Способи виготовлення сонячної батареї
Схема сонячної батареї автоматичного освітлення двору.
Електричні розетки в навколишні дерева поки ще не інтегрували, а акумулятори постійно розряджаються. Тому найбільш актуальними є поновлювані джерела електроенергії, одним з яких є сонячні батареї.
Вибір між промислової або саморобної сонячною батареєю, яку можна зробити своїми руками з підручних матеріалів, - це вибір хобі чи грошових затрат. Цілком можна зробити сонячну батарею своїми руками за 1-2 тижні. Виграш в грошах для батареї потужністю 60 Вт складає приблизно 150-200 $.
Уже чимало сказано про вигоди сонячної енергетики, і не дивно, що більшість людей хочуть встановити такі панелі на своїй дачній ділянці або на даху свого будинку.
Схема зарядного пристрою від сонячної панелі.
Однак вартість подібних пристроїв досить висока. Тому виникає питання, чи можна виготовити сонячні батареї своїми руками. Існує кілька різних способів виготовлення, все залежить від необхідної продуктивності.
Перед тим як приступати до складання батареї, необхідно вирішити, які матеріали будуть застосовуватися. Основою геліопанелі є фотоелементи. Найпоширенішими є панелі з монокристалічного і полікристалічного кремнію. Другі мають більш низьким ККД (7-9%), зате практично однаково ефективні як в сонячну погоду, так і в похмуру. Монокристали мають більш високий (13%), однак гірше функціонують в умовах хмарності. Тому для будинку частіше виготовляють сонячні батареї саме з полікристалів.
Одним з важливих компонентів сонячної батареї є контролер заряду. Він може йти або в комплекті, або окремо з інвертором. Контролер являє собою пристрій, призначений для контролю заряду АКБ, тобто контролер заряду для сонячних батарей стежить за рівнем напруги акумулятора і служить для запобігання перезаряду або розряду батареї.
Як виготовити сонячну батарею для дачі або будинку своїми руками
Схема простого зарядного пристрою для сонячних батарей.
Зараз можна придбати контролер в будь-якому спеціалізованому магазині, але можна зібрати контролер своїми руками. Для цього знадобиться схема пристрою, який потрібно виготовити, в даному випадку це контролер зарядки.
Контролер має кілька різновидів. Найбільш простий контролер виконує єдину функцію: вмикає та вимикає батарею в залежності від їх заряду. Більш просунутий контролер забезпечений функцією відстеження точки максимального показника потужності, що сприяє забезпеченню більш високого вихідного струму. А це, в свою чергу, збільшує ККД всієї системи сонячних батарей. Більш вдосконалений контролер здатний знижувати напругу на сонячній батареї і підтримувати його на необхідному рівні.
У виготовленні корпусу панелі краще застосовувати легкі алюмінієві куточки невеликої висоти. Можна виготовити корпус з дерева, але оскільки сонячна батарея, зроблена своїми руками, буде постійно схильна до погодних впливів, дерево може швидко прийти в непридатність. Габарити панелі визначаються кількістю застосовуваних сонячних осередків. Для зовнішнього прозорого покриття підійде полікарбонат або оргскло. Можна використовувати і міцне загартоване скло.
Пайка провідників
Коли всі необхідні матеріали в наявності, слід приступити до складання сонячних батарей для дому. Насамперед потрібно припаяти до фотоячейкам провідники. Цей процес досить трудомісткий і пов'язаний з різними труднощами через тендітної структури фотоелементів. Простіше купувати осередки з уже припаяними провідниками.
Якщо провідники і елементи все ж куплені окремо, порядок дій буде наступний:
- нарізати провідники на необхідну довжину (по картонній заготівлі);
- акуратно розмістити провідник на осередок;
- нанести припій і паяльну кислоту на місце пайки;
- акуратно припаяти провідник, не натискаючи на кристал.
Цей процес нешвидкий, тому виготовлення сонячних батарей вимагає терпіння і деякого часу.
Розміщення фотоячеек та збирання корпусу
Схема сонячної батареї своїми руками.
