Як самому зробити сонячну батарею

116

Сьогодні важко уявити собі заміський будинок або навіть невелику дачу без електрики. Але навіть якщо ваш будинок підключений до централізованої електромережі, можна спробувати зменшити витрати на електроенергію – і ось одного разу ви замислюєтеся, як зробити сонячні батареї. Можна придбати вже готовий сонячний колектор, але він обійдеться набагато дорожче саморобного, а виготовити його самостійно досить просто.

Зміст

  • Що таке сонячний колектор і як він працює
  • Матеріали і інструменти
  • Загальний порядок робіт
  • Як очистити фотопластинки від воску?
  • Монтаж фотоелементів

Саморобна батарея

Згідно з розрахунками в сонячний день один квадратний метр сонячної панелі генерує приблизно 120 Вт електроенергії. Відповідно, десятиметрова панель виробляє близько кіловата. У будинку з постійним проживанням родини 3-4 людини щомісяця витрачається 300-350 кВт електроенергії. Тому якщо сонячна батарея стане основним джерелом енергії, загальна площа уловлювача сонячних променів повинна бути не менше 20 квадратних метрів.

Що таке сонячний колектор і як він працює

По своїй конструкції сонячний колектор це всього лише контейнер, в якому закріплено безліч невеликих дуже крихких пластин – сонячних елементів. Генерується ними електроенергія заряджає акумулятор, який і є джерелом електроживлення.

электропитание от солнца

Фотопластинки

Фотопластини бувають різних розмірів і форм, але:

  • незалежно від форми та розміру елементів одного й того ж типу генерують однакову напругу;
  • елементи більшої площі генерують більший струм;
  • потужність колектора обчислюють за формулою «напруга, помножене на генерований струм».

Таким чином, батарея з великих сонячних осередків при однаковій напрузі видасть більшу потужність струму, ніж зібрана з дрібних, але буде більш складною та громіздкою. Батарея з дрібних осередків дозволяє зібрати більш легкий колектор. Але для того, щоб отримати потрібну потужність, його площа повинна бути більшою.

Не використовуйте в одній сонячної панелі елементи різних розмірів. Максимальний струм, який ви від неї отримаєте, обмежується струмом найменшої клітинки. Більш великі сегменти при цьому будуть працювати не в повну силу.

Матеріали і інструменти

Щоб зібрати сонячну батарею в домашніх умовах, перш за все потрібні фотопластинки. У набір Solar Cells (з 36 і 72 елементів), крім самих пластин, входить все, що потрібно для зборки – провідники, шини, діоди Шотткі і паяльні олівець з кислотою. Всі ці комплектуючі можна придбати і окремо.

Потужність такої батареї – 60 вт; напруга – 18 вольт. Енергії заряжающегося від неї акумулятора вистачає на кілька годин роботи світильників, телевізора, зарядки для телефону і т. д. Щоб зменшити енергоспоживання, встановіть в будинку не звичайні, а економні люмінесцентні лампи.

В інтернет магазинах можна знайти так звані «модулі В-типу». Такі панелі, відбраковані в промисловому виробництві, зберігають всі свої властивості, але набагато дешевше. Краще купувати пластини з вже припаяними провідниками – саме припаивание проводів забирає найбільше часу.

Загальний порядок робіт

По суті корпус для сонячного колектора – це всього лише ящик з низькими бортами, які не будуть затінювати фотопластинки, коли промені падають під кутом. Його можна виготовити на основі каркаса з алюмінієвого профілю (дном служить лист полікарбонату, оргскла і т. д.), а можна і з звичайною 10-міліметрової фанери і дерев’яних брусків.

каркас из дерева

Дерев’яний каркас сонячного колектора

  • По периметру фанерного листа приклейте і додатково пригвинтіть шурупами бруски перерізом 2 див. Монтувати пластини зручніше не одним масивом, а групами по 18 штук. Для цього посередині прибивають розділову рейку. Ящик всередині і зовні фарбують водостійкою фарбою.
  • У нижній частині корпусу і розділювальній смузі 6-міліметровим свердлом просвердліть вентиляційні отвори. Через один з отворів в розділовій рейці буде проходити провід, який з’єднує частини батареї, його можна зробити з врахуванням товщини дроту.
  • «Мозаїку» з фрагментів-осередків збирають на підкладці з будь-якого тонкого, жорсткого і не проводить струм матеріалу (наприклад ДСП) і кріплять у корпусі. Відео по правильній збірці можна знайти на деяких спеціалізованих сайтах. Перед складанням підкладку теж фарбують з двох сторін.
  • Загальний пучок проводів виводиться з батареї через отвір у днищі ближче до її верху. Щоб вони не випадали з корпусу, дроти краще зав’язати у вузол і закріпити герметиком. Після того, як він висохне, можна кріпити верхню захисну панель. Якщо накрити і заізолювати батарею до висихання силікону, на внутрішній поверхні захисного екрана від його випарів утворюється плівка, яка знижує прозорість екрану.
  • Лицьову сторону готового колектора накривають оргсклом або іншим міцним прозорим матеріалом. Для кожної частини рами потрібен окремий аркуш. Їх кріплять шурупами і ізолюють по периметру силіконовим герметиком.
  •  лист ДСП

    Підкладка (перфорований лист ДСП)

    Як очистити фотопластинки від воску?

