Come realizzare una batteria solare con le tue mani: istruzioni di autoassemblaggio

I pannelli solari sono una fonte di energia che può essere utilizzata per generare elettricità o calore per un edificio basso. Qui ci sono solo i pannelli solari che hanno un costo elevato e non sono disponibili per la maggior parte dei residenti nel nostro paese. Sei d'accordo?

È un'altra cosa quando un pannello solare è realizzato con le proprie mani: i costi sono significativamente ridotti e un tale progetto non funziona peggio di un pannello industriale. Pertanto, se stai seriamente pensando di acquistare una fonte alternativa di elettricità, prova a farlo da solo - questo non è molto difficile.

L'articolo si concentrerà sulla produzione di pannelli solari. Ti diremo quali materiali e strumenti saranno necessari per questo. E un po 'di seguito troverai istruzioni dettagliate con illustrazioni che dimostrano chiaramente l'avanzamento del lavoro.

Brevemente sul dispositivo e sul lavoro

L'energia del sole può essere convertita in calore quando la fonte di energia è un fluido termovettore o in energia elettrica raccolta in batterie. La batteria è un generatore che funziona secondo il principio dell'effetto fotoelettrico.

La conversione dell'energia del sole in elettricità si verifica dopo che la luce solare entra nelle celle a piastre solari, che sono la parte principale della batteria.

In questo caso, i quanti di luce "liberano" i loro elettroni da orbite estreme. Questi elettroni liberi forniscono una corrente elettrica che passa attraverso il controller e si accumula nella batteria, e da lì va ai consumatori di energia.

Gli elementi in silicio fungono da piastre per fotocellule. Un wafer di silicio è rivestito su un lato con uno strato molto sottile di fosforo o boro - un elemento chimico passivo.

In questo luogo, sotto l'influenza della luce solare, viene rilasciato un gran numero di elettroni, che sono trattenuti dal film di fosforo e non volano via.

Ci sono "tracce" metalliche sulla superficie della piastra, su cui si allineano elettroni liberi, formando un movimento ordinato, cioè corrente elettrica.

Più tali fotocellule-wafer di silicio, più corrente elettrica può essere ottenuta. Maggiori informazioni sul principio di funzionamento della batteria solare ulteriormente.

Lo strato superiore delle piastre della fotocellula è rivestito con uno strato che non consente il riflesso della luce solare dalle piastre, aumentandone l'efficienza

Materiali per la creazione di una piastra solare

Iniziando a costruire una batteria solare, è necessario fare scorta dei seguenti materiali:

• fotocellule a piastre di silicato;
• fogli truciolari, angoli e listelli in alluminio;
• gommapiuma rigida con uno spessore di 1,5-2,5 cm;
• un elemento trasparente che funge da base per wafer di silicio;
• viti, viti;
• sigillante siliconico per esterni;
• fili elettrici, diodi, terminali.

La quantità di materiale richiesta dipende dalle dimensioni della batteria, che è spesso limitata dal numero di fotocellule disponibili. Degli strumenti di cui hai bisogno: un cacciavite o un set di cacciaviti, un seghetto per metallo e legno, un saldatore. Per testare la batteria finita, è necessario un tester-amperometro.

Ora considera i materiali più importanti in modo più dettagliato.

Wafer o fotocellule al silicio

Esistono tre tipi di celle solari per le batterie:

• policristallino;
• cristallo singolo;
• amorfo.

I wafer policristallini sono caratterizzati da bassa efficienza. La dimensione dell'effetto benefico è di circa il 10-12%, ma questo indicatore non diminuisce nel tempo. La durata dei policristalli è di 10 anni.

La batteria solare è assemblata da moduli, che a loro volta sono costituiti da convertitori fotovoltaici. Le batterie con fotocellule in silicone duro sono una sorta di sandwich con strati disposti in sequenza fissati in un profilo di alluminio

Le fotocellule monocristalline vantano una maggiore efficienza del 13-25% e una lunga durata di oltre 25 anni. Tuttavia, nel tempo, l'efficienza dei singoli cristalli diminuisce.

I convertitori a cristallo singolo sono ottenuti segando cristalli coltivati ​​artificialmente, il che spiega la massima fotoconduttività e produttività.

I fotoconvertitori di pellicola sono ottenuti applicando uno strato sottile di silicio amorfo su una superficie flessibile polimerica

Le batterie al silicio amorfo flessibile sono le più avanzate. Il convertitore fotoelettrico viene spruzzato o depositato su una base polimerica. Efficienza nella regione del 5 - 6%, ma i sistemi di film sono estremamente convenienti da installare.

I sistemi cinematografici con fotoconvertitori amorfi sono apparsi relativamente di recente. Questa è una forma estremamente semplice ed estremamente economica, ma più veloce rispetto alla concorrenza che perde le qualità del consumatore.

