Comment fabriquer une batterie solaire de vos propres mains: instructions d'auto-assemblage

Les panneaux solaires sont une source d'énergie qui peut être utilisée pour produire de l'électricité ou de la chaleur pour un bâtiment de faible hauteur. Voici juste des panneaux solaires ont un coût élevé et ne sont pas disponibles pour la plupart des résidents de notre pays. Êtes-vous d'accord?

C’est autre chose quand un panneau solaire est fabriqué de vos propres mains - les coûts sont considérablement réduits, et une telle conception ne fonctionne pas moins bien qu’un panneau industriel. Par conséquent, si vous songez sérieusement à acheter une autre source d'électricité, essayez de le faire vous-même - ce n'est pas très difficile.

L'article portera sur la fabrication de panneaux solaires. Nous vous indiquerons quels matériaux et outils seront nécessaires pour cela. Et un peu plus bas, vous trouverez des instructions étape par étape avec des illustrations qui montrent clairement la progression du travail.

En bref sur l'appareil et le travail

L'énergie du soleil peut être convertie en chaleur lorsque la source d'énergie est un fluide caloporteur ou en énergie électrique collectée dans les batteries. La batterie est un générateur fonctionnant sur le principe de l'effet photoélectrique.

La conversion de l'énergie du soleil en électricité se produit après que la lumière du soleil pénètre dans les cellules solaires à plaques, qui sont la partie principale de la batterie.

Dans ce cas, les quanta de lumière «libèrent» leurs électrons des orbites extrêmes. Ces électrons libres donnent un courant électrique qui traverse le contrôleur et s'accumule dans la batterie, et de là, il va aux consommateurs d'énergie.

Les éléments en silicium agissent comme des plaques photocellulaires. Une tranche de silicium est recouverte d'un côté d'une très fine couche de phosphore ou de bore - un élément chimique passif.

À cet endroit, sous l'influence de la lumière du soleil, un grand nombre d'électrons sont libérés, qui sont retenus par le film de phosphore et ne se séparent pas.

Il y a des «traces» métalliques sur la surface de la plaque, sur lesquelles les électrons libres s'alignent, formant un mouvement ordonné, c'est-à-dire courant électrique.

Plus il y a de telles photocellules de silicium, plus le courant électrique peut être obtenu. En savoir plus sur le principe de fonctionnement de la batterie solaire plus loin.

La couche supérieure des plaques de photocellule est recouverte d'une couche qui ne permet pas la réflexion de la lumière solaire des plaques, augmentant leur efficacité

Matériaux pour créer une plaque solaire

Commencer à construire une batterie solaire, vous devez vous approvisionner en matériaux suivants:

• photocellules à plaques de silicate;
• feuilles d'aggloméré, coins et lattes d'aluminium;
• caoutchouc mousse rigide d'une épaisseur de 1,5 à 2,5 cm;
• un élément transparent qui sert de base à des tranches de silicium;
• vis, vis;
• mastic silicone pour usage extérieur;
• fils électriques, diodes, bornes.

La quantité de matériaux nécessaires dépend de la taille de votre batterie, qui est le plus souvent limitée par le nombre de photocellules disponibles. Parmi les outils dont vous avez besoin: un tournevis ou un jeu de tournevis, une scie à métaux pour le métal et le bois, un fer à souder. Pour tester la batterie finie, vous avez besoin d'un testeur-ampèremètre.

Examinez maintenant plus en détail les matériaux les plus importants.

Plaques de silicium ou photocellules

Il existe trois types de cellules solaires pour batteries:

• polycristallin;
• monocristallin;
• amorphe.

Les tranches polycristallines se caractérisent par une faible efficacité. La taille de l'effet bénéfique est d'environ 10 à 12%, mais cet indicateur ne diminue pas avec le temps. La durée des polycristaux est de 10 ans.

