Солнечная батарея своими руками. Крутой мастер-класс (32 фото)
Солнечная батарея своими руками. Крутой мастер-класс (32 фото)
Все больше людей стремится к приобретению домов, находящихся в отдалении от очагов цивилизации. Причин этому существует множество, главная из которых, наверное, экологическая. Ни для кого не секрет, что интенсивное развитие промышленности пагубно сказывается на состоянии окружающей среды. Но при покупке такого дома можно столкнуться с отсутствием электроснабжения, без которого жизнь в двадцать первом веке едва ли можно себе представить.
Проблему обеспечения энергией здания, находящегося далеко от очагов цивилизации можно попробовать решить установкой ветрогенератора. Однако этот способ далеко не идеален. Для того, чтобы электроэнергии хватило на весь дом потребуется установка большого ветряка или нескольких, но и в этом случае энергообеспечение будет носить эпизодический характер, отсутствуя в безветренную погоду.
Для обеспечения стабильности энергообеспечения дома, эффективным решением является совместное использование ветрогенератора и солнечной батареи, но, к сожалению, батареи далеко не дешевы. Решением этих сложностей было бы производство солнечной батареи своими руками, способной на равных конкурировать с заводскими по мощности, но в то же время приятно отличаться от них ценой. И такое решение есть!
Для начала, необходимо определиться, что же представляет собой солнечная батарея. По своей сути, это контейнер, содержащий в себе массив, преобразующих солнечную энергию в электрическую, элементов. Слово «массив» применимо в данном случае, потому что для генерации достаточных объемов энергии, необходимых в условиях энергообеспечения жилого дома, солнечных элементов потребуется довольно внушительное количество. В виду высокой хрупкости элементов, их в обязательном порядке объединяют в батарею, которая обеспечивает им защиту от механических повреждений и объединяет вырабатываемую энергию.
Как видно, в принципиальном устройстве солнечной батареи нет ничего по-настоящему сложного, поэтому ее вполне можно сделать своими руками.
Перед тем, как приступать непосредственно к действиям, принято проводить глубокую теоретическую подготовку, чтобы избежать лишних трудностей и издержек в процессе. Именно на этом этапе многие энтузиасты сталкиваются с первым препятствием – практически полным отсутствием полезной с практической точки зрения информации. Именно это явление создает надуманную видимость сложности солнечных батарей: раз их никто не делает сам, значит это сложно. Однако, задействовав логическое мышление можно придти к следующим выводам:
основа целесообразности всего процесса заключается в приобретении солнечных элементов по доступной цене
покупка новых элементов исключена, ввиду их высокой стоимости и сложности покупки в необходимом количестве.
солнечные элементы, обладающие дефектами и повреждениями, могут быть приобретены на аукционе eBay и в других источниках, по значительно более низким ценам, чем новые.
дефектные элементы вполне могут быть использованы в заданных условиях.
На основе сделанных выводов, становится ясно, что следующим шагом в изготовлении солнечной батареи будет покупка дефектных солнечных элементов. В нашем случае элементы были куплены на eBay.
Приобретенные монокристаллические солнечные элементы имели размер 3х6 дюйма, и каждый их них выдавал порядка 0.5В энергии. Таким образом, соединенные последовательно 36 таких элементов, в общей сложности выдают около 18В, которых достаточно для эффективной подзарядки 12В аккумулятора. Следует помнить, что такие солнечные элементы хрупкие и ломкие, поэтому вероятность их повреждения при неосторожном обращении крайне высока.
Для обеспечения защиты от механических повреждений продавец покрыл воском наборы из восемнадцати штук. С одной стороны это эффективная мера, позволяющая избежать повреждений во время транспортировки, с другой стороны – лишние проблемы, так как удаление воска вряд ли кому-то покажется приятной и легкой задачей.
Поэтому, если есть такая возможность, приобретение элементов, не покрытых воском, является лучшим решением. Если обратить внимание на изображенные световые элементы, можно заметить, что они имеют припаянные проводники. Даже в этом случае придется поработать паяльником, а если же приобрести элементы без проводников – работы будет в разы больше.
Вместе с тем были приобретены пара наборов элементов, которые не были залиты воском, у другого продавца. Они пришли упакованными в коробку из пластика с незначительными сколами по бокам. В нашем случае сколы не являлись предметом для беспокойства, потому как не были способны ощутимо снизить эффективность всего элемента. Однако, возможно, кто-то сталкивался с более плачевными результатами повреждений при транспортировке, что необходимо иметь в виду. Приобретенных элементов было достаточно для изготовления двух солнечных батарей, даже с излишком, на случай непредвиденных повреждений или отказов.
Конечно, при изготовлении солнечной батареи можно использовать и другие световые элементы, в широком спектре размеров и форм присутствующих у продавцов.
В этом случае необходимо помнить три вещи:
Световые элементы одного типа генерируют идентичное напряжения, вне зависимости от размера и формы, поэтому их требуемое количество останется неизменным.
Генерация тока имеет прямую зависимость от размера элемента: большие генерируют больший ток, маленькие – меньший.
Суммарная мощность солнечной батареи определяется ее напряжением, умноженным на ток.
Как видно, использование элементов большого размера при изготовлении солнечной батареи способно обеспечить более высокий показатель мощности, но вместе с тем и сделает саму батарею более громоздкой и тяжелой. В случае использования элементов меньшего размера, размер и вес готовой батареи уменьшится, однако вместе с тем уменьшится и выдаваемая мощность. Крайне не рекомендуется использование в одной батарее солнечных элементов разного размера, так как генерируемый батареей ток будет эквивалентен току самого маленького из используемых элементов.
Приобретенные в нашем случае солнечные элементы при размере 3х6 дюйма генерировали ток примерно в 3 ампера.
При солнечной погоде, тридцать шесть, соединенных последовательно, элемента, способны выдавать порядка 60 Вт мощности. Цифра не особенно впечатляет, тем не менее, это лучше, чем ничего. Следует учитывать, что указанная мощность будет генерироваться каждый солнечный день, заряжая аккумулятор. В случае использования электроэнергии для осуществления питания светильников и аппаратуры с небольшим потреблением тока, такая мощность является вполне достаточной. Не нужно и забывать о ветрогенераторе, также производящем энергию.
