Saulės baterijos gaminimas savo rankomis: nusiimkite rožinius akinius ir mokykitės iš kitų klaidų. Nuotraukų vadovas: „Pasidaryk pats“ saulės baterija žingsnis po žingsnio Padarykite saulės bateriją namuose

Šiuo tikslu gaminamos ir parduodamos paruoštos kompaktinės plokštės, pagamintos greitai sulankstytų mazgų pavidalu ant sintetinio audinio pagrindo. Centrinėje Rusijoje toks maždaug 30x40 cm dydžio skydas gali tiekti 5 W maitinimą esant 12 V įtampai.

Didesnė baterija galės tiekti iki 100 vatų elektros energijos. Atrodytų, tai nėra tiek daug, tačiau verta prisiminti mažųjų veikimo principą: juose visa apkrova maitinama per impulsų keitiklį iš baterijų, kurios įkraunamos iš mažos galios vėjo malūno, akumuliatoriaus. Tai leidžia naudoti galingesnius vartotojus.

Taikant panašų principą statant namų saulės elektrinę, ji yra pelningesnė nei vėjo jėgainė: vasarą didžiąją dienos dalį šviečia saulė, priešingai nei nepastovus ir dažnai jo nėra. Dėl šios priežasties baterijos dienos metu galės įkrauti daug greičiau, o patį saulės bateriją montuoti daug lengviau nei tą, kuriam reikalingas aukštas stiebas.

Taip pat yra prasmė naudoti saulės bateriją tik kaip avarinės energijos šaltinį. Pavyzdžiui, jei privačiame name yra sumontuotas dujinis šildymo katilas su cirkuliaciniais siurbliais, išjungus maitinimą, juos galite maitinti per impulsų keitiklį (inverterį) iš baterijų, kurios įkraunamos iš saulės baterijos, išlaikant energijos tiekimą. šildymo sistema veikia.

TV istorija šia tema

Siekdama rūpintis aplinka ir taupyti pinigus, žmonija pradėjo naudoti alternatyvius energijos šaltinius, tarp kurių visų pirma yra saulės baterijos. Įsigyti tokį malonumą bus gana brangu, tačiau savo rankomis pasidaryti šį įrenginį nėra sunku. Todėl jums nepakenks išmokti patiems pasidaryti saulės bateriją. Tai bus aptarta mūsų straipsnyje.

Saulės baterijos yra įrenginiai, gaminantys elektros energiją naudojant fotoelementus.

Prieš kalbėdami apie tai, kaip savo rankomis pasidaryti saulės bateriją, turite suprasti jo struktūrą ir veikimo principus. Saulės baterijoje yra nuosekliai ir lygiagrečiai sujungti fotoelementai, elektrą kaupiantis akumuliatorius, keitiklis, nuolatinę srovę paverčiantis kintamąja srove, ir valdiklis, stebintis akumuliatoriaus įkrovimą ir iškrovimą.

Paprastai saulės elementai gaminami iš silicio, tačiau jo valymas yra brangus, todėl pastaruoju metu pradėti naudoti tokie elementai kaip indis, varis, selenas.

Kiekvienas fotoelementas yra atskiras elementas, gaminantis elektros energiją. Celės yra tarpusavyje sujungtos ir sudaro vieną lauką, kurio plotas lemia baterijos galią. Tai yra, kuo daugiau fotoelementų, tuo daugiau elektros generuojama.

Norėdami savo rankomis pasigaminti saulės kolektorių namuose, turite suprasti tokio reiškinio, kaip fotoelektrinis efektas, esmę. Fotoelementas yra silicio plokštė, kuri, patekusi į ją šviesai, išmuša elektroną iš paskutinio silicio atomų energijos lygio. Tokių elektronų srauto judėjimas sukuria nuolatinę srovę, kuri vėliau paverčiama kintama srove. Tai fotoelektrinio efekto reiškinys.

Privalumai

Saulės baterijos turi šiuos privalumus:

• ekologiškas;
• ilgaamžiškumas;
• tylus veikimas;
• gamybos ir montavimo paprastumas;
• elektros energijos tiekimo nepriklausomumas nuo skirstomojo tinklo;
• prietaiso dalių nejudumas;
• nedidelės finansinės išlaidos;
• lengvas svoris;
• dirbti be mechaninių keitiklių.

Veislės

Saulės baterijos skirstomos į šiuos tipus.

Silicis

Silicis yra populiariausia akumuliatorių medžiaga.

Silicio baterijos taip pat skirstomos į:

1. Monokristalinis: šiose baterijose naudojamas labai grynas silicis.
2. Polikristalinis (pigiau nei monokristalinis): polikristalai gaunami palaipsniui aušinant silicį.

Filmas

Tokios baterijos skirstomos į šiuos tipus:

1. Kadmio telūrido pagrindu (10 % efektyvumas): kadmis pasižymi dideliu šviesos sugerties koeficientu, todėl jį galima naudoti baterijų gamyboje.
2. Vario selenido - indžio pagrindu: efektyvumas yra didesnis nei ankstesnių.
3. Polimeras.

Saulės baterijos iš polimerų pradėtos gaminti palyginti neseniai, dažniausiai tam naudojami furellenai, polifenilenai ir kt. Nepaisant 5% efektyvumo, polimerinės baterijos turi savo privalumų: mažą medžiagos kainą, ekologiškumą, elastingumą.