Для того щоб виготовити раму необхідних розмірів, знадобляться кріпильні металовироби та алюмінієві куточки. Не рекомендується брати високі куточки, так як вони будуть сприяти затінення фотоелементів і збільшать товщину виготовленої батареї. Внутрішні межі скріплених профілів необхідно промазати силіконовим герметиком з метою герметизації. Потім на отриманий шар потрібно укласти лист прозорого матеріалу, притиснути його і зафіксувати. Після того як силікон висохне, необхідно за допомогою метизів додатково закріпити скло.
Рама для сонячної батареї
Потім елементи з провідниками необхідно розмістити на внутрішній площині поверхні зі скла, відстань між ними має бути приблизно 5 мм, для того щоб осередки при температурному впливі могли вільно розширюватися, не порушуючи контактів. Збірка саморобної сонячної панелі є досить копіткою процесом, тому рекомендується скористатися заздалегідь розміченій підкладкою.
Об'єднання фотоячеек в систему
Схема конструкції сонячної батареї.
Далі, відповідно до електричної схеми, всі елементи необхідно спаяти в єдину конструкцію. Існує кілька варіантів схем (із загальною шиною, послідовно, з виведеною середньою точкою), тому потрібно заздалегідь вибрати підходящий. У схемі повинні бути шунтуючі діоди, встановлені на загальному плюсовом провіднику. Вони потрібні з метою уникнення розрядки пристрою вночі або під час часткового затемнення. Для цих цілей найкраще підійдуть діоди Шотткі. Для токовиводящіх проводів можна використовувати звичайні кабелі в силіконовій ізоляції.
Потім зібрану своїми руками сонячну батарею треба протестувати на напругу і струм. Далі виконати фіксацію фотоелементів і герметизацію панелі. Рекомендується нанести монтажний силікон на кожну клітинку, і задньою панеллю (яку можна зробити з міцного пластику) закрити пристрій. Причому якщо застосовується прозорий пластик, то це дозволить візуально контролювати появу тріщин в осередках або різних дефектів. Після того як силікон застигне, треба зафіксувати панель в алюмінієвій рамі і загерметизувати шви конструкції. Для того щоб закріпити фотоелементи, можна застосувати двосторонню монтажну стрічку. Необхідно врахувати, що товщина стрічки або шару силікону повинна трохи перевищувати висоту пайки щоб уникнути пошкодження контактів.
Сонячна батарея з транзисторів
Проста схема сонячної батареї своїми руками.
Є ще спосіб зібрати сонячну панель, не користуючись покупними фотоячейкамі. Наприклад, з діодів або транзисторів. Такий пристрій, звичайно, буде непридатне для енергозабезпечення дачі або будинку, проте її буде цілком достатньо для живлення компактної електроніки.
Для виготовлення такої батареї будуть потрібні старі транзистори типу «КТ» або «П». Перш за все необхідно акуратно спиляти або перекусити пассатижами верхню частину корпусу для того, щоб сонячне світло міг вільно потрапляти на p-n-перехід. З транзисторів типу «П» треба додатково висипати весь порошок і продути внутрішню частину. Далі буде потрібно об'єднати отримані фотоелементи в блоки, для збільшення струму використовується паралельне з'єднання, для збільшення напруги виходу - послідовне. Таким чином, нескладно виготовити сонячну панель з підручних засобів з необхідними параметрами. Кріплення елементів рекомендується проводити на текстолітової підкладці за допомогою навісного монтажу.
Можна зробити геліобатареї і з діодів Д223Б. Їх не треба розбирати, досить за допомогою ацетону видалити фарбу зі скляного корпусу. Оскільки розміри цих діодів невеликі, щільність монтажу буде досить високою. Їх потрібно впаивать в підкладку вертикально, що дозволить досягти максимальної освітленості кристала і, відповідно, максимальної продуктивності.
Сонячна батарея з листів міді своїми руками
Схема світлодіодного ліхтаря на сонячній батареї.
Існує інший спосіб виготовлення сонячної батареї, який заснований на мідних листах.
