведь их устройство подразумевает всего две дорожки (плюс и минус). Элементы для солнечных батарей необходимо последовательно соединять в одну цепочку.

Рекомендуется не ограничивать себя лишь необходимым количеством панелей. Процесс изготовления солнечных батарей может принести неожиданные сюрпризы — порчу панелей в ходе установки (они хрупки и сделать это не так трудно даже при всей осторожности). По этой причине следует запастись несколькими запасными панелями.

После окончания данных работ остается вывести проводники на общую шину.

Теперь нужно понять, как проверить солнечную батарею и напряжение, которое она будет давать на выходе. Для этих целей используется мультиметр. Оптимальный показатель которым должна обладать батарея изготовленная в домашних условиях — 18-19 вольт.

Собираем панель

Самодельная солнечная панель на этом этапе изготовления особенно ответственный этап. После того как работы с корпусом закончены, в него необходимо поместить преобразователи которые были спаянные ранее. Далее для сборки солнечной батареи выполняются следующие действия:

  • на кремниевые элементы (по центру) наносится силикон
  • чтобы обеспечить надежную фиксацию сверху накрывают подложку (ДВП)
  • далее нужно закрыть конструкцию крышкой
  • герметизация стыков (используйте герметик или в качестве альтернативы силикон)

Когда все шаги выполнены и панель приняла окончательный вид, ее необходимо монтировать на каркас или держатель.

Транзисторная батарея

Солнечная батарея своими руками из подручных материалов собирается с использованием диодов и транзисторов, из фольги.

Если вы решили изготовить конструкцию с использованием транзистора, обращайте свое внимание исключительно на такие типы — КТ, П. Это будет наиболее оптимальным выбором по причине полупроводников идеально подходящих для производства электрической энергии.

После того как вы определитесь с нужным количеством радиодеталей, с них убирается металлическая крышка.Зажав радиодеталь в тисках, тщательно срежьте верхнюю часть. Для этих целей подойдет ножовка по металлу. Пластина которая находится во внутренней части будет служить в качестве фотоэлемента.

Дальнейшие действия:

  1. сборку должна проходить на поверхности, которая обладает диэлектрическими свойствами
  2. используем коллекторный переход (он характеризуется наибольшей разностью потенциалов в отличие от базы и эмиттера)
  3. спаивание транзистора происходит в отдельную последовательную цепь
  4. цепочки необходимо соединять параллельно

Показатели выдаваемого напряжения от одного транзистора с использованием указанных полупроводников:

  • 0,35 вольт
  • сила тока при КЗ составляет 0,25 мкА

Таким образом из подручных средств можно создавать эффективные панели своими руками.

Используем диоды

При правильной сборке, солнечная батарея из диодов для частного дома или дачи также может оказаться весьма эффективной. Показатели генерирования напряжения одного диода — 350 мВ.

Чтобы правильно использовать диод своими руками в подобной конструкции, заранее определитесь с оптимальным количеством радиодеталей. Такое производство солнечных батарей для начала работ требует размещение их в емкости для обработки ацетоном.

В качестве альтернативы ацетону можно использовать и другие растворители. Оставить радиодетали в таком положении нужно не менее чем на пару часов.

Такие солнечные батареи для дома своими руками изготавливаются с соблюдением следующих шагов:

  1. на пластине проводим разметку, которая будет указывать места для впаивания элементов источника питания
  2. размокание позволяет без особого труда снять краску
  3. необходимо загнуть плюсовой контакт (для этих целей используем мультиметр)

Изготовления солнечных батарей данного типа для максимальной эффективности в получении напряжения требует вертикального впаивания диодов. Практика подтверждает что это самое оптимальное положение для кристалла.

Солнечная батарея из фольги

Эта методика выделяется гораздо меньшими показателями мощности по сравнению с предыдущими. Солнечные элементы из фольги производятся в соответствии с четкой инструкцией — для начала пригодится медная фольга (45 кв.м.). С нее нужно убрать весь жир:

  • используем мыльный раствор
  • тщательно промываем руки чтобы исключить образование жировых пятен

Следующий этап обработки — устранение коррозии, защитной оксидной пленки которые располагаются на плоскости отреза. Это легко сделать используя обычный наждак.

Лист фольги необходимо разогреть до такой степени, когда начинается виднеться красно-оранжевые пятна. Финалом этого процесса можно считать принятие поверхностью черного цвета.

Это свидетельствует про образование оксида меди. Лучше всего делать это на горелке электрической плиты. Минимальный показатель ее мощности должен составлять 1,1 кВт.

В целях получения оксидной пленки с оптимальной толщиной, с момента образования оксида, лист нужно прогревать еще полчаса. После такой прожарки можно приступать к дальнейшим шагам:

  1. происходит отслоение оксида, весь его остаток устраняется промывкой обычной водой
  2. исключается любая деформация листа, сгибания, попытки убрать оксид механическими способами
  3. вырезаем еще один лист, опираясь на параметры предыдущего
  4. обрезаем горло пластиковой бутылки (от 2 до 5 л.)
  5. в нее располагаем два кусочка фольги, после чего закрепляем их
  6. исключается любое соприкосновение данных кусков
  7. клемма с минусом для обработанного куска, с плюсом для другого
  8. банка заливается специальным раствором

Верхняя кромка должна отделяться от электродов на 2,5 см. Чтобы приготовить смесь понадобятся несколько столовых ложек соли. Ее количество должно быть пропорционально объему емкости.

Солнечная батарея из транзисторов, солнечная батарея из светодиодов и другие их разновидности доказали свою эффективность годами практики. Также продуктивным окажется вентилятор на солнечной батарее.

Использование кремниевых и медных типов все активнее применяется нашими соотечественниками. Теперь и вы знаете какое нужно оборудование для производства солнечных батарей, как самостоятельно изготовить необходимый солнечный элемент, качественно провести расчет сечения.

При помощи полученных знаний, можно без особых затруднений самостоятельно изготовить солнечные панели, солнечную панель для дома и дачи использовать крайне эффективно — убедитесь в этом сами!

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *