Как сделать солнечную панель своими руками: Как сделать солнечную батарею своими руками из подручных материалов

как сделать самодельную солнечную панель

Солнечные батареи — источник получения энергии, которую можно направить на выработку электричества или тепла для малоэтажного дома. Вот только солнечные батареи имеют высокую стоимость и недоступны большинству жителей нашей страны. Согласны?

Другое дело, когда сделана солнечная батарея своими руками — затраты значительно уменьшаются, а работает такая конструкция ничуть не хуже, чем панель промышленного производства. Поэтому, если вы всерьез задумываетесь о приобретении альтернативного источника электроэнергии, попытайтесь сделать его своими руками – это не очень сложно.

В статье речь пойдет об изготовлении солнечных батарей. Мы расскажем, какие материалы, и инструменты для этого потребуются. А немного ниже вы найдете пошаговую инструкцию с иллюстрациями, которые наглядно демонстрируют ход работы.

Содержание статьи:

Коротко об устройстве и работе

Энергию солнца можно преобразовать в тепловую, когда энергоносителем является жидкость-теплоноситель или в электрическую, собираемую в аккумуляторах. Батарея представляет собой генератор, работающий на принципе фотоэлектрического эффекта.

Преобразование энергии солнца в электроэнергию происходит после попадания солнечных лучей на пластины-фотоэлементы, которые являются основной частью батареи.

При этом световые кванты “отпускают” свои электроны с крайних орбит. Эти свободные электроны дают электрический ток, который проходит через контроллер и скапливается в аккумуляторе, а оттуда поступает энергопотребителям.

Галерея изображений

Фото из

Сборка солнечной батареи из кремниевых пластинок

Формирование плюсовой токоведущей дорожки

Создание минусовых токоведущих линий с задней стороны

Подключение проводника и блокирующего диода

В роли пластин-фотоэлементов выступают элементы из кремния. Кремниевая пластина с одной стороны покрыта тончайшим слоем фосфора или бора – пассивного химического элемента.

В этом месте под действием солнечных лучей высвобождается большое количество электронов, которые удерживаются фосфорной плёнкой и не разлетаются.

На поверхности пластины имеются металлические “дорожки”, на которых выстраиваются свободные электроны, образуя упорядоченное движение, т.е. электрический ток.

Чем больше таких кремниевых пластин-фотоэлементов, тем больше электрического тока можно получить. Подробнее о принципе работы солнечной батареи читайте .

Верхний слой пластин-фотоэлементов покрыт слоем, который не допускает отражение солнечного света от пластин, повышая их КПД

Материалы для создания солнечной пластины

Приступая к сооружению солнечной батареи необходимо запастись следующими материалами:

• силикатные пластины-фотоэлементы;
• листы ДСП, алюминиевые уголки и рейки;
• жёсткий поролон толщиной 1,5-2,5 см;
• прозрачный элемент, выполняющий роль основания для кремниевых пластин;
• шурупы, саморезы;
• силиконовой герметик для наружных работ;
• электрические провода, диоды, клеммы.

Количество требуемых материалов зависит от размера вашей батареи, которая чаще всего ограничивается количеством доступных фотоэлементов. Из инструментов вам понадобиться: шуруповёрт или набор отвёрток, ножовка по металлу и дереву, паяльник. Для проведения испытаний готовой батареи понадобиться тестер-амперметр.

Теперь рассмотрим самые важные материалы более подробно.

Кремниевые пластины или фотоэлементы

Фотоэлементы для батарей бывают трёх видов:

• поликристаллические;
• монокристаллические;
• аморфные.

Поликристаллические пластины характеризуются низким КПД. Размер полезного действия составляет около 10 – 12 %, но зато этот показатель не понижается с течением времени. Продолжительность работы поликристаллов – 10 лет.

Солнечную батарею собирают из модулей, которые в свою очередь составляют из фотоэлектрических преобразователей. Батареи с жесткими кремниевыми фотоэлементами представляют собой некий сэндвич с последовательно расположенными слоями, закрепленными в алюминиевом профиле

Монокристаллические фотоэлементы могут похвастаться более высоким КПД – 13-25% и долгими сроками работы – свыше 25 лет. Однако со временем КПД монокристаллов снижается.

Монокристаллические преобразователи получают путем пиления искусственно выращенных кристаллов, что и объясняет наиболее высокую фотопроводимость и производительность.

Пленочные фотопреобразователи получают путем нанесения тонкого слоя аморфного кремния на полимерную гибкую поверхность

Гибкие батареи с аморфным кремнием – самые современные. Фотоэлектрический преобразователь у них напылен или наплавлен на полимерную основу. КПД в районе 5 – 6 %, но пленочные системы крайне удобны в укладке.

Пленочные системы с аморфными фотопреобразователями появились сравнительно недавно. Это предельно простой и максимально дешевый вид, но быстрее соперников теряющий потребительские качества.

Нецелесообразно использовать фотоэлементы разного размера. В данном случае максимальный ток, вырабатываемый батарей, будет ограничен током наиболее маленького по размеру элемента. Значит, более крупные пластины не будут работать на полную мощность.

При покупке фотоэлементов поинтересуйтесь у продавца способом доставки, большинство продавцов используют метод воскования, чтобы предотвратить разрушение хрупких элементов

Чаще всего для самодельных батарей используются моно- и поликристаллические фотоэлементы размером 3х6 дюймов, которые можно заказать в интернет-магазинах типа Е-бай.

Стоимость фотоэлементов достаточно высока, но многие магазины продают так называемые элементы группы В. Изделия, отнесённые к этой группе имеют брак, но пригодны к использованию, а их стоимость ниже, чем у стандартных пластин на 40-60%.

Большинство интернет-магазинов продают фотоэлементы комплектами по 36 или 72 фотоэлектрической преобразовательной пластины. Для соединения отдельных модулей в батарею потребуются шины, для подключения к системе нужны будут клеммы.

Галерея изображений

Фото из

Поликристаллическая фотоэлектрическая пластина

Лицевая и тыльная стороны кремниевой пластины

Монокристаллическая фотоэлектрическая пластина

Обратная сторона монокристаллической пластины

Каркас и прозрачный элемент

Каркас для будущей панели можно сделать из деревянных реек или алюминиевых уголков.

Второй вариант более предпочтителен по целому ряду причин:

• Алюминий – лёгкий металл, не дающий серьёзной нагрузки на опорную конструкцию, на которую планируется установка батареи.
• При проведении антикоррозийной обработки алюминий не подвержен воздействию ржавчины.
• Не впитывает влагу из окружающей среды, не гниёт.

При выборе прозрачного элемента необходимо обратить внимание на такие параметры, как показатель преломления солнечного света и способность поглощать ИК-излучение.

От первого показателя напрямую будет зависеть КПД фотоэлементов: чем показатель преломления ниже, тем выше КПД кремниевых пластин.

Минимальный коэффициент светоотражения у плексиглас или более дешёвого его варианта – оргстекла. Чуть ниже показатель преломления света у поликарбоната.

От величины второго показателя зависит, будут ли нагреваться сами кремниевые фотоэлементы или нет. Чем меньше пластины подвергаются нагреванию, тем дольше они прослужат. ИК-излучения лучше всего поглощает специальное термопоглощающее оргстекло и стекло с ИК-поглощением. Немного хуже – обычное стекло.

Если есть возможность, то оптимальным вариантом будет использование в качестве прозрачного элемента антибликового прозрачного стекла.

По соотношению стоимости к показателям преломления света и поглощения ИК-излучения оргстекло – самый оптимальный вариант для изготовления гелиобатареи

Проект системы и выбор места

Проект гелиосистемы включает в себя расчёты необходимого размера солнечной пластины. Как было сказано выше, размер батареи, как правило, ограничен дорогостоящими фотоэлементами.

Гелиобатарея должна устанавливаться под определённым углом, который обеспечил бы максимальное попадание на кремниевые пластины солнечных лучей. Наилучший вариант – батареи, которые могут менять угол наклона.

Место установки солнечных пластин может быть самым разнообразным: на земле, на скатной или плоской крыше дома, на крышах подсобных помещений.

Единственное условие – батарея должна быть размещена на солнечной, не затененной высокой кроной деревьев стороне участка или дома. При этом оптимальный угол наклона необходимо вычислить по формуле или с применением специализированного калькулятора.

Угол наклона будет зависеть от месторасположения дома, времени года и климата. Желательно, чтобы у батареи была возможность менять угол наклона вслед за сезонными изменениями высоты солнца, т.к. максимально эффективно они работают при падении солнечных лучей строго перпендикулярно поверхности.

Для европейской части стран СНГ рекомендуемый угол стационарного наклона 50 – 60 º. Если в конструкции предусмотрено устройство для изменения угла наклона, то в зимний период лучше располагать батареи под 70 º к горизонту, в летнее время под углом 30 º

Расчёты показывают, что 1 квадратный метр гелиосистемы даёт возможность получить 120 Вт. Поэтому путём расчетов можно установить, что для обеспечения среднестатистической семьи электроэнергией в количестве 300 кВт в месяц необходима гелиосистема минимум в 20 квадратных метров.

Сразу установить такую гелиосистему будет проблематично. Но даже монтаж 5-ти метровой батареи поможет сэкономить электроэнергию и внести свой скромный вклад в экологию нашей планеты. Советуем также ознакомиться с принципом расчета необходимого количества .

Солнечная батарея может использоваться в качестве резервного энергоисточника при частом отключении централизованного энергоснабжения. Для автоматического переключения необходимо предусмотреть систему бесперебойного питания.

Подобная система удобна тем, что при использовании традиционного источника электроэнергии одновременно производится зарядка . Оборудование обслуживающее гелиобатарею размещается внутри дома, поэтому необходимо предусмотреть для него специальное помещение.

Размещая батареи на наклонной крыше дома, не забывайте об угле наклона панели, идеальный вариант, когда у батареи есть устройство для сезонного изменения угла наклона

Монтаж солнечной батареи по шагам

Выбрав место для размещения солнечной панели и оборудования для обслуживания гелиосистемы, а также имея в наличии все требуемые материалы и инструменты, можно начинать монтаж батареи.

При монтаже необходимо соблюдать технику безопасности, особенно осуществляя на крышу дома. Рассмотрим пошаговый алгоритм, как сделать солнечную батарею.

Шаг #1 – пайка контактов кремниевых пластин

Монтаж самодельной солнечной батареи часто начинается с пайки проводников фотоэлементов. Безусловно, если у вас есть возможность, то лучше всего купить фотоэлементы сразу с проводниками, т.к. пайка – очень непростая и кропотливая работа, занимающая много времени.

Пайка осуществляется следующим образом:

1. Берётся кремниевый фотоэлемент без проводников и металлическая полоса-проводник.
2. Проводники нарезаются при помощи картонной заготовки, их длина в 2 раза больше, чем размер кремниевой пластины.
3. Проводник аккуратно выкладывается на пластину. На один элемент – два проводника.
4. На место, где будет производиться спайка, необходимо нанести кислоту для работы с паяльником.
5. Произвести пайку при помощи паяльника, аккуратно присоединив проводник к пластине.

В процессе пайки нельзя давить на силикатный элемент, т.к. он очень хрупкий и может разрушиться! Если вам посчастливилось, и вы приобрели фотоэлементы с готовыми контактами, то вы избавите себя от долгой и сложной работы, переходя сразу к изготовлению каркаса для будущей батареи.

Пайка контактов для бракованных фотоэлементов группы В производится так же и в том же направлении, что и для целых пластин

Шаг #2 – изготовление каркаса для солнечной батареи

Каркас – это место, куда будут устанавливаться фотоэлементы. Для изготовления каркаса берутся алюминиевые уголки и рейки, из которых складываются рамки. Рекомендуемый размер уголка – 70-90 мм.

На внутреннюю часть металлических уголков наносится силиконовый герметик. Герметизацию уголков необходимо произвести тщательно, от этого зависит долговечность всей конструкции.

После того, как алюминиевая рамка готова, приступаем к изготовлению заднего корпуса. Задний корпус представляет собой деревянный ящик из ДСП с невысокими бортиками.

Высокие борта будут создавать тень на фотоэлементах, поэтому их высота не должна превышать 2 см. Бортики привинчиваются при помощи саморезов и шуруповёрта.

Галерея изображений

Фото из

Изготовление корпуса для солнечной батареи

Вентиляционные отверстия в бортиках корпуса

Подложка для крепления кремниевых пластин

Окрашивание деталей корпуса для гидроизоляции

На дне ящика-корпуса из ДСП делаются вентиляционные отверстия. Расстояние между отверстиями примерно 10 см. В алюминиевую раму устанавливается прозрачный элемент (оргстекло, антибликовое стекло, плексиглас).

Прозрачный элемент прижимается и фиксируется, его крепление осуществляется при помощи метизов: 4 по углам, а также по 2 с длинных и по 1 с короткой стороны рамы. Метизы крепятся шурупами.

Каркас для гелиобатареи готов и можно приступать к самой ответственной части – монтажу фотоэлементов. Перед монтажом необходимо очистить оргстекло от пыли и обезжирить спиртсодержащей жидкостью.

Шаг #3 – монтаж кремниевых пластин-фотоэлементов

Монтаж и пайка кремниевых пластин – самая трудоёмкая часть работы по созданию солнечной панели своими руками. Сначала раскладываем фотоэлементы на оргстекло синими пластинами вниз.

Если вы впервые собирайте батарею, то можно воспользоваться подложкой для нанесения разметки, чтобы расположить пластины ровно на небольшом (3-5 мм) расстоянии друг от друга.

1. Производим пайку фотоэлементов по следующей электросхеме: “+” дорожки расположены на лицевой стороне пластины, “-” – на обратной. Перед пайкой аккуратно наносит флюс и припой, чтобы соединить контакты.
2. Производим пайку всех фотоэлементов последовательно рядами сверху вниз. Ряды затем должны быть также соединены между собой.
3. Приступаем к приклеиванию фотоэлементов. Для этого наносим небольшое количество герметика на центр каждой кремниевой пластины.
4. Переворачиваем получившиеся цепочки с фотоэлементами лицевой стороной (там, где синие пластины) вверх и размещаем пластины по разметке, которую нанесли ранее. Осторожно прижимаем каждую пластину, чтобы зафиксировать её на своём месте.
5. Контакты крайних фотоэлементов выводим на шину, соответственно “+” и “-“. Для шины рекомендуется использовать более широкий проводник из серебра.
6. Гелиобатарею необходимо оснастить блокирующим диодом, который соединяется с контактами и предотвращает разрядку аккумуляторов через конструкцию в ночное время.
7. В дне каркаса сверлим отверстия для вывода проводов наружу.

Провода необходимо прикрепить к каркасу, чтобы они не болтались, сделать это можно используя силиконовый герметик.

Галерея изображений

Фото из

Подготовка кремниевых пластин к пайке

Сушка избавленных от воска элементов батареи

Вычерчивание абриса пластинок на подложке

Процесс пайки фотоэлектрических элементов батареи

Соединение кремниевых пластин в солнечную батарею

Соединение кремниевых пластин с лицевой стороны

Устройство медных токоведущих шин прибора

Проверка работоспособности части батареи

Шаг #4 – тестирование батареи перед герметизацией

Тестирование солнечной панели необходимо проводить до её герметизации, чтобы иметь возможность устранить неисправности, которые часто возникают во время пайки. Лучше всего производить тестирование после спайки каждого ряда элементов – так значительно проще обнаружить, где контакты соединены плохо.

Для тестирования вам понадобиться обычный бытовой амперметр. Измерения необходимо проводить в солнечный день в 13-14 часов, солнце не должно быть скрыто облаками.

Выносим батарею на улицу и устанавливаем в соответствии с ранее рассчитанным углом наклона. Амперметр подключаем к контактам батареи и проводим измерение тока короткого замыкания.

Смысл тестирования заключается в том, что рабочая сила электрического тока должна быть на 0,5-1,0 А ниже, чем ток короткого замыкания. Показания прибора должны быть выше 4,5 А, что говорит о работоспособности гелиобатареи.

Если тестер выдаёт меньшие показания, то где-то наверняка нарушена последовательность соединения фотоэлементов.

Обычно самодельная , сконструированная из фотоэлементов группы В выдаёт показания 5-10 А, что на 10-20% ниже, чем у солнечных панелей промышленного производства.

Галерея изображений

Фото из

Шаг 9: После проверки работоспособности частей батареи, запаянных на подложке, их располагают в корпусе

Шаг 10: Подложки с пластинами внутри корпуса фиксируются на четыре шурупа. Провод, соединяющий части батареи, выводится через вентиляционные отверстия

Шаг 11: К каждой из половин сооружаемой батареи последовательно подключается диод Шоттки. Его минус подключается к плюсу системы

Шаг 12: Для вывода проводов из корпуса высверливается отверстие. Провода скреплены узлом, чтобы не болтались, и зафиксированы герметиком

Шаг 13: После нанесения герметика необходимо сделать технологический перерыв, отпущенный на полимеризацию состава

Шаг 14: К выведенному из солнечной батареи проводу подсоединяется двухконтактный разъем. Принадлежащая ему розетка крепится на аккумуляторе прибора, который будет заряжать батарея

Шаг 15: После сборки обеих частей прибора и вывода силовой линии наружу батарею закрывают заранее подготовленным экраном

Шаг 16: Перед герметизацией стыков гелиоприбора еще раз проводится проверка работоспособности, чтобы вовремя устранить отошедшие контакты, если они будут обнаружены

Установка обеих частей батареи в подготовленный корпус

Крепление основы солнечной батареи внутри корпуса

Установка блокирующего диода Шоттки

Вывод из корпуса наружу проводов прибора

Ожидание затвердевания герметика

Крепление двухконтактного разъема к проводу

Установка светопропускающего экрана на прибор

Контроль работоспособности перед герметизацией

Шаг #5 – герметизация уложенных в корпус фотоэлементов

Герметизацию можно производить, только убедившись, что батарея работает. Для герметизации лучше всего использовать эпоксидный компаунд, но учитывая, что расход материала будет большой, а стоимость его составляет примерно 40-45 долларов. Если дороговато, то вместо него можно применять всё тот же силиконовый герметик.

Используя силиконовой герметик, отдавайте предпочтения тому, на упаковке которого указано, что он подходит для использования при минусовых температурах

Существует два способа герметизации:

• полная заливка, когда панели заливаются герметиком;
• нанесение герметика на пространство между фотоэлементами и на крайние элементы.

В первом случае герметизация будет более надёжной. После заливки герметик должен схватиться. Затем сверху устанавливается оргстекло и плотно прижимается к пластинам, покрытым силиконом.

Для обеспечения амортизации и дополнительной защиты между задней поверхностью фотоэлементов и каркасом из ДСП многие мастера советуют устанавливать прокладку из жёсткого поролона шириной 1,5-2,5 см.

Делать это необязательно, но желательно, учитывая, что кремниевые пластины достаточно хрупкие и легко повреждаются.

После установки оргстекла на конструкцию ставят груз, под действием которого происходит выдавливание пузырьков воздуха. Солнечная батарея готова и после повторного тестирования её можно устанавливать в заранее выбранное место и подключать к гелиосистеме вашего дома.

Выводы и полезное видео по теме

Обзор фотоэлементов, заказанных в китайском интернет-магазине:

Видео-инструкция по изготовлению солнечной батареи:

Сделать солнечную батарею своими руками – не простая задача. КПД большинства таких батарей ниже, чем у панелей промышленного производства на 10-20%. Самое важное при конструировании солнечной батареи – правильно выбрать и установить фотоэлементы.

Не пытайтесь сразу создать огромную по площади панель. Попробуйте сначала соорудить маленький прибор, чтобы понять все нюансы этого процесса.

У вас есть практические навыки создания солнечных батарей? Поделитесь, пожалуйста, своим опытом с посетителями нашего сайта – пишите комментарии в расположенном ниже блоке. Там же можно задать вопросы по теме статьи.

пошаговые инструкции по сборке в домашних условиях из разных материалов с фото и видео

Наверное, нет такого человека, который не хотел бы стать более независимым. Возможность полностью распоряжаться собственным временем, путешествовать, не зная границ и расстояний, не задумываться о жилищных и финансовых проблемах — вот что даёт ощущение настоящей свободы. Сегодня мы расскажем о том, как, используя солнечное излучение, снять с себя бремя энергетической зависимости. Как вы догадались, речь пойдёт о солнечных батареях. А если быть точнее, то о том, можно ли своими руками построить настоящую солнечную электростанцию.

История создания и перспективы использования

Идею превращения энергии Солнца в электричество человечество вынашивало давно. Первыми появились гелиотермальные установки, в которых перегретый сконцентрированными солнечными лучами пар вращал турбины генератора. Прямое преобразование стало возможным лишь в середине XIX века, после того, как француз Александр Эдмон Баккарель открыл фотоэлектрический эффект. Попытки создать на основании этого явления действующую солнечную ячейку увенчались успехом лишь полвека спустя, в лаборатории выдающегося русского учёного Александра Столетова. Полностью описать механизм фотоэлектрического эффекта удалось ещё позже — человечество обязано этим Альберту Энштейну. К слову, именно за эту работу он получил Нобелевскую премию.

Баккарель, Столетов и Энштейн — вот те учёные, которые заложили фундамент современной солнечной энергетики

О создании первого солнечного фотоэлемента на основе кристаллического кремния возвестили мир сотрудники компании Bell Laboratories в далёком апреле 1954 года. Эта дата, по сути, и является отправной точкой технологии, которая в скором времени сможет стать полноценной заменой углеводородному топливу.

Поскольку ток одной фотоэлектрической ячейки составляет миллиамперы, то для получения электроэнергии достаточной мощности их приходится соединять в модульные конструкции. Защищённые от внешнего воздействия массивы солнечных фотоэлементов и являются солнечной батареей (из-за плоской формы устройство нередко называют солнечной панелью).

Преобразование солнечного излучения в электричество имеет огромные перспективы, ведь на каждый квадратный метр земной поверхности приходится в среднем 4.2 кВт/час энергии в день, а это экономия практически одного барреля нефти в год. Изначально используемая лишь для космической отрасли технология уже в 80-х годах прошлого века стала настолько обыденной, что фотоэлементы стали использовать в бытовых целях — в качестве источника питания калькуляторов, фотоаппаратов, светильников и т. д. Параллельно создавались и «серьёзные» гелиоэлектрические установки. Закреплённые на крышах домов, они позволяли полностью отказаться от проводного электричества. Сегодня можно наблюдать рождение электростанций, представляющих собой многокилометровые поля из кремниевых панелей. Вырабатываемая ими мощность позволяет питать целые города, поэтому можно с уверенностью говорить о том, что будущее — за солнечной энергетикой.

Современные солнечные электростанции представляют собой многокилометровые поля фотоэлементов, способные снабжать электричеством десятки тысяч домов

Солнечная батарея: как это работает

После того как Энштейн описал фотоэлектрический эффект, миру открылась вся простота такого, казалось бы, сложного физического явления. В его основе лежит вещество, отдельные атомы которого находятся в неустойчивом состоянии. При «бомбардировке» фотонами света из их орбит выбиваются электроны — вот они-то и являются источниками тока.

Практически полвека фотоэффект не имел практического применения по одной простой причине — отсутствовала технология получения материалов с неустойчивой атомной структурой. Перспективы дальнейших исследований появились лишь с открытием полупроводников. Атомы этих материалов имеют либо избыток электронов (n-проводимость), или же испытывают в них нехватку (p-проводимость). При использовании двухслойной структуры со слоем n-типа (катод) и p-типа (анод), «обстрел» фотонами света выбивает электроны из атомов n-слоя. Покидая свои места, они устремляются на свободные орбиты атомов p-слоя и далее через подключённую нагрузку возвращаются на исходные позиции. Наверное, каждый из вас знает, что движение электронов в замкнутом контуре представляет собой электрический ток. Вот только заставить электроны перемещаться удаётся не благодаря магнитному полю, как в электрических генераторах, а за счёт потока частиц солнечного излучения.

Солнечная панель работает благодаря фотоэлектрическому эффекту, который был открыт ещё в начале XIX века

Поскольку мощность одного фотоэлектрического модуля недостаточна для питания электронных устройств, то для получения требуемого напряжения используется последовательное подключение множества ячеек. Что же касается силы тока, то её наращивают параллельным соединением определённого количества таких сборок.

Генерация электричества в полупроводниках напрямую зависит от количества солнечной энергии, поэтому фотоэлементы не только устанавливают под открытым небом, но и стараются сориентировать их поверхность перпендикулярно падающим лучам. А чтобы защитить ячейки от механических повреждений и атмосферного воздействия, их монтируют на жёстком основании и сверху защищают стеклом.

Классификация и особенности современных фотоэлементов

Первую солнечную ячейку изготовили на основе селена (Se), однако низкий КПД (менее 1%), быстрое старение и высокая химическая активность селеновых фотоэлементов вынуждали искать другие, более дешёвые и эффективные материалы. И они нашлись в лице кристаллического кремния (Si). Поскольку этот элемент периодической таблицы является диэлектриком, его проводимость обеспечили за счёт включений из различных редкоземельных металлов. В зависимости от технологии изготовления существует несколько типов кремниевых фотоэлементов:

• монокристаллические;
• поликристаллические;
• из аморфного Si.

Первые изготавливаются методом срезания тончайших слоёв от слитков кремния самой высокой степени очистки. Внешне фотоэлементы монокристаллического типа выглядят как однотонные тёмно-синие стеклянные пластины с выраженной электродной сеткой. Их КПД достигает 19%, а срок службы составляет до 50 лет. И хоть производительность изготовленных на основе монокристаллов панелей постепенно падает, есть данные, что изготовленные более 40 лет назад батареи и сегодня сохраняют работоспособность, выдавая до 80% своей первоначальной мощности.

Монокристаллические солнечные ячейки имеют однородный тёмный цвет и срезанные углы — эти признаки не позволяют спутать их с другими фотоэлементами

В производстве поликристаллических фотоэлементов используют не такой чистый, но зато более дешёвый кремний. Упрощение технологии сказывается на внешнем виде пластин — они имеют не однородный оттенок, а более светлый узор, который образуют границы множества кристаллов. КПД таких солнечных ячеек немного ниже, чем у монокристаллических — не более 15%, а срок службы составляет до 25 лет. Надо сказать, что снижение основных эксплуатационных показателей абсолютно не сказалось на популярности поликристаллических фотоэлементов. Они выигрывают за счёт более низкой цены и не такой сильной зависимости от внешней загрязнённости, низкой облачности и ориентации на Солнце.

Поликристаллические фотоэлементы имеют более светлый синий оттенок и неоднородный рисунок — следствие того, что их структура состоит из множества кристаллов

Для солнечных батарей из аморфного Si используется не кристаллическая структура, а тончайший слой кремния, который напыляют на стекло или полимер. Хоть подобный метод производства и является самым дешёвым, такие панели имеют самый короткий срок жизни, причиной чему является выгорание и деградация аморфного слоя на солнце. Не радует этот тип фотоэлементов и производительностью — их КПД составляет не более 9% и во время эксплуатации существенно снижается. Использование солнечных батарей из аморфного кремния оправдано в пустынях — высокая солнечная активность нивелирует падение производительности, а бескрайние просторы позволяют размещать гелиоэлекростанции любой площади.

Возможность напылять кремниевую структуру на любую поверхность позволяет создавать гибкие солнечные панели

Дальнейшее развитие технологии производства фотоэлектрических элементов вызвано необходимостью в снижении цены и улучшении эксплуатационных характеристик. Максимальной производительностью и долговечностью сегодня обладают плёночные фотоэлементы:

• на основе теллурида кадмия;
• из тонких полимеров;
• с использованием индия и селенида меди.

О возможности применения в самодельных устройствах тонкоплёночных фотоэлементов говорить пока ещё рано. Сегодня их выпуском занимается только несколько наиболее «продвинутых» в технологическом плане компаний, поэтому чаще всего гибкие фотоэлементы можно увидеть в составе готовых солнечных панелей.

Какие фотоэлементы лучше всего подходят для солнечной батареи и где их можно найти

Изготовленные кустарным способом солнечные панели всегда будут находиться на шаг позади своих заводских собратьев, и на то есть несколько причин. Во-первых, известные производители тщательно отбирают фотоэлементы, отсеивая ячейки с нестабильными или сниженными параметрами. Во-вторых, при изготовлении гелиоэлектрических батарей используется специальное стекло с повышенным светопропусканием и сниженной отражающей способностью — найти такое в продаже практически невозможно. И в-третьих, прежде чем приступать к серийному выпуску, все параметры промышленных образцов обкатывают с использованием математических моделей. В итоге минимизируется влияние нагрева ячеек на КПД батареи, улучшается система отвода тепла, находится оптимальное сечение соединяющих шин, исследуются пути снижения скорости деградации фотоэлементов и т. д. Решать подобные задачи, не имея оборудованной лаборатории и соответствующей квалификации, невозможно.

Низкая стоимость самодельных солнечных батарей позволяет построить установку, позволяющую полностью отказаться от услуг энергокомпаний

Тем не менее сделанные своими руками солнечные батареи показывают неплохие результаты производительности и не так уж и сильно отстают от промышленных аналогов. Что же касается цены, то здесь мы имеем выигрыш более чем в два раза, то есть при одинаковых затратах самоделки дадут в два раза больше электроэнергии.

Учитывая всё вышесказанное, вырисовывается картина того, какие фотоэлементы подходят под наши условия. Плёночные отпадают по причине отсутствия в продаже, а аморфные — из-за короткого срока службы и низкого КПД. Остаются ячейки из кристаллического кремния. Надо сказать, что в первом самодельном устройстве лучше использовать более дешёвые «поликристаллы». И только обкатав технологию и «набив руку», следует переходить на монокристаллические ячейки.

Для обкатки технологий подойдут дешёвые некондиционные фотоэлементы — как и качественные устройства, их можно купить на зарубежных торговых площадках

Что касается вопроса, где взять недорогие солнечные элементы, то их можно найти на зарубежных торговых площадках типа Taobao, Ebay, Aliexpress, Amazon и др. Там они продаются как в виде отдельных фотоэлементов различных размеров и производительности, так и готовыми наборами для сборки солнечных панелей любой мощности.

Продавцы нередко предлагают фотоэлементы так называемого класса «B», которые представляют собой повреждённые солнечные батареи моно- или поликристаллического типа. Небольшие сколы, трещины или отсутствие уголков практически не сказывается на производительности ячеек, зато позволяет приобрести их по гораздо меньшей стоимости. Именно по этой причине их выгоднее всего использовать в самодельных гелиоэнергетических устройствах.

Можно ли заменить фотоэлектрические пластины чем-то другим

Редко у какого домашнего мастера не найдётся заветной коробочки со старыми радиодеталями. А ведь диоды и транзисторы от старых приёмников и телевизоров являются всё теми же полупроводниками с p-n-переходами, которые при освещении солнечным светом вырабатывают ток. Воспользовавшись этими их свойствами и соединив несколько полупроводниковых приборов, можно сделать самую настоящую солнечную батарею.

Для изготовления маломощной солнечной батареи можно использовать старую элементную базу полупроводниковых приборов

Внимательный читатель сразу же спросит, в чём подвох. Зачем платить за фабричные моно- или поликристаллические ячейки, если можно использовать то, что лежит буквально под ногами. Как всегда, дьявол скрывается в деталях. Дело в том, что самые мощные германиевые транзисторы позволяют получить на ярком солнце напряжение не более 0.2 В при силе тока, измеряемой микроамперами. Для того чтобы достичь параметров, которые выдаёт плоский кремниевый фотоэлемент, понадобится несколько десятков, а то и сотен полупроводников. Сделанная из старых радиодеталей батарея сгодится разве что для зарядки кемпингового светодиодного фонаря или небольшого аккумулятора мобильного телефона. Для реализации более масштабных проектов, без покупных солнечных ячеек не обойтись.

На какую мощность солнечных батарей можно рассчитывать

Задумываясь о строительстве собственной солнечной электростанции, каждый мечтает о том, чтобы полностью отказаться от проводного электричества. Для того чтобы проанализировать реальность этой затеи, сделаем небольшие расчёты.

Узнать суточное потребление электроэнергии несложно. Для этого достаточно заглянуть в присланный энергосбывающей организацией счёт и разделить количество указанных там киловатт на число дней в месяце. К примеру, если вам предлагают оплатить 330 кВт×час, то это значит, что суточное потребление составляет 330/30=11 кВт×час.

График зависимости мощности солнечной батареи в зависимости от освещённости

В расчётах следует обязательно учитывать тот факт, что солнечная панель будет вырабатывать электричество только в светлое время суток, причём до 70% генерации осуществляется в период с 9 до 16 часов. Кроме того, эффективность работы устройства напрямую зависит от угла падения солнечных лучей и состояния атмосферы.

Небольшая облачность или дымка снизят эффективность токоотдачи гелиоустановки в 2–3 раза, тогда как затянутое сплошными облаками небо спровоцирует падение производительности в 15–20 раз. В идеальных условиях для генерации 11 кВт×час энергии было бы достаточно солнечной батареи мощностью 11/7 = 1.6 кВт. Учитывая влияние природных факторов, этот параметр следует увеличить примерно на 40–50%.

Кроме того, есть ещё один фактор, заставляющий увеличить площадь используемых фотоэлементов. Во-первых, не следует забывать о том, что ночью батарея работать не будет, а значит, понадобятся мощные аккумуляторы. Во-вторых, для питания бытовых приборов нужен ток напряжением 220 В, поэтому понадобится мощный преобразователь напряжения (инвертор). Специалисты утверждают, что потери на накопление и трансформацию электроэнергии забирают до 20–30% от её общего количества. Поэтому реальная мощность солнечной батареи должна быть увеличена на 60–80% от расчётной величины. Принимая значение неэффективности в 70%, получаем номинальную мощность нашей гелиопанели, равную 1.6 + (1.6×0.7) =2.7 кВт.

Использование сборок из высокотоковых литиевых аккумуляторов является одним из наиболее изящных, но отнюдь не самым дешёвым способом хранения солнечной электроэнергии

Для хранения электроэнергии понадобятся низковольтные аккумуляторы, рассчитанные на напряжение 12, 24 или 48 В. Их ёмкость должна быть рассчитана на суточное потребление энергии плюс потери на трансформацию и преобразование. В нашем случае понадобится массив батарей, рассчитанных на хранение 11 + (11×0.3) = 14.3 кВт×час энергии. Если использовать обычные 12-вольтовые автомобильные аккумуляторы, то понадобится сборка на 14300 Вт×ч / 12 В = 1200 А×ч, то есть шесть аккумуляторов, рассчитанных на 200 ампер-часов каждый.

Как видите, даже для того, чтобы обеспечить электричеством бытовые потребности средней семьи, понадобится серьёзная гелиоэлектрическая установка. Что касается использования самодельных солнечных батарей для отопления, то на данном этапе такая затея не выйдет даже на границы самоокупаемости, не говоря уж о том, чтобы можно было что-то сэкономить.

Расчёт размера батареи

Размер батареи зависит от требуемой мощности и габаритов источников тока. При выборе последних вы обязательно обратите внимание на предлагаемое разнообразие фотоэлементов. Для использования в самодельных устройствах удобнее всего выбирать солнечные ячейки среднего размера. Например, рассчитанные на выходное напряжение 0.5 В и силу тока до 3 А поликристаллические панели размером 3×6 дюймов.

При изготовлении солнечной батареи они будут последовательно соединяться в блоки по 30 шт, что позволит получить требуемое для зарядки автомобильной батареи напряжение 13–14 В (учитывая потери). Максимальная мощность одного такого блока составляет 15 В × 3 А = 45 Вт. Исходя из этого значения, будет нетрудно подсчитать, сколько элементов понадобится для постройки солнечной панели заданной мощности и определить её размеры. Например, для постройки 180-ваттного солнечного электрического коллектора понадобится 120 фотоэлементов общей площадью 2160 кв. дюймов (1.4 кв.м).

Постройка самодельной солнечной батареи

Прежде чем приступать к изготовлению солнечной панели, следует решить задачи по её размещению, рассчитать габариты и подготовить необходимые материалы и инструмент.

Правильный выбор места установки — это важно

Поскольку солнечная панель будет изготавливаться своими руками, соотношение её сторон может быть любым. Это очень удобно, поскольку самодельное устройство можно более удачно вписать в экстерьер кровли или дизайн загородного участка. По этой же причине выбирать место для монтажа батареи следует ещё до начала проектировочных мероприятий, не забывая учитывать несколько факторов:

• открытость места для солнечных лучей в течение светового дня;
• отсутствие затеняющих построек и высоких деревьев;
• минимальное расстояние до помещения, в котором установлены аккумулирующие мощности и преобразователи.

Конечно, установленная на крыше батарея выглядит более органично, однако размещение устройства на земле имеет больше преимуществ. В этом случае исключается возможность повреждения кровельных материалов при установке поддерживающего каркаса, снижается трудоёмкость монтажа устройства и появляется возможность своевременного изменения «угла атаки солнечных лучей». И что самое главное — при нижнем размещении будет намного проще поддерживать чистоту поверхности солнечной панели. А это является залогом того, что установка будет работать в полную силу.

Монтаж солнечной панели на крыше вызвана скорее нехваткой места, чем необходимостью или удобством эксплуатации

Что понадобится в процессе работы

Приступая к изготовлению самодельной солнечной панели, следует запастись:

• фотоэлементами;
• многожильным медным проводом или специальными шинами для соединения солнечных ячеек;
• припоем;
• диодами Шоттки, рассчитанными на токоотдачу одного фотоэлемента;
• качественным антибликовым стеклом или плексигласом;
• рейками и фанерой для изготовления каркаса;
• силиконовым герметиком;
• метизами;
• краской и защитным составом для обработки деревянных поверхностей.

В работе понадобится самый простой инструмент, который всегда есть под рукой у домовитого хозяина — паяльник, стеклорез, пила, отвёртка, малярная кисть и др.

Инструкция по изготовлению

Для изготовления первой солнечной батареи лучше всего использовать фотоэлементы с уже припаянными выводами — в этом случае уменьшается риск повреждения ячеек при сборке. Тем не менее, если вы имеете навыки обращения с паяльником, то сможете немного сэкономить, купив солнечные элементы с нераспаянными контактами. Для постройки панели, которую мы рассматривали в приведённых выше примерах, понадобится 120 пластин. Используя соотношение сторон примерно 1:1, потребуется укладка 15 рядов фотоэлементов по 8 штук в каждом. При этом мы сможем каждые два «столбика» соединить последовательно, а четыре таких блока подключить параллельно. Таким образом можно избежать путаницы в проводах и получить ровный, красивый монтаж.

Схема электрических соединений домашней солнечной электростанции

Корпус

Сборку солнечной панели всегда следует начинать с изготовления корпуса. Для этого нам понадобятся алюминиевые уголки или деревянные рейки высотой не более 25 мм — в этом случае они не будут бросать тень на крайние ряды фотоэлементов. Исходя из размеров наших кремниевых ячеек размером 3х6 дюймов (7.62х15.24 см), размер рамы должен составлять не менее 125х 125 см. Если вы решите использовать другое соотношение сторон (например, 1:2), то каркас можно дополнительно усилить поперечиной из рейки такого же сечения.

Обратную сторону корпуса следует зашить панелью из фанеры или OSB, а в нижнем торце рамы просверлить вентиляционные отверстия. Соединение внутренней полости панели с атмосферой понадобится для выравнивания влажности — в противном случае не избежать запотевания стёкол.

Для изготовления корпуса солнечной панели подойдут самые простые материалы — деревянные рейки и фанера

По внешнему размеру каркаса вырезают панель из плексигласа или высококачественного стекла высокой степени прозрачности. В крайнем случае можно использовать оконное стекло толщиной до 4 мм. Для его крепления подготавливают уголковые кронштейны, в которых выполняют сверления для крепления к раме. При использовании оргстекла можно проделать отверстия непосредственно в прозрачной панели — это упростит сборку.

