Como fazer uma bateria solar com suas próprias mãos: instruções de montagem automática

Os painéis solares são uma fonte de energia que pode ser usada para gerar eletricidade ou calor para um edifício baixo. Aqui estão apenas os painéis solares têm um alto custo e não estão disponíveis para a maioria dos residentes do nosso país. Você concorda?

Outra coisa é quando um painel solar é fabricado com suas próprias mãos - os custos são significativamente reduzidos e esse design não funciona pior do que um painel industrial. Portanto, se você está pensando seriamente em comprar uma fonte alternativa de eletricidade, tente fazer isso sozinho - isso não é muito difícil.

O artigo focará na fabricação de painéis solares. Nós lhe diremos quais materiais e ferramentas serão necessários para isso. E um pouco abaixo, você encontrará instruções passo a passo com ilustrações que demonstram claramente o progresso do trabalho.

Brevemente sobre o dispositivo e o trabalho

A energia do sol pode ser convertida em calor quando a fonte de energia é um fluido de transferência de calor ou em energia elétrica coletada nas baterias. A bateria é um gerador que opera com o princípio do efeito fotoelétrico.

A conversão da energia do sol em eletricidade ocorre após a entrada da luz solar nas células da placa solar, que são a parte principal da bateria.

Nesse caso, os quanta leves "liberam" seus elétrons de órbitas extremas. Esses elétrons livres fornecem uma corrente elétrica que passa pelo controlador e se acumula na bateria, e daí vai para os consumidores de energia.

Elementos de silício atuam como placas de fotocélulas. Uma pastilha de silicone é revestida de um lado com uma camada muito fina de fósforo ou boro - um elemento químico passivo.

Nesse local, sob a influência da luz solar, um grande número de elétrons é liberado, retido pelo filme de fósforo e não se separa.

Existem "faixas" metálicas na superfície da placa, nas quais elétrons livres se alinham, formando um movimento ordenado, ou seja, corrente elétrica.

Quanto mais células solares de silício-bolacha, mais corrente elétrica puder ser obtida. Leia mais sobre o princípio de operação da bateria solar além disso.

A camada superior das placas de fotocélulas é revestida com uma camada que não permite a reflexão da luz solar das placas, aumentando sua eficiência

Materiais para criar uma placa solar

Começando a construir uma bateria solar, você deve estocar os seguintes materiais:

• fotocélulas em placa de silicato;
• chapas de aglomerado, cantos e ripas de alumínio;
• borracha de espuma rígida com uma espessura de 1,5-2,5 cm;
• um elemento transparente que atua como base para as pastilhas de silício;
• parafusos; parafusos;
• selante de silicone para uso externo;
• fios elétricos, diodos, terminais.

A quantidade de materiais necessários depende do tamanho da sua bateria, que geralmente é limitada pelo número de fotocélulas disponíveis. Das ferramentas necessárias: uma chave de fenda ou um conjunto de chaves de fenda, uma serra para metal e madeira, um ferro de solda. Para testar a bateria pronta, você precisa de um testador-amperímetro.

Agora considere os materiais mais importantes com mais detalhes.

Bolachas ou fotocélulas de silício

Existem três tipos de células solares para baterias:

• policristalino;
• monocristalino;
• amorfo.

As bolachas policristalinas são caracterizadas por baixa eficiência. O tamanho do efeito benéfico é de 10 a 12%, mas esse indicador não diminui com o tempo. A duração dos policristais é de 10 anos.

A bateria solar é montada a partir de módulos, que por sua vez são constituídos por conversores fotovoltaicos. Baterias com fotocélulas de silício duro são uma espécie de sanduíche com camadas dispostas sequencialmente fixadas em um perfil de alumínio

As fotocélulas monocristalinas apresentam uma eficiência mais alta de 13 a 25% e uma longa vida útil de mais de 25 anos. No entanto, com o tempo, a eficiência de cristais únicos diminui.

Os conversores de cristal único são obtidos através da serra de cristais cultivados artificialmente, o que explica a maior fotocondutividade e produtividade.

Os fotoconversores de filme são obtidos aplicando uma fina camada de silício amorfo em uma superfície flexível de polímero

As baterias flexíveis de silício amorfo são as mais avançadas. O conversor fotoelétrico é pulverizado ou depositado em uma base de polímero. Eficiência na região de 5 a 6%, mas os sistemas de filme são extremamente convenientes de instalar.

