مولد الطاقة الشمسية DIY: تعليمات لصنع مصدر طاقة بديل
مصادر بديلة للطاقة ، تسمح بتزويد المباني بالحرارة والكهرباء بالكمية المطلوبة - "متعة" باهظة الثمن ، وتتطلب تكاليف مالية كبيرة للحصول عليها وتركيبها وتركيبها.
إن صنع مولد للطاقة الشمسية بيديك أرخص بكثير وبأسعار معقولة جدًا للعديد من أساتذة المنزل. فكر في الدليل الذي يصف جميع الفروق الدقيقة في عملية التصنيع.
محتوى المقالة:
كيف يعمل مولد الطاقة الشمسية؟
المولد الشمسي هو مركب من عناصر أشباه الموصلات الكهروضوئية التي تتحول مباشرة طاقة الشمس في الكهرباء.
تدق الكمية التي تنتجها أشعة الضوء عند ضربها على لوحة فوتوغرافية إلكترونًا من المدار الذري النهائي لعنصر العمل. يخلق هذا التأثير الكثير من الإلكترونات الحرة ، التي تشكل تيارًا مستمرًا للتيار الكهربائي.
كمادة نشطة ، يتم استخدام السيليكون. إنه ذو كفاءة عالية ويوفر معامل تحويل كهروضوئي في الوضع العادي عند مستوى 20٪ ، وفي ظل ظروف مواتية - حتى 25٪.
يتم وضع طبقة رقيقة من العناصر الكيميائية السلبية مثل البورون أو الفوسفور على جانب واحد من رقاقة السيليكون.على هذا السطح يحدث نتيجة التعرض المكثف لأشعة الشمس ، يحدث إطلاق نشط للإلكترونات. يحتفظ فيلم الفوسفور بشكل موثوق به في مكان واحد ولا يسمح بالتحليق.
على لوحة العمل توجد "مسارات" معدنية. يتم بناء الإلكترونات الحرة عليها ، مما يخلق حركة مرتبة ، أي تيار كهربائي.
تشمل سلبيات الألواح فقط تعقيد وتكلفة عملية تنظيف السيليكون نفسه ، ولتجنب هذه المشاكل ، فإنها تتقن بنشاط استخدام البدائل في شكل غاليوم وكادميوم وإنديوم ومركبات نحاسية مختلفة. ومع ذلك ، لا تحتوي عناصر السيليكون على منافسين حقيقيين حتى الآن.
أسهل طريقة لبناء محول للطاقة الشمسية إلى كهرباء هي شراء بطارية شمسية جاهزة وتركيبها على سطح منزل أو مرآب:
ماذا تحتاج للعمل؟
لتصنيع مولد يتكون من عدة الألواح الشمسيةوالأدوات والمواد مطلوبة ، مثل:
- وحدات لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة ؛
- زوايا الألومنيوم ؛
- شرائح خشبية
- صفائح اللوح
- عنصر شفاف (زجاج ، زجاج شبكي ، زجاج شبكي ، بولي كربونات) لتوفير الحماية لرقائق السيليكون ؛
- مسامير وبراغي بأحجام مختلفة ؛
- مطاط رغوي كثيف بسماكة 1.5-2.5 مم ؛
- تسرب عالية الجودة.
- الثنائيات والمحطات والأسلاك.
- مفك البراغي أو مجموعة مفكات البراغي ؛
- لحام الحديد
- منشار للخشب والمعدن (أو طاحونة).
يعتمد مقدار المواد المطلوبة بشكل مباشر على الحجم المخطط للمولد. سوف يتطلب العمل على نطاق واسع تكاليف إضافية ، ولكن على أي حال سيكون أرخص من الوحدة النمطية المشتراة.
للاختبار النهائي للوحدة المجمعة ، يتم استخدام مقياس التيار الكهربائي. يسمح لك بالتقاط الكفاءة الفعلية للتثبيت ويساعد على تحديد العائد الفعلي.
