Jak zrobić baterię słoneczną własnymi rękami: instrukcja samodzielnego montażu

Panele słoneczne są źródłem energii, którą można wykorzystać do wytworzenia energii elektrycznej lub ciepła w niskim budynku. Oto tylko panele słoneczne mają wysoki koszt i nie są dostępne dla większości mieszkańców naszego kraju. Zgadzasz się

To kolejna rzecz, gdy panel słoneczny jest wykonany własnymi rękami - koszty są znacznie zmniejszone, a taki projekt działa nie gorzej niż panel przemysłowy. Dlatego jeśli poważnie myślisz o zakupie alternatywnego źródła energii elektrycznej, spróbuj zrobić to sam - nie jest to bardzo trudne.

Artykuł skupi się na produkcji paneli słonecznych. Powiemy ci, jakie materiały i narzędzia będą do tego potrzebne. A trochę poniżej znajdziesz instrukcje krok po kroku z ilustracjami, które wyraźnie pokazują postęp pracy.

Krótko o urządzeniu i pracy

Energia słoneczna może być zamieniona na ciepło, gdy źródłem energii jest płyn przenoszący ciepło lub energia elektryczna zgromadzona w bateriach. Bateria jest generatorem działającym na zasadzie efektu fotoelektrycznego.

Konwersja energii słonecznej na elektryczność następuje po tym, jak światło słoneczne wchodzi do płytowych ogniw słonecznych, które są główną częścią baterii.

W tym przypadku kwanty lekkie „uwalniają” swoje elektrony z ekstremalnych orbit. Te wolne elektrony wytwarzają prąd elektryczny, który przepływa przez sterownik i gromadzi się w akumulatorze, a stamtąd trafia do odbiorców energii.

Elementy silikonowe działają jak płytki fotokomórkowe. Wafel krzemowy pokryty jest z jednej strony bardzo cienką warstwą fosforu lub boru - pasywnego pierwiastka chemicznego.

W tym miejscu, pod wpływem światła słonecznego, uwalniana jest duża liczba elektronów, które są trzymane przez folię fosforową i nie rozpadają się.

Na powierzchni płytki znajdują się metalowe „tory”, na których ustawiają się wolne elektrony, tworząc uporządkowany ruch, tj. prąd elektryczny.

Im więcej takich fotokomórek waflowych z krzemu, tym więcej prądu elektrycznego można uzyskać. Przeczytaj więcej o zasadzie działania baterii słonecznej dalej.

Górna warstwa płyt fotokomórek jest pokryta warstwą, która nie pozwala na odbijanie promieni słonecznych od płyt, zwiększając ich wydajność

Materiały do ​​stworzenia płyty słonecznej

Zaczynając budować baterię słoneczną, musisz zaopatrzyć się w następujące materiały:

• krzemianowe fotokomórki płytkowe;
• płyty wiórowe, aluminiowe rogi i łaty;
• sztywna guma piankowa o grubości 1,5-2,5 cm;
• przezroczysty element, który działa jako podstawa do płytek krzemowych;
• śruby, śruby;
• uszczelniacz silikonowy do użytku na zewnątrz;
• przewody elektryczne, diody, zaciski.

Ilość wymaganych materiałów zależy od wielkości baterii, która jest najczęściej ograniczona przez liczbę dostępnych fotokomórek. Z potrzebnych narzędzi: śrubokręt lub zestaw wkrętaków, piła do metalu i drewna, lutownica. Aby przetestować gotową baterię, potrzebujesz testera-amperomierza.

Teraz rozważ bardziej szczegółowo najważniejsze materiały.

Płytki krzemowe lub fotokomórki

Istnieją trzy rodzaje ogniw słonecznych do akumulatorów:

• polikrystaliczny;
• monokrystaliczny;
• bezpostaciowy.

Wafle polikrystaliczne charakteryzują się niską wydajnością. Wielkość korzystnego efektu wynosi około 10-12%, ale wskaźnik ten nie maleje z czasem. Czas trwania polikryształów wynosi 10 lat.