Чтобы защитить деревянный корпус солнечной батареи от влаги и грибка, его пропитывают антибактериальным составом и окрашивают масляной краской.

Для удобства сборки электрической части, из ДВП или другого диэлектрического материала вырезают подложку по внутреннему размеру рамы. В дальнейшем на ней будет выполняться монтаж фотоэлементов.

Пайка пластин

Перед тем как начать пайку, следует «прикинуть» укладку фотоэлементов. В нашем случае понадобится 4 массива ячеек по 30 пластин в каждом, причём располагаться в корпусе они будут пятнадцатью рядами. С такой длинной цепочкой будет неудобно работать, к тому же возрастает риск повреждения хрупких стеклянных пластин. Рационально будет соединять по 5 деталей, а окончательную сборку выполнять после того, как фотоэлементы будут смонтированы на подложке.

Для удобства, фотоэлементы можно смонтировать на непроводящей подложкке из текстолита, оргстекла или ДВП

После соединения каждой цепочки, следует проверить её работоспособность. Для этого каждую сборку помещают под настольную лампу. Записывая значения силы тока и напряжения, можно не только контролировать работоспособность модулей, но и сравнивать их параметры.

Для пайки используем маломощный паяльник (максимум 40 Вт) и хороший, легкоплавкий припой. Его в небольшом количестве наносим на выводные части пластин, после чего, соблюдая полярность подключения, соединяем детали друг с другом.

При пайке фотоэлементов следует проявлять максимальную аккуратность, поскольку эти детали отличаются повышенной хрупкостью

Собрав отдельные цепочки, разворачиваем их тыльной частью к подложке и при помощи силиконового герметика приклеиваем к поверхности. Каждый 15-вольтовый блок фотоэлементов снабжаем диодом Шоттки. Этот прибор позволяет току протекать только в одном направлении, поэтому не позволит аккумуляторам разряжаться при низком напряжении солнечной панели.

Окончательное соединение отдельных цепочек фотоэлементов выполняют согласно представленной выше электрической схеме. В этих целях можно использовать специальную шину или многожильный медный провод.

Навесные элементы солнечной батареи следует закрепить термоклеем или саморезами

Сборка панели

Подложки с расположенными на них фотоэлементами укладывают в корпус и крепят саморезами. Если рама усиливалась поперечиной, то в ней выполняют несколько сверлений под монтажные провода. Кабель, который выводят наружу, надёжно фиксируют на раме и припаивают к выводам сборки. Чтобы не путаться с полярностью, лучше всего использовать двухцветные провода, подключая красный вывод к «плюсу» батареи, а синий — к её «минусу». По верхнему контуру рамы наносят сплошной слой силиконового герметика, поверх которого укладывают стекло. После окончательной фиксации сборку солнечной батареи считают законченной.

После того, как на герметик будет установлено защитное стекло, панель можно транспортировать к месту установки

Установка и подключение солнечной батареи к потребителям

В силу ряда причин самодельная солнечная панель является достаточно хрупким устройством, поэтому требует обустройства надёжного поддерживающего каркаса. Идеальным вариантом будет конструкция, которая позволит ориентировать источник бесплатной электроэнергии в обеих плоскостях, однако сложность такой системы чаще всего является весомым доводом в пользу простой наклонной системы. Она представляет собой подвижную раму, которую можно выставить под любым углом к светилу. Один из вариантов каркаса, сбитого из деревянного бруса, представлен ниже. Вы же можете использовать для его изготовления металлические уголки, трубы, шины и т. д. – всё, что есть под руками.

Чертёж каркаса солнечной батареи

Чтобы подключить солнечную батарею к аккумуляторам, понадобится контроллер заряда. Этот прибор будет следить за степенью заряда и разряда батарей, контролировать токоотдачу и выполнять переключение на сетевое питание при значительной просадке напряжения. Прибор необходимой мощности и требуемого функционала можно купить в тех же торговых точках, где продаются фотоэлементы. Что касается питания бытовых потребителей, то для этого потребуется трансформировать низковольтное напряжение в 220 В. С этим успешно справляется другое устройство — инвертор. Надо сказать, что отечественная промышленность выпускает надёжные приборы с хорошими ТТХ, поэтому преобразователь можно купить на месте — бонусом в этом случае будет «настоящая» гарантия.

Одной солнечной батареи для полноценного электроснабжения дома будет недостаточно — понадобятся еще и аккумуляторы, контроллер заряда и инвертор

В продаже можно найти инверторы одной и той же мощности, отличающиеся по цене в разы. Подобный разброс объясняется «чистотой» выходного напряжения, что является необходимым условием питания отдельных электрических устройств. Преобразователи с так называемой чистой синусоидой имеют усложнённую конструкцию, и как следствие, более высокую стоимость.

Видео: изготовление солнечной панели своими руками

Постройка домашней солнечной электростанции является нетривиальной задачей и требует как финансовых и временных затрат, так и минимальных знаний основ электротехники. Приступая к сборке солнечной панели, следует соблюдать максимальное внимание и аккуратность — только в этом случае можно рассчитывать на удачное решение вопроса. Напоследок хотелось бы напомнить о том, что загрязнение стекла является одним из факторов падения производительности. Не забывайте своевременно чистить поверхность солнечной панели, иначе она не сможет работать на полную мощность.

Солнечная панель своими руками, ее изготовление и сборка. Солнечные батареи своими руками

Многих людей интересует, как можно преобразовать солнечную энергию в электричество. Альтернативные источники энергии всегда занимали умы людей, и уже сегодня каждый может получить энергию солнца. В статье мы расскажем как самостоятельно изготовить панели преобразователи из подручных средств (в домашних условиях), дадим пошаговую инструкцию по сборке конструкции.

Как это работает

Альтернативный источник энергии представляет собой генератор, действующий на основе фотоэлектрического эффекта. Он позволяет преобразовывать энергию солнца в электричество. Попадая на кремниевые пластины, являющиеся составными частями солнечной батареи, кванты света вытесняют электроны с последних орбит каждого атома кремния. Таким образом, можно получить большое количество свободных электронов, которые и образуют электрический ток.

Прежде чем приступить к изготовлению солнечной панели, нужно выбрать модули преобразователи, которые будут использованы: монокристаллические, поликристаллические или аморфные. Наиболее доступными являются первый и второй варианты. Для того чтобы выбрать подходящие элементы, необходимо знать их точные характеристики:

1. Поликристаллические пластины с кремнием дают довольно низкий КПД — не более 8-9%. Однако они выгодно отличаются тем, что могут работать даже во время пасмурной погоды или облачности.
2. Монокристаллические пластины выдают около 13-14% КПД, однако любая облачность, не говоря уже о пасмурной погоде, значительно снижают мощность батареи, собранной из таких пластин.

Оба вида пластин отличаются длительным сроком службы — от 20 до 40 лет.

Приобретая кремниевые пластины для самостоятельной сборки можно брать элементы с небольшими дефектами — так называемые модули B-типа. Некоторые компоненты пластин можно заменить, собрав таким образом батарею за существенно меньшие деньги.

Проектирование солнечной батареи

Планируя размещение преобразователей, нужно выбрать место ее установки так, чтобы она располагалась под наклоном, принимая лучи солнца более — менее перпендикулярно. Идеальным способом станет такое размещение батарей, чтобы можно было корректировать их угол наклона. Располагать их нужно с наиболее освещённой стороны участка, причем чем выше, тем лучше — например, на крыше дома. Однако далеко не все крыши могут выдержать вес полноценной солнечной батареи, поэтому в некоторых случаях рекомендуется установить специальные опорные подставки под преобразователи.

Необходимый угол, под которым должна располагаться батарея, можно высчитать исходя из географического положения данного участка, а также уровня солнцестояния в данной местности.

Материалы для изготовления

Вам потребуются:

• модули преобразователи B-типа,
• алюминиевые уголки или готовые рамы для будущей батареи,
• защитное покрытие для модулей.

Опорные рамы можно изготовить самостоятельно, используя алюминиевые рамки, или же можно приобрести уже готовые, различные по размеру.

Защитное покрытие для солнечных батарей может отсутствовать, а может представлять собой:

• стекло,
• поликарбонат,
• оргстекло,
• плексиглас.

В принципе, все защитные покрытия могут быть использованы без больших потерь преобразуемой энергии, однако плексиглас пропускает лучи хуже всех перечисленных материалов.

Монтаж

Размер рамки солнечной батареи зависит от того, сколько модулей будет использовано. Планируя расположение элементов, необходимо оставить между модулями расстояние в 3-5 мм для компенсации возможного изменения размеров из-за перепадов температуры.

• Рассчитав данные и получив нужные размеры, можно приступать к монтажу рамки. Если используются готовые рамки, нужно просто подобрать модули, полностью заполняющие их. Алюминиевые уголки позволяют создать батарею любого размера.
• Рамка из алюминиевых уголков собирается с помощью крепежных элементов. На внутреннюю часть рамки наносится силиконовый герметик. Наносить его нужно тщательно, не пропуская ни одного миллиметра — от этого напрямую зависит срок службы батареи.
• Далее в рамку помещается панель из выбранного защитного материала. Рекомендуется с помощью метизов качественно закрепить материал на рамке. Для этого понадобятся шурупы и шуруповерт. По окончании работ стекло или его аналог необходимо очистить от пыли и мусора.
• Приобретенные модули могут как содержать уже припаянные контакты, так и нет. В любом случае рекомендуется либо произвести пайку с нуля, то есть трижды — для большей надежности — с использованием припоя и кислоты для паяния, либо пройтись с паяльником по уже сделанной пайке.
• Солнечная батарея может быть собрана либо сразу на подготовленной раме, либо сначала на размеченном картоне. Выложив элементы на стекло необходимым способом, нужно соединить их пайкой: с одной стороны дорожки, ведущие ток, со знаком «плюс»; с другой стороны — со знаком «минус». Контакты последних элементов должны быть выведены на широкий серебряный проводник, так называемую шину.

• После окончания пайки необходимо проверить работу и тщательно ликвидировать все проблемы, убедиться в работоспособности панели.

Окончательным этапом работ станет герметизация изготовленных панелей с помощью специального эластичного герметика. Все соединенные модули полностью покрываются этой смесью. После ее полного высыхания нужно поставить вторую панель защитного материала, а также разместить получившийся источник альтернативной энергии под нужным углом в планируемом месте.

Видео

Полная видео инструкция по изготовлению солнечной батареи для дома:

Фото

Есть модели калькуляторов на солнечных . Как правило, такая батарея состоит из трех фотоэлементов. Иногда их бывает больше. Элементы нужно извлечь, причем так, чтобы сохранить соединительные , припаянные к элементу или закрепленные на нем с помощью зажимов. Это существенно облегчит монтаж. Для изготовления самодельного источника энергии очень пригодится также чувствительный измерительный прибор – например, мультиметр. Отдельно взятый элемент выдает следующее количество электроэнергии с 1 кв. см площади:

Ток до 24 мА;
— напряжение 0,5 В.

Под нагрузкой получится половина напряжения, что для практических целей совершенно недостаточно. Если нужно большее напряжение или больший ток, нужно соединить несколько таких элементов между собой. Для этого необходима общая панель из диэлектрика (например, текстолита). Последовательное соединение (с обязательным соблюдением полярности) даст возможность увеличить выходное напряжение, но внутреннее сопротивление фотоэлементов довольно велико. Для его снижения (и увеличения выходной мощности ) полезно применить и параллельное включение отдельных элементов. Параллельно можно подключать как цепочки последовательно соединенных элементов батареи, так и отдельные элементы друг к другу.

В любом случае нужно следить за соблюдением полярности. Если удалось сохранить провода, присоединенные к отдельным пластинам, спаять элементы довольно легко, но это нужно с применением теплоотвода. Но при извлечении фотоэлементов сохранить провода удается не всегда. В этом случае можно применить пружинные зажимы и даже небольшие пружинки от шариковых ручек. Точно по такому же принципу можно собрать солнечную из селеновых пластин от старых фотоэкспонометров.

Сам элемент паять нельзя, поскольку в домашних условиях это приведет, скорее всего, к пробою.

Старые радиодетали или ненужные компьютерные мыши

Чаще всего под не оказывается готовых фотоэлементов. В этом случае можно воспользоваться имеющимися в наличии старыми радиодеталями. Например, соединив последовательно 20 точечных диодов в стеклянном корпусе (например, Д9, Д2), можно получить напряжение 1,2В. Разумеется, соблюдение полярности необходимо и в этом случае. Если корпус диода покрыт краской, ее нужно смыть или соскоблить. Диоды подходят любые, как кремниевые, так и германиевые. Дополнительное параллельное соединение диодов и цепочек диодов точно так же, как и в первом случае, помогают снизить внутреннее сопротивление батареи. С этой же целью можно применять фотодиоды от вышедших из строя компьютерных мышей. Возможно и использование светодиодов, которые также могут работать как фотоэлементы.

Батарея из транзисторов

Вместо диодов можно использовать транзисторы с металлическими корпусами. Здесь для доступа света нужно удалить металлический корпус или его верхнюю часть. Использовать можно переходы коллектор — база и эмиттер — база. В данном случае подходят как кремниевые, так и германиевые транзисторы, транзисторы с оборванным коллектором или эмиттером, но желательно, чтобы они были однотипными. Правила соединения те же, что указаны в первых двух способах. Полезно применение дополнительных отражающих , отбрасывающих свет на солнечную батарею.

Чем мощнее транзисторы, тем больший ток можно снять с батареи.

Некоторые тонкости

Транзисторы, как и вообще любые фотоэлементы, желательно предохранять от механических повреждений и попадания пыли. Для этого собранную батарею всего закрыть сверху. Подходит прозрачная или тонкое кварцевое стекло. Можно применять и тонкое оргестекло. Обычное оконное стекло или, скажем, триплекс, не подходят, так как задерживает ультрафиолетовые лучи.

Важно правильно обеспечить положение батареи относительно солнца, поскольку от этого зависит эффективность ее работы. КПД солнечных батарей, сделанных дома, довольно низкий и не превышает 10%. Получить электроэнергию можно и не в очень солнечный день, но батарея не должна находиться в сильно затененном месте. Напряжения хватит, чтобы зарядить аккумуляторы где-нибудь на даче или в походе. Кстати, таким способом можно даже осветить темный подвал, если снаружи батарею, а внутри – светодиод.

В течение светового дня на поверхность планеты поступают потоки солнечной энергии. Ученые и инженеры давно придумали, каким способом можно ее использовать. Преобразовывать энергию дневного светила позволяют солнечные батареи. Их эффективность пока что далека от идеальной, но со временем она будет увеличиваться благодаря работе специалистов.

Инструкция

Работа солнечной батареи основана на физических свойствах полупроводниковых элементов. Фотоны света выбивают электроны с внешнего радиуса атомов. При этом образуется значительное число свободных электронов. Если теперь замкнуть цепь, по ней будет протекать электрический ток. Он, впрочем, слишком мал, чтобы можно было ограничиться использованием одного-двух фотоэлементов.

Обычно отдельные компоненты соединяют в систему, чтобы образовалась батарея. Из нескольких подобных батарей формируют модули. Чем большее число фотоэлементов соединяется вместе, тем выше эффективность технической системы. Значение имеет также и положение солнечной батареи относительно светового потока. Количество энергии прямо зависит от угла, под которым на фотоэлементы падают солнечные лучи.

Одна из основных рабочих характеристик солнечной батареи – коэффициент полезного действия (КПД). Он определяется как результат деления мощности получаемой энергии на мощность светового потока, который падает на рабочую поверхность батареи. К настоящему времени КПД солнечных батарей, используемых на практике, колеблется в пределах от 10 до 25 процентов.

Осенью 2013 года в печати появились сообщения о том, что немецким инженерам удалось создать экспериментальный фотоэлемент, КПД которого приближается к 45%. Чтобы добиться таких невероятных для стандартной солнечной батареи показателей, конструкторам пришлось использовать четырехэтажную схему компоновки фотоэлемента. Это позволило увеличить общее число полезных полупроводниковых переходов.

Специалисты подсчитали, что в будущем вполне возможно будет достичь более высоких показателей КПД, вплоть до 85%. В чем причина нынешнего отставания батареи от расчетных характеристик? Разница между реальными цифрами и теоретически возможными показателями объясняется свойствами тех материалов, которые используются для изготовления батарей. Обычно панели делают из кремния, который может поглощать лишь инфракрасное излучение. А вот энергия ультрафиолетовых лучей почти не используется.

Один из путей повышения эффективности солнечных батарей – использование многослойных конструкций. Такой модуль включает в себя несколько тонких слоев, изготовленных из разнородных материалов. Вещества при этом подбирают так, чтобы слои были согласованы с точки зрения поглощения энергии. В теории подобные многослойные «пироги» могут обеспечивать КПД, доходящий почти до 90%.

Еще одно перспективное направление разработок – применение панелей, выполненных из монокристаллов кремния. Этот материал пока что, к сожалению, существенно дороже поликристаллических аналогов. Таким образом, чтобы повысить эффективность солнечных батарей, приходится делать конструкцию более дорогостоящей, что увеличивает сроки окупаемости затрат.

Источники:

• Поставлен новый рекорд эффективности солнечных батарей в 2019
  

С модом Industrial Craft 2 в мир Minecraft приходят технологии двадцать первого столетия. Геймер имеет возможность создавать новейшие установки для производства энергии, автоматизации различных процессов и выполнения прочих игровых задач. Для первого из вышеперечисленных действий очень пригодится солнечная панель.

Отличие улучшенной солнечной панели от обычной

Такие источники энергии существовали в Industrial Craft с самого начала. Впрочем, геймеры были ими не очень довольны. Для действительно полноценного восполнения энергетических потребностей в игре требовалось сооружать просто огромное поле, состоящее сплошь из солнечных панелей. Кроме того, такие устройства были весьма капризными в плане погодных условий и времени суток. Они функционировали, по сути, только ясным днем, из-за чего толку от них было немного.

Потому разработчики мода создали для него специальный аддон — Advanced Solar Panels. Такое дополнение добавило в игру улучшенные панели для аккумуляции и преобразования солнечной энергии. Они стали более компактными, но при этом весьма емкими. Кроме того, они способны производить электричество даже ночной порой и в ненастье.

Ресурсы для создания такой панели простым методом

Крафтить подобную панель предполагается двумя способами — более простым и усложненным. В первом случае для ее создания потребуется солнечная батарея, композит, укрепленное стекло, улучшенная электросхема и усовершенствованный корпус механизма либо светящаяся укрепленная пластина — в зависимости от того, какая именно версия мода используется: 3.3.4 или более старая.

Композит получается, если сжимать специальный композитный слиток с помощью компрессора. Создается же этот исходный материал из сплава трех металлов: очищенного железа, бронзы и олова — в виде слитков или же пластин. Композит нужен также для изготовления укрепленного стекла. Для этого две его пластины устанавливают в крайние ячейки среднего вертикального либо горизонтального ряда верстака. Остальные слоты занимают стеклянные блоки. Из такого количества материалов получается семь единиц укрепленного стекла.

Солнечную батарею скрафтить намного сложнее. Здесь потребуется по три стеклянных блока и единиц угольной пыли, две электросхемы и генератор. Последний устанавливают в центр нижнего ряда крафтинговой сетки, по бокам от него располагают электросхемы, над ним и по верхним углам — угольную пыль, а остальные места достаются стеклу.

Улучшенная электросхема делается из обычной, которую непременно для этого надо поместить в центр станка. По углам его сетки встанет четырех единицы пыли редстоуна, в двух оставшихся вертикальных ячейках — светопыль (создаваемая при разрушении глоустона — светящегося камня из Ада), а в паре горизонтальных — лазурит.

Улучшенный корпус механизма делается из аналогичного простого устройства. Обычный корпус механизма нужно поставить в центральную ячейку верстака,по бокам от него расположить две единицы углепластика (получаемого путем компрессорного сжатия углеволокна), по углам — четыре пластины закаленного железа, а в оставшиеся две ячейки вставить композит.

Если же вместо такого корпуса механизма будет использоваться светящаяся укрепленная пластина, ее получают из немного других ресурсов. В центр станка на сей раз пойдет укрепленная пластина из железа и иридия, под нею будет вставлен алмаз, над нею — солнечная часть (из светопыли и двух единиц розовой материи), по бокам — ультрамарин, а по углам — красная пыль.

Сборка улучшенной солнечной панели при наличии нужных ресурсов не составит труда. Весь верхний ряд верстака будет занят тремя блоками укрепленного стекла, в центральный слот пойдет солнечная батарея, по бокам от нее — композит, под ним — две улучшенных электросхемы, а между ними — усовершенствованный корпус механизма либо светящаяся укрепленная пластина.

Усложненный способ крафтинга экологически чистого источника энергии

Изготовление улучшенной солнечной панели по более сложному рецепту должно осуществляться примерно так же. Единственное серьезное отличие — здесь вместо укрепленного стекла будет использоваться светящаяся стеклянная панель в таком же количестве — три штуки.

Для ее изготовления сперва надо скрафтить светящийся уран. Для этого его слиток в обогащенном виде необходимо поместить в центр верстака, а по бокам, снизу и сверху поставить четыре единицы светопыли. Таких изделий потребуется две штуки.

Слитки светящегося урана пойдут в крайние ячейки среднего горизонтального ряда станка, между ними встанет светопыль, а остальные шесть слотов займет укрепленное стекло. В итоге получатся светящиеся стеклянные панели, причем в достаточном количестве — шесть штук (этого хватит аж на две улучшенных солнечных панели).

В современном мире сложно представить себе существование без электрической энергии. Освещение, отопление, связь и прочие радости комфортной жизни напрямую зависят от неё. Это заставляет искать альтернативные и независимые источники, одним из которых является солнце. Эта область энергетики пока ещё не слишком развита, и промышленные установки стоят недёшево. Выходом станет изготовление солнечных батарей своими руками.

Что такое солнечная батарея

Солнечная батарея представляет собой панель, состоящую из соединённых между собой фотоэлементов.
Она напрямую преобразует солнечную энергию в электрический ток. В зависимости от устройства системы, электрическая энергия аккумулируется или сразу идёт на энергообеспечение зданий, механизмов и приборов.

Солнечная батарея состоин из соединённых между собой фотоэлементов

Простейшими фотоэлементами пользовался почти каждый. Они встроены в калькуляторы, фонарики, аккумуляторы для подзарядки электронных гаджетов, садовые фонарики. Но этим использование не ограничивается. Существуют электромобили с подзарядкой от солнца, в космосе это один из основных источников энергии.

В странах с большим количеством солнечных дней батареи устанавливаются на крышах домов и используются для отопления и нагрева воды. Этот вид называют коллекторами, они преобразуют энергию солнца в тепловую.

Нередко электроснабжение целых городов и посёлков происходит только за счёт этого вида энергии. Строятся электростанции, работающие на солнечной радиации. Особенное распространение они получили в США, Японии и Германии.

Устройство

В основе устройства солнечной батареи лежит явление фотоэффекта, открытое в ХХ веке А.Энштейном. Выяснилось, что в некоторых веществах под действием солнечного света или других веществ, происходит отрыв заряженных частиц. Это открытие и привело в 1953 году к созданию первого гелиомодуля.

Материалом для изготовления элементов служат полупроводники — совмещённые пластины из двух материалов с разной проводимостью.
Чаще всего для их изготовления используется поликристаллический или монокристаллический кремний с различными добавками.

Под действием солнечного света в одном слое появляется избыток электронов, а в другом — их недостаток. «Лишние» электроны переходят в область с их недостатком, этот процесс получил название р-n переход.

Солнечный элемент состоит из двух полупроводниковых слоём с разной проводимостью

Между материалами, образующими избыток и недостаток электронов, помещён барьерный слой, препятствующий переходу. Это необходимо для того, чтобы ток возникал только при наличии источника потребления энергии.

Попадающие на поверхность фотоны света выбивают электроны и снабжают их необходимой энергией для преодоления барьерного слоя. Отрицательные электроны переходят из р-проводника в n-проводник, а положительные совершают обратный путь.

За счёт разной проводимости материалов полупроводника удаётся создать направленное движение электронов. Таким образом возникает электрический ток.

Элементы последовательно соединены между собой, образуя панель большей или меньшей площади, которую и называют батареей. Такие батареи можно напрямую подключать к источнику потребления. Но поскольку солнечная активность в течение суток меняется, а ночью прекращается вообще, используют аккумуляторы, накапливающие энергию на время отсутствия солнечного света.

Необходимой составляющей в этом случае является контроллер. Он служит для контроля за зарядкой аккумулятора и отключает батарею при полном заряде.

Вырабатываемый солнечной батареей ток является постоянным, для использования его необходимо преобразовать в переменный. Для этого служит инвертор.

Поскольку все электрические приборы, потребляющие энергию, рассчитаны на определённое напряжение, в системе необходим стабилизатор, обеспечивающий нужные значения.

Между гелиомодулем и потребителем устанавливают дополнительные приборы

Только при наличии всех этих составляющих можно получить функциональную систему, снабжающую энергией потребители и не грозящую вывести их из строя.

Виды элементов для модулей

Существует три основных типа гелиопанелей: поликристаллические, монокристаллические и тонкоплёночные. Чаще всего все три типа производятся из кремния с различными добавками. Используются также теллурид кадмия и селенид меди-кадмия, особенно для производства плёночных панелей. Эти добавки способствуют увеличению эффективности ячеек на 5-10 %.

Кристаллические

Самые популярные — монокристаллические. Они изготавливаются из монокристаллов, имеют равномерную структуру. Такие пластины имеют форму многоугольника или прямоугольника со срезанными углами.

Монокристаллическая ячейка имеет форму прямоугольника со скошеными углами

Батарея, собранная из монокристаллических элементов, имеет большую по сравнению с другими видами производительность, её КПД 13 %.
Она легка и компактна, не боится небольшого изгиба, может быть установлена на неровную поверхность, срок службы 30 лет.

К недостаткам можно отнести значительное снижение мощности при облачности, вплоть до полного прекращения выработки энергии. Это же происходит и при затемнении, ночью батарея работать не будет.

Поликристаллическая ячейка имеет форму прямоугольника, что позволяет собрать панель без пропусков

Поликристаллические производятся методом литья, имеют прямоугольную или квадратную форму и неоднородную структуру. Эффективность их ниже монокристаллических, КПД всего 7-9 %, но падение выработки при облачности, запылении или в сумерках несущественно.

Поэтому их применяют при устройстве уличного освещения, их же чаще используют самоделкины. Стоимость таких пластин ниже монокристаллов, срок эксплуатации 20 лет.

Плёночные

Токкоплёночные или гибкие элементы изготавливаются из аморфной формы кремния. Гибкость панелей делает их мобильными, свернув рулоном их можно взять с собой в путешествия и иметь независимый источник энергии в любом месте. Это же свойство позволяет монтировать их на криволинейных поверхностях.

Плёночная батарея изготавливается из аморфного кремния

По эффективности плёночные панели уступают кристаллическим в два раза, для производства одинакового количества необходима двойная площадь батареи. Да и долговечностью плёнка не отличается — в первые 2 года их эффективность падает на 20-40 %.

Но при облачности или затемнении выработка энергии сокращается всего на 10-15 %. Несомненным достоинством можно считать их относительную дешевизну.

Из чего можно сделать гелиопанель в домашних условиях

Несмотря на все преимущества батарей промышленного производства, главным их недостатком является высокая цена. Этой неприятности можно избежать, изготовив простейшую панель своими руками из подручных материалов.

Из диодов

Диод — это кристалл в пластиковом корпусе, выступающем в роли линзы. Она концентрирует солнечные лучи на проводнике, в результате возникает электрический ток. Соединив между собой большое количество диодов, получаем солнечную батарею. В качестве платы можно использовать картон.

Проблема в том, что мощность полученной энергии мала, для выработки достаточного количества понадобится огромное количество диодов. По финансовым и трудозатратам такая батарея намного превосходит заводскую, а по мощности сильно ей уступает.

Кроме того, выработка резко падает при уменьшении освещённости. Да и сами диоды ведут себя некорректно — нередко возникает самопроизвольное свечение. То есть сами же диоды потребляют произведённую энергию. Вывод напрашивается сам: неэффективно.

Из транзисторов

Как и в диодах, главный элемент транзистора — кристаллик. Но он заключён в металлический корпус, не пропускающий солнечный свет. Для изготовления батареи крышка корпуса спиливается ножовкой по металлу.

Батарею небольшой мощности можно собрать из транзисторов

Затем элементы крепят к пластине из текстолита или другого материала, подходящего на роль платы, и соединяют между собой. Таким способом можно собрать батарею, энергии которой достаточно для работы фонарика или радиоприёмника, но большой мощности ожидать от такого устройства не стоит.

Но в качестве походного источника энергии небольшой мощности вполне подойдёт. Особенно если вас увлекает сам процесс создания и не очень важна практическая польза от результата.

Умельцы предлагают использовать в качестве фотоэлементов CD-диски и даже медные пластины. Портативную зарядку для телефона несложно изготовить из фотоэлементов от садовых фонариков.

Лучшим решением будет покупка готовых пластин. Некоторые интернет-площадки продают модули с небольшим производственным браком по приемлемой цене, они вполне пригодны для использования.

Рациональное размещение батарей

От размещения модулей в большой степени зависит, сколько энергии будет производить система. Чем больше лучей попадёт на фотоэлементы, тем больше они произведут энергии. Для оптимального расположения нужно соблюдать следующие условия:

Важно! Сила тока батареи задаётся производительностью самого слабого элемента. Даже небольшая тень на одном модуле может снизить производительность системы от 10 до 50%.

Как рассчитать необходимую мощность

Прежде чем приступить к сборке батареи, необходимо определиться с требуемой мощностью. От этого зависит количество приобретаемых ячеек и общая площадь готовых батарей.

Система может быть как автономной (самостоятельно обеспечивающей электричеством дом), так и комбинированной, совмещающей энергию солнца и традиционного источника.

Расчёт состоит из трёх шагов:

1. Выясните общую потребляемую мощность.
2. Определите достаточную ёмкость аккумуляторной батареи и мощность инвертора.
3. Вычислите необходимое количество ячеек на основе данных об инсоляции в вашем регионе.

Потребляемая мощность

Для автономной системы определить её можно по вашему электросчётчику. Общее количество потребляемой энергии за месяц разделите на количество дней и получите среднее значение ежедневного потребления.

Если от батареи будет запитана только часть устройств, выясните их мощность по паспорту или маркировке на приборе. Полученные значения умножьте на количество часов работы в сутки. Сложив полученные значения для всех устройств, получите среднее потребление в сутки.

Ёмкость АБ (аккумуляторной батареи) и мощность инвертора

АБ для солнечных систем должны выдерживать большое количество циклов разряда и разряда, иметь малый саморазряд, выдерживать большой ток зарядки, работать при высоких и низких температурах, при этом требовать минимального обслуживания.
Эти параметры оптимальны у свинцово-кислотных АБ.

Ещё один немаловажный показатель — ёмкость, максимальный заряд, который может принять и сохранить аккумулятор. Недостаточную ёмкость увеличивают, соединяя АБ параллельно, последовательно или комбинируя оба соединения.

Выяснить необходимое количество АБ поможет расчёт. Рассмотрим его для концентрации запаса энергии на 1 день в АБ ёмкостью 200 А.ч и напряжением 12 В.

Предположим, ежедневная потребность составляет 4800 В.час, выходное напряжение системы 24 В. Учтём, что потери на инверторе составят 20%, введём поправочный коэффициент 1,2.

4800:24х1.2=240 А.ч

Глубина разряда АБ не должны превышать 30-40%, учтём это.

240х0.4= 600 А.ч

Полученное значение втрое превышает ёмкость аккумулятора, поэтому для запаса необходимого количества потребуется 3 АБ, соединённых параллельно. Но при этом напряжение аккумулятора 12 В, чтобы увеличить его в два раза, понадобится ещё 3 АБ, соединённых последовательно.

Для получения напряжения в 48 В соедините параллельно две параллельные цепочки по 4 АБ

Инвертор служит для преобразования постоянного тока в переменный. Выбирают его по пиковой, максимальной нагрузке.
На некоторых потребляющих устройствах величина пускового тока значительно выше номинальной. Именно этот показатель и берётся в расчёт. В остальных случаях учитываются номинальные значения.

Имеет значение и форма напряжения. Лучший вариант — чистая синусоида. Для приборов, нечувствительных к перепадам напряжения подойдёт квадратная форма. Следует также учитывать возможность переключения прибора от АБ напрямую к солнечным батареям.

Необходимое количество ячеек

Показатели инсоляции в разных областях сильно отличаются. Для правильного расчёта необходимо знать эти цифры для вашей местности, данные несложно найти в интернете или на метеостанции.

Таблица инсоляции по месяцам для разных регионов

Инсоляция зависит не только от времени года, но и от угла наклона батареи

При расчёте ориентируйтесь на показатели наименьшей инсоляции в течение года, иначе в этот период батарея не будет вырабатывать достаточное количество энергии.

Предположим, минимальные показатели — в январе, 0.69, максимальные — в июле, 5.09.

Поправочные коэффициент для зимнего времени — 0.7, для летнего — 0.5.

Необходимое количество энергии — 4800 Вт.ч.

Одна панель имеет мощность 260 Вт и напряжение 24 В.

Потери на АБ и инверторе составляют 20%.

Вычисляем потребление с учётом потерь: 4800×1,2=5760 Вт·ч=5,76 кВтч.

Определяем производительность одной панели.

Летом: 0,5× 260×5,09= 661,7 Втч.

Зимой: 0,7× 260×0,69=125,5 Втч.

Высчитываем необходимое количество батарей, разделив потребляемую энергию на производительность панелей.

Летом: 5760/661,7=8,7 шт.

Зимой: 5760/125,5=45,8 шт.

Получается, что для полного обеспечения, зимой понадобится в пять раз больше модулей, чем летом. Поэтому стоит сразу устанавливать больше батарей или на зимний период предусмотреть гибридную систему электроснабжения.

Как собрать солнечную батарею своими руками

Сборка состоит из нескольких этапов: изготовление корпуса, пайка элементов, сборка системы и её установка. Прежде чем приступить к работе, запаситесь всем необходимым.

Батарея состоит из нескольких слоёв

Материалы и инструменты

• фотоэлементы;
• плоские проводники;
• спиртово-канифольный флюс;
• паяльник;
• алюминиевый профиль;
• алюминиевые уголки;
• метизы;
• силиконовый герметик;
• ножовка по металлу;
• шуруповёрт;
• стекло, оргстекло или плексиглаз;
• диоды;
• измерительные приборы.

Фотоэлементы лучше заказать в комплекте с проводниками, они специально предназначены для этой цели. Другие проводники обладают большей хрупкостью, что может стать проблемой при пайке и сборке. Есть ячейки с уже припаянными проводниками. Стоят они дороже, но существенно экономят время и трудозатраты.

Приобретите пластины с проводниками, это сократит время работы

Рамка корпуса обычно изготавливается из алюминиевого уголка, но возможно использование деревянных реек или брусков квадратного сечения 2х2. Этот вариант менее предпочтителен, так как не обеспечивает достаточную защиту от атмосферного воздействия.

Для прозрачной панели выбирайте материал с минимальным показателем преломления света. Любое препятствие на пути лучей увеличивает потери энергии. Желательно, чтобы материал пропускал как можно меньше инфракрасного излучения.

Важно! Чем больше наргевается панель, тем меньше она вырабатывает энергии.

Расчёт каркаса

Габариты каркаса высчитываются исходя из размеров ячеек. Важно между соседними элементами предусмотреть небольшое расстояние в 3-5 мм и учесть ширина рамки, чтобы она не перекрывала кромки элементов.

Ячейки выпускаются различных типоразмеров, рассмотрим вариант из 36 пластин, размером 81х150 мм. Элементы располагаем в 4 ряда, по 9 штук в одном. Исходя из этих данных, размеры каркаса получаются 835х690 мм.

Изготовление короба

Пайка элементов и сборка модулей

Если элементы приобретены без контактов, сначала их нужно припаять к каждой пластине. Для этого нарежьте проводник на одинаковые отрезки.

1. Вырежьте из картона прямоугольник нужного размера и намотайте на него проводник, затем разрежьте с обеих сторон.
2. На каждый проводник нанесите флюс, приложите полоску к элементу.
3. Аккуратно припаяйте проводник по всей длине ячейки.

   Припаяйте проводники к каждой пластине

4. Ячейки выложите в ряд друг за другом с зазором 3-5 мм и последовательно спаяйте между собой.

   При монтаже периодически проверяйте работоспособность модулей

5. Готовые ряды по 9 ячеек перенесите в корпус и выровняйте относительно друг друга и контура рамки.
6. Спаяйте параллельно, используя более широкие шины и соблюдая полярность.

   Выложите ряды элементов на прозрачную подложку и спаяйте между собой

7. Выведите контакты «+» и «-».
8. На каждый элемент нанесите по 4 капли герметика и уложите сверху второе стекло.
9. Дайте клею высохнуть.
10. Залейте по периметру герметиком, чтобы внутрь не попадала влага.
11. Закрепите панель в корпусе при помощи уголков, прикрутив их в боковым сторонам алюминиевого профиля.
12. Установите при помощи герметика блокировочный диод Шоттке, чтобы исключить разрядку АБ через модуль.
13. Выходной провод снабдите двухконтактным разъёмом, к нему в дальнейшем подсоедините контроллер.
14. Прикрутите к рамке уголки для крепления батареи к опоре.

Видео: пайка и сборка солнечного модуля

Батарея готова, осталось её установить. Для более эффективной работы можно изготовить трекер.

Изготовления поворотного механизма

Простейший поворотный механизм несложно изготовить самостоятельно. Принцип его работы основан на системе противовесов.

1. Из деревянных брусков или алюминиевого профиля соберите опору для батареи в виде стремянки.
2. С помощью двух подшипников и металлической штанги или трубы установите на вершине батарею так, чтобы она была закреплена по центру большей стороны.
3. Сориентируйте конструкцию с востока на запад и дождитесь, когда солнце будет в зените.
4. Поверните панель, чтобы лучи падали на неё вертикально.
5. Укрепите на одном конце ёмкость с водой, уравновесьте её на другом конце грузом.
6. В ёмкости проделайте отверстие, чтобы вода понемногу вытекала.

По мере вытекания воды, вес сосуда будет уменьшаться и край панели поднимется вверх, поворачивая батарею за солнцем. Величину отверстия придётся определять опытным путём.

Простейший солнечный трекер изготавливается по принципу водяных часов

Всё, что вам понадобится, это утром налить воды в ёмкость. Такую конструкцию не установишь на крыше, а для садового участка или лужайки перед домом она вполне подойдёт. Есть и другие, более сложные конструкции трекера, но они потребуют больших затрат.

Укрепить модуль можно и на вертикальной опоре

Теперь можно провести испытание, и пользоваться бесплатным электричеством.

Обслуживание модулей

Особенного обслуживания солнечные панели не требуют, ведь у них нет движущихся частей. Для их нормального функционирования достаточно время от времени очищать поверхность от грязи, пыли и птичьего помёта.

Помойте батареи из садового шланга, при хорошем напоре воды для этого не понадобится даже забираться на крышу. Следите за исправностью дополнительного оборудования.

Как скоро окупятся затраты

Не стоит ждать сиюминутной выгоды от гелиосистемы снабжения электричеством. Средняя её окупаемость приблизительно 10 лет для автономной системы дома.

Чем больше вы потребляете энергии, тем быстрее окупятся ваши затраты. Ведь и для маленького, и для большого потребления требуется приобретение дополнительного оборудования: АКБ, инвертора, контроллера, а они оставляют нималую часть расходов.

Учитывайте также срок службы оборудования, да и самих панелей, чтобы не пришлось их менять прежде, чем они окупятся.

Несмотря на всё издержки и недостатки, за солнечной энергией будущее. Солнце относится к возобновляемым источникам энергии и он прослужит, по крайней мере, ещё 5 тысяч лет. Да и наука не стоит на месте, появляются новые материалы для фотоэлементов, с гораздо большим КПД. А значит, скоро они будут доступнее по цене. Но использовать энергию солнца можно уже сейчас.