После приобретения солнечных элементов далеко не лишним будет спрятать их от людских глаз в безопасное место, защищенное от детей и домашних животных, до того момента, когда возможно будет их непосредственная установка в солнечную батарею. Это жизненная необходимость, в виду крайне высокой хрупкости элементов и подверженности их механической деформации.
По сути корпус солнечной батареи, ни что иное, как простой неглубокий ящик. Ящик непременно необходимо изготовить неглубоким, для того чтобы его бортики не создавали тени, когда солнечный свет падает на батарею под большим углом.
В качестве материала вполне подойдет фанера 3/8 дюйма и рейки для бортиков 3/4 дюйма толщиной. Для лучшей надежности крепление бортиков не лишним будет осуществить двумя способами – приклеиванием и привинчиванием. Для упрощения последующей пайки элементов, батарею лучше разделить на две части. Роль разделителя выполняет расположенная по центру ящика планка.
На этом небольшом наброске, можно увидеть размеры в дюймах(1 дюйм равен 2,54 см.), изготовленной в нашем случае солнечной батареи. Бортики расположены по всем краям и в середине батареи и имеют толщину 3/4 дюйма. Данный эскиз ни в коем случае не претендует на роль эталона при изготовлении батареи, он был сформирован скорее из личных предпочтений. Размеры приведены для наглядности, но в принципе они, как и дизайн, могут быть различны. Не бойтесь экспериментировать и вполне вероятно, батарея может получиться лучше, чем в нашем случае.
Вид на половину корпуса батареи, в которой будет производится размещение первой группы солнечных элементов.
Небольшие отверстия, которые вы видите на бортиках, представляют собой не что иное, как вентиляционные отверстия. Они предназначены для удаления влаги и поддержания давления, эквивалентного атмосферному внутри батареи. Следует обратить особое внимание на расположении отверстий для вентиляции в нижней части корпуса батареи, потому как расположение их в верхней части приведет к попаданию излишней влаги извне. Также отверстия необходимо сделать и в планке, расположенной по центру.
Два вырезанных куска ДВП будут выполнять функцию подложек, т.е. на них будет производиться монтаж солнечных элементов. В качестве альтернативы ДВП подойдет любой тонкий материал, обладающий высокими показателями жесткости и не проводящий электрический ток.
Для защиты солнечной батареи от агрессивного воздействия климата и окружающей среды, используется оргстекло, которым необходимо закрывать лицевую сторону. В данном случае были вырезаны два куска, однако может использоваться и один большой.
Использование обычного стекла не рекомендуется, по причине его повышенной хрупкости.
Вот незадача! Для обеспечения крепления на шурупы, было принято решение просверлить отверстия вокруг кромки. При сильном надавливании во время сверления, оргстекло может сломаться, что и произошло в нашем случае. Проблема была решена сверлением недалеко нового отверстия, а отколовшийся кусок просто приклеили.
После этого было произведено окрашивание всех деревянных частей солнечной батареи краской в несколько слоев, для повышения защиты конструкции от влаги и воздействия среды. Покраска осуществлялась как внутри, так и снаружи. Цвет краски, как и тип может варьироваться в широком диапазоне, в нашем случае была использована краска, имеющаяся в наличии в достаточном количестве.
Окраска подложек также была произведена с обеих сторон и в несколько слоев. Покраске подложки необходимо уделять особенное внимание, так при некачественной покраске, дерево может начать коробиться от воздействия влаги, что вероятно приведет к повреждению приклеенных к ней солнечных элементов.
Теперь, когда корпус солнечной батареи готов и просыхает самое время приступить к подготовке элементов.
Как уже упоминалось ранее, удаление воска с элементов – задача не из приятных. В ходе экспериментов, методом проб и ошибок, был найдет эффективный способ. Тем не менее, рекомендации по покупки не покрытых воском элементов, остались прежними.
Для растопки воска и отделения элементов друг от друга, необходимо отмочить солнечные элементы в горячей воде. При этом следует исключить возможность закипания воды, потому как бурное кипение может повредить элементы и нарушить их электрические контакты. Для исключения неравномерного нагрева, рекомендуется поместить элементы в холодную воду и плавно нагревать. Следует воздержать от вытягивания элементов из кастрюли за проводники, так как они могут оборваться.
На этом фото изображена окончательная версия аппарата для удаления воска. На заднем плане с правой стороны находится первая емкость, предназначенная для растапливания воска.
Слева на переднем плане расположена емкость с горячей мыльной водой, а справа – чистая вода. Вода во всех емкостях довольно горячая, но ниже кипения воды. Нехитрый технологический процесс удаления воска заключается в следующем: в первой емкости необходимо растопить воск, затем элемент перенести в горячую мыльную воду для удаления остатков воска, в заключении промыть чистой водой.
После очистки от воска, элементы необходимо просушить, для этого они были выложены на полотенце. Следует отметить что слив мыльной воды в канализацию недопустим, так как воск, остыв, затвердеет и засорит ее. Результатом процесса очистки является почти полное удаление воска с солнечных элементов. Оставшийся воск не способен помешать как пайке, так и работе элементов.
Солнечные элементы сушатся на полотенце после очистки. После удаления воска элементы стали значительно более хрупкими, что делает их более сложными в хранении и обращении. Рекомендуется не производить очистку до тех пор, пока не будет необходима их непосредственная установка в солнечную батарею.
Для упрощения процесса монтажа элементов, рекомендуется начать с отрисовки сетки на основе. После произведения отрисовки, элементы были выложены по сетке вверх обратной стороной, для того чтобы их спаять. Все восемнадцать элементов, расположенных в каждой половине были последовательно соединены, после чего были и соединены и половины, также последовательным способом, для получения необходимого напряжения
В начале спайка элементов между собой может показаться сложной, однако со временем она становится проще. Рекомендуется начать с двух элементов. Необходимо разместить проводники одного элемента таким образом, чтобы они пересекали точки пайки другого, также следует убедиться, что элементы установлены согласно разметке.