Amorfinis

Amorfinių baterijų efektyvumas yra 5%. Tokios plokštės gaminamos iš silano (vandenilio silicio) pagal plėvelinių baterijų principą, todėl jas galima priskirti tiek prie silicio, tiek prie plėvelinių. Amorfinės baterijos yra elastingos, generuoja elektrą net esant blogam orui, geriau nei kitos plokštės sugeria šviesą.

Medžiagos

Norėdami pagaminti saulės bateriją, jums reikės šių medžiagų:

• fotoelementai;
• aliuminio kampai;
• Šotkio diodai;
• silikoniniai sandarikliai;
• laidininkai;
• tvirtinimo varžtai ir techninė įranga;
• polikarbonato lakštas/plexiglass;
• litavimo įranga.

Šios medžiagos reikalingos norint savo rankomis pasigaminti saulės bateriją.

Fotoelementų pasirinkimas

Norėdami savo rankomis pasigaminti saulės bateriją savo namams, turite pasirinkti tinkamus fotoelementus. Pastarieji skirstomi į monokristalinius, polikristalinius ir amorfinius.

Pirmųjų efektyvumas siekia 13 proc., tačiau tokie fotoelementai yra neveiksmingi esant blogam orui ir atrodo kaip ryškiai mėlyni kvadratai. Polikristaliniai saulės elementai sugeba gaminti elektrą net ir esant blogam orui, nors jų efektyvumas siekia vos 9%, yra tamsesni nei monokristaliniai, o kraštuose nupjauti. Amorfiniai fotoelementai pagaminti iš lankstaus silicio, jų efektyvumas 10%, jų našumas nepriklauso nuo oro sąlygų, tačiau tokių elementų gamyba yra per brangi, todėl naudojami retai.

Jei planuojate savo vasarnamyje naudoti fotovoltinių elementų pagamintą elektros energiją, patariame savo rankomis surinkti saulės bateriją iš polikristalinių elementų, nes jų efektyvumas yra pakankamas jūsų tikslams.

Turėtumėte įsigyti tos pačios prekės ženklo fotoelementus, nes kelių gamintojų fotoelementai gali būti labai skirtingi – tai gali sukelti problemų su akumuliatoriaus surinkimu ir jo veikimu. Reikia atsiminti, kad elemento pagaminamos energijos kiekis yra tiesiogiai proporcingas jo dydžiui, tai yra, kuo didesnis fotoelementas, tuo daugiau elektros energijos jis gamina; Elemento įtampa priklauso nuo jo tipo, o ne nuo dydžio.

Gaminamos srovės dydis nustatomas pagal mažiausio fotoelemento matmenis, todėl reikėtų pirkti tokio pat dydžio fotoelementus. Žinoma, neturėtumėte pirkti pigių produktų, nes tai reiškia, kad jie nebuvo išbandyti. Taip pat nereikėtų pirkti fotoelementų, padengtų vašku (daugelis gamintojų fotoelementus padengia vašku, kad apsaugotų gaminius transportavimo metu): jį pašalinus galima pažeisti fotoelementą.

Skaičiavimai ir projektas

Įdiegti saulės kolektorių savo rankomis nėra sudėtinga užduotis, svarbiausia yra tai žiūrėti atsakingai. Norėdami savo rankomis pasidaryti saulės bateriją, turėtumėte apskaičiuoti dienos elektros suvartojimą, tada sužinoti vidutinį dienos saulės laiką jūsų vietovėje ir apskaičiuoti reikiamą galią. Taigi paaiškės, kiek ląstelių ir kokio dydžio reikia įsigyti. Galų gale, kaip minėta aukščiau, ląstelės generuojama srovė priklauso nuo jos matmenų.

Žinant reikiamą elementų dydį ir jų skaičių, reikia paskaičiuoti skydo matmenis ir svorį, po to reikia išsiaiškinti, ar stogas ar kita vieta, kurioje planuojama įrengti saulės bateriją, atlaikys suplanuotą konstrukciją.

Montuojant skydą reikėtų ne tik pasirinkti saulėčiausią vietą, bet ir stengtis ją pritvirtinti stačiu kampu saulės spinduliams.

Darbo etapai

Rėmas

Prieš pradėdami gaminti saulės kolektorių savo rankomis, turite sukurti jo rėmą. Jis apsaugo akumuliatorių nuo pažeidimų, drėgmės ir dulkių.

Korpusas surenkamas iš drėgmei atsparios medžiagos: faneros, padengtos drėgmę atstumiančia priemone, arba aliuminio kampų, prie kurių silikoniniu sandarikliu klijuojamas organinis stiklas arba polikarbonatas.

Šiuo atveju būtina išlaikyti įdubimus tarp elementų (3-4 mm), nes būtina atsižvelgti į medžiagos plėtimąsi didėjant temperatūrai.

Litavimo elementai

Fotoelementai išdėstyti priekinėje skaidraus paviršiaus pusėje taip, kad atstumas tarp jų iš visų pusių būtų 5 mm: čia atsižvelgiama į galimą fotoelementų išsiplėtimą kylant temperatūrai.

Keitikliai, turintys du polius, yra fiksuoti: teigiami ir neigiami. Jei norite padidinti įtampą, elementus junkite nuosekliai, jei srovė - lygiagrečiai.

Kad akumuliatorius neišsikrautų naktį, Schottky diodas yra įtrauktas į vieną grandinę, susidedančią iš visų reikalingų dalių, jungiančią jį su teigiamu laidininku. Tada visi elementai sulituojami kartu.

Surinkimas

Į gatavą rėmą dedami lituoti keitikliai, ant fotoelementų užtepamas silikonas - visa tai padengiama medienos plaušų plokštės sluoksniu, uždaroma dangteliu, o dalių jungtys apdorojamos sandarikliu.