Bateria słoneczna składa się z modułów, które z kolei składają się z konwerterów fotowoltaicznych. Baterie z fotokomórkami z twardego krzemu są rodzajem kanapki z sekwencyjnie ułożonymi warstwami przymocowanymi do profilu aluminiowego

Fotokomórki monokrystaliczne charakteryzują się wyższą wydajnością wynoszącą 13–25% i długą żywotnością ponad 25 lat. Z czasem jednak wydajność pojedynczych kryształów maleje.

Konwertery monokrystaliczne uzyskuje się przez piłowanie sztucznie hodowanych kryształów, co tłumaczy najwyższą fotoprzewodzenie i wydajność.

Filmowe fotokonwertery uzyskuje się przez nałożenie cienkiej warstwy amorficznego krzemu na elastyczną powierzchnię polimeru

Najbardziej zaawansowane są elastyczne amorficzne akumulatory silikonowe. Konwerter fotoelektryczny jest rozpylany lub osadzany na bazie polimeru. Wydajność w przedziale 5–6%, ale systemy folii są niezwykle wygodne w instalacji.

Systemy filmowe z amorficznymi fotokonwerterami pojawiły się stosunkowo niedawno. Jest to niezwykle prosta i niezwykle tania forma, ale szybsza niż rywale tracący cechy konsumenckie.

Stosowanie fotokomórek o różnych rozmiarach jest niewłaściwe. W takim przypadku maksymalny prąd generowany przez akumulatory będzie ograniczony przez prąd najmniejszego ogniwa.Dlatego większe płyty nie będą działać z pełną wydajnością.

Kupując fotokomórki, zapytaj sprzedawcę o metodę dostawy, większość sprzedawców stosuje metodę woskowania, aby zapobiec zniszczeniu delikatnych elementów

Najczęściej w przypadku samodzielnie wykonanych baterii stosuje się fotokomórki monokrystaliczne i polikrystaliczne o rozmiarach 3 x 6 cali, które można zamówić w sklepach internetowych, takich jak E-buy.

Koszt ogniw słonecznych jest dość wysoki, ale wiele sklepów sprzedaje tak zwane elementy z grupy B. Produkty przypisane do tej grupy są wadliwe, ale nadają się do użytku, a ich koszt jest niższy niż w przypadku standardowych płyt o 40–60%.

Większość sklepów internetowych sprzedaje ogniwa słoneczne w zestawach 36 lub 72 fotowoltaicznych płyt konwersji. Aby podłączyć poszczególne moduły do ​​akumulatora, wymagane będą autobusy, a terminale będą potrzebne do podłączenia do systemu.

Model szkieletowy i przezroczysty element.

Rama przyszłego panelu może być wykonana z drewnianych łat lub narożników aluminiowych.

Druga opcja jest bardziej preferowana z wielu powodów:

• Aluminium jest lekkim metalem, który nie powoduje poważnego obciążenia konstrukcji wsporczej, na której planuje się zamontowanie akumulatora.
• Podczas obróbki antykorozyjnej aluminium nie jest podatne na rdzę.
• Nie pochłania wilgoci z otoczenia, nie gnije.

Wybierając element przezroczysty, należy zwrócić uwagę na takie parametry, jak współczynnik załamania światła słonecznego i zdolność do pochłaniania promieniowania podczerwonego.

Wydajność fotokomórek będzie bezpośrednio zależeć od pierwszego wskaźnika: im niższy współczynnik załamania, tym wyższa wydajność płytek krzemowych.

Pleksi lub jej tańsza wersja, pleksi, ma minimalny współczynnik odbicia światła. Poliwęglan ma nieco niższy współczynnik załamania światła.

Wartość drugiego wskaźnika określa, czy same fotokomórki krzemowe się nagrzeją, czy nie. Im mniej płyty są podgrzewane, tym dłużej będą działać. Promieniowanie IR najlepiej absorbuje specjalna pochłaniająca ciepło pleksi i szkło z absorpcją IR. Trochę gorzej - zwykłe szkło.

Jeśli to możliwe, najlepszym rozwiązaniem byłoby użycie przezroczystego szkła antyrefleksyjnego jako elementu przezroczystego.

Zgodnie ze stosunkiem kosztów do współczynników załamania światła i absorpcji promieniowania podczerwonego pleksi jest najlepszą opcją do produkcji ogniw słonecznych

Projekt systemu i wybór miejsca

Projekt układu słonecznego obejmuje obliczenie wymaganej wielkości płyty słonecznej. Jak wspomniano powyżej, rozmiar baterii jest zwykle ograniczony przez drogie fotokomórki.

