Как сделать солнечную батарею своими руками способы сборки и монтажа солнечной панели

Можно ли сделать преобразователь солнечной энергии своими руками?

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

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

Подготовка кристалликов-полупроводников


В светодиодах кристаллики видимые. Они размещены под стеклянной или прозрачной пластиковой линзой. Некоторые рекомендуют разбивать ее молотком, некоторые советуют оставить ее, поскольку она может собирать свет в пучок и направлять его на полупроводник. Это позволяет улучшить производительность кристаллика. Если использовать светодиод по главному назначению, то эта линза будет рассеивать созданный им свет.

Если планируется сделать солнечную батарею из старых советских железных диодов (лучше всего подходят модели кд2010 и кд203), то придется разобрать их и достать оттуда полупроводник.

Процесс разбора таков:

  1. Разбивают молотком стеклянный держатель верхнего контакта.
  2. С помощью плоскогубцев открывают диод. В середине размещается полупроводник. Он надежно зафиксирован на основании диода. При этом к его верху припаян медный провод. Последний соединен с верхним контактом диода.
  3. Берут нижнее основание с кристалликом и отправляются к газовой плитке. Держа основание диода плоскогубцами, его подносят к огню и нагревают. Кристалл должен находиться вверху. Основание нагреется, а вместе с ним горячим станет олово. Из-за этого оно растопится. Далее, используя пинцет, вынимают полупроводник.

Изготовление

Солнечную батарею из диодов или светодиодов делают так:

  1. Берут картонную основу и делают в ней вырезы. Если есть пластмассовая панель от стабилизатора, то приступают к следующему этапу.
  2. Размещают на пластине подготовленные полупроводники. Их раскладывают рядами. Контакты кристалликов должны проходить через основание и выходить на второй стороне.
  3. Прикладывают сверху картон и переворачивают пластину с кристалликами. Ставят на стол.
  4. Паяют контакты. В каждом ряду контакт «+» одного полупроводника паяют с контактом «-» другого. Ряды соединяют параллельно, то есть отдельно спаивают контакты «+» и отдельно контакты «-».
  5. К выходному проводу с зарядом «+» подключают диод Шоттки.
  6. Выходные провода соединяют с аккумуляторами. Их общее напряжение должно быть меньше напряжения тока, выходящего из панели. Для повышения их общего напряжения батареи соединяют последовательно.
  7. После ставят сделанную панель под солнечные лучи.

Общий принцип действия солнечной батареи

Физический закон, положенный в основу действия солнечной батареи, — внутренний фотоэффект на так называемом p-n переходе. Так называют возникновение в полупроводниковом элементе новых носителей электрического заряда в процессе поглощения световой энергии – электронов или дырок. При этом первые концентрируются в n-области, а вторые – в р-области, и между ними возникает электродвижущая сила, обозначаемая аббревиатурой ЭДС. При подключении внешней нагрузки под воздействием освещения в р-n переходе возникает электрический ток, и энергия света трансформируется в электрическую.

Количество получаемой энергии зависит от нескольких факторов. Это материал полупроводника, площадь поверхности р-n перехода и качество его освещенности. В большинстве случаев сила тока солнечной батареи невелика, и для достижения ею требуемого уровня нужно собрать панель из значительного количества отдельных элементов. Зато солнечные батареи не боятся короткого замыкания, для возникновения которого имеющегося напряжения попросту недостаточно.

Солнечные батареи из подручных средств

При изготовлении самодельных солнечных батарей можно использовать:

  • транзисторы, в которых имеется кремниевый полупроводниковый элемент (если срезать крышку, пластина внутри легко выполнит роль фотоэлемента.);
  • диоды;
  • пивные алюминиевые банки;
  • калькуляторы;
  • фонарики на солнечных батареях.

Светильник

Из вышедших из строя готовых светильников на солнечных батареях вполне можно собрать новый, оригинальный и более долговечный.

Для работы понадобятся:

  • солнечные модули из старых светильников (предварительно проверить их тестером на работоспособность);
  • аккумулятор;
  • светодиоды;
  • многожильный провод (лучше медный);
  • резисторы;
  • транзисторы;
  • диоды – или готовая электронная плата.