Net miesto gyventojas savo rankomis gali pasidaryti ir pastatyti saulės bateriją balkone. Patartina, kad balkonas būtų įstiklintas ir apšiltintas.
Taigi mes sugalvojome, kaip namuose pasidaryti saulės bateriją, paaiškėjo, kad tai visai nesunku.

Idėjos iš laužo medžiagų

Savo rankomis iš laužo medžiagų galite pasigaminti saulės bateriją. Pažvelkime į populiariausius variantus.

Daugelis nustebs sužinoję, kad iš folijos galima pasigaminti saulės bateriją savo rankomis. Tiesą sakant, tai nenuostabu, nes folija padidina medžiagų atspindėjimą. Pavyzdžiui, siekiant sumažinti plokščių perkaitimą, jos dedamos ant folijos.

Kaip pasidaryti saulės bateriją iš folijos?

Mums reikės:

• 2 „krokodilai“;
• vario folija;
• multimetras;
• druskos;
• tuščias plastikinis butelis be kaklelio;
• elektrinė orkaitė;
• grąžtas.

Nuvalę vario lakštą ir nusiplovę rankas, nupjaukite folijos gabalėlį, pastatykite ant karštos elektrinės viryklės, kaitinkite pusvalandį, stebėdami juodėjimą, tada nuimkite foliją nuo viryklės, leiskite atvėsti ir pažiūrėkite, kaip gabalai nulupkite nuo lakšto. Po kaitinimo oksido plėvelė išnyksta, todėl juodąjį oksidą galima atsargiai pašalinti vandeniu.

Tada išpjaunamas antrasis folijos gabalas, tokio pat dydžio kaip ir pirmoji, abi dalys sulankstomos ir nuleidžiamos į butelį taip, kad neliktų galimybės prisiliesti.

Šildymui galima naudoti ir foliją. Norėdami tai padaryti, turite jį užtraukti ant rėmo, prie kurio reikia prijungti žarnas, prijungtas, pavyzdžiui, prie laistytuvo su vandeniu.

Taigi išmokome patys pasigaminti saulės bateriją savo namams iš folijos.

Daugelis žmonių namuose guli senus tranzistorius, tačiau ne visi žino, kad jie yra gana tinkami savo rankomis pasigaminti saulės bateriją sodui. Fotoelementas šiuo atveju yra puslaidininkinė plokštelė, esanti tranzistoriaus viduje. Kaip savo rankomis pasidaryti saulės bateriją iš tranzistorių? Pirmiausia reikia atidaryti tranzistorių, kuriam užtenka nupjauti dangtelį, kad pamatytume plokštę: ji nedidelė, o tai paaiškina žemą iš tranzistorių pagamintų saulės elementų efektyvumą.

Toliau reikia patikrinti tranzistorių. Norėdami tai padaryti, naudojame multimetrą: prijungiame įrenginį prie tranzistoriaus su gerai apšviesta p-n jungtimi ir išmatuojame srovę, multimetras turėtų įrašyti srovę nuo kelių miliamperų dalių iki 1 ar šiek tiek daugiau; Tada perjunkite įrenginį į įtampos matavimo režimą, multimetras turėtų išvesti dešimtąsias voltų.

Testą išlaikiusius tranzistorius dedame į korpusą, pavyzdžiui, lakštinį plastiką, ir lituojame. Tokią saulės bateriją galite pasigaminti savo rankomis namuose ir panaudoti baterijoms bei mažos galios radijo imtuvams įkrauti.

Seni diodai tinka ir baterijoms surinkti. Padaryti saulės bateriją savo rankomis iš diodų nėra sunku. Turite atidaryti diodą, atidengdami kristalą, kuris yra fotoelementas, tada kaitinkite diodą 20 sekundžių ant dujinės viryklės, o kai lydmetalis ištirps, nuimkite kristalą. Belieka išimtus kristalus prilituoti prie kūno.

Tokių baterijų galia nedidelė, tačiau jos pakanka mažiems šviesos diodams maitinti.

Ši galimybė pasigaminti saulės bateriją savo rankomis iš improvizuotų medžiagų daugumai atrodys labai keista, tačiau pasigaminti saulės bateriją savo rankomis iš alaus skardinių yra paprasta ir pigu.

Korpusą gaminsime iš faneros, ant kurios užpakaliniame faneros paviršiuje dėsime polikarbonatą arba stiklo vatą apšiltinimui. Aliuminio skardinės tarnaus kaip fotoelementai. Svarbu pasirinkti aliuminio skardines, nes aliuminis yra mažiau jautrus korozijai nei, pavyzdžiui, geležis ir turi geresnį šilumos perdavimą.

Toliau skardinių apačioje padaromos skylės, nupjaunamas dangtis, užlenkiami nereikalingi elementai, kad būtų užtikrinta geresnė oro cirkuliacija. Tada reikia nuvalyti stiklainius nuo riebalų ir nešvarumų naudojant specialias berūgščių priemones. Toliau reikia hermetiškai užsandarinti skardines: su silikoniniu geliu, kuris atlaiko aukštą temperatūrą, arba su lituokliu. Suklijuotas skardines būtinai labai gerai išdžiovinkite nejudančioje padėtyje.

Pritvirtinę skardines prie korpuso, jas nudažome juodai ir konstrukciją padengiame organiniu stiklu arba polikarbonatu. Tokia baterija gali šildyti vandenį ar orą ir tiekti jį į kambarį.