Для непосредственного осуществления пайки использовался паяльник малой мощности и прутковый припой с канифольной сердцевиной. Перед пайкой была произведена смазка точек пайки флюсом при помощи специального карандаша. Ни в коем случае не следует давить на паяльник.
Элементы настолько хрупкие, что могут от небольшого давления придти в негодность.
Повторение пайки осуществлялась до образования цепочки, состоящей из шести элементов. Шины соединения от сломанных солнечных элементов, были припаяны к обратно стороне элемента цепочки, являющегося последним. Таких цепочек получилось три – итого 18 элементов первой половины батареи были благополучно объединены в сеть.
По причине того, что все три цепочки необходимо соединить последовательно, средняя цепочка была повернута на 180 градусов по отношению к другим. Общая ориентация цепочек в итоге получилось правильной. Следующим шагом является приклеивание элементов на место.
Для осуществления солнечных элементов может потребоваться некоторая сноровка. Необходимо нанести небольшую каплю герметика, изготовленного на основе силикона, в центре каждого элемента одной цепочки. После этого следует перевернуть цепочку лицевой стороной вверх и разместить солнечные элементы согласно нанесенной ранее разметке.
Затем необходимо легонько прижать элементы, осторожно надавливая в центре, чтобы приклеить их. Значительные сложности могут возникнуть в основном при переворачивании гибкой цепочки, поэтому лишняя пара рук на это этапе не повредит.
Не рекомендуется наносить избыточное количество клея и приклеивать элементы по краям. Это обусловлено тем, что сами элементы и подложка, на которую они установлены, будут деформироваться при изменении условий влажности и температуры, что может привести к выходу элементов из строя.
Так выглядит собранная половина солнечной батареи. Для соединения первой и второй цепочек элементов была использована медная оплетка кабеля.
Для этих целей вполне подойдут специальные шины или даже медные провода. Аналогичное соединение необходимо произвести и с обратной стороны. Провод был прикреплен к основанию каплей герметика.
Тест первой изготовленной половины батареи на солнце. При слабой солнечной активности, изготовленная половина генерирует 9.
31В. Довольно неплохо. Пора приступать к изготовлению второй половины батареи.
После того, как обе основы с солнечными элементами будут завершены, можно произвести их установку в подготовленную заранее коробку и соединить.
Каждая половина идеально помещается на свое место. Для крепления основы внутри батареи были использованы 4 шурупа небольшого размера.
Провод, предназначенный для соединения половин солнечной батареи, был пропущен через вентиляционное отверстие в центральном бортике и закреплен при помощи герметика.
Необходимо каждую солнечную панель в систему снабдить диодом блокирования, который должен быть соединен с батареей последовательно. Он предназначен для исключения разряда аккумулятора через батарею. Диод использовался Шоттки на 3.3А, обладающий значительно более низким падением напряжения, в сравнении с обычными диодами, что минимизирует потери мощности на диоде. Набор из двадцати пяти диодов марки 31DQ03 был приобретен всего за несколько долларов на eBay.
Исходя из технических характеристик диодов, наилучшим местом их размещения является внутренняя часть батареи. Связано это с зависимостью падения напряжения у диода от температуры. Так как температура внутри батареи будет выше окружающей, следовательно и эффективность диода повысится. Для закрепления диода был использован герметик.
Для того чтобы вывести наружу провода, было просверлено отверстие в днище солнечной батареи. Провода лучше завязать на узел и закрепить герметиком, для предотвращения их последующего вытягивания.
Крайне необходимо дать высохнуть герметику до установки защиты из оргстекла. Силиконовые испарения могут образовать пленку на внутренней поверхности оргстекла, если не дать силикону просохнуть на открытом воздухе.
Небольшое количество герметика для создания барьера от влаги.
На выходной провод солнечной батареи, был прикреплен двухконтактный разъем, розетка которого в будущем будет присоединена к контроллеру заряда аккумуляторных батарей, используемого для ветрогенератора.
В итоге солнечная батарея и ветрогенератор смогут работать параллельно.
Вот так выглядит окончательная версия солнечной батареи с установленным экраном. Не стоит торопиться с герметизацией стыков оргстекла до произведения полного тестирования работоспособности батареи. Может случиться так, что на одном из элементов отошел контакт и потребуется доступ к внутренностям батареи для ликвидации проблемы.
Предварительные расчеты оправдались: законченная солнечная батарея на ярком осеннем солнце выдает 18.88В без нагрузки.
Этот тест был произведен при аналогичных условиях и показывает прекрасную работоспособность батареи – 3,05А.
Солнечная батарея в рабочих условиях. Для сохранения ориентации на солнце, батарея перемещается несколько раз в день, что само по себе не сложно. В перспективе возможна установка автоматического слежения за положением солнца на небосводе.
Итак, какова же конечная стоимость батареи, которую мы умудрились сделать своими руками? Учитывая то, что куски дерева, провода и прочие пригодившиеся в изготовлении батареи вещи были у нас в мастерской, наши с вами подсчеты могут немного отличаться.
Конечная стоимость солнечной батареи составила 105 долларов с учетом 74 долларов, потраченных на приобретение самих элементов.
Согласитесь, не так уж и плохо! Это всего лишь малая часть стоимости заводской батареи эквивалентной мощности. И в этом нет ничего сложного! Для увеличения выходной мощности вполне можно соорудить несколько таких батарей.
Солнечные батареи своими руками ?
Данная статья – вольный перевод статьи Майкла Дэвиса о постройке недорогой Солнечной фотоэлектрической батареи своими руками.
Пару лет назад я купил удаленный участок в Аризоне. Я астроном, и мне нужно было удаленное от крупных городов место для астрономических наблюдений. Я нашел такое место. Проблема в том, что из-за удаленности на участке нет никакого электроснабжения. Ну, на самом деле для меня это не проблема. Нет электричества – нет ночной засветки неба. Тем не менее,хорошо бы иметь хоть какое-то электроснабжение, т.к. жизнь в ХХI веке сильно от него зависит.
Я построил ветрогенератор для электрообеспечения этого участка.