اختيار نوع محول الصور
أنشطة افعلها بنفسك لإنشاء مولد للطاقة الشمسية مع اختيار نوع محول السيليكون الكهروضوئي.
تتكون هذه المكونات من ثلاثة أنواع:
- غير متبلور
- أحادي البلورية.
- الكريستالات.
لكل خيار مزاياه وعيوبه ، ويتم الاختيار لصالح أي منها بناءً على مقدار الأموال المخصصة لشراء جميع مكونات النظام.
ملامح أصناف غير متبلور
لا تتكون الوحدات غير المتبلورة من السيليكون البلوري ، ولكن من مشتقاته (السيلان أو السليكون الهيدروجين). عن طريق الرش في فراغ ، يتم تطبيقها في أنحف طبقة على رقائق معدنية عالية الجودة أو زجاج أو بلاستيك.
المنتجات النهائية لها لون رمادي باهت باهت. لم يتم ملاحظة بلورات السيليكون المرئية على السطح. الميزة الرئيسية الألواح الشمسية المرنة يعتبر سعر معقول ، ومع ذلك ، فإن كفاءتها صغيرة جدا وتتراوح من 6-10 ٪.
تفاصيل أنواع الكريستالات
الكريستالات الألواح الشمسية التي ينتجها التبريد التدريجي البطيء جدًا لذوبان السيليكون. تتميز المنتجات الناتجة بلون أزرق غني ، ولها سطح بنمط واضح يشبه نمطًا فاترًا ، وهي فعالة في منطقة 14-18 ٪.
تعوق المساحات داخل المادة المنفصلة عن الهيكل العام بواسطة الحدود الحبيبية الإنتاجية العالية الكفاءة.
خصائص الخيارات أحادية النواة
تتميز الوحدات البلورية المفردة بلون داكن كثيف وتتكون من بلورات سيليكون صلبة. تتجاوز فعاليتها أداء العناصر الأخرى وتبلغ 18-22 ٪ (في ظل ظروف مواتية - تصل إلى 25 ٪).
ميزة أخرى هي عمر الخدمة المثير للإعجاب - وفقًا للمصنعين على مدى 25 عامًا. ومع ذلك ، مع الاستخدام المطول ، تنخفض كفاءة البلورات المفردة وبعد 10-12 سنة ، لا تزيد كفاءة التصوير الفوتوغرافي بالفعل عن 13-17 ٪.
لإنشاء مولد للطاقة الشمسية في المنزل ، فإنهم يأخذون بشكل أساسي لوحات من الكريستال والمفردة من مختلف الأحجام بأيديهم. يتم شراؤها في المتاجر الشهيرة عبر الإنترنت ، بما في ذلك eBay أو Aliexpress.
نظرًا لحقيقة أن الخلايا الشمسية ذات قيمة عالية جدًا ، فإن العديد من الموردين يقدمون للعملاء منتجات المجموعة B ، أي الأجزاء ذات العيب البسيط المناسب للتشغيل الكامل. تختلف تكلفتها عن السعر القياسي بنسبة 40-60٪ ، لذا فإن جمع المولدات يكلف سعرًا معقولاً ، وهو ليس في متناول الجميع.
كيفية صنع إطار للوحات؟
لتصنيع إطار المولد المستقبلي ، يتم استخدام عوارض خشبية متينة أو زوايا الألومنيوم. تعتبر النسخة الخشبية أقل عملية ، حيث تتطلب المواد معالجة إضافية لتجنب التحلل والتفريغ اللاحق.
يتميز الألمنيوم بخصائص فيزيائية أكثر جاذبية ، وبسبب خفته ، لا يمارس حملًا غير ضروري على السطح أو أي هيكل داعم آخر حيث يتم التخطيط لتركيب الوحدة.
بالإضافة إلى ذلك ، بسبب الطلاء المضاد للتآكل ، فإن المعدن لا يصدأ ، ولا يتعفن ، ولا يمتص الرطوبة ويتحمل بسهولة أي تأثيرات جوية قاسية.