Сделать солнечную батарею в домашних условиях на самом деле не так уж сложно. Достаточно запастись нужными компонентами и набором соответствующих инструментов. И главное, что потребуется для этих целей, — конечно же, сами фотоэлементы. Ведь именно они являются основой любой фотопанели, генерирующей электроток.

Материалы

Достать фотоэлементы можно двумя способами: купить или взять из старых изделий. В последнем случае «на запчасти» обычно разбираются садовые фонарики на солнечных батареях. Используются и старые калькуляторы, но нужно помнить, что производительность их фотоэлементов крайне мала. Поэтому если нет желания покупать новые фотоячейки (или разыскивать их по специализированным магазинам), то лучшее решение – садовые фонари.

Но стоит учесть, что в магазинах продают ячейки с уже припаянными к ним проводниками, что в итоге при небольших затратах обернется солидной экономией времени и сил. Кроме того, в наборах фотоячейки уже отсортированы по параметрам, а это позволяет заранее точно рассчитать выходные данные будущей панели, собранной своими руками.

При покупке стоит выбирать элементы класса A, в крайнем случае – B. Это первый и второй классы кремниевых ячеек. Класс A подразумевает ячейки высшего сорта, без каких-либо дефектов, класс B – ячейки с незначительными микродефектами. Ячейки B стоят ощутимо дешевле, а их производительность ниже не намного. Поэтому если есть желание сэкономить, стоит обратить внимание именно на них, для дома их будет достаточно.

Также самостоятельная сборка солнечной батареи потребует наличия соединительных элементов, иными словами, тонких посеребренных проводников для соединения всех фотоячеек в одно целое. Понадобится и паяльное оборудование (и неплохие навыки работы с ним, поскольку пайка кремниевых ячеек – занятие весьма трудоемкое и сложное).

И последнее – необходима прочная подложка, на которой будут располагаться фотоячейки, силиконовый герметик для их герметизации и диоды (диоды Шоттки) для создания «запирающего эффекта» в схеме. Иными словами, для того, чтобы в солнечной батарее не возникали обратные токи при затемнении поверхности ячеек.

Сборка

Этап первый – пайка фотоячеек. Либо придется полностью самостоятельно припаивать проводники к ячейкам, что чревато долгой и трудоемкой работой, причем не исключена порча части элементов (они очень хрупкие и от перегрева паяльником мгновенно трескаются). Либо достаточно будет просто соединить проводники ячеек между собой согласно выбранной схеме. Самодельная солнечная панель может собираться по различным схемам, все зависит от требуемых выходных параметров и исходных данных выбранных фотоячеек. Кстати, при самостоятельной пайке кремниевых ячеек нужно помнить, что складывать их друг на друга ни в коем случае нельзя, так как под весом хрупкие элементы потрескаются.

Этап второй – выкладка фотоячеек на подложке. На прозрачном закаленном стекле выкладываются фотоэлементы с припаянными к ним проводниками и соединяются согласно схеме. Выкладывать их надо, во-первых, лицевой частью вниз (на стекло), а во-вторых – с промежутком примерно в 5 мм. Это необходимо для компенсации температурных расширений/сжатий фотоэлементов и позволит изготовить солнечную батарею, которая будет работать не менее эффективно, чем заводские аналоги. Крайние фотоэлементы при пайке присоединяются к шинам (более толстые проводники, кстати, в готовых наборах они тоже присутствуют), выводятся «плюс» и «минус» батареи.

Этап третий – проверка паяных соединений. После сборки батареи по схеме (не забываем про запирающие диоды Шоттки!) необходимо проверить ее работоспособность и оценить производительность. Если обнаружены какие-либо дефекты, устранить их надо сразу же (даже если это потребует пересборки панели). В противном случае сделать солнечную батарею, которая будет нормально работать, просто не получится.

Этап четвертый – герметизация. Здесь есть несколько вариантов. Можно сначала зафиксировать элементы герметиком по краям и в середине (чтобы они не смещались), после чего залить промежутки между ними. А можно воспользоваться специальным заливочным компаундом для солнечных батарей (он также продается в специализированных магазинах).

Такой компаунд представляет собой двухкомпонентый состав, который наводится непосредственно перед использованием и кисточкой аккуратно наносится на фотоячейки. После застывания он образует абсолютно ровную, герметичную и высокопрочную поверхность. Если воспользоваться в домашних условиях таким компаундом, то заднюю крышку для фотопанели можно даже не делать (если панель будет использоваться, к примеру, на балконе).

Дополнительное оборудование

Изготовление солнечных батарей своими руками, по сути, не заканчивается при завершении сборки. Ведь полученную энергию надо использовать. А для этого потребуется дополнительное оснащение, в частности – аккумуляторы и зарядные контроллеры. Аккумулятор потребуется для накопления заряда и использования его в ночное время или при пасмурной погоде. Контроллер же необходим для регулировки процесса заряда и предотвращения перезаряжения или глубокой разрядки.

Что же касается использования, то к самостоятельно собранной солнечной батарее лучше подключать экономичную 12-вольтную нагрузку. В этом случае не понадобится инвертор для преобразования постоянного фототока в переменный. От домашней солнечной батареи можно запитать, например, светодиодную подсветку или энергосберегающие лампочки.

По сути, сделать самому полноценную солнечную батарею можно и в домашних условиях, главное – заранее рассчитать, какое количество потребителей будет от нее питаться и подобрать соответствующее количество фотоячеек. Также нужно продумать место установки батареи, чтобы она могла наиболее эффективно вырабатывать фототок.

Комфортность проживания в домах и квартирах современного человека с годами требует все большего количества электроэнергии. Но в современных условиях себестоимость каждой единицы электроэнергии неуклонно повышается, что, соответственно, сказывается и на затратах. Поэтому вопрос о переходе на альтернативные источники электроэнергии является наиболее актуальным. Одним из способов обеспечить независимость в получении электроэнергии является возможность применять для этих целей солнечные батареи для дома.

Эффективная альтернатива или всеобщее заблуждение?

Разговоры об автономном питании бытовых приборов и освещении в домах с использованием солнечной энергии ведутся еще с середины прошлого века. Развитие технологий и всеобщий прогресс позволили приблизить эту технологию к обыкновенному потребителю. Утверждение о том, что использовать солнечные батареи для дома станет довольно эффективным способом замены традиционных энергосетей, можно было бы считать бесспорным, если бы не пара существенных «но».

Основным требованием эффективности использования гелиевых батарей является количество солнечной энергии. Устройство солнечной батареи позволяет эффективно пользоваться энергией нашего светила только в регионах, где большую часть года солнечно. Необходимо также принимать во внимание и широту, на которой монтируются солнечные батареи, — чем выше широта, тем меньшей силой обладает луч солнца. В идеале можно добиться эффективности около 40%. Но это в идеале, а на практике все несколько иначе.

Следующий момент, на который стоит обратить внимание, — необходимость использования достаточно больших площадей, позволяющих смонтировать автономные солнечные батареи. Если батареи планируется размещать на дачном участке, загородном доме, коттедже, то здесь проблем не будет, а вот живущим в многоквартирных домах думать об этом придется серьезно.

Солнечная батарея — что это такое?

Устройство солнечной батареи основано на способности фотоэлементов преобразовывать солнечную энергию в электричество. Соединенные в общую систему, эти преобразователи создают многоячеистое поле, каждая ячейка которого под воздействием солнечной энергии становится источником электрического тока, который затем аккумулируется в специальных устройствах — аккумуляторах. Разумеется, что мощность такого устройства тем выше, чем больше данное поле. То есть чем больше в нем фотоэлементов, тем большее количество электроэнергии оно способно произвести.

Но это не значит, что только огромные площади, на которых возможна установка солнечных батарей, могут обеспечить необходимой электроэнергией. Существует множество гаджетов, которые имеют возможность работать не только от привычных всем автономных источников питания — батареек, аккумуляторов — но и использовать энергию солнца. В конструкции таких приборов вмонтированы портативные солнечные батареи, дающие возможность как подзаряжать устройство, так и работать автономно. Например, обычный карманный калькулятор: в солнечную погоду, положив его на стол, можно обеспечить подзарядку батареи, что продлевает срок ее службы на долгие годы. Существует масса различных устройств, где такие батареи используются: это и ручки-фонарики, и фонарики-брелоки и т. д.

На дачных и загородных участках в последнее время стало модным использовать для освещения фонарики на солнечных батареях. Экономичное и несложное устройство обеспечивает освещение вдоль садовых дорожек, на террасах и во всех необходимых местах, используя электроэнергию, накопленную в светлое время суток, когда светит солнце. Экономные лампы освещения способны расходовать эту энергию достаточно долгое время, что и обеспечивает большой интерес к таким устройствам. Освещение на солнечных батареях используется и в домах, коттеджах, а также подсобных помещениях.

Типы автономных солнечных батарей

Существует два типа преобразователей солнечной энергии, обусловленных устройством самой батареи, — пленочные и кремневые. К первому виду относятся тонкопленочные батареи, в которых преобразователи представляют собой пленку, изготовленную по особой технологии. Еще их называют полимерными. Такие батареи устанавливаются в любом доступном месте, но обладают несколькими недостатками: им нужно много места, низкий коэффициент полезного действия и при даже средней облачности их энергоэффективность падает на 20 процентов.

Кремневый тип солнечных батарей представлен монокристаллическими и поликристаллическими устройствами, а также аморфными кремниевыми панелями. Монокристаллические батареи состоят из множества ячеек, в которых встроены кремневые преобразователи, соединенные в общую схему и заполненные силиконом. Просты в эксплуатации, с высоким (до 22%) КПД, водонепроницаемые, легкие и гибкие, но для эффективной работы требуют прямого солнечного потока. Облачная погода может стать причиной полного прекращения выработки электроэнергии.

Поликристаллические батареи от монокристаллических отличаются количеством преобразователей, размещенных в каждой ячейке и установленных разнонаправленно, что обеспечивает их эффективную работу даже при рассеянном свете. Это наиболее распространенный вид батарей, которые применяются и в городских условиях, хотя их КПД несколько ниже, чем у монокристаллических.

Аморфные кремниевые источники питания, несмотря на свою низкую энергоэффективность — около 6%, тем не менее считаются более перспективными. Они поглощают солнечный поток в двадцать раз больше, чем кремниевые, и намного эффективнее в пасмурные дни.

Все это промышленные устройства, которые имеют свою — и в настоящее время не очень демократичную — цену. А возможно ли собирать солнечные батареи своими руками?

Общий принцип выбора и компоновки деталей для солнечных батарей

В связи с последними требованиями к производству электрической энергии, которые направлены на переход с традиционного сырья, используемого при его производстве, тема солнечных источников питания принимает все более практическое значение. Массовое производство элементов для создания собственной электрической сети уже предлагает потребителю различные варианты обеспечения автономной электроэнергией. Но пока еще стоимость автономного солнечного источника питания достаточна высока и недоступна для массового потребителя.

Но это не значит, что нельзя смастерить солнечные батареи своими руками. При этом просто необходимо определиться со способом сборки такого устройства. Или, приобретая отдельные элементы, компоновать их самостоятельно, или делать все составные части собственноручно.

Из чего, собственно, состоит система питания, основанная на преобразовании солнечной энергии в электрический ток? Основным, но не последним из ее элементов, является солнечная батарея, конструкция которой была рассмотрена выше. Вторым элементом в схеме является контроллер солнечной батареи, задача которого состоит в контроле зарядки аккумуляторных батарей электрическим током, полученным в солнечных батареях. Следующей частью домашней солнечной электростанции является батарея электрических аккумуляторов, в которой и накапливается электричество. И последним элементом «солнечной» электрической цепи будет инвертор, позволяющий полученное электричество небольшого вольтажа использовать для бытовых приборов, рассчитанных на 220 В.

Рассматривая каждый элемент домашней гелиоэлектростанции отдельно, можно увидеть, что каждый ее элемент может быть приобретен в розничной сети, на электронных аукционах и т. д. или собран собственноручно. И даже контроллер солнечной батареи своими руками можно изготовить — при наличии определенных навыков и теоретических знаний.

Теперь что касается задач, которые ставятся перед собственной электростанцией. Они просты и сложны одновременно. Простота их в том, что солнечная энергия используется для определенных целей: освещения, отопления или полного обеспечения потребностей жилища. Сложность — в правильном расчете требуемой мощности и соответствующем подборе комплектующих частей.

Начинаем собирать солнечную панель

Сейчас можно найти массу предложений о том, как и из чего можно собрать солнечные панели. Способов много, и выбрать можно по своему предпочтению. В данном материале рассматриваются базовые принципы, которые необходимо использовать, изготавливая солнечные батареи своими руками.

Прежде всего, нужно определиться с мощностью, которую необходимо получить, и решить, на каком напряжении будет работать сеть. Существует два варианта сетей на солнечной энергии — с постоянным током и переменным. Переменный ток более предпочтителен из-за возможности разнесения потребителей электроэнергии на значительное расстояние — более 15 метров. Это как раз для небольшого дома. Не вдаваясь глубоко в расчеты и отталкиваясь от опыта тех, кто уже пользуется солнечной энергией на своих дачах, можно с уверенностью говорить о том, что на широтах Москвы — а опускаясь южнее, эти показатели будут, естественно, выше — один квадратный метр солнечных панелей может производить до 120 ватт в час. Это если при сборке использовать поликристаллические элементы. Они более привлекательны по цене. А суммарную мощность вполне реально определить, сложив всю потребляемую мощность каждого отдельного электроприбора. Очень приблизительно можно сказать, что для семьи из 3-4 человек, требуется около 300 киловатт в месяц, которые могут быть получены от солнечных панелей в 20 кв. метров.

Также можно встретить описание сетей на солнечной энергии, использующих панели из 36 элементов. Каждая из панелей имеет мощность около 65 Ватт. Солнечная батарея для дачи или небольшого частного дома может состоять из 15 таких панелей, которые способны вырабатывать до 5 кВт в час общей электрической мощности, имея собственную мощность в 1 кВт.

Солнечные панели своими руками

А теперь о том, как сделать солнечную батарею. Первым, что придется приобрести, будет набор преобразующих пластин, количество которых зависит от мощности самодельной гелиоэлектростанции. Для одной батареи нужно будет 36 штук. Можно воспользоваться набором Solar Cells, а также приобрести поврежденные элементы или с дефектами — это скажется лишь на внешнем виде батареи. Если они рабочие, то на выходе получится почти 19 Вольт. Спаивать их нужно с учетом на расширение — оставляя зазор до пяти миллиметров между ними. Устройство солнечной батареи своими руками требует предельной внимательности при исполнении пайки фотопластинок. Если пластинки приобретались без проводников, то их необходимо напаивать вручную. Процесс сложный и ответственный. Если работа выполняется паяльником на 60 Вт, лучше всего последовательно с ним подключить простую стоваттную лампочку.

Схема солнечной батареи очень проста — каждая пластина спаивается с другими последовательно. Стоит отметить, что пластины очень хрупкие, и их спайку желательно проводить с использованием какого-нибудь каркаса. При распайке фотопластинок также необходимо помнить о том, что в цепь нужно вставить предохранительные диоды, предотвращающие разряд фотоэлементов при затемнении или снижении освещенности. Для этого шины половинок панели выводятся на клеммник, создавая среднюю точку. Эти диоды предотвращают также разряд аккумуляторов ночью.

Качество пайки — основное требование к безупречной работе солнечных батарей. Перед установкой подложки необходимо все места пайки протестировать. Выводить ток рекомендуется с использованием проводов малого сечения. Например, акустическим кабелем с силиконовой изоляцией. Все проводники необходимо закрепить герметиком.

Затем стоит определиться с поверхностью, на которую эти пластины будут крепиться. Вернее, с материалом для ее изготовления. Самым подходящим по характеристикам и легкодоступным является стекло, которое имеет максимальную пропускную способность светового потока по сравнению с оргстеклом или карбонатом.

Следующим шагом станет изготовление короба. Для этого используется алюминиевый уголок или деревянный брус. В каркас на герметик сажается стекло — желательно тщательное заполнение всех неровностей. Следует заметить, что герметик должен высохнуть полностью — во избежание загрязнения фотопластинок. Затем на стекло крепится готовый лист из спаянных фотоэлементов. Способ крепления может быть различный, но солнечные батареи для дома, отзывы о которых распространены, закреплялись в основном с помощью прозрачной эпоксидной смолы или герметика. Если эпоксидку наносят равномерно на всю поверхность стекла, после чего на нее помещают преобразователи, то герметиком крепят в основном на каплю посредине каждого элемента.

Для подложки используется различный материал, который также крепится на герметик. Это могут быть и древесно-стружечные плиты небольшой толщины или лист ДВП. Хотя можно, опять же, залить и эпоксидной смолой. Корпус батареи должен быть герметичным. Сделанная таким способом солнечная батарея своими руками, схема сборки которой оговаривалась выше, даст 18-19 Вольт, обеспечив зарядку 12-вольтового аккумулятора.

Можно ли сделать преобразователь солнечной энергии своими руками?

Мастеровые люди, обладающие обширными познаниями в электронике, могут сделать фотоэлементы для преобразования солнечной энергии в электрическую и самостоятельно. Для этого используются кремневые диоды, вернее их кристаллы, освобожденные из корпусов. Процесс этот трудоемкий, и начинать его или нет, каждый решает самостоятельно. Можно брать диоды, использующиеся в мостовых схемах выпрямителей напряжения и стабилизаторах — Д226, КД202, Д7 и др. Находящийся в этих диодах полупроводниковый кристалл при попадании на него солнечного света становится точно так же как и фотопластинка. Но добраться до него и при этом его не повредить — довольно сложный и кропотливый процесс.

Всем, кто решится заняться созданием элементов для преобразователя самостоятельно, стоит запомнить следующее — если удалось аккуратно разобрать и спаять батарею, состоящую всего из двадцати диодов марки КД202 по схеме из параллельно соединенных 5 групп, то можно получить напряжение около 2 В с током до 0,8 Ампера. Этой мощности хватит лишь на питание небольшого радиоприемника, имеющего в своей схеме всего один или два транзистора. Но чтобы из них получилась полноценная солнечная батарея для дачи, нужно очень сильно постараться. Огромный труд, большие площади, громоздкость конструкции делает это занятие бесперспективным. Но для маленьких приборов и гаджетов это вполне подходящая конструкция, которую могут сделать все, кто любит заниматься электротехникой.

Можно ли использовать светодиоды для солнечных панелей?

Светодиодная солнечная батарея является чистым вымыслом. Из светодиодов собрать даже небольшую солнечную микропанель практически невозможно. Вернее, создать можно, но стоит ли? С помощью солнечного света вполне реально получить на светодиоде около 1,5 вольта напряжения, но при этом сила сгенерированного тока очень мала, а для его генерации требуется только очень сильное солнце. И еще — светодиод при подаче на него напряжения сам выделяет лучевую энергию, то есть светится. А значит, те его собратья, на которые попал солнечный свет большей силы, будут вырабатывать электричество, которое этот светодиод сам же и будет потреблять. Все правильно и просто. И разобраться при этом в том, какие светодиоды производят, а какие потребляют энергию, просто невозможно. Даже если использовать десятки тысяч светодиодов — а это непрактично и неэкономично — толку никакого не будет.

Отапливаем дом солнечной энергией

Если про реальную возможность обеспечить бытовые электроприборы «солнечным» током уже говорилось выше, то для обогрева жилья солнечной энергией существуют два варианта. И чтобы использовать солнечные батареи для отопления дома, нужно знать некоторые требования, обязательные для выполнения этой задачи.

В первом варианте использование солнечной энергии для отопления происходит с помощью иной системы, нежели обычная электрическая сеть. Устройство для отопления дома, использующее солнечную энергию, называется гелиосистема и состоит из нескольких приборов. Основным рабочим устройством является вакуумный коллектор, который превращает солнечный свет в тепло. Он состоит из множества стеклянных трубок небольшого диаметра, в которые помещена жидкость с очень низким порогом нагрева. Нагреваясь, эта жидкость в дальнейшем передает свое тепло воде в баке-накопителе объемом не менее 300 литров воды. Затем эта нагретая вода подается на отопительные панели, выполненные из тонких медных труб, которые, в свою очередь, отдают полученное тепло, прогревая воздух в помещении. Вместо панелей можно, конечно, использовать и традиционные радиаторы, но эффективность их намного ниже.

Конечно, для отопления можно использовать и солнечные панели, но в этом случае нужно будет согласиться с тем, что на нагревание воды в бойлере с помощью ТЭНов потребуется львиная доля генерируемой батареями энергии. Простые расчеты показывают, что для нагревания бойлером 100 литров воды до 70-80 ⁰С требуется порядка 4 часов. За это время водяной котел с нагревателями на 2 кВт мощности потребит около 8 кВт. Если солнечные батареи в суммарной мощности смогут вырабатывать до 5 кВт в час, то проблем с энергообеспечением в доме не будет. Но если солнечные панели имеют площадь меньше 10 кв. метров, то такие мощности для полноценного обеспечения электрической энергией не подойдут.

Использование вакуумного коллектора для отопления дома оправдано в том случае, когда это полноценный жилой дом. Схема работы такой гелиосистемы обеспечивает теплом все жилище в течение круглого года.

И все-таки это работает!

В конце концов, солнечные батареи, своими руками собранные энтузиастами, являются вполне реальными источниками питания. И если использовать в цепи 12-вольтные аккумуляторы с током не менее 800 А/час, оборудование по превращению напряжения из низкого в высокое — инверторы, а также контроллеры напряжения на 24 В с рабочим током до 50 Ампер и простой «бесперебойник» с током до 150 Ампер, то получится очень приличная электростанция, работающая на солнечных лучах, которая способна обеспечить потребности в электроэнергии жильцов частного дома. Естественно, при определенных погодных условиях.

Главная » Окна » Солнечная панель своими руками, ее изготовление и сборка. Солнечные батареи своими руками

пошаговые инструкции по сборке в домашних условиях

Работы по изготовлению устройства

Правильная инструкция для правильной сборке солнечных батарей может быть найдена в сети интернет либо в специализированной литературе.

Начинать работу лучше с той батареи, к которой уже припаяны выводы элементов, так будет удобнее осуществлять сборку. В том случае если вы умеете хорошо работать с паяльником, можете самостоятельно припаять контакты батареи.

Для изготовления панели необходимо 120 пластин. Применяется соотношение сторон один к одному, таким образом нам будет необходимо 15 рядов элементов по 8 в каждом.

Последовательно будут соединены каждые два элемента и четыре блока параллельно. В результате мы получим правильный и красивый монтаж без запутанных проводов.

Начинать собирать устройство лучше всего с проектирования короба. Для его конструирования потребуются уголки из алюминия или дерева, высота которых не превышает 25 миллиметров. Такая высота необходима для предотвращения затемнения соседних пластин.

С обратной стороны корпус закрывают листом фанеры. Внизу раму просверливают для обеспечения вентиляции.

По размерам подготавливают лист оргстекла или такого материала, у которого большая прозрачность. Если такого материала в наличии нет, то можно использовать стекло для окон небольшой толщины. Крепят его при помощи специальных кронштейнов выполненных в виде уголков.

В том случае, если используется стекло, отверстия можно выполнить непосредственно в нём. Для защиты корпуса от внешнего воздействия его покрывают специальным составом и окрашивают.

Для того, чтобы было удобнее производить монтаж электрической части укладывают специальную подложку из диэлектрика.

Перед началом пайки представляют то, как примерно будут уложены элементы. Нам понадобится уложить 4 блока по 30 пластин в каждом. Всего будет 15 рядов. После того как все цепочки соединены можно проверить как работает устройство.

Для этого включают обычную лампу накаливания. Фиксируют значения параметров электрической цепи и сравнивают их.

Для припаивания элементов применяют паяльник малой мощности и специальное вещество. Это вещество наносят на выводы пластин и производят пайку деталей между собой. Когда цепочки собраны их приклеивают с помощью герметика к основанию.

Основную панель с установленными на неё элементами закрепляют с помощью крепежа. Под электрическую проводку просверливают необходимые отверстия.

Подключают выводной кабель к сборке элементов. Для визуального наблюдения полярности используют проводники двух цветов. Сборку можно считать законченной.

Мы рассмотрели сложную схему, но может быть использована и схема простой солнечной батареи. Собрать простую схему можно попробовать с ребёнком подогрев его интерес к умению мастерить руками.

Как это работает

Устройство солнечной батареи

Альтернативный источник энергии представляет собой генератор, действующий на основе фотоэлектрического эффекта. Он позволяет преобразовывать энергию солнца в электричество. Попадая на кремниевые пластины, являющиеся составными частями солнечной батареи, кванты света вытесняют электроны с последних орбит каждого атома кремния. Таким образом, можно получить большое количество свободных электронов, которые и образуют электрический ток.

Виды солнечных батарей

Прежде чем приступить к изготовлению солнечной панели, нужно выбрать модули преобразователи, которые будут использованы: монокристаллические, поликристаллические или аморфные. Наиболее доступными являются первый и второй варианты. Для того чтобы выбрать подходящие элементы, необходимо знать их точные характеристики:

1. Поликристаллические пластины с кремнием дают довольно низкий КПД – не более 8-9%. Однако они выгодно отличаются тем, что могут работать даже во время пасмурной погоды или облачности.
2. Монокристаллические пластины выдают около 13-14% КПД, однако любая облачность, не говоря уже о пасмурной погоде, значительно снижают мощность батареи, собранной из таких пластин.

Структура батарей

Оба вида пластин отличаются длительным сроком службы – от 20 до 40 лет.

Классификация и особенности современных фотоэлементов

Первую солнечную ячейку изготовили на основе селена (Se), однако низкий КПД (менее 1%), быстрое старение и высокая химическая активность селеновых фотоэлементов вынуждали искать другие, более дешёвые и эффективные материалы. И они нашлись в лице кристаллического кремния (Si). Поскольку этот элемент периодической таблицы является диэлектриком, его проводимость обеспечили за счёт включений из различных редкоземельных металлов. В зависимости от технологии изготовления существует несколько типов кремниевых фотоэлементов:

• монокристаллические;
• поликристаллические;
• из аморфного Si.

Первые изготавливаются методом срезания тончайших слоёв от слитков кремния самой высокой степени очистки. Внешне фотоэлементы монокристаллического типа выглядят как однотонные тёмно-синие стеклянные пластины с выраженной электродной сеткой. Их КПД достигает 19%, а срок службы составляет до 50 лет. И хоть производительность изготовленных на основе монокристаллов панелей постепенно падает, есть данные, что изготовленные более 40 лет назад батареи и сегодня сохраняют работоспособность, выдавая до 80% своей первоначальной мощности.

Монокристаллические солнечные ячейки имеют однородный тёмный цвет и срезанные углы — эти признаки не позволяют спутать их с другими фотоэлементами

В производстве поликристаллических фотоэлементов используют не такой чистый, но зато более дешёвый кремний. Упрощение технологии сказывается на внешнем виде пластин — они имеют не однородный оттенок, а более светлый узор, который образуют границы множества кристаллов. КПД таких солнечных ячеек немного ниже, чем у монокристаллических — не более 15%, а срок службы составляет до 25 лет. Надо сказать, что снижение основных эксплуатационных показателей абсолютно не сказалось на популярности поликристаллических фотоэлементов. Они выигрывают за счёт более низкой цены и не такой сильной зависимости от внешней загрязнённости, низкой облачности и ориентации на Солнце.

Поликристаллические фотоэлементы имеют более светлый синий оттенок и неоднородный рисунок — следствие того, что их структура состоит из множества кристаллов

Для солнечных батарей из аморфного Si используется не кристаллическая структура, а тончайший слой кремния, который напыляют на стекло или полимер. Хоть подобный метод производства и является самым дешёвым, такие панели имеют самый короткий срок жизни, причиной чему является выгорание и деградация аморфного слоя на солнце. Не радует этот тип фотоэлементов и производительностью — их КПД составляет не более 9% и во время эксплуатации существенно снижается. Использование солнечных батарей из аморфного кремния оправдано в пустынях — высокая солнечная активность нивелирует падение производительности, а бескрайние просторы позволяют размещать гелиоэлекростанции любой площади.

Возможность напылять кремниевую структуру на любую поверхность позволяет создавать гибкие солнечные панели

Дальнейшее развитие технологии производства фотоэлектрических элементов вызвано необходимостью в снижении цены и улучшении эксплуатационных характеристик. Максимальной производительностью и долговечностью сегодня обладают плёночные фотоэлементы:

• на основе теллурида кадмия;
• из тонких полимеров;
• с использованием индия и селенида меди.

О возможности применения в самодельных устройствах тонкоплёночных фотоэлементов говорить пока ещё рано. Сегодня их выпуском занимается только несколько наиболее «продвинутых» в технологическом плане компаний, поэтому чаще всего гибкие фотоэлементы можно увидеть в составе готовых солнечных панелей.

На какую мощность солнечных батарей можно рассчитывать

Задумываясь о строительстве собственной солнечной электростанции, каждый мечтает о том, чтобы полностью отказаться от проводного электричества. Для того чтобы проанализировать реальность этой затеи, сделаем небольшие расчёты.

Узнать суточное потребление электроэнергии несложно. Для этого достаточно заглянуть в присланный энергосбывающей организацией счёт и разделить количество указанных там киловатт на число дней в месяце. К примеру, если вам предлагают оплатить 330 кВт×час, то это значит, что суточное потребление составляет 330/30=11 кВт×час.

График зависимости мощности солнечной батареи в зависимости от освещённости

В расчётах следует обязательно учитывать тот факт, что солнечная панель будет вырабатывать электричество только в светлое время суток, причём до 70% генерации осуществляется в период с 9 до 16 часов. Кроме того, эффективность работы устройства напрямую зависит от угла падения солнечных лучей и состояния атмосферы.

Небольшая облачность или дымка снизят эффективность токоотдачи гелиоустановки в 2–3 раза, тогда как затянутое сплошными облаками небо спровоцирует падение производительности в 15–20 раз. В идеальных условиях для генерации 11 кВт×час энергии было бы достаточно солнечной батареи мощностью 11/7 = 1.6 кВт. Учитывая влияние природных факторов, этот параметр следует увеличить примерно на 40–50%.

Кроме того, есть ещё один фактор, заставляющий увеличить площадь используемых фотоэлементов. Во-первых, не следует забывать о том, что ночью батарея работать не будет, а значит, понадобятся мощные аккумуляторы. Во-вторых, для питания бытовых приборов нужен ток напряжением 220 В, поэтому понадобится мощный преобразователь напряжения (инвертор). Специалисты утверждают, что потери на накопление и трансформацию электроэнергии забирают до 20–30% от её общего количества. Поэтому реальная мощность солнечной батареи должна быть увеличена на 60–80% от расчётной величины. Принимая значение неэффективности в 70%, получаем номинальную мощность нашей гелиопанели, равную 1.6 (1.6×0.7) =2.7 кВт.

Использование сборок из высокотоковых литиевых аккумуляторов является одним из наиболее изящных, но отнюдь не самым дешёвым способом хранения солнечной электроэнергии

Для хранения электроэнергии понадобятся низковольтные аккумуляторы, рассчитанные на напряжение 12, 24 или 48 В. Их ёмкость должна быть рассчитана на суточное потребление энергии плюс потери на трансформацию и преобразование. В нашем случае понадобится массив батарей, рассчитанных на хранение 11 (11×0.3) = 14.3 кВт×час энергии. Если использовать обычные 12-вольтовые автомобильные аккумуляторы, то понадобится сборка на 14300 Вт×ч / 12 В = 1200 А×ч, то есть шесть аккумуляторов, рассчитанных на 200 ампер-часов каждый.

Какие материалы потребуются

Посылка с ячейкамиПеред тем как приступать к непосредственной сборке панелей, необходимо подготовить материалы, которые будут использоваться.

В первую очередь нам понадобятся фотоэлементы. Делятся они на два вида:

1. Поликристаллические. Фотоэлементы имеют относительно низкий КПД (9-11%), но способны одинаково работать солнечную и пасмурную погоду.
2. Монокристаллические. Этот вид элементов неэффективно работает в пасмурную погоду, но имеет высокий КПД — 15-17%.

Как правило, в домашних условиях используют первый вариант. Все элементы можно приобрести на ресурсах «eBay» и «Aliexpress».

Далее нам понадобятся ячейки для фотоэлементов

Важно купить их одной модели, так как ячейки разных производителей могут не подойти друг к другу и плохо функционировать, не давая ожидаемой мощности. Кроме этого, понадобятся соединительные проводники для фиксации ячеек между собой

Корпус из алюминиевых уголков — оптимальный выборДля сборки корпуса понадобятся уголки (1-1,5 длиной) из легкого металла (алюминий).

Некоторые умельцы, чтобы сэкономить, изготовляют корпус из дерева, но это материал быстро придет в негодность из-за постоянного воздействия солнечных лучей, воды, мороза и т.д.

Для защиты можно воспользоваться поликарбонатом или оргстеклом.

Совет специалистов: на многих сайтах можно приобрести поврежденные фотоэлементы или с дефектом, со значительной скидкой. Они имеют неудовлетворительный внешний вид, но работать будут, как новые. Это касается и корпуса панели, которые можно купить уже готовым.

Установка и подключение солнечной батареи к потребителям

В силу ряда причин самодельная солнечная панель является достаточно хрупким устройством, поэтому требует обустройства надёжного поддерживающего каркаса. Идеальным вариантом будет конструкция, которая позволит ориентировать источник бесплатной электроэнергии в обеих плоскостях, однако сложность такой системы чаще всего является весомым доводом в пользу простой наклонной системы. Она представляет собой подвижную раму, которую можно выставить под любым углом к светилу. Один из вариантов каркаса, сбитого из деревянного бруса, представлен ниже. Вы же можете использовать для его изготовления металлические уголки, трубы, шины и т. д. – всё, что есть под руками.

Чертёж каркаса солнечной батареи

Чтобы подключить солнечную батарею к аккумуляторам, понадобится контроллер заряда. Этот прибор будет следить за степенью заряда и разряда батарей, контролировать токоотдачу и выполнять переключение на сетевое питание при значительной просадке напряжения. Прибор необходимой мощности и требуемого функционала можно купить в тех же торговых точках, где продаются фотоэлементы. Что касается питания бытовых потребителей, то для этого потребуется трансформировать низковольтное напряжение в 220 В. С этим успешно справляется другое устройство — инвертор. Надо сказать, что отечественная промышленность выпускает надёжные приборы с хорошими ТТХ, поэтому преобразователь можно купить на месте — бонусом в этом случае будет «настоящая» гарантия.

Одной солнечной батареи для полноценного электроснабжения дома будет недостаточно — понадобятся еще и аккумуляторы, контроллер заряда и инвертор

Где лучше устанавливать самодельные батареи для выработки энергии

Так как батарея изготовлена самостоятельно, то её габаритные размеры могут быть совершенно любыми. Это большое преимущество, так как такое устройство можно более легко вписать в конструкцию крыши дома или найти место на придомовом участке.

Именно поэтому место для её установки должно быть определено ещё до момента проектирования.

Необходимо учитывать следующие факторы:

• Место должно быть открытым для лучей солнца;
• Отсутствие деревьев и высоких построек;
• Расстояние до аккумуляторов и преобразователей энергии должно быть сведено к минимуму.

Не редко местом установки является кровля здания, но установка на земле имеет ряд преимуществ. Исключается возможность повреждения крыши здания при установке на земле, затраты на монтаж значительно меньше, возможность корректирования угла атаки лучей солнца.

Немаловажным фактором является возможность производить чистку оборудования, установленного на земле.

Способ, как сделать солнечную батарею в домашних условиях

Чтобы сделать солнечную панель своими руками в домашних условиях, необходимо запастись нужными материалами. Потребуется медный лист, пластиковая бутылка без горлышка, кухонная соль, теплая вода и 2 зажима. Из инструментов пригодится тестер, электроплита и наждачная бумага.

Последовательная сборка солнечной батареи:

1. Отрезаем кусок металла подходящего размера для размещения на спирали электрической плиты.
2. На плите медь нагреется и почернеет. Спустя полчаса можно снять материал.
3. Медь должна остыть. Материал начнет сжиматься и окись отслоится.
4. После остывания меди, материал моет в теплой воде.
5. Дальше начинается изготовление солнечной панели. Отрезаем еще одну медную пластину. Сжимаем 2 части и помещаем в бутылку. Медные части не должны контактировать между собой.
6. Фиксируем материал с помощью зажимов.
7. Подсоединяем провода к плюсам и минусам.
8. В бутыль помещаем соленую воду. При этом жидкость не должна доставать к меди несколько сантиметров.

Такая простая конструкция способна работать даже без солнечной энергии. Но это достаточно простая панель. Подходит она для зарядки мобильника, не более. Проверить работоспособность модуля можно с помощью тестера.

Как сделать солнечную батарею своими руками?

Перед началом изготовления нужно приготовить несколько небольших деревянных брусков, листы фанеры, ДВП плиты и оргстекло.

Сначала нужно измерить и вырезать дно из фанеры. Затем на всей длине листа укрепляется брус, толщиной до 2,5 см. В брусе нужно сделать небольшие отверстия на расстоянии 20 мм. Они служат своеобразной вентиляцией для устройства.

Затем изготавливается прокладка для солнечного элемента. Ее делают из плиты ДВП, которая по размерам должна совпадать с периметром корпуса и хорошо лечь внутрь.

Схема контроллера заряда солнечной батареи

В данной основе также сверлится небольшая вентиляция. Расстояние между отверстиями на этот раз 5 см.

Следующим шагом изготавливается крышка для корпуса солнечной батареи. Для этого используется кусок оргстекла. Крышка из оргстекла должна подходить по размерам, чтобы прикрепляться к корпусу.

Корпус прокрашивается несколькими слоями краски и подсыхает некоторое время.

Настал момент для использования солнечных элементов. Их необходимо уложить на прокладку и соединить последовательно.

Припаивание одного элемента к другому – трудоемкий процесс. Будет лучше сначала соединить элементы в ряды, а затем спаять эти ряды в одну конструкцию, так как, если соединять все элементы сразу, их легко повредить.

Схема солнечной батареи автоматического освещения двора

После соединения всех рядов, нужно их перевернуть и укрепить при помощи силикона.

Затем необходимо проверить работоспособность конструкции специальным прибором, который измеряет напряжение на выходе. В рабочем состоянии напряжение должно быть 19 вольт.

Если измерения совпадают с этой цифрой, нужно припаять в это место небольшой диод для предотвращения разряжения аккумуляторных элементов.

Затем выводим провод и укрепляем крышку.

На данном этапе сборку солнечной батареи можно завершить. После окончания работы стоит провести наблюдения – могут ли батареи зарядить аккумулятор.

Нужно заметить, что батарея должна находиться в солнечном месте для более эффективной работы.

Что вы думаете по этому поводу?
, нам важно Ваше мнение

Какие фотоэлементы лучше всего подходят для солнечной батареи и где их можно найти

Изготовленные кустарным способом солнечные панели всегда будут находиться на шаг позади своих заводских собратьев, и на то есть несколько причин. Во-первых, известные производители тщательно отбирают фотоэлементы, отсеивая ячейки с нестабильными или сниженными параметрами. Во-вторых, при изготовлении гелиоэлектрических батарей используется специальное стекло с повышенным светопропусканием и сниженной отражающей способностью — найти такое в продаже практически невозможно. И в-третьих, прежде чем приступать к серийному выпуску, все параметры промышленных образцов обкатывают с использованием математических моделей. В итоге минимизируется влияние нагрева ячеек на КПД батареи, улучшается система отвода тепла, находится оптимальное сечение соединяющих шин, исследуются пути снижения скорости деградации фотоэлементов и т. д. Решать подобные задачи, не имея оборудованной лаборатории и соответствующей квалификации, невозможно.

