Как сделать солнечные батареи своими руками

Выбросы ядовитых веществ и углекислоты в атмосферу, выделяющихся при сгорании ископаемого горючего, равномерно убивают планетку. Потому концепция «зеленоватой энергии», которая не вредит окружающей среде, является базисной основой многих новых энерготехнологий. Одним из таких направлений получения экологически незапятанной энергии является разработка преобразования солнечного света в электронный ток. Да, конкретно так, пойдет речь о солнечных батареях и способности установки систем автономного энергообеспечения в пригородном доме.

В реальный момент энергоустановки промышленного производства на базе солнечных батарей, используемые для полного энерго- и теплообеспечения коттеджа, стоят более 15-20 тыс. баксов при гарантированном сроке эксплуатации около 25 лет. Цена хоть какой гелиевой системы в перерасчете соотношения гарантированного срока эксплуатации к средним годовым затратам на коммунальное содержание пригородного дома довольно высочайшая: во-1-х, сейчас средняя цена солнечной энергии соизмерима с покупкой энергоресурсов из центральных энергосетей, во-2-х, требуются одномоментные серьезные вложения для установки системы.

Обычно принято делить гелиосистемы, созданные для тепло- и энергообеспечения. В первом случае употребляется разработка солнечного коллектора, во 2-м — фотоэлектрический эффект для генерации электронного тока в солнечных батареях. Мы желаем поведать о способности самостоятельного производства солнечных батарей.

Разработка ручной сборки солнечной энергетической системы довольно ординарна и доступна. Фактически каждый россиянин может собрать личные энергосистемы с высочайшим КПД при сравнимо низких издержек. Это прибыльно, доступно и даже стильно.

Выбор солнечных элементов для солнечной панели

Приступая к изготовлению галлактики, необходимо направить внимание, что при персональной сборке нет необходимости в одномоментной установке полнофункциональной системы, её полностью можно увеличивать равномерно. Если 1-ый опыт оказался удачным, то имеет смысл расширять функциональность гелиосистемы.

По собственной сущности, солнечная батарея — это генератор, работающий на базе фотоэлектрического эффекта и преобразовывающий солнечную энергию в электронную. Кванты света, попадающие на кремниевую пластинку, выбивают электрон с последней атомной орбиты кремния. Этот эффект делает достаточное количество свободных электронов, образующих поток электронного тока.

Перед сборкой батареи необходимо обусловиться в типе фотоэлектрического преобразователя, а конкретно: монокристаллическом, поликристаллическом и бесформенном. Для самостоятельной сборки солнечной батареи выбирают доступные в продаже монокристаллические и поликристаллические солнечные модули.


Вверху: Монокристаллические модули без припаянных контактов. Понизу: Поликристаллические модули с припаянными контактами

Панели на базе поликристаллического кремния имеют довольно маленький КПД (7-9%), но этот недочет нивелируется тем, что поликристаллы фактически не снижают мощность при облачности и облачной погоде, гарантийная долговечность таких частей составляет около 10 лет. Панели на базе монокристаллического кремния имеют КПД около 13% при сроке эксплуатации около 25 лет, но эти элементы очень понижают мощность при отсутствии прямого солнечного света. Характеристики КПД кристаллов кремния от различных производителей могут значительно варьироваться. По практике работы солнечных электрических станций в полевых критериях можно гласить о сроке службы монокристаллических модулей более 30 лет, а для поликристаллических — более 20 лет. При этом за весь период эксплуатации утрата мощности у кремниевых моно- и поликристаллических частей составляет менее 10%, когда у тонкопленочных бесформенных батарей за 1-ые два года мощность понижается на 10-40%.


Солнечные элементы Evergreen Solar Cells с контактами в наборе 300 шт.

На аукционе Еbay можно приобрести набор Solar Cells для сборки солнечной батареи из 36 и 72 солнечных частей. Такие наборы доступны в продаже и в Рф. Обычно, для самостоятельной сборки солнечных батарей употребляются солнечные модули В-типа, другими словами модули, отбракованные на промышленном производстве. Эти модули не теряют собственных эксплуатационных характеристик и существенно дешевле. Некие поставщики предлагают солнечные модули на стеклотекстолитовой плате, что подразумевает высочайший уровень плотности частей, а, соответственно, надежности.

