Gjør-det-selv solcellepanelproduksjon. Hvordan lage et solcellebatteri selv: trinnvise instruksjoner. Hvor mye startkapital vil kreves for å begynne å produsere solcellepaneler, og når begynner virksomheten å gå med overskudd?

Hei kjære blogglesere! I vårt 21. århundre skjer det stadig endringer. De er spesielt merkbare i det teknologiske aspektet. Billigere energikilder blir oppfunnet, og ulike enheter blir distribuert overalt for å gjøre livet til folk enklere. I dag skal vi snakke om noe som et solcellebatteri - en enhet som ikke er banebrytende, men som likevel blir mer og mer en del av folks liv hvert år. Vi vil snakke om hva denne enheten er, hvilke fordeler og ulemper den har. Vi vil også ta hensyn til hvordan du monterer et solcellebatteri med egne hender.

Sammendrag av denne artikkelen:

Solbatteri: hva er det og hvordan fungerer det?

Et solcellebatteri er en enhet som består av et bestemt sett med solceller (fotoceller) som omdanner solenergi til elektrisitet. De fleste solcellepaneler er laget av silisium siden dette materialet har god effektivitet i å "behandle" innkommende sollys.

Solcellepaneler fungerer som følger:

Fotovoltaiske silisiumceller, som er pakket i en felles ramme (ramme), tar på sollys. De varmes opp og absorberer delvis den innkommende energien. Denne energien frigjør umiddelbart elektroner inne i silisiumet, som gjennom spesialiserte kanaler kommer inn i en spesiell kondensator, hvor elektrisitet akkumuleres og som behandles fra konstant til variabel, tilføres enheter i leiligheten/boligbygget.

Fordeler og ulemper med denne typen energi

Fordelene inkluderer følgende:

Solen vår er en miljøvennlig energikilde som ikke bidrar til miljøforurensning. Solcellepaneler slipper ikke ut diverse skadelig avfall til miljøet.

Solenergi er uuttømmelig (selvfølgelig, så lenge solen er i live, men dette er fortsatt milliarder av år frem i tid). Av dette følger det at solenergi definitivt ville være nok for hele livet ditt.

Når du har installert solcellepaneler riktig, trenger du ikke vedlikeholde dem ofte i fremtiden. Alt du trenger er å gjennomføre en forebyggende undersøkelse en eller to ganger i året.

Imponerende levetid på solcellepaneler. Denne perioden starter fra 25 år. Det er også verdt å merke seg at selv etter denne tiden vil de ikke miste ytelsesegenskapene sine.

Installasjon av solcellepaneler kan subsidieres av staten. For eksempel skjer dette aktivt i Australia, Frankrike og Israel. I Frankrike returneres 60 % av kostnadene for solcellepaneler.

Ulempene inkluderer følgende:

Så langt er ikke solcellepaneler konkurransedyktige, for eksempel hvis du skal generere store mengder strøm. Dette er mer vellykket i olje- og atomindustrien.

Elektrisitetsproduksjonen avhenger direkte av værforholdene. Naturligvis, når det er sol ute, vil solcellepanelene dine fungere på 100 % strøm. Når det er en overskyet dag, vil dette tallet synke betydelig.

For å produsere en stor mengde energi krever solcellepaneler et stort areal.

Som du kan se, har denne energikilden fortsatt flere fordeler enn ulemper, og ulempene er ikke så forferdelige som det ser ut til.

Gjør-det-selv solcellebatteri fra improviserte midler og materialer hjemme

Til tross for at vi lever i en moderne og raskt utviklende verden, er kjøp og installasjon av solcellepaneler fortsatt velstående menneskers lodd. Kostnaden for ett panel som bare vil produsere 100 watt varierer fra 6 til 8 tusen rubler. Dette teller ikke det faktum at du må kjøpe kondensatorer, batterier, en ladekontroller, en nettverksomformer, en omformer og andre ting separat. Men hvis du ikke har mye penger, men ønsker å bytte til en miljøvennlig energikilde, så har vi gode nyheter for deg - solcellebatteri kan monteres hjemme. Og hvis du følger alle anbefalingene, vil effektiviteten ikke være dårligere enn versjonen satt sammen i industriell skala. I denne delen skal vi se på trinnvis montering. Vi vil også ta hensyn til materialene som solcellepaneler kan monteres av.

Fra dioder

Dette er et av de mest budsjettmateriale. Hvis du planlegger å lage et solcellebatteri for hjemmet ditt fra dioder, så husk at disse komponentene brukes til å sette sammen små solcellepaneler som kan drive noen mindre dingser. D223B dioder er best egnet. Dette er dioder i sovjetisk stil, som er gode fordi de har et glasshus, på grunn av størrelsen har de høy installasjonstetthet og har en rimelig pris.

Etter å ha kjøpt diodene, rengjør dem for maling - for å gjøre dette, legg dem bare i aceton i et par timer. Etter denne tiden kan den enkelt fjernes fra dem.

Deretter vil vi forberede overflaten for fremtidig plassering av dioder. Dette kan være en treplanke eller en hvilken som helst annen overflate. Det er nødvendig å lage hull i hele området. Mellom hullene vil det være nødvendig å holde en avstand på 2 til 4 mm.

Så tar vi diodene våre og setter dem med aluminiumshaler inn i disse hullene. Etter dette må halene bøyes i forhold til hverandre og loddes slik at de når de mottar solenergi distribuerer elektrisitet til ett "system".

