Сонячні батареї своїми руками: дві моделі, збірка і установка

1. Трохи теорії: типи фотоелементів для сонячних батарей
2. Де і як купити фотоелементи
3. як зібрати
4. Спосіб перший: установка на вікні
5. Спосіб другий: установка на стіні, даху і т.д.
6. Як паяти елементи для сонячної батареї
7. підсумки

Сонячна енергетика - це просто здорово, але ось у чому проблема: навіть одна батарея коштує чималих грошей, а для хорошого ефекту потрібна не одна, і навіть не дві. Тому і приходить ідея - зібрати все самому. Якщо є у вас невеликий навик пайки - це зробити просто. Вся збірка полягає в тому, щоб послідовно з'єднати елементи в доріжки, а доріжки закріпити на корпусі. Відразу скажемо про ціну. Набір для однієї панелі (36 штук) коштує в районі 70-80 $. А повністю з усіма матеріалами сонячні батареї своїми руками обійдуться вам приблизно в 120-150 $. Набагато менше, ніж заводські. Але потрібно сказати, що і по потужності вони будуть теж менше. В середньому кожен фотоперетворювач видає 0,5 В, якщо послідовно з'єднати 36 штук, це буде близько 18 В.

Трохи теорії: типи фотоелементів для сонячних батарей

Найбільша проблема - придбати фотоелектричні перетворювачі. Це ті самі кремнієві пластини, які перетворять сонячне світло в електрику. Ось тут потрібно трохи розбиратися в типах фотоелементів. Їх випускають двох типів: полікристалічні і монокристалічні. Монокристалічні дорожчі, але мають більш високий ККД - 20-25%, полікристалічні - дешевше, але і продуктивність у них менше - 17-20%. Як їх відрізнити зовні? Полікристалічні мають яскраво-синій колір. Монокристалічні трохи темніше і у них не квадратна, а багатогранна форма - квадрат зі зрізаними краями.

З фотоелектричними перетворювачами для сонячних батарей все не дуже складно: монокристалічні і полікристалічні

Про форму випуску. Є фотоелементи для сонячних батарей з уже припаяними провідниками, а є набори, де провідники додаються і все потрібно паяти самостійно. Що купувати вирішує кожен сам, але потрібно сказати, що без досвіду хоча-б одну пластину ви пошкодите, а скоріше, не одну. А якщо і паяти вмієте не дуже ... то краще трохи дорожче заплатити, але отримати вже майже готові до використання деталі.

Зробити фотоелементи для сонячних батарей своїми руками нереально. Для цього потрібно вміти вирощувати кристали кремнію, а потім його ще обробляти. Тому потрібно знати, де купити. Про це далі.

Почитати про види сонячних батарей можна тут.

Де і як купити фотоелементи

Тепер про якість. На всіх китайських майданчиках типу Ebay або Alibaba продається відбраковування. Ті деталі, які не пройшли тести на заводі. Тому ідеальною батареї ви не отримаєте. Але ціна у них не найбільша, так що можна змиритися. У всякому разі, на перших порах. Зберіть пару тестових сонячних батарей своїми руками, набийте руку, а потім можна брати з заводу.

Один з варіантів осередків з припаяними провідниками

Деякі продають фотоелементи запаяними в віск. Це запобігає їх псуванню під час перевезення, але позбутися від воску і не пошкодити пластини досить складно. Потрібно все разом їх занурити в гарячу, але не киплячу воду. Почекати поки віск розтане, потім акуратно роз'єднувати. Потім по черзі купати кожну пластину в гарячому мильному розчині, потім занурюючи в чисту гарячу воду. Таких «обмивань» миє знадобитися кілька, воду і мильний розчин доведеться міняти, і не один раз. Після того як віск видаліть, чисті пластини розкладіть на махровому рушнику для просушування. Дуже клопітка ця справа. Так що краще купуйте без воску. Так набагато простіше.

