Cum să faci o baterie solară cu propriile mâini: instrucțiuni pentru auto-asamblare

Panourile solare sunt o sursă de energie care poate fi folosită pentru a genera energie electrică sau căldură pentru o clădire joasă. Dar panourile solare sunt scumpe și sunt inaccesibile pentru majoritatea locuitorilor țării noastre. Sunteți de acord?

Este o altă chestiune când faci singur o baterie solară - costurile sunt reduse semnificativ, iar acest design nu funcționează mai rău decât un panou produs industrial. Prin urmare, dacă vă gândiți serios să cumpărați o sursă alternativă de energie electrică, încercați să o faceți singur - nu este foarte dificil.

Acest articol va discuta despre fabricarea panourilor solare. Vă vom spune de ce materiale și instrumente veți avea nevoie pentru aceasta. Și puțin mai jos veți găsi instrucțiuni pas cu pas cu ilustrații care demonstrează clar progresul lucrării.

Pe scurt despre dispozitiv și funcționare

Energia solară poate fi transformată în căldură, atunci când purtătorul de energie este un fluid de răcire, sau în energie electrică, colectată în baterii. Bateria este un generator care funcționează pe principiul efectului fotoelectric.

Conversia energiei solare în electricitate are loc după ce razele soarelui lovesc plăcile fotocelulelor, care sunt partea principală a bateriei.

În acest caz, cuantele de lumină își „eliberează” electronii de pe orbite extreme. Acești electroni liberi produc un curent electric care trece prin controler și se acumulează în baterie, iar de acolo ajunge la consumatorii de energie.

Elementele din silicon acționează ca plăci fotocelule. O placă de siliciu este acoperită pe o parte cu un strat subțire de fosfor sau bor, un element chimic pasiv.

În acest loc, sub influența luminii solare, se eliberează un număr mare de electroni, care sunt reținuți de pelicula de fosfor și nu zboară separat.

Pe suprafața plăcii există „urme” metalice pe care se aliniază electronii liberi, formând o mișcare ordonată, adică. electricitate.

Cu cât mai multe astfel de napolitane-fotocelule de siliciu, cu atât se poate obține mai mult curent electric. Citiți mai multe despre principiul de funcționare al unei baterii solare Mai departe.

Stratul superior al plăcilor fotocelule este acoperit cu un strat care împiedică reflectarea luminii solare din plăci, crescând eficiența acestora

Materiale pentru realizarea unei plăci solare

Când începeți să construiți o baterie solară, trebuie să vă aprovizionați cu următoarele materiale:

• plăci de silicat-fotocelule;
• foi din PAL, colțuri și lamele din aluminiu;
• cauciuc spumă tare de 1,5-2,5 cm grosime;
• un element transparent care acționează ca bază pentru plachetele de siliciu;
• șuruburi, șuruburi autofiletante;
• Sigilant siliconic pentru uz exterior;
• fire electrice, diode, terminale.

Cantitatea de materiale necesare depinde de dimensiunea bateriei dvs., care este cel mai adesea limitată de numărul de celule solare disponibile. Instrumentele de care veți avea nevoie sunt: ​​o șurubelniță sau un set de șurubelnițe, un ferăstrău pentru metal și lemn, un fier de lipit. Pentru a testa bateria finită, veți avea nevoie de un tester ampermetru.

Acum să ne uităm la cele mai importante materiale mai detaliat.

Placi de siliciu sau celule solare

Fotocelulele pentru baterii vin în trei tipuri:

• policristalin;
• monocristalin;
• amorf.

Napolitanele policristaline se caracterizează printr-o eficiență scăzută. Mărimea efectului benefic este de aproximativ 10 - 12%, dar această cifră nu scade în timp. Durata de viață a policristalelor este de 10 ani.

O baterie solară este asamblată din module, care la rândul lor sunt formate din convertoare fotoelectrice. Bateriile cu celule solare rigide din siliciu sunt un fel de sandviș cu straturi succesive montate într-un profil de aluminiu

Celulele solare monocristaline se laudă cu o eficiență mai mare - 13-25% și o durată lungă de viață - peste 25 de ani. Cu toate acestea, în timp, eficiența monocristalelor scade.

