كيفية صنع بطارية شمسية بيديك: تعليمات التجميع الذاتي

تعتبر الألواح الشمسية مصدرًا للطاقة يمكن استخدامها لتوليد الكهرباء أو الحرارة لمبنى منخفض الارتفاع. هنا فقط الألواح الشمسية ذات تكلفة عالية وليست متاحة لمعظم سكان بلدنا. هل توافق على ذلك؟

إنه شيء آخر عندما يتم تصنيع الألواح الشمسية بيديك - يتم تقليل التكاليف بشكل كبير ، وهذا التصميم لا يعمل أسوأ من الألواح الصناعية. لذلك ، إذا كنت تفكر بجدية في شراء مصدر بديل للكهرباء ، فحاول القيام بذلك بنفسك - فهذا ليس صعبًا جدًا.

ستركز المقالة على تصنيع الألواح الشمسية. سنخبرك بالمواد والأدوات المطلوبة لذلك. وأدناه بقليل ستجد تعليمات خطوة بخطوة مع رسوم توضيحية توضح بوضوح تقدم العمل.

لفترة وجيزة عن الجهاز والعمل

يمكن تحويل طاقة الشمس إلى حرارة عندما يكون مصدر الطاقة عبارة عن سائل نقل الحرارة أو إلى طاقة كهربائية مجمعة في البطاريات. البطارية عبارة عن مولد يعمل على مبدأ التأثير الكهروضوئي.

يحدث تحويل طاقة الشمس إلى كهرباء بعد دخول ضوء الشمس إلى خلايا الألواح الشمسية ، وهي الجزء الرئيسي من البطارية.

في هذه الحالة ، تُطلق الكميات الخفيفة إلكتروناتها من المدارات المتطرفة. هذه الإلكترونات الحرة تعطي تيارًا كهربائيًا يمر عبر وحدة التحكم ويتراكم في البطارية ، ومن هناك يذهب إلى مستهلكي الطاقة.

تعمل عناصر السيليكون كصفائح ضوئية. رقاقة السيليكون مغلفة على جانب واحد بطبقة رقيقة من الفوسفور أو البورون - عنصر كيميائي سلبي.

في هذا المكان ، تحت تأثير ضوء الشمس ، يتم إطلاق عدد كبير من الإلكترونات ، والتي يتم الاحتفاظ بها بواسطة فيلم الفوسفور ولا تحلق.

هناك "مسارات" معدنية على سطح اللوحة ، تصطف عليها الإلكترونات الحرة ، وتشكل حركة مرتبة ، أي التيار الكهربائي.

كلما زاد عدد الخلايا الضوئية السيليكونية هذه ، يمكن الحصول على تيار كهربائي أكبر. اقرأ المزيد عن مبدأ تشغيل البطارية الشمسية كذلك.

الطبقة العليا من صفائح الخلايا الكهروضوئية مغلفة بطبقة لا تسمح بانعكاس ضوء الشمس من اللوحات ، مما يزيد من كفاءتها

مواد لصنع صفيحة شمسية

البدء في بناء بطارية شمسية ، يجب عليك تخزين المواد التالية:

• صفائح سيليكات ضوئية
• صفائح اللوح ، زوايا الألمنيوم والسوار ؛
• المطاط الرغوي الصلب بسمك 1.5-2.5 سم ؛
• عنصر شفاف يعمل كقاعدة لرقائق السيليكون ؛
• مسامير ، مسامير.
• تسرب السيليكون للاستخدام في الهواء الطلق ؛
• الأسلاك الكهربائية ، الثنائيات ، المحطات.

تعتمد كمية المواد المطلوبة على حجم البطارية ، والتي غالبًا ما تكون محدودة بعدد الخلايا الضوئية المتاحة. من الأدوات التي تحتاجها: مفك البراغي أو مجموعة مفكات البراغي ، منشار معدني للمعادن والخشب ، مكواة لحام. لاختبار البطارية النهائية ، تحتاج إلى مقياس اختبار.

الآن فكر في أهم المواد بمزيد من التفصيل.

