Як зробити сонячну батарею для будинку своїми руками - інструкція з виготовлення повноцінного пристрою для дачі і компактних приладів з підручних засобів з фото і відео

1. Що являє собою сонячна батарея і для чого вона використовується?
2. Переваги і недоліки
3. Інструменти і матеріали
4. вибір фотоелементів
5. Інструкція по виготовленню
6. Підготовка фотоелементів і пайка провідників
7. Як зібрати корпус
8. Збірка елементів і герметизація
9. Відео: Виготовлення сонячної батареї своїми руками в домашніх умовах
10. Виготовлення пристрою з підручних засобів
11. Використання старих транзисторів
12. застосування діодів
13. Пристрій з листів міді
14. Чи є вигода?

Одним із способів скоротити оплату комунальних послуг є використання сонячних батарей. Таку батарею можна зробити і встановити своїми руками.

Що являє собою сонячна батарея і для чого вона використовується?

Сонячна батарея - це пристрій, принцип роботи якого заснований на здатності фотоелементів перетворювати енергію сонця в електрику. Ці перетворювачі з'єднані між собою в загальну систему. Одержуваний електричний струм накопичується в спеціальних пристроях - акумуляторах.

Чим більше площа панелей, тим більше електричної енергії можна отримати

Потужність сонячної батареї залежить від розміру поля з фотоелементів. Але це не означає, що тільки великі площі здатні відтворити необхідну кількість електроенергії. Наприклад, всім знайомі калькулятори можуть використовувати портативні сонячні батареї, які вмонтовані в їх корпус.

Переваги і недоліки

До переваг сонячної батареї відносяться:

• простота монтажу і обслуговування;
• відсутність шкоди для навколишнього середовища;
• невелика маса панелей;
• безшумна робота;
• незалежні від розподільчої мережі постачання електричної енергії;
• нерухомість елементів конструкції;
• невеликі грошові витрати на виготовлення;
• довгий термін експлуатації.

У число недоліків сонячної батареї входять:

• трудомісткість процесу виготовлення;
• марність в темний час доби;
• потреба у великій площі для установки;
• сприйнятливість до забруднень.

Хоча виготовлення сонячної батареї є трудомістким процесом, її можна зібрати своїми руками.

Інструменти і матеріали

Якщо немає можливості придбати готову сонячну батарею для будинку, її можна зробити самостійно.

Для виготовлення сонячної батареї знадобляться:

• фотоелементи (для створення геліопанелі);
• набір спеціальних провідників (для з'єднання фотоелементів);
• алюмінієві куточки (для корпусу);
• діоди Шотки;
• кріпильні металовироби;
• гвинти для кріплення;
• лист полікарбонату (прозорий);
• силіконовий герметик;
• паяльник.

вибір фотоелементів

Сьогодні виробники пропонують споживачам вибір з двох типів пристроїв. Фотоелементи з монокристалічного кремнію мають ККД до 13%. Вони відрізняються низькою ефективністю при похмурій погоді. Фотоелементи з полікристалічного кремнію мають ККД до 9%, проте вони здатні працювати не тільки в сонячні, але і в хмарні дні.

Щоб забезпечити дачу або невеликий приватний будинок електроенергією, досить скористатися полікристала.

Важлива інформація: Бажано купувати фотоелементи у одного виробника, так як осередки різних марок можуть мати істотні відмінності, що позначається на ефективності роботи і процесі складання, а також призводить до більш високих витрат енергії при експлуатації.

При виборі фотоелементів необхідно звернути увагу на наступне:

• чим більше осередок, тим більша кількість енергії вона виробляє;
• елементи одного типу створюють однакову напругу (від розміру даний показник не залежить).

Щоб визначити потужність сонячної батареї, досить генерований струм помножити на напругу.

Відрізнити полікристалічні фотоелементи від монокристалічних досить просто. Перший тип виділяється яскраво-синім кольором і квадратною формою. Монокристалічні фотоелементи темніше, вони зрізані по краях.

Полі-і монокристалічні панелі легко відрізнити навіть на перший погляд

Важлива інформація: Рекомендується купувати фотоелементи однакового розміру, інакше генерується струм обмежиться розміром найменшого сейфу.

Не варто віддавати перевагу продукції зі зниженою ціною, оскільки вона може відмовитися отбраковкой - це деталі, які не пройшли тест на заводі. Краще скористатися послугами перевірених постачальників, які хоч і пропонують товар за вищою ціною, зате відповідають за його якість. Якщо немає досвіду в зборі фотоелементів, рекомендується придбати кілька тестових зразків, щоб потренуватися, а тільки потім купити продукцію для виготовлення самої батареї.

Деякі виробники запаюють фотоелементи в віск, щоб запобігти псуванню під час перевезення. Однак позбутися від нього досить складно через великий ризик пошкодження пластин, тому рекомендується купувати фотоелементи без воску.

