Com fer una bateria solar amb les teves pròpies mans: instrucció d’autoassemblatge

Les plaques solars són una font d’energia que es pot utilitzar per generar electricitat o calor per a un edifici de poca altura. A continuació, es mostren les plaques solars que tenen un cost elevat i no estan disponibles per a la majoria dels residents del nostre país. Esteu d’acord?

És una altra cosa quan es fa un plafó solar amb les vostres mans: els costos es redueixen significativament i un disseny que no funciona pitjor que un panell industrial. Per tant, si estàs pensant seriosament a comprar una font alternativa d’electricitat, intenta fer-ho tu mateix, això no és gaire difícil.

L’article se centrarà en la fabricació de plaques solars. Li direm quins materials i eines es requereixen per a això. I una mica més avall trobareu instruccions pas a pas amb il·lustracions que demostren clarament el progrés del treball.

Breument sobre el dispositiu i el funcionament

L’energia del sol es pot convertir en calor quan la font d’energia és un fluid de transferència de calor o en energia elèctrica recollida a les bateries. La bateria és un generador que funciona amb el principi de l'efecte fotoelèctric.

La conversió de l’energia del sol en electricitat es produeix després que la llum solar entri a les plaques solars a les cèl·lules solars, que són la part principal de la bateria.

En aquest cas, la llum quanta “allibera” els seus electrons d’òrbites extremes. Aquests electrons lliures donen un corrent elèctric que passa pel controlador i s’acumula a la bateria, i a partir d’aquí passa als consumidors d’energia.

Els elements de silici actuen com a plaques fotocèl·lules. Una oblea de silici està recoberta per una banda amb una capa molt fina de fòsfor o boro, un element químic passiu.

En aquest lloc, sota la influència de la llum del sol, s’allibera un gran nombre d’electrons, que són retinguts per la pel·lícula de fòsfor i no volen a part.

Hi ha "pistes" metàl·liques a la superfície de la placa, sobre les quals s'alineen electrons lliures, formant un moviment ordenat, és a dir. corrent elèctric.

Com més fotocèl·lules d'hòsties de silici, més corrent elèctric es pot obtenir. Llegiu més sobre el principi de funcionament de la bateria solar més enllà.

La capa superior de les plaques de les fotocèl·lules està recoberta d’una capa que no permet reflectir la llum solar de les plaques, augmentant la seva eficiència

Materials per crear una placa solar

Per començar a construir una bateria solar, heu d’acumular els materials següents:

• placa-fotocèl·lules de silicat;
• xapes, xapes d’alumini i bastons;
• goma rossa d’escuma amb un gruix d’1,5-2,5 cm;
• un element transparent que actua com a base per a les hòsties de silici;
• cargols, cargols;
• segellant de silicona per a exteriors;
• cables elèctrics, díodes, terminals.

La quantitat de materials necessaris depèn de la mida de la bateria, que sovint està limitada pel nombre de fotocèl·lules disponibles. De les eines que necessiteu: un tornavís o un conjunt de tornavisos, una serra per a metall i fusta, una soldadura. Per provar la bateria acabada, cal un amplificador de prova.

Ara considereu els materials més importants amb més detall.

Hòsties o fotocèl·lules de silici

Hi ha tres tipus de cèl·lules solars per a bateries:

• policristal·lins;
• monocristal·lí;
• amorfa.

Les hòsties policristal·lines es caracteritzen per una baixa eficiència. La mida de l'efecte beneficiós és d'aproximadament del 10 al 12%, però aquest indicador no disminueix amb el pas del temps. La durada dels policristalls és de 10 anys.

La bateria solar s’agrupa a partir de mòduls, que al seu torn estan formats per convertidors fotovoltaics. Les bateries amb fotocèl·lules de silici dur són una mena d’entrepà amb capes disposades seqüencialment fixades en un perfil d’alumini

Les fotocèl·lules monocristallines tenen una eficiència més alta del 13-25% i una llarga vida superior als 25 anys. Tanmateix, amb el pas del temps, l’eficiència dels cristalls simples disminueix.

Els convertidors d’un sol cristall s’obtenen en serrar cristalls cultivats artificialment, cosa que explica la màxima fotoconductivitat i productivitat.

Els fotoconvertidors de pel·lícula s’obtenen aplicant una fina capa de silici amorf a una superfície flexible de polímer

Les bateries de silici amorf flexibles són les més avançades. El convertidor fotoelèctric es polvoritza o es diposita sobre una base de polímer. Eficiència a la regió del 5 al 6%, però els sistemes de pel·lícula són extremadament convenients d’instal·lar.

Els sistemes de pel·lícules amb fotoconvertidors amorfs van aparèixer relativament recentment. Aquesta és una forma molt senzilla i extremadament barata, però més ràpida que els rivals que perden la qualitat del consumidor.