Os sistemas de filmes com fotoconversores amorfos apareceram relativamente recentemente. Essa é uma forma extremamente simples e extremamente barata, mas mais rápida que a concorrência perdendo as qualidades do consumidor.

É inapropriado usar fotocélulas de tamanhos diferentes. Nesse caso, a corrente máxima gerada pelas baterias será limitada pela corrente da menor célula.Portanto, placas maiores não funcionarão com capacidade total.

Ao comprar fotocélulas, pergunte ao vendedor sobre o método de entrega, a maioria dos vendedores usa o método de depilação para impedir a destruição de elementos frágeis

Na maioria das vezes, para baterias de fabricação própria, são usadas fotocélulas monocristalinas e policristalinas com tamanho de 3x6 polegadas, que podem ser adquiridas em lojas on-line, como a E-buy.

O custo das células solares é bastante alto, mas muitas lojas vendem os chamados elementos do grupo B. Os produtos atribuídos a esse grupo são defeituosos, mas adequados para uso, e seu custo é inferior ao das chapas padrão em 40-60%.

A maioria das lojas online vende células solares em conjuntos de 36 ou 72 placas de conversão fotovoltaica. Para conectar módulos individuais à bateria, serão necessários barramentos e terminais para conectar ao sistema.

Wireframe e elemento transparente.

A estrutura para o futuro painel pode ser feita de ripas de madeira ou cantos de alumínio.

A segunda opção é mais preferível por vários motivos:

• O alumínio é um metal leve que não carrega muito a estrutura de suporte na qual a bateria está planejada para ser instalada.
• Ao realizar um tratamento anticorrosivo, o alumínio não é suscetível à ferrugem.
• Não absorve a umidade do ambiente, não apodrece.

Ao escolher um elemento transparente, é necessário prestar atenção a parâmetros como o índice de refração da luz solar e a capacidade de absorver a radiação infravermelha.

A eficiência das fotocélulas dependerá diretamente do primeiro indicador: quanto menor o índice de refração, maior a eficiência das pastilhas de silício.

O plexiglás ou sua versão mais barata, Plexiglas, tem a refletância mínima da luz. O policarbonato tem um índice de refração um pouco menor.

O valor do segundo indicador determina se as próprias fotocélulas de silício serão aquecidas ou não. Quanto menos as placas forem aquecidas, mais elas durarão. A radiação infravermelha é melhor absorvida por um plexiglás e vidro especiais que absorvem o calor com absorção infravermelha. Um pouco pior - vidro comum.

Se possível, a melhor opção seria usar o vidro transparente anti-reflexo como um elemento transparente.

De acordo com a relação custo / índice de refração da luz e absorção da radiação infravermelha, o plexiglas é a melhor opção para a fabricação de células solares

Design do sistema e seleção do local

O design do sistema solar inclui o cálculo do tamanho necessário da placa solar. Como mencionado acima, o tamanho da bateria geralmente é limitado por fotocélulas caras.

A bateria solar deve ser instalada em um determinado ângulo, o que garantiria a exposição máxima às bolachas de silício da luz solar. A melhor opção são as baterias que podem alterar o ângulo.

O local para a instalação de placas solares pode ser o mais diversificado: no chão, no telhado inclinado ou plano de uma casa, nos telhados das despensas.

A única condição é que a bateria seja colocada no lado ensolarado do local ou da casa, não protegida por uma copa alta de árvores. Nesse caso, o ângulo ideal de inclinação deve ser calculado pela fórmula ou usando uma calculadora especializada.

O ângulo de inclinação dependerá da localização da casa, estação do ano e clima. É desejável que a bateria tenha a capacidade de alterar o ângulo de inclinação após mudanças sazonais na altura do sol, porque eles funcionam da maneira mais eficiente possível quando a luz solar cai estritamente perpendicular à superfície.

Para a parte européia dos países da CEI, o ângulo de inclinação estacionário recomendado é de 50 a 60 º. Se o design fornecer um dispositivo para alterar o ângulo de inclinação, no inverno é melhor colocar as baterias a 70 º em relação ao horizonte, no verão a 30 º

Os cálculos mostram que 1 metro quadrado do sistema solar permite obter 120 watts. Portanto, através de cálculos, pode-se estabelecer que, para fornecer eletricidade à família média na quantidade de 300 kW por mês, é necessário um sistema solar de pelo menos 20 metros quadrados.

A instalação imediata de um sistema solar será problemática. Mas mesmo a instalação de uma bateria de 5 metros ajudará a economizar energia e contribuirá modestamente para a ecologia do nosso planeta. Também recomendamos que você se familiarize com o princípio de calcular a quantidade necessária. painéis solares.

