Способы изготовления солнечной батареи

В настоящее время люди не могут обходиться без гаджетов, которые их родители даже во сне не видели. Даже отправляясь в поход или на пикник, они берут с собой видеокамеры, GPS-навигаторы, ноутбуки, телевизоры и музыкальные центры.

Схема солнечной батареи автоматического освещения двора.

Электрические розетки в окружающие деревья пока еще не интегрировали, а аккумуляторы постоянно разряжаются. Поэтому наиболее актуальными являются возобновляемые источники электроэнергии, одним из которых являются солнечные батареи.

Выбор между промышленной или самодельной солнечной батареей, которую можно сделать своими руками из подручных материалов, — это выбор хобби или денежных затрат. Вполне можно сделать солнечную батарею своими руками за 1-2 недели. Выигрыш в деньгах для батареи мощностью 60 Вт составляет примерно 150-200$.

Уже немало сказано о выгодах солнечной энергетики, и неудивительно, что большинство людей хотят установить такие панели на своем дачном участке или на крыше своего дома.

Схема зарядного устройства от солнечной панели.

Однако стоимость подобных устройств довольно высока. Поэтому возникает вопрос, можно ли изготовить солнечные батареи своими руками. Существует несколько разных способов изготовления, все зависит от требуемой производительности.


Перед тем как приступать к сборке батареи, необходимо решить, какие материалы будут применяться. Основой гелиопанели являются фотоэлементы. Самыми распространенными являются панели из монокристаллического и поликристаллического кремния. Вторые обладают более низким КПД (7-9%), зато практически одинаково эффективны как в солнечную погоду, так и в пасмурную. Монокристаллы имеют более высокий (13%), однако хуже функционируют в условиях облачности. Поэтому для дома чаще изготавливают солнечные батареи именно из поликристаллов.

Одним из важных компонентов солнечной батареи является контроллер заряда. Он может идти либо в комплекте, либо отдельно с инвертором. Контроллер представляет из себя устройство, предназначенное для контроля заряда АКБ, то есть контроллер заряда для солнечных батарей следит за уровнем напряжения аккумулятора и служит для предотвращения перезаряда или разряда батареи.

Как изготовить солнечную батарею для дачи или дома своими руками

Схема простого зарядного устройства для солнечных батарей.

Сейчас можно приобрести контроллер в любом специализированном магазине, но можно собрать контроллер своими руками. Для этого понадобится схема устройства, которое требуется изготовить, в данном случае это контроллер зарядки.

Контроллер имеет несколько разновидностей. Наиболее простой контроллер выполняет единственную функцию: включает и выключает батарею в зависимости от их заряда. Более продвинутый контроллер снабжен функцией отслеживания точки максимального показателя мощности, что способствует обеспечению более высокого выходного тока. А это, в свою очередь, увеличивает КПД всей системы солнечных батарей. Более усовершенствованный контроллер способен понижать напряжение на солнечной батарее и поддерживать его на необходимом уровне.

В изготовлении корпуса панели лучше применять легкие алюминиевые уголки небольшой высоты. Можно изготовить корпус из дерева, но поскольку солнечная батарея, сделанная своими руками, будет постоянно подвержена погодным воздействиям, дерево может быстро прийти в негодность. Габариты панели определяются количеством применяемых солнечных ячеек. Для наружного прозрачного покрытия подойдет поликарбонат или оргстекло. Можно использовать и прочное закаленное стекло.

Пайка проводников

Когда все необходимые материалы в наличии, следует приступить к сборке солнечных батарей для дома. Первым делом нужно припаять к фотоячейкам проводники. Этот процесс достаточно трудоемкий и сопряжен с различными сложностями из-за хрупкой структуры фотоэлементов. Проще приобретать ячейки с уже припаянными проводниками.

Если проводники и элементы все же куплены по отдельности, порядок действий будет следующий:

  • нарезать проводники на необходимую длину (по картонной заготовке);
  • аккуратно разместить проводник на ячейку;
  • нанести припой и паяльную кислоту на место пайки;
  • аккуратно припаять проводник, не нажимая на кристалл.