لإنشاء هيكل إطار من زوايا الألومنيوم ، يتم تحديد حجم اللوحة المستقبلية أولاً. في الإصدار القياسي ، يتم استخدام 36 خلية ضوئية بحجم 81 مم × 150 مم لكل كتلة.
للتشغيل اللاحق الصحيح ، يتم ترك فجوة صغيرة بين الأجزاء (حوالي 3-5 مم). تسمح لك هذه المساحة بمراعاة التغيير في المعلمات الأساسية للقاعدة ، المعرضة لمظاهر الغلاف الجوي. ونتيجة لذلك ، يبلغ الحجم الإجمالي لقطعة العمل 83 مم × 690 مم بعرض زاوية إطار 35 مم.
بعد التحجيم ، يتم قطع الأجزاء الضرورية من الزوايا ، وباستخدام السحابات ، قم بتجميعها في إطارات إطار. يتم تطبيق طبقة من عازل السيليكون على السطح الداخلي للهيكل ، مع الحرص الشديد على عدم وجود فجوات أو فراغات.
تعتمد سلامة وقوة ومتانة الهيكل المركب على هذا. يتم وضع مادة واقية شفافة (زجاج مع طلاء مضاد للانعكاس ، زجاج شبكي أو بولي كربونات بمعلمات خاصة) في الأعلى ويتم تثبيتها بإحكام باستخدام أدوات معدنية (1 قصير وجزء طويل من الإطار و 4 زوايا للعلبة).
للعمل باستخدام مفك براغي وبراغي ذات قطر مناسب. في النهاية ، يتم تنظيف السطح الشفاف بعناية من الغبار والحطام الصغير.
حدد عنصر شفاف
المعايير الرئيسية لاختيار عنصر شفاف لإنشاء مولد:
- القدرة على امتصاص الأشعة تحت الحمراء ؛
- مستوى انكسار ضوء الشمس.
كلما انخفض مؤشر الانكسار ، زادت كفاءة رقائق السيليكون. زجاجي زجاجي وبلكسي جلاس لديهما أقل انعكاس للضوء. كما أن البولي كربونات له أفضل أداء.
لإنشاء هياكل إطار لأنظمة الطاقة الشمسية المنزلية ، يوصى باستخدام الزجاج الشفاف المضاد للانعكاس أو نوع خاص من البولي كربونات مع طلاء مضاد للتكثيف ، والذي يوفر المستوى الضروري من الحماية الحرارية ، إن أمكن.
أفضل الخصائص من حيث امتصاص الأشعة تحت الحمراء هي الزجاج الشفاف الممتص الحراري والزجاج مع خيار امتصاص الأشعة تحت الحمراء. في الزجاج العادي ، هذه الأرقام أقل بكثير. تعتمد كفاءة امتصاص الأشعة تحت الحمراء على ما إذا كانت رقائق السيليكون يتم تسخينها أثناء التشغيل أم لا.
إذا تبين أن التسخين ضئيل للغاية ، فستستمر الخلايا الضوئية لفترة طويلة وتوفر عوائد مستقرة. سيؤدي ارتفاع درجة حرارة الألواح إلى انقطاع في العمل والفشل السريع لأجزاء فردية من النظام أو المجمع بأكمله.
تركيب خلايا ضوئية من السيليكون
مباشرة قبل التثبيت ، يتم تنظيف نظارات الأمان الموضوعة في إطارات الألمنيوم جيدًا من الغبار وإزالة الشحوم باستخدام تركيبة تحتوي على الكحول.
يتم وضع الخلايا الكهروضوئية المشتراة بالتساوي على ركيزة وضع العلامات على مسافة 3-5 ملم من بعضها البعض وتمييز زوايا الهيكل العام. ثم انتقل إلى لحام العناصر - الجزء الأكثر أهمية واستهلاكًا للوقت من تجميع المولد.