Baterię słoneczną należy zainstalować pod pewnym kątem, co zapewni maksymalną ekspozycję na krzemowe płytki słoneczne. Najlepszą opcją są baterie, które mogą zmienić kąt.

Miejsce instalacji paneli słonecznych może być najbardziej różnorodne: na ziemi, na spadzistym lub płaskim dachu domu, na dachach pomieszczeń gospodarczych.

Jedynym warunkiem jest umieszczenie akumulatora po słonecznej stronie terenu lub domu, a nie w cieniu wysokiej korony drzew. W takim przypadku optymalny kąt nachylenia należy obliczyć według wzoru lub przy użyciu specjalistycznego kalkulatora.

Kąt nachylenia zależy od położenia domu, pory roku i klimatu. Pożądane jest, aby bateria mogła zmieniać kąt nachylenia po sezonowych zmianach wysokości słońca, ponieważ działają tak wydajnie, jak to możliwe, gdy światło słoneczne pada ściśle prostopadle do powierzchni.

W europejskiej części krajów WNP zalecany stacjonarny kąt nachylenia wynosi 50–60 º. Jeśli konstrukcja zapewnia urządzenie do zmiany kąta nachylenia, wówczas zimą lepiej jest umieścić baterie na poziomie 70 ° względem horyzontu, w lecie pod kątem 30 °

Obliczenia pokazują, że 1 metr kwadratowy układu słonecznego umożliwia uzyskanie 120 watów. Dlatego w obliczeniach można ustalić, że aby zapewnić przeciętnej rodzinie energię elektryczną w wysokości 300 kW miesięcznie, potrzebny jest układ słoneczny o powierzchni co najmniej 20 metrów kwadratowych.

Natychmiastowa instalacja takiego układu słonecznego będzie problematyczna. Ale nawet zainstalowanie 5-metrowej baterii pomoże oszczędzać energię i w niewielkim stopniu przyczyni się do ekologii naszej planety. Zalecamy również zapoznanie się z zasadą obliczania wymaganej ilości. panele słoneczne.

Baterię słoneczną można wykorzystać jako zapasowe źródło energii przy częstym wyłączaniu scentralizowanego źródła zasilania. Do automatycznego przełączania konieczne jest zapewnienie nieprzerwanego systemu zasilania.

Taki system jest wygodny, ponieważ w przypadku korzystania z tradycyjnego źródła energii elektrycznej ładowanie odbywa się jednocześnie bateria układu słonecznego. Sprzęt obsługujący baterię słoneczną znajduje się w domu, dlatego konieczne jest zapewnienie mu specjalnego pomieszczenia.

Umieszczając baterie na pochyłym dachu domu, nie zapominaj o kącie nachylenia panelu, idealnie, gdy bateria ma urządzenie do sezonowej zmiany kąta nachylenia

Instalowanie panelu słonecznego w krokach

Wybierając miejsce na panel słoneczny i sprzęt do obsługi układu słonecznego, a także mając wszystkie niezbędne materiały i narzędzia, możesz rozpocząć instalację baterii.

Podczas instalacji należy przestrzegać zasad bezpieczeństwa, szczególnie kiedy instalacja gotowego panelu na dachu domu. Rozważ algorytm krok po kroku, jak zrobić baterię słoneczną.

Krok # 1 - lutowanie silikonowych styków waflowych

Instalacja domowej baterii słonecznej często rozpoczyna się od lutowania przewodów fotokomórek. Oczywiście, jeśli masz okazję, najlepiej kupić ogniwa słoneczne natychmiast z przewodnikami, as lutowanie jest bardzo trudną i żmudną pracą, która zajmuje dużo czasu.

Lutowanie odbywa się w następujący sposób:

1. Wykonano fotokomórkę krzemową bez przewodów i metalowy pasek-przewodnik.
2. Przewody są cięte za pomocą tekturowego półfabrykatu, ich długość jest 2 razy większa niż rozmiar płytki krzemowej.
3. Przewodnik jest starannie ułożony na płycie. Na jednym elemencie - dwa przewodniki.
4. W miejscu, w którym zostanie wykonane lutowanie, konieczne jest zastosowanie kwasu do pracy z lutownicą.
5. Przylutuj lutownicą, ostrożnie podłączając przewodnik do płytki.