La batterie solaire est assemblée à partir de modules, eux-mêmes constitués de convertisseurs photovoltaïques. Les batteries à photocellules en silicium dur sont une sorte de sandwich avec des couches disposées séquentiellement fixées dans un profil en aluminium

Les photocellules monocristallines offrent une efficacité supérieure de 13 à 25% et une longue durée de vie de plus de 25 ans. Cependant, au fil du temps, l'efficacité des monocristaux diminue.

Les convertisseurs monocristallins sont obtenus en sciant des cristaux cultivés artificiellement, ce qui explique la photoconductivité et la productivité les plus élevées.

Les photoconvertisseurs à film sont obtenus en appliquant une fine couche de silicium amorphe sur une surface flexible en polymère

Les batteries flexibles en silicium amorphe sont les plus avancées. Le convertisseur photoélectrique est pulvérisé ou déposé sur une base polymère. Efficacité de l'ordre de 5 à 6%, mais les systèmes de film sont extrêmement pratiques à installer.

Des systèmes de film avec des photoconvertisseurs amorphes sont apparus relativement récemment. C'est une forme extrêmement simple et extrêmement bon marché, mais plus rapide que les concurrents qui perdent des qualités de consommateur.

Il est inapproprié d'utiliser des photocellules de différentes tailles. Dans ce cas, le courant maximum généré par les batteries sera limité par le courant de la plus petite cellule.Par conséquent, les plaques plus grandes ne fonctionneront pas à pleine capacité.

Lors de l'achat de photocellules, interrogez le vendeur sur le mode de livraison, la plupart des vendeurs utilisent la méthode de fartage pour éviter la destruction des éléments fragiles

Le plus souvent, pour les batteries auto-fabriquées, des photocellules monocristallines et polycristallines d'une taille de 3 x 6 pouces sont utilisées, qui peuvent être commandées dans des magasins en ligne tels que E-buy.

Le coût des cellules solaires est assez élevé, mais de nombreux magasins vendent les soi-disant éléments du groupe B.Les produits affectés à ce groupe sont défectueux, mais adaptés à l'utilisation, et leur coût est inférieur de 40 à 60% à celui des plaques standard.

La plupart des magasins en ligne vendent des cellules solaires en ensembles de 36 ou 72 plaques de conversion photovoltaïques. Pour connecter des modules individuels à la batterie, des bus seront nécessaires et des bornes seront nécessaires pour se connecter au système.

Filaire et élément transparent.

Le cadre du futur panneau peut être constitué de lattes en bois ou d'angles en aluminium.

La deuxième option est plus préférable pour un certain nombre de raisons:

• L'aluminium est un métal léger qui ne charge pas sérieusement la structure porteuse sur laquelle la batterie doit être installée.
• Lors de l'exécution d'un traitement anti-corrosion, l'aluminium n'est pas sensible à la rouille.
• N'absorbe pas l'humidité de l'environnement, ne pourrit pas.

Lors du choix d'un élément transparent, il est nécessaire de prêter attention à des paramètres tels que l'indice de réfraction de la lumière solaire et la capacité d'absorber le rayonnement infrarouge.

L'efficacité des photocellules dépendra directement du premier indicateur: plus l'indice de réfraction est faible, plus l'efficacité des tranches de silicium est élevée.

Le plexiglas ou sa version moins chère, le plexiglas, a la réflectance lumineuse minimale. Le polycarbonate a un indice de réfraction légèrement inférieur.

La valeur du deuxième indicateur détermine si les photocellules en silicium elles-mêmes chaufferont ou non. Moins les plaques sont chauffées, plus elles dureront longtemps. Le rayonnement IR est mieux absorbé par un plexiglas spécial absorbant la chaleur et un verre avec absorption IR. Un peu pire - verre ordinaire.

Si possible, la meilleure option serait d'utiliser du verre transparent antireflet comme élément transparent.