Mes pažvelgėme į galimybes, kaip savo rankomis pasidaryti saulės bateriją. Tikimės, kad dabar jums nekils klausimų, kaip pasigaminti saulės bateriją.

Vaizdo įrašas

Kaip savo rankomis pasidaryti saulės baterijas - vaizdo pamoka.

Prieš kurdamas autorius daug skaitė apie atsinaujinančios alternatyvios energijos panaudojimą, o labiausiai jį patraukė saulės energijos panaudojimas naudojant saulės baterijas, nes būdas yra pats paprasčiausias ir plokštėms eksploatacijos metu nereikia ypatingos priežiūros. . Vienintelis neigiamas dalykas buvo tai, kad gamykloje pagamintų saulės baterijų modelių kaina yra labai didelė. Todėl autorius nusprendė juos pasigaminti pats.

Apsvarstykite pagrindinius saulės baterijų modeliavimo ir kūrimo etapus.

Pagrindinius saulės baterijų kūrimo elementus autorius užsakė per eBay. Pagrindinis elementų komplektas kainuoja apie 100 dolerių, o epoksidinė derva, kuri jau buvo užsakyta iš Sankt Peterburgo įmonės, – 1300 rublių už kilogramą. Stiklas, ant kurio viskas buvo pritvirtinta, kainavo po 350 rublių.

Pagrindinis autoriaus tikslas buvo namuose sukurti kokybiškas saulės baterijas, kurios atrodytų normaliai ir tarnautų labai ilgai. Būtent dėl ​​šios priežasties autorius negailėjo optinės epoksidinės dervos ir pačių elementų.

Taip atrodė visų pagrindinių saulės kolektorių surinkimo elementų rinkinys. Pagrindiniame rinkinyje taip pat buvo padangos ir pieštukas su srautu, kurių prireiks lituojant elementus:

Įkvėptas tokio kokybiško rezultato, autorius ir toliau rinko visus elementus į saulės kolektorių.
Bet prieš lituojant pagrindinius elementus, buvo nuspręsta padaryti pagrindą, ant kurio būtų tvirtinami šie elementai, kad litavimo proceso metu būtų galima orientuotis į tam tikrus būsimos plokštės matmenis.

Aliuminio rėmas buvo pagamintas iš kampinės geležies. Po to autorė padengė silikono sandariklio sluoksnį ir sumontavo stiklą. Rezultatas buvo sandarus būsimos saulės baterijos fotoelementų rėmas.

Buvo paruošta 250 gramų epoksidinės dervos, kurią autorius užtepė ant stiklo lygiu sluoksniu per visą paviršių. Jau šioje dervoje sumontavau visus 36 elementus eilės tvarka, o paskui sulitavau.

Šiame etape iškilo pirmoji problema, kurią autorius pastebėjo ne iš karto. Patys elementai pasirodė ne visiškai plokšti, o šiek tiek išlenkti kraštais, todėl norint juos tvirtai pritvirtinti prie stiklo, reikėjo atsargiai prispausti sunkiais daiktais ir laukti, kol jie prilips daug pastangų, nes patys saulės kolektorių elementai yra labai trapūs. Būtent dėl ​​šios priežasties autorius nusprendė elementus lituoti tiesiai rėmo viduje, o ne iš anksto. Juk ant stiklo perkeliant jau suvirintą elementų konstrukciją, rizika sugadinti lituojamus elementus išauga daug kartų. Be to, elementų tvirtinimas prie stiklo prieš litavimą suteikia nemažai pranašumų dėl pačios plokštės estetinės išvaizdos. Dėl šio požiūrio po elementais neliko oro burbuliukų, o visa konstrukcija atrodė monolitinė.

Žemiau yra saulės baterijos galinės dalies nuotrauka. Kaip matote, visi elementai yra apsaugoti nuo natūralių aplinkos reiškinių (lietaus, sniego, vėjo, purvo), o tai garantuoja ilgą jų tarnavimo laiką.

Šiuolaikiniame pasaulyje sunku įsivaizduoti egzistavimą be elektros energijos. Nuo to tiesiogiai priklauso apšvietimas, šildymas, komunikacijos ir kiti patogaus gyvenimo džiaugsmai. Tai verčia ieškoti alternatyvių ir nepriklausomų šaltinių, kurių vienas yra saulė. Ši energetikos sritis dar nėra labai išvystyta, o pramoniniai įrenginiai nėra pigūs. Išeitis – saulės baterijas pasigaminti patiems.

Kas yra saulės baterija

Saulės baterija yra skydelis, sudarytas iš tarpusavyje sujungtų fotoelementų. Jis saulės energiją tiesiogiai paverčia elektros srove. Priklausomai nuo sistemos konstrukcijos, elektros energija kaupiama arba iš karto naudojama pastatams, mechanizmams ir įrenginiams maitinti.

Saulės baterija susideda iš tarpusavyje sujungtų fotoelementų

Beveik visi naudojo paprasčiausius fotoelementus. Jie įmontuoti į skaičiuotuvus, žibintuvėlius, elektroninių prietaisų įkrovimo baterijas ir sodo žibintus. Tačiau naudojimas tuo neapsiriboja. Yra elektromobilių, kurie kraunasi iš saulės kosmose, tai vienas pagrindinių energijos šaltinių.

Šalyse, kuriose daug saulėtų dienų, akumuliatoriai montuojami ant namų stogų ir naudojami šildymui bei vandens šildymui. Šis tipas vadinamas kolektoriais, jie paverčia saulės energiją šiluma.