Сонячна батарея - це пристрій для перетворення сонячної енергії в електрику. Вона зроблена з спеціально обробленого кремнію і вимагає великих грошових витрат. Однак можна зробити сонячну батарею з підручний матеріалів своїми руками.
В даному випадку сонячна батарея виготовлена замість кремнію з оксиду міді. Окис міді є одним з перших матеріалів, в якому вчені знайшли і відкрили фотоелектричний ефект, в якому світло змушує електрику текти в матеріалі.
Матеріали, які знадобляться для виготовлення сонячної батареї з міді:
- чутливий мікроамперметр, здатний виміряти інтервал між 10 і 50 мікроампер;
- затискачі «крокодильчики» (2 шт);
- лист міді, який можна купити в господарському магазині. Він стоїть зазвичай 150 рублів за 1 квадратний метр (знадобиться приблизно 5 кв.см);
- електрична піч або газова, підійде і маленька електрична плитка з однієї спіраллю (вартість її приблизно 750 рублів). Невелика пальник на 700 ват не підійде - необхідно не менше 1100 ват, щоб пальник при нагріванні ставала червоною;
- їдальня сіль в кількості 2 столові ложки;
- пластикова пляшка об'ємом 2 літри, у якій необхідно буде відрізати шийку;
- дриль з абразивної насадкою або наждачний папір;
- вода з крану;
- листовий метал.
Виготовлення своїми руками сонячної батареї
Схема контролера для сонячної батареї.
Для початку необхідно відрізати від листа частина міді розміром з електричну плитку. Рекомендується ретельно вимити руки, щоб не залишати жирних плям. Мідний лист теж потрібно вимити з миючим засобом, щоб очистити його від жиру або інших плям. Потім за допомогою наждачного паперу або абразивної щітки слід зчистити з листа міді мідне захисне покриття, щоб пішла корозія і сульфід. Далі потрібно покласти чистий аркуш міді на електричну плитку і включити її на максимум.
Мідь при нагріванні почне окислюватися, при цьому на її поверхні можна спостерігати красиві червоно-помаранчеві плями. Коли мідь прогріється ще сильніше, різнокольорові плями будуть замінюватися чорним кольором, це оксид міді. Коли спіраль нагріється і буде червоною, всі кольори зникнуть, а лист міді буде покритий чорним оксидом міді. Необхідно витримати його в такому стані півгодини, щоб чорне покриття стало товстим. Це є одним з важливих умов, так як товсте покриття відшарується легше, а тонке залишиться, прилипнув до листу міді.
Після закінчення півгодини необхідно вимкнути пальник і залишити гарячу мідь на пальнику, щоб вона повільно охолоджувалася. Якщо охолодити її занадто швидко, чорна оксидна плівка міцно прилипне до міді.
При охолодженні мідь і чорна мідна окис стискаються. Але стиснення їх відбувається з різною швидкістю, і це змушує чорну мідну окис відшаровуватися. Незабаром почнуть відвалюватися великі шматки окису.
Приблизно через 20 хвилин мідь охолоне до кімнатної температури, і велика частина оксидной чорної плівки піде. Легке очищення руками під проточною водою видалить більшість решти маленьких шматочків. Не рекомендується віддирати не піддаються шматки і згинати лист, так як цим можна пошкодити тонкий шар окису міді, який якраз і потрібен.
Далі необхідно обрізати інший аркуш міді розміром з той, який нагрівали на плитці, і акуратно зігнути обидві частини таким чином, щоб вони вмістилися в пластикову пляшку, не торкаючись один одного. Потім потрібно причепити крокодильчики до обох пластин і з'єднати провід від чистої пластини міді до плюса, а провід від пластини з оксидом - до мінуса.
Далі буде потрібно перемішати 2 столові ложки солі з невеликою кількістю гарячої води з під крана і розмішувати до тих пір, поки вся сіль не розчиниться. Потім акуратно вилити суміш в пляшку з пластинами, залишивши 2,5 см від країв пластин.
Така сонячна батарея на освітленому сонцем просторі буде давати приблизно 6 міліампер.