    Так як фотоелементи дуже тендітні, деякі продавці перед відправкою заливають їх воском для запобігання від ударів. Перед тим як починати роботу з такими панелями, їх потрібно очистити. Робиться це за допомогою гарячої води та мильних ванночок.

    Покладіть фотоелементи в холодну воду і повільно їх нагрівайте, не доводячи до кипіння – при кипінні вони будуть битися один об одного. Висока температура теж може пошкодити контакти. Розділяти фотопластинки зручно пластмасовими (не металевими) щипцями і лопаткою.

    Розділені пластини переносять у другу ємність – з мильною водою, де їх обережно відчищають від залишків воску. Після цього їх промивають у чистій теплій воді і викладають на рушник для просушування. Особливо обережно треба поводитися з пластинками, до яких припаяні провідники: при поділі проводки можуть порватися.

    Монтаж фотоелементів

    Починають монтаж з промальовування «сітки» на монтажній поверхні і на підкладці. Приклейте по куточках кожної розміченій клітинки на монтажній поверхні маленькі пластмасові хрестики, які застосовують для укладання кахлю. Тоді при монтажі пластинки не будуть зміщуватися.

    Викладіть елементи тильною стороною вгору на відстані 3-5 міліметрів один від одного. з’єднувати фотопластинки в кожній групі з 18 штук потрібно послідовно. Після цього, щоб отримати заданий напруга, групи також з’єднують послідовно. Якщо з’єднати пластини і їх групи паралельно, сила струму буде вище, а потужність – нижче, ніж при послідовному з’єднанні.

    фотоэлементы

    Фотоелементи, змонтовані на підкладці

    Для паяння використовують малопотужний паяльник і прутковий припой з каніфольної серцевиною. Точка пайки перед споюванням змащують олівцем-флюсом. Фотопластини дуже тонкі і крихкі, тому натискати на паяльник не можна.

    Одну групу споюють «ланцюжками» з 6-ти елементів. Так як їх з’єднують послідовно, середню ланцюжок потрібно обережно повернути по відношенню до двох іншим на 180 градусів. Якщо ви вирішили поєднати ланцюжка між собою спеціальною шиною (широким плоским проводом), повертати середній ряд не потрібно.

    схема сборки

    Схема складання сонячних елементів (з’єднання ланцюжків шиною)

    Навіщо потрібні діоди Шотткі?

    Як вже говорилося, в набори Solar sells, крім самих фотоелементів і матеріалів для пайки, входять так звані діоди Шотткі (шунтуючі діоди). Що це таке і обов’язково їх ставити? Спрощено кажучи, ці діоди не дають батареї розряджатися вночі і в похмуру погоду.

    Передбачається, що такий діод бажано припаювати до кожної клітинки, але на практиці його ставлять на всю батарею («мінус» діода припаюється до «плюса» акумулятора). Найбільш оптимально встановлювати діод Шотткі на кожну половину батареї, описаної вище. Тоді якщо одна її частина опиниться в тіні, друга буде продовжувати працювати. Встановлювати шунтуючі діоди краще всередині, а не зовні батарей – вони ефективніше працюють при більш високій температурі.

    Приклеювання панелей

    Тепер можна клеїти ланцюжка пластин на підкладку. Нанесіть краплю силіконового герметика в центр кожної з шести пластинок в ланцюжки. Переверніть ланцюжок горілиць і укладіть на розмітку. Обережно притисніть, щоб герметик «схопився». Ланцюжок дуже гнучка, тому щоб не порвати тонкі проводки, перевертати її краще удвох.

    Обережніше з герметиком! Крапля герметика в центрі пластинки міцно приклеїть її до основи. Але якщо ви нанесете склеювальний склад по всій площі пластини, вона з часом зламається. Так відбувається тому, що при нагріванні і охолодженні основа і пластинки розширюються і стискуються по-різному.

    Ще один спосіб приклеїти отриману панель до підкладки – використовувати для цього двосторонню м’яку полімерну монтажну стрічку типу Rollfix. Вона придатна для застосування на відкритому повітрі. Наріжте з стрічки невеликі шматочки, які (так само, як і герметик) помістіть в центри пластинок.

    Захисне скло

    Чим більш прозорим буде захисний матеріал сонячної батареї – тим краще. Можна використовувати звичайне віконне скло товсте, а можна взяти для корпусу сонячної батареї частина стандартного склопакета. Але скло може розбитися під час граду, а змінювати захисну панель на колекторі досить складно.

    Найкращим матеріалом для захисного екрана вважаються плексиглас або оргскло. Кріпити лист можна силіконовим герметиком, а можна використовувати ту ж монтажну стрічку Rollfix. Склярі використовують для приклеювання скла хитрий спосіб, який дозволяє приклеїти його швидко і рівно.

    Наклейте монтажну стрічку по периметру короба, але зніміть краєчок захисту з верхнього клейкого шару. Тепер накладіть лист скла, оргскла або плексигласу трохи підніміть його і витягніть «за хвостик» всю захисну плівку. Лист ляже на місце. Тепер залишається заізолювати стики герметиком, і батарея готова.