رقائق السيليكون أو الخلايا الضوئية

هناك ثلاثة أنواع من الخلايا الشمسية للبطاريات:

• الكريستالات.
• أحادي البلورية.
• غير متبلور.

تتميز رقائق الكريستالات بكفاءة منخفضة. يبلغ حجم التأثير المفيد حوالي 10-12٪ ، لكن هذا المؤشر لا ينقص مع مرور الوقت. مدة البلورات 10 سنوات.

يتم تجميع البطارية الشمسية من وحدات ، والتي بدورها تتكون من محولات الطاقة الضوئية. البطاريات التي تحتوي على خلايا ضوئية من السيليكون الصلب هي نوع من الساندويتش مع طبقات مرتبة بالتسلسل مثبتة في ملف تعريف الألومنيوم

تتميز الخلايا الضوئية أحادية البلورية بكفاءة أعلى تبلغ 13-25٪ وعمرًا طويلًا يزيد عن 25 عامًا. ومع ذلك ، بمرور الوقت ، تقل كفاءة البلورات المفردة.

يتم الحصول على محولات البلورة المفردة من خلال نشر بلورات تنمو بشكل مصطنع ، وهو ما يفسر أعلى الموصلية الضوئية والإنتاجية.

يتم الحصول على المحولات الضوئية للفيلم عن طريق تطبيق طبقة رقيقة من السليكون غير المتبلور على سطح مرن بوليمر

بطاريات السيليكون غير المتبلورة المرنة هي الأكثر تقدمًا. يتم رش المحول الكهروضوئي أو ترسبه على قاعدة بوليمر. الكفاءة في منطقة 5 - 6 ٪ ، ولكن أنظمة الأفلام مريحة للغاية للتثبيت.

ظهرت أنظمة الأفلام ذات المحولات الضوئية غير المتبلورة في الآونة الأخيرة نسبيًا. هذا شكل بسيط للغاية ورخيص للغاية ، ولكنه أسرع من المنافسين الذين يفقدون صفات المستهلك.

من غير المناسب استخدام خلايا ضوئية بأحجام مختلفة. في هذه الحالة ، سيتم تحديد الحد الأقصى للتيار الذي تم إنشاؤه بواسطة البطاريات بواسطة تيار أصغر خلية.وبالتالي ، لن تعمل الصفائح الأكبر بكامل طاقتها.

عند شراء خلايا ضوئية ، اسأل البائع عن طريقة التوصيل ، حيث يستخدم معظم البائعين طريقة إزالة الشعر بالشمع لمنع تدمير العناصر الهشة

في معظم الأحيان ، بالنسبة للبطاريات المصنوعة ذاتيًا ، يتم استخدام الخلايا الضوئية أحادية البلورية ومتعددة البلورات بحجم 3 × 6 بوصات ، والتي يمكن طلبها في المتاجر عبر الإنترنت مثل الشراء الإلكتروني.

تكلفة الخلايا الشمسية مرتفعة جدًا ، لكن العديد من المتاجر تبيع ما يسمى بعناصر المجموعة ب. المنتجات المخصصة لهذه المجموعة معيبة ، ولكنها مناسبة للاستخدام ، وتكلفةها أقل من تكلفة الألواح القياسية بنسبة 40-60٪.

تبيع معظم المتاجر عبر الإنترنت الخلايا الشمسية في مجموعات مكونة من 36 أو 72 لوحة تحويل كهروضوئية. لتوصيل الوحدات الفردية بالبطارية ، ستكون هناك حاجة إلى الحافلات ، وستكون هناك حاجة إلى المحطات الطرفية للاتصال بالنظام.

السلك والعنصر الشفاف.

يمكن أن يتكون إطار اللوحة المستقبلية من عوارض خشبية أو زوايا من الألومنيوم.

