Сонячна батарея своїми руками [інструкція + схема]

1. Як працює сонячна батарея?
2. Які бувають сонячні батареї
3. типи батарей
4. З чого складається сонячна батарея
5. Скільки коштує виготовлення сонячної батареї?
6. Як зібрати сонячну батарею?
7. Як зробити сонячну батарею з фольги
8. Сонячна батарея з транзисторів
9. Сонячні батареї своїми руками з діодів
10. Тонкоплівкові сонячні батареї
11. Кремнієві (монокристалічні) сонячні батареї
12. Багатоперехідних (багатошарові, тандемні) сонячні модулі
13. висновок

Природа здатна забезпечити людство всіма необхідними ресурсами, в тому числі і електроенергією. Найбільшим джерелом енергії є Сонце, перетворення енергії якого активно застосовується і розвивається. Альтернативні методи і технології виробництва електричного струму здатні зробити електрозабезпечення більш ефективним і дешевим. Особливо це актуально для Майнер, адже витрати на виготовлення сонячної батареї можуть швидко окупитися, і майнінг почне приность чистий прибуток. Це може бути дуже вигідно, адже, як відомо, видобуток криптовалюта споживає величезну кількість електроенергії.

Як працює сонячна батарея?

Робота сонячної батареї грунтується на фотоелектричні ефекті. Перший функціонуючий фотоелемент був створений російським вченим Олександром Столєтова, але відкриття його ще середині XIX приписують французькому фізику Олександру Беккерелю.

Фотоелектричний ефект досягається шляхом замикання напівпровідників (фотоелементів) в електричний ланцюг. Один напівпровідник повинен мати в складі зайві електрони (n-шар), у другому їх повинно бракувати (р-шар). Промені сонця здатні вибивати зайві електрони з n-шару, після чого вони автоматично направляються на вільні місця в р-шарі, і навпаки. Таким чином досягається постійний рух електронів. Витіснення з р-шару електрони проходять через акумулятор і повертаються в n-шар.

Окремі фотоелементи можуть забезпечити електроенергією незначні за потужністю об'єкти, а для харчування великих об'єктів потрібно об'єднати безліч фотоелементів в один електричний ланцюг.

Першим в історії фотоелементом став селен, але він мав ККД менше одного відсотка, тому йому відразу ж стали шукати заміну. Знайшли її в кремніє і до сих пір цей елемент найбільш широко використовується в сонячних панелях.

Які бувають сонячні батареї

Сонячні панелі зараз широко застосовуються для живлення різних пристроїв, механізмів і приміщень, зокрема для мобільних гаджетів, електроавтомобілів. Використовуються сонячні батареї в квартирі, в будинку, на дачі і промислових об'єктах.

Класифікація сонячних батарей здійснюється за типом їх конструкції і умовно може бути розподілена на чотири основних види:

Тип Особливості Жорсткі
Виробляються в основному з кристалічного або аморфного кремнію. Являють собою тверду панель з фотоелементів.
плівкові
Такий вид являє собою тонку гнучку плівку з кристалічного або аморфного кремнію, телуриду кадмію та інших елементів.
односторонні
Панелі, які поглинають сонячні промені тільки з одного боку.
двосторонні
Фотоелементи здатні поглинати енергію з двох сторін.

типи батарей

Сонячна батарея, принцип роботи якої закладено у всіх випадках в фотоелектричні ефекті, може бути виконана з різних матеріалів.

Переважна більшість (приблизно 90%) всіх сонячних панелей проводитися з фотоелементів, що складаються з монокристалічного або полікристалічного кремнію. Наступні за популярністю тонкоплівкові панелі з напиленням з фоточутливих речовин. Вони мають меншу вартість, так як на їх виготовлення потрібна значно менша кількість матеріалу. А останню нішу займають багатоперехідних сонячні модулі, що складаються з шарів, здатних вловлювати і переробляти в електричний струм весь спектр сонячних променів.

Сонячні батареї з кремнію є прямокутну панель, що складається з фотоелементів. ККД таких панелей 15-20%, потужність може поступово знижуватися, приблизно на 20% кожні 25 років. Такі панелі стійкі до руйнівних факторів навколишнього середовища.

Тонкоплівкові сонячні батареї виготовляються з напиленням аморфного кремнію, телуриду кадмію, складу з селеніду, міді, індію і галію. ККД тонкоплівкових батарей становить 10-12%.