Этот процесс небыстрый, поэтому изготовление солнечных батарей требует терпения и некоторого времени.

Размещение фотоячеек и сборка корпуса

Схема солнечной батареи своими руками.

Для того чтобы изготовить раму требуемых размеров, понадобятся крепежные метизы и алюминиевые уголки. Не рекомендуется брать высокие уголки, так как они будут способствовать затенению фотоэлементов и увеличат толщину изготовленной батареи. Внутренние грани скрепленных профилей необходимо промазать силиконовым герметиком с целью герметизации. Затем на полученный слой нужно уложить лист прозрачного материала, прижать его и зафиксировать. После того как силикон высохнет, необходимо при помощи метизов дополнительно закрепить стекло.

Рама для солнечной батареи

Затем элементы с проводниками необходимо разместить на внутренней плоскости поверхности из стекла, расстояние между ними должно быть примерно 5 мм, для того чтобы ячейки при температурном воздействии могли свободно расширяться, не нарушая контактов. Сборка самодельной солнечной панели является весьма кропотливым процессом, поэтому рекомендуется воспользоваться заранее размеченной подложкой.

Объединение фотоячеек в систему

Схема конструкции солнечной батареи.

Далее, согласно электрической схеме, все элементы необходимо спаять в единую конструкцию. Существует несколько вариантов схем (с общей шиной, последовательно, с выведенной средней точкой), поэтому нужно заранее выбрать подходящий. В схеме должны быть шунтирующие диоды, установленные на общем плюсовом проводнике. Они нужны в целях избежания разрядки устройства ночью или во время частичного затемнения. Для этих целей лучше всего подойдут диоды Шоттки. Для токовыводящих проводов можно использовать обычные кабели в силиконовой изоляции.

Затем собранную своими руками солнечную батарею надо протестировать на напряжение и ток. Далее выполнить фиксацию фотоэлементов и герметизацию панели. Рекомендуется нанести монтажный силикон на каждую ячейку, и задней панелью (которую можно сделать из прочного пластика) закрыть устройство. Причем если применяется прозрачный пластик, то это позволит визуально контролировать появление трещин в ячейках или различных дефектов. После того как силикон застынет, надо зафиксировать панель в алюминиевой раме и загерметизировать швы конструкции. Для того чтобы закрепить фотоэлементы, можно применить двустороннюю монтажную ленту. Необходимо учесть, что толщина ленты или слоя силикона должна немного превышать высоту пайки во избежание повреждения контактов.

Солнечная батарея из транзисторов

Простая схема солнечной батареи своими руками.

Есть еще способ собрать солнечную панель, не пользуясь покупными фотоячейками. Например, из диодов или транзисторов. Такое устройство, конечно, будет непригодно для энергообеспечения дачи или дома, однако ее будет вполне достаточно для питания компактной электроники.

Для изготовления такой батареи потребуются старые транзисторы типа «КТ» или «П». Прежде всего необходимо аккуратно спилить или перекусить пассатижами верхнюю часть корпуса для того, чтобы солнечный свет мог свободно попадать на p-n-переход. Из транзисторов типа «П» надо дополнительно высыпать весь порошок и продуть внутреннюю часть. Далее потребуется объединить полученные фотоэлементы в блоки, для увеличения тока используется параллельное соединение, для увеличения напряжения выхода — последовательное. Таким образом, несложно изготовить солнечную панель из подручных средств с необходимыми параметрами. Крепление элементов рекомендуется производить на текстолитовой подложке посредством навесного монтажа.

Можно сделать гелиобатарею и из диодов Д223Б. Их не надо разбирать, достаточно при помощи ацетона удалить краску со стеклянного корпуса. Поскольку размеры этих диодов небольшие, плотность монтажа будет достаточно высокой. Их нужно впаивать в подложку вертикально, что позволит достичь максимальной освещенности кристалла и, соответственно, максимальной производительности.

Солнечная батарея из листов меди своими руками

Схема светодиодного фонаря на солнечной батареи.