Vårt primitive solcellebatteri laget av glassdioder er klart. Ved utgangen kan den gi energi på et par volt, noe som er en god indikator for en hjemmelaget montering.

Fra transistorer

Dette alternativet vil være mer alvorlig enn dioden, men er fortsatt et eksempel på alvorlig håndmontert.

For å lage et solcellebatteri av transistorer trenger du først selve transistorene. Heldigvis kan de kjøpes i nesten alle markeder eller elektroniske butikker.

Etter kjøpet må du kutte av dekselet til transistoren. Skjult under lokket er det viktigste og mest nødvendige elementet - en halvlederkrystall.

Deretter setter vi dem inn i rammen og lodder dem sammen, og observerer "input-output"-standardene.

Ved utgangen kan et slikt batteri gi nok strøm til å drive for eksempel en kalkulator eller en liten diodelyspære. Igjen, et slikt solcellebatteri er satt sammen rent for moro skyld og representerer ikke et seriøst "strømforsyningselement".

Fra aluminiumsbokser

Dette alternativet er allerede mer alvorlig, i motsetning til de to første. Dette er også en utrolig billig og effektiv måte å få energi på. Det eneste er at ved utgangen vil det være mye mer av det enn i versjonene av dioder og transistorer, og det vil ikke være elektrisk, men termisk. Alt du trenger er et stort antall aluminiumsbokser og et hus. En trekropp fungerer bra. I bygningen fremre del må dekkes med plexiglass. Uten det vil ikke batteriet fungere effektivt.

Før du starter monteringen, må du male aluminiumsboksene med svart maling. Dette vil tillate dem å tiltrekke sollys godt.

Deretter, ved hjelp av verktøy, slås tre hull i bunnen av hver krukke. Øverst er det i sin tur laget en stjerneformet utskjæring. De frie endene er bøyd utover, noe som er nødvendig for at forbedret turbulens i den oppvarmede luften skal oppstå.

Etter disse manipulasjonene brettes boksene i langsgående linjer (rør) inn i batteriets kropp.

Det legges da et lag med isolasjon (mineralull) mellom rørene og veggene/bakveggen. Oppsamleren dekkes deretter med gjennomsiktig cellulært polykarbonat.

Dette fullfører monteringsprosessen. Det siste trinnet er å installere luftviften som en motor for energibæreren. Selv om et slikt batteri ikke genererer strøm, kan det effektivt varme opp et boareal. Selvfølgelig vil dette ikke være en fullverdig radiator, men et slikt batteri kan varme opp et lite rom - for eksempel et utmerket alternativ for et sommerhus. Vi snakket om fullverdige bimetalliske varmeradiatorer i artikkelen, der vi i detalj undersøkte strukturen til slike varmebatterier, deres tekniske egenskaper og sammenlignet produsenter. Jeg råder deg til å lese den.

Gjør-det-selv solcellebatteri - hvordan lage, montere og produsere?

Flytte vekk fra hjemmelagde alternativer Vi vil ta hensyn til mer alvorlige ting. Nå skal vi snakke om hvordan du monterer og lager et ekte solbatteri med egne hender. Ja - dette er også mulig. Og jeg vil forsikre deg om at det ikke vil være verre enn kjøpte analoger.

Til å begynne med er det verdt å si at du sannsynligvis ikke vil kunne finne på det åpne markedet selve silisiumpanelene som brukes i fullverdige solceller. Ja, og de blir dyre. Vi vil sette sammen solbatteriet vårt fra monokrystallinske paneler - et billigere alternativ, men som viser utmerket ytelse når det gjelder å generere elektrisk energi. Dessuten er monokrystallinske paneler enkle å finne og er ganske rimelige. De er forskjellige størrelser. Det mest populære og populære alternativet er 3x6 tommer, som produserer 0,5V tilsvarende. Disse skal vi ha nok av. Avhengig av din økonomi kan du kjøpe minst 100-200 av dem, men i dag setter vi sammen et alternativ som er nok til å drive små batterier, lyspærer og andre små elektroniske elementer.

Valg av fotoceller

Som vi sa ovenfor, valgte vi en monokrystallinsk base. Du kan finne den hvor som helst. Det mest populære stedet hvor det selges i store mengder er handelsplattformene Amazon eller Ebay.

Det viktigste å huske er at det er veldig lett å støte på skruppelløse selgere der, så kjøp kun fra de som har en ganske høy vurdering. Hvis selgeren har en god vurdering, vil du være sikker på at panelene dine vil nå deg godt pakket, ikke ødelagte og i den mengden du har bestilt.

Stedsvalg (holdningssystem), design og materialer

Etter at du har mottatt pakken din med hovedsolcellene, må du nøye velge plassering for montering av solcellepanelet ditt. Tross alt trenger du den for å fungere på 100 % kraft, ikke sant? Fagfolk i denne saken anbefaler å installere det på et sted hvor solbatteriet vil bli rettet rett under den himmelske senit og se mot vest-øst. Dette vil tillate deg å "fange" sollys nesten hele dagen.

Lage en solcellebatteriramme

Først må du lage en solcellepanelbase. Det kan være tre, plast eller aluminium. Tre og plast fungerer best. Den skal være stor nok til å passe alle solcellene dine på rad, men de trenger ikke å henge rundt inne i hele strukturen.

Etter at du har satt sammen bunnen av solbatteriet, må du bore mange hull på overflaten for fremtidig utgang av ledere i et enkelt system.