Он работает хорошо, когда ветер дует. К сожалению, мне нужно больше энергии. И эта энергия должна быть более стабильна. А то такое ощущение, что у меня на участке ветер дует всегда, но только не тогда когда мне нужна энергия. В Аризоне более 300 солнечных дней в году, поэтому
Итак, что же такое солнечная батарея или солнечный фотоэлектрический модуль?
По существу, это контейнер, содержащий массив солнечных элементов. Солнечные элементы, это те штуки, которые на самом деле делают всю работу по преобразованию солнечной энергии в электричество. К сожалению, для получения мощности, достаточной для практического применения, солнечных элементов надо достаточно много.
Также, солнечные элементы ОЧЕНЬ хрупкие. Поэтому их и объединяют в СБ. Батарея содержит достаточное количество элементов для получения высокой мощности и защищает элементы от повреждения. Звучит не слишком сложно. Я уверен, что смогу сделать солнечную батарею своими руками.
Я начал свой проект, как обычно, с поиска в сети информации по самодельным солнечным батареям и был шокирован как же ее мало. Тот факт, что мало кто сделал свои собственные солнечные батареи, заставлял меня думать, что это должно быть очень сложно. Задумка была отложена в долгий ящик, но я никогда не переставал думать о ней.
Спустя какое-то время, я пришел к следующим умозаключениям:
- главное препятствие в постройке СБ это приобретение солнечных элементов за разумную цену
- новые солнечные элементы очень дороги и их сложно найти в нормальном количестве за любые деньги
- дефектные и поврежденные солнечные элементы есть в наличии на eBay и других местах гораздо дешевле
Когда до меня дошло, что я могу использовать дефектные элементы,чтобы сделать свою СБ, я взялся за работу.
Начал с покупки элементов.
Купил несколько блоков монокристаллических солнечных элементов размером 3х6 дюйма. Чтобы сделать СБ, необходимо соединить последовательно 36 таких элементов. Каждый элемент генерирует порядка 0,5В. 36 элементов,соединенных последовательно дадут нам около 18В, которые будут достаточны для зарядки батарей на 12В. (Да, такое высокое напряжение действительно необходимо для эффективной зарядки 12В аккумуляторов). Солнечные элементы этого типа тонкие как бумага, хрупкие и ломкие как стекло. Их очень легко повредить. Продавец этих элементов окунул наборы из 18 шт. в воск для стабилизации и доставки без повреждений. Воск –это головная боль при его удалении. Если у вас есть возможность, ищите элементы, не покрытые воском. Но помните, что они могут получить больше повреждений при транспортировке. Заметьте, что мои элементы уже имеют припаянные проводники. Ищите элементы с уже припаянными проводниками. Даже с такими элементами вам нужно быть готовым много поработать паяльником.
Также я купил пару наборов элементов без заливки воском у другого продавца.Эти элементы пришли упакованные в пластиковую коробку. Они болтались в коробке и немного обкололись по бокам и углам. Незначительные сколы не имеют особого значения. Они не смогут снизить мощность элемента настолько, чтобы об этом надо было беспокоиться. Купленных мной элементов должно хватить на сборку двух СБ. Я знаю, что возможно сломаю парочку при сборке, поэтому купил чуть больше.
Солнечные элементы продаются самого широкого спектра форм и размеров. Вы можете использовать более крупные или мелкие, чем мои 3х6 дюймов. Просто помните:
- Элементы одного типа производят одинаковое напряжение независимо от их размера. Поэтому для получения заданного напряжения всегда потребуется одинаковое количество элементов.
- Большие по размеру элементы могут генерировать бОльший ток, а меньшие по размеру, соответственно – меньший ток.
- Общая мощность вашей батареи определяется как ее напряжение умноженное на генерируемый ток.
Использование больших по размеру элементов позволит получить большую мощность при том же напряжении, но батарея получится крупнее и тяжелее.Использование меньших элементов позволит уменьшить и облегчить батарею,но не сможет обеспечить такую же мощность. Также стоит отметить, что использование в одной батарее элементов разных размеров – плохая идея. Причина в том, что максимальный ток, генерируемый вашей батареей, будет ограничен током самого маленького элемента, а более крупные элементы не будут работать в полную силу.
Солнечные элементы, на которых я остановил выбор, имеют размер 3х6дюйма и способны генерировать ток примерно 3 ампера. Я планирую соединить последовательно 36 таких элементов, чтобы получить напряжение чуть больше 18 вольт. В результате должна получиться батарея, способная выдавать мощность порядка 60 ватт на ярком солнце. Звучит не сильно впечатляюще, но все же это лучше чем ничего.
После того как вы купите свои солнечные элементы спрячьте их в безопасное место, где они не разобьются, не попадут детям для игр и не будут съедены вашей собакой до тех пор, пока вы не будете готовы установить их в вашу СБ. Элементы очень хрупкие. Грубое обращение превратит ваши дорогие солнечные элементы в маленькие синенькие блестящие и ни для чего непригодные осколочки.
Итак, солнечная батарея это просто неглубокий ящик. Я начал с постройки такого ящика. Я сделал его неглубоким, чтобы борта не затеняли солнечные элементы, когда солнце светит под углом.
Вот небольшой набросок, показывающий размеры моей СБ. Все размеры в дюймах(простите меня, поклонники метрической системы). Бортики толщиной 3/4дюйма идут вокруг всего листа фанеры. Такой же бортик идет по центру и делит батарею на две части. В общем, я решил сделать так. Но в принципе, размеры и общий дизайн не критичны. Можете свободно все варьировать в своем эскизе. Размеры же тут я приводу для тех людей,которые постоянно ноют, чтобы я включил их в свои эскизы. Я всегда поощряю народ экспериментировать и изобретать что-то свое, нежели слепо следовать инструкциям, написанным мной (или кем-то еще). Возможно, у вас получится лучше.
Вид одной из половин моей будущей батареи.
В этой половине будет размещена первая группа из 18 элементов. Обратите внимание на небольшие отверстия в бортиках. Это будет нижняя часть батареи (на фото верх находится внизу). Это вентиляционные отверстия, предназначенные для выравнивания давления воздуха внутри и снаружи СБ и служащие для удаления влаги. Эти отверстия должны быть только внизу батареи, иначе дождь и роса попадут внутрь. Такие же вентиляционные отверстия должны быть сделаны в центральной разделительной планке.