Convertizoarele monocristaline sunt produse prin tăierea cristalelor cultivate artificial, ceea ce explică cea mai mare fotoconductivitate și productivitate.

Fotoconvertoarele de film sunt produse prin depunerea unui strat subțire de siliciu amorf pe o suprafață flexibilă de polimer

Bateriile flexibile cu siliciu amorf sunt cele mai noi. Convertorul lor fotoelectric este pulverizat sau topit pe o bază de polimer. Eficiența este în jur de 5 - 6%, dar sistemele de film sunt extrem de ușor de instalat.

Sistemele de film cu fotoconvertitoare amorfe au apărut relativ recent. Acesta este un tip extrem de simplu și extrem de ieftin, dar își pierde calitățile de consum mai repede decât rivalii săi.

Nu este practic să folosiți fotocelule de diferite dimensiuni. În acest caz, curentul maxim produs de baterii va fi limitat de curentul celui mai mic element. Aceasta înseamnă că plăcile mai mari nu vor funcționa la capacitate maximă.

Când cumpărați celule solare, întrebați vânzătorul despre metoda de livrare; majoritatea vânzătorilor folosesc metoda de epilare pentru a preveni distrugerea elementelor fragile

Cel mai adesea, pentru bateriile de casă se folosesc fotocelule mono- și policristaline de 3x6 inci, care pot fi comandate în magazinele online precum E-bye.

Costul fotocelulelor este destul de mare, dar multe magazine comercializează așa-numitele elemente din grupa B. Produsele clasificate în această grupă sunt defecte, dar potrivite pentru utilizare, iar costul lor este cu 40-60% mai mic decât cel al plăcilor standard.

Majoritatea magazinelor online vând celule fotovoltaice în seturi de 36 sau 72 de plăci de conversie fotovoltaice. Pentru a conecta module individuale într-o baterie, vor fi necesare autobuze și vor fi necesare terminale pentru a se conecta la sistem.

Cadru și element transparent

Cadrul pentru viitorul panou poate fi realizat din lamele de lemn sau colțurile din aluminiu.

A doua opțiune este mai de preferat din mai multe motive:

• Aluminiul este un metal ușor care nu aplică o sarcină semnificativă asupra structurii de susținere pe care este planificată să fie instalată bateria.
• Când se efectuează tratamentul anticoroziv, aluminiul nu este susceptibil la rugină.
• Nu absoarbe umezeala din mediu și nu putrezește.

Atunci când alegeți un element transparent, trebuie să acordați atenție unor parametri precum indicele de refracție al luminii solare și capacitatea de a absorbi radiația infraroșie.

Eficiența fotocelulelor va depinde direct de primul indicator: cu cât indicele de refracție este mai mic, cu atât eficiența plăcilor de siliciu este mai mare.

Coeficientul minim de reflectare este pentru plexiglas sau versiunea sa mai ieftină - plexiglas. Indicele de refracție al policarbonatului este ușor mai scăzut.

Valoarea celui de-al doilea indicator determină dacă celulele solare din siliciu se vor încălzi sau nu. Cu cât plăcile sunt mai puțin expuse la căldură, cu atât vor dura mai mult. Radiația IR este absorbită cel mai bine de plexiglas special cu absorbție de căldură și sticlă cu absorbție IR. Un pic mai rău este sticla obișnuită.

Dacă este posibil, cea mai bună opțiune ar fi să folosiți ca element transparent sticla transparentă antireflex.

În ceea ce privește raportul dintre cost și refracția luminii și absorbția radiației IR, plexiglasul este cea mai bună opțiune pentru fabricarea panourilor solare.

Proiectarea sistemului și selectarea site-ului

Proiectul sistemului solar include calcule ale dimensiunii necesare a plăcii solare. După cum am menționat mai sus, dimensiunea bateriei este de obicei limitată de celule solare scumpe.