Заглавие Свойства Цена, $
Everbright Solar Cells (Еbay) без контактов поликристаллические, набор – 36 шт., 81х150 мм, 1,75 W (0,5 В), 3А, эффективность (%) – 13
в наборе с диодиками и кислотой для паяния в карандаше		 $46.00
$8.95доставка
Solar Cells (США новые) монокристаллические, 156х156 мм, 81х150 мм, 4W (0,5 В), 8А, эффективность (%) – 16.7-17.9 $7.50
Solar Cells на стеклотекстолитовой плате монокристаллические, 153х138 мм, U хол. хода – 21,6V, I корот. зам. – 94 mA, Р – 1,53W, эффективность (%) – 13 $15.50
Solar Cells на стеклотекстолитовой плате поликристаллические, 116х116 мм, U хол. хода – 7,2V, I корот. зам. – 275 mA., Р – 1,5W, эффективность (%) – 10 $14.50
Solar Cells (Еbay) с контактами поликристаллические, набор – 72 шт., 81х150 мм 1.8W $87.12
$9.25 доставка
Solar Cells (Еbay) без контактов поликристаллические, набор – 72 шт., 81х150 мм 1.8W $56.11
$9.25 доставка
Solar Cells (Еbay) с контактами монокристаллические, набор – 40 шт., 152х152 мм $87.25
$14.99 доставка

Разработка проекта гелиевой энергосистемы

Проектирование будущей гелиосистемы почти во всем находится в зависимости от метода её установки и монтажа. Солнечные батареи должны быть установлены под наклоном, чтоб обеспечить попадание прямых солнечных лучей под прямым углом. Производительность солнечной панели почти во всем находится в зависимости от интенсивности световой энергии, также от угла падения солнечных лучей. Размещение солнечной батареи относительно солнца и угол наклона находится в зависимости от географического расположения гелиевой системы и времени года.


Сверху вниз: Монокристаллические солнечные панели (по 80 ватт) на даче установлены фактически вертикально (зима). Монокристаллические солнечные панели на даче имеют наименьший угол (весна)ю Механическая система управления углом наклона солнечной батареи.

Промышленные гелиосистемы нередко снабжены датчиками, которые обеспечивают ротационное движение солнечной панели по направлению движения солнечных лучей, также зеркалами-концентраторами солнечного света. В личных системах такие элементы существенно усложняют и удорожают систему, потому не используются. Может быть использована простая механическая система управлением углом наклона. В зимнее время солнечные панели должны быть установлены фактически вертикально, это также защищает панель от налегания снега и оледенения конструкции.


Схема расчета угла наклона солнечной панели зависимо от времени года

Солнечные батареи инсталлируются с солнечной стороны строения, чтоб обеспечить очень доступный объем солнечной энергии в светлое время суток. Зависимо от географического расположения и уровня солнцестояния рассчитывается угол наклона батареи, который более подходит для вашего местоположения.

При усложнении конструкции можно сделать систему управления углом наклона солнечной батареи зависимо от времени года и углом поворота панели зависимо от времени суток. Энергоэффективность таковой системы будет выше.

При проектировании галлактики, которая будет устанавливаться на крышу дома, необходимо непременно узнать, сумеет ли кровельная конструкция выдержать требуемую массу. Самостоятельная разработка проекта подразумевает расчет кровельной нагрузки с учетом веса снежного покрова в зимнее время.


Выбор рационального статического угла наклона для кровельной галлактики монокристаллического типа

Для производства солнечных панелей можно выбирать разные материалы по удельному весу и другим чертам. При выборе материалов конструкции нужно учесть очень допустимую температуру нагрева солнечного элемента, потому что температура солнечного модуля, работающего на полную мощность, не должна превосходить 250С. При превышении пиковой температуры солнечный модуль резко теряет свою способность преобразовывать солнечный свет в электронный ток. Готовые гелиосистемы для личного использования, обычно, не подразумевают остывание солнечных частей. Самостоятельное изготовка может иметь в виду остывание гелиосистемы либо управление углом наклона солнечной панели для обеспечения многофункциональной температуры модуля, также выбор соответственного прозрачного материала, всасывающего ИК-излучение.