Далее я вырезал два подходящих по размеру куска ДВП. Они будут служить подложками, на которых будут собираться солнечные элементы. Они должны свободно помещаться между бортиками. Не обязательно использовать именно перфорированные листы ДВП, просто у меня оказались такие под рукой.Пойдет любой тонкий, жесткий и не проводящий ток материал.
>
Чтобы защитить батарею от погодных неприятностей, лицевую сторону закрываем оргстеклом. Эти два куска оргстекла были вырезаны, чтобы закрывать всю батарею полностью.
У меня не было одного достаточно большого куска.Стекло тоже можно использовать, но стекло бьется. Град, камни и летящий мусор могут разбить стекло, а от оргстекла просто отскочат. Как видите,начинает вырисовываться картинка, как солнечная батарея будет выглядеть в итоге.
Упс! На фото два листа оргстекла соединенные на центральной перегородке. Я сверлил отверстия вокруг кромки, чтобы посадить оргстекло на шурупы.Будьте осторожны, сверля отверстия возле кромки оргстекла. Будете сильно давить – сломается, что у меня и произошло. В итоге, я просто приклеил отломавшийся кусок и просверлил недалеко новое отверстие.
После этого, я окрасил все деревянные части солнечной батареи несколькими слоями краски, чтобы защитить их от влаги и воздействия окружающей среды. Ящик я покрасил внутри и снаружи. При выборе типа краски и ее цвета был использован научный подход. Я взболтал всю краску из остатков, имеющихся у меня в гараже, и выбрал ту банку, в которой краски хватит, чтобы сделать всю работу.
/>
Подложки тоже были окрашены в несколько слоев с обеих сторон. Убедитесь, что вы хорошо все прокрасили, иначе дерево может покоробиться от влаги. А это может повредить солнечные элементы, которые будут приклеены к подложкам. Теперь, когда у меня есть основа для СБ, самое время подготовить солнечные элементы.
Как я говорил раньше, удаление воска с солнечных элементов – это настоящая головная боль. После нескольких проб и ошибок я все-таки нашел неплохой способ. Но я по-прежнему рекомендую покупать элементы у того, кто не заливает их воском.
Первый шаг, это «купание» в горячей воде, чтобы растопить воск и отделить элементы друг от друга. Не дайте воде закипеть, иначе пузырьки пара будут сильно бить элементы один о другой. Кипящая вода также может быть слишком горячей, в элементах могут быть нарушены электрические контакты. Я также рекомендую погружать элементы в холодную воду, а потом медленно их нагревать, чтобы исключить неравномерный нагрев.
Пластиковые щипцы и лопатка помогут отделить элементы, когда воск растает. Постарайтесь сильно не тянуть за металлические проводники – могут порваться. Я обнаружил это, когда пробовал разделить свои элементы. Хорошо, что я купил их с запасом.
Тут показана финальная версия «установки» которую я использовал. Моя подруга спросила, что это я готовлю. Вообразите ее удивление, когда я ответил: «Солнечные элементы». Первая «горячая ванна» для растапливания воска находится на заднем плане справа. На переднем плане слева – горячая мыльная вода, а справа – чистая горячая вода. Температуры во всех кастрюлях ниже температуры кипения воды. Сначала в дальней кастрюле растапливаем воск, переносим элементы по одному в мыльную воду, чтобы удалить остатки воска, после чего промываем в чистой воде. Выкладываем элементы для просушки на полотенце. Вы можете менять мыльную воду и воду для промывки почаще. Только не сливайте использованную воду в канализацию, т.к. воск затвердеет и засорит сток.Этот процесс удалил практически весь воск с солнечных элементов.
Только на некоторых остались тонкие пленки, но это не помешает пайке и работе элементов. Промывка растворителем, возможно, удалит остатки воска, но это может быть опасно и зловонно.
Несколько разделенных и очищенных солнечных элементов сушатся на полотенце. После разделения и удаления защитного воска из-за своей хрупкости они стали удивительно сложными в обращении и хранении. Я рекомендую оставить их в воске до тех пор, пока вы не будете готовы установить их в вашу СБ. Это позволит вам не разбить их до того, как вы сможете их использовать.Поэтому постройте сначала основу для батареи. У меня же пришло уже время установить их.
Я начал с отрисовки сетки на каждой основе, для упрощения процесса установки каждого элемента. Потом я выложил элементы по этой сетке обратной стороной вверх, так их можно спаять вместе. Все 18 элементов для каждой половины батареи должны быть соединены последовательно,после чего обе половины также должны быть соединены последовательно для получения требуемого напряжения.
Спаивать элементы между собой поначалу сложно, но я быстро приловчился.Начинайте только с двух элементов. Разместите соединительные проводники одного из них так, чтобы они пересекали точки пайки на обратной стороне другого. Также нужно убедиться, что расстояние между элементами соответствует разметке.
Я использовал маломощный паяльник и прутковый припой с сердцевиной из канифоли. Также перед пайкой я смазывал флюсом точки пайки на элементах при помощи специального карандаша. Не давите на паяльник! Элементы тонкие и хрупкие, нажмете сильно – сломаете. Я был неаккуратен пару раз – пришлось выбросить несколько элементов.
Повторять пайку пришлось до тех пор, пока не получилась цепочка из 6-ти элементов. Соединительные шины от сломанных элементов я припаял к обратной стороне последнего элемента цепочки. Таких цепочек я сделал три, повторив процедуру еще дважды. Всего 18 элементов для первой половины батареи.
Три цепочки элементов должны быть соединены последовательно.
Поэтому среднюю цепочку поворачиваем на 180 градусов по отношению к двум другим. Ориентация цепочек получилась правильной (элементы все еще лежат обратной стороной вверх на подложке). Следующий шаг – приклеивание элементов на место.
Приклеивание элементов потребует некоторой сноровки. Наносим небольшую каплю силиконового герметика в центре каждого из шести элементов одной цепочки. После этого переворачиваем цепочку лицевой стороной вверх и размещаем элементы по разметке, которую нанесли раньше. Легонько прижмите элементы, надавливая по центру, чтобы приклеить их к основе. Сложности возникают в основном при переворачивании гибкой цепочки элементов. Вторая пара рук тут не повредит.