Низкая стоимость самодельных солнечных батарей позволяет построить установку, позволяющую полностью отказаться от услуг энергокомпаний

Тем не менее сделанные своими руками солнечные батареи показывают неплохие результаты производительности и не так уж и сильно отстают от промышленных аналогов. Что же касается цены, то здесь мы имеем выигрыш более чем в два раза, то есть при одинаковых затратах самоделки дадут в два раза больше электроэнергии.

Учитывая всё вышесказанное, вырисовывается картина того, какие фотоэлементы подходят под наши условия. Плёночные отпадают по причине отсутствия в продаже, а аморфные — из-за короткого срока службы и низкого КПД. Остаются ячейки из кристаллического кремния. Надо сказать, что в первом самодельном устройстве лучше использовать более дешёвые «поликристаллы». И только обкатав технологию и «набив руку», следует переходить на монокристаллические ячейки.

Для обкатки технологий подойдут дешёвые некондиционные фотоэлементы — как и качественные устройства, их можно купить на зарубежных торговых площадках

Что касается вопроса, где взять недорогие солнечные элементы, то их можно найти на зарубежных торговых площадках типа Taobao, Ebay, Aliexpress, Amazon и др. Там они продаются как в виде отдельных фотоэлементов различных размеров и производительности, так и готовыми наборами для сборки солнечных панелей любой мощности.

Можно ли заменить фотоэлектрические пластины чем-то другим

Редко у какого домашнего мастера не найдётся заветной коробочки со старыми радиодеталями. А ведь диоды и транзисторы от старых приёмников и телевизоров являются всё теми же полупроводниками с p-n-переходами, которые при освещении солнечным светом вырабатывают ток. Воспользовавшись этими их свойствами и соединив несколько полупроводниковых приборов, можно сделать самую настоящую солнечную батарею.

Для изготовления маломощной солнечной батареи можно использовать старую элементную базу полупроводниковых приборов

Внимательный читатель сразу же спросит, в чём подвох. Зачем платить за фабричные моно- или поликристаллические ячейки, если можно использовать то, что лежит буквально под ногами. Как всегда, дьявол скрывается в деталях. Дело в том, что самые мощные германиевые транзисторы позволяют получить на ярком солнце напряжение не более 0.2 В при силе тока, измеряемой микроамперами. Для того чтобы достичь параметров, которые выдаёт плоский кремниевый фотоэлемент, понадобится несколько десятков, а то и сотен полупроводников. Сделанная из старых радиодеталей батарея сгодится разве что для зарядки кемпингового светодиодного фонаря или небольшого аккумулятора мобильного телефона. Для реализации более масштабных проектов, без покупных солнечных ячеек не обойтись.

Солнечная батарея: как это работает

После того как Энштейн описал фотоэлектрический эффект, миру открылась вся простота такого, казалось бы, сложного физического явления. В его основе лежит вещество, отдельные атомы которого находятся в неустойчивом состоянии. При «бомбардировке» фотонами света из их орбит выбиваются электроны — вот они-то и являются источниками тока.

Практически полвека фотоэффект не имел практического применения по одной простой причине — отсутствовала технология получения материалов с неустойчивой атомной структурой. Перспективы дальнейших исследований появились лишь с открытием полупроводников. Атомы этих материалов имеют либо избыток электронов (n-проводимость), или же испытывают в них нехватку (p-проводимость). При использовании двухслойной структуры со слоем n-типа (катод) и p-типа (анод), «обстрел» фотонами света выбивает электроны из атомов n-слоя. Покидая свои места, они устремляются на свободные орбиты атомов p-слоя и далее через подключённую нагрузку возвращаются на исходные позиции. Наверное, каждый из вас знает, что движение электронов в замкнутом контуре представляет собой электрический ток. Вот только заставить электроны перемещаться удаётся не благодаря магнитному полю, как в электрических генераторах, а за счёт потока частиц солнечного излучения.

Солнечная панель работает благодаря фотоэлектрическому эффекту, который был открыт ещё в начале XIX века

Генерация электричества в полупроводниках напрямую зависит от количества солнечной энергии, поэтому фотоэлементы не только устанавливают под открытым небом, но и стараются сориентировать их поверхность перпендикулярно падающим лучам. А чтобы защитить ячейки от механических повреждений и атмосферного воздействия, их монтируют на жёстком основании и сверху защищают стеклом.

Видео: изготовление солнечной панели своими руками

Постройка домашней солнечной электростанции является нетривиальной задачей и требует как финансовых и временных затрат, так и минимальных знаний основ электротехники

Приступая к сборке солнечной панели, следует соблюдать максимальное внимание и аккуратность — только в этом случае можно рассчитывать на удачное решение вопроса. Напоследок хотелось бы напомнить о том, что загрязнение стекла является одним из факторов падения производительности

Не забывайте своевременно чистить поверхность солнечной панели, иначе она не сможет работать на полную мощность.

(0 голосов, среднее: 0 из 5)

Устройство батареи

Если вы решили сделать солнечную батарею самостоятельно, то должны для начала ознакомиться с ее устройством. Она представляет собой систему взаимосвязанных элементов, структура которых позволяет использовать принцип фотоэффекта. Солнечный свет падает на элементы под определенным углом и преобразуется в электрический ток.

Устройство солнечной батареи и принцип работы будут описаны в статье. Для начала необходимо изучить первую часть вопроса. Конструкция предусматривает наличие следующих комплектующих:

• материала-полупроводника;
• источника электропитания;
• контроллера;
• заряда аккумулятора;
• инвертора-преобразователя;
• стабилизатор напряжения.

Материал-полупроводник представляет собой совмещенные слои с разной проводимостью. Это может быть поликристаллический или монокристаллический кремний с добавлением некоторых химических соединений. Последние позволяют получить нужные свойства для возникновения фотоэффекта.

Один из слоев должен иметь избыток электронов, чтобы обеспечить переход электронов из одного материала в другой. Дополнительный слой должен иметь недостаток электронов. Тонкий слой элемента в системе необходим для противостояния перехода электронов. Он располагается между вышеописанными слоями.

Если подключить источник электропитания к противостоящему слою, то электроны будут преодолевать запорную зону. Это позволяет добиться упорядоченного движения заряженных частиц, что и называется электрическим током. Для сохранения и накапливания энергии применяется аккумулятор. Для преобразования электрического тока в переменный используется инвертор-преобразователь. А вот для создания напряжения нужного диапазона применяется стабилизатор.

Проектирование солнечной батареи

Угол наклона

Планируя размещение преобразователей, нужно выбрать место ее установки так, чтобы она располагалась под наклоном, принимая лучи солнца более — менее перпендикулярно. Идеальным способом станет такое размещение батарей, чтобы можно было корректировать их угол наклона. Располагать их нужно с наиболее освещённой стороны участка, причем чем выше, тем лучше – например, на крыше дома. Однако далеко не все крыши могут выдержать вес полноценной солнечной батареи, поэтому в некоторых случаях рекомендуется установить специальные опорные подставки под преобразователи.

Моя солнечная батарея сделана своими руками

Солнечные элементы и солнечные батареи, которые можно сделать из солнечных элементов, используются в качестве источников питания. Процесс изготовления солнечной батареи своими руками пошагово проследил и выложил в Интернете американский астроном Майк Дэвис (Mike Davis). Ниже предлагается свободный перевод англоязычной страницы Майка Дэвиса.

Это было нетрудно. Вы тоже можете это сделать.

Несколько лет назад я купил участок земли в пустынной Аризоне. Я астроном, и мне нужно было место, чтобы заниматься астрономией вдали от городского неба, где наблюдениям мешает световое загрязнение города. Проблема была в том, что это очень далеко, там нет электричества. Нет электричества — нет светового загрязнения, что собственно мне и нужно. Тем не менее, было бы неплохо иметь хотя бы немного электроэнергии, ведь большая часть жизни в 21 веке зависит от нее. Поэтому я начал думать о солнечной батарее.

Я построил ветрогенератор, и он прекрасно работает, когда есть ветер. Тем не менее, я хотел быть более независимым от погодных условий (надеяться, что ветер будет дуть все время, когда мне это нужно, конечно, не стоит).

Я также экспериментировал с газификатором биомассы.

Солнечная энергия кажется очевидным выбором, чтобы дополнить ветряк и газификатор . Однако коммерческие солнечные батареи очень дороги. Поэтому я решил попробовать свои силы на создании моей собственной батареи солнечных элементов. Я использовал обычные инструменты и недорогие и доступные материалы, чтобы сделать своими руками солнечную батарею, которая не уступает коммерческим в производстве электроэнергии, но многократно дешевле их.

Что же такое солнечная батарея

В целом это рамка для массива солнечных элементов. Солнечные элементы выполняют реальную работу по преобразованию солнечного света в электричество. Нужно много элементов/клеток, чтобы произвести значительное количество энергии, а поскольку они очень хрупкие, то отдельные элементы/клетки собраны в батареи (панели). Панели содержат достаточное количество клеток, чтобы производить полезную количество энергии, и защищают солнечные элементы от повреждений. Я был убежден, что смогу сделать солнечную батарею сам.

Я поискал информацию о самодельных солнечных батареях и был поражен, как мало я нашел. Через некоторое время, я пришел к некоторым выводам:

• Основным камнем преткновения для построения солнечных батарей является приобретение солнечных элементов по разумной цене.
• Новые солнечные элементы стоят очень дорого, и даже может быть иногда трудно найти их в нужном количестве.
• Поврежденные солнечные элементы доступны на Ebay и в других местах за долю от стоимости новых солнечных элементов.
• Эти второсортные солнечные элементы, вероятно, можно было бы использовать, чтобы сделать солнечную батарею, которая будет работать очень хорошо.

После того, как я пришел к осознанию, что мог бы использовать поврежденные и второсортные солнечные элементы, чтобы своими руками сделать солнечную батарею, я, наконец, приступил к работе.

Реализация проекта солнечной батареи

Я начал с покупки нескольких солнечных элементов на Ebay.

Я купил пару блоков/секций 3 х 6 моно-кристаллических солнечных элементов. В целом мне нужно было 36 таких секций/блоков, чтобы сделать панель. Каждая клетка производит около 1/2 Вольта, 36 в серии даст около 18 Вольт, которые были бы нужны для зарядки 12-вольтовой батареи (это действительно нужно, так как высокое напряжение эффективнее заряжает 12-вольтовые батареи) Этот тип солнечных элементов является тонким, как бумага, и ломким и хрупким, как стекло. Их очень легко повредить.

Продавцы из этих солнечных элементов формируют блоки из 18 штук и заливают их воском для стабилизации и чтобы легче было транспортировать их (не повреждая). Воск впоследствии нужно удалить. Поэтому лучше было бы найти элементы, не смоченные в воске. Имейте в виду, что они могут получить некоторые повреждений при перевозке. Обратите внимание на то, что эти клетки/элементы имеют металлические выводы на них. Лучше покупать клетки с уже припаянными проводниками. Если вы купите клетки без проводников, впоследствии нужно будет по крайней мере в два раза больше пайки, чтобы соединить их в солнечную батарею. Лучше доплатить за элементы/клетки с проводниками.

Я также купил пару блоков с большим количеством солнечных элементов, не смоченных в воске, у другого продавца на Ebay. Эти клетки были упакованы в пластмассовую коробку. Они гремели в коробке и имели сколы на краях и в углах. Следы сколов на самом деле не имеют большого значения. Они не уменьшат выработку энергии настолько, чтобы беспокоиться об этом.

Вообще я купил нужное количество элементов/клеток, чтобы сделать две солнечные батареи. Я знал, что, вероятно, сломаю или поврежу хотя бы несколько во время работы, так что я купил дополнительные.

Есть много других размеров солнечных батарей, не только 3 х 6 дюймов. Вы можете использовать большие или меньшие клетки для панели. Просто имейте несколько вещей в виду.

• Солнечные элементы одного и того же типа производят одинаковое напряжение независимо от того, какого они размера. Таким образом, одно и то же количество клеток необходимо всегда.
• Крупные солечные элементы производят больший ток (А), мелкие клетки вырабатывают меньше тока.
• Общая мощность, которую ваша солечная батарея может произвести, определяется как Ампер х Вольт (произведением напряжения на генерируемый ток).

Таким образом, использованные крупные клетки производят больше энергии, но такая панель будет большой и тяжелой. Использование более мелких элементов/ячеек/клеток сделает панель маленькой и легкой, но она не будет производить столько же энергии. Кроме того, смешивание различных размеров солнечных элементов не очень хорошая идея (величина тока будет ограничена наименьшим элементом в группе (током, производит этот элемент) и большие клетки не будут работать в полную силу.

Клетки/элементы, на которых я остановился, — 3 х 6 дюймов по размеру — рассчитаны примерно на три ампера. Я соединю 36 таких солнечных элементов, чтобы получить немного больше 18 вольт. Результатом должна быть солнечная батарея, способная давать почти 60 Вт мощности при ярком солнечном свете. Возможно, это не так много, но эти 60 Вт я буду получать в течение всего дня, когда солнце светит. Эта энергия будет заряжать батареи, которые в первую очередь будут использоваться для питания освещения и малой бытовой техники в течение нескольких часов после наступления темноты (когда я ложусь спать, потребность в электроэнергии практически нулевая). Этих 60 Вт в действительности достаточно, ведь у меня есть моя ветряная турбина, которая добавляет электроэнергию, когда дует ветер.

Для продолжения щелкните на кнопке с цифрой 2.

После того, как вы купите свои солнечные элементы, спрячьте их в надежном месте, где они не разобьются или не будут повреждены детьми или собакой, пока вы не будете готовы установить их в панели. Эти клетки очень хрупкие. Неосторожное обращение превратит ваши дорогие солнечные элементы в маленькие, синие, блестящие кусочки стекла, непригодные ни на что.

Солнечная панель на самом деле является простым неглубоким ящиком, сделать его своими руками несложно. Я начал с изготовления такой коробки. Я сделал коробку неглубокой, поэтому ее стенки/бортики не будут затенять солнечные элементы, когда солнце находится под углом к сторонам. Она изготовлена из толстой фанеры 3/8 дюйма с деревянными бортиками толщиной 3/4 дюйма по краям. Бортики приклеиваются и прикручиваются к фанере. В этой панели будет 36 солнечных элементов размером 3 на 6 дюймов. Я решил сделать 2 субпанели по 18 клеток в каждой, чтобы легче было собрать их позже. Поэтому я добавил планку посередине коробки. Каждая субпанель впишется в одну половину главной панели.

Вот мой эскиз вида задней части солнечной батареи с указанием габаритов. Все размеры даны в дюймах. Бортики толщиной 3/4 дюйма проходят по краям фанерного основания. Такой же бортик идет через центр и делит панель пополам. Я решил сделать именно так. Эти размеры и даже общий дизайн не являются критическими, их можно менять. Эти размеры включены здесь для тех людей, которые всегда требуют, чтобы я показывал размеры на моих проектах. Я всегда призываю людей экспериментировать, а не слепо следовать таким, как я (или кому-то другому). Вы вполне можете создать лучший дизайн.

Вот крупным планом показана половина главной панели. В ней будет размещена одна субпанель из 18 клеток. Обратите внимание на маленькие отверстия, просверленные в бортиках. Это будет нижняя часть панели (на фото, извините, верх находится внизу). Это вентиляционные отверстия, чтобы выровнять давление воздуха внутри и снаружи панели и удалять влагу. Эти отверстия должны быть на нижней части панели, в противном случае дождь и роса будут попадать внутрь. Также вентиляционные отверстия должны быть в центральной планке между двумя субпанелями.

Совет. После использования солнечной батареи в течение некоторого времени я рекомендую вентиляционные отверстия увеличить по крайней мере до 1/4 дюйма в диаметре. Кроме того, чтобы пыль и насекомые не попадали в панели, кладите немного стекловолоконной изоляции в отверстия в нижней рейке солнечной батареи (изоляция не нужна в отверстиях в центральной планке).

Затем я отрезал два куска плиты ДВП, чтобы использовать их в качестве подложки для солнечных элементов (они должны свободно располагаться между бортиками). Необязательно использовать именно ДВП для этого. Я взял то, что у меня было под рукой. Может быть использован практически любой тонкий, жесткий и токонепроводящий материал.

Для защиты от непогоды сверху солнечная батарея будет иметь органическое стекло. Эти два куска я вырезал, чтобы они соответствовали передней части панели. У меня не было одного большого куска, чтобы сделать все это. Стекло также может быть использовано для этого, но стекло хрупкое. Град и камни могут разбить стекло. Теперь вы можете увидеть, как изготовленная ​​панель будет выглядеть.

Я сломал оргстекло при сверлении отверстий для крепления! Эта фотография показывает крупным планом место, где две половинки органического стекла встречаются на центральной планке. Я просверлил дополнительные отверстия по краям обоих кусков оргстекла, чтобы я мог прикрепить их на поверхности панели винтом в 1 дюйм. Будьте осторожны, работая близко к краю плексигласа. Если вы будете сильно давить, он сломается, как это произошло здесь. Я просто приклеил кусок назад и просверлил рядом еще одну дырку.

Затем я покрыл все деревянные части солнечной батареи несколькими слоями краски, чтобы защитить их от влаги и погодных условий. Коробка была окрашена внутри и снаружи. Тип краски и цвет были научно подобраны путем встряхивания всех канистр с красками, которые были в моем гараже, и выбора той, которой было достаточно, чтобы сделать всю работу.

Подложки из ДВП были также окрашены несколькими слоями краски с обеих сторон. Убедитесь, что покрасили хорошо с обеих сторон, ведь от влаги они будут коробиться и могут повредить солнечные элементы, которые будут к ним приклеены.

Теперь, когда у меня основа солнечной батареи была закончена, пришла пора приготовить солнечные элементы.

Сначала нужно было удалить воск. После нескольких проб и ошибок, я нашел способ это сделать, но я еще раз рекомендую покупать элементы, не залитые воском.

Первым шагом является «купание» в горячей воде, чтобы расплавить воск и отделить солнечне элементы друг от друга. Не позволяйте воде кипеть, потому что пузырьки будут толкать элементы друг к другу (могут повреждаться). Кроме того, кипящая вода может ослабить проводники на элементах. Я также рекомендую класть секцию солнечных элементов в холодную воду, а затем медленно нагревать ее до температуры чуть ниже температуры кипения, чтобы избежать неравномерного нагрева клетки. Пластиковые щипцы и лопатки помогут отделить клетки друг от друга, как только воск начнет таять. Старайтесь не тянуть слишком сильно за металлические проводники, потому что они могут рваться. Я сам повредил несколько, пытаясь отделить элементы. Хорошо, что я купил дополнительные.

Три этапа для удаления воска. Эта фотография показывает полную «установку», которую я использовал.

Первая ванна горячей воды для плавления воска находится в правой задней части. Спереди слева — ванна с горячей мыльной водой, а спереди справа — ванна горячей чистой воды. Всюду температура чуть ниже температуры кипения. Последовательность работы была следующей. Сначала нужно отделять солнечные элементы друг от друга в ванне с горячей водой (на правой задней части). Я отделял элементы друг от друга и переносил их по одному в водяную баню с мылом (спереди слева), чтобы удалить из элементов воск. Затем полоскал их в горячей чистой воде (справа спереди).

Солнечные элементы затем раскладывались сушиться на полотенце. Вы должны часто менять мыльную воду и воду для промывки. Не лейте воду в раковину — воск застынет забьет канализацию.

Этот процесс удаляет практически весь воск из клеток. Может остаться очень легкая пленка на некоторых из клеток, но это, кажется, не мешает пайке или работе клеток. Растворителем, вероятно, можно удалить остаток воска, но это было бы опасно для здоровья и могло оставить зловонный запах.

Вот несколько обособленных и очищенных солнечных элементов сушатся на полотенце. После отделения от воска они очень хрупкие и требуют осторожного обращения и хранения. Я рекомендовал бы оставить их в воске, пока вы не будете готовы установить их в панели. Таким образом, вы не повредите их, прежде чем сможете использовать. Поэтому сделайте в первую очередь основу солнечной батареи.

А у меня пришло время начать установку их в панели.

Соединение солнечных элементов с помощью пайки. Я начал с рисования сетки на каждом из двух кусков подложки, обозначая слегка карандашом, где каждая из 18 клеток будет расположена. Тогда я положил клетки на этой сетке тыльной стороной, чтобы я мог спаять их вместе. Все 18 клеток на каждой половине панели должны быть спаяны вместе последовательно, затем обе половины панели также должны быть соединены последовательно, чтобы получить желаемую напряжение.

Сначала пайка клеток вместе была сложным делом, но я довольно быстро научился. Начните только из двух элементов в обратном порядке. Разместите выступы/проводники одной клетки так, чтобы они пересекали точки припоя на задней стороне второй клетки. Нужно убедиться, что расстояние между клетками соответствует разметке сетки (на подложке).

Пайка солнечных батарей вместе. Я использовал низковольтный паяльник и тонкий припой с сердечником из канифоли. Я также смазывал флюсом точки пайки на тыльной стороне клеток перед пайкой. Используйте легкое прикосновение паяльника. Клетки тонкие и нежные. Если вы слишком сильно надавите, вы повредите клетку. Я был небрежным несколько раз и сломал пару клеток.

Это вид сбоку солнечных элементов, запаянных вместе. Отрицательные выводы из верхней части одного элемента припаяны к положительным выводам на нижней части следующего. Это соединяет клетки в секции, и добавляет их напряжения. Я делаю это, пока не получу ряд с 6 клеток, три ряда по 6 клеток образуют половину панели.

Как солнечные элементы сгруппированы. Я повторял вышеупомянутые шаги, пока не получил ряд из шести элементов. Припаянные вкладки/выводы из поврежденных клеток я соединил с точками припоя на тыльной стороне последней клетки ряда. Тогда я повторил весь процесс еще два раза, чтобы получить три ряда из шести элементов, всего 18 элементов этой части солнечной батареи.

Три ряда солнечных элементов должны быть соединены последовательно. Поэтому средний ряд должен быть повернут на 180 градусов по отношению к двум другим. Я получил ряд элементов, ориентированных, как я хотел (лежат тыльной стороной, на подложке перед следующим этапом наклеивания клеток на место).

Наклеивание солнечных элементов на место. Наклеивание требует внимания и осторожности/опыта. Я поместил небольшую каплю прозрачного силиконового герметика в центре каждого из шести элементов ряда. Тогда я перевернул ряд снова и установил на место обозначенной карандашом линии сетки, которую я сделал ранее. Я нажал слегка в центре каждого элемента, чтобы приклеить к подложке панели. Переворачивать гибкий ряд ячеек сложно, поэтому вторая пара рук может быть полезна на этом этапе.

Не используйте слишком много клея, и не наклеивайте элементы/клетки по всей плоскости, только в их центрах. Клетки и панель, на которую они установлены, расширяются, деформируются при изменении температуры и влажности. Если полностью приклеить клетки к подложке, они будут со временем трескаться. склеивание их только в одной точке в центре позволяет клеткам свободно плавать на поверхности подложки. Они могут расширяться и изгибаться более или менее независимо, и в таком случае тонкие солнечные элементы не трескаются.

Приклеивание солнечных элементов на подложку. В следующий раз я сделаю это по-другому. Я буду припаивать проводники к выводам всех солнечных элементов. Тогда я сначала смогу наклеить все элементы/клетки на свои места, и потом буду спаивать проводники вместе. Такое решение кажется очевидным, но я должен был сделать это один раз, чтобы понять это.

Вот одна половина солнечной батареи, наконец, сделана.

Для продолжения щелкните на кнопке с цифрой 3.

Соединение рядов солнечных элементов вместе. Здесь я использовал медную оплетку для соединения первого и второго рядов элементов. Вы можете использовать для соединения солнечных клеток другой материал или даже обычный провод. Я использовал то, что было под рукой. Такое же соединение делаем с тыльной стороны 2 и 3 ряда элементов. Я использовал капли силиконового герметика, чтобы прикрепить провод к основанию и не дать ему смещаться и гнуться.

Здесь я испытываю первую половину солнечной батареи на солнце. При слабом солнце, которое едва пробивалось сквозь легкие облака, половина панели производит 9,31 вольт. YAHOO! Это работает! Теперь все, что я должен буду сделать, это изготовить еще одну такую ​​же половину панели.

После того, как у меня будет две части панели в комплекте, я смогу установить их на свои места в главной панели и соединить их вместе.

Установка половин солнечной батареи. Каждая из субпанелей попала точно на свои места в раме основной панели. Я использовал четыре маленьких шурупы (как на фото), чтобы закрепить каждую из субпанелей на своем месте.

Электромонтаж половин панелей вместе. Провод для соединения двух половинок панели вместе проходит через вентиляционные отверстия в центральном бортике. Опять капли силиконового герметика были использованы для фиксации провода, чтобы не допустить его смещения.

Каждой солнечной батарее в солнечной энергосистеме необходим блокирующий диод, соединенный последовательно с ней, чтобы предотвратить разряд аккумуляторов через батарею в ночное время или во время облачной погоды. Я использовал диод Шоттки с 3.3 А тока. Диоды Шоттки имеют более низкое прямое падение напряжения, чем обычные выпрямительные диоды, поэтому меньше энергии тратится впустую. Каждый ватт имеет значение. Я купил упаковку диодов Шоттки 25 31DQ03 на Ebay всего за несколько долларов. Так что у меня их достаточно осталось на будущее для других солнечных панелей.

Сначала я планировал присоединить диод к положительному проводу за пределами панели. Посмотрев на спецификацию для диода, я решил установить его внутри, потому что прямое падение напряжения становится ниже с ростом температуры. Внутри панели теплее, и диод будет работать более эффективно. Опять силикон был использован для крепления диода и проводов.

Я просверлил отверстие в задней части солнечной батареи для провода, чтобы выйти наружу. Я сделал узел в проводах для предотвращения вытягиванию их наружу и зафиксировал на месте силиконовым герметиком.

Важно, чтобы весь силиконовый герметик высох задолго до завинчивания плексигласовый крышки на место. По опыту я знаю, что испарения от силикона могут оставлять пленку на внутренней стороне плексигласа и поверхности солнечных элементов, если силикон полностью не испарится на открытом воздухе до завинчивания крышки.

Опять силикон был использован для герметизации тех мест панели, где провод выходит наружу.

К выходному проводу я прикрутил двухконтактный разъем. Розетка этого разъема будет подключена к контроллеру заряда аккумуляторов, который я использую с моим ветрогенератором, так что солнечная батарея сможет работать с ветрогенератором параллельно и заряжать аккумуляторы.

ї

Я получал много писем от людей, которые не согласны с использованием штекера на солнечной батарее. Они говорят, что источники питания всегда должны иметь женские входы на них, чтобы избежать короткого замыкания. Я понимаю их точку зрения. Однако, именно по этой причине я использовал штекер на солнечной батарее: дело в том, что гораздо большую опасность представляет короткое замыкание на кабеле, который идет к контроллеру заряда и аккумуляторов. Солнечная батарея может давать только 3 А тока короткого замыкания. Батарея аккумуляторов может дать сотни или, возможно, тысячи ампер тока короткого замыкания. Этой энергии достаточно, чтобы нанести серьезный ущерб. Поэтому я дал родительский разъем на кабель, который идет к контроллеру заряда. Тем не менее, я согласен, что опасно иметь штекер на солнечной батарее. Во время недавней поездки в магазин Radio Shack я нашел такую ​​вилку. Это стоило несколько долларов и решило потенциальную проблему короткого замыкания. При отключении ничто не сможет замкнуть.

Вот завершенная солнечная батарея с крышкой, прикрученной шурупами на место. Я еще не герметизировал ее, хотел подождать до завершения тестирования, потому что боялся, что, возможно, придется разбирать, если возникнут проблемы. Действительно, на одном из элементов отошел контакт. Может это связано с перепадом температуры и или ударом при монтаже. Кто знает? Я открыл панель и заменить этот один элемент. У меня не было никаких больше проблем с тех пор. Я, вероятно, герметизирую впоследствии панель силиконом или алюминиевой рамкой.

Выход напряжения солнечной панели. Здесь я тестирую выходное напряжение завершенной панели при ярком зимнем солнце. Мой прибор показывает 18,88 вольт без нагрузки. Это именно то, к чему я стремился.

Выход тока солнечной батареи. Здесь я проверяю выход тока при ярком зимнем солнце. Мой счетчик показывает 3,05 Ампер тока короткого замыкания. На такой ток панель рассчитана. Таким образом, панель работает очень хорошо.

Для продолжения щелкните на кнопке с цифрой 4

Итоги проекта создания солнечной батареи своими руками

Теперь можно подвести итоги работы по изготовлению солнечной батареи своими руками. Сколько же это стоит? Ну, я сохранил квитанции на все, что купил для этого проекта. Кроме того у меня были всевозможные строительные материалы и оборудование. У меня также есть много полезного лома: кусочки дерева, проволоки и всяких других вещей (как сказали бы некоторые, барахло). Так что много нужного материала у меня уже было. Ваша сумма может быть другой.

• Солнечные элементы с Ebay — $ 74.00
• Разное. Пиломатериалы из магазина — $ 20.62
• Итого — $ 104.85

Неплохо. Это часть от того, сколько будет стоить коммерческая солнечная батарея такой выходной мощности. У меня уже есть планы по изготовлению большего количества панелей, чтобы увеличить мощность моей энергосистемы.

Ветровая турбина и солнечная батарея работают вместе. Фотография сделана во время моего недавнего отдыха в Аризоне. На этот раз у меня был и мой самодельный ветряк, и мои самодельная солнечная батарея. Работая вместе, они обеспечили достаточную мощность для моих (правда минимальных) потребностей в электроэнергии.

Вот крупным планом показана солнечная батарея в действии. Я должен поворачивать ее несколько раз на день, чтобы она была направлена на солнце, но это нетрудно делать. Может быть, когда-нибудь я изготовлю систему слежения за солнцем, которая автоматически будет держать солнечные батареи направленными на солнце.

Вот крупным планом солнечная батарея после того, как края были герметизированы алюминиевой лентой. Это тонкая металлическая лента с клейкой подложкой. Я применил ее по краям панели и по центральномук бортику. Я сделал хорошее уплотнение. Я был осторожен, делая вентиляционные отверстия, чтобы не разбить их. Лента выдерживает непогоду, и панель, кажется, тщательно уплотнена и защищена. Только время покажет, насколько хорошо она работает. Однако, так как мои солнечные батареи находятся на открытом воздухе только тогда, когда я остаюсь в Аризоне, и не подвергаются воздействию погоды все время, я думаю, что все будет хорошо в течение длительного времени.

Солнечная батарея с алюминиевой лентой. Алюминиевая лента придает ей совершенно новый вид и кажется, что рама изготовлена ​​из металла, а не из дерева. На мой взгляд, это выглядит намного более профессиональным.

Самодельная складная солнечная батарея на 15 Вт. Я сделал еще одну солнечную батарею. Она меньше, рассчитана на 15 Вт и складывается для облегчения хранения и транспортировки.

Я разработал простую схему контроллера заряда для использования с солнечными батареями и ветрогенератором. Это простая схема, и в ней используются компоненты, которые легко найти, так что ее очень легко изготовить.

Это фото моего нового устройства слежения за солнцем для моей самодельной 60-ваттной солнечной батареи. Оно приводится в движение ротатором старой антенны 1960-х годов. Конструкция может разбираться для дальнейшей транспортировки в мою собственность в Аризоне. Это на самом деле просто фото незавершенной работы. Изготовление солнечного трекера уже завершено. Полный рассказ о том, как я построил его.

Оригинальный текст Майка Дэвиса об изготовлении солнечной батареи можно прочитать на англоязычном сайте www.mdpub.com.

снимаем розовые очки и учимся на чужих ошибках Как собрать систему на солнечных батареях

Современные реалии таковы, что отнюдь не дешевым удовольствием являются альтернативные источники питания. Заказать у поставщика установку солнечных батарей возможность имеет далеко не каждый, поэтому популярной становится солнечная батарея своими руками.

Солнечную батарею изготовить не сложно. Для этого понадобится: элементы для солнечной батареи, флюс (подойдет карандаш, который легко наносить, но вполне нормально использовать канифоль), спирт, 40-ваттный паяльник, ватные палочки, широкая шина (до 2 метров) и узкая шина (1,6 мм). Шина узкая является луженым проводом (медным плоским, который покрыт олова). Когда солнце светит, температура солнечной батареи колоссально возрастает, вызывая расширение, ночью происходит обратный процесс – сужение. Можно, конечно, взять и более широкую шину – 2 мм, но практика показывает, что оптимальная ширина равна все-таки 1,6 мм.

Первым делом сортирует солнечные элементы. Каждый их них вырабатывает 0,26-0, 35 вольт. Их нужно отсортировать, чтобы выбрать примерно одинаковые по номиналу. Их количество должно быть 36. Если в батарее будет хотя бы один элемент с низким показателем, он будет сопротивлением, что нежелательно.

Нарезаем шину (должно быть 72 полоски), определяя ее дину по ширине двух элементов, расположенных на расстоянии пять-десять миллиметров друг от друга.

Видео: Полный процесс изготовления солнечной панели своими руками

Видео: Самодельная Солнечная батарея своими руками из двух стекол

Видео: Солнечная батарея своими руками сборка панели

Видео: Постройка Солнечной Батареи своими руками

Спиртом хорошо протираем места будущей пайки на элементах, чтобы их обезжирить. Для начала достаточно взять три элемента. Затем, по ним проводим карандашом (шину обезжиривать не нужно, потому, что она луженая). Припаиваем шину, которая ложится легко, поэтому сильных усилий к ней прикладывать не нужно. Установив паяльник в одном месте, дождемся, пока шина начнет плавиться и после этого, не спеша ведем паяльник вдоль всей шины.

Фото: Пайка солнечной батареии своими руками

Затем спиртом и ватной палочкой осторожно удаляем остатки флюса. Таким образом подготавливаются все остальные элементы. Теперь можно паять с обратной стороны, также протирая спиртом и нанося флюс, уже соединяя элементы в панельку (9х4 ячеек).

Обязательно удаляем лишний флюс. Обратная сторона будет иметь плюсовой потенциал в любой ее точке.

Теперь конструкцию нужно перенести на лицевую поверхность — в нашем случае это литой акрил компании Альтуглас толщиной 5 мм. Можно, конечно, прямо на лицевой стороне и паять фотоэлементы (так даже будет удобнее).

Ленточки с солнечными элементами укладываем таким образом, чтобы на первой ленточке первая шина шла снизу, вторая сверху. На второй – в обратной последовательности: первая сверху, вторая снизу и т.д. Это обеспечит последовательное соединение.

Эти выходы узкой шины припаиваем к шине широкой, удаляя остатки при помощи кусачек. До прикатывания пленки необходимо сделать замеры, чтобы убедиться, что все сделано правильно.

Также нужно проверить, нет ли сильно нагревающихся панелек (рукой). Если такие есть, их заменяем. Если нет, прикатываем пленку 751 оракал, которая предназначена для приклейки на автомобили аппликаций. Гарантийный срок ее эксплуатации – семь лет. Но, из опыта, этот срок намного больше. Делаем это очень аккуратно, чтобы не было перекосов, т.к. отклеивать ее уже невозможно. В крайнем случае, если такое произошло, пленку нужно аккуратно обрезать и доклеить. Не прижимать пленку к элементам. От центра ее разравнивают к краям, прижимая лишь в местах, где нет элементов. На небольшие пузыри не стоит обращать внимание – они уйдут при прикатке. Пленку отделять от основы по сантиметру, не более. Вновь проверяем параметры (вольты и ток короткого замыкания). Ток в четыре ампера говорит о том, что все у нас правильно.

Осталось поместить конструкцию в каркас.

Каркас для солнечной батареи

Подойдет в качестве прозрачного слоя оргстекло, но со временем оно коробится и желтеет, что отражается на работоспособности батареи. Можно использовать обычное стекло, которое позволяет снизить нагрев солнечных элементов, благодаря тому, что оно не пропускает инфракрасный спектр. Наконец, есть акриловое стекло, которое и не снижает прозрачности со временем, и не коробится.

В качестве корпуса чаще всего используют алюминиевые уголки, ДСП, фанеру и другие материалы.

Последний шаг — герметизация

Для герметизации используют (в основном за рубежом) компаунды. Но стоят они прилично, поэтому наши мастера используют или силиконовый герметик, или защитную пленку (как выше описано), или смешанным с герметикам, акриловым лаком.

Пайка фотоэлементов

В продаже можно найти фотоэлементы с припаянными проводниками, но чаще это приходится делать самому. Что нужно знать? Первой – работать с фотоэлементами нужно очень осторожно – они хрупки е и дорогие.

Где купить фотоэлементы?

Проще всего набрать в браузере запрос – результатов появится достаточно, в том числе частные предприниматели, которые предлагают элементы, необходимые для создания солнечной батареи. Правда, стоят они достаточно дорого – значительно дешевле можно найти на Ebay. Можно, конечно, купить элементы, по разным причинам отбракованные в производстве: стоить они будут намного дешевле, но есть риск, что окажутся они непригодными и для использования народными умельцами. К тому же доставка может стоить до тридцати долларов.

Какие выбрать фотоэлементы

Как правило, можно найти монокристаллические и поликристаллические фотоэлектрические преобразователи. У первых более длительный срок эксплуатации – до тридцати лет, но они чувствительны к изменениям погоды. Вторые, напротив, не слишком снижают мощность при облачности, но отличаются меньшим сроком эксплуатации. К тому же, по сравнению с монокристаллическими с КПД 13%, у них он составляет от семи до девяти процентов.

Чтобы более эффективно использовать солнечную батарею, необходимо предусмотреть изменение угла наклона.

Вывод

Сделать солнечную панель своими руками оказалось не так сложно. И намного дешевле, чем ее заказать у поставщика!

Солнечные батареи — источник получения энергии, которую можно направить на выработку электричества или тепла для малоэтажного дома. Вот только солнечные батареи имеют высокую стоимость и недоступны большинству жителей нашей страны. Согласны?

Другое дело, когда сделана солнечная батарея своими руками — затраты значительно уменьшаются, а работает такая конструкция ничуть не хуже, чем панель промышленного производства. Поэтому, если вы всерьез задумываетесь о приобретении альтернативного источника электроэнергии, попытайтесь сделать его своими руками – это не очень сложно.

В статье речь пойдет об изготовлении солнечных батарей. Мы расскажем, какие материалы, и инструменты для этого потребуются. А немного ниже вы найдете пошаговую инструкцию с иллюстрациями, которые наглядно демонстрируют ход работы.

Энергию солнца можно преобразовать в тепловую, когда энергоносителем является жидкость-теплоноситель или в электрическую, собираемую в аккумуляторах. Батарея представляет собой генератор, работающий на принципе фотоэлектрического эффекта.

Преобразование энергии солнца в электроэнергию происходит после попадания солнечных лучей на пластины-фотоэлементы, которые являются основной частью батареи.

При этом световые кванты “отпускают” свои электроны с крайних орбит. Эти свободные электроны дают электрический ток, который проходит через контроллер и скапливается в аккумуляторе, а оттуда поступает энергопотребителям.

Галерея изображений

Материалы для создания солнечной пластины

Приступая к сооружению солнечной батареи необходимо запастись следующими материалами:

• силикатные пластины-фотоэлементы;
• листы ДСП, алюминиевые уголки и рейки;
• жёсткий поролон толщиной 1,5-2,5 см;
• прозрачный элемент, выполняющий роль основания для кремниевых пластин;
• шурупы, саморезы;
• силиконовой герметик для наружных работ;
• электрические провода, диоды, клеммы.

Количество требуемых материалов зависит от размера вашей батареи, которая чаще всего ограничивается количеством доступных фотоэлементов. Из инструментов вам понадобиться: шуруповёрт или набор отвёрток, ножовка по металлу и дереву, паяльник. Для проведения испытаний готовой батареи понадобиться тестер-амперметр.

Теперь рассмотрим самые важные материалы более подробно.

Кремниевые пластины или фотоэлементы

Фотоэлементы для батарей бывают трёх видов:

• поликристаллические;
• монокристаллические;
• аморфные.