Грамотная конструкция галлактики позволяет обеспечить требуемую мощность солнечной батареи, которая будет приближаться к номинальной. При расчете конструкции необходимо учесть, что элементы 1-го типа дают однообразное напряжение, не зависящее от размера частей. При этом сила тока у крупноразмерных частей будет больше, да и батарея будет существенно тяжелее. Для производства галлактики всегда берутся солнечные модули 1-го размера, потому что наибольший ток будет ограничен наибольшим током малого элемента.

Расчеты демонстрируют, что в среднем в ясный солнечный денек можно получить с 1 м солнечной панели менее 120 Вт мощности. Такая мощность не обеспечит работу даже компьютера. Система в 10 м дает более 1 кВт энергии и может обеспечивать электроэнергией работу главных бытовых устройств: осветительных приборов, телека, компьютера. Для семьи из 3-4 человек нужно около 200–300 кВт за месяц, потому галлактика, установленная с южной стороны, размером 20 м может полностью обеспечить семейные энергопотребности.

Если рассматривать среднестатистические данные по электроснабжению личного дома, то: каждодневное энергопотребление составляет 3 кВт ч, солнечная радиация с весны по осень — 4 кВт ч/м в денек, пиковая мощность употребления — 3кВт (при включении стиральной машины, холодильника, утюга и электрочайника). С целью оптимизации энергопотребления для освещения снутри дома принципиально использовать лампы переменного тока с низким энергопотреблением — светодиодные и люминесцентные.

Изготовление каркаса солнечной батареи

В качестве каркаса солнечной батареи употребляется дюралевый уголок. На аукционе Еbay можно приобрести готовые рамы для солнечных батарей. Прозрачное покрытие выбирается по желанию, исходя из черт, которые нужны для данной конструкции.


Набор рамы со стеклом для солнечной батареи, цена от 33 баксов

При выборе прозрачного защитного материала можно также ориентироваться на последующие свойства материала:

Материал Показатель преломления Свето-пропуска-ние, % Удельный вес г/см3 Размер листа, мм Толщина, мм Цена, руб./м2
Воздух 1,0002926 — — — — —
Стекло 1,43-2,17 92-99 3,168 — — —
Оргстекло 1,51 92-93 1,19 3040х2040 3 960.00
Поликарбонат 1,59 до 92 0,198 3050 х2050 2 600.00
Плексиглас 1,491 92 1,19 2050х1500 11 640.00
Минеральное стекло 1,52-1,9 98 1,40 — — —

Если рассматривать показатель преломления света в качестве аспекта выбора материала. Самый малый коэффициент преломления имеет плексиглас, более дешевеньким вариантом прозрачного материала является российскее оргстекло, наименее подходящим — поликарбонат. В продаже имеется поликарбонат с антиконденсатным покрытием, также этот материал обеспечивает высочайший уровень термозащиты. При выборе прозрачных материалов по удельному весу и возможности всасывать ИК-спектр наилучшим будет поликарбонат. К наилучшим прозрачным материалам для солнечных батарей относятся материалы с высочайшим светопропусканием.

При изготовлении солнечной батареи принципиально выбирать прозрачные материалы, которые не пропускают ИК-спектр и, таким макаром, понижают нагревание кремниевых частей, теряющих свою мощность при температуре выше 250С. В индустрии употребляются особые стекла, имеющие оксидно-металлическое покрытие. Безупречным стеклом для солнечных панелей считается тот материал, которые пропускает весь диапазон не считая ИК-диапазона.


Схема поглощения УФ и ИК излучения разными стеклами.
а) обыденное стекло, б) стекло с ИК-поглощением, в) дуплекс с термопоглощающим и обыденным стеклом.

Наибольшее поглощение ИК-спектра обеспечит защитное силикатное стекло с оксидом железа (Fe2O3), но оно имеет зеленый колер. ИК-спектр отлично поглощает хоть какое минеральное стекло кроме кварцевого, оргстекло и плексиглас относятся к классу органических стекол. Минеральное стекло более стабильно к повреждениям поверхности, но является очень дорогим и труднодоступным. Для солнечных батарей также применяется особое антибликовое сверхпрозрачное стекло, пропускающее до 98% диапазона. Также это стекло подразумевает поглощение большей части ИК-спектра.

Лучший выбор оптических и спектральных черт стекла существенно увеличивает эффективность фотопреобразования солнечной панели.