Для корпуса светильника подойдет обычная стеклянная банка с закручивающейся крышкой

  • В подготовленном листе влагостойкой фанеры сделать отверстие под крышку банки. На фанеру наклеить двусторонним скотчем модули в 2 ряда, спаять их.
  • Выходное напряжение должно быть 4,4 В. Светодиоды соединить с платой. В разрыв питания светодиодов можно подключить датчик движения, срабатывающий на проходящих людей, и фотоэлемент, тогда светильник будет включаться сам при наступлении темноты и выключаться с рассветом.
  • В крышке сделать два отверстия для проводов. В корпусе разместить электронику. Позаботиться о герметичности конструкции.

Фонарь

На дачном или садовом участке хочется, чтобы и ночью было освещение. Готовые фонари китайского производства часто не удовлетворяют запросам даже самого неприхотливого потребителя:

  • Фонарь на солнечных батареях легко можно изготовить своими руками, используя готовые солнечные модули и подручные материалы. В качестве плафона подойдут рюмка, стакан, бутылка, банка.
  • В донышке просверлить отверстие 6-8 мм. Вырезать основание из пластика ПВХ. К солнечной батарее (панели), состоящей из 4 фотоэлементов, припаять провода.
  • До закрепления панели к основанию нужно проверить ее работоспособность тестером.
  • Приклеить панель к основанию герметиком или водостойким клеем. Загерметизировать отверстия с выведенными проводами.
  • Из пластиковой трубки диаметром около 1 см сделать основание для светодиодов. Приклеить их, ориентируясь на центр плафона. Припаять провода и закрепить их вместе с проводами от панели. Установить плафон. Припаять к его проводам плату электроники. В качестве ножки для фонарика можно использовать обрезок пластиковой трубы.

Зарядка для телефона

Довольно просто сделать зарядку для телефона. Взять 4 полупроводника (фотоэлемента) из калькулятора или фонарика, работающего на солнечных батареях. В таких приборах источником питания служат аморфные фотоэлементы, размещенные на пластинке из стекла. Один такой блок дает 1,5 вольта. Соединить их между собой последовательно. У плюсового выхода припаять диод Шоттки.

В цепь после батареи поставить линейный стабилизатор на 5 Вольт и USB разъем. Термоклеем покрыть грани модулей.

При наличии свободного времени и желании, своими руками можно сделать не только простенький прибор на солнечных батареях, но и серьезную конструкцию, которая будет являться альтернативным источником энергии для дачи или собственного дома и экономить на расходах по оплате счетов за электроэнергию.

Как работает солнечная батарея?

Работа солнечной батареи основывается на фотоэлектрическом эффекте. Первый функционирующий фотоэлемент был создан русским ученым Александром Столетовым, но открытие его еще середине XIX приписывают французскому физику Александру Беккерелю.

Фотоэлектрический эффект достигается путем замыкания полупроводников (фотоэлементов) в электрическую цепь. Один полупроводник должен иметь в составе лишние электроны (n-слой), во втором их должно не хватать (р-слой). Лучи солнца способны выбивать лишние электроны из n-слоя, после чего они автоматически направляются на свободные места в р-слое, и наоборот. Таким образом достигается постоянное движение электронов. Вытесненные из р-слоя электроны проходят через аккумулятор и возвращаются в n-слой.

Отдельные фотоэлементы могут обеспечить электроэнергией незначительные по мощности объекты, а для питания крупных объектов требуется объединить множество фотоэлементов в одну электрическую цепь.

Первым в истории фотоэлементом стал селен, но он обладал КПД менее одного процента, поэтому ему сразу же стали искать замену. Нашли ее в кремние и до сих пор этот элемент наиболее широко используется в солнечных панелях.

Этапы работы

Корпус

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

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

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

Пайка элементов

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

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

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

Сборка

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Можно ли заменить фотоэлектрические пластины чем-то другим

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

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

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

Изготовление каркаса

Идеально для этого подходит ящик с невысокими бортиками, не затеняющими фотоэлементы. Его не тяжело сделать из любого из перечисленных выше материалов, учитывая, что толщина должна быть 9,5 мм, а толщина реек – 19 мм.

Обязательно нужно предусмотреть вентиляционные отверстия в ящике, которые помогут в борьбе с температурой и излишками влаги.