Поликристаллические пластины характеризуются низким КПД. Размер полезного действия составляет около 10 – 12 %, но зато этот показатель не понижается с течением времени. Продолжительность работы поликристаллов – 10 лет.

Солнечную батарею собирают из модулей, которые в свою очередь составляют из фотоэлектрических преобразователей. Батареи с жесткими кремниевыми фотоэлементами представляют собой некий сэндвич с последовательно расположенными слоями, закрепленными в алюминиевом профиле

Монокристаллические фотоэлементы могут похвастаться более высоким КПД – 13-25% и долгими сроками работы – свыше 25 лет. Однако со временем КПД монокристаллов снижается.

Монокристаллические преобразователи получают путем пиления искусственно выращенных кристаллов, что и объясняет наиболее высокую фотопроводимость и производительность.

Пленочные фотопреобразователи получают путем нанесения тонкого слоя аморфного кремния на полимерную гибкую поверхность

Гибкие батареи с аморфным кремнием – самые современные. Фотоэлектрический преобразователь у них напылен или наплавлен на полимерную основу. КПД в районе 5 – 6 %, но пленочные системы крайне удобны в укладке.

Пленочные системы с аморфными фотопреобразователями появились сравнительно недавно. Это предельно простой и максимально дешевый вид, но быстрее соперников теряющий потребительские качества.

Нецелесообразно использовать фотоэлементы разного размера. В данном случае максимальный ток, вырабатываемый батарей, будет ограничен током наиболее маленького по размеру элемента. Значит, более крупные пластины не будут работать на полную мощность.

При покупке фотоэлементов поинтересуйтесь у продавца способом доставки, большинство продавцов используют метод воскования, чтобы предотвратить разрушение хрупких элементов

Чаще всего для самодельных батарей используются моно- и поликристаллические фотоэлементы размером 3х6 дюймов, которые можно заказать в интернет-магазинах типа Е-бай.

Стоимость фотоэлементов достаточно высока, но многие магазины продают так называемые элементы группы В. Изделия, отнесённые к этой группе имеют брак, но пригодны к использованию, а их стоимость ниже, чем у стандартных пластин на 40-60%.

Большинство интернет-магазинов продают фотоэлементы комплектами по 36 или 72 фотоэлектрической преобразовательной пластины. Для соединения отдельных модулей в батарею потребуются шины, для подключения к системе нужны будут клеммы.

Галерея изображений

Солнечная батарея может использоваться в качестве резервного энергоисточника при частом отключении централизованного энергоснабжения. Для автоматического переключения необходимо предусмотреть систему бесперебойного питания.

Подобная система удобна тем, что при использовании традиционного источника электроэнергии одновременно производится зарядка . Оборудование обслуживающее гелиобатарею размещается внутри дома, поэтому необходимо предусмотреть для него специальное помещение.

Человечество в целях заботы об экологии и экономии денежных средств начало использовать альтернативные источники энергии, к которым, в частности, принадлежат солнечные батареи. Покупка такого удовольствия обойдется довольно дорого, но не составляет сложности сделать данное устройство своими руками. Поэтому вам не помешает узнать, как самому сделать солнечную батарею. Об этом и пойдет речь в нашей статье.

Солнечные батареи — устройства, генерирующие электроэнергию с помощью фотоэлементов.

Прежде чем говорить о том, как сделать солнечную батарею своими руками, необходимо понять устройство и принципы ее работы. Солнечная батарея включает в себя фотоэлементы, соединенные последовательно и параллельно, аккумулятор, накапливающий электроэнергию, инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный и контроллер, следящий за зарядкой и разрядкой аккумулятора.

Как правило, фотоэлементы изготавливают из кремния, но его очистка обходится дорого, поэтому в последнее время начали использовать такие элементы, как индий, медь, селен.

Каждый фотоэлемент является отдельной ячейкой, генерирующей электроэнергию. Ячейки сцеплены между собой и образуют единое поле, от площади которого зависит мощность батареи. То есть, чем больше фотоэлементов, тем больше электроэнергии генерируется.

Для того чтобы изготовить солнечную панель своими руками в домашних условиях, необходимо понимать сущность такого явления, как фотоэффект. Фотоэлемент – кремниевая пластинка, при попадании света на которую с последнего энергетического уровня атомов кремния выбивается электрон. Передвижение потока таких электронов вырабатывает постоянный ток, который впоследствии преобразуется в переменный. В этом и заключается явление фотоэффекта.

Преимущества

Солнечные батареи имеют следующие преимущества:

• безвредность для экологии;
• долговечность;
• бесшумная работа;
• легкость изготовления и монтажа;
• независимость поставки электричества от распределительной сети;
• неподвижность частей устройства;
• незначительные финансовые затраты;
• небольшой вес;
• работа без механических преобразователей.

Разновидности

Солнечные батареи подразделяются на следующие виды.

Кремниевые

Кремний — самый популярный материал для батарей.

Кремниевые батареи также делятся на:

1. Монокристаллические: для производства таких батарей используется очень чистый кремний.
2. Поликристаллические (дешевле монокристаллических): поликристаллы получают постепенным охлаждением кремния.

Пленочные

Такие батареи подразделяются на следующие виды:

1. На основе теллурида кадмия (КПД 10%): кадмий обладает высоким коэффициентом светопоглощения, что и позволяет использовать его в производстве батарей.
2. На основе селенида меди — индия: КПД выше, чем у предыдущих.
3. Полимерные.

Солнечные батареи из полимеров начали изготавливать относительно недавно, обычно для этого используют фуреллены, полифенилен и др. Пленки из полимеров очень тонкие, порядка 100 нм. Несмотря на КПД 5%, батареи из полимеров имеют свои преимущества: дешевизна материала, экологичность, эластичность.

Аморфные

КПД аморфных батарей составляет 5%. Такие панели изготавливаются из силана (кремневодорода) по принципу пленочных батарей, поэтому их можно отнести, как к кремниевым, так и к пленочным. Аморфные батареи эластичны, генерируют электричество даже в непогоду, поглощают свет лучше других панелей.

Материалы

Для изготовления солнечной батареи потребуются следующие материалы:

• фотоячейки;
• алюминиевые уголки;
• диоды Шоттки;
• силиконовые герметики;
• проводники;
• крепежные винты и метизы;
• поликарбонатный лист/оргстекло;
• паяльное оборудование.

Эти материалы обязательны для того, чтобы сделать солнечную батарею своими руками.

Выбор фотоэлементов

Чтобы сделать солнечную батарею для дома своими руками, следует правильно подобрать фотоэлементы. Последние подразделяются на монокристаллические, поликристаллические и аморфные.

КПД первых составляет 13%, но такие фотоэлементы малоэффективны в непогоду, внешне представляют собой ярко-синие квадраты. Поликристаллические фотоэлементы способны генерировать электроэнергию даже в непогоду, хотя их КПД всего лишь 9%, внешне темнее монокристаллических и срезаны по краям. Аморфные фотоячейки изготавливаются из гибкого кремния, их КПД составляет 10%, работоспособность не зависит от погодных условий, но изготовление таких ячеек слишком затратное, поэтому их редко используют.

Если вы планируете применять генерируемую фотоэлементами электроэнергию на даче, то советуем собрать солнечную батарею своими руками из поликристаллических ячеек, так как их КПД достаточно для ваших целей.

Следует покупать фотоячейки одной марки, так как фотоэлементы нескольких марок могут сильно отличаться — это может стать причиной возникновения проблем со сборкой батареи и ее функционированием. Следует помнить, что количество производимой ячейкой энергии прямо пропорционально ее размеру, то есть чем крупнее фотоячейка, тем больше электроэнергии она производит; напряжение ячейки зависит от ее типа, а никак не от размера.

Количество производимого тока определяется габаритами самого маленького фотоэлемента, поэтому следует покупать фотоячейки одинакового размера. Конечно же, не стоит приобретать дешевую продукцию, ведь это значит, что она не прошла проверку. Также не следует покупать фотоэлементы, покрытые воском (многие производители покрывают фотоячейки воском для сохранности продукции при перевозке): при его удалении можно испортить фотоэлемент.

Расчеты и проект

Устройство солнечной панели своими руками — несложная задача, главное, подойти к ее выполнению ответственно. Чтобы изготовить солнечную панель своими руками, следует подсчитать дневное потребление электроэнергии, затем узнать среднесуточное солнечное время в вашей местности и рассчитать нужную мощность. Таким образом, станет понятно, сколько ячеек и какого размера нужно приобрести. Ведь как было сказано выше, генерируемый ячейкой ток зависит от ее габаритов.

Зная необходимый размер ячеек и их количество, нужно рассчитать габариты и вес панели, после чего необходимо выяснить выдержит ли кровля или другое место, куда планируется установка солнечной батареи, задумываемую конструкцию.

Устанавливая панель, следует не только выбрать самое солнечное место, но и постараться закрепить ее под прямым углом к солнечным лучам.

Этапы работы

Корпус

Прежде чем начать делать солнечную панель своими руками, необходимо соорудить для нее каркас. Он защищает батарею от повреждений, влаги и пыли.

Корпус собирается из влагостойкого материала: фанеры, покрытой влагоотталкивающим средством, или алюминиевых уголков, к которым силиконовым герметиком приклеивается оргстекло или поликарбонат.

При этом нужно соблюдать отступы между элементами (3-4 мм), так как необходимо учитывать расширение материала при повышении температуры.

Пайка элементов

Фотоэлементы выкладываются на лицевую сторону прозрачной поверхности, так, чтобы расстояние между ними со всех сторон было 5 мм: таким образом учитывается возможное расширение фотоячеек при повышении температуры.

Фиксируются преобразователи, имеющие два полюса: положительный и отрицательный. Если вы хотите увеличить напряжение, соединяйте элементы последовательно, если ток — параллельно.

Во избежание разрядки аккумулятора ночью, в единую цепь, состоящую из всех необходимых деталей, включают диод Шоттки, подсоединяя его к плюсовому проводнику. Затем все элементы спаивают между собой.

Сборка

В готовый каркас размещаются спаянные преобразователи, на фотоячейки наносится силикон — все это накрывается слоем из ДВП, закрывается крышкой, а места соединений деталей обрабатываются герметиком.

Даже городской житель может сделать и разместить солнечную батарею на балконе своими руками. Желательно, чтобы балкон был застеклен и утеплен.
Вот мы и разобрали, как сделать солнечную батарею в домашних условиях, оказалось, это совсем несложно.

Идеи из подручных материалов

Можно сделать солнечную батарею своими руками из подручных материалов. Рассмотрим самые популярные варианты.

Многие удивятся, узнав, что фольгу можно применять для изготовления солнечной батареи своими руками. На самом деле, в этом нет ничего удивительного, ведь фольга увеличивает отражающие способности материалов. Например, для уменьшения перегрева панелей, их кладут на фольгу.

Как сделать солнечную батарею из фольги?

Нам понадобится:

• 2 «крокодильчика»;
• медная фольга;
• мультиметр;
• соль;
• пустая пластиковая бутылка без горлышка;
• электрическая печь;
• дрель.

Очистив медный лист и вымыв руки, отрезаем кусок фольги, кладем его на раскаленную электроплиту, нагреваем полчаса, наблюдая почернение, затем убираем фольгу с плиты, даем остыть и видим, как от листа отслаиваются куски. После нагревания оксидная пленка пропадает, поэтому черный оксид можно аккуратно удалить водой.

Затем вырезается второй кусок фольги такого же размера, как и первый, две части сгибаются, опускаются в бутылку так, чтобы у них не было возможности соприкоснуться.

Также фольгу можно применять для подогрева. Для этого ее необходимо натянуть на раму, к которой затем нужно подсоединить шланги, подведенные, например, к лейке с водой.

Вот мы и узнали, как самому сделать солнечную батарею для дома из фольги.

У многих дома завалялись старые транзисторы, но не все знают, что они вполне подойдут для изготовления солнечной батареи для дачи своими руками. Фотоэлементом в таком случае является полупроводниковая пластина, находящаяся внутри транзистора. Как же изготовить солнечную батарею из транзисторов своими руками? Сначала необходимо вскрыть транзистор, для чего достаточно срезать крышку, так мы сможем разглядеть пластину: она небольших размеров, чем и объясняется низкий КПД солнечных батарей из транзисторов.

Далее нужно проверить транзистор. Для этого используем мультиметр: подключаем прибор к транзистору с хорошо освещенным p-n переходом и замеряем ток, мультиметр должен зафиксировать ток от нескольких долей миллиампера до 1 или чуть больше; далее переключаем прибор в режим измерения напряжения, мультиметр должен выдать десятые доли вольта.

Прошедшие проверку транзисторы размещаем внутри корпуса, например, листового пластика и спаиваем. Можно изготовить такую солнечную батарею своими руками в домашних условиях и использовать ее для зарядки аккумуляторов и радиоприемников маленькой мощности.

Также подходят для сборки батарей старые диоды. Сделать солнечную батарею своими руками из диодов совсем несложно. Нужно вскрыть диод, оголив кристалл, являющийся фотоэлементом, затем нагревать диод 20 секунд на газовой плите, и, когда припой расплавится, извлечь кристалл. Остается припаять вытащенные кристаллы к корпусу.

Мощность таких батарей невелика, но для электропитания небольших светодиодов ее достаточно.

Такой вариант изготовления солнечной батареи своими руками из подручных средств большинству покажется очень странным, но сделать солнечную батарею своими руками из пивных банок просто и дешево.

Корпус сделаем из фанеры, на которую поместим поликарбонат или оргстекло, на задней поверхности фанеры зафиксируем пенопласт или стекловату для изоляции. Фотоэлементами нам послужат алюминиевые банки. Важно выбрать именно банки из алюминия, так как алюминий менее подвержен коррозии, чем, например, железо и обладает лучшим теплообменом.

Далее в нижней части банок проделываются отверстия, крышка срезается, и ненужные элементы загибаются для обеспечения лучшей циркуляции воздуха. Затем необходимо очистить банки от жира и грязи с помощью специальных средств, не содержащих кислоты. Далее необходимо герметично скрепить банки между собой: силиконовым гелем, выдерживающим высокие температуры, или паяльником. Обязательно нужно очень хорошо просушить склеенные банки в неподвижном положении.

Прикрепив банки к корпусу, окрашиваем их в черный цвет и закрываем конструкцию оргстеклом или поликарбонатом. Такая батарея способна нагревать воду или воздух с последующей подачей в помещение.

Мы рассмотрели варианты того, как сделать солнечную панель своими руками. Надеемся, что теперь у вас не возникнет вопроса, как сделать солнечную батарею.

Видео

Как сделать солнечные батареи своими руками – видео урок.

Долгое время уделом солнечных батарей были либо громоздкие панели спутников и космических станций, либо маломощные фотоэлементы карманных калькуляторов. Это было связано с примитивностью первых монокристаллических кремниевых фотоэлементов: они имели не только низкий КПД (не более 25% в теории, на практике – около 7%), но и заметно теряли эффективность при отклонении угла падения света от 90˚. Учитывая, что в Европе в облачную погоду удельная мощность солнечного излучения может падать ниже 100 Вт/м 2 , для получения сколько-нибудь значительной мощности требовались слишком большие площади солнечных батарей. Поэтому первые солнечные электростанции строились только в условиях максимальной мощности светового потока и ясной погоды, то есть в пустынях вблизи экватора.

Значительный прорыв в создании фотоэлементов вернул интерес к солнечной энергетике: так, наиболее дешевые и доступные поликристаллические кремниевые элементы, хотя и имеют меньший КПД, чем у монокристаллических, но зато и менее чувствительны к условиям работы. Солнечная панель на основе поликристаллических пластин выдаст достаточно стабильное напряжение при переменной облачности
. Более современные фотоэлементы на основе арсенида галлия имеют КПД до 40%, но слишком дороги для изготовления солнечной батареи своими руками.

На видео идет рассказ об идее постройки солнечной батареи и ее реализации

Стоит ли делать?

Во многих случаях солнечная батарея окажется очень полезной
: например, владелец частного дома или дачи, расположенного вдалеке от электросети, сможет даже от компактной панели поддержать свой телефон заряженным, подключить маломощные потребители наподобие автомобильных холодильников.

С этой целью выпускаются и продаются готовые компактные панели, выполненные в виде быстро сворачиваемых сборок на основе из синтетической ткани. В средней полосе России такая панель размером около 30х40 см сможет обеспечить мощность в пределах 5 Вт при напряжении 12 В.

Более крупная батарея сможет обеспечить до 100 Вт электрической мощности. Казалось бы, это не так много, но стоит вспомнить принцип работы небольших : в них вся нагрузка запитывается через импульсный преобразователь от батареи аккумуляторов, которые заряжаются от маломощного ветряка. Таким образом становится возможным использование более мощных потребителей.

Использование аналогичного принципа при постройке домашней солнечной электростанции делает ее более выгодной по сравнению с ветряком: летом солнце светит большую часть дня, в отличие от непостоянного и часто отсутствующего ветра. По этой причине аккумуляторы смогут набирать заряд днем гораздо быстрее, а сама солнечная панель гораздо проще в установке, чем требующий высокой мачты .

Есть свой смысл и в использовании солнечной батареи исключительно как источника аварийного питания. Например, если в частном доме установлен газовый котел отопления с циркуляционными насосами, при отключении электропитания можно через импульсный преобразователь (инвертор) запитать их от аккумуляторов, которые поддерживаются заряженными от солнечной батареи, сохраняя систему отопления работоспособной.

Телевизионный сюжет на эту тему

Наверное, нет такого человека, который не хотел бы стать более независимым. Возможность полностью распоряжаться собственным временем, путешествовать, не зная границ и расстояний, не задумываться о жилищных и финансовых проблемах — вот что даёт ощущение настоящей свободы. Сегодня мы расскажем о том, как, используя солнечное излучение, снять с себя бремя энергетической зависимости. Как вы догадались, речь пойдёт о солнечных батареях. А если быть точнее, то о том, можно ли своими руками построить настоящую солнечную электростанцию.

История создания и перспективы использования

Идею превращения энергии Солнца в электричество человечество вынашивало давно. Первыми появились гелиотермальные установки, в которых перегретый сконцентрированными солнечными лучами пар вращал турбины генератора. Прямое преобразование стало возможным лишь в середине XIX века, после того, как француз Александр Эдмон Баккарель открыл фотоэлектрический эффект. Попытки создать на основании этого явления действующую солнечную ячейку увенчались успехом лишь полвека спустя, в лаборатории выдающегося русского учёного Александра Столетова. Полностью описать механизм фотоэлектрического эффекта удалось ещё позже — человечество обязано этим Альберту Энштейну. К слову, именно за эту работу он получил Нобелевскую премию.

Баккарель, Столетов и Энштейн — вот те учёные, которые заложили фундамент современной солнечной энергетики

О создании первого солнечного фотоэлемента на основе кристаллического кремния возвестили мир сотрудники компании Bell Laboratories в далёком апреле 1954 года. Эта дата, по сути, и является отправной точкой технологии, которая в скором времени сможет стать полноценной заменой углеводородному топливу.

Поскольку ток одной фотоэлектрической ячейки составляет миллиамперы, то для получения электроэнергии достаточной мощности их приходится соединять в модульные конструкции. Защищённые от внешнего воздействия массивы солнечных фотоэлементов и являются солнечной батареей (из-за плоской формы устройство нередко называют солнечной панелью).

Преобразование солнечного излучения в электричество имеет огромные перспективы, ведь на каждый квадратный метр земной поверхности приходится в среднем 4.2 кВт/час энергии в день, а это экономия практически одного барреля нефти в год. Изначально используемая лишь для космической отрасли технология уже в 80-х годах прошлого века стала настолько обыденной, что фотоэлементы стали использовать в бытовых целях — в качестве источника питания калькуляторов, фотоаппаратов, светильников и т. д. Параллельно создавались и «серьёзные» гелиоэлектрические установки. Закреплённые на крышах домов, они позволяли полностью отказаться от проводного электричества. Сегодня можно наблюдать рождение электростанций, представляющих собой многокилометровые поля из кремниевых панелей. Вырабатываемая ими мощность позволяет питать целые города, поэтому можно с уверенностью говорить о том, что будущее — за солнечной энергетикой.

Современные солнечные электростанции представляют собой многокилометровые поля фотоэлементов, способные снабжать электричеством десятки тысяч домов

Солнечная батарея: как это работает

После того как Энштейн описал фотоэлектрический эффект, миру открылась вся простота такого, казалось бы, сложного физического явления. В его основе лежит вещество, отдельные атомы которого находятся в неустойчивом состоянии. При «бомбардировке» фотонами света из их орбит выбиваются электроны — вот они-то и являются источниками тока.

Практически полвека фотоэффект не имел практического применения по одной простой причине — отсутствовала технология получения материалов с неустойчивой атомной структурой. Перспективы дальнейших исследований появились лишь с открытием полупроводников. Атомы этих материалов имеют либо избыток электронов (n-проводимость), или же испытывают в них нехватку (p-проводимость). При использовании двухслойной структуры со слоем n-типа (катод) и p-типа (анод), «обстрел» фотонами света выбивает электроны из атомов n-слоя. Покидая свои места, они устремляются на свободные орбиты атомов p-слоя и далее через подключённую нагрузку возвращаются на исходные позиции. Наверное, каждый из вас знает, что движение электронов в замкнутом контуре представляет собой электрический ток. Вот только заставить электроны перемещаться удаётся не благодаря магнитному полю, как в электрических генераторах, а за счёт потока частиц солнечного излучения.

Солнечная панель работает благодаря фотоэлектрическому эффекту, который был открыт ещё в начале XIX века

Поскольку мощность одного фотоэлектрического модуля недостаточна для питания электронных устройств, то для получения требуемого напряжения используется последовательное подключение множества ячеек. Что же касается силы тока, то её наращивают параллельным соединением определённого количества таких сборок.

Генерация электричества в полупроводниках напрямую зависит от количества солнечной энергии, поэтому фотоэлементы не только устанавливают под открытым небом, но и стараются сориентировать их поверхность перпендикулярно падающим лучам.
А чтобы защитить ячейки от механических повреждений и атмосферного воздействия, их монтируют на жёстком основании и сверху защищают стеклом.

Классификация и особенности современных фотоэлементов

Первую солнечную ячейку изготовили на основе селена (Se), однако низкий КПД (менее 1%), быстрое старение и высокая химическая активность селеновых фотоэлементов вынуждали искать другие, более дешёвые и эффективные материалы. И они нашлись в лице кристаллического кремния (Si). Поскольку этот элемент периодической таблицы является диэлектриком, его проводимость обеспечили за счёт включений из различных редкоземельных металлов. В зависимости от технологии изготовления существует несколько типов кремниевых фотоэлементов:

• монокристаллические;
• поликристаллические;
• из аморфного Si.

Первые изготавливаются методом срезания тончайших слоёв от слитков кремния самой высокой степени очистки. Внешне фотоэлементы монокристаллического типа выглядят как однотонные тёмно-синие стеклянные пластины с выраженной электродной сеткой. Их КПД достигает 19%, а срок службы составляет до 50 лет. И хоть производительность изготовленных на основе монокристаллов панелей постепенно падает, есть данные, что изготовленные более 40 лет назад батареи и сегодня сохраняют работоспособность, выдавая до 80% своей первоначальной мощности.

Монокристаллические солнечные ячейки имеют однородный тёмный цвет и срезанные углы — эти признаки не позволяют спутать их с другими фотоэлементами

В производстве поликристаллических фотоэлементов используют не такой чистый, но зато более дешёвый кремний. Упрощение технологии сказывается на внешнем виде пластин — они имеют не однородный оттенок, а более светлый узор, который образуют границы множества кристаллов. КПД таких солнечных ячеек немного ниже, чем у монокристаллических — не более 15%, а срок службы составляет до 25 лет. Надо сказать, что снижение основных эксплуатационных показателей абсолютно не сказалось на популярности поликристаллических фотоэлементов. Они выигрывают за счёт более низкой цены и не такой сильной зависимости от внешней загрязнённости, низкой облачности и ориентации на Солнце.

Поликристаллические фотоэлементы имеют более светлый синий оттенок и неоднородный рисунок — следствие того, что их структура состоит из множества кристаллов

Для солнечных батарей из аморфного Si используется не кристаллическая структура, а тончайший слой кремния, который напыляют на стекло или полимер. Хоть подобный метод производства и является самым дешёвым, такие панели имеют самый короткий срок жизни, причиной чему является выгорание и деградация аморфного слоя на солнце. Не радует этот тип фотоэлементов и производительностью — их КПД составляет не более 9% и во время эксплуатации существенно снижается. Использование солнечных батарей из аморфного кремния оправдано в пустынях — высокая солнечная активность нивелирует падение производительности, а бескрайние просторы позволяют размещать гелиоэлекростанции любой площади.

Возможность напылять кремниевую структуру на любую поверхность позволяет создавать гибкие солнечные панели

Дальнейшее развитие технологии производства фотоэлектрических элементов вызвано необходимостью в снижении цены и улучшении эксплуатационных характеристик. Максимальной производительностью и долговечностью сегодня обладают плёночные фотоэлементы:

• на основе теллурида кадмия;
• из тонких полимеров;
• с использованием индия и селенида меди.

О возможности применения в самодельных устройствах тонкоплёночных фотоэлементов говорить пока ещё рано. Сегодня их выпуском занимается только несколько наиболее «продвинутых» в технологическом плане компаний, поэтому чаще всего гибкие фотоэлементы можно увидеть в составе готовых солнечных панелей.

Какие фотоэлементы лучше всего подходят для солнечной батареи и где их можно найти

Изготовленные кустарным способом солнечные панели всегда будут находиться на шаг позади своих заводских собратьев, и на то есть несколько причин. Во-первых, известные производители тщательно отбирают фотоэлементы, отсеивая ячейки с нестабильными или сниженными параметрами. Во-вторых, при изготовлении гелиоэлектрических батарей используется специальное стекло с повышенным светопропусканием и сниженной отражающей способностью — найти такое в продаже практически невозможно. И в-третьих, прежде чем приступать к серийному выпуску, все параметры промышленных образцов обкатывают с использованием математических моделей. В итоге минимизируется влияние нагрева ячеек на КПД батареи, улучшается система отвода тепла, находится оптимальное сечение соединяющих шин, исследуются пути снижения скорости деградации фотоэлементов и т. д. Решать подобные задачи, не имея оборудованной лаборатории и соответствующей квалификации, невозможно.

Низкая стоимость самодельных солнечных батарей позволяет построить установку, позволяющую полностью отказаться от услуг энергокомпаний

Тем не менее сделанные своими руками солнечные батареи показывают неплохие результаты производительности и не так уж и сильно отстают от промышленных аналогов. Что же касается цены, то здесь мы имеем выигрыш более чем в два раза, то есть при одинаковых затратах самоделки дадут в два раза больше электроэнергии.

Учитывая всё вышесказанное, вырисовывается картина того, какие фотоэлементы подходят под наши условия. Плёночные отпадают по причине отсутствия в продаже, а аморфные — из-за короткого срока службы и низкого КПД. Остаются ячейки из кристаллического кремния. Надо сказать, что в первом самодельном устройстве лучше использовать более дешёвые «поликристаллы». И только обкатав технологию и «набив руку», следует переходить на монокристаллические ячейки.

Для обкатки технологий подойдут дешёвые некондиционные фотоэлементы — как и качественные устройства, их можно купить на зарубежных торговых площадках

Что касается вопроса, где взять недорогие солнечные элементы, то их можно найти на зарубежных торговых площадках типа Taobao, Ebay, Aliexpress, Amazon и др. Там они продаются как в виде отдельных фотоэлементов различных размеров и производительности, так и готовыми наборами для сборки солнечных панелей любой мощности.

Продавцы нередко предлагают фотоэлементы так называемого класса «B», которые представляют собой повреждённые солнечные батареи моно- или поликристаллического типа. Небольшие сколы, трещины или отсутствие уголков практически не сказывается на производительности ячеек, зато позволяет приобрести их по гораздо меньшей стоимости. Именно по этой причине их выгоднее всего использовать в самодельных гелиоэнергетических устройствах.

Можно ли заменить фотоэлектрические пластины чем-то другим

Редко у какого домашнего мастера не найдётся заветной коробочки со старыми радиодеталями. А ведь диоды и транзисторы от старых приёмников и телевизоров являются всё теми же полупроводниками с p-n-переходами, которые при освещении солнечным светом вырабатывают ток. Воспользовавшись этими их свойствами и соединив несколько полупроводниковых приборов, можно сделать самую настоящую солнечную батарею.

Для изготовления маломощной солнечной батареи можно использовать старую элементную базу полупроводниковых приборов

Внимательный читатель сразу же спросит, в чём подвох. Зачем платить за фабричные моно- или поликристаллические ячейки, если можно использовать то, что лежит буквально под ногами. Как всегда, дьявол скрывается в деталях. Дело в том, что самые мощные германиевые транзисторы позволяют получить на ярком солнце напряжение не более 0.2 В при силе тока, измеряемой микроамперами. Для того чтобы достичь параметров, которые выдаёт плоский кремниевый фотоэлемент, понадобится несколько десятков, а то и сотен полупроводников. Сделанная из старых радиодеталей батарея сгодится разве что для зарядки кемпингового светодиодного фонаря или небольшого аккумулятора мобильного телефона. Для реализации более масштабных проектов, без покупных солнечных ячеек не обойтись.

На какую мощность солнечных батарей можно рассчитывать

Задумываясь о строительстве собственной солнечной электростанции, каждый мечтает о том, чтобы полностью отказаться от проводного электричества. Для того чтобы проанализировать реальность этой затеи, сделаем небольшие расчёты.

Узнать суточное потребление электроэнергии несложно. Для этого достаточно заглянуть в присланный энергосбывающей организацией счёт и разделить количество указанных там киловатт на число дней в месяце. К примеру, если вам предлагают оплатить 330 кВт×час, то это значит, что суточное потребление составляет 330/30=11 кВт×час.

График зависимости мощности солнечной батареи в зависимости от освещённости

В расчётах следует обязательно учитывать тот факт, что солнечная панель будет вырабатывать электричество только в светлое время суток, причём до 70% генерации осуществляется в период с 9 до 16 часов. Кроме того, эффективность работы устройства напрямую зависит от угла падения солнечных лучей и состояния атмосферы.

Небольшая облачность или дымка снизят эффективность токоотдачи гелиоустановки в 2–3 раза, тогда как затянутое сплошными облаками небо спровоцирует падение производительности в 15–20 раз.
В идеальных условиях для генерации 11 кВт×час энергии было бы достаточно солнечной батареи мощностью 11/7 = 1.6 кВт. Учитывая влияние природных факторов, этот параметр следует увеличить примерно на 40–50%.

Кроме того, есть ещё один фактор, заставляющий увеличить площадь используемых фотоэлементов. Во-первых, не следует забывать о том, что ночью батарея работать не будет, а значит, понадобятся мощные аккумуляторы. Во-вторых, для питания бытовых приборов нужен ток напряжением 220 В, поэтому понадобится мощный преобразователь напряжения (инвертор). Специалисты утверждают, что потери на накопление и трансформацию электроэнергии забирают до 20–30% от её общего количества. Поэтому реальная мощность солнечной батареи должна быть увеличена на 60–80% от расчётной величины. Принимая значение неэффективности в 70%, получаем номинальную мощность нашей гелиопанели, равную 1.6 + (1.6×0.7) =2.7 кВт.

Использование сборок из высокотоковых литиевых аккумуляторов является одним из наиболее изящных, но отнюдь не самым дешёвым способом хранения солнечной электроэнергии

Для хранения электроэнергии понадобятся низковольтные аккумуляторы, рассчитанные на напряжение 12, 24 или 48 В. Их ёмкость должна быть рассчитана на суточное потребление энергии плюс потери на трансформацию и преобразование. В нашем случае понадобится массив батарей, рассчитанных на хранение 11 + (11×0.3) = 14.3 кВт×час энергии. Если использовать обычные 12-вольтовые автомобильные аккумуляторы, то понадобится сборка на 14300 Вт×ч / 12 В = 1200 А×ч, то есть шесть аккумуляторов, рассчитанных на 200 ампер-часов каждый.

Как видите, даже для того, чтобы обеспечить электричеством бытовые потребности средней семьи, понадобится серьёзная гелиоэлектрическая установка. Что касается использования самодельных солнечных батарей для отопления, то на данном этапе такая затея не выйдет даже на границы самоокупаемости, не говоря уж о том, чтобы можно было что-то сэкономить.

Расчёт размера батареи

Размер батареи зависит от требуемой мощности и габаритов источников тока. При выборе последних вы обязательно обратите внимание на предлагаемое разнообразие фотоэлементов. Для использования в самодельных устройствах удобнее всего выбирать солнечные ячейки среднего размера. Например, рассчитанные на выходное напряжение 0.5 В и силу тока до 3 А поликристаллические панели размером 3×6 дюймов.

При изготовлении солнечной батареи они будут последовательно соединяться в блоки по 30 шт, что позволит получить требуемое для зарядки автомобильной батареи напряжение 13–14 В (учитывая потери). Максимальная мощность одного такого блока составляет 15 В × 3 А = 45 Вт. Исходя из этого значения, будет нетрудно подсчитать, сколько элементов понадобится для постройки солнечной панели заданной мощности и определить её размеры. Например, для постройки 180-ваттного солнечного электрического коллектора понадобится 120 фотоэлементов общей площадью 2160 кв. дюймов (1.4 кв.м).

Постройка самодельной солнечной батареи

Прежде чем приступать к изготовлению солнечной панели, следует решить задачи по её размещению, рассчитать габариты и подготовить необходимые материалы и инструмент.

Правильный выбор места установки — это важно

Поскольку солнечная панель будет изготавливаться своими руками, соотношение её сторон может быть любым. Это очень удобно, поскольку самодельное устройство можно более удачно вписать в экстерьер кровли или дизайн загородного участка. По этой же причине выбирать место для монтажа батареи следует ещё до начала проектировочных мероприятий, не забывая учитывать несколько факторов:

• открытость места для солнечных лучей в течение светового дня;
• отсутствие затеняющих построек и высоких деревьев;
• минимальное расстояние до помещения, в котором установлены аккумулирующие мощности и преобразователи.

Конечно, установленная на крыше батарея выглядит более органично, однако размещение устройства на земле имеет больше преимуществ. В этом случае исключается возможность повреждения кровельных материалов при установке поддерживающего каркаса, снижается трудоёмкость монтажа устройства и появляется возможность своевременного изменения «угла атаки солнечных лучей». И что самое главное — при нижнем размещении будет намного проще поддерживать чистоту поверхности солнечной панели. А это является залогом того, что установка будет работать в полную силу.

Монтаж солнечной панели на крыше вызвана скорее нехваткой места, чем необходимостью или удобством эксплуатации

Что понадобится в процессе работы

Приступая к изготовлению самодельной солнечной панели, следует запастись:

• фотоэлементами;
• многожильным медным проводом или специальными шинами для соединения солнечных ячеек;
• припоем;
• диодами Шоттки, рассчитанными на токоотдачу одного фотоэлемента;
• качественным антибликовым стеклом или плексигласом;
• рейками и фанерой для изготовления каркаса;
• силиконовым герметиком;
• метизами;
• краской и защитным составом для обработки деревянных поверхностей.

В работе понадобится самый простой инструмент, который всегда есть под рукой у домовитого хозяина — паяльник, стеклорез, пила, отвёртка, малярная кисть и др.

Инструкция по изготовлению

Для изготовления первой солнечной батареи лучше всего использовать фотоэлементы с уже припаянными выводами — в этом случае уменьшается риск повреждения ячеек при сборке.
Тем не менее, если вы имеете навыки обращения с паяльником, то сможете немного сэкономить, купив солнечные элементы с нераспаянными контактами. Для постройки панели, которую мы рассматривали в приведённых выше примерах, понадобится 120 пластин. Используя соотношение сторон примерно 1:1, потребуется укладка 15 рядов фотоэлементов по 8 штук в каждом. При этом мы сможем каждые два «столбика» соединить последовательно, а четыре таких блока подключить параллельно. Таким образом можно избежать путаницы в проводах и получить ровный, красивый монтаж.

Схема электрических соединений домашней солнечной электростанции

Корпус

Сборку солнечной панели всегда следует начинать с изготовления корпуса. Для этого нам понадобятся алюминиевые уголки или деревянные рейки высотой не более 25 мм — в этом случае они не будут бросать тень на крайние ряды фотоэлементов. Исходя из размеров наших кремниевых ячеек размером 3х6 дюймов (7.62х15.24 см), размер рамы должен составлять не менее 125х 125 см. Если вы решите использовать другое соотношение сторон (например, 1:2), то каркас можно дополнительно усилить поперечиной из рейки такого же сечения.

Обратную сторону корпуса следует зашить панелью из фанеры или OSB, а в нижнем торце рамы просверлить вентиляционные отверстия. Соединение внутренней полости панели с атмосферой понадобится для выравнивания влажности — в противном случае не избежать запотевания стёкол.

Для изготовления корпуса солнечной панели подойдут самые простые материалы — деревянные рейки и фанера

По внешнему размеру каркаса вырезают панель из плексигласа или высококачественного стекла высокой степени прозрачности. В крайнем случае можно использовать оконное стекло толщиной до 4 мм. Для его крепления подготавливают уголковые кронштейны, в которых выполняют сверления для крепления к раме. При использовании оргстекла можно проделать отверстия непосредственно в прозрачной панели — это упростит сборку.

Чтобы защитить деревянный корпус солнечной батареи от влаги и грибка, его пропитывают антибактериальным составом и окрашивают масляной краской.

Для удобства сборки электрической части, из ДВП или другого диэлектрического материала вырезают подложку по внутреннему размеру рамы. В дальнейшем на ней будет выполняться монтаж фотоэлементов.

Пайка пластин

Перед тем как начать пайку, следует «прикинуть» укладку фотоэлементов. В нашем случае понадобится 4 массива ячеек по 30 пластин в каждом, причём располагаться в корпусе они будут пятнадцатью рядами. С такой длинной цепочкой будет неудобно работать, к тому же возрастает риск повреждения хрупких стеклянных пластин. Рационально будет соединять по 5 деталей, а окончательную сборку выполнять после того, как фотоэлементы будут смонтированы на подложке.

Для удобства, фотоэлементы можно смонтировать на непроводящей подложкке из текстолита, оргстекла или ДВП

После соединения каждой цепочки, следует проверить её работоспособность. Для этого каждую сборку помещают под настольную лампу. Записывая значения силы тока и напряжения, можно не только контролировать работоспособность модулей, но и сравнивать их параметры.

Для пайки используем маломощный паяльник (максимум 40 Вт) и хороший, легкоплавкий припой. Его в небольшом количестве наносим на выводные части пластин, после чего, соблюдая полярность подключения, соединяем детали друг с другом.

При пайке фотоэлементов следует проявлять максимальную аккуратность, поскольку эти детали отличаются повышенной хрупкостью

Собрав отдельные цепочки, разворачиваем их тыльной частью к подложке и при помощи силиконового герметика приклеиваем к поверхности. Каждый 15-вольтовый блок фотоэлементов снабжаем диодом Шоттки. Этот прибор позволяет току протекать только в одном направлении, поэтому не позволит аккумуляторам разряжаться при низком напряжении солнечной панели.

Окончательное соединение отдельных цепочек фотоэлементов выполняют согласно представленной выше электрической схеме. В этих целях можно использовать специальную шину или многожильный медный провод.

Навесные элементы солнечной батареи следует закрепить термоклеем или саморезами

Сборка панели

Подложки с расположенными на них фотоэлементами укладывают в корпус и крепят саморезами. Если рама усиливалась поперечиной, то в ней выполняют несколько сверлений под монтажные провода. Кабель, который выводят наружу, надёжно фиксируют на раме и припаивают к выводам сборки. Чтобы не путаться с полярностью, лучше всего использовать двухцветные провода, подключая красный вывод к «плюсу» батареи, а синий — к её «минусу». По верхнему контуру рамы наносят сплошной слой силиконового герметика, поверх которого укладывают стекло. После окончательной фиксации сборку солнечной батареи считают законченной.