Солнечная панель в корпусе из оргстекла

В почти всех мастер-классах по изготовлению солнечных батарей рекомендуется использовать оргстекло для фронтальной и задней панели. Это позволяет проводить инспекцию контактов. Но конструкцию из оргстекла трудно именовать на сто процентов герметичной, способной обеспечить бесперебойную эксплуатацию панели в течение 20 лет работы.

Монтаж корпуса солнечной батареи

В мастер-классе показывается изготовка солнечной панели из 36 поликристаллических солнечных частей размером 81x150 мм. Исходя из этих размеров, можно вычислить размеры будущей солнечной батареи. При расчете размеров принципиально меж элементами делать маленькое расстояние, которое будет учесть изменение размеров базы под атмосферным воздействием, другими словами меж элементами должно быть 3–5 мм. Результирующий размер заготовки должен быть 835х690 мм при ширине уголка 35 мм.

Самодельная солнечная батарея, изготовленная с внедрением дюралевого профиля, более похожа на солнечную панель фабричного производства. При всем этом обеспечивается высочайшая степень плотности и прочности конструкции.
Для производства берется дюралевый уголок, и производятся заготовки рамки 835х690 мм. Чтоб можно было провести крепление метизов, в раме следует сделать отверстия.
На внутреннюю часть уголка два раза наносится силиконовый герметик.
Непременно проследите, чтоб не было незаполненных мест. От свойства нанесения герметика зависит плотность и долговечность батареи.
Дальше в раму кладется прозрачный лист из избранного материала: поликарбоната, оргстекла, плексигласа, антибликового стекла. Принципиально силикону дать высохнуть на открытом воздухе, по другому испарения создадут пленку на элементах.
Стекло необходимо кропотливо придавить и зафиксировать.
Для надежного крепления защитного стекла пригодятся метизы. Необходимо закрепить 4 угла рамки и по периметру расположить два метиза с длинноватой стороны рамки и по одному метизу с недлинной стороны.
Метизы фиксируются с помощью саморезов.
Саморезы плотно затягиваются с помощью шуруповерта.
Каркас солнечной батареи готов. Перед креплением солнечных частей, нужно очистить стекло от пыли.

Подбор и пайка солнечных элементов

В реальный момент на аукционе Еbay представлен большой ассортимент изделий для самостоятельного производства солнечных батарей.


Набор Solar Cells включает набор из 36 поликристаллических кремниевых частей, проводники для частей и шины, диоды Шотке и карандаш с кислотой для паяния

Потому что солнечная батарея, изготовленная своими руками, фактически в 4 раза дешевле готовой, самостоятельное изготовка — это значимая экономия средств. На Еbay можно приобрести солнечные элементы с недостатками, но они не теряют собственной функциональности, таким макаром, цена солнечной батареи может значительно сократиться, если вы сможете дополнительно пожертвовать внешним обликом батареи.


Покоробленные фотоэлементы не теряют собственной функциональности

При первом опыте лучше получать наборы для производства солнечных панелей, в продаже имеются солнечные элементы с припаянными проводниками. Пайка контактов — это довольно непростой процесс, сложность утежеляется хрупкостью солнечных частей.

Если вы заполучили кремниевые элементы без проводников, то поначалу нужно провести пайку контактов.

Так смотрится поликристаллический кремниевый элемент без проводников.
Проводники нарезаются при помощи картонной заготовки.
Нужно аккуратненько положить проводник на фотоэлемент.
На место припаивания нанести кислоту для паяния и припой. Проводник для удобства фиксируется с одной стороны томным предметом.
В таком положении нужно аккуратненько припаять проводник к фотоэлементу. Во время пайки нельзя жать на кристалл, так как он очень хрупкий.

Пайка частей — это довольно тщательная работа. Если не получится получить обычного соединения, то нужно повторить работу. По нормативам серебряное напыление на проводнике должно выдерживать 3 цикла пайки при допустимых термических режимах, на практике сталкиваешься с тем, что напыление разрушается. Разрушение серебряного напыления происходит из-за использования паяльничков с нерегулируемой мощностью (65Вт), этого реально избежать, если снизить мощность последующим образом — необходимо поочередно с паяльничком включить патрон с лампочкой в 100 Вт. Номинальная мощность нерегулируемого паяльничка очень высока для пайки кремниевых контактов.