الخيار الثاني أكثر تفضيلاً لعدد من الأسباب:

• الألومنيوم هو معدن خفيف لا يعطي حمولة خطيرة للهيكل الداعم الذي من المقرر تركيب البطارية عليه.
• عند تنفيذ العلاج المضاد للتآكل ، يكون الألمنيوم غير قابل للصدأ.
• لا تمتص الرطوبة من البيئة ، لا تتعفن.

عند اختيار عنصر شفاف ، من الضروري الانتباه إلى معلمات مثل مؤشر الانكسار لأشعة الشمس والقدرة على امتصاص الأشعة تحت الحمراء.

تعتمد كفاءة الخلايا الضوئية بشكل مباشر على المؤشر الأول: كلما انخفض مؤشر الانكسار ، زادت كفاءة رقائق السليكون.

زجاج شبكي أو نسخته الأرخص ، زجاج شبكي ، لديه الحد الأدنى من انعكاس الضوء. يحتوي البولي كربونات على معامل انكسار أقل قليلاً.

تحدد قيمة المؤشر الثاني ما إذا كانت خلايا السيليكون الضوئية نفسها ستسخن أم لا. كلما قل تسخين الأطباق ، كلما طال أمدها. من الأفضل امتصاص إشعاع الأشعة تحت الحمراء من خلال زجاج شبكي خاص يمتص الحرارة وزجاج مع امتصاص الأشعة تحت الحمراء. أسوأ قليلا - زجاج عادي.

إذا كان ذلك ممكنًا ، فسيكون الخيار الأفضل هو استخدام الزجاج الشفاف المقاوم للانعكاس كعنصر شفاف.

وفقًا لنسبة التكلفة إلى مؤشرات الانكسار للضوء وامتصاص الأشعة تحت الحمراء ، فإن زجاج شبكي هو الخيار الأفضل لتصنيع الخلايا الشمسية

تصميم النظام واختيار الموقع

يتضمن تصميم النظام الشمسي حساب الحجم المطلوب للوحة الشمسية. كما ذكر أعلاه ، عادة ما يكون حجم البطارية محدودًا بالخلايا الضوئية باهظة الثمن.

يجب تثبيت البطارية الشمسية بزاوية معينة ، مما يضمن أقصى قدر من التعرض لرقائق السيليكون من أشعة الشمس. الخيار الأفضل هو البطاريات التي يمكنها تغيير الزاوية.

يمكن أن يكون مكان تركيب الألواح الشمسية الأكثر تنوعًا: على الأرض ، على سطح مائل أو مسطح للمنزل ، على أسطح غرف الخدمات.

الشرط الوحيد هو أن يتم وضع البطارية على الجانب المشمس من الموقع أو المنزل ، وليس مظللاً بتاج مرتفع من الأشجار. في هذه الحالة ، يجب حساب زاوية الميل الأمثل بالصيغة أو باستخدام آلة حاسبة متخصصة.

تعتمد زاوية الميل على موقع المنزل والموسم والمناخ. من المستحسن أن البطارية لديها القدرة على تغيير زاوية الميل بعد التغيرات الموسمية في ارتفاع الشمس ، لأن تعمل بكفاءة قدر الإمكان عندما يسقط ضوء الشمس بشكل متعامد على السطح.

بالنسبة للجزء الأوروبي من بلدان رابطة الدول المستقلة ، فإن زاوية الميل الموصى بها هي 50-60 º. إذا كان التصميم يوفر جهازًا لتغيير زاوية الميل ، فمن الأفضل في فصل الشتاء وضع البطاريات عند 70 º إلى الأفق ، في الصيف بزاوية 30 º

تظهر الحسابات أن 1 متر مربع من النظام الشمسي يجعل من الممكن الحصول على 120 واط. لذلك ، من خلال الحسابات ، يمكن إثبات أنه من أجل تزويد الأسرة المتوسطة بالكهرباء بمبلغ 300 كيلو واط شهريًا ، يلزم وجود نظام شمسي لا يقل عن 20 مترًا مربعًا.