Selon le rapport du coût aux indices de réfraction de la lumière et à l'absorption du rayonnement infrarouge, le plexiglas est la meilleure option pour la fabrication de cellules solaires

Conception du système et sélection du site

La conception du système solaire comprend le calcul de la taille requise de la plaque solaire. Comme mentionné ci-dessus, la taille de la batterie est généralement limitée par des cellules photoélectriques coûteuses.

La batterie solaire doit être installée à un certain angle, ce qui garantirait une exposition maximale aux plaquettes de silicium du soleil. La meilleure option est les piles qui peuvent changer l'angle.

Le lieu d'installation des plaques solaires peut être le plus divers: au sol, sur un toit en pente ou plat d'une maison, sur les toits des buanderies.

La seule condition est que la batterie soit placée du côté ensoleillé du site ou de la maison, non ombragée par une haute couronne d'arbres. Dans ce cas, l'angle d'inclinaison optimal doit être calculé par la formule ou à l'aide d'une calculatrice spécialisée.

L'angle d'inclinaison dépendra de l'emplacement de la maison, de la saison et du climat. Il est souhaitable que la batterie ait la capacité de changer l'angle d'inclinaison suite aux changements saisonniers de la hauteur du soleil, car ils fonctionnent aussi efficacement que possible lorsque la lumière du soleil tombe strictement perpendiculaire à la surface.

Pour la partie européenne des pays de la CEI, l'angle d'inclinaison stationnaire recommandé est de 50 à 60 º. Si la conception prévoit un dispositif pour changer l'angle d'inclinaison, en hiver, il est préférable de placer les batteries à 70 º à l'horizon, en été à un angle de 30 º

Les calculs montrent qu'un mètre carré du système solaire permet d'obtenir 120 watts. Par conséquent, par des calculs, il peut être établi que pour fournir à la famille moyenne de l'électricité à hauteur de 300 kW par mois, un système solaire d'au moins 20 mètres carrés est nécessaire.

Installer immédiatement un tel système solaire sera problématique. Mais même l'installation d'une batterie de 5 mètres permettra d'économiser de l'énergie et d'apporter une modeste contribution à l'écologie de notre planète. Nous vous recommandons également de vous familiariser avec le principe de calcul de la quantité requise. panneaux solaires.

La batterie solaire peut être utilisée comme source d'énergie de secours avec des arrêts fréquents de l'alimentation électrique centralisée. Pour la commutation automatique, il est nécessaire de fournir un système d'alimentation sans coupure.

Un tel système est pratique en ce que lors de l'utilisation d'une source d'électricité traditionnelle, la charge est effectuée simultanément batterie du système solaire. L'équipement servant à la batterie solaire est situé à l'intérieur de la maison, il est donc nécessaire de lui fournir une pièce spéciale.

Lorsque vous placez des batteries sur un toit incliné de la maison, n'oubliez pas l'angle d'inclinaison du panneau, idéal lorsque la batterie dispose d'un dispositif de variation saisonnière de l'angle d'inclinaison

Installer un panneau solaire par étapes

En choisissant un endroit pour placer un panneau solaire et des équipements pour l'entretien du système solaire, ainsi que d'avoir tous les matériaux et outils nécessaires, vous pouvez commencer à installer la batterie.

Lors de l'installation, il est nécessaire de respecter les mesures de sécurité, en particulier lorsque installation du panneau fini sur le toit de la maison. Considérez un algorithme étape par étape sur la façon de fabriquer une batterie solaire.

Étape # 1 - Soudage des contacts des plaquettes de silicium

L'installation d'une batterie solaire maison commence souvent par le soudage de conducteurs de cellule photoélectrique. Bien sûr, si vous en avez l'occasion, il est préférable d'acheter des cellules solaires immédiatement avec des conducteurs, comme le soudage est un travail très difficile et laborieux qui prend beaucoup de temps.