Dažnai ištisi miestai ir miesteliai tiekiami elektra tik per šią energijos rūšį. Statomos saulės spinduliuote varomos elektrinės. Jie ypač paplitę JAV, Japonijoje ir Vokietijoje.

Įrenginys

Saulės baterija sukurta remiantis fotoelektrinio efekto reiškiniu, kurį XX amžiuje atrado A. Einšteinas. Paaiškėjo, kad kai kuriose medžiagose, veikiant saulės spinduliams ar kitoms medžiagoms, atsiskiria įkrautos dalelės. Šis atradimas paskatino pirmąjį saulės modulį sukurti 1953 m.

Elementams gaminti naudojamos medžiagos yra puslaidininkiai – dviejų skirtingų laidumo medžiagų kombinuotos plokštės.

Dažniausiai jų gamybai naudojamas polikristalinis arba monokristalinis silicis su įvairiais priedais.

Veikiant saulės šviesai viename sluoksnyje atsiranda elektronų perteklius, kitame – trūkumas. „Pertekliniai“ elektronai juda į tą sritį, kurioje yra jų trūkumas, šis procesas vadinamas p-n perėjimu.

Saulės elementą sudaro du skirtingo laidumo puslaidininkių sluoksniai

Tarp medžiagų, kurios sudaro elektronų perteklių ir trūkumą, dedamas barjerinis sluoksnis, kuris neleidžia pereiti. Tai būtina siekiant užtikrinti, kad srovė būtų tik tada, kai yra energijos suvartojimo šaltinis.

Šviesos fotonai, patenkantys į paviršių, išmuša elektronus ir tiekia jiems reikiamą energiją barjeriniam sluoksniui įveikti. Neigiami elektronai juda iš p-laidininko į n-laidininką, o teigiami elektronai keliauja kitu keliu.

Elementai nuosekliai sujungti vienas su kitu, suformuojant didesnio ar mažesnio ploto plokštę, kuri vadinama baterija. Tokias baterijas galima tiesiogiai prijungti prie vartojimo šaltinio. Tačiau kadangi saulės aktyvumas dieną keičiasi, o naktį visiškai sustoja, naudojamos baterijos, kurios kaupia energiją, kai nėra saulės šviesos.

Būtinas komponentas šiuo atveju yra valdiklis. Jis skirtas akumuliatoriaus įkrovimui stebėti ir visiškai įkrautą akumuliatorių išjungia.

Saulės baterijos sukuriama srovė yra pastovi ir turi būti konvertuojama į kintamąją srovę. Tam naudojamas inverteris.

Kadangi visi elektros prietaisai, vartojantys energiją, yra skirti tam tikrai įtampai, sistemai reikalingas stabilizatorius, suteikiantis reikiamas vertes.

Tarp saulės modulio ir vartotojo įrengiami papildomi įrenginiai

Tik esant visiems šiems komponentams, galima gauti funkcionalią sistemą, kuri aprūpina vartotojus energija ir nekelia grėsmės jiems sugadinti.

Modulių elementų tipai

Yra trys pagrindiniai saulės baterijų tipai: polikristalinės, monokristalinės ir plonasluoksnės. Dažniausiai visi trys tipai gaminami iš silicio su įvairiais priedais. Taip pat naudojamas kadmio teluridas ir vario-kadmio selenidas, ypač plėvelinių plokščių gamybai. Šie priedai padeda padidinti ląstelių efektyvumą 5-10%.

Kristalinis

Populiariausi yra monokristaliniai. Jie pagaminti iš pavienių kristalų ir turi vienodą struktūrą. Tokios plokštės yra daugiakampio arba stačiakampio formos su nupjautais kampais.

Monokristalinė ląstelė yra stačiakampio formos su nuožulniais kampais

Akumuliatorius, surinktas iš monokristalinių elementų, pasižymi didesniu našumu, palyginti su kitais tipais, jo efektyvumas yra 13%.

Jis lengvas ir kompaktiškas, nebijo nedidelio lenkimo, gali būti montuojamas ant nelygaus paviršiaus, tarnavimo laikas – 30 metų.

Trūkumai apima didelį galios sumažėjimą debesuotomis sąlygomis iki visiško energijos gamybos nutraukimo. Tas pats atsitinka, kai tamsu, akumuliatorius neveiks naktį.

Polikristalinė ląstelė yra stačiakampio formos, kuri leidžia surinkti plokštę be tarpų

Todėl jie naudojami įrengiant gatvių apšvietimą, o juos dažniau naudoja naminiai gaminiai. Tokių plokštelių kaina yra mažesnė nei pavienių kristalų, tarnavimo laikas yra 20 metų.

Filmas

Tocfilm arba lankstūs elementai yra pagaminti iš amorfinės formos silicio. Dėl plokščių lankstumo jie yra mobilūs, juos suvyniojus galite pasiimti su savimi į kelionę ir turėti nepriklausomą energijos šaltinį. Ta pati savybė leidžia juos montuoti ant lenktų paviršių.

Plėvelės baterija pagaminta iš amorfinio silicio

Kalbant apie efektyvumą, plėvelės plokštės yra du kartus prastesnės už kristalines, kad pagamintų tą patį kiekį, reikia dvigubai didesnio baterijos ploto. Ir plėvelė nesiskiria patvarumu - per pirmuosius 2 metus jų efektyvumas sumažėja 20-40%.

Tačiau kai debesuota ar tamsu, energijos gamyba sumažėja tik 10-15%. Jų santykinis pigumas gali būti laikomas neabejotinu pranašumu.

Iš ko galite pasigaminti saulės kolektorių namuose?