В готовый ящик укладывают не проводящие ток ДВП, ДСП или другие материалы. На них крепятся солнечные элементы.

Рекомендуем:

  • Как сделать топливный элемент своими руками
  • Солнечные электростанции или топливная энергия
  • Solarbike — велосипед на солнечных батареях: обзор

Древесину от влаги поможет защитить окрашивание влагостойкой краской. Чтобы исключить отрицательное действие внешней среды, лицевая поверхность ящика накрывается оргстеклом. В крайнем случае, используется стекло обычное. Но оно не защищает от попадания камнеми, града и т.д.

Чтобы будущая батарея была прочной, между уголком и стеклом должен находиться достаточный слой силикона, для чего с каждой стороны каркас необходимо сделать на 5 мм больше. Толщина стекла для солнечной батареи выбирается толщиной 4 миллиметра. Для рамы нужно запастись уголком 20х20мм.

Стекло в качестве материала каркаса выбирают, чтобы меньше нагревались солнечные элементы, поскольку оно пропускает мало ИК- лучей. Но можно выбрать и оргстекло. Уголкам алюминиевым чаще других материалов отдают предпочтение, но можно применять ДСВ, фанеру и пр.

Этапы установки оборудования

Схема монтажа панелей

К выполнению монтажных работ можно приступать сразу после приобретения комплекта, так как все необходимое для этого поставляется вместе с панелями.

Обычно в комплектацию включены:

Сам процесс установки солнечных панелей заключается в следующем. На поверхности крыши при помощи крюков крепятся панели.

Специалисты рекомендуют, если установка солнечных батарей предполагается на плоскую крышу, то между ней и панелью должен оставаться небольшой зазор. Это необходимо для того, чтобы избежать потери производительности системы из-за нагрева фотоэлементов.

Монтаж солнечных батарей выполняется следующим образом. Вначале собирают каркас, используя для этого болты диаметром 6 и 8 мм. Затем он фиксируется при помощи металлических угольников, придающих конструкции прочность и нужный угол наклона.

Смотрим видео, этапы монтажа:

Панель подвешивается к крыше посредством специальных шпилек. Но чтобы она не лопнула необходимо в процессе выполнения монтажа солнечных батарей следить за поверхностью каркаса. В ней не должно быть перекосов.

Рекомендации специалиста

Поскольку энергия, вырабатываемая батареей не может применяться напрямую, то между ней и сетью устанавливают инвертор. Есть несколько вариантов его подключения:

  • Автономный;
  • Резервный;
  • С возможностью продажи излишков.

Первый способ монтажа используется в населенных пунктах, где нет электросетей. Для его реализации потребуются аккумуляторы большой мощности, которые будут накапливать энергию днем и отдавать ночью.

Резервный способ подключения подходит для объектов с централизованной сетью. В таком случае устанавливаемые солнечные батареи играют роль дополнительного источника питания, что позволяет снизить цену на электричество.

Последний вариант предполагает подключение к сети. При этом избыточная энергия, вырабатываемая панелями будет поступать для продажи.

Также профессионалы не рекомендуют устанавливать солнечные батареи на крышу темного цвета, так как на ней они будут чрезмерно нагреваться. Идеальным вариантом является монтаже на светлое покрытие способное отражать лучи. Именно такой, рассеянный свет лучше всего воспринимается панелями.

Если планируется монтаж нескольких батарей, то расстояние между рядами не должно быть меньше 1,7 от их высоты, иначе элементы будут затенять друг друга.

Подключение солнечных панелей

Выбирая место для монтажа необходимо учитывать освещенность поверхности, поэтому идеально располагать панели с южной стороны здания. Большое влияние на выработку энергии играет и угол наклона. Он может быть 15-90 градусов и выбирается в зависимости от географической широты расположения населенного пункта.

Не должны затенять панели и соседние конструкции, деревья, антенны. Потому что даже небольшой участок на которые не попадают солнечные лучи, способен значительно снизить выработку энергии.

Для максимальной эффективности при выполнении монтажа солнечных панелей на крыше стоит использовать автоматическое поворотное устройство. Несмотря на высокую стоимость оно пользуется спросом на рынке, так как позволяет следить за солнцем.

В процессе эксплуатации необходимо периодически очищать батареи от пыли и грязи, поскольку они также снижают производительность оборудования.