تثبيت النظام الشمسي على الفور سيكون مشكلة. ولكن حتى تثبيت بطارية بطول 5 أمتار سيساعد على توفير الطاقة وتقديم مساهمة متواضعة في بيئة كوكبنا. نوصي أيضًا بأن تتعرف على مبدأ حساب الكمية المطلوبة. الألواح الشمسية.

يمكن استخدام البطارية الشمسية كمصدر للطاقة الاحتياطية مع الإغلاق المتكرر لمصدر الطاقة المركزي. للتبديل التلقائي ، من الضروري توفير نظام طاقة غير منقطع.

مثل هذا النظام مناسب لأنه عند استخدام مصدر تقليدي للكهرباء ، يتم إجراء الشحن في وقت واحد بطارية النظام الشمسي. توجد المعدات التي تخدم البطارية الشمسية داخل المنزل ، لذلك ، من الضروري توفير غرفة خاصة لها.

عند وضع البطاريات على سطح منحدر للمنزل ، لا تنسى زاوية ميل اللوحة ، وهي مثالية عندما تحتوي البطارية على جهاز للتغيير الموسمي لزاوية الميل

تركيب لوحة شمسية على مراحل

اختيار مكان لوضع لوحة شمسية ومعدات لخدمة النظام الشمسي ، بالإضافة إلى وجود جميع المواد والأدوات اللازمة ، يمكنك البدء في تثبيت البطارية.

أثناء التثبيت ، من الضروري مراعاة احتياطات السلامة ، خاصة عندما تركيب اللوحة النهائية على سطح المنزل. ضع في اعتبارك خوارزمية خطوة بخطوة حول كيفية صنع بطارية شمسية.

الخطوة # 1 - لحام جهات اتصال رقاقة السيليكون

غالبًا ما يبدأ تركيب بطارية شمسية محلية الصنع بلحام الموصلات الكهروضوئية. بالطبع ، إذا كانت لديك الفرصة ، فمن الأفضل شراء الخلايا الشمسية على الفور باستخدام الموصلات ، مثل اللحام هو عمل صعب ومضن للغاية ويستغرق الكثير من الوقت.

يتم اللحام على النحو التالي:

1. يتم أخذ خلية ضوئية من السيليكون بدون موصلات وموصل شريط معدني.
2. يتم قطع الموصلات باستخدام كرتون فارغ ، وطولها أكبر مرتين من حجم رقاقة السيليكون.
3. الموصل منظم بدقة على اللوحة. على عنصر واحد - موصلان.
4. في المكان الذي سيتم فيه إجراء اللحام ، من الضروري تطبيق الحمض للعمل مع حديد اللحام.
5. لحام بمكواة لحام عن طريق توصيل الموصل باللوحة بعناية.

أثناء اللحام ، لا تضغط على عنصر السيليكات ، مثل إنها هشة للغاية ويمكن أن تنهار! إذا كنت محظوظًا واشتريت خلايا ضوئية مع جهات اتصال جاهزة ، فسوف تنقذ نفسك من العمل الطويل والصعب ، وتنتقل فورًا إلى تصنيع الإطار للبطارية المستقبلية.

يتم إجراء اتصالات اللحام للخلية الضوئية من المجموعة ب المعيبة في نفس الاتجاه بنفس الطريقة التي يتم بها الألواح الكاملة

الخطوة # 2 - عمل الإطار للوحة الشمسية

الإطار هو المكان الذي سيتم فيه تثبيت الخلايا الضوئية.لتصنيع الإطار ، يتم أخذ زوايا الألومنيوم والشرائح ، والتي يتم طي الإطارات منها. حجم الزاوية الموصى به هو 70-90 ملم.

يتم تطبيق مانع التسرب السيليكوني داخل الزوايا المعدنية. يجب أن يتم ختم الزوايا بعناية ، وتعتمد متانة الهيكل بأكمله على ذلك.

بعد أن يكون إطار الألمنيوم جاهزًا ، انتقل إلى تصنيع الغلاف الخلفي. العلبة الخلفية عبارة عن صندوق خشبي مصنوع من اللوح مع جوانب منخفضة.