يتم لحام العناصر النشطة للمولد وفقًا للمخطط حيث تكون "+" هي المسارات الموجودة في الخارج ، و "-" هي القنوات الموجودة على الجانب الخطأ من اللوحة.
لتوصيل جهات الاتصال بشكل صحيح ، قم أولاً بتطبيق تدفق (حمض للحام) ولحام ، ثم قم بإجراء المعالجة بتسلسل صارم من الأعلى إلى الأسفل. في النهاية ، جميع الصفوف مترابطة.
الخطوة التالية هي تحجيم الخلايا الضوئية. للقيام بذلك ، يتم عصر مانع التسرب الصغير في وسط كل رقاقة سيليكون ، يتم قلب سلاسل العناصر المقلوبة رأسًا على عقب ووضعها وفقًا للعلامات المطبقة سابقًا.
اضغط بلطف على اللوحات بيديك ، ثبتها في المكان الصحيح. يتصرفون بعناية فائقة ، محاولين عدم إتلاف أو ثني المواد.
يتم إخراج جهات اتصال الخلايا الكهروضوئية الموجودة على الحواف إلى ناقل منفصل (موصل فضي عريض) كـ "+" و "-". بالإضافة إلى ذلك ، تم تجهيز المجمع مع الصمام الثنائي للحظر. الاتصال مع جهات الاتصال ، يمنع البطاريات من التفريغ من خلال هيكل الإطار في الليل.
في الجزء السفلي من الإطار ، حفر ثقوب يتم من خلالها إخراج الأسلاك. حتى لا يتدلى ، يستخدمون مانع التسرب السيليكوني في عملهم.
سيعرض معرض الصور التالي خطوات تجميع لوحة شمسية من 60 عنصرًا:
يجب الآن تثبيت الخلايا الكهروضوئية التي يتم تجميعها عن طريق اللحام على القاعدة. يمكن لصقها بالخشب الرقائقي ومغطاة بالزجاج. ومع ذلك ، في المثال ، يتم اللصق أولاً على الزجاج:
من أجل البطارية ، المصممة لتراكم الشحنة ، وليس لامتصاص الطاقة المولدة بواسطة الخلايا الضوئية ، يتم توصيل بطاريتها الشمسية عبر الصمام الثنائي للأسهم:
محطة الطاقة الصغيرة هذه قادرة على توليد ما يصل إلى 15 فولت. وتجدر الإشارة إلى أن أقصى إنتاجية سيتم ملاحظتها فقط في الأيام المشمسة الخالية من الغيوم. في الطقس الغائم ، سينتج الجهاز طاقة أقل أو لن يولد طاقة على الإطلاق. لذلك ، يتم اختيار البطارية لذلك بحيث يكون المخزون كافيًا لمدة يوم على الأقل.
كيف تختبر الوحدة المركبة؟
قبل ختم المولد المجمع أخيرًا ، يجب اختباره لتحديد الأعطال المحتملة أثناء عملية اللحام.الخيار الأكثر منطقية هو التحقق من كل صف ملحوم بشكل منفصل. لذلك يتضح على الفور أين يتم الاتصال بجهات الاتصال بشكل سيء ويلزم إعادة المعالجة.
للاختبار ، استخدم مقياس التيار الكهربائي المنزلي. يتم القياس في يوم مشمس صافٍ في وقت الغداء (الفترة من 13 إلى 15 ساعة). يتم وضع التصميم في الفناء وتثبيته بزاوية مناسبة.
يتم توصيل مقياس التيار الكهربائي بجهات اتصال الإخراج للبطارية الشمسية ويتم قياس تيار الدائرة القصيرة. إذا أظهر الجهاز نتائج أعلى من 4.5 أمبير ، فإن النظام صحيح تمامًا ويتم لحام جميع الاتصالات بشكل واضح وصحيح.
تشير البيانات الأقل التي تظهر على شاشة جهاز الاختبار إلى الانتهاكات التي يجب تتبعها وإعادة لحامها. تقليديًا ، تُظهر المولدات الشمسية المصنوعة ذاتيًا والمصنوعة من خلايا ضوئية ذات عيب صغير (المجموعة ب) أرقامًا تتراوح من 5 إلى 10 أمبير في الاختبار.