Заключение

В монтаже нет особых сложностей, и они могут быть установлены самостоятельно. Однако, прежде чем приступать к этому, нужно учесть определенные правила и особенности самого процесса. А кроме этого стоит учитывать, что такие системы не являются идеальными и имеют свои недостатки. Причем это не только значительная стоимость, но и недостаточная эффективность работы в холодное время года.

(Нет голосов, будьте первым)

Подключение солнечных батарей к сети

Сделать это можно как самостоятельно, так и с привлечением специалистов.
Расчет правильной ориентации осуществляется на основании данных о географическом расположении здания. Для правильного размещения солнечных панелей при их монтаже нужно придерживаться перечисленных ниже принципов.
Нельзя использовать в качестве крышки оргстекло, так как оно перегревается и за счёт этого контакты между панелями приходят в негодность, а сама система может разгерметизироваться. Накопитель сгенерированной энергии — аккумулятор.
Потом груз убирается, а фанера и мат снимаются. Разумеется, если вы используете мобильную фотобатарею для подзарядки смартфона в многодневном походе, такие технологии не требуются. Если инсоляция позволяет, то установить солнечную панель можно и на внешней стороне балкона.
Так как они продаются в виде уголков, их потребуется самостоятельно собрать. Самостоятельная установка Зная, как подключить солнечную батарею к энергоснабжению вашего дома, вы сможете сэкономить на оплате труда монтажников. Если же присутствует уверенность, что припаять элементы получится самостоятельно, не повредив преобразователь, можно приобрести набор, в котором проводники приложены отдельно.

Рассмотрим три способа соединения, которые будут применимы и для самостоятельной сборки модулей из солнечных ячеек. После первичных вложений, полученная электроэнергия условно бесплатная требуются некоторые средства на обслуживание по истечении срока эксплуатации. Так как они продаются в виде уголков, их потребуется самостоятельно собрать

В заключение следует обратить внимание на то, что наибольшую выгоду от применения солнечных батарей получит наша планета, поскольку данный источник энергии не причиняет абсолютно никакого вреда окружающей среде

Монтаж конструкции Первостепенно надо определиться с местом установки — или прямо на крыше, или с использованием в качестве подставки каркаса из специальных ферм. Он следит за напряжением аккумулятора: при перезарядке аккумулятора в дневное время 14 Вольтах на клеммах , он автоматически отключает зарядку, а ночью, в случае разряда, то есть предельно низкого напряжения в 11 Вольт, прекращает работу электростанции. Где лучше установить панели? При одинаковых характеристиках, следующий вид панелей — тонкопленочный, потребует для установки в доме большей площади. Если эту проблему невозможно решить, то лучше установить панели не на крыше, а на отдельных столбах во дворе.

Сокращение расхода газа и электричества в доме благодаря использованию солнечных батарей. Как подключить солнечную батарею Как подключить солнечную батарею Вопрос как подключить солнечную батарею решается с помощью комплектующих систему элементов.
Схема подключения солнечных панелей к щитку приборов.

Необходимые материалы и инструменты

Для изготовления солнечной панели своими руками нужно подготовить:

  1. Светодиоды или диоды.
  2. Картонку или пластмассовую панель. Лучше взять панель от старых устройств (стабилизатора, радио). Эти панели имеют в себе много отверстий, в которые удобно вставлять контакты диодов. В картонке эти отверстия придется делать своими руками.
  3. Диод Шоттки. Необходим для предотвращения обратного движения электрического тока.
  4. Медные провода.
  5. Аккумулятор. Вполне подойдут аккумуляторы от фонариков, выпущенных в Китае. Обычно, один из них имеет напряжение 4 В и емкость не больше 1 500 мА.
  6. Олово.

Для изготовления солнечной панели нужны инструментами:

  1. Паяльник.
  2. Нож.
  3. Молоток.
  4. Плоскогубцы.
  5. Амперметр и вольтметр.

Процесс монтажа солнечных батарей

Эффективность работы солнечных батарей напрямую зависит от правильности их установки. Поэтому перед началом установки солнечных батарей на скатную крышу необходимо:

  • осуществить проверку прочности поверхности крыши, возможность доступа к батареям;
  • месторасположение солнечных батарей не должно загораживаться;
  • лучше всего, если каждая плоскость будет устремлена в сторону юга.