ستخلق الجوانب المرتفعة ظلًا على الخلايا الكهروضوئية ، لذا يجب ألا يتجاوز ارتفاعها 2 سم ، ويتم ثني الجوانب باستخدام مسامير ذاتية التنصت ومفك براغي.

في الجزء السفلي من العلبة الصندوقية ، فتحات التهوية مصنوعة من اللوح. تبلغ المسافة بين الفتحات حوالي 10 سم ، ويتم تثبيت عنصر شفاف في إطار الألومنيوم (زجاج شبكي ، زجاج مضاد للانعكاس ، زجاج شبكي).

يتم ضغط العنصر الشفاف وتثبيته ، ويتم تثبيته باستخدام الأجهزة: 4 في الزوايا ، وكذلك 2 من الطول الطويل و 1 من الجانب القصير للإطار. ربط الأجهزة بمسامير.

إطار البطارية الشمسية جاهز ويمكنك المتابعة إلى الجزء الأكثر أهمية - تركيب الخلايا الشمسية. قبل التثبيت ، من الضروري تنظيف زجاج شبكي من الغبار وإزالة الشحوم بسائل يحتوي على الكحول.

الخطوة # 3 - تركيب خلايا ضوئية من رقاقة السيليكون

إن تركيب ويفر رقائق السليكون هو الجزء الأكثر استهلاكًا للوقت في إنشاء الألواح الشمسية الخاصة بك. أولاً ، نضع الخلايا الكهروضوئية على زجاج شبكي مع لوحات زرقاء لأسفل.

إذا كنت تقوم بتجميع البطارية للمرة الأولى ، فيمكنك استخدام الركيزة لوضع العلامات لوضع اللوحات على مسافة صغيرة (3-5 مم) من بعضها البعض.

1. نحن نلحم الخلايا الكهروضوئية وفقًا لمخطط الأسلاك التالي: توجد مسارات "+" على الجانب الأمامي من اللوحة ، "-" - في الخلف. قبل اللحام ، قم بتطبيق التدفق واللحام برفق لتوصيل جهات الاتصال.
2. نحن نلحم جميع الخلايا الكهروضوئية بالتسلسل في صفوف من الأعلى إلى الأسفل. بعد ذلك يجب أيضًا ربط الصفوف.
3. الوصول إلى التصاق الخلايا الضوئية. للقيام بذلك ، ضع كمية صغيرة من المادة المانعة للتسرب على مركز كل رقاقة سيليكون.
4. ندير السلاسل الناتجة بحيث تكون الخلايا الكهروضوئية متجهة لأعلى (حيث توجد الألواح الزرقاء) ونضع الألواح وفقًا للعلامات التي تم تطبيقها سابقًا. اضغط كل لوحة بعناية لتثبيتها في مكانها.
5. يتم عرض جهات اتصال الخلايا الضوئية المتطرفة في الحافلة ، على التوالي ، "+" و "-". يوصى باستخدام موصل فضي أوسع للإطار.
6. يجب أن تكون البطارية الشمسية مجهزة بصمام ثنائي ، والذي يتصل بجهات الاتصال ويمنع تفريغ البطاريات من خلال الهيكل في الليل.
7. في الجزء السفلي من الإطار ، نحفر ثقوبًا لإخراج الأسلاك إلى الخارج.

يجب توصيل الأسلاك بالإطار حتى لا تتدلى ، يمكنك القيام بذلك باستخدام مانع تسرب السيليكون.

الخطوة # 4 - اختبار البطارية قبل الختم

يجب إجراء اختبار الألواح الشمسية قبل إحكام غلقها حتى تتمكن من إزالة الأعطال التي تحدث غالبًا أثناء اللحام. من الأفضل الاختبار بعد لحام كل صف من العناصر - من الأسهل كثيرًا اكتشاف مكان اتصال جهات الاتصال بشكل ضعيف.

للاختبار ، ستحتاج إلى مقياس حرارة منزلي عادي. يجب إجراء القياسات في يوم مشمس في 13-14 ساعة ، ولا ينبغي إخفاء الشمس بواسطة الغيوم.