Даже если торговцы проводников убеждают, что припой на соединителе имеется, его лучше нанести дополнительно. Во время пайки пытайтесь аккуратненько обращаться с элементами, при наименьшем усилии они взрываются; не стоит ложить элементы пачкой, от веса нижние элементы могут треснуть.

Сборка и пайка солнечной батареи

При первой самостоятельной сборке солнечной батареи лучше пользоваться разметочной подложкой, которая поможет расположить элементы ровно на неком расстоянии друг от друга (5 мм).


Разметочная подложка для частей солнечной батареи

База производится из листа фанеры с маркированием уголков. После пайки на каждый элемент с оборотной стороны крепится кусочек монтажной ленты, довольно придавить заднюю панель к скотчу, и все элементы переносятся.


Монтажная лента, использованная для крепления, с оборотной стороны солнечного элемента

При таком типе крепления сами элементы дополнительно не герметизируются, они могут свободно расширяться под действием температуры, это не приведет к повреждению солнечной батареи и разрыву контактов и частей. Герметизации поддаются только соединительные части конструкции. Таковой вид крепления больше подходит для опытнейших образцов, но навряд ли может гарантировать длительную эксплуатацию в полевых критериях.

Поочередный план сборки батареи смотрится так:

Выкладываем элементы на стеклянную поверхность. Меж элементами должно быть расстояние, что подразумевает свободное изменение размеров без вреда конструкции. Элементы необходимо придавить грузами.
Пайку производим по приведенной ниже электросхеме. «Плюсовые» токоведущие дорожки расположены на лицевой стороне частей, «минусовые» — на оборотной стороне.
Перед пайкой необходимо нанести флюс и припой, после аккуратненько припаять серебряные контакты.
По такому принципу соединяются все солнечные элементы.
Контакты последних частей выводятся на шину, соответственно, на «плюс» и «минус». Для шины употребляется более широкий серебряный проводник, который имеется в наборе Solar Cells.
Советуем также вывести «среднюю» точку, с ее помощью ставятся два дополнительных шунтирующих диодика.
Клемма устанавливается также с наружной стороны рамы.
Так смотрится схема подключения частей без выведенной средней точки.
Так смотрится клеммная планка с выведенной «средней» точкой. «Средняя» точка позволяет на каждую половину батареи поставить шунтирующий диодик, который не даст батарее разряжаться при понижении освещения либо затемнении одной половины.
На фото показан шунтирующий диодик на «плюсовом» выходе, он противоборствует разрядке аккумов через батарею в ночное время и разрядке других батарей во время частичного затемнения.
Почаще в качестве шунтирующих диодов употребляют диоды Шотке. Они дают наименьшую утрату на общей мощности электронной цепи.
В качестве токовыводящих проводов может быть применен акустический кабель в силиконовой изоляции. Для изоляции можно применить трубки из-под капельницы.
Все провода должны быть крепко зафиксированы силиконом.
Элементы могут быть соединены поочередно (см. фото), а не средством общей шины, тогда 2-й и 4-й ряд нужно повернуть на 1800 относительно 1-го ряда.

Главные трудности сборки солнечной панели связаны с качеством пайки контактов, потому спецы предлагают перед герметизацией панели ее протестировать.


Тестирование панели перед герметизацией, напряжение сети 14 вольт, пиковая мощность 65 Вт

Тестирование можно делать после пайки каждой группы частей. Если вы направьте внимание на фото в мастер-классе, то часть стола под солнечными элементами вырезана. Это изготовлено преднамеренно, чтоб найти работоспособность электронной сети после пайки контактов.

Герметизация солнечной панели

Герметизация солнечных панелей при самостоятельном изготовлении — это самый спорный вопрос посреди профессионалов. С одной стороны, герметизация панелей нужна для увеличения долговечности, она всегда используется при промышленном изготовлении. Для герметизации забугорные спецы советуют использовать эпоксидный компаунд «Sylgard 184», который дает прозрачную полимеризованную высокоэластичную поверхность. Цена «Sylgard 184» на Еbay составляет около 40 баксов.