Nepaisant visų pramoninių baterijų privalumų, pagrindinis jų trūkumas yra aukšta kaina. Šios bėdos galima išvengti savo rankomis iš laužo pagaminus paprastą skydelį.

Iš diodų

Diodas yra plastikiniame korpuse esantis kristalas, kuris veikia kaip objektyvas. Jis sutelkia saulės spindulius ant laidininko, todėl susidaro elektros srovė. Sujungę daug diodų, gauname saulės bateriją. Kartoną galite naudoti kaip lentą.

Problema ta, kad gaunamos energijos galia yra maža, norint sukurti pakankamą kiekį, jums reikės daugybės diodų. Finansinėmis ir darbo sąnaudomis toks akumuliatorius yra daug pranašesnis už gamyklinį, o pagal galią gerokai nusileidžia.

Be to, mažėjant apšvietimui, gamyba smarkiai sumažėja. Ir patys diodai elgiasi neteisingai - dažnai atsiranda spontaniškas švytėjimas. Tai yra, patys diodai sunaudoja pagamintą energiją. Išvada rodo pati: neveiksminga.

Iš tranzistorių

Kaip ir dioduose, pagrindinis tranzistoriaus elementas yra kristalas. Bet jis uždarytas metaliniame korpuse, kuris nepraleidžia saulės spindulių. Norėdami pagaminti akumuliatorių, korpuso dangtis nupjaunamas metaliniu pjūklu.

Nedidelę maitinimo bateriją galima surinkti iš tranzistorių

Tada elementai pritvirtinami prie plokštės, pagamintos iš tekstolito ar kitos medžiagos, tinkamos lentos vaidmeniui ir sujungti vienas su kitu. Tokiu būdu galite surinkti bateriją, turinčią pakankamai energijos, kad galėtumėte valdyti žibintuvėlį ar radiją, tačiau neturėtumėte tikėtis daug energijos iš tokio įrenginio.

Tačiau jis yra gana tinkamas kaip mažos galios stovyklavimo energijos šaltinis. Ypač jei jus žavi pats kūrimo procesas ir praktinė rezultato nauda nėra labai svarbi.

Amatininkai siūlo naudoti kompaktinius diskus ir net varines plokštes kaip fotoelementus. Nešiojamą telefono įkroviklį lengva pasigaminti iš fotoelementų iš sodo žibintų.

Geriausias sprendimas būtų nusipirkti paruoštas plokštes. Kai kurios internetinės svetainės parduoda modulius su nedideliais gamybos defektais už priimtiną kainą, jie yra gana tinkami naudoti.

Racionalus baterijų išdėstymas

Modulių išdėstymas labai nulemia, kiek energijos pagamins sistema. Kuo daugiau spindulių patenka į fotoelementus, tuo daugiau energijos jie gamina. Kad vieta būtų optimali, turi būti įvykdytos šios sąlygos:

Svarbu! Akumuliatoriaus srovę lemia silpniausio elemento veikimas. Net nedidelis šešėlis ant vieno modulio gali sumažinti sistemos našumą 10–50%.

Kaip apskaičiuoti reikiamą galią

Prieš pradėdami montuoti akumuliatorių, turite nustatyti reikiamą galią. Nuo to priklauso įsigytų elementų skaičius ir bendras gatavų baterijų plotas.

Sistema gali būti arba autonominė (pati tiekianti namą elektra) arba kombinuota, derinanti saulės ir tradicinio šaltinio energiją.

Skaičiavimas susideda iš trijų etapų:

1. Sužinokite bendrą energijos suvartojimą.
2. Nustatykite pakankamą akumuliatoriaus talpą ir keitiklio galią.
3. Apskaičiuokite reikiamą ląstelių skaičių pagal jūsų regiono insoliacijos duomenis.

Energijos suvartojimas

Jei tai autonominė sistema, tai galite nustatyti pagal elektros skaitiklį. Bendrą per mėnesį suvartojamos energijos kiekį padalinkite iš dienų skaičiaus ir gaukite vidutinį dienos suvartojimą.

Jei tik kai kurie įrenginiai bus maitinami iš baterijos, sužinokite apie jų maitinimą iš paso arba įrenginio žymų. Gautas vertes padauginkite iš darbo valandų skaičiaus per dieną. Sudėjus gautas visų įrenginių vertes, gaunamas vidutinis suvartojimas per dieną.

AB talpa (įkraunama baterija) ir keitiklio galia

Saulės sistemoms skirtos baterijos turi atlaikyti daugybę iškrovimo ir iškrovimo ciklų, turėti mažą savaiminio išsikrovimo lygį, atlaikyti didelę įkrovimo srovę, veikti aukštoje ir žemoje temperatūroje, reikalauti minimalios priežiūros.

Šie parametrai yra optimalūs švino rūgšties akumuliatoriams.

Kitas svarbus rodiklis yra talpa, maksimalus įkrovimas, kurį baterija gali priimti ir laikyti. Nepakankama talpa padidinama jungiant baterijas lygiagrečiai, nuosekliai arba derinant abi jungtis.

Skaičiavimas padės sužinoti reikiamą baterijų skaičių. Laikykime, kad energijos rezervas 1 dienai sutelkiamas 200 Ah talpos ir 12 V įtampos akumuliatoriuje.

Tarkime, kad paros poreikis yra 4800 V.h., sistemos išėjimo įtampa 24 V. Atsižvelgiant į tai, kad keitiklio nuostoliai bus 20%, įvesime pataisos koeficientą 1,2.