Bateria solară trebuie instalată la un anumit unghi, ceea ce ar asigura expunerea maximă a plachetelor de siliciu la lumina soarelui. Cea mai bună opțiune sunt bateriile care pot schimba unghiul de înclinare.

Locul de instalare a plăcilor solare poate fi foarte divers: la sol, pe un acoperiș înclinat sau plat al unei case, pe acoperișurile încăperilor utilitare.

Singura condiție este ca bateria să fie amplasată pe partea însorită a șantierului sau casei, nu umbrită de coroana înaltă a copacilor. În acest caz, unghiul optim de înclinare trebuie calculat folosind o formulă sau folosind un calculator specializat.

Unghiul de înclinare va depinde de locația casei, de perioada anului și de climă. Este de dorit ca bateria să aibă capacitatea de a schimba unghiul de înclinare în urma schimbărilor sezoniere ale înălțimii soarelui, deoarece Ele funcționează cel mai eficient atunci când razele soarelui cad strict perpendicular pe suprafață.

Pentru partea europeană a țărilor CSI, unghiul de înclinare staționar recomandat este de 50 - 60 º. Dacă designul oferă un dispozitiv pentru modificarea unghiului de înclinare, atunci iarna este mai bine să plasați bateriile la 70 º față de orizont, vara la un unghi de 30 º

Calculele arată că 1 metru pătrat de sistem solar face posibilă obținerea a 120 W. Prin urmare, prin calcule se poate stabili că pentru a asigura familia medie cu energie electrică în valoare de 300 kW pe lună este necesar un sistem solar de minim 20 de metri pătrați.

Va fi problematic să instalați imediat un astfel de sistem solar. Dar chiar și instalarea unei baterii de 5 metri va ajuta la economisirea energiei și va aduce o contribuție modestă la ecologia planetei noastre. De asemenea, vă sfătuim să vă familiarizați cu principiul calculării cantității necesare panouri solare.

O baterie solară poate fi folosită ca sursă de energie de rezervă în timpul întreruperilor frecvente ale sursei de alimentare centralizate. Pentru comutarea automată este necesar să se asigure un sistem de alimentare neîntreruptibilă.

Un astfel de sistem este convenabil prin faptul că, atunci când se utilizează o sursă tradițională de energie electrică, încărcarea se realizează în același timp bateria sistemului solar. Echipamentul care deservește bateria solară se află în interiorul casei, așa că este necesar să se asigure o încăpere specială pentru aceasta.

Când amplasați bateriile pe acoperișul înclinat al unei case, nu uitați de unghiul de înclinare al panoului; opțiunea ideală este atunci când bateria are un dispozitiv pentru schimbarea sezonieră a unghiului de înclinare

Instalarea unui panou solar pas cu pas

După ce ați ales un loc în care să amplasați panoul solar și echipamentele pentru întreținerea sistemului solar, precum și având la dispoziție toate materialele și instrumentele necesare, puteți începe instalarea bateriei.

În timpul instalării, este necesar să se respecte măsurile de siguranță, în special atunci când se efectuează instalarea unui panou finit pe acoperișul casei. Să ne uităm la un algoritm pas cu pas despre cum se face o baterie solară.

Pasul #1 - lipirea contactelor plăcilor de siliciu

Instalarea unei baterii solare de casă începe adesea cu lipirea conductorilor fotocelulelor. Desigur, dacă aveți ocazia, cel mai bine este să cumpărați imediat fotocelule cu conductori, pentru că Lipirea este o muncă foarte dificilă și minuțioasă, care necesită mult timp.

Lipirea se realizează după cum urmează:

1. Se iau o fotocelulă de siliciu fără conductori și o bandă conductoră metalică.
2. Conductoarele sunt tăiate folosind un semifabricat de carton, lungimea lor este de 2 ori mai mare decât dimensiunea plachetei de siliciu.
3. Conductorul este așezat cu grijă pe placă. Există doi conductori pe element.
4. Este necesar să se aplice acid în locul unde se va face lipirea pentru a lucra cu un fier de lipit.
5. Lipiți folosind un fier de lipit, atașând cu grijă conductorul pe placă.