Багатомодульні сонячні панелі виготовляються з шарів різних матеріалів. Кожен шар уловлює один діапазон сонячних променів від ультрафіолетового до інфрачервоного, за рахунок цього сонячна панель поглинає весь спектр світла, а всередині системи відбувається кілька переходів електронів з n-шару в р-шар. З'єднання галію - основний елемент багатомодульних сонячних панелей. Така технологія застосовується для космічних станцій і марсоходів. ККД такої сонячної панелі залежить від кількості шарів. Так для двошарової комірки ККД становить 42%, тришарової - 49%, а для інших 68%.

Останнім часом виробниками активно розробляються органічні сонячні батареї, але на ринку вони ще широко не представлені. Фахівці Мічиганського університету придумали прозорі сонячні батареї, які здатні поглинати і ультрафіолетове, і інфрачервоне випромінювання без потреби використання багатошарової конструкції. Найцікавіше, що в теорії сонячним фотоелементом може виступати практично будь-який об'єкт з прозорою скляною поверхнею - від вікон будинків до екранів мобільних гаджетів.

Але поки це все в теорії і розробці, розглянемо реальні варіанти створення сонячної батареї своїми руками.

З чого складається сонячна батарея

Сонячна батарея - це система, переробна енергію сонячних променів в електричний струм. Вона складається з п'яти взаємопов'язаних комплектуючих компонентів:

• напівпровідників;
• джерела електроживлення;
• акумулятора;
• інвертора-перетворювача;
• стабілізатора напруги.

Одержуваний від напівпровідників постійний струм перетвориться інвертором в змінний 220 В, потім через стабілізатор напруги подається безпосередньо в джерело електроживлення або для накопичення в акумулятор.

Скільки коштує виготовлення сонячної батареї?

На сонячні батареї для дому ціни різні, вартість залежить від необхідної потужності. Готові батареї мають досить високу ціну. Купити одну сонячну панель, потужність якої становить 170 Вт, можна в середньому від $ 250 до $ 450. У той час як фотоелементи для самостійного виготовлення коштують значно дешевше, близько $ 30. Вартість комплекту в цілому з шинами, олівцями для пайки та іншими необхідними елементами 300-400 доларів.

Для виготовлення каркаса використовують алюмінієві куточки, фанеру, ДСП, а в якості захисного покриття підійде органічне або звичайне скло. Для герметизації конструкції використовують силіконові герметики або компаунди.

Перед тим, як зробити сонячну батарею в домашніх умовах, слід позначити її призначення, відповідно прорахувати потрібну потужність і розмір панелі і кількість матеріалів.

Як зібрати сонячну батарею?

З'єднання фотоелементів сонячних панелей має однакові схеми. Всі елементи можуть бути з'єднані в послідовне або паралельне ланцюг. Послідовне припаивание фотоелементів відбувається відповідно до таких етапами:

• Фотоелементи слід викласти на рівну поверхню, при цьому між ними повинна залишатися відстань в 5 мм.
• На точки пайки наноситися припій.
• Контакти елементів припаиваются послідовно один одному.
• Крайні контакти фотоелементів виводяться відповідно до плюса або мінуса на шину.
• На кінець шини встановлюється клеймо підключення.

Паралельне підключення має такі ж принципи пайки. Для паралельного з'єднання слід мінусовій контакт першого фотоелемента з'єднати з плюсовим контактом другого, мінусовій другого елементу - з плюсовим третього і т. Д. Крайні плюс і мінус всього ланцюжка з'єднуються загальною шиною.

В незалежності від того, як влаштована сонячна батарея, вона буде видавати однакову потужність розраховану від площі фотоелементів.

Перед тим, як зробити сонячну батарею, слід визначити:

• для яких цілей вона буде використовуватися
• які матеріали при цьому знадобляться. Для приватного будинку батарея повинна мати твердий захисний каркас, а для квартири більше підійдуть гнучкі сонячні батареї. Для різних цілей підійде свій тип батареї. Маленькі сонячні батареї можуть стати в нагоді для харчування окремих нізкопотреблямих об'єктів, а для будинків потрібні саморобні аналоги виробничих моделей. Сонячні батареї для дачі можна виконати навіть з підручних матеріалів.

Як зробити сонячну батарею з фольги

Необхідні матеріали:

• мідна фольга;
• пластикова пляшка;
• нагрівальні прилади;
• сіль;
• два провідника "крокодильчика".