4800:24x1,2=240 Ah

Akumuliatoriaus išsikrovimo gylis neturi viršyti 30-40%, atsižvelkime į tai.

240x0,4 = 600 Ah

Gauta reikšmė yra tris kartus didesnė už akumuliatoriaus talpą, todėl norint sutalpinti reikiamą kiekį reikės 3 lygiagrečiai sujungtų baterijų. Bet tuo pačiu metu akumuliatoriaus įtampa yra 12 V, norint ją padvigubinti, reikės dar 3 nuosekliai sujungtų baterijų.

Norėdami gauti 48 V įtampą, lygiagrečiai sujunkite dvi lygiagrečias grandines po 4 AB. Inverteris naudojamas nuolatinei srovei paversti kintamąja srove. Pasirinkite jį pagal piką, didžiausią apkrovą.

Kai kuriuose įrenginiuose įjungimo srovė yra žymiai didesnė už vardinę srovę. Būtent į šį rodiklį atsižvelgiama. Kitais atvejais atsižvelgiama į nominalias vertes.

Taip pat svarbi įtampos forma. Geriausias variantas yra gryna sinusinė banga. Įrenginiams, kurie nejautrūs įtampos šuoliais, tinka kvadrato forma. Taip pat turėtumėte apsvarstyti galimybę perjungti įrenginį nuo akumuliatoriaus tiesiai į saulės baterijas.

Reikalingas langelių skaičius

Įvairiose srityse insoliacijos rodikliai labai skiriasi. Norint atlikti teisingą skaičiavimą, reikia žinoti šiuos savo vietovės duomenis, nesunku rasti internete arba meteorologinėje stotyje.

Insoliacijos lentelė pagal mėnesį skirtingiems regionams

Insoliacija priklauso ne tik nuo metų laiko, bet ir nuo baterijos kampo

Skaičiuodami sutelkite dėmesį į žemiausius insoliacijos lygius per metus, kitaip akumuliatorius per šį laikotarpį nesukurs pakankamai energijos.

Tarkime, kad minimalūs rodikliai yra sausio mėnesį – 0,69, didžiausi – liepos mėnesį – 5,09.

Reikalingas energijos kiekis – 4800 Wh.

Vieno skydelio galia yra 260 W ir 24 V įtampa.

Akumuliatoriaus ir keitiklio nuostoliai yra 20%.

Sąnaudas skaičiuojame atsižvelgdami į nuostolius: 4800 × 1,2 = 5760 Wh = 5,76 kWh.

Mes nustatome vienos plokštės našumą.

Vasara: 0,5×260×5,09= 661,7 Wh.

Žiemą: 0,7×260×0,69=125,5 Wh.

Reikiamą baterijų skaičių apskaičiuojame padalydami sunaudotą energiją iš plokščių našumo.

Vasarą: 5760/661,7=8,7 vnt.

Žiemą: 5760/125,5=45,8 vnt.

Pasirodo, kad pilnam aprūpinimui žiemą reikės penkis kartus daugiau modulių nei vasarą. Todėl verta iš karto įdėti daugiau akumuliatorių arba pasirūpinti hibridine maitinimo sistema žiemos periodui.

Kaip surinkti saulės bateriją savo rankomis

Surinkimas susideda iš kelių etapų: korpuso gamyba, elementų litavimas, sistemos surinkimas ir montavimas. Prieš pradėdami dirbti, surinkite viską, ko jums reikia.

Baterija susideda iš kelių sluoksnių

Medžiagos ir įrankiai

• fotoelementai;
• plokšti laidininkai;
• alkoholio-kanifolijos srautas;
• lituoklis;
• aliuminio profilis;
• aliuminio kampai;
• aparatinė įranga;
• silikono sandariklis;
• metalo pjūklas;
• atsuktuvas;
• stiklas, organinis stiklas arba organinis stiklas;
• diodai;
• matavimo prietaisai.

Geriau užsisakyti fotoelementus su laidininkais, jie yra specialiai tam skirti. Kiti laidininkai yra trapesni, o tai gali sukelti problemų litavimo ir surinkimo metu. Yra celių su jau lituotais laidininkais. Jie kainuoja daugiau, tačiau žymiai sutaupo laiko ir darbo sąnaudų.

Pirkite plokštes su laidininkais, tai sumažins veikimo laiką

Korpuso karkasas dažniausiai gaminamas iš aliuminio kampo, tačiau galima naudoti medines lentjuostes arba 2x2 kvadratinius blokelius. Ši parinktis yra mažiau pageidautina, nes ji neužtikrina pakankamos apsaugos nuo oro sąlygų.

Skaidriam skydeliui rinkitės medžiagą su minimaliu lūžio rodikliu. Bet kokia kliūtis spindulių kelyje padidina energijos nuostolius. Pageidautina, kad medžiaga perduotų kuo mažiau infraraudonųjų spindulių.

Svarbu! Kuo daugiau skydelis įkraunamas, tuo mažiau energijos ji gamina.

Rėmo skaičiavimas

Rėmo matmenys apskaičiuojami pagal langelių dydį. Svarbu numatyti nedidelį 3-5 mm atstumą tarp gretimų elementų ir atsižvelgti į rėmo plotį, kad jis nesutaptų su elementų kraštais.

Galimi įvairių dydžių elementai. Apsvarstykite galimybę pasirinkti 36 plokštes, kurių dydis yra 81x150 mm. Elementus išdėstome 4 eilėmis, 9 vnt. Remiantis šiais duomenimis, rėmo matmenys yra 835x690 mm.