Не наносите слишком много клея и не приклеивайте элементы нигде кроме центра. Элементы и подложка, на которой они смонтированы, будут расширяться, сжиматься, гнуться и деформироваться при изменении температуры и влажности. Если вы приклеите элемент по всей площади, он со временем сломается. Приклеивание только в центре дает элементам возможность свободно деформироваться отдельно от основы.
Элементы и основа могут деформироваться по-разному и элементы не сломаются.
Вот полностью собранная половина батареи. Я использовал медную оплетку от кабеля для соединения первой и второй цепочки элементов.
Можно использовать специальные шины или даже обычные провода. Просто уменя под рукой была медная оплетка от кабеля. Такое же соединениеделаем с обратной стороны между второй и третьей цепочкой элементов. Каплей герметика я прикрепил провод к основанию, чтобы он не «гулял» ине гнулся.
Тест первой половины солнечной батареи на солнце. При слабом солнце в дымке эта половина генерирует 9,31В. Ура! Работает! Теперь мне нужно сделать еще одну такую же половину батареи. После того как обе основы с элементами будут готовы, я смогу установить их на место в подготовленную коробку и соединить. Каждая из половин помещается на свое место. Я использовал 4 небольших шурупа для крепления основы с элементами внутри батареи. Провод для соединения половин батареи я пропустил через одно из вентиляционных отверстий в центральном бортике.
Тут тоже пара капель герметика поможет закрепить провод на одном месте и предотвратить его болтание внутри батареи.
Каждая солнечная батарея в системе должна быть снабжена блокирующим диодом,соединенным последовательно с батареей. Диод нужен для предотвращения разряда аккумуляторов через батарею ночью и в пасмурную погоду. Я использовал диод Шоттки на 3,3А. Диоды Шоттки имеют гораздо более низкое падение напряжения, чем обычные диоды. Соответственно, будут меньше потери мощности на диоде. Я купил набор из 25 диодов марки 31DQ03 всего за пару баксов. У меня останется еще много диодов для моих будущих СБ.
Сначала я планировал присоединить диод снаружи батареи. Но после того как посмотрел технические характеристики диодов, решил поместить их внутри батареи. У этих диодов падение напряжения уменьшается сростом температуры. Внутри моей батареи будет высокая температура, диод будет работать более эффективно. Используем еще немного силиконового герметика чтобы закрепить диод.
Я просверлил отверстие в днище батареи ближе к верху, чтобы вывести провода наружу.
Провода завязаны на узел, чтобы предотвратить их вытягивание из батареи, и закреплены все тем же герметиком. Важно дать герметику высохнуть до того, как мы будем крепить оргстекло на место. Советую, опираясь на предыдущий опыт. Испарения из силикона могут образовать пленку на внутренней поверхности оргстекла иэлементов, если вы не дадите силикону высохнуть на открытом воздухе.
На выходной провод я прикрутил двух контактный разъем. Розетка этого разъема будет присоединена к контроллеру заряда аккумуляторов, который я использую для своего ветрогенератора. Таким образом, солнечная батарея сможет работать с ним параллельно.
Вот как выглядит законченная СБ с прикрученным экраном из оргстекла.Оргстекло пока еще не герметизировано. Я сначала не производил герметизацию стыков. Провел сначала небольшое тестирование. По результатам тестов мне потребовался доступ к внутренностям батареи, там обнаружилась проблема. У меня на одном из элементов отошел контакт. Может быть, это произошло из-за перепада температур или из-за неаккуратного обращения с батареей.
Кто знает? Я разобрал батарею и заменил этот поврежденный элемент. С тех пор проблем не было. В будущем, возможно, я герметизирую стыки под оргстеклом при помощи герметика или закрою их алюминиевой рамкой.
Солнечная батарея в работе. Я перемещаю ее пару раз в день для сохранения ориентации на солнце, но это не такая уж и большая сложность. Возможно,когда-нибудь я построю автоматическую систему слежения за солнцем. Вольтметр показывает 18,88В без нагрузки. Это в точности как я и рассчитывал. Амперметр показывает 3,05А – ток короткого замыкания. Это как раз недалеко от расчетного тока элементов. Солнечная батарея прекрасно работает!
Итак, сколько же все это стоило? Я сохранил все чеки от всех своих покупок для этого проекта. Ну и конечно многое уже было у меня в мастерской. Всякие куски дерева, провода и прочие полезные вещи (кто-то скажет, мусор) валяются также у меня вокруг мастерской. Короче, много чего уже было под рукой. Поэтому ваши подсчеты могут отличаться:
- Солнечные элементы — eBay — $74. 00*
- Дерево — Строительный магазин — $20.26
- Оргстекло — Со свалки — $0.00
- Шурупы — Из запасов — $0.00
- Силиконовый герметик — Строительный магазин — $3.95
- Провода — Из запасов — $0.00
- Диод — $0.20±
- Двухконтактный разъем — Newark Electronics — $6.08
- Краска — Из запасов — $0.00
- Итого — $104.85
00*Не так уж и плохо! Это лишь малая часть стоимости серийной СБ такой же мощности. В экономический расчет не вошла и стоимость работ. У меня уже есть план построить еще несколько солнечных батарей, чтобы увеличить мощность. И это очень просто!
На самом деле я купил 4 набора по 18 элементов. В подсчете указана стоимость только двух наборов, которые пошли на построение солнечной батареи своими руками.
Как сделать очень дешевый самодельный фотогальванический солнечный элемент
••• Ben-Schonewille/iStock/GettyImages
Обновлено 29 мая 2018 г.
Автор Джейсон Томпсон
устройство, преобразующее солнечный свет в электричество. Профессионально изготовленные солнечные элементы изготавливаются из специального полупроводникового материала, заключенного между металлическими контактами и слоем неотражающего стекла. Полупроводник специально сделан чувствительным к фотоэлектрическому эффекту и реагирует на свет, высвобождая поток электронов. Хотя эти материалы дороги, вы можете сделать свой собственный солнечный элемент дома из материалов, которые намного дешевле и их легче найти. Самодельная солнечная батарея идеально подходит для демонстраций научных занятий, научных ярмарок и даже для питания ваших собственных небольших устройств.