Інструкція по виготовленню

Процес виготовлення сонячної батареї складається з декількох етапів:

1. Підготовка фотоелементів і пайка провідників.
2. Створення корпусу.
3. Збірка елементів і герметизація.

Підготовка фотоелементів і пайка провідників

На столі збирається набір фотоячеек. Припустимо, виробник вказує на потужність 4 Вт і напруга 0,5 вольт. У такому випадку потрібно використовувати 36 фотоелементів, щоб створити сонячну батарею на 18 Вт.

За допомогою паяльника, потужність якого становить 25 Вт, наносяться контури, утворюючи припаяні проводки з олова.

Якість пайки є головною вимогою для ефективної роботи сонячної батареї

Важлива інформація: Бажано виконувати процес пайки на рівній твердій поверхні.

Потім все осередки з'єднуються між собою відповідно до електричної схеми. При підключенні сонячної панелі можна скористатися одним з двох способів: паралельним або послідовним з'єднанням. У першому випадку плюсові клеми з'єднуються з позитивними, мінусові з мінусовими. Потім клеми з різним зарядом виводяться до акумулятора. Послідовне підключення передбачає з'єднання протилежних зарядів шляхом почергового скріплення осередків між собою. Після цього залишилися кінці виводяться до акумуляторної батареї.

Важлива інформація: Незалежно від того, який вид підключення ви вибрали, необхідно передбачити шунтуючі діоди, які встановлюються на клеми «плюс». Ідеально підходять діоди Шорка. Вони перешкоджають розрядці пристрої вночі.

Коли спайка буде завершена, потрібно винести осередки на сонці, щоб перевірити їх працездатність. Якщо функціональність в нормі, можна починати збірку корпусу.

Перевірка пристрою виконується на сонячній стороні

Як зібрати корпус

• Підготувати куточки з алюмінію з невисокими бортиками.
• Для метизів попередньо виконуються отвори.
• Потім на внутрішню частину алюмінієвого куточка наноситься силіконовий герметик (бажано зробити два шари). Від того, наскільки якісно він буде завдано, залежить герметичність, а також тривалість служби сонячної батареї. Важливо звернути увагу на відсутність незаповнених місць.
• Після цього в раму поміщається прозорий лист полікарбонату і щільно фіксується.
• Коли герметик висохне, кріпляться металовироби з шурупами, що забезпечить більш надійне кріплення.

З огляду на крихкість конструкції, рекомендується спочатку створити каркас, а потім тільки встановлювати фотоелементи

Важлива інформація: Крім полікарбонату можна використовувати оргскло або антиблікове скло.

Збірка елементів і герметизація

• Очистіть прозорий матеріал від забруднень.
• Додайте фотоелементи на внутрішній стороні аркуша з полікарбонату на відстані 5 мм між осередками. Щоб не помилитися, попередньо зробіть розмітку.
• На кожен фотоелемент нанесіть монтажний силікон.

Щоб продовжити термін служби сонячної батареї, рекомендується нанести на її елементи монтажний силікон і закрити задньою панеллю

• Після цього прикріплюється задня панель. Після застигання силікону потрібно герметизувати всю конструкцію.

Герметизація конструкції забезпечить щільне прилягання панелей один до одного

Відео: Виготовлення сонячної батареї своїми руками в домашніх умовах

Правила установки

Щоб отримати можливість використовувати сонячну батарею по максимуму, рекомендується при установці пристрою дотримуватися певних правил:

1. Необхідно правильно вибрати місце. Якщо розмістити сонячну батарею там, де постійно присутня тінь, пристрій буде малоефективно. Виходячи з цього, не рекомендується встановлювати прилад біля дерев, бажано вибирати відкрите місце. Багато монтують сонячну батарею на даху будинку.
2. При установці необхідно направляти пристрій в сторону сонця. Потрібно домогтися максимального попадання його променів на фотоелементи. Наприклад, перебуваючи на півночі, слід орієнтувати лицьову сторону сонячної батареї на південь.
3. Велику роль відіграє визначення ухилу пристрою. Він також залежить від географічного положення. Вважається, що кут нахилу повинен складати широту, в якій встановлюється батарея. При розміщенні в зоні екватора доведеться робити настроювання кута нахилу по пори року. Корекція складе 12 градусів, з огляду на збільшення і зменшення влітку і взимку відповідно.
4. Рекомендується встановити сонячну батарею в доступному місці. У міру використання пристрою його лицьова сторона накопичує бруд, а в зимовий час її заносить снігом, і в результаті вироблення енергії знижується. Тому необхідно періодично проводити чистку батареї, видаляючи наліт з її лицьовій панелі.

Виготовлення пристрою з підручних засобів

На сьогоднішній день умільцями були розроблені способи створення сонячних батарей з підручних матеріалів, але виправдана така економія?