Dėžutės gaminimas

Litavimo elementai ir modulių surinkimas

Jei elementai buvo įsigyti be kontaktų, pirmiausia juos reikia prilituoti prie kiekvienos plokštės. Norėdami tai padaryti, supjaustykite laidininką į lygias dalis.

1. Iš kartono iškirpkite reikiamo dydžio stačiakampį ir apvyniokite jį laidininku, tada iškirpkite iš abiejų pusių.
2. Užtepkite srautą ant kiekvieno laidininko ir pritvirtinkite juostelę prie elemento.
3. Atsargiai lituokite laidininką per visą ląstelės ilgį.

   Lituokite laidininkus prie kiekvienos plokštės

4. Sudėkite ląsteles iš eilės vieną po kitos su 3-5 mm tarpu ir paeiliui sulituokite.

   Diegimo metu periodiškai tikrinkite modulių funkcionalumą

5. Perkelkite baigtas 9 langelių eilutes į korpusą ir sulygiuokite jas viena kitos ir rėmo kontūro atžvilgiu.
6. Lituokite lygiagrečiai, naudodami platesnius strypus ir stebėdami poliškumą.

   Padėkite elementų eilutes ant skaidraus pagrindo ir lituokite juos kartu

7. Išveskite „+“ ir „-“ kontaktus.
8. Ant kiekvieno elemento užlašinkite 4 lašus sandariklio ir ant viršaus uždėkite antrą stiklinę.
9. Leiskite klijams išdžiūti.
10. Užpildykite perimetrą sandarikliu, kad drėgmė nepatektų į vidų.
11. Pritvirtinkite plokštę prie korpuso kampais, įsukdami juos į aliuminio profilio šonus.
12. Sumontuokite Schottke blokuojantį diodą naudodami sandariklį, kad akumuliatorius neišsikrautų per modulį.
13. Suteikite išvesties laidą dviejų kontaktų jungtimi, tada prijunkite valdiklį prie jo.
14. Prisukite kampus prie rėmo, kad pritvirtintumėte akumuliatorių prie atramos.

Vaizdo įrašas: saulės modulio litavimas ir surinkimas

Baterija paruošta, belieka ją įdėti. Kad darbas būtų efektyvesnis, galite pasigaminti sekiklį.

Sukamojo mechanizmo gamyba

Paprasčiausią sukimosi mechanizmą nesunku pasidaryti patiems. Jo veikimo principas pagrįstas atsvarų sistema.

1. Iš medinių blokų arba aliuminio profilio surinkite akumuliatoriaus atramą laiptelių pavidalu.
2. Naudodami du guolius ir metalinį strypą arba vamzdį, padėkite akumuliatorių ant viršaus, kad jis būtų nukreiptas į didesnę pusę.
3. Orientuokite struktūrą iš rytų į vakarus ir palaukite, kol saulė pasieks savo zenite.
4. Pasukite skydelį taip, kad spinduliai patektų į jį vertikaliai.
5. Prie vieno galo pritvirtinkite indą su vandeniu, o kitame gale subalansuokite jį svarmeniu.
6. Talpykloje padarykite skylutę, kad vanduo po truputį ištekėtų.

Ištekėjus vandeniui, indo svoris sumažės, o skydo kraštas kils aukštyn, pasukdamas bateriją už saulės. Skylės dydis turės būti nustatytas eksperimentiniu būdu.

Paprasčiausias saulės sekiklis pagamintas vandens laikrodžio principu

Viskas, ko jums reikia, tai ryte į indą įpilti vandens. Tokio dizaino negalima montuoti ant stogo, tačiau jis puikiai tinka sodo sklypui ar vejai priešais namą. Yra ir kitų, sudėtingesnių sekimo įrenginių, tačiau jie bus brangesni.

Vaizdo įrašas: kaip pasidaryti savo elektroninį saulės stebėjimo įrenginį

Akumuliatoriaus montavimas

Dabar galite atlikti testą ir mėgautis nemokama elektra.

Modulio priežiūra

Saulės baterijos nereikalauja ypatingos priežiūros, nes neturi judančių dalių. Normaliam jų veikimui pakanka karts nuo karto nuvalyti paviršių nuo nešvarumų, dulkių ir paukščių išmatų.

Nuplaukite baterijas sodo žarna; jei vandens slėgis geras, jums net nereikės lipti ant stogo. Įsitikinkite, kad papildoma įranga yra geros būklės.

Per kiek laiko bus susigrąžintos išlaidos?

Neturėtumėte tikėtis tiesioginės naudos iš saulės energijos tiekimo sistemos. Vidutinis autonominės sistemos atsipirkimas namuose yra maždaug 10 metų.

Kuo daugiau energijos sunaudosite, tuo greičiau atsipirks jūsų išlaidos. Juk tiek mažam, tiek dideliam vartojimui reikia įsigyti papildomą įrangą: akumuliatorių, keitiklį, valdiklį, o jiems tenka nedidelė išlaidų dalis.

Taip pat atsižvelkite į įrangos ir pačių plokščių tarnavimo laiką, kad jums nereikėtų jų keisti, kol jie neatsipirks.

Nepaisant visų išlaidų ir trūkumų, saulės energija yra ateitis. Saulė yra atsinaujinantis energijos šaltinis ir tarnaus dar mažiausiai 5 tūkstančius metų. Ir mokslas nestovi vietoje, atsiranda naujų medžiagų fotovoltiniams elementams, kurių efektyvumas yra daug didesnis. Tai reiškia, kad jie greitai bus pigesni. Bet dabar galite naudoti saulės energiją.