No és adequat utilitzar fotocèl·lules de diferents mides. En aquest cas, el corrent màxim generat per les bateries estarà limitat per la corrent de la cel·la més petita.Per tant, les plaques més grans no funcionaran a ple rendiment.

Quan es compra fotocèl·lules, pregunteu al venedor sobre el mètode de lliurament, la majoria dels venedors utilitzen el mètode depilat per evitar la destrucció d’elements fràgils

Molt sovint, per a piles fetes automàticament s’utilitzen fotocèl·lules monocristallines i policristallines amb una mida de 3x6 polzades, que es poden demanar en botigues en línia com E-buy.

El cost de les cèl·lules solars és força elevat, però moltes botigues venen els anomenats elements del grup B. Els productes assignats a aquest grup són defectuosos, però aptes per al seu ús, i el seu cost és inferior al de les plaques estàndard entre un 40 i un 60%.

La majoria de botigues en línia venen cèl·lules solars en conjunts de 36 o 72 plaques de conversió fotovoltaica. Per connectar mòduls individuals a la bateria, es necessitaran autobusos, i es necessitaran terminals per connectar-se al sistema.

Estructura de filferro i element transparent.

El marc del futur plafó es pot fer de bengales de fusta o cantonades d'alumini.

La segona opció és més preferible per diverses raons:

• L’alumini és un metall lleuger que no aporta una càrrega greu a l’estructura de suport sobre la qual està previst que s’instal·li la bateria.
• Quan es realitza un tractament anticorrosió, l’alumini no és susceptible de ser oxidat.
• No absorbeix la humitat del medi, no es podreix.

En triar un element transparent, cal parar atenció a paràmetres com l’índex de refracció de la llum solar i la capacitat d’absorbir radiació infraroja.

L’eficiència de les fotocèl·lules dependrà directament del primer indicador: com més baix sigui l’índex de refracció, més gran serà l’eficiència de les hòsties de silici.

Plexiglass o la seva versió més barata, Plexiglas, té el mínim reflector de la llum. El policarbonat té un índex de refracció lleugerament inferior.

El valor del segon indicador determina si les fotocèl·lules de silici s’escalfaran o no. Com menys s’escalfen les plaques, més duran. La radiació IR s’absorbeix millor amb un vidre especial que absorbeix la calor i un vidre amb absorció d’IR. Una mica pitjor: vidre ordinari.

Si és possible, la millor opció seria utilitzar un vidre transparent antireflectant com a element transparent.

Segons la relació entre el cost i els índexs de refracció de la llum i l’absorció de la radiació infraroja, el plexiglas és la millor opció per a la fabricació de cèl·lules solars

Disseny del sistema i selecció del lloc

El disseny del sistema solar inclou el càlcul de la mida requerida de la placa solar. Com s'ha esmentat anteriorment, la mida de la bateria sol estar limitada per fotocèl·lules cares.

La bateria solar s’ha d’instal·lar a un angle determinat, cosa que garanteix l’exposició màxima a les hòsties solars de silici. La millor opció són les bateries que poden canviar l’angle.

El lloc per instal·lar plaques solars pot ser el més divers: a terra, en un sostre inclinat o pla d'una casa, als terrats dels safareigs.

L’única condició és que la bateria s’hagi de col·locar al costat assolellat del lloc o de la casa no ombrejada per una alta corona d’arbres. En aquest cas, l’angle d’inclinació òptim s’ha de calcular mitjançant la fórmula o mitjançant una calculadora especialitzada.

L’angle d’inclinació dependrà de la ubicació de la casa, de la temporada i del clima. És desitjable que la bateria tingui la capacitat de canviar l’angle d’inclinació després dels canvis estacionals de l’altura del sol, perquè funcionen el més eficient possible quan la llum del sol cau estrictament perpendicular a la superfície.

Per a la part europea dels països de la CEI, l’angle d’inclinació estacionari recomanat és de 50-60 º. Si el disseny proporciona un dispositiu per canviar l’angle d’inclinació, a l’hivern és millor posar les bateries a 70 º a l’horitzó, a l’estiu a un angle de 30 º

Els càlculs mostren que un metre quadrat del sistema solar permet obtenir 120 watts. Per tant, mitjançant càlculs es pot establir que per dotar electricitat a la família mitjana de 300 kW mensuals cal un sistema solar d’almenys 20 metres quadrats.

Instal·lar immediatament un sistema solar serà problemàtic. Però fins i tot la instal·lació d’una bateria de 5 metres ajudarà a estalviar energia i aportarà una modesta contribució a l’ecologia del nostre planeta. També us recomanem que us familiaritzeu amb el principi de càlcul de la quantitat requerida. plaques solars.