TL;DR (слишком длинно, не читал)
Самодельный солнечный элемент, сделанный из медного листа и соленой воды, может дать представление о физике фотоэлектрического эффекта.
Нагрейте медный лист
Зажгите пропановую горелку и держите ее в одной руке.
Возьмите лист меди в другую руку, используя щипцы. Держите лист меди в пламени. Нагревайте медь до тех пор, пока участок под пламенем не раскалится докрасна в течение как минимум минуты.
Положите медный лист на огнеупорную поверхность. Снова возьмите его щипцами, чтобы вы могли взять другое место и нагреть новую область факелом. Повторяйте этот процесс, пока не обработаете несколько разных мест на медном листе.
Поместите медный лист на огнеупорную поверхность и дайте ему остыть до температуры воздуха. Области, которые вы нагрели, должны быть зачернены, хотя могут присутствовать и другие цвета.
Подготовка первого провода
Снимите изоляцию на 1 дюйм с каждого конца одного медного провода с помощью инструментов для зачистки проводов. Закрепите один конец провода на медном листе с помощью зажима типа «крокодил». Убедитесь, что он закреплен на чистой нечерненой меди.
Приготовление солевой смеси
Смешайте соль с чашкой воды, пока она не перестанет растворяться.
В этот момент солевой раствор имеет максимальную крепость. Нанесите несколько капель соленой воды на различные почерневшие участки меди. Из-за микроскопических неровностей на поверхности меди каждая капля будет давать разные результаты.
Подготовьте второй провод
Снимите изоляцию с каждого конца другого провода с помощью инструментов для зачистки проводов. Поместите один конец этой проволоки в одну из капель раствора соли на почерневших участках меди. Поместите груз поверх проволоки, чтобы удерживать ее на месте. Солнечная батарея готова. Если вы подключите другие концы проводов к небольшой лампочке, когда ячейка находится под прямыми солнечными лучами, она загорится. Если вы подключите их к вольтметру, вы сможете увидеть, какое напряжение вырабатывает ваш солнечный элемент.
Предупреждения
Используйте пропановую горелку в строгом соответствии с инструкциями по технике безопасности производителя.
Связанные статьи
Ссылки
- Университет штата Джорджия: Фотоэлектрический эффект
Предупреждения
- Используйте пропановую горелку в строгом соответствии с инструкциями по безопасности производителя.
Об авторе
Джейсон Томпсон работает на себя как независимый писатель с 2007 года. Он пишет рекламу, обзоры книг и видеоигр, технические статьи и дипломные работы. Он начал работать с Mechanical Turk, а затем начал заключать контракты с частными лицами и компаниями напрямую через Интернет.
Стоят ли они того? (Руководство 2023 г.)
Узнайте о плюсах и минусах самодельных солнечных панелей, а также получите информацию о процессе установки, стоимости и многом другом.
Отзывы от команды This Old House Reviews Team 04.04.2023 21:14
Солнечные батареи — это привлекательный способ сделать свой дом более экологичным и сократить ежемесячные счета за электроэнергию. Тем не менее, они дороги в установке, и большая часть стоимости идет на оплату труда. В результате солнечные панели «сделай сам» (DIY) становятся все более популярными, но это сложный проект, требующий знаний и навыков.
Группа по обзору домов в этом старом доме изучила лучшие доступные солнечные панели, в том числе солнечные комплекты, сделанные своими руками.
В этом руководстве объясняется, что влечет за собой проект солнечной панели своими руками, и даются советы о том, стоит ли оно того.
Стоимость
Одним из основных преимуществ самодельных солнечных панелей является то, что вы можете сэкономить деньги. По данным Центра устойчивой энергетики, солнечные панели стоят в среднем 3–5 долларов за ватт, что в сумме составляет 15 000–20 000 долларов для типичной системы мощностью 5 киловатт (кВт). С солнечными панелями DIY вам не придется платить за работу, которая обычно составляет значительную часть этой суммы.
Одним из недостатков является то, что вы можете не иметь права на получение такого количества налоговых льгот на солнечную энергию, если решите установить солнечные панели своими руками, а не нанимать профессионалов. Федеральное правительство и правительство штата, коммунальные предприятия и некоторые муниципалитеты предлагают стимулы для снижения затрат на установку солнечных батарей. Общие типы включают налоговые льготы, денежные скидки, кредиты на возобновляемую солнечную энергию (SREC) и освобождение от налога на имущество.
Эти стимулы различаются в зависимости от штата с точки зрения того, применяются ли они к установкам DIY.
Единственным исключением является федеральный налоговый кредит на солнечную энергию, который обеспечивает налоговую скидку в размере 30% от стоимости установки вашей системы солнечных батарей. Если ваши налоговые обязательства ниже суммы вычета, они переносятся на следующий год. Профессиональная компания по установке солнечных батарей должна иметь обширные знания о доступных стимулах и помочь вам получить к ним доступ.
Установка
Можно установить солнечные панели самостоятельно, но установка солнечных батарей своими руками требует серьезных знаний и инструментов. Некоторые солнечные компании разрабатывают комплекты солнечных панелей, ориентированные на домашних мастеров. Однако эти комплекты часто предназначены для небольших сборок, таких как переоборудование сарая, дома на колесах или лодки.
Многие самодельные солнечные панели предназначены для подключения к чему-то другому, кроме энергосистемы, поскольку они не предназначены для вашего дома.
Солнечные панели DIY могут справиться с работой, если вы хотите дополнить свой традиционный источник энергии, а не заменить его.
Если вы хотите обеспечить питанием весь дом, вам понадобится солнечная батарея с комплектом панели. Эти аккумуляторные системы обеспечивают резервное питание в ночное время и при отключении электроэнергии. Солнечные батареи может быть сложно достать, и они стоят дорого, в среднем 8000–10 000 долларов.