Forresten, ikke glem at hele basen må dekkes med plexiglass på toppen for å beskytte elementene dine mot værforhold.

Lodde elementer og tilkobling

Når basen din er klar, kan du plassere elementene på overflaten. Plasser fotocellene langs hele strukturen med lederne ned (du skyver dem inn i våre borede hull).

Deretter må de loddes sammen. Det er mange ordninger på Internett for lodding av fotoceller. Det viktigste er å koble dem til et slags enhetlig system slik at de alle kan samle den mottatte energien og lede den til kondensatoren.

Det siste trinnet vil være å lodde "utgangs"-ledningen, som kobles til kondensatoren og sende den mottatte energien inn i den.

Installasjon

Dette er det siste trinnet. Når du er sikker på at alle elementene er riktig montert, sitter tett og ikke vakler, og er godt dekket med plexiglass, kan du begynne installasjonen. Installasjonsmessig er det bedre å montere solcellebatteriet på solid grunnmur. En metallramme forsterket med konstruksjonsskruer er ideell. Solcellepanelene vil sitte godt på den, ikke vingle eller bukke under for værforhold.

Det er alt! Hva ender vi opp med? Hvis du har laget et solcellebatteri bestående av 30-50 fotoceller, så vil dette være ganske nok til å raskt lade mobilen eller tenne en liten husholdningspære, d.v.s. Det du ender opp med er en fullverdig hjemmelaget lader for å lade et telefonbatteri, en utendørs landlampe eller en liten hagelykt. Hvis du har laget et solcellepanel, for eksempel med 100-200 fotoceller, kan vi allerede snakke om å "drive" noen husholdningsapparater, for eksempel en kjele for oppvarming av vann. I alle fall vil et slikt panel være billigere enn kjøpte analoger og vil spare deg for penger.

Video - hvordan lage et solcellebatteri med egne hender?

Denne delen presenterer fotografier av noen interessante, men samtidig enkle alternativer for hjemmelagde solcellepaneler som du enkelt kan montere med egne hender.

Hva er bedre - å kjøpe eller lage et solcellebatteri?

La oss i denne delen oppsummere alt vi lærte i denne artikkelen. For det første fant vi ut hvordan vi monterer et solcellebatteri hjemme. Som du kan se, kan et DIY-solbatteri settes sammen veldig raskt hvis du følger instruksjonene. Hvis du følger de ulike manualene trinn for trinn, vil du kunne samle utmerkede alternativer for å gi deg miljøvennlig strøm (eller alternativer designet for å drive små elementer).

Men likevel, hva er bedre - å kjøpe eller lage et solcellebatteri? Naturligvis er det bedre å kjøpe det. Faktum er at de alternativene som er produsert i industriell skala er designet for å fungere slik de skal fungere. Ved manuell montering av solcellepaneler kan man ofte gjøre ulike feil som vil føre til at de rett og slett ikke fungerer som de skal. Naturligvis koster industrielle alternativer mye penger, men du får kvalitet og holdbarhet.

Men hvis du er trygg på dine evner, vil du med den rette tilnærmingen sette sammen et solcellepanel som ikke vil være verre enn dets industrielle kolleger. Uansett er fremtiden her og snart vil solcellepaneler ha råd til alle lagene. Og der blir det kanskje en fullstendig overgang til bruk av solenergi. Lykke til!

I den moderne verden er det vanskelig å forestille seg eksistens uten elektrisk energi. Lys, varme, kommunikasjon og andre gleder behagelig liv direkte avhengig av det. Dette tvinger oss til å lete etter alternative og uavhengige kilder, en av dem er solen. Dette energiområdet er ennå ikke veldig utviklet, og industrielle installasjoner er ikke billige. Løsningen er å lage solcellepaneler selv.

Hva er et solcellebatteri

Et solcellebatteri er et panel som består av sammenkoblede fotoceller. Den omdanner solenergi direkte til elektrisk strøm. Avhengig av utformingen av systemet, akkumuleres eller brukes elektrisk energi umiddelbart til å drive bygninger, mekanismer og enheter.

Et solcellebatteri består av sammenkoblede fotoceller

Nesten alle brukte de enkleste fotocellene. De er innebygd i kalkulatorer, lommelykter, batterier for opplading av elektroniske dingser og hagelykter. Men bruken er ikke begrenset til dette. Det er elbiler som lader fra solen; i verdensrommet er dette en av hovedkildene til energi.

I land med mange soldager installeres batterier på hustak og brukes til oppvarming og vannoppvarming. Denne typen kalles samlere; de omdanner solens energi til varme.

Ofte blir hele byer og tettsteder kun forsynt med strøm gjennom denne energitypen. Det bygges kraftverk drevet av solstråling. De er spesielt utbredt i USA, Japan og Tyskland.

Enhet

Solbatteriet er basert på fenomenet den fotoelektriske effekten, oppdaget på 1900-tallet av A. Einstein. Det viste seg at i noen stoffer, under påvirkning av sollys eller andre stoffer, løsner ladede partikler. Denne oppdagelsen førte til opprettelsen av den første solcellemodulen i 1953.

Materialene som brukes til å lage elementene er halvledere - kombinerte plater av to materialer med ulik ledningsevne. Oftest brukes polykrystallinsk eller monokrystallinsk silisium med forskjellige tilsetningsstoffer til fremstilling.

Under påvirkning av sollys vises et overskudd av elektroner i det ene laget, og en mangel i det andre. "Ekstra" elektroner beveger seg inn i regionen med sin mangel, har denne prosessen mottatt navn р-n overgang.