После того, как на герметик будет установлено защитное стекло, панель можно транспортировать к месту установки

Установка и подключение солнечной батареи к потребителям

В силу ряда причин самодельная солнечная панель является достаточно хрупким устройством, поэтому требует обустройства надёжного поддерживающего каркаса. Идеальным вариантом будет конструкция, которая позволит ориентировать источник бесплатной электроэнергии в обеих плоскостях, однако сложность такой системы чаще всего является весомым доводом в пользу простой наклонной системы. Она представляет собой подвижную раму, которую можно выставить под любым углом к светилу. Один из вариантов каркаса, сбитого из деревянного бруса, представлен ниже. Вы же можете использовать для его изготовления металлические уголки, трубы, шины и т. д. – всё, что есть под руками.

Чертёж каркаса солнечной батареи

Чтобы подключить солнечную батарею к аккумуляторам, понадобится контроллер заряда. Этот прибор будет следить за степенью заряда и разряда батарей, контролировать токоотдачу и выполнять переключение на сетевое питание при значительной просадке напряжения. Прибор необходимой мощности и требуемого функционала можно купить в тех же торговых точках, где продаются фотоэлементы. Что касается питания бытовых потребителей, то для этого потребуется трансформировать низковольтное напряжение в 220 В. С этим успешно справляется другое устройство — инвертор. Надо сказать, что отечественная промышленность выпускает надёжные приборы с хорошими ТТХ, поэтому преобразователь можно купить на месте — бонусом в этом случае будет «настоящая» гарантия.

Одной солнечной батареи для полноценного электроснабжения дома будет недостаточно — понадобятся еще и аккумуляторы, контроллер заряда и инвертор

В продаже можно найти инверторы одной и той же мощности, отличающиеся по цене в разы. Подобный разброс объясняется «чистотой» выходного напряжения, что является необходимым условием питания отдельных электрических устройств. Преобразователи с так называемой чистой синусоидой имеют усложнённую конструкцию, и как следствие, более высокую стоимость.

Видео: изготовление солнечной панели своими руками

Постройка домашней солнечной электростанции является нетривиальной задачей и требует как финансовых и временных затрат, так и минимальных знаний основ электротехники. Приступая к сборке солнечной панели, следует соблюдать максимальное внимание и аккуратность — только в этом случае можно рассчитывать на удачное решение вопроса. Напоследок хотелось бы напомнить о том, что загрязнение стекла является одним из факторов падения производительности. Не забывайте своевременно чистить поверхность солнечной панели, иначе она не сможет работать на полную мощность.

Как сделать:: солнечную батарею своими руками — ikirov.ru

Вот в целом и вся система создания солнечной батареи своим руками. Конечно, весь процесс создания мы описали в общих чертах, не вдаваясь в «электрические» подробности, однако надеемся, что этого достаточно для того, чтобы понять: создать самостоятельно солнечную батарею вполне возможно и реально!

Солнечные батареи — это отличный альтернативный способ получения электроэнергии. На сегодняшний день они являются очень популярными в использовании. Однако приобрести солнечную батарею может не каждый, ввиду ее дороговизны. Именно по этой причине люди стали задумываться над тем, как сделать солнечную батарею самостоятельно.

Вам не придется ломать голову, придумывая элементы для альтернативного источника, ведь все необходимое можно купить в магазине, и при этом за сравнительно небольшие деньги. Для начала давайте определим для себя, что же такое солнечная батарея. Посмотрим на это явление не со стороны обычного человека, а со стороны ее будущего создателя. Солнечная батарея — это своего рода контейнер, в котором содержатся солнечные элементы. Солнечные элементы — специальные устройства, которые помогают преобразовать энергию, получаемую от солнца, в энергию электрическую. Следует отметить, что необходимо достаточно большое количество солнечных элементов, чтобы Вы смогли получить из них электричество, которое можно применять на практике. Поскольку элементы солнечных батарей очень хрупкие, их крепят на подготовленном заранее каркасе.

Первым создателем подобного рода источника энергии является Майкл Дэвис. И мы рассмотрим принцип изготовления солнечных батарей именно по его примеру. Для создания батареи Вам понадобятся солнечные элементы в количестве 36 штук (каждый элемент размером 3х6 дюймов). По отдельности они генерируют порядка 0,5В. Соответственно, умножая 0,5 на 36 элементов, мы получим 18 В. Это и есть количество генерируемой энергии данной солнечной батареей.

Конечно, солнечные элементы могут быть различных размеров: больше или же меньше, чем сказано выше, однако необходимо учитывать: несмотря на размер, элементы одного и того же типа могут генерировать одинаковое количество электрической энергии.

При выборе элементов для солнечной батареи, отдавайте предпочтение тем, к которым уже припаяли проводники, так как это во многом облегчит дальнейшую работу.

Каркас для солнечной батареи похож на ящик небольшой глубины. Бортики должны быть невысокими, потому что иначе они будут затенять солнечные элементы. Ящик следует разделить планкой на две части, а в бортиках проделать отверстия для вентиляции, которые помогут выровнять давление воздуха. Теперь необходимо вырезать два листа ДСП, которые будут играть роль подложек. Листы нужно расположить между бортами ящика. Для того, чтобы защитить свое изделие от погодных неприятностей и прочих негативных факторов, следует использовать оргстекло для закрытия лицевой части батареи. Кроме того, все деревянные детали солнечной батареи обязательно покрасьте в несколько слоев и со всех сторон. В целом, все это можно считать вполне подготовленной основой для солнечной батареи.

Осталось закрепить солнечные элементы. Если Вы приобрели элементы, которые предварительно покрыли воском, то перед установкой сначала очистите его. Модули для солнечной батареи расположите обратной стороной вверх, так как это облегчит процесс спайки. Одна часть солнечной батареи должна содержать в себе три спаянных цепочки солнечных модулей по 6 штук в каждой. Итого 18 элементов для одной половины батареи и столько же для другой. После того, как Вы соединили все элементы друг с другом, их необходимо перевернуть и закрепить на каркасе. Для того, чтобы прочно их приклеить, используйте силиконовый герметик. А для того, чтобы соединить цепочки друг с другом, необходимо использовать медную оплетку от кабеля или же обыкновенные провода.

Вторая половина солнечной батареи делается аналогично первой. После того, как все готово, соедините все части батареи (ящик, каркас, элементы) в одно целое. При этом каждая панель системы необходимо оснастить специальным диодом, соединенным с батареей. Диод предотвратит разряд аккумулятора в пасмурную погоду или в ночное время суток.

Как построить свою собственную систему солнечных батарей

Солнечные панели — отличный вариант для производства возобновляемой энергии, и вы даже можете построить их самостоятельно. Создание собственной солнечной системы для использования солнечной энергии — это серьезное мероприятие, но для многих мастеров своими руками или всех, кто интересуется инженерным делом, это может быть веселый и полезный проект.

Самостоятельное построение всей системы потребует большого количества исследований и планирования, включая поиск нужных материалов и получение надлежащего разрешения от вашего города.

Это имеет смысл, если вы хотите построить панель для небольшого проекта, например, в качестве резервного источника питания для дома на колесах. Мы не рекомендуем создавать собственную систему солнечных панелей для использования в доме, слишком много ошибок, которые могут произойти и привести к небезопасным панелям.

Мы расскажем, что вам нужно знать, рассмотрим плюсы и минусы самодельных панелей и объясним, почему работа с профессиональным установщиком может быть более безопасным выбором.

Можно ли построить собственные солнечные батареи?

Да, можно построить свою собственную солнечную систему — и даже солнечные батареи — с нуля.Хотя это может быть рискованно, поскольку неправильная сборка приведет к поломкам и отказу системы.

Солнечные панели изготавливаются путем спайки солнечных элементов в цепочки, соединения этих цепочек вместе и подключения их к распределительной коробке. После соединения компоненты необходимо герметизировать, чтобы активные части солнечной панели были водонепроницаемыми. Затем передняя часть закрывается прозрачным водонепроницаемым продуктом для защиты. Затем силикон используется для герметизации панели по краям, чтобы влага не попадала внутрь.

Изготовить одиночную солнечную панель технически несложно, это в основном пайка проводов и солнечных элементов.

Самая большая проблема — найти качественный материал для изготовления панелей . Обычно материалы закупаются на разовой основе у множества различных дистрибьюторов, поэтому качество трудно отследить. Строительство солнечных панелей из некачественного оборудования может привести к повреждению панелей или риску возгорания из-за неправильного изготовления.

Если вы хотите построить свои собственные панели, мы рекомендуем строить их в меньшем масштабе для таких вещей, как подведение электричества к вашему сараю, а не ко всему дому.Небольшие проекты позволят снизить энергопотребление, что сделает установку «сделай сам» управляемой и с меньшей вероятностью сломается.

Для человека, практически не имеющего опыта работы с солнечным оборудованием, может быть опасно построить и установить систему, достаточно большую, чтобы обеспечить электроэнергией ваш дом.

Как построить систему солнечных батарей?

Вы можете выполнить пошаговую процедуру, описанную ниже.

Обратите внимание: прежде чем закупить оборудование, важно помнить, что солнечные элементы, предлагаемые на веб-сайтах, обычно составляют секунды, которые не прошли контроль качества.Они могут иметь сколы, дефекты или другие повреждения, что определенно не идеально.

1.Спроектируйте и определите размер вашей системы в соответствии с вашими потребностями в энергии

Чтобы определить, сколько солнечных панелей вам понадобится, вам необходимо знать, сколько энергии вы планируете использовать в среднем в месяц и сколько солнечного света вы можете ожидать в течение года. Как только вы это узнаете, вы сможете выбрать, какая марка и модель солнечной панели вам подойдет.

Узнать больше : Сколько солнечных панелей мне нужно?

Если вы строите панели для небольшого проекта или устройства, вам потребуется меньше панелей.Просто определите, сколько кВтч потребуется прибору, а затем выясните, сколько панелей оттуда построить.

2. Приобретите компоненты, из которых состоит солнечная панель.

Вам понадобится:

• Солнечные элементы
• Предварительно припаянная проводка
• Непроводящий материал (дерево, стекло или пластик)
• Оргстекло

Солнечные элементы

Источник изображения: Energy.gov

Солнечные элементы — это то, что преобразует солнечную энергию в электричество, каждая солнечная панель состоит примерно из 36 солнечных элементов.

Предварительно припаянная проводка

Источник изображения: Amazon.com

Покупка предварительно припаянной проводки с выступами избавит вас от некоторых этапов процесса, но вам все равно понадобится паяльник, чтобы припаять проводку к задней части солнечных элементов и правильно натянуть провод для подключения солнечных элементов.

Непроводящий материал для прикрепления ячеек, например дерево, стекло или пластик

Для самодельных солнечных панелей дерево обычно лучше всего подходит в качестве основы, потому что в нем легко просверлить отверстия для проводки.Подключив солнечные элементы вместе, вы можете приклеить их к деревянной основе, а затем прикрепить все провода и спаять каждый солнечный элемент вместе.

После подключения вы подключаете эти провода к контроллеру заряда, который регулирует напряжение энергии. Из дерева также можно построить коробку для защиты солнечных элементов, а затем положить сверху оргстекло для защиты от влаги.

Уплотнить солнечную панель оргстеклом

После того, как ваши солнечные элементы подключены и приклеены к деревянной основе, вам необходимо закрыть их оргстеклом для защиты от тепла, мусора и влаги.

3. Приобретите дополнительное солнечное оборудование, такое как инверторы и стеллажи

Если вы не доверяете себе создавать солнечные панели с нуля, вы можете приобрести комплект солнечных панелей, который будет поставляться с более конкретными инструкциями (и обычно стеллажи), которые помогут защитить ваши панели. На самом деле покупка солнечного комплекта может быть более полезной, поскольку он уже включает в себя стеллажи.

Стеллажи — дело сложное, вам нужно будет определить, какое стеллажное оборудование подходит для вашего конкретного типа крыши или наземного крепления.Вариантов зажимного и монтажного оборудования доступно почти подавляющее количество, если посмотреть на сайты оптовых дистрибьюторов.

4. Установите стеллаж для солнечных батарей

При покупке стеллажа выбор варианта покупки зависит от того, где будут размещаться ваши панели. Например, будут ли они установлены на земле или на вашем доме на колесах? Это определит тип стеллажа, который вам нужно купить. После того, как вы выберете стеллажи, вам нужно наметить, где вы будете просверливать отверстия, чтобы прикрепить стеллажи к вашей конструкции.

5. Подключите солнечные батареи к стеллажному оборудованию.

Чтобы прикрепить солнечные панели к стеллажному оборудованию, вам потребуются зажимы или соединители, предназначенные для стеллажа, который вы выберете. Покупка их вместе и у одного и того же дистрибьютора — хороший способ убедиться, что они созданы друг для друга. Комплекты солнечных панелей обычно поставляются со стеллажом, но если вы покупаете все отдельно, убедитесь, что вы провели исследование, чтобы построить полностью функционирующую систему солнечной энергии.

6. Установите соответствующий солнечный инвертор

Установка солнечного инвертора требует опыта, потому что его нужно будет подключить к электросети.Для этого мы рекомендуем воспользоваться помощью профессионального установщика, так как они сделают это безопасно и эффективно с соответствующими разрешениями.

Запросите расценки у лучших специалистов по установке солнечных батарей в вашем районе

Достаточно ли у вас опыта, чтобы создавать собственные солнечные батареи?

Панели солнечных батарей

относительно просты в сборке, но для того, чтобы они оставались работоспособными в течение длительного периода времени, их нужно строить с особой точностью. Солнечные панели должны сохранять свою целостность в суровых погодных условиях и от постоянного воздействия тепла и солнечного света.

Безопасность — самая большая проблема с самодельными солнечными панелями . Влага может попасть внутрь и испортить их, а неправильно построенные панели могут загореться от солнечного тепла. Освоение пайки и электромонтажа — задача, для решения которой обычно требуются знания квалифицированного электрика или инженера.

Построение системы требует готовности исследовать, делать ошибки и приобретать навыки электромонтажа и методов пайки.Так что, если вы опытный инженер или электрик, это может быть немного легче освоить, но это определенно не быстрые выходные, которые стоит делать своими руками.

Как построить свою собственную систему солнечных батарей с помощью комплекта?

Хотя создание солнечных панелей с нуля, а затем модернизация всей солнечной системы — это возможных , большинство людей обычно хотят построить солнечную систему из готового оборудования, а затем , а затем установить систему.

Основное преимущество покупки упакованного солнечного комплекта, например, у Grape Solar, по сравнению с покупкой всего материала по отдельности, заключается в том, что оборудование в комплекте гарантированно будет работать вместе.Это не обязательно так, если вы покупаете каждый товар специально. Например, некоторые солнечные панели и инверторы могут работать друг с другом только в рамках определенных электрических характеристик.

В комплекты солнечных панелей входит большинство деталей, которые вам понадобятся для завершения вашего небольшого солнечного проекта. Источник изображения: Amazon

Если вы не настроены построить систему с нуля, комплект солнечных батарей — лучший вариант, он будет менее дорогим и запутанным.

Каковы плюсы и минусы солнечных панелей и солнечных систем своими руками?

У большинства проектов «сделай сам» есть свои плюсы и минусы, но поскольку солнечные системы поставляют электричество в ваш дом, очень важно правильно изготовить панели. Это разница между экономией нескольких тысяч долларов и наличием солнечных батарей, которые, как вы знаете, будут безопасными.

Как видите, минусы значительно перевешивают плюсы.

Плюсы

• Планы и инструкции доступны в Интернете за небольшую плату или бесплатно.Выполнение шагов по созданию панели, безусловно, возможно, но это большой проект, за который нужно взяться.
• Производство собственных солнечных панелей для небольших автономных проектов может стать отличным учебным опытом. Если у вас инженерное мышление и вам интересно, как работают солнечные батареи, это может быть забавным испытанием для вас.

Минусы

• Самодельные солнечные панели, настроенные неправильно, могут вызвать возгорание из-за сильного перегрева в жаркие солнечные дни.
• Если вы решите покупать подержанные солнечные батареи на таких сайтах, как eBay, вы, скорее всего, приобретете заводские секундомеры, бракованные или поврежденные солнечные элементы. Покупка любого из этих материалов обязательно приведет к отказу системы.
• Самодельные системы часто нарушают электротехнические нормы и правила, это приводит к проблемам с получением разрешений. Легче полагаться на компанию, занимающуюся солнечной энергетикой, в решении электрических кодов.
• Самодельные панели не имеют права на льготы, такие как федеральный налоговый кредит или скидки, которые помогают снизить стоимость домашних солнечных систем.
• Гарантии на любые детали будут аннулированы, гарантия на модель обычно распространяется только в том случае, если она установлена ​​профессионалом.
• У сэкономленной суммы может быть короткий срок хранения. Если ваши панели сломаются, вы будете на крючке за эту цену. Не говоря уже о том, что самодельные панели не прослужат так долго, как профессионально сделанные.

Сколько стоит создание собственной системы солнечных панелей или комплектов солнечных панелей?

Комплекты солнечных панелей

различаются по цене, система мощностью 6 кВт может стоить от 7000 до 15000 долларов без учета федеральной налоговой скидки в размере 26%.Однако это не включает затраты на разрешение или установку, которые включены, если вы работаете с профессионалом.

По состоянию на апрель 2021 года средняя стоимость системы мощностью 6 кВт составляет около 17 100 долларов США до вычета налогов; после чего система заработает 12 654 доллара. Эта относительно более высокая стоимость того стоит, потому что она поставляется с системой, которой можно доверять в течение 25 лет.

Что касается создания солнечных панелей с нуля, затраты на солнечные элементы, проводку, инверторы, разрешения и т. Д. Действительно различаются, и в сумме они могут быть меньше, чем стоимость работы с профессионалом.Но эти панели могут не работать, и у вас не будет поддержки производителя или гарантий, на которые можно положиться, если ваша система перестанет работать или у вас возникнут вопросы.

Какие еще преимущества профессиональных установок?

Стоимость установки солнечной системы может быть пугающей, однако существует множество вариантов финансирования, таких как солнечные ссуды, а также стимулы для домовладельцев, которые могут резко снизить цену.

Хотя затраты на установку солнечной системы высоки, установщики имеют многолетний практический опыт — то, что невозможно повторить ни одним исследованием или инструкциями.

Ознакомьтесь с нашим списком 100 лучших установщиков в США

В конце 2020 года федеральный налоговый кредит был продлен, так что вы можете получить налоговый кредит в размере 26% для вашей солнечной системы до 2023 года. Повторяю, вы не будете иметь права на получение этого стимула, если вы сами построили и установили панели. .

Самодельные солнечные панели и солнечные системы возможны, но лучше оставить их для научных проектов или небольшого использования. Профессиональные установки могут не доставить вам удовольствия от завершения проекта, но они могут дать вам душевное спокойствие.

Узнайте, сколько будет стоить установка солнечных батарей на вашей конкретной крыше

Основные выводы

• Создание солнечных панелей с нуля требует преданности делу и точности, они лучше всего подходят для небольших проектов.

Комплекты

• солнечных панелей включают в себя все необходимые компоненты, что упрощает проект.
• Если вы строите свою собственную солнечную систему, вы не получаете денежных стимулов, гарантий или поддержки от производителей.
• Работа с профессиональными установщиками гарантирует безопасность, надежность и гарантию на панели в течение 25 лет.

Солнечные элементы своими руками для частного дома | Своими руками

Цены на традиционные энергоресурсы растут с завидной регулярностью, поэтому все больше и больше людей во всем мире отказываются от них, предпочитая получать тепло и свет от солнца.

Если ископаемое топливо, от которого мы зависим, рано или поздно закончится, солнце будет давать свет и энергию на миллиарды лет. Ученые считают, что солнце — гарант нашего будущего, но оно может принести практическую пользу в настоящем, сведя к нулю счета за потребление электроэнергии.

Интерес к использованию солнечной энергии за последние десять лет значительно вырос: люди оценили эффективность этого источника и возможность сэкономить, которую он дает.

Кроме того, дом, полностью снабженный энергией солнца, а это вполне возможно, делает его владельцев полностью независимыми от энергосетей.

Некоторые семьи используют эти обогреватели для своих бассейнов, что позволяет сократить расходы в среднем на 15-30 тысяч рублей. в год.

Солнечная батарея — одно из самых выгодных вложений в улучшение жилья. Исследования показали, что системы, способные производить более 3 кВт, значительно увеличивают стоимость дома, в котором они установлены.Кроме того, использование солнечных батарей — это путь к безопасной и чистой окружающей среде.

Ссылка по теме: Солнечные батареи (коллекторы, гелиосистемы) для нагрева воды в частном доме

Типы солнечных элементов

Есть несколько типов солнечных батарей.

Для использования в повседневной жизни разработаны фотоэлектрические (PV) системы. Такие солнечные панели генерируют постоянный электрический ток в солнечную погоду. Такие системы работают отлично, но только в домах с прямым доступом солнечных лучей.В тенистых местах или в лесу полноценного эффекта добиться не удастся.

Для монтажа панелей на крыше идеально подойдут постройки, одна сторона которых обращена на юг. Лучшие солнечные электрические системы работают в теплом климате с мягкой или короткой зимой. В других климатических условиях бесценна вспомогательная система — аккумуляторы или генераторы.

Системы, предусматривающие накопление энергии, пригодятся поздно вечером или в непогоду. Даже после грозы можно устроить вечеринку в своем доме, а соседи будут ждать помощи от облэнерго, сотрудники которого восстановят электричество в порядке очереди.

Коллекционер или панно?

Ошибочно полагать, что фотоэлектрические солнечные панели решат как вопрос электроснабжения, так и отопления. Использовать электричество для обогрева от солнечной батареи нецелесообразно, поскольку электронагреватели потребляют много энергии: чтобы получить такое же количество энергии от одного солнечного коллектора, необходимо пять солнечных панелей. Так что это тепло будет стоить втрое дороже, чем при нагреве и нагреве воды от солнечного коллектора. Кроме того, накопительный бак — это резервуар с водой, который прослужит намного дольше, чем электрические батареи, срок службы которых снижает большую нагрузку.

Электрические обогреватели более выгодны для небольших хозяйств с умеренным потреблением горячей воды, солнечные водонагреватели предпочтительнее для домашних хозяйств с высоким потреблением горячей воды и где электричество слишком дорогое или недоступно.

Солнечные коллекторы будут обеспечивать бесплатное отопление с сентября по декабрь и с февраля по май. Только в декабре и январе из-за короткого светового дня солнечной энергии не хватает для сохранения тепла, и жилье придется дополнительно отапливать за счет других источников.На 15-20% КПД солнечных коллекторов в самые холодные месяцы улучшится система теплых полов.

Плоский или вакуумный?

Для нагрева воды используются два типа коллекторов: плоский и вакуумный, также они трубчатые. Первые представляют собой плоский ящик с абсорбирующим слоем, прикрытым стеклом под стеклом, по которому теплоносителем выступает пропиленгликоль. В вакуумном коллекторе вместо одного застекленного бокса используется серия больших полых стеклянных трубок6oc- «матрешек».Внутри каждой находятся трубки с поглотителем тепла, нагревающим теплоноситель. Изолятор представляет собой вакуум между внешней и внутренней трубками. Две трети солнечных коллекторов, используемых в мире, представляют собой вакуумные коллекторы, а одна треть — плоские. Вакуумные коллекторы имеют меньшие тепловые потери, поэтому они более эффективны, чем плоские, когда необходимо нагреть воду до высокой температуры зимой и в пасмурную погоду.

Но плоский за счет простой конструкции — более прочный и надежный, пылесос — более хрупкий.В случае повреждения плоского коллектора его придется заменить целиком, а в вакууме достаточно заменить только поврежденные трубки, при этом сам модуль продолжит работу.

По делу и оценке

Стоимость плоского коллектора зависит от сборки, размеров, качества специальных покрытий и стекла. Цена вакуумного коллектора зависит от диаметра и длины стеклянных трубок. Чем крупнее трубка, тем мощнее и дороже коллектор.Также важен тип внутренних теплопроводов: более дешевые тепловые трубки, передающие тепло, более дорогие — образуют внутренний контур теплопередачи U-образной трубки.

Для нагрева воды в теплое время года более выгодны пассивные системы, а для солнечного отопления и круглогодичного нагрева воды подходят только активные. Активная система водяного отопления сложнее и дороже пассивной, но также более эффективна, так как обеспечивает использование солнечных коллекторов зимой.В такой конструкции резервуар для воды находится внутри здания, крыша снята.

только солнечные коллекторы, теплоноситель перекачивается насосом. В пассивной системе солнечный коллектор объединен с баком с водой в единый контур водонагревателя, холодная вода подается под давлением снизу и нагревается естественной конвекцией. Такая система проще по конструкции, проще в установке и дешевле активной, но подходит только для дачи. На зиму воду необходимо слить, чтобы не разморозить коллектор.

Солнечные панели: от затрат к выгоде

Стоимость солнечной системы зависит от ее размера, а это в свою очередь — от размера дома и потребностей в энергии. Для квалифицированного расчета мощности и комплектующих объект перед установкой проходит энергетические испытания, после чего специалисты определяют оптимальное количество солнечных коллекторов для достижения наилучшего результата с наименьшими начальными затратами. Наиболее значительная экономическая выгода от солнечного коллектора — это когда он используется для нагрева воды в системе горячего водоснабжения.Если потратите до 1 000 руб. Солнечный водонагреватель в год будет обеспечивать дом единовременно от КО до 300 л (в зависимости от объема бака) горячей воды и прослужит от 10 до 15 лет. Для сравнения: водонагреватель электрический с годовой стоимостью обслуживания от 2 000 до 6 000 руб. «Держит 60-120 литров» горячей воды и обычно бывает 5-8 лет. На 10 лет стоимость солнечного водонагревателя составит до 10 тысяч рублей, а электрического — 20-60 тысяч рублей.

Для отопления выгодно использовать солнечные коллекторы.Особенно эффективна комбинированная система из 70% солнечной энергии и 30% электрической. За 20 лет это будет вдвое дешевле чисто электрической системы и в 2,5 раза дешевле дизельной.

А за весь срок эксплуатации дома при постоянном повышении тарифов на электроэнергию экономия будет еще более значительной. В то время как энергоресурсы будут расти, солнечная энергия останется бесплатной. Например, при стоимости 1 кВтч электроэнергии 3 руб. За 10 лет система солнечных коллекторов сэкономит 300 тысяч рублей, а за 20 лет — 700 тысяч рублей.без учета инфляции.

Вакуумный коллектор с U-образными трубками за отопительный сезон обеспечит до 2 200 кВтч тепловой энергии, что соответствует теплоте от сжигания 400 кг угля или 200 литров дизельного топлива. И при этом не нужно приносить, засыпать и заправлять горючее: энергия солнца приходит в ваш дом сама.

Читайте также: Лампы на солнечных батареях — ремонт и благоустройство своими руками

Сколько?

Недорогие пассивные мини-системы для использования в теплое время года, например с апреля по октябрь, с накопительным баком от 150 до 300 л — 20-50 тысяч рублей.Активные системы круглогодичного солнечного нагрева воды с объемом накопительного бака от 250 до 500 л обойдутся в 200-350 тысяч рублей. в зависимости от оборудования. Плоские солнечные коллекторы примерно в три раза дешевле вакуумных.

Для дома площадью 100 м 2 ² минимальная солнечная система отопления с объемом двухконтурного бака 300 л и четырьмя солнечными коллекторами мощностью 6 кВт обойдется в 180 тыс. Руб.

Базовая версия мощностью 9 кВт с баком емкостью 300 литров и шестью плоскими коллекторами для систем с водяным теплым полом стоит 217 тысяч рублей, с вакуумными — 233 тысячи рублей.Расширенная система солнечного отопления и нагрева воды с двухконтурным баком емкостью 500 литров в полтора раза мощнее предыдущей, включает 9 солнечных коллекторов по 13,5 кВт, подходит для дома от 100 до 200 м ² и стоит 291 тыс. Руб.

И самое дорогое — это большая система солнечного отопления и нагрева воды. Его вклад в отопление весной и осенью — до 80%, зимой — до 40%. Вариант с 16 солнечными коллекторами, объемом тепловых батарей 1 000 л и тепловой мощностью 24 кВт способен отапливать дом площадью 150-250 м ² .Цена такой системы 524 тысячи рублей.

Самостоятельно изготовить солнечные батареи

Для экономии можно попробовать сделать солнечные батареи самостоятельно. Подготовьте очки, перчатки, обувь и средства защиты лица, так как вы будете иметь дело с острыми материалами (стекло, оргстекло) и легковоспламеняющимися химикатами.

Материалы, необходимые для ручного изготовления солнечных элементов

В первую очередь, это качественные фотоэлементы.

На рынке представлены фотоэлементы из монокристаллического и поликристаллического кремния.Первые имеют КПД до 13%, но с облачностью не работают. Второй КПД до 9%, но в пасмурные дни работают так же, как и в солнечные.

Для энергоснабжения дома рекомендуется использовать те поликристаллы, которые продаются наборами. Все элементы, необходимые для сборки, необходимо покупать у одного производителя, так как продукция разных марок может отличаться по эффективности. Это создаст трудности при сборке, потребует лишних затрат при использовании и «даст» небольшую мощность солнечной батареи.

Также понадобится паяльное оборудование, алюминиевые уголки, диоды Шоттки, крепежные болты, мощные медные провода, прозрачный лист оргстекла или поликарбоната, вакуумные силиконовые опоры, набор специальных проводников.

Приобретя все необходимое, можно приступать к сборке конструкции.

Шаг первый

Собираем на стол единый набор поликристаллических фотоэлементов — например, набор из 40 солнечных элементов, размер каждого из которых 15 * 15 см.

Шаг второй

Припой к оловянным проводникам фотоэлементов.

Шаг третий

Все ячейки необходимо соединить вместе согласно электрической схеме. В этом случае очень важно, независимо от типа подключения, использовать шунтирующие диоды, которые необходимы для установки на «положительную» клемму. Лучшим вариантом для этой цели являются диоды Шоттки: они позволяют правильно рассчитать стоимость солнечных элементов для дома и не дают аккумулятору разряжаться в ночное время.Работоспособность сварных ячеек следует проверять в солнечном месте. Если они работают нормально, вы можете переходить к следующему шагу.

Шаг четвертый

Переходим к сборке каркаса. Вам потребуются болты и алюминиевые уголки с низкими бортиками. Наносим на внутренние края планок силиконовый герметик.

Шаг пятый

Поверх этого слоя укладываем подготовленный лист поликарбоната или другого прозрачного материала. Чтобы закрепить лист, плотно прижмите клеевой контур.

Шаг шестой

Когда герметик высохнет, можно при помощи болтов прикрепить каркас и прозрачную поверхность. Затем размещаем фотоэлементы с проводниками по внутренней прозрачной плоскости. Расстояние между каждыми двумя ячейками — 5 мм (необходимо сделать предварительную разметку).

Шаг седьмой

Закрепляем фотоэлемент, герметизируем панель, чтобы солнечные батареи на крыше дома прослужили как можно дольше. В этом поможет монтажный силикон, нанесенный на каждый элемент.Закрываем конструкцию задней панелью. Когда силикон полностью застынет, полностью герметизируем конструкцию, чтобы все панели плотно прилегали друг к другу.

Шаг восьмой

Солнечная батарея может быть подключена одним из двух известных способов — параллельным или последовательным. В первом случае клеммы

оба модуля подключены по принципу минус к минусу, плюс к плюсу. Из любого модуля возьмите клеммы (+) и (-). Выводить концы для подключения к контролю заряда или аккумулятора.Если нужно объединить три модуля в одну систему, действия будут соответствующими: подключаем одинаковые клеммы всех модулей, затем выводим концы (+) и (). Во втором соединении соедините клемму (+) первого модуля с клеммой (-) второго. Остальные концы выводятся для подключения к контроллеру или батарее. Принцип будет одинаковым вне зависимости от количества модулей.

Установка солнечных батарей своими руками

Так что установка солнечной батареи своими руками в частном владении вполне осуществима.

Но чтобы конструкция, на изготовление которой затрачены собственные силы, принесла пользу, необходимо учитывать важные нюансы.

Сначала установите раму, а затем установите компоненты. Обратите внимание, что для большой панели потребуется больше проводников энергии, чтобы заполнить всю «коробку». Чтобы солнечные лучи на элементах не мешали тени боковых граней, они должны быть невысокими.

Внутри и снаружи корпус необходимо обработать влагостойкой краской.Обеспечьте подложку. Внизу корпуса коробки должны быть небольшие вентиляционные отверстия. Они позволят поддерживать в радиаторе необходимую температуру и убирать газ, образующийся при работе панели.

Ссылка по теме: Как отремонтировать солнечный фонарь своими руками

Солнечные батареи в рассрочку

При отсутствии средств есть такой вариант, как солнечные батареи в лизинге. В этом случае лизинговая компания купит и установит систему без ваших начальных затрат.По закону система будет собственностью фирмы, которая сдает ее в аренду за ежемесячную плату. Эта плата должна быть меньше вашего ежемесячного счета за электроэнергию.

Компания будет нести ответственность за любые расходы на техническое обслуживание, очистку и ремонт (текущие или внеплановые) в течение всего периода действия контракта, который обычно заключается на период от 10 до 20 лет. Лизинг — это экономичный выбор для крупных хозяйств, которые потребляют много энергии и оплачивают внушительные счета.

Примечание

Дело, однако, замедляется тем, что на большей части территории нашей страны вместо 300 солнечных дней в году, как где-то в Средиземном море, всего 75, а вместо даже свежего бриза там это прерывистый ветерок со скоростью 3-4 метра в секунду.Конечно, юг нашей страны не обделен солнечными лучами, а север — ветрами, но вряд ли они задают здесь моду. Поэтому, говоря об альтернативной энергетике загородных домов в России, нужно понимать, что в большинстве случаев это продиктовано, скорее, не соображениями экономии, а преимуществами автономии и независимости от капризов наших опытных видов власти. сетки — и даже, возможно, желание заработать репутацию продвинутого просветленного человека.

Энергия солнца

«Ветер, ветер, ты силен …» — но, увы, очень противоречиво. От мельницы в Подмосковье признайся

сравнительно мало пользы. Основной упор нужно сделать на солнечные батареи, потому что солнце, в отличие от ветра, встает и заходит строго по расписанию. В сложной системе автономного электроснабжения, включающей как солнечные батареи, так и ветрогенератор, на ветер приходится максимум 10-20% электроэнергии.

И все же на случай продолжительной непогоды для полной электрической автономности понадобится резервный генератор, дизельный или бензиновый.

Например, прошлой зимой в доме с автономным питанием от солнечных батарей резервный генератор проработал всего 50-70 часов, потребляя около 150 литров бензина. Этого в принципе мало. Все остальное было дано солнцем.

Наш совет

На электрическую автономность в подмосковном загородном доме площадью около 200 кв. метров хватит трех киловатт мощности от солнечных батарей и ветряка, что будет стоить примерно 300–350 тысяч рублей.А при соблюдении режима экономии — даже полтора киловатта.

Мобильная «летняя» версия мощностью 500 Вт, состоящая из складной солнечной панели и чемоданового контроллера, подходит для освещения и питания минимальной бытовой техники.

Как запрячь солнце?

Современные солнечные батареи не слишком дороги, и на их качестве экономить не стоит.

Самые совершенные солнечные панели из монокристаллического кремния в солнечную погоду способны производить 100 Вт электроэнергии и даже больше на 1 кв.квадратный метр. Срок их службы составляет более 25 лет, а КПД достигает 18-20%. Солнечные батареи из мультикристаллического кремния стоят на 20-30 процентов дешевле, но их параметры хуже: срок службы 15-20 лет, КПД до 15%. Самые дешевые гибкие панели из аморфного кремния имеют КПД не более 10% и служат на них 8-10 лет, правда, не стоит.

Для выработки необходимых 3 кВт электроэнергии солнечная

панели общей площадью не менее 15-20 кв.метров. Чтобы они работали в пасмурную погоду, даже хуже, чем на солнце, необходимо последовательно соединить 4-5 панелей на 24 В, чтобы выходного напряжения хватило для подзарядки аккумулятора. В то же время к солнечному контроллеру предъявляются повышенные требования. В частности, он должен уметь работать при высоком входном напряжении — желательно до 250 В. Дальнейшее повышение напряжения становится нецелесообразным, поскольку приводит к снижению КПД.

Вертикальная установка

• В центральной части России солнечные панели следует устанавливать вертикально или почти вертикально.
• Вертикальная установка панелей увеличивает срок их службы, предотвращает их загрязнение и засорение снегом. Панели желательно разложить по сторонам света: скажем, на полоборота на 30 ″ на юго-восток, на половину — на 30 ° на юго-запад. Это растянет работу на всю продолжительность светового дня.
• В наших далеких от средиземноморья широтах вертикальное расположение панелей и их частичный поворот на юго-восток и юго-запад сокращают выработку энергии на 2-3 часа около полудня, но увеличивают продолжительность работы и защищают от снежных заносов зимой.
• Максимальный выход электроэнергии в дневное время обеспечивают установленные на трекере солнечные батареи, которые автоматически вращаются вслед за солнцем.
• На одном трекере можно разместить 4 панели по 200-250 Вт каждая. Но понятно, это сложнее, дороже — и в каждом случае нужно продумывать и решать, нужно это или нет.

Как сдержать ветер?

В средней полосе России преобладают ветры со средней скоростью 5-7 м / с.Этого недостаточно для эффективной работы ветрогенераторов — по сути, мы находимся на нижнем пределе. Покупая ветряк для Подмосковья, следует выбирать ветрогенератор, рассчитанный на работу при малых скоростях ветра. Ведь ветряк расчетной мощностью 1 кВт и расчетной скоростью ветра

9 м / с при ветре 5 м / с будет производить больше электроэнергии, чем его вдвое более мощный аналог, но при расчетной скорости ветра 12 м / с. К сожалению, ветряные генераторы, рассчитанные на низкие скорости ветра, не только более громоздкие, но и более дорогие, поскольку в них используется больше неодимовых магнитов.Дизайн лопастей — не мелочь. Использование профиля «самолет» увеличивает энергоэффективность в 2-4 раза по сравнению с плоскими лопастями. Оптимальное количество лезвий — три. 95% всех производимых в мире ветрогенераторов трехлопастные с горизонтальной осью.

Достаточно распространенные ветряки с вертикальной осью вращения и самолетным профилем лопастей относительно дороги. Но они — при той же мощности — служат дольше и работают тише. Кроме того, за счет значительной площади лопастей они более эффективны при слабом ветре.

Ветрогенератор необходимо не только правильно выбрать, но и правильно установить. Чтобы ветряк был экономически целесообразным, его следует поднять на мачту на высоту не менее 15 метров, а это довольно сложная установка плюс удлинение кабеля на значительной площади площадки. Но средняя энергия ветра на высоте 18 метров примерно в три раза больше, чем на уровне земли!

«Мозг» системы

Контроллер — это «мозг» системы питания, который все сводит воедино.Его задача

оценить приход и расход электроэнергии, степень заряда аккумуляторов, мощность нагрузки и выбрать оптимальный режим работы системы электроснабжения. Использование современных солнечных контроллеров позволяет поднять выработку электроэнергии солнечными батареями в пасмурную погоду до 30% от максимального значения. Для ветрогенератора требуется собственный контроллер.

«Сердце» системы

Потребление электроэнергии 8 в систему питания от солнечных источников и ветрогенератора всегда через буфер — аккумулятор.Без этого не обойтись.

Наиболее перспективными являются литий-железо-фосфатные батареи. Кстати, они тоже производятся в России. Их главные достоинства — малый вес и габариты, возможность глубокой разрядки, большое количество циклов заряда / разряда (5000 против 3000 циклов у ближайшего «соперника» — свинцово-кислотного бронированного аккумулятора). Это означает, что при той же емкости литий-железо-фосфатные батареи в три раза меньше, чем батареи оболочечного типа, и служат около 20 лет вместо 10.Они стоят на 30 процентов дороже.