Установка системы солнечной энергии требует знаний электрика. Вам придется работать на крыше и с закопанными проводами. Ставки высоки для несчастного случая; перекрещенные провода могут выйти из строя и даже стать причиной возгорания. Кроме того, выполнение этой работы без профессионала может быть незаконным, в зависимости от законов вашего муниципалитета о зонировании. Многие законы о зонировании также запрещают установку автономных систем солнечной энергии.
Часто лучше нанять специалиста, если вы хотите обеспечить весь дом солнечной энергией.
Техническое обслуживание
Профессиональные солнечные компании включают в себя гарантию при установке, которая защищает ваши инвестиции в случае неисправности или ошибки установки. При необходимости они выполнят ремонт или замену и могут даже покрыть расходы. Установка солнечной панели своими руками не поставляется с этой поддержкой.
Как найти лучшие солнечные панели
При покупке солнечных панелей учитывайте тип солнечной панели, коэффициент эффективности и прилагаемые гарантии. Некоторые из этих терминов трудно понять, и есть много вариантов на выбор, но уважаемый установщик или производитель панелей может помочь вам в этом процессе.
«Если вы работаете с установщиком под ключ, который общается на каждом этапе процесса, домашняя солнечная установка должна быть легкой и беззаботной», — говорит Мэтт Джонсон, совладелец Namaste Solar. «Опытный установщик должен взять на себя всю логистику от проектирования до разрешения и поиска всех доступных поощрений и скидок».
В приведенном ниже видео представлен обзор общих факторов, которые следует учитывать при покупке комплектов солнечных панелей для самостоятельной сборки:
Тип солнечной панели
Знание различных типов доступных солнечных панелей может помочь вам сузить выбор. Монокристаллические солнечные панели являются наиболее популярными. Они наиболее эффективны и имеют простую низкопрофильную конструкцию, идеально подходящую для жилых домов. Монокристаллические панели создаются из чистого кремния и бывают двух разных вариаций: с пассивированным эмиттером и задним контактом (PERC) и двусторонними. Панели PERC имеют проводящий слой, добавленный к задней стороне ячеек для увеличения поглощения энергии. Панели PERC чаще всего используются в солнечных системах на крыше.
Двусторонние панели поглощают свет с обеих сторон с большей скоростью, чем панели PERC. По этой причине они обычно зарезервированы для систем наземного монтажа, которые открывают обе стороны панелей.
Поликристаллические солнечные панели используют более старую технологию, чем монопанели, и являются более дешевым вариантом.
Однако эти панели менее эффективны, чем монокристаллические, и, в свою очередь, требуют больше панелей для питания вашего дома.
Тонкопленочные панели являются стандартом для небольших комплектов солнечных панелей, сделанных своими руками. Они также являются самым дешевым вариантом солнечной панели. Процесс изготовления этих панелей менее сложен, поэтому на их изготовление уходит мало времени. Однако они менее долговечны, чем другие варианты, и, следовательно, более подвержены износу. Они также являются наименее эффективным типом панелей, но они имеют практическое применение. В небольших самодельных солнечных проектах, таких как автодома и небольшие автономные системы, используются тонкопленочные солнечные панели.
Эффективность
Эффективность солнечной панели жизненно важна для производительности вашей системы солнечной энергии. Более высокая эффективность указывает на то, что солнечная панель может преобразовывать больший процент солнечного света в течение дня.
Чем больше солнечного света преобразуется, тем больше энергии вырабатывает ваша система для работы вашего дома. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) сообщает, что эффективность солнечных панелей обычно составляет от 16% до 22%. Самые эффективные панели стоят больше всего, но они могут того стоить, потому что они сэкономят вам деньги на счетах за электричество в долгосрочной перспективе.
Гарантия
Стандартная гарантия на солнечную панель распространяется на продукт и его характеристики. Однако эти гарантии не всегда могут быть отдельными. Некоторые компании предоставляют комплексные гарантии, которые охватывают как продукт, так и его характеристики в рамках одного контракта. К сожалению, гарантийное покрытие солнечных панелей, сделанных своими руками, ограничено, поскольку вы берете на себя установку самостоятельно.
Стандартная гарантия на изделие составляет 10–12 лет. Некоторые компании предлагают расширенную гарантию на 25 и более лет.
Другие компании предлагают расширенную гарантию на продукт только в том случае, если вы пользуетесь услугами одного из их авторизованных дилеров или установщиков.
Стандартная гарантия производительности гарантирует 90% производительности в течение 10 лет и 80% в течение 25 лет. Некоторые солнечные панели премиум-класса гарантируют производительность 90% или выше в течение 25 лет. Эти гарантии обычно также включают в себя покрытие любых провалов в производительности. Если ваши солнечные панели не соответствуют стандартам, указанным в вашей гарантии, установщик солнечных батарей отправит вам необходимые детали для бесплатного ремонта или модернизации.
Наше заключение
Установка солнечной панели своими руками возможна, если вы не против решить вопросы, изложенные в этом руководстве. Установка солнечных панелей сложна и может быть опасной, поэтому вы можете предпочесть работу с установщиком самостоятельному маршруту. Профессионал поможет вам определить правильное количество панелей для вашего проекта, исходя из вашего бюджета и потребностей в энергии.
Используйте наш инструмент ниже, чтобы связаться с авторитетными профессиональными установщиками.
Часто задаваемые вопросы о самодельных солнечных панелях
Наша методология оценки
Команда обзора этого старого дома стремится предоставить нашим читателям всесторонние и непредвзятые обзоры. Это означает заслужить ваше доверие с помощью прозрачных обзоров и данных, подтверждающих наши рейтинги и рекомендации. Наша рейтинговая система для поставщиков солнечной энергии основана на 100-балльной системе, основанной на пяти факторах:
- Способы оплаты (40 баллов) : Варианты включают покупку, кредит, аренду и соглашения о покупке электроэнергии (PPA). Компании получают баллы за каждый из четырех вариантов, которые они предоставляют.
- Солнечные услуги (30 баллов) : Обеспечивает ли компания установку солнечных панелей и резервных батарей на месте? Может ли компания также контролировать производство энергии и проводить аудит энергоэффективности для обеспечения производительности системы? Чем больше вариантов доступно, тем выше оценка.