Тепер про покупках на китайських майданчиках. Саме про Ebay і Alibaba. Вони перевірені, тисячі людей щодня там щось купують. Система нічим не відрізняється. Після реєстрації, як зазвичай, у рядку пошуку набираєте назву елемента. Потім вибираєте вподобаний з якоїсь причини пропозицію. Обов'язково вибирайте з тих варіантів, де є безкоштовна доставка (англійською free shipping). Якщо такої позначки немає, то доставку доведеться оплачувати окремо. А вона часто більше вартості товару і вже точно більше тієї різниці, що ви виграєте на ціні.

З кремнієвими осередками потрібно звертатися дуже обережно: вони дуже крихкі

Орієнтуватися треба не тільки на ціну, але і на рейтинг продавця і на відгуки. Уважно читайте і склад товару, його параметри і відгуки. Можна з продавцем спілкуватися, тільки повідомлення писати потрібно англійською.

З приводу оплати. Вона на цих майданчиках перекладається продавцеві тільки після того, як ви відпишіть в отриманні товару. А поки йде доставка, ваші гроші лежать на рахунку торгового майданчика. Оплачувати можна з карти. Якщо боїтеся світити дані карти, скористайтеся проміжними сервісами. Вони є різні, але суть одна - ваша картка не засвітиться. Є на цих майданчиках і повернення товару, але це довга пісня, так що краще брати у перевірених продавців (з хорошим рейтингом і відгуками).

Так. Посилка йде в залежності від регіону. І справа не стільки в тому, як довго вона буде йти з Китаю, як в тому, як скоро її доставить пошта. У кращому випадку - тижнів зо три, але може і півтора місяці.

як зібрати

Збірка сонячної батареї своїми руками складається з трьох етапів:

1. Виготовлення каркаса.
2. Пайка сонячних елементів.
3. Укладання в каркас і герметизація.

Каркас виготовити можна з алюмінієвих куточків або з дерев'яних рейок. Але форма каркаса, матеріали, послідовність виготовлення залежать від способу установки.

Спосіб перший: установка на вікні

Батарею вішають на вікні, на раму зсередини приміщення або зовні, але теж на вікні. Тоді потрібно робити каркас з алюмінієвого куточка, а до нього приклеювати скло або полікарбонат. У цьому випадку між фотоелементами залишаються хоч невеликі зазори, через які трохи світла проникає в приміщення. Розміри рами вибираєте виходячи з розмірів ваших фотоелементів і того, як ви збираєтеся їх у своєму розпорядженні. Також деяку роль можуть зіграти габарити вікна. Врахуйте, що площина повинна бути рівна - фотоелектричні перетворювачі дуже тендітні, і при найменшому перекосі будуть тріскатися.

У квартирі є тільки одне місце для установки сонячної батареї - на вікні

Розгорнувши готову раму з приклеєним склом обличчям вниз, на поверхню скла нанести шар герметика. На герметик, знову-таки лицьовою стороною вниз, розкласти зібрані з фотоелементів лінійки.

З товстого пружного поролону (товщина не менше 4 см) і шматки поліетиленової плівки (200 мк) зробити мат: поролон обтягнути плівкою і добре скріпити. Краще поліетилен спаяти, але можна і скотчем скористатися, тільки все стики повинні перебувати на одній стороні. Друга повинна бути рівною і гладкою. За розмірами мат повинен добре лягати в раму (без загинів і зусиль).

Основна хитрість - заливка герметиком

Уклали мат на фотоелементи, втоплені в герметике. На нього дошку, яка за розмірами трохи менше рами, а на дошку солідний вантаж. Цей нехитрий пристрій допоможе вигнати бульбашки повітря, які опинилися під фотоелементами. Повітря знижує продуктивність, причому дуже сильно. Тому чим менше бульбашок буде, тим краще. Всю конструкцію залишаєте на 12 годин.