Non è appropriato utilizzare fotocellule di dimensioni diverse. In questo caso, la corrente massima generata dalle batterie sarà limitata dalla corrente della cella più piccola.Pertanto, i piatti più grandi non funzioneranno a pieno regime.

Quando acquisti fotocellule, chiedi al venditore il metodo di consegna, la maggior parte dei venditori usa il metodo di ceratura per prevenire la distruzione di elementi fragili

Molto spesso, per batterie autoprodotte, vengono utilizzate fotocellule monocristalline e policristalline di dimensioni 3x6 pollici, che possono essere ordinate in negozi online come E-buy.

Il costo delle celle solari è piuttosto elevato, ma molti negozi vendono i cosiddetti elementi del gruppo B. I prodotti assegnati a questo gruppo sono difettosi, ma adatti all'uso e il loro costo è inferiore a quello delle lastre standard del 40-60%.

La maggior parte dei negozi online vendono celle solari in set di 36 o 72 piastre di conversione fotovoltaiche. Gli autobus saranno necessari per collegare i singoli moduli alla batteria; i terminali saranno necessari per la connessione al sistema.

Wireframe ed elemento trasparente.

Il telaio per il futuro pannello può essere realizzato con listelli in legno o angoli in alluminio.

La seconda opzione è più preferibile per una serie di motivi:

• L'alluminio è un metallo leggero che non dà un carico grave alla struttura di supporto su cui è prevista l'installazione della batteria.
• Quando si esegue un trattamento anticorrosivo, l'alluminio non è sensibile alla ruggine.
• Non assorbe l'umidità dall'ambiente, non marcisce.

Quando si sceglie un elemento trasparente, è necessario prestare attenzione a parametri quali l'indice di rifrazione della luce solare e la capacità di assorbire le radiazioni infrarosse.

L'efficienza delle fotocellule dipenderà direttamente dal primo indicatore: più basso è l'indice di rifrazione, maggiore è l'efficienza dei wafer di silicio.

Il plexiglass o la sua versione più economica, il plexiglass, ha il minimo fattore di riflessione della luce. Il policarbonato ha un indice di rifrazione leggermente inferiore.

Il valore del secondo indicatore determina se le fotocellule al silicio si scaldano o meno. Meno le piastre vengono riscaldate, più a lungo dureranno. La radiazione IR viene assorbita al meglio da uno speciale plexiglass che assorbe il calore e vetro con assorbimento IR. Un po 'peggio - vetro ordinario.

Se possibile, l'opzione migliore sarebbe quella di utilizzare il vetro trasparente antiriflesso come elemento trasparente.

Secondo il rapporto tra costo e indici di rifrazione della luce e assorbimento della radiazione infrarossa, il plexiglas è l'opzione migliore per la produzione di celle solari

Progettazione del sistema e selezione del sito

Il design del sistema solare include il calcolo della dimensione richiesta della piastra solare. Come accennato in precedenza, la dimensione della batteria è generalmente limitata da costose fotocellule.

La batteria solare deve essere installata ad un certo angolo, il che garantirebbe la massima esposizione ai wafer di silicio della luce solare. L'opzione migliore è batterie che possono cambiare l'angolazione.

Il luogo per l'installazione di pannelli solari può essere il più vario: a terra, su un tetto spiovente o piano di una casa, sui tetti dei locali di servizio.

L'unica condizione è che la batteria sia posizionata sul lato soleggiato del sito o della casa non ombreggiata da un'alta corona di alberi. In questo caso, l'angolo di inclinazione ottimale deve essere calcolato con la formula o utilizzando un calcolatore specializzato.

L'angolo di inclinazione dipenderà dalla posizione della casa, dalla stagione e dal clima. È auspicabile che la batteria abbia la capacità di cambiare l'angolo di inclinazione in seguito a cambiamenti stagionali dell'altezza del sole, perché funzionano nel modo più efficiente possibile quando la luce del sole cade strettamente perpendicolare alla superficie.

Per la parte europea dei paesi della CSI, l'angolo di inclinazione stazionario raccomandato è di 50-60 º. Se il design prevede un dispositivo per modificare l'angolo di inclinazione, in inverno è meglio posizionare le batterie a 70 ° all'orizzonte, in estate ad un angolo di 30 °

I calcoli mostrano che 1 metro quadrato del sistema solare consente di ottenere 120 watt. Pertanto, dai calcoli si può stabilire che per fornire elettricità alla famiglia media per un importo di 300 kW al mese, è necessario un sistema solare di almeno 20 metri quadrati.

Installare immediatamente un tale sistema solare sarà problematico. Ma anche l'installazione di una batteria da 5 metri aiuterà a risparmiare energia e darà un modesto contributo all'ecologia del nostro pianeta. Raccomandiamo inoltre di familiarizzare con il principio del calcolo della quantità richiesta. pannelli solari.