Podczas lutowania nie naciskać elementu krzemianowego, ponieważ jest bardzo delikatny i może się zawalić! Jeśli masz szczęście i kupiłeś fotokomórki z gotowymi stykami, uratujesz się od długiej i trudnej pracy, natychmiast przystępując do produkcji ramy dla przyszłej baterii.

Styki lutownicze dla wadliwych fotokomórek grupy B są wykonywane w tym samym kierunku, w taki sam sposób jak dla całych płytek

Krok # 2 - wykonanie ramy dla panelu słonecznego

Rama to miejsce, w którym zostaną zainstalowane fotokomórki.Do produkcji ramy pobierane są aluminiowe rogi i listwy, z których ramy są składane. Zalecany rozmiar narożnika to 70-90 mm.

Uszczelniacz silikonowy nakłada się na wewnętrzne metalowe rogi. Uszczelnianie narożników należy wykonywać ostrożnie, od tego zależy wytrzymałość całej konstrukcji.

Po przygotowaniu aluminiowej ramy przejdź do produkcji tylnej obudowy. Tylna obudowa to drewniane pudełko z płyty wiórowej o niskich bokach.

Wysokie boki utworzą cień na fotokomórkach, więc ich wysokość nie powinna przekraczać 2 cm. Boki są skręcane za pomocą wkrętów samogwintujących i śrubokręta.

W dolnej części skrzyni otwory wentylacyjne wykonane są z płyty wiórowej. Odległość między otworami wynosi około 10 cm. W aluminiowej ramie jest zainstalowany przezroczysty element (pleksi, szkło antyrefleksyjne, pleksi).

Przezroczysty element jest dociskany i mocowany, jego mocowanie odbywa się za pomocą sprzętu: 4 w rogach, a także 2 z długiego i 1 z krótkiego boku ramy. Mocowanie za pomocą śrub.

Rama baterii słonecznej jest gotowa i możesz przejść do najbardziej krytycznej części - instalacji ogniw słonecznych. Przed montażem należy wyczyścić pleksi z pyłu i odtłuścić płynem zawierającym alkohol.

Krok # 3 - Montaż fotokomórek wafli krzemowych

Mocowanie i lutowanie płytek krzemowych jest najbardziej czasochłonną częścią tworzenia własnego panelu słonecznego. Najpierw układamy fotokomórki na pleksi z niebieskimi płytkami w dół.

Jeśli montujesz akumulator po raz pierwszy, możesz użyć podłoża do znakowania, aby umieścić płytki dokładnie w małej (3-5 mm) odległości od siebie.

1. Lutujemy fotokomórki zgodnie z następującym schematem okablowania: ścieżki „+” znajdują się na przedniej stronie płytki, „-” - z tyłu. Przed lutowaniem delikatnie zastosuj topnik i lut, aby połączyć styki.
2. Wszystkie fotokomórki lutujemy kolejno w rzędach od góry do dołu. Rzędy również powinny być ze sobą połączone.
3. Dostawanie się do naklejania fotokomórek. Aby to zrobić, nałóż niewielką ilość szczeliwa na środek każdej płytki krzemowej.
4. Obracamy powstałe łańcuchy fotokomórkami do góry (tam, gdzie są niebieskie płytki) do góry i umieszczamy płytki zgodnie z oznaczeniami, które zostały wcześniej zastosowane. Ostrożnie naciśnij każdą płytkę, aby zablokować ją na miejscu.
5. Styki skrajnych fotokomórek są wyświetlane na magistrali odpowiednio „+” i „-”. Dla opony zalecany jest szerszy srebrny przewodnik.
6. Bateria słoneczna musi być wyposażona w diodę blokującą, która łączy się ze stykami i zapobiega rozładowaniu baterii przez konstrukcję w nocy.
7. W dolnej części ramy wiercimy otwory do wyprowadzania drutów na zewnątrz.

Druty muszą być przymocowane do ramy, aby się nie zawiesiły, można to zrobić za pomocą uszczelniacza silikonowego.