يظهر إجمالي إنتاج المصنع بيانات أعلى بنسبة 10-20٪. هذا يرجع إلى حقيقة أن رقائق السيليكون من المجموعة A تستخدم في الإنتاج ، وليس لها عيب في الهيكل.
المرحلة النهائية من العمل
إذا أظهر الاختبار أن البطارية تعمل بكامل طاقتها ، يتم إغلاقها بمانع تسرب سيليكون خاص أو مركب إيبوكسي أكثر تكلفة ومتانة.
يوفر العمل طريقتين للقيام:
- صب كامل - عندما يكون السطح بأكمله مغطى بتكوين محكم.
- المعالجة الجزئية - عندما يتم تطبيق مانع التسرب فقط على العناصر المتطرفة والمساحة الفارغة بين العناصر.
يعتبر الخيار الأول أكثر موثوقية ويوفر للنظام حماية كاملة ضد العوامل الخارجية. يتم تثبيت الخلايا الضوئية بشكل واضح وتعمل بشكل صحيح بأقصى قدر من الكفاءة.
عند الانتهاء من الحشوة ، يُسمح للمادة المانعة للتسرب "بالاستيلاء". ثم قم بتغطيتها بعنصر شفاف واضغط بقوة على الألواح.
بعد ذلك ، يتم وضع حمولة على السطح ، والتي تعمل على الطبقات وتضغط عليها فقاعات الهواء منها. يتم اختبار المولد النهائي مرة أخرى ويتم تركيبه أخيرًا في مكان تم إعداده مسبقًا.
أين وكيف يتم وضع المولد؟
يتم اختيار موقع تركيب المولد الشمسي بعناية فائقة وبدون تسرع. يجب وضع الألواح التي تستقبل الضوء بزاوية حتى لا "تسقط" الأشعة على السطح بشكل عمودي ، ولكن ، كما كانت ، "تتدفق" برفق على طولها.
من الناحية المثالية ، يتم وضع الهيكل بحيث يبقى من الممكن ، إذا لزم الأمر ، ضبط زاوية الميل ، بهذه الطريقة ، "التقاط" الحد الأقصى من الشمس.
من المقبول تمامًا توريد نظام شمسي من الألواح الشمسية على الأرض ، ولكن في معظم الأحيان يختارون سقف المنزل أو غرفة المرافق للتوظيف ، أي الجزء الذي يواجه الجانب الأكثر مكرسة ، بشكل رئيسي في الجانب الجنوبي من الموقع.
من المهم جدًا عدم وجود مبانٍ عالية وأشجار قوية مترامية الأطراف في الجوار. كونها على مقربة ، فإنها تخلق الظل وتتداخل مع التشغيل الكامل للوحدة.
يعتبر المتوسط المثالي لتركيب مولد للطاقة الشمسية زاوية ميل سقف تبلغ 45 درجة. مع هذا الترتيب ، تمتص الخلايا الشمسية التدفق الشمسي بكفاءة عالية وتنتج كمية الطاقة اللازمة لضمان الأداء الصحيح للمنزل.
بالنسبة للجزء الأوروبي من بلدان رابطة الدول المستقلة ، تنطبق مؤشرات مختلفة قليلاً. يوصي المحترفون بأخذ زاوية ميل ثابتة 50-60 درجة كأساس ، وفي الهياكل المنقولة خلال فصل الشتاء ، ضع البطاريات بزاوية 70 درجة إلى الأفقي.
في الصيف ، قم بتغيير الوضع وإمالة الخلايا الكهروضوئية بزاوية 30 درجة.
مباشرة قبل التثبيت ، يتم تعزيز السقف بالإضافة إلى تجهيزه بدعامات متينة خاصة ، حيث لا يمتلك كل تصميم القدرة على تحمل الوزن الكامل للمعدات لتحويل الطاقة الشمسية.