Существует несколько способов сборки солнечных батарей. Для достижения наивысшего КПД можно комбинировать сразу несколько систем:

  • Поворотный механизм. Такая конструкция самая лучшая благодаря наличию встроенного электрического двигателя, способного менять наклон и поворот, можно непрерывно отслеживать положение солнца и получать от него максимум энергии.
  • Рамная конструкция. Этот тип монтажа солнечных батарей считается самым распространенным, так как подходит для большинства современных крыш.
  • Установка без подложки. Если скат вашей кровли приближен к сорока градусам, такой способ монтажа будет самым актуальным. В данном случае возможно заменить обычную кровлю солнечными батареями.

Монтаж солнечных батарей при помощи рамной конструкции

Этот тип самый приемлемый для многих пользователей. Для монтажа такой конструкции необходимо:

Рассчитать, выдержит ли крыша вес оборудования.
Рекомендуется усилить стропила в местах установки солнечной батареи.
Если вы планируете крепление нескольких батарей, для этого вам необходимо приобрести угловой профиль, имеющий размер 25×25. Если планируется монтаж на крышу дома более десяти квадратных метров, тогда для основания подойдет металлический уголок, размером 50×50.
Желательно, чтобы общий каркас был сварным, он более устойчив к порывам ветра

Или можно соединить детали при помощи болтов 6 и 8 мм.
Если ваш дом расположен в безветренной местности, для монтажа конструкции можно использовать алюминиевый профиль, несмотря на высокую стоимость такого профиля, его малый вес не будет создавать сильной нагрузки на крышу.
Важно, чтобы скос был регулируемым. Для этого детали должны подвижно соединяться в нижней части.
Для закрепления основы к кровельным балкам используется шпилька, ее диаметр должен составлять 12 мм. Место крепления можно усилить посредством шайб и подкладок.
После процедуры крепления каркаса следует подключить устройство к аккумуляторам, инверторам, контроллерам и к электросети дома.

Место крепления можно усилить посредством шайб и подкладок.
После процедуры крепления каркаса следует подключить устройство к аккумуляторам, инверторам, контроллерам и к электросети дома.

Важно: Если вы устанавливаете панели в несколько рядов, проследите за тем, чтобы передний ряд не затемнял последующие. Солнечную панель можно использовать в доме, который на многие километры удален от электросетей. Автономная электрическая система намного выгоднее электроэнергии, так как за покупку и монтаж оборудования вы заплатите всего лишь раз, а пользоваться бесплатным электричеством сможете на протяжении многих лет

Автономная электрическая система намного выгоднее электроэнергии, так как за покупку и монтаж оборудования вы заплатите всего лишь раз, а пользоваться бесплатным электричеством сможете на протяжении многих лет

Солнечную панель можно использовать в доме, который на многие километры удален от электросетей. Автономная электрическая система намного выгоднее электроэнергии, так как за покупку и монтаж оборудования вы заплатите всего лишь раз, а пользоваться бесплатным электричеством сможете на протяжении многих лет.

Самодельная солнечная батарея из полупроводниковых диодов или транзисторов

Необходимые для создания солнечной батареи р-n переходы есть и у полупроводниковых диодов, и у транзисторов. У диода 1 р-n переход, а транзистор имеет 2 таких перехода — между базой и коллектором, между базой и эмиттером. Возможность использования полупроводникового прибора в этом качестве определяется 2-мя условиями:

  • должна существовать возможность открыть р-n переход;
  • площадь р-n перехода должна быть достаточно большой.

Самодельная транзисторная солнечная батарея

Схема подключения солнечной батареи.

Второе условие обычно выполняется для мощных плоскостных транзисторов. Кремниевый n-р-n транзистор КТ801 (а) интересен тем, что у него легко открыть переход. Достаточно надавить плоскогубцами крышку и аккуратно снять ее. У мощных германиевых транзисторов П210-П217 (б) нужно аккуратно разрезать крышку по линии АА и снять ее.