Solcellen består av to halvlederlag med ulik ledningsevne

Mellom materialene som danner overskudd og mangel på elektroner, er det plassert et barrierelag som hindrer overgangen. Dette er nødvendig for å sikre at strøm bare oppstår når det er en kilde til energiforbruk.

Fotoner av lys som faller inn på overflaten slår ut elektroner og forsyner dem med den nødvendige energien for å overvinne barrierelaget. Negative elektroner beveger seg fra p-lederen til n-lederen, og positive elektroner beveger seg den andre veien.

På grunn av de forskjellige ledningsevnene til halvledermaterialer er det mulig å skape en rettet bevegelse av elektroner. Dette skaper en elektrisk strøm.

Elementene er koblet i serie med hverandre, og danner et panel med større eller mindre areal, som kalles et batteri. Slike batterier kan kobles direkte til forbrukskilden. Men siden solaktiviteten endres i løpet av dagen og stopper helt om natten, brukes batterier som akkumulerer energi under fravær av sollys.

Den nødvendige komponenten i dette tilfellet er kontrolleren. Den tjener til å overvåke batterilading og slår av batteriet når det er fulladet.

Strømmen som genereres av et solcellebatteri er konstant og må konverteres til vekselstrøm for å kunne brukes. En inverter brukes til dette.

Siden alle elektriske apparater som forbruker energi er designet for en viss spenning, krever systemet en stabilisator som gir de nødvendige verdiene.

Ytterligere enheter er installert mellom solcellemodulen og forbrukeren

Bare hvis alle disse komponentene er til stede, er det mulig å få et funksjonelt system som leverer energi til forbrukerne og ikke truer med å skade dem.

Typer av elementer for moduler

Det er tre hovedtyper av solcellepaneler: polykrystallinsk, monokrystallinsk og tynnfilm. Oftest er alle tre typene laget av silisium med ulike tilsetningsstoffer. Kadmiumtellurid og kobber-kadmiumselenid brukes også, spesielt for produksjon av filmpaneler. Disse tilsetningsstoffene bidrar til å øke celleeffektiviteten med 5-10 %.

Krystallinsk

De mest populære er monokrystallinske. De er laget av enkeltkrystaller og har en jevn struktur. Slike plater har form av en polygon eller rektangel med kuttede hjørner.

Den monokrystallinske cellen har form som et rektangel med skrå hjørner

Et batteri satt sammen av monokrystallinske celler har større ytelse sammenlignet med andre typer, effektiviteten er 13%. Den er lett og kompakt, er ikke redd for lett bøyning, kan installeres på ujevn overflate og har en levetid på 30 år.

Ulempene inkluderer en betydelig reduksjon i kraft under overskyete forhold, opp til et fullstendig opphør av energiproduksjonen. Det samme skjer når det er mørkt; batteriet vil ikke fungere om natten.

Den polykrystallinske cellen har form som et rektangel, som lar deg sette sammen panelet uten hull

Polykrystallinske er produsert ved støping, har en rektangulær eller firkantet form og en heterogen struktur. Effektiviteten deres er lavere enn monokrystallinske, effektiviteten er bare 7-9%, men fallet i produksjonen under overskyet, støv eller skumring er ubetydelig.

Derfor brukes de i enheten gatebelysning, de brukes oftere av hjemmelagde produkter. Kostnaden for slike wafere er lavere enn enkeltkrystaller, levetiden er 20 år.

Film

Tocfilm eller fleksible elementer er laget av en amorf form av silisium. Fleksibiliteten til panelene gjør dem mobile; ved å rulle dem sammen kan du ta dem med deg på reise og ha en uavhengig energikilde hvor som helst. Den samme egenskapen gjør at de kan monteres på buede overflater.

Filmbatteriet er laget av amorft silisium

Når det gjelder effektivitet, er filmpaneler to ganger dårligere enn krystallinske; for å produsere samme mengde kreves det dobbelt så mye batteriareal. Og filmen er ikke annerledes i holdbarhet - i løpet av de første 2 årene synker effektiviteten deres med 20-40%.

Men når det er overskyet eller mørkt, reduseres energiproduksjonen med kun 10-15 %. Deres relative billighet kan betraktes som en utvilsom fordel.

Hva kan du lage et solcellepanel av hjemme?

Til tross for alle fordelene med industribatterier, er deres største ulempe den høye prisen. Dette problemet kan unngås ved å lage et enkelt panel med egne hender fra skrapmaterialer.

Fra dioder

En diode er en krystall i et plasthus som fungerer som en linse. Den konsentrerer solstrålene på en leder, noe som resulterer i en elektrisk strøm. Ved å koble et stort antall dioder sammen får vi et solcellebatteri. Du kan bruke papp som brett.

Problemet er at kraften til den mottatte energien er liten; for å generere en tilstrekkelig mengde trenger du et stort antall dioder. Når det gjelder økonomiske kostnader og lønnskostnader, er et slikt batteri mye bedre enn fabrikken, og når det gjelder kraft er det mye dårligere enn det.

I tillegg synker produksjonen kraftig når belysningen avtar. Og selve diodene oppfører seg feil - spontan glød oppstår ofte. Det vil si at diodene selv forbruker energien som produseres. Konklusjonen tyder på seg selv: ineffektiv.

Fra transistorer

Som i dioder, hovedelement transistor - krystall. Men den er innelukket i et metallhus som ikke lar sollys passere gjennom. For å lage batteriet kuttes husdekselet av med en baufil.