A bateria solar pode ser usada como fonte de energia reserva, com desligamentos frequentes da fonte de alimentação centralizada. Para comutação automática, é necessário fornecer um sistema de energia ininterrupta.

Esse sistema é conveniente, pois ao usar uma fonte tradicional de eletricidade, o carregamento é realizado simultaneamente bateria do sistema solar. O equipamento que serve a bateria solar está localizado dentro da casa, por isso é necessário fornecer uma sala especial para ela.

Ao colocar as baterias em um telhado inclinado da casa, não se esqueça do ângulo de inclinação do painel, ideal quando a bateria possui um dispositivo para variação sazonal do ângulo de inclinação

Instalando um painel solar em etapas

Escolhendo um local para colocar um painel solar e equipamentos para a manutenção do sistema solar, além de ter todos os materiais e ferramentas necessários, você pode começar a instalar a bateria.

Durante a instalação, é necessário observar as precauções de segurança, especialmente quando instalação do painel acabado no telhado da casa. Considere um algoritmo passo a passo sobre como fazer uma bateria solar.

Etapa # 1 - contatos de solda de bolacha de silicone

A instalação de uma bateria solar caseira geralmente começa com a soldagem de condutores de fotocélulas. Obviamente, se você tiver a oportunidade, é melhor comprar células solares imediatamente com condutores, como a solda é um trabalho muito difícil e meticuloso, que leva muito tempo.

A soldagem é realizada da seguinte forma:

1. Uma fotocélula de silício sem condutores e um condutor de tira de metal são capturados.
2. Os condutores são cortados usando um cartão em branco, seu comprimento é 2 vezes maior que o tamanho da pastilha de silicone.
3. O condutor está bem disposto na placa. Em um elemento - dois condutores.
4. No local onde a solda será realizada, é necessário aplicar ácido para trabalhar com o ferro de soldar.
5. Solde com um ferro de soldar conectando cuidadosamente o condutor à placa.

Durante a solda, não pressione o elemento silicato, pois é muito frágil e pode entrar em colapso! Se você tiver sorte e tiver adquirido fotocélulas com contatos prontos, você se poupará de trabalhos longos e difíceis, prosseguindo imediatamente para a fabricação do quadro para a futura bateria.

Os contatos de solda para fotocélulas defeituosas do grupo B são executados na mesma direção e da mesma forma que para placas inteiras

Etapa # 2 - fazendo o quadro para o painel solar

A moldura é o local onde as fotocélulas serão instaladas.Para a fabricação da armação, são retirados cantos e ripas de alumínio, dos quais as armações são dobradas. O tamanho de canto recomendado é de 70 a 90 mm.

O selante de silicone é aplicado no interior dos cantos metálicos. Os cantos de vedação devem ser feitos com cuidado, a durabilidade de toda a estrutura depende disso.

Depois que a estrutura de alumínio estiver pronta, continue com a fabricação da carcaça traseira. A caixa traseira é uma caixa de madeira feita de aglomerado com laterais baixas.

Os lados altos criarão uma sombra nas fotocélulas, portanto sua altura não deve exceder 2 cm e os parafusos são parafusados ​​com parafusos auto-atarraxantes e uma chave de fenda.

Na parte inferior da caixa, os orifícios de ventilação são feitos de aglomerado. A distância entre os furos é de cerca de 10 cm. Um elemento transparente é instalado na estrutura de alumínio (plexiglass, vidro anti-reflexo, plexiglass).

O elemento transparente é pressionado e fixo, sua fixação é realizada com ferragens: 4 nos cantos e 2 do lado comprido e 1 do lado mais curto da armação. O hardware prende com parafusos.

A estrutura da bateria solar está pronta e você pode prosseguir para a parte mais crítica - a instalação das células solares. Antes da instalação, é necessário limpar o plexiglás do pó e desengordurar com um líquido que contenha álcool.

Etapa # 3 - montagem de fotocélulas de bolacha de silicone

Montar e soldar bolachas de silício é a parte mais demorada da criação de seu próprio painel solar. Primeiro, colocamos as fotocélulas em plexiglass com placas azuis para baixo.

Se você estiver montando a bateria pela primeira vez, poderá usar o substrato para marcar para colocar as placas exatamente a uma pequena distância (3-5 mm) uma da outra.