Герметик с высочайшей степенью эластичности «Sylgard 184»

С другой стороны, если вы не желаете нести дополнительные издержки, полностью можно использовать силиконовый герметик. Но в данном случае не стоит на сто процентов заливать элементы, чтоб избежать их вероятного повреждения в процессе использования. В таком случае элементы к задней панели можно прикрепить с помощью силикона и герметизировать только края конструкции. Как эффективна такая герметизация, сказать трудно, но использовать не- рекомендованные водоизоляционные мастики не рекомендуем, очень высока возможность разрыва контактов и частей.

До герметизации нужно приготовить смесь «Sylgard 184».
Поначалу заливаются места соединений частей. Смесь должна схватиться, чтоб закрепить элементы на стекле.
После фиксации частей делается сплошной полимеризирующий слой эластичного герметика, распределить его можно при помощи кисточки.
Так смотрится поверхность после нанесения герметика. Герметизирующий слой должен просохнуть. После полного высыхания можно закрыть солнечную батарею задней панелью.
Так смотрится лицевая сторона самодельной солнечной панели после герметизации.

Схема электроснабжения дома

Системы электроснабжения домов с внедрением солнечных батарей принято именовать фотоэлектрическими системами, другими словами системами, обеспечивающими генерацию энергии с внедрением фотоэлектрического эффекта. Для личных жилых домов рассматриваются три фотоэлектрические системы: автономная система энергообеспечения, гибридная батарейно-сетевая фотоэлектрическая система, безаккумуляторная фотоэлектрическая система, присоединенная к центральной системе энергоснабжения.

Любая из систем имеет свое назначение и достоинства, но более нередко в домах используют фотоэлектрические системы с запасными аккумуляторными батареями и подключением к централизованной энергосети. Питание электросети осуществляется с помощью солнечных батарей, в черное время суток от аккумов, а при их разрядке — от центральной энергосети. В недоступных районах, где нет центральной сети, в качестве запасного источника энергоснабжения употребляются генераторы на водянистом горючем.

Более экономичной кандидатурой гибридной батарейно-сетевой системе электроснабжения будет безаккумуляторная галлактика, подсоединенная к центральной сети энергоснабжения. Электроснабжение осуществляется от солнечных батарей, а в черное время суток сеть питается от центральной сети. Такая сеть более применима для учреждений, так как в домах большая часть энергии потребляется в вечернее время.


Схемы 3-х типов фотоэлектрических систем

Разглядим типичную установку батарейно-сетевой фотоэлектрической системы. В качестве генератора электроэнергии выступают солнечные панели, которые подсоединены через соединительную коробку. Дальше в сети устанавливается контроллер солнечного заряда, чтоб избежать недлинного замыкания при пиковой нагрузке. Электроэнергия скапливается в запасных батареях-аккумуляторах, также подается через инвертор на потребители: освещение, домашнюю технику, электрическую плиту и, может быть, употребляется для нагревания воды. Для установки системы отопления эффективнее использовать гелиоколлекторы, которые относятся к другой гелиотехнологии.


Гибридная батарейно-сетевая фотоэлектрическая система с переменным током

Существует два типа электросетей, которые употребляются в фотоэлектрических системах: на базе неизменного и переменного тока. Внедрение сети переменного тока позволяет располагать электропотребители на расстоянии, превосходящем 10–15 м, также обеспечивать условно-неограниченную нагрузку сети.

Для личного дома обычно употребляют последующие комплектующие фотоэлектрической системы:

Таким макаром, для фотоэлектрической системы электроснабжения пригодится 15 панелей на 36 частей, пример сборки которых приведен в мастер-классе. Любая панель дает суммарную мощность в 65 Вт. Более массивными будут солнечные батареи на монокристаллах. К примеру, солнечная панель из 40 монокристаллов имеет пиковую мощность 160 Вт, но такие панели чувствительны к облачной погоде и облачности. В данном случае солнечные панели на базе поликристаллических модулей оптимальны для использования в северной части Рф.

Удобрение Зола древесная 5 кг

Удобрение «Зола древесная» на базе золы лиственных пород применяется для профилактической обработки семенного материала, также в качестве удобрения для овощных культур, плодовых деревьев и кустарников.

Достоинства удобрения

Особые указания

Не соединять с минеральными удобрениями на базе азота, куриным пометом и навозом. Для увеличения эффективности использовать совместно с перегноем, компостом и торфом.

Copyright © 2020 - 2024