في بعض الحالات ، يتم وضع العوارض الخشبية المدعومة تحت السقف ، مما يحمي السقف من الانهيار ، وهو أمر محتمل بسبب زيادة الحمل ، والذي يزداد بشكل ملحوظ في فصل الشتاء ، عندما يتراكم الثلج على سطح السقف.
لبدء العمل سيستغرق النظام الشمسي البطارياتالعاكس و تحكم المسؤول. ستتعرف على قواعد اختيار الأجهزة وإدراجها في السلسلة من المقالات التي نوصي بها.
استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع
الميزات والفروق الدقيقة في الخلايا الكهروضوئية لصنع مولد شمسي فعال بيديك في المنزل. نصائح وإرشادات للسادة والأفكار الشيقة وأفضل الممارسات الشخصية.
كيفية اختبار الخلية الكهروضوئية بشكل صحيح وقياس معلماتها الأساسية. هذه المعلومات مفيدة في الحسابات اللاحقة للعدد الدقيق للألواح المطلوبة للتشغيل الكامل للنظام.
وصف كامل خطوة بخطوة لعملية تجميع الألواح الشمسية لمولد في المنزل. قواعد التشغيل ، من اقتناء العناصر الضرورية إلى الاختبار العام للجهاز المصنع.
معرفة ترتيب المولدات الشمسية ، تجميعها في المنزل ليست مشكلة كبيرة. بالطبع ، سيتطلب العمل الاهتمام والدقة والدقة ، ولكن النتيجة ستبرر جميع التكاليف المالية والعمالية. ستزود الوحدة الكاملة المبنى بالكامل بالحرارة والكهرباء ، مما يخلق المستوى الضروري من الراحة للسكان.
التمرير الفوري في مشروع كبير لا يستحق ذلك. بادئ ذي بدء ، من المنطقي تجربة يدك في تجميع وحدة صغيرة ، وبعد ذلك ، بعد إتقان جميع الفروق الدقيقة في العملية ، تابع بناء تركيب أكثر قوة وواسع النطاق.
وما هي طريقة بناء محطة طاقة صغيرة اخترت لتجهيز كوخ صيفي؟ يرجى كتابة التعليقات ومشاركة المعلومات والصور المفيدة حول موضوع المقالة في المربع أدناه. اطرح أسئلة حول النقاط المثيرة للجدل أو الغامضة.
منذ فترة طويلة ، بدأت الدفعة المتزايدة من الكهرباء للقلق ، لأنني بدأت أفكر في مشكلة المصادر البديلة. كنت أرغب في تركيب الألواح الشمسية على موقعي ، لكن يدي لم تصل ، ولم تسمح لي الموارد المالية. ولكن ، كما أفهمها ، فإن جعلها بنفسك ليس صعبًا ، بالطبع ، تحتاج إلى الخلط قليلاً ، ولكن لا يزال هناك كهرباء مجانية في وقت لاحق ، إلى جانب ضرر أقل للطبيعة.
يمكنك جمعها ، فقط الفعالية الكافية لا يمكنك تحقيقها إلا إذا كنت تعيش في جنوب بلادنا. ذات مرة دخلت في موضوع مولدات الطاقة الشمسية ، ولكن للأسف ، في سيبيريا لدينا ما يكفي من الطاقة الشمسية فقط خلال بضعة أشهر صيفية.
ولم أكن أعتقد حتى من قبل أنه يمكنك تجميع مولد للطاقة الشمسية بنفسك. نظرت إلى قائمة المواد الضرورية - يبدو أنه لا يوجد شيء معقد بشكل خاص. مجرد التفكير في مكان الحصول على الوحدات. إذا لم أجدها في المدينة ، فسأطلبها عبر الإنترنت. لقد تعبت من الدفع الزائد للدولة عن الكهرباء ، ولا أفهم من أين تأتي المبالغ الكبيرة في الفاتورة ، إذا كنت بالكاد أستهلك الكهرباء في البلد.