نخرج البطارية إلى الشارع ونركبها وفقًا لزاوية الميل المحسوبة مسبقًا. نقوم بتوصيل مقياس التيار الكهربائي بأطراف اتصال البطارية وقياس تيار الدائرة القصيرة.

معنى الاختبار هو أن قوة العمل للتيار الكهربائي يجب أن تكون 0.5-1.0 A أقل من تيار الدائرة القصيرة. يجب أن تكون قراءات الجهاز أعلى من 4.5 أمبير ، مما يشير إلى تشغيل البطارية الشمسية.

إذا أعطى المختبر قراءات أقل ، فمن المحتمل أن يكون تسلسل توصيل الخلايا الضوئية مكسورًا في مكان ما.

عادة محلية الصنع البطارية الشمسية، مصنوعة من الخلايا الكهروضوئية من المجموعة ب ، تعطي قراءة من 5-10 أ ، وهي أقل بنسبة 10-20 ٪ من قراءة الألواح الشمسية الصناعية.

الخطوة رقم 5 - ختم الخلايا الضوئية الموضوعة في السكن

لا يمكن أن يتم الختم إلا عن طريق التأكد من أن البطارية تعمل. من أجل الختم ، من الأفضل استخدام مركب الإيبوكسي ، ولكن بالنظر إلى أن استهلاك المواد سيكون كبيرًا ، وتكلفته حوالي 40-45 دولارًا. إذا كان غاليًا بعض الشيء ، فيمكنك استخدام مانع التسرب السيليكوني نفسه بدلاً من ذلك.

باستخدام مانع التسرب السليكوني ، أعط الأفضلية لما هو موجود على العبوة والذي يشير إلى أنه مناسب للاستخدام في درجات حرارة دون الصفر

هناك طريقتان للإغلاق:

• ملء كامل عندما تمتلئ الألواح بمواد مانعة للتسرب ؛
• تطبيق مادة مانعة للتسرب على الفراغ بين الخلايا الكهروضوئية وعلى العناصر الخارجية.

في الحالة الأولى ، سيكون الختم أكثر موثوقية. بعد الصب ، يجب ضبط مانع التسرب. ثم ، يتم تثبيت زجاج شبكي في الأعلى وضغطه بإحكام على الألواح المطلية بالسيليكون.

لضمان توسيد وحماية إضافية بين السطح الخلفي للخلايا الضوئية والإطار المصنوع من اللوح ، ينصح العديد من الحرفيين بتثبيت وسادة من المطاط الرغوي الصلب بعرض 1.5-2.5 سم.

هذا اختياري ، ولكنه مرغوب فيه ، نظرًا لأن رقائق السيليكون هشة للغاية وتتلف بسهولة.

بعد تثبيت زجاج شبكي ، يتم وضع حمولة على الهيكل ، تحت تأثير فقاعات الهواء التي يتم الضغط عليها. اللوحة الشمسية جاهزة وبعد الاختبار المتكرر يمكن تثبيتها في موقع محدد مسبقًا وتوصيلها بالنظام الشمسي في منزلك.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

نظرة عامة على الخلايا الكهروضوئية المطلوبة من المتجر الصيني عبر الإنترنت:

تعليمات فيديو لتصنيع البطاريات الشمسية:

إن صنع بطارية شمسية بيديك ليست مهمة سهلة. كفاءة معظم هذه البطاريات أقل من الألواح الصناعية بنسبة 10-20٪. أهم شيء في تصميم البطاريات الشمسية هو اختيار وتركيب الخلايا الشمسية بشكل صحيح.

لا تحاول إنشاء لوحة مساحة ضخمة على الفور. حاول إنشاء جهاز صغير أولاً لفهم جميع الفروق الدقيقة في هذه العملية.

هل لديك مهارات عملية في إنشاء الألواح الشمسية؟ يرجى مشاركة تجربتك مع زوار موقعنا - اكتب التعليقات في المربع أدناه. هناك يمكنك طرح أسئلة حول موضوع المقالة.