Et lite strømbatteri kan settes sammen fra transistorer

Deretter festes elementene til en plate laget av tekstolitt eller annet materiale egnet for rollen som et brett og koblet til hverandre. På denne måten kan du sette sammen et batteri med nok energi til å betjene en lommelykt eller radio, men du bør ikke forvente mye strøm fra en slik enhet.

Men det er ganske egnet som en energikilde for camping med lav effekt. Spesielt hvis du er fascinert av selve skapelsesprosessen og de praktiske fordelene med resultatet ikke er veldig viktige.

Håndverkere foreslår å bruke CDer og til og med kobberplater som fotoceller. Det er enkelt å lage en bærbar telefonlader fra fotoceller fra hagelykter.

Den beste løsningen vil være å kjøpe ferdige tallerkener. Noen nettsider selger moduler med mindre produksjonsfeil til en rimelig pris; de er ganske egnet for bruk.

Rasjonell plassering av batterier

Plasseringen av modulene avgjør i stor grad hvor mye energi systemet vil produsere. Jo flere stråler som treffer fotocellene, jo mer energi produserer de. For en optimal plassering må følgende betingelser være oppfylt:

Viktig! Batteristrømmen bestemmes av ytelsen til det svakeste elementet. Selv en liten skygge på én modul kan redusere systemytelsen med 10 til 50 %.

Hvordan beregne nødvendig effekt

Før du begynner å montere batteriet, må du bestemme den nødvendige kraften. Antall kjøpte celler og det totale arealet av ferdige batterier avhenger av dette.

Systemet kan enten være autonomt (forsyner huset med strøm alene) eller kombinert, og kombinerer solenergien og en tradisjonell kilde.

Beregningen består av tre trinn:

Finn ut det totale strømforbruket.
Bestem tilstrekkelig kapasitet til batteriet og kraften til omformeren.
Beregn det nødvendige antallet celler basert på isolasjonsdata i din region.

Strømforbruk

For et autonomt system kan du bestemme det med strømmåleren din. Del den totale mengden energi som forbrukes per måned på antall dager og få det gjennomsnittlige daglige forbruket.

Hvis bare noen av enhetene vil få strøm fra batteriet, finn ut strøm fra passet eller merkingene på enheten. Multipliser de resulterende verdiene med antall timer arbeid per dag. Ved å legge sammen de oppnådde verdiene for alle enheter får du gjennomsnittlig forbruk per dag.

AB-kapasitet (oppladbart batteri) og invertereffekt

Batterier til solcelleanlegg må tåle et stort antall utladings- og utladingssykluser, ha lav selvutlading, tåle høy ladestrøm, operere ved høye og lave temperaturer og kreve minimalt med vedlikehold. Disse parameterne er optimale for blybatterier.

En annen viktig indikator er kapasitet, den maksimale ladningen som batteriet kan akseptere og lagre. Utilstrekkelig kapasitet økes ved å koble batterier parallelt, i serie eller ved å kombinere begge koblingene.

Beregning vil hjelpe deg med å finne det nødvendige antallet batterier. La oss vurdere det å konsentrere energireserven i 1 dag i et batteri med en kapasitet på 200 Ah og en spenning på 12 V.

La oss anta at den daglige etterspørselen er 4800 V.h., utgangsspenningen til systemet er 24 V. Tatt i betraktning at tapene på omformeren vil være 20%, vil vi innføre en korreksjonsfaktor på 1,2.

4800:24x1,2=240 Ah

Dybden på batteriutlading bør ikke overstige 30-40%, la oss ta hensyn til dette.

240x0,4= 600 Ah

Den resulterende verdien er tre ganger batterikapasiteten, så for å lagre den nødvendige mengden trenger du 3 batterier koblet parallelt. Men samtidig er batterispenningen 12 V, for å doble den trenger du 3 flere batterier koblet i serie.

For å oppnå en spenning på 48 V, koble to parallelle kjeder på 4 AB i parallell.

Omformeren brukes til å konvertere likestrøm til vekselstrøm. Velg den i henhold til topp, maksimal belastning. På noen forbrukerenheter er innkoblingsstrømmen betydelig høyere enn merkestrømmen. Det er denne indikatoren som tas i betraktning. I andre tilfeller tas nominelle verdier i betraktning.

Formen på spenningen har også betydning. Det beste alternativet er en ren sinusbølge. For enheter som er ufølsomme for spenningsstøt, er en firkantet form egnet. Du bør også vurdere muligheten for å bytte enheten fra batteriet direkte til solcellepaneler.

Nødvendig antall celler

Insolasjonsgraden varierer sterkt i ulike områder. For å gjøre en korrekt beregning må du kjenne disse tallene for ditt område, dataene er enkle å finne på Internett eller på en værstasjon.

Insolasjonstabell etter måned for forskjellige regioner

Innstråling avhenger ikke bare av årstiden, men også av vinkelen på batteriet

Når du regner, må du fokusere på de laveste soningsnivåene i løpet av året, ellers vil ikke batteriet generere nok energi i denne perioden.

Anta at minimumsindikatorene er i januar, 0,69, maksimum i juli, 5,09.

Korreksjonsfaktorer for vintertid er 0,7, for sommertid - 0,5.

Den nødvendige energimengden er 4800 Wh.

Ett panel har en effekt på 260 W og en spenning på 24 V.

Tap på batteri og omformer er 20 %.