1. Soldamos as fotocélulas de acordo com o seguinte diagrama de fiação: as faixas “+” estão localizadas na parte frontal da placa, “-” - na parte traseira. Antes de soldar, aplique suavemente o fluxo e a solda para conectar os contatos.
2. Soldamos todas as fotocélulas sequencialmente em linhas de cima para baixo. As linhas também devem ser interconectadas.
3. Como colar fotocélulas. Para fazer isso, aplique uma pequena quantidade de selante no centro de cada pastilha de silicone.
4. Viramos as correntes resultantes com as fotocélulas voltadas para cima (onde estão as placas azuis) e colocamos as placas de acordo com as marcações que foram aplicadas anteriormente. Pressione cuidadosamente cada placa para travá-la no lugar.
5. Os contatos das fotocélulas extremas são exibidos no barramento, respectivamente, “+” e “-“. Um condutor de prata mais largo é recomendado para o pneu.
6. A bateria solar deve estar equipada com um diodo de bloqueio, que se conecta aos contatos e evita a descarga de baterias através da estrutura à noite.
7. Na parte inferior do quadro, fazemos furos para a saída de fios para o exterior.

Os fios devem ser presos à estrutura para que não fiquem presos, você pode fazer isso usando selante de silicone.

Etapa # 4 - testando a bateria antes de selar

O teste do painel solar deve ser realizado antes de ser selado, a fim de eliminar os defeitos que ocorrem frequentemente durante a soldagem. É melhor testar depois de soldar cada linha de elementos - é muito mais fácil detectar onde os contatos estão mal conectados.

Para o teste, você precisará de um amperímetro doméstico comum. As medições devem ser realizadas em um dia ensolarado às 13-14 horas, o sol não deve ser escondido pelas nuvens.

Retiramos a bateria da rua e instalamos de acordo com o ângulo de inclinação previamente calculado. Conectamos o amperímetro aos contatos da bateria e medimos a corrente de curto-circuito.

O significado dos testes é que a força de trabalho da corrente elétrica deve ser 0,5-1,0 A menor que a corrente de curto-circuito. As leituras do dispositivo devem ser superiores a 4,5 A, o que indica a operacionalidade da bateria solar.

Se o testador fornecer menos leituras, em algum lugar a sequência de conexão das fotocélulas provavelmente está quebrada.

Geralmente caseiro bateria solar, construído a partir de fotocélulas do grupo B, fornece uma leitura de 5 a 10 A, 10 a 20% mais baixa que a dos painéis solares industriais.

Etapa 5 - selar as fotocélulas colocadas na carcaça

A vedação só pode ser feita certificando-se de que a bateria esteja funcionando. Para a vedação, é melhor usar um composto epóxi, mas considerando que o consumo de material será grande e seu custo é de aproximadamente 40 a 45 dólares. Se um pouco caro, você pode usar o mesmo selante de silicone.

Usando selante de silicone, dê preferência àquele na embalagem que indique que é adequado para uso em temperaturas abaixo de zero

Existem duas maneiras de selar:

• preenchimento total quando os painéis são preenchidos com selante;
• aplicar selante no espaço entre as fotocélulas e nos elementos mais externos.

No primeiro caso, a vedação será mais confiável. Após o vazamento, o selante deve endurecer. Em seguida, o plexiglás é instalado na parte superior e pressionado firmemente nas placas revestidas com silicone.

Para garantir amortecimento e proteção adicional entre a superfície traseira das fotocélulas e a estrutura de aglomerado, muitos artesãos aconselham a instalação de uma almofada de borracha de espuma rígida com uma largura de 1,5 a 2,5 cm.

Isso é opcional, mas desejável, dado que as pastilhas de silício são bastante frágeis e facilmente danificadas.

Após a instalação do plexiglás, uma carga é colocada na estrutura, sob a influência de quais bolhas de ar são extraídas. O painel solar está pronto e, após testes repetidos, pode ser instalado em um local pré-selecionado e conectado ao sistema solar da sua casa.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Visão geral das fotocélulas encomendadas na loja online chinesa:

Instruções em vídeo para a fabricação de uma bateria solar:

Fazer uma bateria solar com suas próprias mãos não é uma tarefa fácil. A eficiência da maioria dessas baterias é inferior à dos painéis industriais em 10 a 20%. O mais importante no design de uma bateria solar é escolher e instalar as células solares corretamente.

Não tente criar imediatamente um painel de área enorme. Tente construir um pequeno dispositivo primeiro para entender todas as nuances desse processo.

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