Le brasage s'effectue comme suit:

1. Une photocellule au silicium sans conducteur et une bande métallique conductrice sont prises.
2. Les conducteurs sont coupés à l'aide d'un flan de carton, leur longueur est 2 fois supérieure à la taille de la tranche de silicium.
3. Le conducteur est soigneusement disposé sur la plaque. Sur un élément - deux conducteurs.
4. À l'endroit où le soudage sera effectué, il est nécessaire d'appliquer de l'acide pour travailler avec le fer à souder.
5. Souder avec un fer à souder en connectant soigneusement le conducteur à la plaque.

Pendant le soudage, n'appuyez pas sur l'élément silicate, car il est très fragile et peut s'effondrer! Si vous avez de la chance et que vous avez acheté des photocellules avec des contacts prêts à l'emploi, vous vous épargnerez d'un travail long et difficile, en procédant immédiatement à la fabrication du cadre pour la future batterie.

Le soudage des contacts pour les photocellules du groupe B défectueux s'effectue dans le même sens de la même manière que pour les plaques entières

Étape # 2 - Faire le cadre pour le panneau solaire

Le cadre est l'endroit où les photocellules seront installées.Pour la fabrication du cadre, des coins et des lattes en aluminium sont prélevés, à partir desquels les cadres sont pliés. La taille de coin recommandée est de 70 à 90 mm.

Le mastic silicone est appliqué à l'intérieur des coins métalliques. L'étanchéité des coins doit être réalisée avec soin, la durabilité de toute la structure en dépend.

Une fois le cadre en aluminium prêt, passez à la fabrication du boîtier arrière. Le boîtier arrière est une boîte en bois en aggloméré avec des côtés bas.

Les côtés élevés créeront une ombre sur les photocellules, leur hauteur ne doit donc pas dépasser 2 cm Les côtés sont vissés à l'aide de vis autotaraudeuses et d'un tournevis.

Au fond du boîtier, les trous de ventilation sont en aggloméré. La distance entre les trous est d'environ 10 cm Un élément transparent est installé dans le cadre en aluminium (plexiglas, verre antireflet, plexiglas).

L'élément transparent est pressé et fixé, sa fixation est réalisée à l'aide de quincaillerie: 4 aux coins, ainsi que 2 du côté long et 1 du côté court du cadre. Fixation du matériel avec des vis.

Le cadre de la batterie solaire est prêt et vous pouvez passer à la partie la plus critique - l'installation de cellules solaires. Avant l'installation, il est nécessaire de nettoyer le plexiglas de la poussière et de dégraisser avec un liquide contenant de l'alcool.

Étape # 3 - Montage des photocellules de plaquette de silicium

Le montage et le soudage des plaquettes de silicium est la partie la plus longue de la création de votre propre panneau solaire. Tout d'abord, nous plaçons les photocellules sur du plexiglas avec des plaques bleues vers le bas.

Si vous assemblez la batterie pour la première fois, vous pouvez utiliser le substrat pour le marquage afin de placer les plaques exactement à une petite distance (3-5 mm) les unes des autres.

1. Nous soudons les photocellules selon le schéma de câblage suivant: les pistes «+» sont situées à l'avant de la plaque, «-» - à l'arrière. Avant de souder, appliquez doucement le flux et la soudure pour connecter les contacts.
2. Nous soudons toutes les photocellules séquentiellement en rangées de haut en bas. Les lignes doivent alors également être interconnectées.
3. Apprendre à coller des photocellules. Pour ce faire, appliquez une petite quantité de produit d'étanchéité au centre de chaque tranche de silicium.
4. Nous retournons les chaînes résultantes avec les photocellules face vers le haut (là où se trouvent les plaques bleues) et plaçons les plaques en fonction des marquages ​​appliqués précédemment. Appuyez soigneusement sur chaque plaque pour la verrouiller en place.
5. Les contacts des photocellules extrêmes sont respectivement affichés sur le bus «+» et «-». Un conducteur argent plus large est recommandé pour le pneu.
6. La batterie solaire doit être équipée d'une diode de blocage, qui se connecte aux contacts et empêche la décharge des batteries à travers la structure la nuit.
7. Au bas du cadre, nous forons des trous pour la sortie des fils vers l'extérieur.