Vi beregner forbruket tar hensyn til tap: 4800 × 1,2 = 5760 Wh = 5,76 kWh.

Vi bestemmer ytelsen til ett panel.

Sommer: 0,5×260×5,09= 661,7 Wh.

Om vinteren: 0,7×260×0,69=125,5 Wh.

Vi beregner det nødvendige antallet batterier ved å dele energien som forbrukes med ytelsen til panelene.

Om sommeren: 5760/661,7=8,7 stk.

Om vinteren: 5760/125,5=45,8 stk.

Det viser seg at for full levering vil du trenge fem ganger flere moduler om vinteren enn om sommeren. Derfor er det verdt å umiddelbart installere flere batterier eller vinterperiode gi et hybrid strømforsyningssystem.

Hvordan sette sammen et solcellebatteri med egne hender

Monteringen består av flere stadier: produksjon av saken, lodding av elementene, montering av systemet og installasjon. Før du begynner å jobbe, fyll opp alt du trenger.

Batteriet består av flere lag

Materialer og verktøy

fotoceller;
flate ledere;
alkohol-kolofonium flux;
loddejern;
aluminiumsprofil;
aluminium hjørner;
maskinvare;
Silikonforseglingsmiddel;
baufil for metall;
skrujern;
glass, plexiglass eller plexiglass;
dioder;
måleinstrumenter.

Det er bedre å bestille fotoceller komplett med ledere, de er spesielt designet for dette formålet. Andre ledere er mer skjøre, noe som kan være et problem under lodding og montering. Det er celler med allerede loddede ledere. De koster mer, men sparer betydelig tid og arbeidskostnader.

Kjøp plater med ledere, dette vil redusere driftstiden

Rammen til huset er vanligvis laget av aluminiumsvinkel, men det er mulig å bruke trelameller eller 2x2 firkantede blokker. Dette alternativet er mindre å foretrekke siden det ikke gir tilstrekkelig beskyttelse mot værforhold.

For et gjennomsiktig panel, velg et materiale med minimum brytningsindeks. Enhver hindring i strålens vei øker energitapet. Det er ønskelig at materialet overfører så lite infrarød stråling som mulig.

Viktig! Jo mer panelet lades, jo mindre energi produserer det.

Rammeberegning

Dimensjonene til rammen beregnes basert på størrelsen på cellene. Det er viktig å gi en liten avstand på 3-5 mm mellom tilstøtende elementer og ta hensyn til bredden på rammen slik at den ikke overlapper kantene på elementene.

Cellene er tilgjengelige i forskjellige størrelser; vurder muligheten for 36 plater, 81x150 mm i størrelse. Vi arrangerer elementene i 4 rader, 9 stykker i ett. Basert på disse dataene er dimensjonene til rammen 835x690 mm.

Å lage en boks

Lodding av elementer og montering av moduler

Hvis elementene ble kjøpt uten kontakter, må de først loddes til hver plate. For å gjøre dette, kutt lederen i like biter.

Klipp et rektangel av papp riktig størrelse og vikle lederen rundt den, og kutt den deretter på begge sider.
Påfør fluss på hver leder og fest stripen til elementet.
Lodd forsiktig lederen langs hele lengden av cellen.
Lodde ledere til hver plate
Plasser cellene i en rekke etter hverandre med et gap på 3-5 mm og lodd dem sammen sekvensielt.
Under installasjonen må du regelmessig kontrollere funksjonaliteten til modulene
Overfør de ferdige radene med 9 celler inn i kroppen og juster dem i forhold til hverandre og rammens kontur.
Lodd parallelt, bruk bredere stenger og observer polariteten.
Plasser rader med elementer på en gjennomsiktig bakside og lodd dem sammen
Skriv ut "+" og "-" kontaktene.
Påfør 4 dråper fugemasse på hvert element og plasser det andre glasset på toppen.
La limet tørke.
Fyll omkretsen med tetningsmasse for å hindre at fuktighet kommer inn.
Fest panelet til huset ved hjelp av hjørner, skru dem inn i sidene av aluminiumsprofilen.
Installer en Schottke-blokkeringsdiode med tetningsmiddel for å forhindre at batteriet lades ut gjennom modulen.
Gi utgangsledningen en to-pinners kontakt, og koble deretter kontrolleren til den.
Skru hjørnene til rammen for å feste batteriet til støtten.

Video: lodding og montering av en solcellemodul

Batteriet er klart, alt som gjenstår er å installere det. For mer effektivt arbeid kan du lage en tracker.

Produksjon av rotasjonsmekanismen

Den enkleste dreiemekanismen er enkel å lage selv. Prinsippet for driften er basert på et system med motvekter.

Fra treklosser eller en aluminiumsprofil, sett sammen en støtte for batteriet i form av en trappestige.
Bruk to lagre og en metallstang eller et rør, plasser batteriet på toppen slik at det er sentrert på den større siden.
Orienter strukturen fra øst til vest og vent til solen er på sitt senit.
Roter panelet slik at strålene faller vertikalt på det.
Fest en beholder med vann til den ene enden og balanser den i den andre enden med en vekt.
Lag et hull i beholderen slik at vannet renner ut litt etter litt.

Når vannet renner ut, vil vekten på fartøyet reduseres og kanten av panelet vil stige opp, og snu batteriet bak solen. Størrelsen på hullet må bestemmes eksperimentelt.