Подготовленные транзисторы, прежде чем использовать их в качестве элементов солнечной батареи, следует проверить. Для этого можно использовать обычный мультиметр. Переключив прибор в режим измерения тока (предел несколько миллиампер), включить его между базой и коллектором или эмиттером транзистора, переход которого хорошо освещен. Прибор должен показать небольшой ток — обычно доли миллиампера, реже чуть больше 1 мА. Переключив мультиметр в режим измерения напряжения (предел 1-3 В), мы должны получить значение выходного напряжения порядка нескольких десятых долей вольта. Желательно рассортировать их по группам с близкими значениями выходных напряжений.

Для увеличения выходного тока и рабочего напряжения применяется смешанное соединение элементов. Внутри групп элементы с близкими значениями выходных напряжений соединяются параллельно. Общий выходной ток группы равен сумме токов отдельных элементов. Группы между собой включаются последовательно. Их выходные напряжения складываются. Для транзисторов со структурой n-р-n полярность выходного напряжения будет противоположной.

Для сборки источника тока лучше разработать монтажную плату из фольгированного стеклотекстолита. После распайки элементов, плату лучше поместить в корпус подходящих размеров и закрыть сверху пластиной из оргстекла. Источник тока из нескольких десятков транзисторов генерирует напряжение в несколько вольт при выходном токе в несколько миллиампер. Ее можно использовать для подзарядки маломощных аккумуляторов, для питания маломощного радиоприемника и других маломощных электронных устройств.

Самодельная диодная солнечная батарея

Может быть изготовлена своими руками и солнечная батарея на диодах. В качестве примера опишем изготовление батарей на плоскостных кремниевых диодах КД202. . Вместо них можно использовать другие полупроводниковые выпрямители: Д242, Д237, Д226 и т.д.

Чтобы открыть р-n переход диода КД202, нужно проделать следующие операции:

Схема подключения резистора.

  1. Зажав диод в тисках за фланец, отрезать, а затем аккуратно расправить вывод анода, чтобы потом можно было легко освободить припаянный к р-n переходу медный провод.
  2. Приложив к сварному соединению нож или другой острый предмет, легкими ударами, поворачивая в тисках диод, отделить защитный фланец.

Примерно так же можно отделить защитный фланец и других диодов.

В солнечной батарее подготовленные диоды, как и транзисторы в приведенной выше схеме, соединяются смешанно. В каждой группе элементы также соединяются параллельно: с одной стороны между собой соединяются аноды диодов, а с другой — катоды. Отбирать элементы по группам можно так же, как и транзисторы. Чем больше в таком источнике тока отдельных элементов, тем больше его мощность.

Источник тока из 5 групп по 10 диодов генерирует напряжение порядка 2,5 В при силе тока 20-25 мА. Для изготовления самодельного источника тока допустимо использование выпрямительных диодов малой мощности типа Д223. Они удобны тем, что у них легко открыть для света р-n переход. Для этого достаточно подержать их некоторое время в ацетоне, после чего защитная краска легко очищается со стеклянного корпуса.

Не забывайте, что при работе с полупроводниковыми приборами, не следует забывать, что они легко выходят из строя при перегреве. Для пайки следует применять легкоплавкий припой и маломощный паяльник, стараясь не прогревать слишком долго место спайки.

Нетрудно заметить, что изготовление и сборка самодельной полупроводниковой солнечной батареи — задача не очень сложная для человека, знакомого с азами конструирования электронных устройств. Попробуйте — у вас все получится!

На какую мощность солнечных батарей можно рассчитывать

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

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

График зависимости мощности солнечной батареи в зависимости от освещённости

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

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

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

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

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

Заключение

Подытоживая вышесказанное, можно отметить, что солнечные батареи — это экономически выгодный метод энергообеспечения и отличная бизнес-идея, ведь избыточную энергию можно не только использовать для бытовых нужд, но даже для майнинга или продажи. Так как данная сфера еще только развивается, то приобретение и установка готовых конструкций стоит внушительных средств. Однако четверть стоимости можно сэкономить, смонтировав солнечные панели своими руками, приобретя только фотоэлементы и материалы.

Количество получаемой электроэнергии напрямую зависит от масштаба конструкции. Маленькая самодельная солнечная батарея может применяться для мобильной подзарядки гаджетов или питания световых диодов, а вот установка солнечной панели на крышу дома способна покрыть всю или часть потребляемой электроэнергии его жильцами.

Поделитесь в социальных сетях:ВКонтактеFacebookTwitter
Напишите комментарий