Les fils doivent être attachés au cadre afin qu'ils ne pendent pas, vous pouvez le faire en utilisant du mastic silicone.

Étape # 4 - Test de la batterie avant de sceller

Le test du panneau solaire doit être effectué avant son scellage afin de pouvoir éliminer les dysfonctionnements qui surviennent souvent lors du soudage. Il est préférable de tester après avoir soudé chaque rangée d'éléments - il est beaucoup plus facile de détecter où les contacts sont mal connectés.

Pour les tests, vous aurez besoin d'un ampèremètre domestique ordinaire. Les mesures doivent être effectuées par une journée ensoleillée à 13-14 heures, le soleil ne doit pas être caché par les nuages.

Nous sortons la batterie dans la rue et l'installons conformément à l'angle d'inclinaison calculé précédemment. Nous connectons l'ampèremètre aux contacts de la batterie et mesurons le courant de court-circuit.

La signification des tests est que la force de travail du courant électrique doit être inférieure de 0,5 à 1,0 A au courant de court-circuit. Les lectures de l'appareil doivent être supérieures à 4,5 A, ce qui indique le fonctionnement de la batterie solaire.

Si le testeur donne moins de lectures, alors quelque part la séquence de connexion des photocellules est probablement interrompue.

Habituellement fait maison batterie solaire, construit à partir de photocellules du groupe B, donne une lecture de 5-10 A, ce qui est 10-20% inférieur à celui des panneaux solaires industriels.

Étape # 5 - Sceller les photocellules placées dans le boîtier

Le scellement ne peut être fait qu'en s'assurant que la batterie fonctionne. Pour le scellement, il est préférable d'utiliser un composé époxy, mais étant donné que la consommation de matériau sera importante et son coût est d'environ 40 à 45 dollars. Si c'est un peu cher, vous pouvez utiliser le même mastic silicone à la place.

À l'aide d'un scellant à base de silicone, privilégiez celui sur l'emballage qui indique qu'il convient à une utilisation à des températures inférieures à zéro

Il y a deux façons de sceller:

• remplissage complet lorsque les panneaux sont remplis de scellant;
• appliquer du mastic sur l'espace entre les photocellules et les éléments les plus externes.

Dans le premier cas, l'étanchéité sera plus fiable. Après avoir versé, le scellant devrait durcir. Ensuite, le plexiglas est installé sur le dessus et pressé fermement sur les plaques recouvertes de silicone.

Pour assurer un amorti et une protection supplémentaire entre la surface arrière des photocellules et le cadre en panneaux de particules, de nombreux artisans conseillent d'installer un coussin en caoutchouc mousse rigide d'une largeur de 1,5 à 2,5 cm.

Ceci est facultatif, mais souhaitable, étant donné que les tranches de silicium sont assez fragiles et facilement endommagées.

Après l'installation du plexiglas, une charge est placée sur la structure, sous l'influence de laquelle les bulles d'air sont expulsées. Le panneau solaire est prêt et après des tests répétés, il peut être installé dans un emplacement présélectionné et connecté au système solaire de votre maison.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Aperçu des photocellules commandées sur la boutique en ligne chinoise:

Instruction vidéo pour la fabrication d'une batterie solaire:

Fabriquer une batterie solaire de vos propres mains n'est pas une tâche facile. Le rendement de la plupart de ces batteries est inférieur de 10 à 20% à celui des panneaux industriels. La chose la plus importante dans la conception d'une batterie solaire est de choisir et d'installer correctement les cellules solaires.

N'essayez pas de créer immédiatement un immense panneau de zone. Essayez d'abord de construire un petit appareil pour comprendre toutes les nuances de ce processus.

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