La batteria solare può essere utilizzata come fonte di energia di backup con interruzioni frequenti dell'alimentazione centralizzata. Per la commutazione automatica, è necessario fornire un sistema di continuità.

Un tale sistema è conveniente in quanto quando si utilizza una fonte di elettricità tradizionale, la ricarica viene eseguita contemporaneamente batteria del sistema solare. L'apparecchiatura che serve la batteria solare si trova all'interno della casa, quindi è necessario prevedere una stanza speciale.

Quando si posizionano le batterie su un tetto inclinato della casa, non dimenticare l'angolo di inclinazione del pannello, ideale quando la batteria ha un dispositivo per la variazione stagionale dell'angolo di inclinazione

Installazione di un pannello solare a passi

Scegliendo un posto dove posizionare un pannello solare e le attrezzature per la manutenzione del sistema solare, oltre a disporre di tutti i materiali e gli strumenti necessari, è possibile iniziare l'installazione della batteria.

Durante l'installazione, è necessario osservare le precauzioni di sicurezza, soprattutto quando installazione del pannello finito sul tetto della casa. Prendi in considerazione un algoritmo passo-passo su come realizzare una batteria solare.

Step # 1: saldare i contatti del wafer di silicio

L'installazione di una batteria solare fatta in casa spesso inizia con la saldatura di conduttori di fotocellule. Naturalmente, se ne hai l'opportunità, è meglio acquistare celle solari immediatamente con i conduttori, come la saldatura è un lavoro molto difficile e accurato che richiede molto tempo.

La saldatura viene eseguita come segue:

1. Vengono prese una fotocellula al silicio senza conduttori e un conduttore a nastro metallico.
2. I conduttori vengono tagliati utilizzando un bianco di cartone, la loro lunghezza è 2 volte maggiore della dimensione del wafer di silicio.
3. Il conduttore è ben disposto sulla piastra. Su un elemento - due conduttori.
4. Nel luogo in cui verrà eseguita la saldatura, è necessario applicare l'acido per lavorare con il saldatore.
5. Saldare con un saldatore collegando attentamente il conduttore alla piastra.

Durante la saldatura, non premere sull'elemento silicato, come è molto fragile e può crollare! Se sei fortunato e hai acquistato fotocellule con contatti già pronti, ti salverai da un lavoro lungo e difficile, procedendo immediatamente alla produzione del telaio per la batteria futura.

I contatti di saldatura per le fotocellule del gruppo B difettose vengono eseguiti nella stessa direzione come per le intere piastre

Step # 2: realizzare il telaio per il pannello solare

Il telaio è il luogo in cui verranno installate le fotocellule.Per la fabbricazione del telaio, vengono ricavati angoli e doghe in alluminio, da cui vengono piegati i telai. Le dimensioni degli angoli consigliate sono 70-90 mm.

Il sigillante siliconico viene applicato all'interno degli angoli di metallo. Gli angoli di tenuta devono essere eseguiti con cura, la durata dell'intera struttura dipende da questo.

Dopo che il telaio in alluminio è pronto, procedere con la fabbricazione dell'alloggiamento posteriore. La custodia posteriore è una scatola di legno in truciolare con lati bassi.

I lati alti creano un'ombra sulle fotocellule, quindi la loro altezza non deve superare i 2 cm, i lati sono avvitati con viti autofilettanti e un cacciavite.

Nella parte inferiore della scatola, i fori di ventilazione sono realizzati in truciolare. La distanza tra i fori è di circa 10 cm Nel telaio in alluminio è installato un elemento trasparente (plexiglass, vetro antiriflesso, plexiglass).

L'elemento trasparente viene pressato e fissato, il suo fissaggio viene effettuato utilizzando l'hardware: 4 agli angoli, 2 dal lato lungo e 1 dal lato corto del telaio. Fissaggio hardware con viti.

Il telaio per la batteria solare è pronto e puoi procedere alla parte più critica: l'installazione di celle solari. Prima dell'installazione, è necessario pulire il plexiglass dalla polvere e sgrassarlo con un liquido contenente alcol.

Passo # 3 - montaggio delle fotocellule di wafer di silicio

Il montaggio e la saldatura di wafer di silicio sono la parte che richiede più tempo nella creazione del proprio pannello solare. Innanzitutto, disponiamo le fotocellule su plexiglass con piastre blu verso il basso.

Se si sta montando la batteria per la prima volta, è possibile utilizzare il supporto per la marcatura per posizionare le piastre esattamente a una piccola distanza (3-5 mm) l'una dall'altra.