La bateria solar es pot utilitzar com a font d’energia de còpia de seguretat amb freqüents apagades d’alimentació centralitzada. Per a commutació automàtica, cal proporcionar un sistema d’alimentació ininterrompuda.

Aquest sistema és convenient perquè quan s'utilitza una font tradicional d'electricitat, la càrrega es realitza simultàniament bateria del sistema solar. L’equip que serveix la bateria solar es troba a l’interior de la casa, per tant, cal proporcionar-li una habitació especial.

Quan col·loqueu piles en un sostre inclinat de la casa, no us oblideu de l’angle d’inclinació del panell, ideal quan la bateria disposa d’un dispositiu per a la variació estacional de l’angle d’inclinació.

Instal·lació d’un plafó solar a passos

Podeu començar a instal·lar la bateria, escollint un lloc per col·locar un panell solar i equips per al servei del sistema solar, a més de disposar de tots els materials i eines necessaris.

Durant la instal·lació, cal observar les precaucions de seguretat, sobretot quan instal·lació del plafó acabat al terrat de la casa. Considereu un algoritme pas a pas sobre com fer una bateria solar.

Pas 1: soldadura de contactes amb hòstia de silici

La instal·lació d’una bateria solar casolana comença sovint amb la soldadura de conductors de fotocèl·lules. Per descomptat, si teniu l'oportunitat, el millor és comprar cèl·lules solars immediatament amb conductors, com La soldadura és una obra molt difícil i acurada que requereix molt de temps.

La soldadura es realitza de la manera següent:

1. Es pren una fotocèl·lula de silici sense conductors i un conductor-strip metàl·lic.
2. Els conductors es tallen amb un cartró en blanc, la seva longitud és 2 vegades major que la mida de l’hòstia de silici.
3. El conductor està ordenat a la placa. Sobre un element: dos conductors.
4. Al lloc on es realitzarà la soldadura, cal aplicar àcid per treballar amb la soldadura.
5. Soldadura amb soldadura connectant amb molta cura el conductor a la placa.

Durant la soldadura, no premeu l’element de silicat, tal com és molt fràgil i es pot ensorrar. Si teniu sort i heu adquirit fotocèl·lules amb contactes preparats, us estalviareu del treball llarg i difícil, procedint immediatament a la fabricació del marc per a la futura bateria.

Els contactes de soldadura per a fotocèl·lules del grup B defectuoses es realitzen en la mateixa direcció de la mateixa manera que les plaques senceres

Pas 2: fer la trama per al panell solar

El marc és el lloc on s’instal·laran les fotocèl·lules.Per a la fabricació del marc es prenen cantonades i llistons d’alumini, dels quals es pleguen els bastidors. La mida del racó recomanable és de 70-90 mm.

El segellant de silicona s'aplica a l'interior de les cantonades metàl·liques. Les cantonades de segellat s’han de fer acuradament, la durabilitat de tota l’estructura depèn d’això.

Després que el bastidor d'alumini estigui a punt, procedeixi a la fabricació de l'allotjament posterior. La caixa posterior és una caixa de fusta fabricada amb aglomerat amb costats baixos.

Els costats alts crearan una ombra a les fotocèl·lules, de manera que la seva alçada no hauria de superar els 2 cm.

A la part inferior de la caixa, els forats de ventilació estan fets de aglomerat. La distància entre els forats és d’uns 10 cm.Un element transparent s’instal·la en el marc d’alumini (plexiglass, vidre antireflector, plexiglass).

L’element transparent es premsa i fixat, la seva subjecció es realitza mitjançant maquinari: 4 a les cantonades, així com 2 del llarg i 1 del costat curt del bastidor. Ferrament de maquinari amb cargols.

El marc per a la bateria solar està a punt i podeu procedir a la part més crítica: la instal·lació de cèl·lules solars. Abans de la instal·lació, cal netejar el plexiglass de pols i desgreixar-se amb un líquid que conté alcohol.

Pas 3: muntatge de fotocèl·lules d'hòsties de silici

El muntatge i la soldadura d’hòsties de silici és la part que més temps necessita per crear el vostre propi panell solar. Primer, vam distribuir les fotocèl·lules sobre plexiglass amb plaques blaves cap avall.

Si munteu la bateria per primera vegada, llavors podeu utilitzar el substrat per marcar per situar les plaques exactament a una distància petita (3-5 mm) les unes de les altres.