Батареи панельного типа приближаются к литий-железо-фосфатным по таким показателям, как стоимость цикла и стоимость киловатт-часа. Но у них, по сравнению с литий-железо-фосфатными, есть существенный недостаток: плохо переносят глубокий разряд — могут разряжаться максимум на 30%, иначе резко теряют свои характеристики. Поэтому желательно иметь тройной запас по емкости, что увеличивает стоимость аккумулятора и делает его более громоздким.

Инвертор

Назначение инвертора — преобразование постоянного тока от солнечных батарей в переменный ток (однофазное напряжение 220 вольт или трехфазное напряжение 380 вольт), необходимый для работы большинства потребителей электроэнергии.

В заметке:

Любая система электричества от солнца и ветра состоит из четырех элементов: солнечных батарей и / или ветрогенератора, контроллера, аккумулятора и инвертора. При этом до 50% стоимости системы приходится на аккумуляторы.Каждая система сбалансирована под конкретного клиента.

Гибридный инвертор может работать как независимо от электрической сети, так и совместно с ней.

Абсолютное импортозамещение

Автономная система электроснабжения загородного дома может быть сделана на условиях полного импортозамещения.

Хорошие литий-железо-фосфатные аккумуляторы производит новосибирская компания «Лиотех». Бронированные батареи Тюменского аккумуляторного завода по ряду параметров превосходят «американских коллег».

Качественные солнечные панели производят в Москве («Свободная энергия», «Квантовая») и Краснодаре («Сатурн», «СОЛБАТ»).

Российская компания «Микроарт» производит солнечные контроллеры, превосходящие по характеристикам продукцию X-Tender (якобы американскую, но по сути китайскую) и Morningstar (торговая марка Tristar), а также инверторы. Кроме того, эта компания проектирует и устанавливает в комплексе автономные системы электроснабжения.

Новосибирская компания «А-Электроникс» производит хорошие инверторы в дешевом ценовом диапазоне.

© Автор: Алексей Рябов

ИНСТРУМЕНТЫ ДЛЯ МАСТЕРОВ И МАСТЕРОВ, ТОВАРЫ ДЛЯ ДОМА ОЧЕНЬ ДЕШЕВЫЕ. БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА. ЕСТЬ ОТЗЫВЫ.

Ниже другие записи по теме «Как сделать своими руками — домохозяину!»

Подписывайтесь на обновления в наших группах и делитесь.

Давай дружить!

DIY Solar — Могу ли я установить солнечные панели самостоятельно?

Для того, чтобы сэкономить деньги, проявить свои навыки воина на выходных или насладиться прекрасным достижением создания чего-то своими руками, проекты DIY (сделай сам) могут быть полезным способом провести свободное время.Добавьте к этому видеоуроки практически по всему, что есть в Интернете, и может возникнуть соблазн взяться за проект, который может выходить за рамки нашей зоны комфорта.

И хотя выход за пределы своей зоны комфорта — отличный способ развить свой набор навыков, выполнение узкоспециализированного проекта может быть не очень хорошей идеей — независимо от того, что обещает видео на YouTube.

Возьмем, к примеру, установку вашей собственной солнечной энергетической системы. Хотя этот проект DIY может сэкономить вам немного денег в краткосрочной перспективе, он может быть очень опасным для тех, кто не является квалифицированным специалистом по солнечной энергии.А с потенциальной потерей гарантии на изготовление и установку, это может в конечном итоге обойтись вам дороже в долгосрочной перспективе, чем вы сэкономили в краткосрочной перспективе.

Опасности самодельной солнечной энергии

Установка собственных солнечных панелей может представлять риск для вашей личной безопасности и вашей собственности по двум основным причинам: — высота, на которой обычно устанавливаются панели, и тот факт, что вы работаете со сложной электрической системой.

Большинство солнечных систем устанавливаются либо на крыше, либо на земле. Как правило, крепления на крышу менее дороги и требуют меньших трудозатрат на установку, поскольку крыша служит основной несущей конструкцией. С наземными креплениями конструкция должна быть построена. Из-за этого, а также из-за того, что панели для установки на крышу не занимают ценного места во дворе или на ферме, они, как правило, более популярны.

Однако, если вы не работаете с командой обученных, сертифицированных специалистов, обладающих всем опытом и инструментами, необходимыми для безопасной работы, оно того не стоит.

Одна панель может весить от 33 до 50 фунтов. В зависимости от того, насколько велика ваша солнечная система, вы будете перетаскивать довольно много таких на крышу вместе с материалами для стеллажа и проводки. Затем следует установка, которая потребует от вас размещения и установки этих компонентов на приподнятой и, вероятно, наклонной поверхности.

Если вы не имеете надлежащей подготовки для выполнения этого вида работ и не имеете всех необходимых средств индивидуальной защиты, это само по себе делает установку собственных солнечных батарей плохой идеей.Экономия денег не стоит риска падения.

Другой риск — это электромонтажные работы, которые вам нужно будет выполнить.

Под воздействием солнечного света солнечная панель может производить пару сотен вольт электричества. Этого, безусловно, достаточно, чтобы нанести серьезный вред при случайном или ошибочном прикосновении.

Помимо причинения личного вреда, вы потенциально можете повредить здание, на котором вы установили солнечную систему. Электричество будет проходить по проводам. Если компоненты не были установлены должным образом, система могла потенциально повредить себя или, что еще хуже, вызвать электрический пожар.

Солнечная энергия зарекомендовала себя как чрезвычайно безопасный способ генерировать собственное электричество. Подтверждением этого является 630+ ГВт установленной по всему миру солнечной энергии по состоянию на 2020 год. Однако, как и в случае с любой другой электрической системой, ошибки могут иметь серьезные последствия.

Чтобы избежать подобных ошибок, установщики солнечных батарей во всех штатах должны быть сертифицированы и иметь лицензию на установку солнечных батарей. Чтобы убедиться, что вы работаете с командой, которая знает свое дело и правильно установит вашу систему, обязательно ознакомьтесь с их опытом, квалификацией и сертификатами.

Хорошее место для начала — убедиться, что они являются Североамериканским советом сертифицированных специалистов по энергетике (NABCEP). NABCEP является ведущим в стране сертификационным советом для профессионалов в области солнечной энергетики.

Мы составили список советов по выбору компании по установке солнечных батарей, чтобы помочь вам выбрать партнера по установке.

Нормативные препятствия для новых солнечных установок

Получение разрешений, подключение инженерных сетей, заявки на гранты, оформление налоговых льгот, SREC.

Вы не можете просто заказать запчасти, запрыгнуть на крышу и начать установку солнечной системы. Существуют различные препятствия, связанные с оформлением документов, которые вы должны сначала преодолеть. Этот процесс может быть довольно утомительным и трудоемким для домашних мастеров солнечной энергетики.

Прежде всего, это разрешение от местного строительного управления. В нем вам нужно будет предоставить план сайта и рассказать о том, как вы будете устанавливать систему. Это будет включать в себя такие вещи, как крепление панелей к вашей крыше, доказательство того, что ваша крыша может выдержать дополнительный вес солнечной системы, а также спецификации компонентов вашей солнечной системы.

Вам также понадобится электрическая схема системы и расчеты, подтверждающие совместимость и безопасность компонентов. Наконец, вам нужно будет показать, как вы планируете подключить систему к электросети.

После получения необходимых разрешений на строительство вам необходимо предоставить сведения о системе в вашу коммунальную компанию, чтобы получить разрешение на подключение вашей солнечной системы к электросети. Наряду с этим вам, вероятно, придется ориентироваться в документах для программы компенсации за солнечную электроэнергию в вашем районе (в большинстве штатов это называется чистым счетчиком).Это обеспечит вам надлежащую компенсацию за любой избыток электроэнергии, производимой вашей солнечной системой и отправляемой в сеть.

Затем идет оформление документов на гранты и другие льготы. Их доступность будет зависеть от региона к региону, как и требования и условия их получения. Ограниченные гранты могут быть конкурентоспособными, как в случае гранта USDA REAP, который может покрыть значительную часть затрат вашей солнечной системы в случае присуждения.

Для того, чтобы иметь право на участие, вы должны быть отвечающим требованиям фермерским хозяйством или сельским бизнесом, расположенным в определенных районах страны.Хотя ориентироваться в праве на участие сложно, процесс подачи заявок сложнее, и на самом деле получить этот конкурсный грант сложнее всего. Однако он может покрывать до 25% вашей солнечной системы.

В Paradise Energy наши специализированные авторы грантов добиваются успеха в 80% случаев. Узнайте больше о подаче заявки на грант USDA REAP.

Вам также нужно будет заполнить документы для получения Федерального налогового кредита на инвестиции в солнечную энергетику, который возвращает вам 26% стоимости вашей солнечной системы в 2020 году. Системы предприятий и ферм также могут претендовать на ускоренную амортизацию, что еще больше ускоряет окупаемость солнечной энергии. .

Наконец, если в вашем штате есть SREC, вам нужно будет заполнить необходимые документы и ориентироваться на рынке SREC. SREC — это кредиты на возобновляемую солнечную энергию, которые владельцы солнечной энергии зарабатывают на каждые 1000 кВт · ч произведенной солнечной энергии. Они могут продавать эти кредиты на открытом рынке, помогая государству достичь своих экологических целей.

Проще говоря, помимо фактической установки вашей солнечной системы необходимо выполнить много работы. Это может быть не только утомительно, но и отнимать много времени.Сотрудничая с профессиональным установщиком, вы можете быть уверены, что они правильно оформят документы.

Домашние мастера могут потерять ценные гарантии на солнечное оборудование

Нельзя отрицать, что солнечная энергия может потребовать значительных первоначальных инвестиций. Эти вложения окупятся всего за несколько лет, а большая часть его срока службы от 25 до 30+ лет останется, чтобы сэкономить вам значительную сумму денег. Однако гарантии на оборудование, производство и качество изготовления могут обеспечить жизненно важную функцию в течение десятилетий срока службы вашей системы.

Компоненты солнечной панели, из которых состоит ваша система, рассчитаны на длительный срок службы. Производители настолько уверены в их прочности, что дают гарантию на свою продукцию до 30 лет. Это означает, что если в соответствии с условиями гарантии с вашей системой что-то пойдет не так, вы получите замену оборудования бесплатно.

Однако эти гарантии применимы только к компонентам, которые были установлены точно так, как предполагал производитель.При установке ваших собственных компонентов одна ошибка может привести к аннулированию 30-летней гарантии на ваши солнечные панели еще до того, как система заработает.

Кроме того, вы потеряете гарантии, предлагаемые вашей компанией по установке солнечных батарей. Хотя они будут отличаться от одной компании к другой, они могут иметь огромную ценность для ваших инвестиций в солнечную энергетику.

В Paradise Energy мы думаем, что это просто неправильно, что вы должны страдать от последствий ошибки, которую мы совершили. Вот почему мы предлагаем нашу гарантию Triple Ten, которая защитит ваши вложения и поможет гарантировать окупаемость вашей системы через десятилетнюю производственную гарантию, десять лет мониторинга системы и десятилетнюю гарантию качества изготовления.

Какая гарантия на продукцию? В предложении вашей солнечной системы ваш установщик предоставит оценку того, сколько электроэнергии ваша солнечная система будет вырабатывать каждый год. Они учтут местные погодные условия и количество солнечного света в вашем районе, чтобы получить как можно более точную оценку.

Однако погода не всегда предсказуема, и эта оценка не всегда будет верной. Имея нашу производственную гарантию, мы будем относиться к нашей оценке как к обещанию. Если ваша система производит меньше электроэнергии, чем мы предполагали, мы выпишем вам чек на разницу.

Если вы решите установить свои собственные солнечные панели, вы потеряете душевное спокойствие, которое предлагают вам эти гарантии.

Установка собственных солнечных панелей не стоит риска или вашего времени

В общем, вы сильно рискуете, когда берете солнечную установку в свои руки: ваша безопасность, безопасность вашего здания и риск потери гарантий на ваше солнечное оборудование.

Вы также будете тратить много времени на оформление документов, разрешений и согласований.

Солнечная энергия требует сложной системы, которую должны устанавливать опытные сертифицированные специалисты по солнечной энергии с надлежащим оборудованием для обеспечения безопасности. Это не только защитит вас, но и сэкономит время, и вы получите инвестиции, подкрепленные надежными гарантиями на десятилетия, сохраняя при этом безопасность своих вложений.

DIY газированные банки солнечные тепловые панели

Вы склонны возиться с проектами на заднем дворе? Вам это интересно? Вот забавный проект, посвященный солнечной энергии (с банками из-под газировки), который может вам подойти.

Установка фотоэлектрической солнечной системы — это самый простой и наиболее эффективный способ получения солнечной электроэнергии. Но если вам нравится создавать что-то с нуля, вам может понравиться этот практический подход к выработке тепла с помощью самодельной солнечной тепловой панели.

Люди обогревают свой небольшой домашний офис или мастерскую этими панелями для газированных напитков, сделанными своими руками. Используя алюминиевые банки из-под газировки и пива, можно активно переработать и создать панель, способную нагревать воздух. Вот как это делается.

Сборка домашних солнечных тепловых панелей своими руками

Верхняя часть каждой банки срезается консервным ножом или кольцевой пилой.Затем на противоположном конце каждой очищенной высушенной банки вырезают звезду. Это создает прерывистый воздушный поток через банки, который собирает больше тепла в теплой стенке банок.

Создайте эту стену, склеив банки вместе, поставив одну на другую. Вам понадобится силиконовый клей, устойчивый к температурам как минимум до 200 ° C / 400 ° F.

Покрасьте и установите горячую стену солнечных баков

Затем сделайте деревянный или металлический каркас, чтобы удерживать на месте импровизированные элементы солнечной панели (банки из-под газировки).Задняя сторона панели DIY может быть деревянной или металлической. Распылите краску на раму, заднюю панель и банки в черный цвет. Это поможет им лучше поглощать и отводить тепло.

Вам понадобится большой лист стекла для передней части. Закрепите стеклянную крышку на раме и подсоедините ее к воздухозаборнику и выхлопной трубе, заполнив зазоры по краям липкой лентой или термостойким силиконом.

Вытяжной вентилятор будет вытягивать холодный воздух из комнаты, который закачивается в солнечную батарею, где он нагревается в маленькой черной теплице.Теплый воздух закачивается обратно в комнату через второй насос.

Прикрепите крючки или петлю к задней части солнечной панели. Таким образом, его легче прикрепить к стене или крыше, выходящей на юг, и вы сможете отрегулировать его для максимального солнечного света.

Плюсы и минусы домашних солнечных термопанелей для бутылок

ЗА:

• Вы можете производить чистую тепловую энергию из оставшихся банок газировки!
• Если вам нравится создавать что-то своими руками, это хороший выход для вашей любви.
• Вы можете обогреть небольшое пространство за счет нескольких расходных материалов в хозяйственном магазине (плюс банки, которые вы все равно выбросите в мусорную корзину).
• Это увлекательный проект с практическим приложением.

Минусы:

• Они вырабатывают лишь небольшое количество тепла, но не электричества
• Нет простого способа подключить их к батарее или сохранить тепловую энергию
• Вы должны сразу же использовать тепловую энергию, которую вы производите
• Это вложение времени, и вы должны быть осторожны, чтобы не порезаться инструментами и острым металлом от разрезанных банок
• Скорее всего, не получится

В целом фотоэлектрическая солнечная энергия — это самый простой и наиболее экономичный способ получения солнечной энергии.Прочтите о различиях между солнечными тепловыми и фотоэлектрическими (фотоэлектрическими) солнечными батареями здесь. Но этот проект отличается тем, что это относительно простой проект «сделай сам», который можно выполнить для развлечения и обогрева небольшого помещения.

Прочтите этот пост для получения дополнительных пошаговых инструкций .

Дайте нам знать, если вы решите попробовать и как это происходит, в комментариях ниже!

Начало работы с DIY Solar Power

Стоит ли делать солнечные батареи своими руками?

Стоит ли самому устанавливать солнечный проект?

Поскольку солнечная энергия становится все более популярной среди домовладельцев и путешественников, многие часто задаются вопросом, могут ли они пойти по пути DIY и построить систему солнечных батарей самостоятельно.В солнечную
установки, от сортировки по вариантам технологий до получения разрешений на обработку, но для многих людей
Сделай сам — это
отличный маршрут пройти . Благодаря растущему количеству комплектов солнечных панелей, которые предоставляют почти все необходимое для начала работы, самостоятельное использование солнечной энергии никогда не было таким простым. Но это не для всех. Давайте поможем вам решить, стоит ли брать солнечную батарею в свои руки.

Подходит ли мне DIY Solar?

Я хочу отключиться от сети.

Самодельная солнечная энергия идеально подходит для тех, кто хочет отключиться от сети. От сетки
солнечные системы или автономные энергосистемы производят достаточно энергии за счет
использование солнечных батарей и аккумуляторов без необходимости подключаться к
электрическая сеть. Это облегчит вашу задачу, так как вам не о чем беспокоиться
о работе с коммунальными предприятиями и подключении к сети.

Я живу в автофургоне, фургоне или хижине.

Самодельная солнечная энергия идеально подходит для небольших проектов и тех, кто живет в
небольшие коттеджи, домики, фургоны или дома на колесах.Установка солнечной системы на крыше
самостоятельно создать фургон намного проще, чем самостоятельно спланировать систему для
2,000 квадратных футов дома.

У меня есть время и силы потратить на изучение
солнечная.

Хотя самостоятельно установить солнечную батарею еще никогда не было так просто,
еще предстоит учесть множество технических требований. Например, как
комфортно ли вы работаете с электричеством в вашем доме? Однако если вы
практический ученик или удобны по дому, устанавливая солнечную батарею в вашем доме
может быть не так сложно, как вы думаете.

Плюсы / минусы DIY Solar

Плюсов:

Солярка своими руками — идеальное решение для тех, кто хочет
отключиться от сети.

Установить солнечную батарею намного проще, если вы работаете с автономной системой, не подключенной к сети. Если вы живете в отдаленном районе без надежных
и доступный доступ к сети, автономная солнечная энергия может быть отличным способом
удовлетворить ваши потребности в энергии.

Вы сэкономите деньги, которые потратили бы на установку

Если вы делаете большую часть работы самостоятельно, вы
можно сэкономить тысячи на затратах на установку. О простых и
простые солнечные установки, сделать это самостоятельно на самом деле не так страшно
как вы могли подумать, благодаря множеству доступных наборов DIY.

Наборы для самостоятельной работы на солнечной энергии включают в себя почти все, что вам нужно
нужно начать.

Renogy предлагает ряд различных комплектов солнечных батарей для
люди, ведущие разнообразный образ жизни, от тех, кому нужны маленькие 100 ватт
установки для питания мелкой бытовой техники и электроники в их фургонах тем, кто
установка более мощной системы мощностью 4500 Вт в автономной кабине.

Минусы:

Установка солнечной энергии сложна и требует обучения и опыта

Если вы решили, что хотите выполнить установку
себя (либо целиком, либо только его частью), найдите время, чтобы
исследуйте и соберите столько информации, сколько вы можете уверенно решать
солнечный проект.Работа с лицензированным подрядчиком по всем или некоторым из них может
убедитесь, что процесс установки солнечной энергии проходит гладко, а сама система
рассчитан на длительный срок службы.

Вы должны сами оформить разрешение.

Одно из главных преимуществ работы с
установщик, хорошо разбирается в правилах, нормах и правилах вашего города
разрешительные процессы. Самостоятельно справиться с этой бюрократической волокитой можно.
в конце концов, зачастую это приносит больше неприятностей, чем того стоит.Кроме того, если вы собираетесь
для подключения к сети большинство инженерных сетей требуют установки системы
сертифицированным специалистом, поэтому обязательно ознакомьтесь с этими правилами.

Возможно, вы не имеете права на скидки или
стимулы.

Многие скидки на солнечную батарею и
поощрения действительны только в том случае, если ваш проект был установлен профессионалом.
По сути, вы можете потерять тысячи долларов сбережений, если
Маршрут своими руками.Это означает, что деньги, которые вы можете сэкономить, не платя за
установщик будет потрачен на вашу систему. Думайте об этом как об оплате
бухгалтер для подачи налоговой декларации. Конечно, дешевле делать самостоятельно, но
вы можете пропустить несколько крупных налоговых списаний.

Ключевые компоненты солнечной установки

Независимо от того, используете ли вы комплект для солнечных батарей DIY или
установка системы с помощью установщика, есть некоторые ключевые компоненты для всех
солнечные установки. Фотоэлектрические солнечные панели , состоящие из множества кремниевых солнечных элементов, создают
электрический ток, когда солнечный свет попадает на панели, они создают электрический
Текущий. Ток, накапливаемый солнечными панелями, подается на контроллер заряда,
который контролирует, какой ток идет на батарею. Контроллеры заряда предотвращают
аккумуляторы от перезарядки. У них также есть возможность выключить
система, если запасенная энергия падает ниже 50%. Аккумуляторы хранят и производят постоянный ток
власть.Для использования электроприборов переменного тока, таких как микроволновые печи, ноутбуки и телефоны.
зарядные устройства, инвертор используется для преобразования мощности постоянного тока в переменный ток.

В доме солнечные панели подключены к сети
инвертор, который затем подключается к существующей электрической сети в вашем
дом. В доме на колесах, фургоне или лодке вы можете выбирать из целого ряда различных
инверторы в зависимости от ваших конкретных потребностей в энергии. Большинство комплектов солнечных панелей своими руками будут
включают солнечные панели, контроллеры заряда, кабели и монтажное оборудование,
Это означает, что вам все равно нужно покупать инвертор и аккумуляторы.

Панели солнечных батарей (Коллекция)

Во многих наборах солнечных батарей есть несколько
на выбор доступны различные варианты солнечных панелей. Панели могут быть гибкими
и жесткие, а также монокристаллические или поликристаллические. Поликристаллический
панели менее эффективны, чем монокристаллические, но также дешевле.
Монокристаллические панели более компактны. Дополнительно гибкие солнечные
панели весят меньше жестких солнечных панелей и могут быть установлены непосредственно на
крыша вашего дома на колесах, в отличие от жестких солнечных панелей, которые торчат над
ваша крыша несколько и может быть сложнее играть между другими компонентами на вашем
крыша, например антенны и блоки переменного тока.Более прочные жесткие панели могут
также могут быть установлены под наклоном, что делает их сбор солнечной энергии более
эффективен и позволяет вам не беспокоиться о навигации по
их.

Мониторинг (Контроллер заряда)

Контроллеры заряда находятся между источником энергии
и хранения и предотвращает перезарядку аккумуляторов за счет ограничения количества и
уровень заряда ваших батарей. Они также предотвращают разряд батареи
выключение системы, если запасенная мощность упадет ниже 50% мощности.

Батареи (Хранение)

Вам также понадобится способ сохранить всю мощь
вы генерируете с помощью солнечных батарей. Вот тут-то и нужны батарейки
играть. Существует множество вариантов аккумуляторов глубокого разряда, таких как свинцово-кислотные,
абсорбирующее стекло-матовое стекло и литий-ионные аккумуляторы.

Инверторы (использование)

Инверторы преобразуют мощность постоянного тока, вырабатываемую вашей солнечной батареей.
панели и хранятся в вашей батарее в сети переменного тока.Инвертор необходим для питания
обычную бытовую технику, которую можно найти в вашем доме или доме на колесах, от телевизора до микроволновых печей.

DIY солнечный процесс

1. Оцените свои потребности в энергии

Вам сначала нужно
размер вашей системы в зависимости от ваших энергетических потребностей.

Калькулятор солнечных батарей Renogy — отличный инструмент, который позволяет быстро и легко определить ваши конкретные потребности.Калькулятор размеров солнечных батарей позволяет вводить информацию о вашем образе жизни, чтобы помочь вам определиться с требованиями к солнечным панелям. Вам просто нужно знать, какое общее количество ватт будет потреблять ваша электроника, как долго вы планируете использовать устройства, эффективность вашего контроллера заряда и среднее количество солнечных часов в день. В
После этого калькулятор солнечных батарей подскажет минимальный и рекомендуемый размер системы, а также рекомендованную мощность батареи.

Имея точный
понимание ваших потребностей в энергии даст вам лучшее представление о затратах и
убедитесь, что вы не недооцениваете или не перестраиваете систему.

Вы также захотите немного спланировать свое
крышу и как вы будете монтировать панели на этом этапе, чтобы определить, где вы
панели должны быть установлены для максимального солнечного света и эффективности. Ваша крыша рядом
конец его жизни? Если да, возможно, пришло время подумать о покупке новой крыши.
перед установкой на него панелей. Мы рекомендуем нанять профессионала, чтобы
оцените свою крышу, если вы не уверены, что она выдержит установку солнечной энергии.

2.Автономные и сетевые

Вам нужно отключиться от сети? Не обязательно, но
это намного проще для проектов DIY.

Преимущества автономных солнечных систем включают:
доступ к электроэнергии во время отключения электроэнергии, снижение выбросов углекислого газа и окончание
ежемесячные коммунальные платежи. Для тех, кто живет в крошечном доме, доме на колесах, в каюте, на лодке или в изолированном месте или в районе, где у них нет надежного и стабильного доступа к электросети, автономным солнечным батареям.
может быть отличным решением.

При этом, будучи подключенным к сети и генерируя
энергия из множества разных источников — отличный способ убедиться, что вы
имеют постоянный доступ к электричеству и могут воспользоваться преимуществами экономической
преимущества солнечной энергии, а также устранение необходимости установки без надобности
большая и дорогая система. Когда вы подключены к сети, солнечная энергия будет одним из
несколько различных источников энергии, которые могут включать использование традиционных
электросети, если вы дома, используете береговую электроэнергию или традиционный газ
генератор в доме на колесах.Все эти источники будут подпитывать вашу
дома или батареи в вашем доме на колесах, фургоне или лодке.

Имейте в виду, что если вы устанавливаете солнечную батарею на
ваш дом и будет подключен к инженерным сетям, многим инженерным сетям и юрисдикциям
требуется, чтобы солнечная энергия была установлена ​​сертифицированным установщиком.

3. Магазин для набора солнечных батарей своими руками

Комплекты солнечных панелей позволяют легко убедиться, что вы
иметь все необходимые детали, и что они будут безопасно и эффективно работать
вместе.Renogy предлагает ряд различных комплектов солнечных батарей для желающих.
в установке солнечных батарей своими силами.

Стартовые комплекты предназначены для начинающих и доступны с простыми в обращении небольшими солнечными панелями, рассчитанными на системы мощностью от 50 до 400 Вт.

Premium Kits включает солнечные панели Eclipse мощностью 100 Вт для систем мощностью от 100 до 800 Вт.

Комплекты для автофургона / фургона — идеальное дополнение к любому жилому дому, дому на колесах или мобильному приложению.Доступны системы мощностью от 100 до 400 Вт, а также у них есть складной чемодан и гибкие варианты солнечных батарей.

Комплекты кабины и навеса предназначены для автономного использования вдали от электросети. Эти автономные комплекты поставляются со всем, что нужно для питания хижины, крошечного дома или другого небольшого здания. Они бывают мощностью от 1000 до 4500 Вт.

4. Выберите батареи

Если вы отключаетесь от сети или хотите использовать накопитель энергии в своей системе, вам нужно будет исследовать, чтобы решить, какая батарея лучше всего подходит для вас.Свинцово-кислотные батареи — самый недорогой вариант, их можно купить в большинстве крупных автомобильных магазинов. Аккумуляторы из абсорбированного матового стекла накапливают на 10-15 процентов больше энергии, чем свинцово-кислотные, и заряжаются в четыре раза быстрее. Литий-ионные аккумуляторы — самые дорогие варианты, но они служат в четыре раза дольше свинцово-кислотных аккумуляторов и намного меньше весят. Они также требуют очень ограниченного обслуживания.

Необходимый объем аккумуляторной батареи зависит от вашего энергопотребления, поэтому обратитесь к своим результатам с помощью калькулятора солнечных панелей Renogy.Чтобы дать вам представление, емкости аккумулятора от 4 до 8 кВтч обычно достаточно для среднего дома из четырех человек.

5. Разрешение и установка

Если вы устанавливаете панели в коттедже, коттедже или доме, изучите, что говорят строительные нормы и правила и какие разрешения требуются. Каждая юрисдикция отличается. Уточните у своего государственного энергетического управления, местных властей или местной организации по возобновляемым источникам энергии, какие существуют требования, чтобы убедиться, что вы соблюдаете определенные правила, нормы и строительные нормы.

Когда все необходимые документы будут подготовлены (если они применимы к вам), можно приступить к фактической установке. Наборы Renogy для самостоятельной сборки включают спецификации о том, как установить технологию, но никогда не помешает проконсультироваться со специалистом, чтобы убедиться, что работа выполнена правильно.

Каков вердикт?

Переход на солнечную батарею не так страшен и не так сложен, как раньше, благодаря множеству наборов для самостоятельного изготовления, доступных на рынке.

Если вы заинтересованы в отключении от сети или ведете мобильный образ жизни в фургоне или жилом доме на колесах и у вас есть время и энергия, чтобы посвятить себя солнечному проекту, солнечная энергия DIY может стать отличным способом удовлетворить ваши потребности в энергии и сэкономить деньги.

Электрохимия — Сделайте солнечную батарею на своей кухне

Сделайте солнечную батарею на своей кухне

Солнечный элемент — это устройство для преобразования энергии из
солнце в электричество. Высокоэффективная солнечная
ячеек, которые можно купить в Radio Shack и других магазинах,
сделаны из высокотехнологичного кремния и требуют огромных
фабрики, высокие температуры, вакуумное оборудование и
много денег.

Если мы готовы пожертвовать эффективностью ради способности
делать собственные солнечные батареи на кухне из материалов
из хозяйственного магазина мы можем продемонстрировать
рабочий солнечный элемент примерно за час.

Наши солнечные батареи сделаны из закиси меди вместо
кремний. Закись меди — один из первых известных материалов.
для отображения фотоэффекта , в котором свет
заставляет электричество течь в материале.

Размышления о том, как объяснить фотоэлектрический эффект,
что привело Альберта Эйнштейна к Нобелевской премии по физике,
и к теории относительности.

Материалы, которые вам понадобятся

Фотоэлемент изготавливается из следующих материалов:

1. Лист меди из строительного магазина.
   Обычно это стоит около 5 долларов за квадратный фут.
   Нам понадобится примерно пол квадратного фута.
2. Два провода с зажимом типа «крокодил».
3. Чувствительный микроамперметр, считывающий токи
   от 10 до 50 мкА. Radio Shack продает
   маленькие ЖК-мультиметры, которые подойдут, но я использовал
   небольшой лишний метр с иглой.
4. Плита электрическая. Моя кухонная плита газовая, поэтому я купил
   небольшая электрическая плита с одной конфоркой примерно за 25 долларов. В
   маленькие 700-ваттные горелки, вероятно, не подойдут — моя
   1100 Вт, поэтому конфорка раскаливается докрасна.
5. Большая прозрачная пластиковая бутылка, у которой можно отрезать верхнюю часть.
   Я использовал 2-литровую бутылку с родниковой водой. Большой ротовой стакан
   jar тоже подойдет.
6. Соль поваренная. Нам понадобится пара столовых ложек соли.
7. Водопроводная вода.
8. Наждачная бумага или проволочная щетка на электродрели.
9. Ножницы для резки листового металла.

Как построить солнечную батарею

Моя горелка выглядит так:

Первым делом нужно вырезать кусок медной пленки.
это примерно размер горелки на плите. Вымойте
руки, чтобы на них не было смазки или масла. потом
промойте медный лист с мылом или моющим средством, чтобы удалить масло
или смажьте его.Используйте наждачную бумагу или проволочную щетку, чтобы тщательно очистить медь.
защитное покрытие, так что любая сульфидная или другая легкая коррозия
удаленный.

Затем поместите очищенный и просушенный медный лист на горелку.
и включите горелку на максимальную мощность.

Когда медь начнет нагреваться, вы увидите красивое окисление.
начинают формироваться узоры. Апельсины, пурпур и красный покроют
медь.

По мере того, как медь нагревается, цвета заменяются черным.
покрытие оксид меди .Это , а не оксид
мы хотим, но позже он отслоится, показывая красные, оранжевые,
розовые и пурпурные цвета слоя закиси меди внизу.

Последние цветные пятна исчезают, когда горелка начинает светиться красным.

Когда горелка раскалится докрасна, лист меди будет
покрытый черным слоем оксида меди. Пусть варится на половину
час, поэтому черный налет будет густым. Это важно,
так как толстый слой будет хорошо отслаиваться, а тонкий слой
останется прилипшим к меди.

По прошествии получаса варки выключите конфорку.
Оставьте горячую медь на горелке, чтобы она медленно остыла.
Если охладить его слишком быстро, черный оксид останется
прилип к меди.

По мере охлаждения медь дает усадку.
Черный оксид меди также дает усадку.
Но они сжимаются с разной скоростью, поэтому
отслаивается черный оксид меди.

Маленькие черные хлопья соскальзывают с меди с
достаточно силы, чтобы заставить их пролететь несколько дюймов.Этот
означает немного больше усилий по очистке вокруг плиты,
но на это интересно смотреть.

Когда медь остынет до комнатной температуры (это займет около
20 минут) большая часть черного оксида исчезнет. Легкая очистка
руками под проточной водой удалите большую часть мелких
биты. Не поддавайтесь искушению удалить все черные точки с помощью
жесткая очистка или сгибание мягкой меди. Это может повредить
тонкий слой красной закиси меди, необходимый для работы солнечных элементов.

В остальном сборка выполняется очень просто и быстро.

Отрежьте еще один лист меди примерно того же размера, что и первый.
Осторожно согните обе части, чтобы они вошли в пластиковую бутылку.
или банку, не касаясь друг друга. Покрытие из оксида меди
то, что было обращено вверх на горелке, обычно лучше всего лицом к лицу
наружу в банке, потому что у нее самая гладкая и чистая поверхность.

Присоедините два провода зажима типа «крокодил», один к новой медной пластине,
и один к пластине, покрытой оксидом меди.Подключите провод от
чистую медную пластину к положительной клемме счетчика.
Подключите провод от пластины с оксидом меди к отрицательному
терминал счетчика.

Теперь смешайте пару столовых ложек соли с горячей водой из-под крана.
Размешайте соленую воду, пока вся соль не растворится.
Затем осторожно вылейте соленую воду в банку, стараясь не
чтобы намочить провода зажима. Соленая вода не должна полностью
накройте тарелки — вы должны оставить около дюйма тарелки
над водой, поэтому вы можете перемещать солнечный элемент без
намочить зажим ведет.

На фото выше виден солнечный элемент в моей тени, когда я снимал
картина. Обратите внимание, что измеритель показывает около 6 мкА.
тока.

Солнечный элемент — это батарея, даже в темноте, и обычно
покажите несколько микроампер тока.

На фото выше виден солнечный элемент на солнце.
Обратите внимание, что метр подскочил примерно до 33 микроампер.
тока. Иногда будет зашкаливать 50 мкА, раскачиваясь
игла до упора вправо.

Как оно это делает?

Оксид меди — это тип материала, который называется полупроводником .
Полупроводник находится между проводником, где электричество может
течет свободно, и изолятор, где электроны прочно связаны
к своим атомам и не текут свободно.

В полупроводнике есть промежуток, называемый запрещенной зоной между
электроны, которые прочно связаны с атомом, и электроны
находящиеся дальше от атома, которые могут свободно перемещаться и проводить
электричество.

Электроны не могут оставаться в запрещенной зоне. Электрон не может получить
немного энергии и отойти от ядра атома
в запрещенную зону. Электрон должен набрать достаточно энергии, чтобы двигаться
дальше от ядра, вне запрещенной зоны.

Точно так же электрон вне запрещенной зоны не может немного потерять
немного энергии и упасть чуть ближе к ядру.
Он должен потерять достаточно энергии, чтобы упасть за запрещенную зону в
область, где разрешены электроны.

Когда солнечный свет попадает на электроны в закиси меди, некоторые из
электроны получают достаточно энергии от солнечного света, чтобы перепрыгнуть через запрещенную зону
и стал свободным проводить электричество.

Свободные электроны перемещаются в соленую воду, затем в чистую медную пластину,
в провод, через счетчик и обратно к пластине с закисью меди.

По мере того, как электроны проходят через счетчик, они выполняют работу, необходимую для
переместите иглу. Когда тень падает на солнечный элемент, меньше электронов
пройдите через глюкометр, и стрелка снова опустится вниз.

Примечание о мощности

Ячейка вырабатывает 50 микроампер при 0,25 вольт.

Это 0,0000125 Вт (12,5 мкВт).

Не ждите, что вы зажжете лампочки или зарядите батареи с помощью
это устройство. Его можно использовать как датчик света или люксметр,
но потребуются акры их, чтобы привести в действие ваш дом.

0,0000125 Вт (12,5 микроватт) для ячейки 0,01 квадратного метра,
или 1,25 милливатт на квадратный метр. Чтобы зажечь 100-ваттную лампочку, необходимо
для солнечной стороны потребовалось бы 80 000 квадратных метров закиси меди, и
80 000 квадратных метров меди для темного электрода.Чтобы запустить 1000 ватт
плита, вам понадобится 800000 квадратных метров закиси меди, а еще
800 000 квадратных метров простой меди, или 1 600 000 квадратных метров вместе взятых.
Если бы это было крышей дома, каждый дом был бы 282 метра.
длиной и шириной 282 метра, если предположить, что все, для чего им нужно электричество, было
одна плита.

На 1 600 000 квадратных метров приходится 17 222 256,7 квадратных футов.
Если медная пленка стоит 5 долларов за квадратный фут, сама медь будет стоить
86 110 283,50 долларов США.Сделав его в одну десятую толщины, можно это снизить.
до 8 611 028,35 долл. США. Поскольку вы покупаете оптом, вы можете получить его вдвое дешевле,
или около 4 300 000 долларов США.

Если бы вы использовали кремниевые солнечные панели по цене 4 доллара за ватт, вы могли бы запустить то же самое.
плита за 4000 долларов. Но панели будут всего около 10 квадратных метров.

Или примерно за доллар вы можете построить солнечную печь из алюминиевой фольги и картона.
Примерно за 20 долларов вы можете построить очень красивую параболическую солнечную плиту из полированного алюминия.

Следующий:
плоская солнечная батарея
.

Вкусные

Некоторые из моих других веб-сайтов:

Отправить письмо на

Саймон Квеллен Филд
через
[email protected]

>

Google

Как сделать солнечные батареи своими руками. Как сделать в домашних условиях солнечную панель из подручных материалов? Объединение фотоэлементов в одну систему

В целях защиты окружающей среды и экономии денег человечество начало использовать альтернативные источники энергии, к которым, в частности, относятся солнечные батареи.Купить такое удовольствие будет достаточно дорого, но сделать это устройство своими руками несложно. Поэтому научиться делать солнечные панели самостоятельно не помешает. Об этом и пойдет речь в нашей статье.

Солнечные панели — это устройства, вырабатывающие электричество с помощью фотоэлементов.

Прежде чем говорить о том, как сделать солнечную батарею своими руками, необходимо разобраться в устройстве и принципах его работы. Солнечный элемент включает в себя солнечные элементы, соединенные последовательно и параллельно, аккумулятор, который накапливает электричество, инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный, и контроллер, который контролирует зарядку и разрядку аккумулятора.

Как правило, фотоэлементы изготавливаются из кремния, но его очистка дорогостоящая, поэтому в последнее время начали использовать такие элементы, как индий, медь, селен.

Каждый фотоэлемент — это отдельный элемент, вырабатывающий электричество. Ячейки связаны между собой и образуют единое поле, от площади которого зависит мощность аккумулятора. То есть, чем больше солнечных элементов, тем больше вырабатывается электроэнергии.