Спочатку слід вирізати два однакових за площею аркуша фольги. Потім листи розміщують на електроплиті або іншому нагрівальному елементі для того, щоб оксидна плівка відшарувалася і її можна було прибрати.

Одному аркушу дають охолонути, інакше немає. Листи згинаються і розміщуються в пластиковій пляшці так, щоб вони не стикалися між собою. Всередину наливають воду з розчиненою в ній сіллю. Далі один провідник підключається до нагрітої панелі, утворюючи плюсовій контакт, другий - до не нагрітий, утворюючи мінусовій.

Сонячна батарея з транзисторів

Старі працюють транзистори також можуть згодитися для виготовлення батареї. Пластина, яка розміщена всередині транзисторів може виступати як фотоелемент.

Щоб виготовити батарею, транзистор слід розкрити, зрізавши з нього кришку. Розкриті транзистори згуртовуються між собою і розміщуються всередині корпусу. Сонячна батарея з транзисторів має низький ККД за рахунок маленького об'єму пластини, тому чим більше їх буде використано, тим потужніше буде батарея.

Сонячні батареї своїми руками з діодів

Фотоелементом в даному випадку буде виступати кристал, що міститься в діоді. Для того, щоб витягти кристал, слід розкрити діод і розігрівати його протягом 20 секунд, щоб розплавився припой. Чисті кристали розміщують на панелі і припаюють між собою послідовно або паралельно срібними контактами.

Тонкоплівкові сонячні батареї

Для виготовлення слід придбати відповідний фотоелемент необхідної площі. Тонкоплівкова сонячна панель може бути легко змонтована і поміщена на дах або на балкон. Така текстура приймає будь-які вигини і її монтаж не проблематичний, тому що не вимагає виготовлення каркаса.

Для підключення відрізки плівки з'єднують між собою і виводять загальні контакти через перетворювач і стабілізатор напруги в споживає мережу. Особливо вигідно використовувати тонкоплівкові сонячні батареї на даху приватних будинків. Під ними допускається розміщення труб. Така система дозволяє знімати зайвий нагрів з сонячних панелей для забезпечення більшого ККД, а підігрів води в трубах може використовуватися для опалення будинку.

Кремнієві (монокристалічні) сонячні батареї

Кремнієві сонячні батареї розміщують на сонячній стороні даху. Самі фотоелементи повинні бути розміщені на каркасі. Каркас може бути виконаний з будь-яких матеріалів.

Збірка сонячної батареї такого типу починається з виготовлення каркаса. Верхня його частина повинна бути виконана зі скла, поміщеного в раму, нижня частина - тверда рівна панель. Для установки буде потрібно сконструювати ніжки. Слід враховувати особливості місця установки і переважний нахил для сонячної панелі.

Далі придбані кремнієві елементи з'єднуються між собою в електричну мережу. Можна здійснювати пайку прямо на лицьовій стороні каркаса, розмістивши пластини обличчям вниз.

Виходи шин контактів виводяться через отвори в рамі, шви герметизуються, а сама конструкція закривається нижньою панеллю. Далі сонячна панель встановлюється, а контакти від неї прокладаються до джерела електромережі.

Багатоперехідних (багатошарові, тандемні) сонячні модулі

Багатоперехідних сонячні модулі підключаються і встановлюються аналогічно кремнієвим, тільки в своїй основі мають більш покращений фотоелемент. За рахунок цього і більш високий ККД, і відповідно вартість.

висновок

Підсумовуючи вищесказане, можна відзначити, що сонячні батареї - це економічно вигідний метод енергозабезпечення та відмінна бізнес ідея , Адже надлишкову енергію можна не тільки використовувати для побутових потреб, але навіть для Майнінг або продажу. Так як дана сфера ще тільки розвивається, то придбання та встановлення готових конструкцій стоїть значних коштів. Однак чверть вартості можна заощадити, змонтувавши сонячні панелі своїми руками, придбавши тільки фотоелементи та матеріали.

Кількість одержуваної електроенергії безпосередньо залежить від масштабу конструкції. Маленька саморобна сонячна батарея може застосовуватися для мобільного підзарядки гаджетів або харчування світлових діодів, а ось установка сонячної панелі на дах будинку здатна покрити всю або частину споживаної електроенергії його мешканцями.