Существует другой способ изготовления солнечной батареи, который основан на медных листах.

Солнечная батарея — это устройство для преобразования солнечной энергии в электричество. Она сделана из специально обработанного кремния и требует больших денежных затрат. Однако можно сделать солнечную батарею из подручный материалов своими руками.

В данном случае солнечная батарея изготовлена вместо кремния из оксида меди. Окись меди является одним из первых материалов, в котором ученые нашли и открыли фотоэлектрический эффект, в котором свет вынуждает электричество течь в материале.

Материалы, которые понадобятся для изготовления солнечной батареи из меди:

  • чувствительный микроамперметр, способный измерить интервал между 10 и 50 микроамперами;
  • зажимы «крокодильчики» (2 шт);
  • лист меди, который можно купить в хозяйственном магазине. Он стоит обычно 150 рублей за 1 квадратный м (понадобится примерно 5 кв.см);
  • электрическая печь или газовая, подойдет и маленькая электрическая плитка с одной спиралью (стоимость ее приблизительно 750 рублей). Небольшая горелка на 700 ватт не подойдет — необходимо не менее 1100 ватт, чтобы горелка при нагревании становилась красной;
  • столовая соль в количестве 2 столовые ложки;
  • пластиковая бутылка объемом 2 литра, у которой необходимо будет отрезать горлышко;
  • дрель с абразивной насадкой или наждачная бумага;
  • вода из-под крана;
  • листовой металл.

Изготовление своими руками солнечной батареи

Схема контроллера для солнечной батареи.

Для начала необходимо отрезать от листа часть меди размером с электрическую плитку. Рекомендуется тщательно вымыть руки, чтобы не оставлять жирных пятен. Медный лист тоже нужно вымыть с моющим средством, чтобы очистить его от жира или других пятен. Затем при помощи наждачной бумаги или абразивной щетки следует счистить с листа меди медное защитное покрытие, чтобы удалилась коррозия и сульфид. Далее нужно положить чистый лист меди на электрическую плитку и включить ее на максимум.

Медь при нагревании начнет окисляться, при этом на ее поверхности можно наблюдать красивые красно-оранжевые пятна. Когда медь прогреется еще сильнее, разноцветные пятна будут заменяться черным цветом, это оксид меди. Когда спираль нагреется и будет красной, все цвета исчезнут, а лист меди будет покрыт черным оксидом меди. Необходимо выдержать его в таком состоянии полчаса, чтобы черное покрытие стало толстым. Это является одним из важных условий, так как толстое покрытие отслоится легче, а тонкое останется, прилипнув к листу меди.

По истечении получаса необходимо выключить горелку и оставить горячую медь на горелке, чтобы она медленно охлаждалась. Если охладить ее слишком быстро, черная оксидная пленка крепко прилипнет к меди.

При охлаждении медь и черная медная окись сжимаются. Но сжатие их происходит с разной скоростью, и это заставляет черную медную окись отслаиваться. В скором времени начнут отваливаться большие куски окиси.

Примерно через 20 минут медь охладится до комнатной температуры, и большая часть оксидной черной пленки уйдет. Легкое очищение руками под проточной водой удалит большинство оставшихся маленьких кусочков. Не рекомендуется отдирать неподдающиеся куски и сгибать лист, так как этим можно повредить тонкий слой окиси меди, который как раз и нужен.

Далее необходимо обрезать другой лист меди размером с тот, который нагревали на плитке, и аккуратно согнуть обе части таким образом, чтобы они вместились в пластиковую бутылку, не касаясь друг друга. Затем нужно прицепить крокодильчики к обеим пластинам и соединить провод от чистой пластины меди к плюсу, а провод от пластины с оксидом — к минусу.

Далее потребуется перемешать 2 столовых ложки соли с небольшим количеством горячей воды из под крана и размешивать до тех пор, пока вся соль не растворится. Затем аккуратно вылить смесь в бутылку с пластинами, оставив 2,5 см от краев пластин.

По материалам сайта: http://1poteply.ru