Krok # 4 - testowanie baterii przed uszczelnieniem

Testowanie panelu słonecznego należy przeprowadzić przed jego uszczelnieniem, aby móc wyeliminować awarie, które często występują podczas lutowania. Najlepiej przetestować po lutowaniu każdego rzędu elementów - znacznie łatwiej jest wykryć, gdzie styki są źle połączone.

Do testowania potrzebujesz zwykłego amperomierza domowego. Pomiary muszą być wykonywane w słoneczny dzień o 13-14 godzinach, słońce nie powinno być ukryte przez chmury.

Wyjmujemy akumulator na ulicę i montujemy zgodnie z wcześniej obliczonym kątem nachylenia. Podłączamy amperomierz do styków akumulatora i mierzymy prąd zwarciowy.

Znaczenie badania polega na tym, że siła robocza prądu elektrycznego powinna być o 0,5-1,0 A mniejsza niż prąd zwarciowy. Odczyty urządzenia powinny być wyższe niż 4,5 A, co wskazuje na działanie akumulatora słonecznego.

Jeśli tester podaje mniej odczytów, prawdopodobnie sekwencja łączenia fotokomórek jest prawdopodobnie zepsuta.

Zwykle domowej roboty bateria słoneczna, zbudowany z fotokomórek grupy B, daje odczyt 5-10 A, czyli o 10-20% niższy niż w przemysłowych panelach słonecznych.

Krok # 5 - uszczelnienie fotokomórek umieszczonych w obudowie

Uszczelnienie można wykonać tylko upewniając się, że akumulator działa. Do uszczelnienia najlepiej użyć związku epoksydowego, ale biorąc pod uwagę, że zużycie materiału będzie duże, a jego koszt wynosi około 40-45 dolarów. Jeśli jest trochę drogi, możesz zamiast tego użyć tego samego uszczelniacza silikonowego.

Używając szczeliwa silikonowego, preferuj ten na opakowaniu, który wskazuje, że nadaje się do stosowania w temperaturach ujemnych

Istnieją dwa sposoby uszczelnienia:

• pełne wypełnienie, gdy panele są wypełnione szczeliwem;
• nanoszenie szczeliwa na przestrzeń między fotokomórkami i na najbardziej zewnętrzne elementy.

W pierwszym przypadku uszczelnienie będzie bardziej niezawodne. Po wylaniu szczeliwo powinno się zestalić. Następnie pleksi jest montowany na górze i mocno dociskany do płytek pokrytych silikonem.

Aby zapewnić amortyzację i dodatkową ochronę między tylną powierzchnią fotokomórek a ramą wykonaną z płyty wiórowej, wielu rzemieślników zaleca zainstalowanie podkładki ze sztywnej gumy piankowej o szerokości 1,5-2,5 cm.

Jest to opcjonalne, ale pożądane, biorąc pod uwagę, że płytki krzemowe są dość kruche i łatwo ulegają uszkodzeniu.

Po zainstalowaniu pleksiglasu na konstrukcję nakłada się obciążenie, pod wpływem którego wyciskane są pęcherzyki powietrza. Panel słoneczny jest gotowy i po wielokrotnych testach można go zainstalować we wstępnie wybranym miejscu i podłączyć do układu słonecznego w domu.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Przegląd fotokomórek zamówionych w chińskim sklepie internetowym:

Instrukcja wideo do produkcji baterii słonecznej:

Wykonanie baterii słonecznej własnymi rękami nie jest łatwym zadaniem. Wydajność większości tych akumulatorów jest niższa niż w przypadku paneli przemysłowych o 10-20%. Najważniejszą rzeczą w projekcie baterii słonecznej jest prawidłowy wybór i instalacja ogniw słonecznych.

Nie próbuj od razu utworzyć panelu dużego obszaru. Spróbuj najpierw zbudować małe urządzenie, aby zrozumieć wszystkie niuanse tego procesu.

Czy masz praktyczne umiejętności tworzenia paneli słonecznych? Podziel się swoim doświadczeniem z odwiedzającymi naszą stronę - napisz komentarz w bloku poniżej. Tam możesz zadawać pytania na temat tego artykułu.