1. Saldiamo le fotocellule secondo il seguente schema elettrico: i binari “+” si trovano sul lato anteriore della piastra, “-” - sul retro. Prima di saldare, applicare delicatamente flusso e saldatura per collegare i contatti.
2. Abbiamo saldato tutte le fotocellule in sequenza in file dall'alto verso il basso. Le righe dovrebbero quindi essere interconnesse.
3. Come attaccare le fotocellule. Per fare ciò, applicare una piccola quantità di sigillante al centro di ciascun wafer di silicio.
4. Giriamo le catene risultanti con le fotocellule rivolte verso l'alto (dove sono le piastre blu) verso l'alto e posizioniamo le piastre secondo i segni applicati in precedenza. Premere delicatamente ciascuna piastra per bloccarla in posizione.
5. I contatti delle fotocellule estreme vengono visualizzati sul bus, rispettivamente, "+" e "-". Si consiglia un conduttore d'argento più largo per lo pneumatico.
6. La batteria solare deve essere dotata di un diodo di blocco, che si collega ai contatti e impedisce la scarica delle batterie attraverso la struttura durante la notte.
7. Nella parte inferiore del telaio vengono praticati fori per l'uscita dei fili verso l'esterno.

I fili devono essere collegati al telaio in modo che non si blocchino, è possibile farlo utilizzando sigillante siliconico.

Passaggio n. 4: test della batteria prima della sigillatura

Il test del pannello solare deve essere eseguito prima di essere sigillato per poter eliminare i malfunzionamenti che spesso si verificano durante la saldatura. È meglio provare dopo aver saldato ogni fila di elementi: è molto più facile rilevare dove i contatti sono scarsamente collegati.

Per i test, avrai bisogno di un normale amperometro domestico. Le misurazioni devono essere eseguite in una giornata di sole alle 13-14 ore, il sole non deve essere nascosto dalle nuvole.

Portiamo la batteria in strada e la installiamo secondo l'angolo di inclinazione precedentemente calcolato. Colleghiamo l'amperometro ai contatti della batteria e misuriamo la corrente di corto circuito.

Il significato del test è che la forza di lavoro della corrente elettrica dovrebbe essere inferiore di 0,5-1,0 A alla corrente di corto circuito. Le letture del dispositivo devono essere superiori a 4,5 A, il che indica l'operabilità della batteria solare.

Se il tester fornisce meno letture, allora da qualche parte la sequenza di collegamento delle fotocellule è probabilmente interrotta.

Di solito fatti in casa batteria solare, costruito con fotocellule del gruppo B, fornisce una lettura di 5-10 A, inferiore del 10-20% rispetto a quella dei pannelli solari industriali.

Passo # 5 - sigillatura delle fotocellule poste nella custodia

La sigillatura può essere effettuata solo assicurandosi che la batteria funzioni. Per la sigillatura, è meglio utilizzare un composto epossidico, ma dato che il consumo di materiale sarà elevato e il suo costo è di circa 40-45 dollari. Se un po 'costoso, è possibile utilizzare lo stesso sigillante siliconico.

Usando sigillante siliconico, dare la preferenza a quello sulla confezione del quale indica che è adatto per l'uso a temperature sotto lo zero

Esistono due modi per sigillare:

• riempimento completo quando i pannelli sono riempiti con sigillante;
• applicare sigillante allo spazio tra le fotocellule e agli elementi più esterni.

Nel primo caso, la tenuta sarà più affidabile. Dopo il versamento, il sigillante dovrebbe fissare. Quindi, il plexiglass viene installato sulla parte superiore e premuto saldamente sulle piastre rivestite con silicone.

Per garantire un'ammortizzazione e un'ulteriore protezione tra la superficie posteriore delle fotocellule e il telaio in truciolare, molti artigiani consigliano di installare un tampone di gommapiuma rigida con una larghezza di 1,5-2,5 cm.

Questo è facoltativo, ma desiderabile, dato che i wafer di silicio sono piuttosto fragili e facilmente danneggiabili.

Dopo aver installato il plexiglass, un carico viene posizionato sulla struttura, sotto l'influenza di cui vengono spremute le bolle d'aria. Il pannello solare è pronto e dopo ripetuti test può essere installato in una posizione preselezionata e collegato al sistema solare di casa tua.

Conclusioni e video utili sull'argomento

Panoramica delle fotocellule ordinate dal negozio online cinese:

Istruzioni video per la fabbricazione di una batteria solare:

Realizzare una batteria solare con le tue mani non è un compito facile. L'efficienza della maggior parte di queste batterie è inferiore di quella dei pannelli industriali del 10-20%. La cosa più importante nella progettazione di una batteria solare è scegliere e installare correttamente le celle solari.

Non provare a creare immediatamente un pannello area enorme. Prova a costruire prima un piccolo dispositivo per comprendere tutte le sfumature di questo processo.

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