Для того, чтобы сделать в домашних условиях солнечную панель своими руками, необходимо разбираться в сути такого явления, как фотоэлектрический эффект.Фотоэлемент представляет собой пластину кремния, при попадании на нее света электрон выбивается с последнего энергетического уровня атомов кремния. Движение потока таких электронов порождает постоянный ток, который впоследствии преобразуется в переменный ток. В этом суть фотоэлектрического эффекта.

Преимущества

Панели солнечных батарей

обладают следующими преимуществами:

• безвреден для окружающей среды;
• прочность;
• бесшумная работа;
• простота изготовления и монтажа;
• независимость электроснабжения от распределительной сети;
• неподвижность частей устройства;
• незначительные финансовые затраты;
• легкий вес;
• работает без механических преобразователей.

Сорта

Солнечные панели подразделяются на следующие типы.

Кремний

Кремний — самый популярный материал для аккумуляторов.

Кремниевые батареи также делятся на:

1. Монокристаллический: для производства этих батарей используется очень чистый кремний.
2. Поликристаллический (дешевле, чем монокристаллический): поликристаллы получают путем постепенного охлаждения кремния.

Пленка

Такие батареи подразделяются на следующие типы:

1. На основе теллурида кадмия (эффективность 10%): кадмий имеет высокий коэффициент поглощения света, что позволяет использовать его при производстве аккумуляторов.
2. На основе селенида меди-индия: более высокая эффективность, чем у предыдущих.
3. Полимерный.

Солнечные элементы из полимеров начали производить сравнительно недавно, обычно для этого используют фуреллены, полифенилен и др. Полимерные пленки очень тонкие, около 100 нм. Несмотря на КПД 5%, у полимерных аккумуляторов есть свои преимущества: дешевый материал, экологичность, эластичность.

Аморфный

КПД аморфных аккумуляторов 5%.Такие панели изготавливаются из силана (кремний-водородный) по принципу пленочных аккумуляторов, поэтому их можно разделить как на кремниевые, так и на пленочные. Аморфные батареи эластичны, вырабатывают электричество даже в непогоду, лучше других панелей поглощают свет.

Материалы (редактировать)

Для изготовления солнечного элемента требуются следующие материалы:

• фотоэлементы;
• алюминиевых уголка;
• диоды Шоттки;
• герметики силиконовые;
• проводников;
• крепежные винты и метизы;
• лист поликарбоната / оргстекло;
• паяльное оборудование.

Эти материалы необходимы для того, чтобы сделать солнечную панель своими руками.

Выбор фотоэлементов

Чтобы сделать солнечную панель для дома своими руками, следует правильно подобрать фотоэлементы. Последние подразделяются на монокристаллические, поликристаллические и аморфные.

КПД первого составляет 13%, но в плохую погоду такие фотоэлементы малоэффективны, внешне они представляют собой ярко-синие квадраты. Поликристаллические солнечные элементы способны вырабатывать электричество даже в непогоду, хотя их КПД составляет всего 9%, они внешне темнее монокристаллических и срезаны по краям.Аморфные фотоэлементы изготавливаются из гибкого кремния, их КПД составляет 10%, их производительность не зависит от погодных условий, но изготовление таких элементов обходится слишком дорого, поэтому они используются редко.

Если вы планируете использовать электроэнергию, вырабатываемую солнечными элементами на даче, рекомендуем собрать солнечную батарею своими руками из поликристаллических элементов, так как их КПД достаточен для ваших целей.

Следует покупать фотоэлементы одной марки, так как фотоэлементы нескольких марок могут сильно отличаться — это может вызвать проблемы со сборкой аккумулятора и его функционированием.Следует помнить, что количество энергии, производимой элементом, прямо пропорционально его размеру, то есть чем больше фотоэлемент, тем больше электроэнергии он производит; Напряжение элемента зависит от его типа, а не от размера.

Величина вырабатываемого тока определяется размерами самого маленького фотоэлемента, поэтому вы должны покупать фотоэлементы такого же размера. Конечно, не стоит покупать дешевые продукты, потому что это означает, что они не прошли проверку. Также не покупайте фотоэлементы с восковым покрытием (многие производители покрывают фотоэлементы воском, чтобы сохранить продукт во время транспортировки): его удаление может повредить фотоэлемент.

Расчеты и проектирование

Изготовить солнечную панель своими руками — задача несложная, главное подойти к ней ответственно. Чтобы сделать солнечную панель своими руками, следует рассчитать суточное потребление электроэнергии, затем узнать среднесуточное солнечное время в вашем районе и рассчитать необходимую мощность. Таким образом станет понятно, сколько ячеек и какого размера вам нужно приобрести. Ведь, как уже было сказано выше, ток, генерируемый ячейкой, зависит от ее размеров.

Зная необходимый размер ячеек и их количество, необходимо рассчитать габариты и вес панели, после чего необходимо выяснить, задумана ли крыша или другое место, где планируется установить солнечную батарею. состав.

При установке панели следует не только выбрать самое солнечное место, но и постараться закрепить ее под прямым углом к ​​солнечным лучам.

Этапы работы

Рама

Перед тем, как приступить к изготовлению солнечной панели своими руками, необходимо соорудить для нее каркас.Он защищает аккумулятор от повреждений, влаги и пыли.

Корпус собирается из влагостойкого материала: фанеры, покрытой влагоотталкивающим составом, или алюминиевых уголков, на которые с помощью силиконового герметика приклеивается оргстекло или поликарбонат.

В этом случае необходимо соблюдать отступы между элементами (3-4 мм), так как необходимо учитывать расширение материала при повышении температуры.

Элементы пайки

Фотоэлементы расположены на лицевой стороне прозрачной поверхности, так что расстояние между ними со всех сторон составляет 5 мм: таким образом учитывается возможное расширение фотоэлементов при повышении температуры.

Фиксируются преобразователи с двумя полюсами: положительным и отрицательным. Если вы хотите увеличить напряжение, соедините элементы последовательно, если ток — параллельно.

Во избежание разрядки аккумулятора ночью диод Шоттки включен в единую цепь, состоящую из всех необходимых деталей, соединяющую его с плюсовым проводом. Затем все элементы спаиваются между собой.

Сборка

В готовый каркас помещаются сварные преобразователи, на фотоэлементы наносится силикон — все это покрывается слоем ДВП, закрывается крышкой, а стыки деталей обрабатываются герметиком.

Сделать и разместить солнечную батарею на балконе своими руками сможет даже горожанин. Желательно, чтобы балкон был застеклен и утеплен.
Вот и разобрались, как сделать в домашних условиях солнечную батарею, оказалось, что это совсем несложно.

Идеи из подручных материалов

Сделать солнечную панель своими руками можно из подручных материалов. Рассмотрим самые популярные варианты.

Многие удивятся, узнав, что из фольги можно сделать солнечную батарею своими руками.На самом деле это неудивительно, ведь фольга увеличивает отражательную способность материалов. Например, чтобы уменьшить перегрев панелей, их кладут на фольгу.

Как сделать солнечную панель из фольги?

Нам нужно:

• 2 «крокодила»;
• медная фольга;
• мультиметр;
• соль;
• пустая пластиковая бутылка без горлышка;
• духовка электрическая;
• дрель.

Очистив медный лист и вымыв руки, отрезаем кусок фольги, кладем на горячую электроплиту, нагреваем полчаса, наблюдая почернение, затем снимаем фольгу с плиты, даем остыть и посмотреть, как кусочки отслаиваются от листа.После нагревания оксидная пленка исчезает, поэтому черный оксид можно аккуратно удалить водой.

Затем вырезают второй кусок фольги такого же размера, как первый, две части сгибают, опускают в бутылку так, чтобы они не соприкасались.

Также можно использовать фольгу для обогрева. Для этого его необходимо натянуть на раму, к которой потом нужно подсоединить шланги, поставляемые, например, к лейке.

Итак, мы научились делать солнечную панель для дома из фольги самостоятельно.

Во многих домах валяются старые транзисторы, но не все знают, что они вполне подходят для изготовления солнечной батареи для дачи своими руками. Фотоэлемент в данном случае представляет собой полупроводниковую пластину внутри транзистора. Как сделать солнечную панель из транзисторов своими руками? Во-первых, нужно открыть транзистор, для чего достаточно срезать крышку, чтобы мы увидели пластину: она небольшая, что объясняет низкий КПД солнечных элементов от транзисторов.

Далее нужно проверить транзистор. Для этого используем мультиметр: подключаем прибор к транзистору с хорошо освещенным pn переходом и измеряем ток, мультиметр должен записывать ток от нескольких долей миллиампера до 1 и чуть больше; затем переключаем прибор в режим измерения напряжения, мультиметр должен выдавать десятые доли вольта.

Помещаем тестируемые транзисторы внутрь корпуса, например, из листового пластика, и припаиваем их. Такую солнечную батарею можно сделать своими руками в домашних условиях и использовать ее для зарядки аккумуляторов и маломощных радиоприемников.

Старые диоды тоже подходят для сборки батарей. Сделать солнечную батарею своими руками из диодов совсем несложно. Необходимо открыть диод, обнажив кристалл, который представляет собой фотоэлемент, затем нагреть диод секунд 20 на газовой плите, а когда припой расплавится, снять кристалл. Осталось припаять снятые кристаллы к корпусу.

Мощность этих батареек небольшая, но ее хватает для питания маленьких светодиодов.

Такой вариант изготовления солнечной батареи своими руками из подручных средств большинству покажется очень странным, а вот сделать солнечную батарею своими руками из пивных банок просто и дешево.

Изготовим корпус из фанеры, на который разместим поликарбонат или оргстекло, закрепим пену или стекловату для утепления на тыльной поверхности фанеры. Алюминиевые банки будут служить фотоэлементами. Важно выбирать банки из алюминия, так как алюминий менее подвержен коррозии, чем, например, железо, и имеет лучшую теплоотдачу.

Далее на дне банок проделываются отверстия, срезается крышка, а лишние элементы складываются для лучшей циркуляции воздуха.Затем необходимо очистить банки от жира и грязи с помощью специальных средств, не содержащих кислот. Далее нужно плотно скрепить банки между собой: силиконовым гелем, выдерживающим высокие температуры, или паяльником. В стационарном положении склеенные банки обязательно нужно очень хорошо просушивать.

После прикрепления банок к корпусу покрасьте их в черный цвет и закройте конструкцию оргстеклом или поликарбонатом. Такая батарея способна нагревать воду или воздух с последующей подачей в помещение.

Мы рассмотрели варианты, как сделать солнечную панель своими руками. Надеемся, что теперь у вас не возникнет вопроса, как сделать солнечную батарею.

Видео

Как сделать солнечные панели своими руками — видеоурок.

Многих интересует, как солнечную энергию можно преобразовать в электричество. Альтернативные источники энергии всегда занимали умы людей, и сегодня каждый может получить энергию солнца. В статье мы расскажем, как самостоятельно сделать панели преобразователей из подручных средств (в домашних условиях), и дадим пошаговые инструкции по сборке конструкции.

Как это работает

Альтернативный источник энергии — генератор, работающий на основе фотоэлектрического эффекта. Он позволяет преобразовывать энергию солнца в электричество. Падая на кремниевые пластины, входящие в состав солнечной батареи, кванты света вытесняют электроны с последних орбит каждого атома кремния. Таким образом можно получить большое количество свободных электронов, которые образуют электрический ток.

Прежде чем приступить к изготовлению солнечной панели, необходимо выбрать модули преобразователя, которые будут использоваться: монокристаллические, поликристаллические или аморфные.Наиболее доступными считаются первый и второй варианты. Чтобы выбрать подходящие элементы, необходимо знать их точные характеристики:

1. Пластины поликристаллического кремния дают довольно низкий КПД — не более 8-9%. Однако они отличаются тем, что могут работать даже в пасмурную погоду или в пасмурную погоду.
2. Монокристаллические пластины дают около 13-14% КПД, однако любая облачность, не говоря уже о пасмурной погоде, значительно снижает мощность аккумулятора, собранного из таких пластин.

Оба типа плит имеют длительный срок службы — от 20 до 40 лет.

Приобретая кремниевые пластины для самостоятельной сборки, можно брать элементы с небольшими дефектами — так называемые модули B-типа. Некоторые компоненты пластин можно заменить, что значительно снижает затраты на сборку аккумулятора.

Конструкция солнечного элемента

При планировании размещения преобразователя необходимо выбрать место для его установки таким образом, чтобы он располагался под наклоном, получая солнечные лучи более или менее перпендикулярно.Идеальный метод — разместить батареи таким образом, чтобы можно было регулировать угол наклона. Их нужно располагать на самой освещенной стороне участка, и чем выше, тем лучше — например, на крыше дома. Однако не все крыши выдерживают вес полноценной солнечной батареи, поэтому в некоторых случаях рекомендуется устанавливать специальные опорные стойки для преобразователей.

Требуемый угол, под которым должна быть расположена батарея, может быть рассчитан на основе географического положения этого места, а также уровня солнцестояния в этом районе.

Материалы для изготовления

Вам понадобится:

• Модули преобразователя типа B,
• уголки алюминиевые или готовые рамы под будущий аккумулятор,
• защитная крышка для модулей.

Опорные рамы можно изготовить самостоятельно из алюминиевых рам или приобрести готовые, разных размеров.

Защитного покрытия для солнечных панелей может не быть, а может быть:

• стекло,
• поликарбонат,
• оргстекло,
• оргстекло.

В принципе, все защитные покрытия можно использовать без больших потерь преобразованной энергии, однако оргстекло пропускает лучи хуже, чем все перечисленные материалы.

Крепление

Размер каркаса солнечного элемента зависит от того, сколько модулей будет использоваться. Планируя расположение элементов, необходимо оставлять между модулями расстояние 3-5 мм, чтобы компенсировать возможные изменения габаритов из-за перепадов температуры.

• Рассчитав данные и получив требуемые размеры, можно приступать к монтажу каркаса. Если вы используете готовые рамки, вам просто нужно выбрать модули, которые их полностью заполняют. Алюминиевые уголки позволяют создать аккумулятор любого размера.
• Каркас из алюминиевых уголков собирается с помощью крепежа. На внутреннюю часть каркаса наносится силиконовый герметик. Его нужно наносить аккуратно, не упуская ни единого миллиметра — от этого напрямую зависит время автономной работы.
• Далее в раму помещается панель из выбранного защитного материала. Материал рекомендуется закреплять на каркасе с помощью метизов. Для этого потребуются шурупы и отвертка. По окончании работ стекло или его аналог необходимо очистить от пыли и мусора.
• Купленные модули могут содержать или не содержать уже припаянные контакты. В любом случае рекомендуется либо паять с нуля, то есть трижды — для большей надежности — используя для пайки припой и кислоту, либо пройтись паяльником по уже сделанной пайке.
• Солнечная батарея может быть собрана либо непосредственно на подготовленном каркасе, либо предварительно на маркированном картоне. Разложив нужным образом элементы на стекле, нужно соединить их пайкой: на одной стороне дорожки, проводящей ток, знаком плюс; с другой стороны — со знаком минус. Контакты последних элементов следует вывести на широкий серебряный проводник, так называемую шину.

• После окончания пайки необходимо проверить работу и тщательно устранить все проблемы, чтобы убедиться, что панель исправна.

Завершающим этапом работ станет герметизация изготовленных панелей специальным эластичным герметиком. Все подключенные модули полностью покрыты этой смесью. После полного высыхания нужно положить вторую панель из защитного материала, а также разместить получившийся источник альтернативной энергии под прямым углом в намеченном месте.

Видео

Полная видео инструкция по изготовлению солнечной батареи для дома:

Фото

Обычно такая батарея состоит из трех фотоэлементов.Иногда их больше. Элементы необходимо снять, а чтобы сохранить соединительные, припаять к элементу или закрепить на нем зажимами. Это значительно облегчит установку. Для изготовления самодельного источника энергии очень пригодится чувствительный измерительный прибор, например, мультиметр. Отдельный элемент вырабатывает с площади 1 кв. См следующее количество электроэнергии:

Ток до 24 мА;
— напряжение 0,5 В.

Под нагрузкой получится половина напряжения, что для практических целей совершенно недостаточно.Если вам нужно больше напряжения или тока, вам нужно соединить несколько из этих элементов вместе. Для этого нужна обычная диэлектрическая панель (например, печатная плата). Последовательное включение (с обязательным соблюдением полярности) позволит увеличить выходное напряжение, но внутреннее сопротивление фотоэлементов достаточно высокое. Для его уменьшения (и увеличения выходной мощности) полезно использовать параллельное соединение отдельных элементов. Параллельно можно соединить как цепочки аккумуляторных ячеек, соединенных последовательно, так и отдельные ячейки друг с другом.

В любом случае нужно следить за соблюдением полярности. Если вам удалось сохранить провода прикрепленными к отдельным пластинам, то припаять элементы довольно просто, но это необходимо с использованием радиатора. Но при снятии фотоэлементов не всегда удается сохранить провода. В этом случае можно использовать пружинные зажимы и даже небольшие пружины от шариковых ручек. Точно по такому же принципу можно собирать солнечную энергию с селеновых пластин старых фотоэкспонометров.

Сам элемент паять нельзя, так как в домашних условиях это, скорее всего, приведет к поломке.

Старые радиодетали или ненужные компьютерные мышки

Чаще всего готовых фотоэлементов под рукой нет. В этом случае можно использовать старые радиодетали, которые есть в наличии. Например, подключив последовательно 20 точечных диодов в стеклянном корпусе (например, D9, D2), можно получить напряжение 1,2 В. Конечно, и в этом случае необходимо соблюдать полярность. Если корпус диода покрыт краской, ее необходимо смыть или соскоблить.Подойдут любые диоды, как кремниевые, так и германиевые. Дополнительное параллельное соединение диодов и диодных цепочек, как и в первом случае, способствует снижению внутреннего сопротивления аккумулятора. С этой же целью можно использовать фотодиоды от вышедших из строя компьютерных мышей. Также можно использовать светодиоды, которые также могут работать как фотоэлементы.

Батарея транзисторов

Вместо диодов можно использовать транзисторы в металлическом корпусе. Здесь, чтобы получить доступ к свету, нужно снять металлический корпус или его верхнюю часть.Можно использовать переходы коллектор — база и эмиттер — база. В этом случае подходят как кремниевые, так и германиевые транзисторы, транзисторы с болтающимся коллектором или эмиттером, но желательно, чтобы они были одного типа. Правила подключения такие же, как и в первых двух способах. Полезно использовать дополнительные светоотражающие панели, которые отбрасывают свет на солнечную панель.

Чем мощнее транзисторы, тем больший ток может потреблять аккумулятор.

Некоторые тонкости

Транзисторы, как и любые фотоэлементы в целом, следует беречь от механических повреждений и пыли.Для этого собранный аккумулятор лучше всего закрыть сверху. Подойдет прозрачная пленка или тонкое кварцевое стекло. Также можно использовать тонкое оргстекло. Обычное оконное стекло или, скажем, триплекс не подходит, так как задерживает ультрафиолетовые лучи.

Важно следить за положением аккумулятора по отношению к солнцу, так как от этого зависит эффективность его работы. КПД солнечных панелей, изготовленных в домашних условиях, довольно низкий и не превышает 10%. Можно получить электричество в не очень солнечный день, но аккумулятор не должен стоять в очень тенистом месте.Напряжения хватит для зарядки аккумуляторов где-нибудь за городом или в походе. Кстати, таким способом можно осветить даже темный подвал, если разместить аккумулятор снаружи, а светодиод внутри.

Для комфортного проживания в домах и квартирах современного человека с годами требуется все больше и больше электроэнергии. Но в современных условиях стоимость каждой единицы электроэнергии неуклонно растет, что, соответственно, сказывается на затратах. Поэтому вопрос перехода на альтернативные источники электроэнергии является наиболее актуальным.Один из способов обеспечить независимость в получении электроэнергии — это возможность использовать для этих целей в доме солнечные батареи.

Эффективная альтернатива или распространенное заблуждение?

Разговоры об автономном электроснабжении бытовой техники и освещения в домах с использованием солнечной энергии ведутся с середины прошлого века. Развитие технологий и общий прогресс позволили приблизить эту технологию к рядовому потребителю.Утверждение о том, что использование солнечных панелей для дома было бы достаточно эффективным способом замены традиционных электросетей, можно было бы считать бесспорным, если бы не пара существенных «но».

Основным требованием для эффективного использования гелиевых батарей является количество солнечной энергии. Устройство на солнечных батареях позволяет эффективно использовать энергию нашего светильника только в регионах, где большую часть года солнечно. Также необходимо учитывать широту, на которой монтируются солнечные панели — чем выше широта, тем меньше энергии у солнечного луча.В идеале может быть достигнут КПД около 40%. Но это в идеале, а на практике все несколько иначе.

Следующим моментом, на который стоит обратить внимание, является необходимость использования достаточно больших площадей для установки автономных солнечных панелей. Если батареи планируется разместить на дачном участке, загородном доме, коттедже, то здесь проблем не будет, а вот проживающим в многоквартирных домах придется серьезно задуматься.

Солнечная батарея — что это?

Конструкция солнечных элементов основана на способности фотоэлектрических элементов преобразовывать солнечную энергию в электричество.Соединенные в общую систему, эти преобразователи создают многоэлементное поле, каждая ячейка которого под действием солнечной энергии становится источником электрического тока, который затем накапливается в специальных устройствах — батареях. Конечно, чем больше поле, тем выше мощность такого устройства. То есть, чем больше в нем солнечных элементов, тем больше электроэнергии он может генерировать.

Но это не означает, что только огромные площади, где можно установить солнечные батареи, могут обеспечить необходимое электричество.Существует множество гаджетов, способных работать не только от обычных автономных источников питания — батарей, аккумуляторов — но и использовать энергию солнца. В конструкции таких устройств вмонтированы портативные солнечные батареи, которые дают возможность как подзаряжать устройство, так и работать автономно. Например, обычный карманный калькулятор: в солнечную погоду, положив его на стол, можно подзарядить аккумулятор, что продлевает срок его службы на долгие годы. Есть много разных устройств, в которых используются такие батарейки: это ручки-фонарики, фонарики-брелки и т. Д.

На дачных участках и дачных участках в последнее время стало модно использовать для освещения фонари на солнечных батареях. Экономичный и несложный прибор, он обеспечивает освещение вдоль садовых дорожек, на террасах и во всех необходимых местах, используя электроэнергию, накопленную в дневное время, когда светит солнце. Экономичные осветительные лампы способны довольно долго потреблять эту энергию, что обеспечивает большой интерес к подобным устройствам. Освещение на солнечных батареях также используется в домах, коттеджах и подсобных помещениях.

Типы автономных солнечных батарей

Существует два типа преобразователей солнечной энергии, в зависимости от конструкции самой батареи — пленочные и кремниевые. К первому типу относятся тонкопленочные батареи, в которых преобразователи представляют собой пленку, изготовленную по специальной технологии. Их еще называют полимерными. Такие батареи можно установить в любом доступном месте, но у них есть ряд недостатков: им нужно много места, низкая эффективность и даже при средней облачности их энергоэффективность падает на 20 процентов.

Солнечные элементы кремниевого типа представлены монокристаллическими и поликристаллическими приборами, а также панелями из аморфного кремния. Монокристаллические батареи состоят из множества ячеек, в которые встроены кремниевые преобразователи, соединенные в общую цепь и заполненные силиконом. Простота в эксплуатации, высокая эффективность (до 22%), водонепроницаемость, легкость и гибкость, но для эффективной работы требуется прямой солнечный свет. Пасмурная погода может вызвать полное отключение электроэнергии.

Поликристаллические батареи отличаются от монокристаллических количеством преобразователей, размещенных в каждой ячейке и установленных в разных направлениях, что обеспечивает их эффективную работу даже при рассеянном свете.Это наиболее распространенный тип аккумуляторов, который также используется в городских условиях, хотя их эффективность несколько ниже, чем у монокристаллических.

Источники питания на аморфном кремнии, несмотря на их низкую энергоэффективность — около 6%, тем не менее считаются более перспективными. Они поглощают в двадцать раз больше солнечного потока, чем кремний, и намного эффективнее в пасмурные дни.

Все это промышленные устройства, имеющие свою — и пока не очень демократичную — цену.Можно ли собрать солнечные батареи своими руками?

Общий принцип выбора и расположения деталей для солнечных панелей

В связи с последними требованиями к производству электрической энергии, которые направлены на переход от традиционного сырья, используемого в ее производстве, тема солнечных источников питания актуальна. становится все более практичным. Массовое производство элементов для создания собственной электросети уже предлагает потребителю различные варианты обеспечения автономным электричеством.Но пока стоимость автономного солнечного источника энергии достаточно высока и недоступна для массового потребителя.

Но это не значит, что нельзя сделать солнечные батареи своими руками. В этом случае вам просто необходимо определиться со способом сборки такого устройства. Либо, приобретая отдельные элементы, собрать их самостоятельно, либо изготовить все комплектующие своими руками.

Из чего, собственно, состоит энергосистема, основанная на преобразовании солнечной энергии в электрический ток? Основным, но не менее важным ее элементом является солнечная батарея, о конструкции которой говорилось выше.Вторым элементом схемы является контроллер солнечной батареи, задачей которого является управление зарядкой батарей электрическим током, полученным в солнечных элементах. Следующая часть домашней солнечной электростанции — это батарея электрических аккумуляторов, в которой накапливается электричество. И последним элементом «солнечной» электросхемы будет инвертор, позволяющий использовать полученную электроэнергию низкого напряжения для бытовой техники, рассчитанной на 220 В.

Рассматривая каждый элемент домашней солнечной электростанции отдельно, можно увидеть, что каждый элемент можно приобрести в розничной сети, на электронных аукционах и т. д., или собранный своими руками. И даже контроллер солнечной батареи можно сделать своими руками — при наличии определенных навыков и теоретических знаний.

Теперь что касается задач, которые ставятся перед собственной электростанцией. Они просты и сложны одновременно. Их простота в том, что солнечная энергия используется для определенных целей: освещения, обогрева или полного удовлетворения потребностей дома. Сложность заключается в правильном расчете необходимой мощности и соответствующем подборе комплектующих.

Начало сборки солнечной панели

Теперь вы можете найти множество предложений о том, как и из чего вы можете собрать солнечные панели. Есть много способов, и вы можете выбирать по своему усмотрению. В этом материале рассмотрены основные принципы, которые необходимо использовать при изготовлении солнечных батарей своими руками.

Прежде всего нужно определиться с мощностью, которую вам нужно получить, и определиться, при каком напряжении будет работать сеть. Есть два варианта сетей на солнечных батареях — постоянного и переменного тока.Переменный ток предпочтительнее из-за возможности разнесения потребителей электроэнергии на значительное расстояние — более 15 метров. Это как раз для небольшого дома. Не углубляясь в расчеты и исходя из опыта тех, кто уже использует солнечную энергию на своих дачах, можно с уверенностью сказать, что на широтах Москвы — и южнее эти показатели, конечно, будут выше — на один квадрат метр солнечных панелей может производить до 120 Вт в час.Это если при сборке используются поликристаллические элементы. Они более привлекательны по цене. А общую мощность вполне реально определить, сложив всю потребляемую мощность каждого отдельного электроприбора. Очень грубо можно сказать, что на семью из 3-4 человек в месяц уходит около 300 киловатт, которые можно получить от солнечных батарей площадью 20 кв.

Вы также можете найти описания сетей на солнечных батареях, использующих 36-элементные панели. Каждая из панелей имеет мощность около 65 Вт.Солнечная батарея для дачи или небольшого частного дома может состоять из 15 таких панелей, которые способны вырабатывать до 5 кВт в час общей электрической мощности, имея собственную мощность 1 кВт.

Солнечные панели своими руками

А теперь о том, как сделать солнечные панели. Первым делом необходимо будет приобрести комплект пластин-преобразователей, количество которых зависит от мощности самодельной солнечной электростанции. На одну батарею понадобится 36 штук. Вы можете использовать набор солнечных элементов, а также приобрести поврежденные или бракованные элементы — это повлияет только на внешний вид аккумулятора.Если они рабочие, то на выходе будет почти 19 вольт. Паять их нужно с учетом расширения — оставляя между ними зазор до пяти миллиметров. Устройство на солнечных батареях, сделанное своими руками, требует особой осторожности при пайке фотопластинок. Если пластины были приобретены без проводников, то их нужно паять вручную. Процесс сложный и ответственный. Если работа ведется паяльником на 60 Вт, лучше всего последовательно подключить к нему простую лампочку на 100 Вт.

Схема солнечной панели очень проста — каждая пластина припаивается к другим последовательно. Стоит отметить, что пластины очень хрупкие, и их желательно запаивать, используя какую-то рамку. При распайке фотопластинок также необходимо помнить, что в цепь необходимо вставлять предохранительные диоды, чтобы предотвратить разряд фотоэлементов при затемнении или уменьшении освещенности. Для этого шины половин панели выводятся на клеммную колодку, образуя среднюю точку.Эти диоды также предотвращают разряд аккумуляторов в ночное время.

Качество пайки — главное требование для безупречной работы солнечных батарей. Перед установкой подложки необходимо проверить все точки пайки. Для вывода тока рекомендуется использовать провода малого сечения. Например, акустический кабель с силиконовой изоляцией. Все жилы необходимо закрепить герметиком.

Тогда стоит определиться с поверхностью, на которую эти плиты будут крепиться.Вернее, с материалом для его изготовления. Наиболее подходящим по характеристикам и легкодоступным является стекло, которое имеет максимальный коэффициент светопропускания по сравнению с оргстеклом или карбонатом.

Следующим шагом будет изготовление коробки. Для этого используется алюминиевый уголок или деревянный брус. Стекло посажено в раму на герметик — все неровности желательно тщательно залить. Следует отметить, что герметик должен полностью высохнуть, чтобы избежать загрязнения фотопластинок.Затем на стекло крепится готовый лист припаянных фотоэлементов. Способ крепления может быть разным, но солнечные панели для дома, отзывы о которых распространены, крепили в основном прозрачной эпоксидной смолой или герметиком. Если эпоксидную смолу наносить равномерно по всей поверхности стекла, после чего на нее ставят преобразователи, то герметик наносится в основном на каплю в середине каждого элемента.

Для подложки используется другой материал, который также прикрепляется к герметику.Это могут быть ДСП небольшой толщины или ДВП. Хотя можно, опять же, залить эпоксидкой. Батарейный отсек должен быть герметичным. Сделанная таким образом солнечная батарея своими руками, схема сборки которой обсуждалась выше, будет давать 18-19 Вольт, обеспечивая зарядку 12-вольтовой батареи.

Можно ли сделать преобразователь солнечной энергии своими руками?

Ремесленники с обширными знаниями в области электроники могут самостоятельно изготавливать фотоэлектрические элементы для преобразования солнечной энергии в электрическую.Для этого используются кремниевые диоды, а точнее их кристаллы, освобожденные от корпусов. Процесс этот трудоемкий, и начинать его или нет, каждый решает самостоятельно. Можно взять диоды, которые используются в мостовых схемах выпрямителей и стабилизаторов напряжения — Д226, КД202, Д7 и др. Расположенный в этих диодах полупроводниковый кристалл при попадании на него солнечного света становится точно таким же, как фотопластинка. Но добраться до него, не повредив, — довольно сложный и кропотливый процесс.

Каждый, кто решит заняться созданием элементов преобразователя своими силами, должен помнить следующее — если вам удалось аккуратно разобрать и спаять батарею, состоящую всего из двадцати диодов марки КД202 по схеме из 5 групп, соединенных параллельно, то вам можно получить напряжение около 2 В при токе до 0,8 ампер.Этой мощности хватит только на небольшой радиоприемник, в цепи которого всего один-два транзистора. Но чтобы они оказались полноценной солнечной батареей для дачи, нужно очень постараться. Огромная работа, большие площади, громоздкость конструкции делают это занятие безнадежным. Но для небольших устройств и гаджетов это идеально подходящий дизайн, который может сделать любой, кто любит заниматься электротехникой.

Можно ли использовать светодиоды для солнечных батарей?

Светодиодная солнечная панель — это чистая фантастика.Собрать из светодиодов даже небольшую солнечную микропанель практически невозможно. Скорее можно творить, но стоит ли? С помощью солнечного света получить на светодиоде напряжение порядка 1,5 вольт вполне возможно, но при этом мощность генерируемого тока очень мала, и для его генерации требуется только очень сильное солнце. И еще — при подаче на него напряжения сам светодиод излучает энергию излучения, то есть светится. Это означает, что те из его братьев, которые подверглись воздействию солнечного света большей мощности, будут вырабатывать электричество, которое сам этот светодиод будет потреблять.Все правильно и просто. И разобраться, какие светодиоды производят, а какие потребляют, просто невозможно. Даже если использовать десятки тысяч светодиодов — а это непрактично и неэкономично — смысла не будет.

Отапливаем дом солнечной энергией

Если выше уже говорилось о реальной возможности обеспечения бытовых электроприборов «солнечным» током, то есть два варианта отопления жилья солнечной энергией. А чтобы использовать солнечные батареи для обогрева дома, вам необходимо знать некоторые требования, которые требуются для выполнения этой задачи.

В первом варианте использование солнечной энергии для отопления происходит с использованием другой системы, нежели обычная электрическая сеть. Отопление дома на солнечной энергии называется солнечной системой и состоит из нескольких приборов. Основное рабочее устройство — вакуумный коллектор, преобразующий солнечный свет в тепло. Он состоит из множества стеклянных трубок небольшого диаметра, в которые помещена жидкость с очень низким порогом нагрева. При нагревании эта жидкость передает свое тепло воде в накопительном баке объемом не менее 300 литров воды.Затем эта нагретая вода подается на нагревательные панели из тонких медных трубок, которые, в свою очередь, отдают полученное тепло, нагревая воздух в помещении. Вместо панелей, конечно, можно использовать традиционные радиаторы, но их КПД намного ниже.

Конечно, солнечные батареи можно использовать и для отопления, но в этом случае нужно будет договориться, что для нагрева воды в котле с помощью ТЭНов потребуется львиная доля энергии, вырабатываемой батареями.Несложные расчеты показывают, что котлу нужно около 4 часов, чтобы нагреть 100 литров воды до 70-80 ⁰С. За это время водогрейный котел с нагревателями мощностью 2 кВт будет потреблять около 8 кВт. Если солнечные батареи общей мощностью могут вырабатывать до 5 кВт в час, то проблем с энергоснабжением в доме не будет. Но если солнечные панели имеют площадь менее 10 кв. Метров, то такие мощности не подходят для полноценного обеспечения электроэнергией.

Использование вакуумного коллектора для отопления дома оправдано, когда это полноценный жилой дом.Схема работы такой солнечной системы обеспечивает теплом весь дом круглый год.

И все же работает!

Ведь солнечные батареи, собранные энтузиастами своими руками, — вполне реальные источники энергии. А если в схеме используются 12-вольтовые аккумуляторы с током не менее 800 А / ч, оборудование для преобразования напряжения с низкого на высокое — инверторы, а также регуляторы напряжения 24 В с рабочим током до 50 Ампер. а простой «источник бесперебойного питания» с током до 150 Ампер, вы получите очень приличную электростанцию, работающую на солнечном свете, способную удовлетворить потребности жителей частного дома в электроэнергии.Естественно, при определенных погодных условиях.

Однажды услышав по телевидению о солнечных батареях, которые способны преобразовывать энергию солнца в электрическую, автор загорелся идеей их использования. Для начала он постарался узнать как можно больше информации о солнечных панелях, инверторах, элементах и ​​других их составляющих. К сожалению, хорошие солнечные панели довольно дороги, и автор не мог просто пойти и купить заводскую панель для практического использования дома.Однако среди множества статей в Интернете автор нашел несколько, посвященных самостоятельной сборке солнечных батарей в домашних условиях.

Материалы и инструменты, которые автор использовал для создания своей солнечной панели:
1) оконные стекла 86 x 66 см
2) алюминиевые уголки
3) паяльник с расходными материалами
4) комплект солнечных элементов
5) двойные лента
6) инвертор
7) аккумулятор

Рассмотрим подробнее этапы сборки солнечной батареи.

Перед созданием своей первой солнечной панели автор довольно долго готовился, изучая статьи по сборке панелей, информацию о различных типах элементов, способах герметизации и материалах, необходимых для создания панелей для начинающих. Одно из важнейших знаний, полученных автором в этих статьях, — это опыт чужих ошибок. Например, он довольно подробно изучил основные ошибки при герметизации панели, а также понял, как лучше работать с пластинами солнечных элементов, чтобы не повредить их.

После теоретической подготовки автор приступил к практическим занятиям. Поскольку бюджет на изготовление солнечной панели был невелик, автор решил собирать ее в основном из подручных материалов. Найдя неплохой магазин пластиковых окон, автор заказал там два стакана размером 86 х 66 см. Также в одном из магазинов были приобретены алюминиевые уголки, которые составят каркас солнечной панели. Автор решил заказать солнечные элементы в интернет-магазине, так как там они были намного дешевле.

Когда все основные материалы были собраны и элементы были получены по почте, автор приступил к сборке своей первой солнечной панели.
Для начала было решено соединить все элементы металлической лентой и паяльником. Поскольку автор ознакомился с основными ошибками при пайке солнечных элементов, этот процесс прошел без сбоев. В работе автор использовал небольшое количество канифоли, а давление при пайке было небольшим, к тому же перед началом работы все элементы были разложены на плоской стеклянной поверхности, поэтому весь процесс пайки элементов не был сложным. .На спайку 36 пластин солнечных элементов у автора ушло около полутора часов, плюс некоторое время ушло на лужение проводов. Основными принципами автор назвал необходимость паяльника на 40 Вт, так как пластины при приближении к паяльнику отдают тепло, а канифоли для пайки нужно совсем немного, иначе олово может не прилипать к пластине, она для по этой причине автору пришлось залудить все провода полностью.

Чтобы закрепить пластины на стекле в ровном положении рядами, автор применил двусторонний скотч.Этим же скотчем автор полностью закрепил окантовку стекла, на которую затем была наклеена полимерная пленка.

Ниже фото со всеми видами скотча, которые автор использовал для создания этой солнечной панели:

Также автору понадобился скотч для заклеивания солнечной панели. очень важно герметизировать элементы, так как при попадании влаги на контакты они окислятся и вам придется их перепаять. Поэтому на собранную панель была наклеена полиэтиленовая пленка, которую автор закрепил тем же двусторонним скотчем.Главное в этом процессе — не забыть о запасе кромок и аккуратности при создании пропилов для проводов. После успешного нанесения пленки автор применил силиконовый герметик.

Далее стекло нужно было поместить в рамку, чтобы защитить его от сколов и просто повысить надежность конструкции солнечной батареи. Рамку для стекла автор предпочел делать из пластика, так как от домашнего ремонта у него остались остатки пластика, хотя можно использовать металлические уголки или деревянные бруски.В общем, все зависит от того, какие средства и материалы у вас есть.

Каркас приклеен стандартным утюгом на ровную поверхность под углом 45 градусов.

Затем внутрь такой самодельной рамы установили стекло и еще раз заклеили края силиконовым герметиком. Лишняя пленка была обрезана для лучшего эстетического вида.

В результате у нас получилась такая солнечная панель из подручных материалов:

Таким же образом была собрана еще одна солнечная панель, так как элементы были закуплены с поставкой.
Тогда автор решил приступить к тестированию собранных панелей.

Первая панель имела напряжение 21 В и ток короткого замыкания 3,4 А. Заряд аккумулятора составлял 40 Ач. 2,1 А. Во время тестов было довольно пасмурно и проверить максимальную мощность панелей не удалось.

В результате при одинаковых погодных условиях собранная система из двух солнечных панелей вырабатывала ток короткого замыкания 7 ампер и напряжение около 20 В. Этого вполне достаточно, к тому же в более солнечную погоду показатели будут намного лучше.

Главная »Канализация» Как сделать солнечные батареи своими руками. Как сделать в домашних условиях солнечную панель из подручных материалов? Объединение фотоэлементов в одну систему

.