În timpul procesului de lipire, nu puteți pune presiune pe elementul de silicat, deoarece este foarte fragil si se poate rupe! Daca ai norocul sa ai achizitionat fotocelule cu contacte gata facute, atunci te vei scuti de munca indelungata si complexa trecand direct la realizarea cadrului pentru viitoarea baterie.

Lipirea contactelor pentru fotocelulele defecte din grupa B se realizează în același mod și în aceeași direcție ca pentru plăcile întregi

Pasul #2 - realizarea unui cadru pentru o baterie solară

Cadrul este locul unde vor fi instalate fotocelulele. Pentru realizarea cadrului se iau colțuri și șipci din aluminiu din care sunt realizate ramele. Dimensiunea recomandată a colțului este de 70-90 mm.

Sigilantul siliconic este aplicat pe interiorul colțurilor metalice. Colțurile trebuie sigilate cu atenție; de ​​aceasta depinde durabilitatea întregii structuri.

După ce cadrul de aluminiu este gata, trecem la fabricarea carcasei din spate. Carcasa din spate este o cutie de lemn din PAL cu laturile joase.

Laturile înalte vor crea o umbră pe fotocelule, astfel încât înălțimea acestora nu trebuie să depășească 2 cm. Laturile sunt înșurubate cu șuruburi autofiletante și o șurubelniță.

Găurile de ventilație sunt realizate din PAL în partea de jos a carcasei cutiei. Distanța dintre găuri este de aproximativ 10 cm.În cadrul din aluminiu este instalat un element transparent (plexiglas, sticlă antireflex, plexiglas).

Elementul transparent este presat și fixat, fixarea lui se realizează folosind feronerie: 4 în colțuri, precum și 2 pe partea lungă și 1 pe partea scurtă a cadrului. Hardware-ul este atașat cu șuruburi.

Rama pentru bateria solară este gata și puteți trece la cea mai importantă parte - instalarea fotocelulelor. Înainte de instalare, este necesar să curățați plexiglasul de praf și să îl degresați cu un lichid care conține alcool.

Pasul #3 - instalarea de wafer-fotocelule de siliciu

Montarea și lipirea plachetelor de siliciu este partea cea mai consumatoare de timp a creării unui panou solar DIY. Mai întâi, plasăm fotocelulele pe plexiglas cu plăcile albastre îndreptate în jos.

Dacă este prima dată când asamblați o baterie, puteți utiliza un tampon de marcare pentru a poziționa plăcile exact la o distanță mică (3-5 mm) unele de altele.

1. Lipim fotocelulele conform următoarei scheme electrice: pistele „+” sunt situate pe partea din față a plăcii, „-” - pe spate. Înainte de lipire, aplicați cu atenție flux și lipiți pentru a conecta contactele.
2. Lipim toate fotocelulele secvenţial în rânduri de sus în jos. Rândurile trebuie apoi să fie conectate între ele.
3. Să începem să lipim fotocelulele. Pentru a face acest lucru, aplicați o cantitate mică de etanșant în centrul fiecărei plăci de siliciu.
4. Întoarcem lanțurile rezultate cu fotocelule cu susul în jos (unde sunt plăcuțele albastre) și așezăm plăcile conform marcajelor pe care le-am făcut mai devreme. Apăsați ușor fiecare placă pentru a o fixa pe loc.
5. Conectăm contactele fotocelulelor exterioare la magistrală, respectiv „+” și „-“.Se recomandă utilizarea unui conductor de argint mai larg pentru autobuz.
6. Bateria solară trebuie să fie echipată cu o diodă de blocare, care este conectată la contacte și împiedică descărcarea bateriilor prin structură pe timp de noapte.
7. Facem găuri în partea de jos a cadrului pentru a scoate firele.