Den enkleste solcellesporeren er laget etter prinsippet om en vannklokke

Alt du trenger er å helle vann i beholderen om morgenen. Denne designen kan ikke installeres på taket, men den er ganske egnet for en hageplott eller plen foran huset. Det finnes andre, mer komplekse tracker-design, men de vil være dyrere.

Video: hvordan lage din egen elektroniske solar tracker

Installasjon av batteri

Nå kan du gjennomføre en test og nyte gratis strøm.

Modulvedlikehold

Solcellepaneler krever ikke spesielt vedlikehold, fordi de ikke har bevegelige deler. For normal funksjon er det nok å rengjøre overflaten fra tid til annen fra skitt, støv og fugleskitt.

Vask batteriene med en hageslange; hvis det er godt vanntrykk, trenger du ikke engang å klatre opp på taket for å gjøre dette. Sørg for at den fungerer som den skal tilleggsutstyr.

Hvor raskt vil kostnadene bli dekket inn?

Du bør ikke forvente umiddelbare fordeler fra et solenergisystem. Den gjennomsnittlige tilbakebetalingen er omtrent 10 år for et autonomt system hjemme.

Jo mer energi du bruker, desto raskere vil kostnadene betale seg. Tross alt krever både små og store forbruk kjøp av tilleggsutstyr: batteri, inverter, kontroller, og de står for en liten del av kostnadene.

Vurder også levetiden til utstyret, og selve panelene, slik at du ikke trenger å endre dem før de betaler for seg selv.

Til tross for alle kostnadene og ulempene, er solenergi fremtiden. Solen er en fornybar energikilde og vil vare i minst 5 tusen år til. Og vitenskapen står ikke stille, nye materialer for solceller dukker opp, med mye større effektivitet. Det betyr at de snart blir rimeligere. Men du kan bruke energien fra solen nå.

Det er nok ingen person som ikke ønsker å bli mer selvstendig. Mulighet for full kontroll egen tid, reise uten å kjenne grenser og avstander, ikke tenke på bolig og økonomiske problemer - det er dette som gir deg en følelse av ekte frihet. I dag skal vi snakke om hvordan du ved hjelp av solstråling kan avlaste byrden av energiavhengighet. Som du gjettet, vil vi snakke om solcellepaneler. Og for å være mer presis, om det er mulig å bygge et ekte solkraftverk med egne hender.

Opprettelseshistorie og muligheter for bruk

Menneskeheten har i lang tid fostret ideen om å konvertere solenergi til elektrisitet. Solvarmeinstallasjoner var de første som dukket opp, der damp overopphetet av konsentrerte solstråler roterte generatorturbiner. Direkte konvertering ble mulig først på midten av 1800-tallet, etter at franskmannen Alexandre Edmond Baccarelle oppdaget den fotoelektriske effekten. Forsøk på å lage en solcelle i drift basert på dette fenomenet ble kronet med suksess bare et halvt århundre senere, i laboratoriet til den fremragende russiske forskeren Alexander Stoletov. Det var mulig å fullt ut beskrive mekanismen til den fotoelektriske effekten enda senere - menneskeheten skylder dette til Albert Einstein. Det var forresten for dette arbeidet han fikk Nobelprisen.

Baccarelle, Stoletov og Einstein er forskerne som la grunnlaget for moderne solenergi

Opprettelsen av den første solcellefotocellen basert på krystallinsk silisium ble annonsert for verden av ansatte i Bell Laboratories tilbake i april 1954. Denne datoen er faktisk utgangspunktet for teknologien, som snart vil kunne bli en fullverdig erstatning for hydrokarbondrivstoff.

Siden strømmen til en fotovoltaisk celle er milliampere, må de kobles i modulære strukturer for å generere elektrisitet med tilstrekkelig kraft. Matriser av solcellefotoceller beskyttet mot ytre påvirkninger er et solcellebatteri (på grunn av den flate formen kalles enheten ofte et solcellepanel).

Å konvertere solstråling til elektrisitet har enorme utsikter, for for hver kvadratmeter av jordoverflaten er det i gjennomsnitt 4,2 kW/time energi per dag, noe som sparer nesten ett fat olje per år. Opprinnelig kun brukt til romfartsindustrien, ble teknologien så vanlig allerede på 80-tallet av forrige århundre at fotoceller begynte å bli brukt til husholdningsformål - som strømkilde for kalkulatorer, kameraer, lamper, etc. Samtidig, " seriøse” solelektriske installasjoner ble opprettet. Festet til hustakene gjorde de det mulig å fullstendig forlate kablet elektrisitet. I dag kan vi observere fødselen av kraftverk, som er multi-kilometer felt av silisiumpaneler. Kraften de genererer kan drive hele byer, så vi kan med sikkerhet si at fremtiden ligger med solenergi.

Moderne solkraftverk er flerkilometer felt med fotoceller som er i stand til å levere strøm til titusenvis av hjem.

Solbatteri: hvordan fungerer det

Etter at Einstein beskrev den fotoelektriske effekten, ble hele enkelheten til et så tilsynelatende komplekst fysisk fenomen avslørt for verden. Den er basert på et stoff hvis individuelle atomer er i en ustabil tilstand. Når de "bombarderes" av fotoner av lys, blir elektroner slått ut av banene deres - dette er strømkildene.