1. Vam vendre les fotocèl·lules segons el següent esquema de cablejat: les pistes “+” es troben a la part frontal de la placa, “-” - a la part posterior. Abans de soldar, apliqueu suaument flux i sold per connectar els contactes.
2. Vam vendre totes les fotocèl·lules seqüencialment en files de dalt a baix. Les files també haurien d'estar interconnectades.
3. Arribant a enganxar fotocèl·lules. Per fer-ho, apliqueu una petita quantitat de segellant al centre de cada oblea de silici.
4. Girem les cadenes resultants amb les fotocèl·lules cap amunt (on hi ha les plaques blaves) cap amunt i col·loquem les plaques d’acord amb les marques que s’han aplicat anteriorment. Premeu amb cura cada placa per fixar-la al seu lloc.
5. Els contactes de les fotocèl·lules extremes es mostren al bus, respectivament, "+" i "-". Es recomana un conductor més ample de plata per al pneumàtic.
6. La bateria solar ha d’estar equipada amb un díode bloqueig, que es connecti als contactes i eviti la descàrrega de les bateries per l’estructura durant la nit.
7. A la part inferior del marc, foradem forats per a la sortida de cables cap a l'exterior.

Els fils s’han d’adjuntar al bastidor perquè no es pengin, podeu fer-ho mitjançant segellant de silicona.

Pas 4: provar la bateria abans de segellar-la

La prova de la placa solar s’ha de realitzar abans de segellar-la per tal d’eliminar les fallades que sovint es produeixen durant la soldadura. El millor és provar després de soldar cada fila d’elements: és molt més fàcil detectar on els contactes estan mal connectats.

Per provar-los, necessitareu un amperímetre domèstic habitual. Les mesures s’han de realitzar en un dia assolellat a les 13-14 hores, el sol no s’ha d’amagar pels núvols.

Traiem la pila al carrer i la instal·lem d’acord amb l’angle d’inclinació prèviament calculat. Connectem l’amperímetre als contactes de la bateria i mesurem el corrent de curtcircuit.

El significat de les proves és que la força de treball del corrent elèctric hauria de ser 0,5-1,0 A inferior al corrent de curtcircuit. Les lectures del dispositiu han de ser superiors a 4,5 A, la qual cosa indica la operativitat de la bateria solar.

Si el tester dóna menys lectures, probablement algun lloc es trenca la seqüència de connexió de les fotocèl·lules.

Normalment casolana bateria solar, construït a partir de fotocèl·lules del grup B, dóna una lectura de 5-10 A, que és un 10-20% inferior a la de les plaques solars industrials.

Pas 5: segellar les fotocèl·lules col·locades a l’allotjament

El segellat només es pot fer assegurant-se que la bateria funciona. Per segellar, el millor és utilitzar un compost epoxi, però tenint en compte que el consum de material serà gran i el seu cost és d’aproximadament 40-45 dòlars. Si és una mica car, llavors podeu utilitzar el mateix segellant de silicona.

Si utilitzeu segellant de silicona, preferiu el que hi ha a l’embalatge, el que indica que és adequat per a ús en temperatures inferiors a zero

Hi ha dues maneres de segellar:

• ompliment complet quan els panells s’omplen amb segellant;
• aplicant un segellant a l’espai entre les fotocèl·lules i als elements més exteriors.

En el primer cas, el segellat serà més fiable. Després d’abocar-lo, s’ha de posar el segellant. A continuació, s’instal·la el plexiglass a la part superior i es pressiona fortament a les plaques recobertes de silicona.

Per garantir un amortiment i una protecció addicional entre la superfície posterior de les fotocèl·lules i el bastidor fabricat en aglomerat, molts artesans aconsellen instal·lar un coixí de goma rossa d’escuma amb una amplada d’1,5-2,5 cm.

Això és opcional, però desitjable, atès que les neules de silici són força fràgils i es poden malmetre fàcilment.

Després d’instal·lar plexiglass, es col·loca una càrrega sobre l’estructura, sota la influència de la qual s’exprèn les bombolles d’aire. El panell solar està a punt i després de repetides proves es pot instal·lar en un lloc preseleccionat i connectar-lo al sistema solar de casa vostra.

Conclusions i vídeo útil sobre el tema

Visió general de les fotocèl·lules comandades a la botiga en línia xinesa:

Video instrucció per a la fabricació d’una bateria solar:

Fer una bateria solar amb les teves pròpies mans no és una tasca fàcil. L’eficiència de la majoria d’aquestes bateries és inferior a la dels panells industrials d’un 10-20%. El més important en el disseny d’una bateria solar és triar i instal·lar correctament les cèl·lules solars.

No intenteu crear immediatament un panell d'àrea enorme. Proveu de crear primer un petit dispositiu per comprendre tots els matisos d’aquest procés.

Tens habilitats pràctiques per crear plaques solars? Compartiu la vostra experiència amb els visitants del nostre lloc. Escriviu comentaris al bloc següent. Allà podeu fer preguntes sobre el tema de l’article.