Firele trebuie atașate la cadru, astfel încât să nu atârne; acest lucru se poate face folosind un etanșant siliconic.

Pasul #4 - Testați bateria înainte de sigilare

Testarea panoului solar trebuie efectuată înainte de etanșarea acestuia, pentru a putea elimina defecțiunile care apar adesea în timpul lipirii. Cel mai bine este să testați după lipirea fiecărui rând de elemente - acest lucru face mult mai ușor să detectați unde contactele sunt conectate prost.

Pentru testare veți avea nevoie de un ampermetru de uz casnic obișnuit. Măsurătorile trebuie făcute într-o zi însorită la 13-14 ore, soarele nu trebuie ascuns de nori.

Scoatem bateria afară și o instalăm în conformitate cu unghiul de înclinare calculat anterior. Conectam ampermetrul la contactele bateriei și măsurăm curentul de scurtcircuit.

Punctul de testare este că puterea de funcționare a curentului electric ar trebui să fie cu 0,5-1,0 A mai mică decât curentul de scurtcircuit. Citirile dispozitivului ar trebui să fie peste 4,5 A, ceea ce indică funcționalitatea bateriei solare.

Dacă testerul dă citiri mai mici, atunci undeva probabil că este întreruptă secvența de conectare a fotocelulelor.

De obicei de casă baterie solară, construit din fotocelule din grupa B, produce citiri de 5-10 A, ceea ce este cu 10-20% mai mic decât cel al panourilor solare produse industrial.

Pasul #5 - etanșarea fotocelulelor plasate în carcasă

Sigilarea se poate face numai după ce vă asigurați că bateria funcționează. Pentru etanșare, cel mai bine este să folosiți un compus epoxidic, dar având în vedere că consumul de material va fi mare, iar costul acestuia este de aproximativ 40-45 de dolari. Dacă este puțin scump, atunci puteți folosi același etanșant siliconic.

Atunci când utilizați etanșant siliconic, acordați prioritate celui al cărui ambalaj indică faptul că este potrivit pentru utilizare la temperaturi sub zero

Există două metode de etanșare:

• umplere completă, când panourile sunt umplute cu material de etanșare;
• aplicarea de etanșant pe spațiul dintre fotocelule și pe elementele exterioare.

În primul caz, etanșarea va fi mai fiabilă. După turnare, etanșantul ar trebui să se stabilească. Apoi, plexiglasul este instalat deasupra și apăsat strâns pe plăcile acoperite cu silicon.

Pentru a oferi absorbție a șocurilor și protecție suplimentară între suprafața din spate a fotocelulelor și cadrul din PAL, mulți meșteri recomandă instalarea unui tampon de spumă tare de 1,5-2,5 cm lățime.

Acest lucru nu este necesar, dar este recomandabil, având în vedere că plachetele de siliciu sunt destul de fragile și ușor de deteriorat.

După instalarea plexiglasului, se pune o greutate pe structură, sub influența căreia bulele de aer sunt stoarse. Bateria solară este gata și după teste repetate poate fi instalată într-o locație preselectată și conectată la sistemul solar al casei tale.

Concluzii și video util pe această temă

Revizuirea fotocelulelor comandate de la un magazin online chinezesc:

Instrucțiuni video pentru realizarea unei baterii solare:

A face o baterie solară cu propriile mâini nu este o sarcină ușoară. Eficiența majorității acestor baterii este cu 10-20% mai mică decât cea a panourilor produse industrial. Cel mai important lucru atunci când proiectați o baterie solară este să alegeți și să instalați corect fotocelulele.

Nu încercați să creați imediat un panou imens. Încercați să construiți mai întâi un dispozitiv mic pentru a înțelege toate nuanțele acestui proces.

Aveți abilități practice în crearea panourilor solare? Vă rugăm să împărtășiți experiența dvs. cu vizitatorii site-ului nostru - scrieți comentarii în blocul de mai jos. Acolo puteți pune întrebări despre subiectul articolului.