Тепер час зняти вантаж і отлепить мат. Робите це повільно і не поспішаючи. Важливо не пошкодити пайку і провідники. Тому тягніть плавно, без ривків. Після того, як мат зняли, панель потрібно залишити на деякий час - досохнуть. Коли герметик перестане липнути, можна навішувати панель і користуватися.

Замість тривалої процедури з герметиком можна взяти спеціальну плівку для герметизації. Вона називається EVA. Просто зверху на зібрану і покладену на скло батарею розстеляють плівку і гріє її будівельним феном до повної герметизації. Часу йде в рази менше.

Спосіб другий: установка на стіні, даху і т.д.

У цьому випадку все інакше. Задня стінка повинна бути щільною і не проводить струм. Можливо - дерев'яної, фанерної і т.п. Тому має сенс і раму зробити з дерев'яних брусків. Однак висота корпусу повинна бути невеликою, щоб тінь від бортиків не заважала.

Збираєте каркас під розміри вашої батареї (залежить від розмірів сонячних перетворювачів, які ви придбали)

На фото корпус складається з двох половинок, але це зовсім не обов'язково. Просто легше збирати і укладати короткі лінійки, але з'єднань в цьому випадку буде більше. Так. Кілька нюансів: потрібно в корпусі передбачити кілька отворів. У нижній частині потрібні кілька штук для виходу конденсату, а також два отвори для виведення провідників від батареї.

Потім корпус батареї пофарбувати білою фарбою - кремнієві пластини мають досить широкий діапазон робочих температур, але він не безмежний: від -40oCдо + 50oC. А влітку в закритій коробці + 50oC набігає легко. Тому і потрібен білий колір, щоб не перегрівалися фотоперетворювачів. Перегрів, як і переохолодження, веде до зниження ефективності. Це, до речі, може стати поясненням незрозумілого явища: опівдні, сонце смажить, а батарея стала давати менше електрики. А вона просто перегрілася. Для південних регіонів, напевно, потрібно укласти фольгу. Це буде ефективніше. Причому продуктивність, швидше за все, зросте: уловлюватиметься ще й відбите фольгою випромінювання.

Збираємо і укладаємо доріжки

Після того як краса висохла, можна укладати зібрані доріжки. Але в цей раз горілиць. Як їх кріпити? На краплю термостійкого герметика посередині кожної пластини. Чому не завдати по всій поверхні? Через температурного розширення пластина буде міняти розміри. Якщо приклеїти її тільки посередині, з нею нічого не трапитися. Якщо буде хоча-б дві точки - вона рано чи пізно лопне. Тому акуратно посередині наносите краплю, м'яко притискуєте пластину. Не тисніть - розчавити дуже легко.

У деяких випадках пластини спочатку кріпилися на основу - лист ДВП, пофарбований в той же білий колір. А потім вже на основі закріплювалися до корпусу шурупами.

Після того, як всі лінійки укладені, послідовно їх сполучаєте. Щоб провідники не бовталися, їх можна зафіксувати декількома краплями герметика. Вивести дроти від елементів можна через днище або через бортик - як зручніше. Простягніть їх через отвір, а потім залийте дірку все тим же герметиком. Тепер потрібно дати всім сполукам висохнути. Якщо накрити кришкою раніше, на склі і фотоелементах утворюється наліт, який сильно знижує ефективність батареї. Тому чекаємо як мінімум добу (або стільки, скільки вказано на упаковці герметика).

Фінальний акорд: установка прозорою кришки

Тепер справа за малим - накрити все склом або прозорим пластиком. Як кріпити - залежить лише від вас. Але на перших порах не герметизують. По крайней мере, до випробування. Може десь виявиться проблема.

І ще один нюанс. Якщо плануєте в систему підключати акумулятори, знадобиться поставити діод, який запобігатиме розряд акумулятора через батарею в нічний час або в погану погоду. Найкраще поставити діод «Шотткі». Його під'єднують до батареї послідовно. Встановити його краще всередині конструкції - при високих температурах у нього зменшується падіння напруги, тобто в робочому стані він буде менше «садити» напруга.