Використання старих транзисторів

Для виготовлення сонячної батареї можна використовувати старі транзистори. Для цього зрізують їх кришки, зафіксувавши прилади в лещатах за ободок. Потім виконується вимір напруги під впливом світла. Необхідно визначити його на всіх висновках приладу з метою виявлення максимальних значень. Напруга залежить від потужності транзистора, а також від габаритів кристала.

Зрізати кришку транзистора потрібно акуратно, інакше можна пошкодити тонкі дроти, які підведені до напівпровідникового кристалу

Після цього можна приступити до виготовлення сонячної батареї. Використовуючи п'ять транзисторів і, з'єднавши їх послідовно, можна отримати пристрій достатньою для забезпечення роботи калькулятора потужності. Каркас збирається з листового пластику. Необхідно просвердлити в ньому отвору, потрібні для виведення транзистора. Калькулятор на основі такої сонячної батареї працює стабільно, однак потрібно, щоб він знаходився не далі 30 см від джерела світла. Для кращих результатів доцільно використовувати другу ланцюжок транзисторів.

застосування діодів

Для збору сонячної батареї знадобиться багато діодів. Крім того, використовується плата для підкладки. В процесі виготовлення застосовується паяльник.

Спочатку потрібно відкрити внутрішній кристал, щоб на нього потрапляли промені сонця. Для цього верхівка діода зрізається і знімається. Нижню частину, де знаходиться кристал, необхідно підігріти над газовою плитою близько 20 секунд. Коли розплавиться припій кристала, він легко зніметься пінцетом. Аналогічна маніпуляція проводиться з кожним діодом. Потім кристали припаиваются до плати.

Елементи сонячної батареї з діодів з'єднуються між собою за допомогою тонких мідних проводів

Для отримання 2-4 В достатньо 5 блоків, що складаються з п'яти кристалів, спаяних послідовно. Блоки розміщуються між собою паралельно.

Пристрій з листів міді

Щоб виготовити сонячну батарею з листів міді, буде потрібно:

• самі мідні листи;
• два затиску «крокодил»;
• мікроамперметр високої чутливості;
• електрична плита (не менше 1000 Вт);
• пластикова пляшка з обрізаним верхом;
• дві ложки кухонної солі;
• вода;
• наждачний папір;
• ножиці по листовому металу.

Порядок дій:

1. Спочатку відріжте шматок міді, який за розмірами відповідає тену на плиті. Поверхня листа очистіть від жиру і зачистите наждачним папером, потім помістіть на плиту і нагрівайте при максимальній температурі.
2. Під час утворення окису можна побачити різнокольорові візерунки. Необхідно дочекатися чорного кольору, а потім залишити мідний лист нагріватися ще близько півгодини. Після закінчення цього проміжку часу плита вимикається. Лист залишається на ній для повільного охолодження.
3. Коли чорна окис відпаде, необхідно промити мідь під проточною водою.
4. Потім виріжте шматок аналогічного розміру з цілого листа. Обидві частини розмістіть в пластиковій пляшці. Важливо, щоб вони не стикалися один з одним.
5. Мідні пластини прикріпіть до стінок пляшки за допомогою затискачів. Провід від чистого аркуша підключіть до позитивного висновку вимірювального приладу, а від міді з оксидом - до негативного.
6. Сіль розчиніть у невеликій кількості води. Солону воду обережно вливайте в пляшку, намагаючись не намочити контакти. Розчину повинно бути стільки, щоб він не покривав пластини повністю. Сонячна батарея готова, можна проводити експерименти.

При розміщенні мідних пластин в ємності потрібно акуратно зігнути їх, щоб вони вмістилися, але не зламалися

Чи є вигода?

ККД пристрою, виготовленого з транзисторів, дуже низький. Причина цього полягає у великій площі самого приладу і невеликому розмірі сонячного елемента (напівпровідника). Таким чином, сонячна батарея на основі транзисторів не набула поширення, подібні пристрої підходять тільки для розваг.

Діодів властиво споживати струм і мимовільно світитися. Тому при їх використанні для виготовлення сонячної батареї частина діодів буде генерувати електрику, а решта приладів, навпаки, його споживати. З цього можна зробити висновок, що ефективність такого пристрою низька.

Щоб запалити лампочку від сонячної батареї на основі мідних листів, потрібно використовувати велику кількість матеріалу. Наприклад, для роботи плити на 1000 Вт необхідно 1 600 000 м ² міді. Для облаштування такого приладу на даху будинку буде потрібно, щоб її площа становила 282 м². І всі зусилля пішли б на забезпечення роботи однієї печі. На практиці використовувати таку сонячну батарею немає сенсу.

Незважаючи на відносну дорожнечу, сонячні батареї досить швидко окупаються. Спробуйте цей екологічний спосіб вироблення енергії, зібравши сонячну батарею своїми руками.