Як паяти елементи для сонячної батареї

Трохи про звернення з кремнієвими пластинами. Вони дуже-дуже тендітні, легко тріскаються і ламаються. Тому звертатися потрібно з ними дуже обережно, зберігати в жорсткій тарі подалі від дітвори.

Працювати потрібно на рівній твердій поверхні. Якщо стіл покритий клейонкою, покладіть лист чогось твердого. Пластина не повинна прогинатися, а всією поверхнею жорстко спиратися на основу. Причому основа повинна бути гладким. Як показує досвід, ідеальний варіант - шматок ламінату. Він, жорсткий, рівний, гладкий. Паяють на тильній стороні, що не на лицьовій.

Все що знадобиться для збирання сонячної панелі своїми руками

Для пайки використовувати можна флюс або каніфоль, будь-який з складів в маркері для пайки. Тут у кожного свої уподобання. Але бажано, щоб склад не залишав слідів на матриці.

Укладаєте кремнієву пластину горілиць (особа - синя сторона). На ній є дві або три доріжки. Їх промазуєте флюсом або маркером, спиртовим (НЕ водно-спиртовим) розчином каніфолі. У комплекті з фотоперетворювачах йде зазвичай тонка контактна стрічка. Іноді вона нарізана на шматки, іноді йде в котушці. Якщо стрічка намотана на котушку, відрізати потрібно шматок, рівний подвійній ширині сонячного елемента, плюс 1 см.

На оброблену флюсом смугу припаюєте відрізаний шматок. Стрічка виходить набагато довше пластинки, весь залишок залишається з одного боку. Намагайтеся вести паяльник не відриваючи. Наскільки це можливо. Для більш якісної пайки на кінчику жала у вас повинна бути крапля припою або олова. Тоді пайка буде якісною. Непропаянних місць бути не повинно, добре все прогрівайте. Але не тисніть! Особливо по краях. Це дуже тендітні вироби. По черзі припаюєте стрічки на всі доріжки. Фотоперетворювачі виходять «хвостаті».

Лицьова сторона - синя. На ній є кілька доріжок (дві або три) до яких потрібно припаяти провідники. Сіра - це тильна сторона. До неї потім припаюють провідники від що йде вище пластинки

Тепер, власне, про те, як зібрати сонячну батарею своїми руками. Приступаємо до збірки лінійки. Зі зворотного боку пластинки теж є доріжки. Тепер «хвіст» від верхньої пластини припаюємо до нижньої. Технологія така ж: доріжку промазуємо флюсом, потім пропоюємо. Так послідовно з'єднуємо потрібну кількість фотоелектричних перетворювачів.

У деяких варіантах на задній стороні не доріжки, а майданчики. Тоді пайки менше, але претензій за якістю може бути більше. В цьому випадку промазуємо флюсом тільки майданчики. І паяем теж тільки на них. Ось, власне, все. Зібрані доріжки можна переносити на підставу або корпус. Але є ще безліч хитрощів.

Паяти потрібно на твердій рівній поверхні

Так, наприклад, між фотоелементами потрібно витримувати певну відстань (4-5 мм), що без фіксаторів не так і легко. Найменший перекіс, і є можливість порвати провідник, або зламати пластинку. Тому для завдання певного етапу на шматок ламінату приклеюють будівельні хрестики (використовуються при укладанні плитки), або роблять розмітку.

Всі проблеми, які виникають при виготовленні сонячних батарей своїми руками, пов'язані з пайкою. Тому перед герметизацією, а краще ще й перед перенесенням лінійки на корпус, перевірити зборку амперметром. Якщо все нормально, можна продовжувати роботу.

про використанні сонячної енергії для опалення будинку можна прочитати тут .

підсумки

Тепер ви знаєте, як зробити сонячну батарею в домашніх умовах. Справа не найскладніше, але вимагає кропіткої роботи.