I nesten et halvt århundre hadde den fotoelektriske effekten ingen praktisk anvendelse av en enkel grunn - det fantes ingen teknologi for å produsere materialer med en ustabil atomstruktur. Utsikter for videre forskning dukket opp først med oppdagelsen av halvledere. Atomene i disse materialene har enten et overskudd av elektroner (n-konduktivitet) eller mangler dem (p-konduktivitet). Ved bruk av en tolagsstruktur med et n-type (katode) og et p-type (anode) lag, slår bombardementet av lysfotoner elektroner ut av n-lagsatomene. Når de forlater sine steder, skynder de seg inn i de frie banene til atomene i p-laget og går deretter tilbake til sine opprinnelige posisjoner gjennom den tilkoblede lasten. Sannsynligvis vet hver og en av dere at bevegelsen av elektroner i en lukket sløyfe representerer en elektrisk strøm. Men det er ikke mulig å tvinge elektroner til å bevege seg takket være magnetfelt, som i elektriske generatorer, men på grunn av strømmen av solstrålingspartikler.

Solcellepanelet fungerer takket være den fotoelektriske effekten, som ble oppdaget på begynnelsen av 1800-tallet.

Siden kraften til en solcellemodul ikke er nok til å drive elektroniske enheter, så for å oppnå den nødvendige spenningen, brukes en seriekobling av mange celler. Når det gjelder strømstyrken, økes den ved parallellkobling av et visst antall slike enheter.

Genereringen av elektrisitet i halvledere avhenger direkte av mengden solenergi, så fotoceller er ikke bare installert i friluft, men de prøver også å orientere overflaten vinkelrett på de innfallende strålene. Og for å beskytte cellene mot mekanisk skade og atmosfærisk påvirkning, er de montert på en stiv base og beskyttet med glass på toppen.

Klassifisering og funksjoner for moderne fotoceller

Den første solcellen ble laget basert på selen (Se), men den lave effektiviteten (mindre enn 1 %), rask aldring og høy kjemisk aktivitet til selensolceller tvang letingen etter andre, billigere og effektive materialer. Og de ble funnet i form av krystallinsk silisium (Si). Siden dette elementet i det periodiske systemet er et dielektrikum, ble dets ledningsevne sikret ved inneslutninger av forskjellige sjeldne jordmetaller. Avhengig av produksjonsteknologien finnes det flere typer silisiumfotoceller:

monokrystallinsk;
polykrystallinsk;
fra amorf Si.

De første lages ved å kutte av de tynneste lagene fra silisiumblokker av høyeste renhet. Eksternt ser monokrystallinske fotoceller ut som enfargede mørkeblå glassplater med et uttalt elektrodenett. Effektiviteten deres når 19%, og levetiden er opptil 50 år. Og selv om ytelsen til paneler laget på basis av monokrystaller gradvis faller, er det bevis på at batterier produsert for mer enn 40 år siden forblir operative i dag, og leverer opptil 80 % av sin opprinnelige kraft.

Monokrystallinske solceller har en jevn mørk farge og kuttede hjørner - disse funksjonene forhindrer at de forveksles med andre solceller

Ved produksjon av polykrystallinske solceller brukes mindre rent, men billigere silisium. Forenklingen av teknologien påvirker utseendet til platene - de har ikke en ensartet nyanse, men et lysere mønster, som er dannet av grensene til mange krystaller. Effektiviteten til slike solceller er litt lavere enn monokrystallinske - ikke mer enn 15%, og levetiden er opptil 25 år. Det må sies at nedgangen i grunnleggende ytelsesindikatorer ikke i det hele tatt påvirket populariteten til polykrystallinske solceller. De drar nytte av en lavere pris og mindre avhengighet av ekstern forurensning, lave skyer og orientering mot solen.

Polykrystallinske solceller har en lysere blå fargetone og et uensartet mønster - en konsekvens av at deres struktur består av mange krystaller

For solceller laget av amorft Si er det ikke en krystallinsk struktur som brukes, men et veldig tynt lag med silisium, som sprayes på glass eller polymer. Selv om denne produksjonsmetoden er den billigste, har slike paneler den korteste levetiden, noe som skyldes falming og nedbrytning av det amorfe laget i solen. Denne typen fotoceller er heller ikke fornøyd med ytelsen - deres effektivitet er ikke mer enn 9% og under drift reduseres den betydelig. Bruken av solcellepaneler laget av amorft silisium er berettiget i ørkener - høy solaktivitet oppveier fallet i produktiviteten, og de enorme viddene tillater plassering av solenergianlegg av enhver størrelse.

Evnen til å sputtere en silisiumstruktur på enhver overflate gjør det mulig å lage fleksible solcellepaneler

Videreutvikling av solcelleproduksjonsteknologi er drevet av behovet for å redusere prisene og forbedre ytelsesegenskapene. Filmfotoceller i dag har den høyeste ytelsen og holdbarheten:

basert på kadmiumtellurid;
fra tynne polymerer;
ved bruk av indium og kobberselenid.

Det er for tidlig å snakke om muligheten for å bruke tynnfilmsfotoceller i hjemmelagde enheter. I dag er det bare noen få av de mest teknologisk "avanserte" selskapene som er engasjert i produksjonen deres, så som oftest kan fleksible solceller sees på som en del av ferdige solcellepaneler.

Hva er de beste solcellecellene for en solcelle og hvor finner du dem?

Hjemmelagde solcellepaneler vil alltid være ett skritt bak sine fabrikkproduserte motparter, og det er flere grunner til dette. For det første velger kjente produsenter fotoceller nøye, og eliminerer celler med ustabile eller reduserte parametere. For det andre, i produksjonen av elektriske solcellebatterier, brukes spesialglass med økt lystransmisjon og redusert reflektivitet - det er nesten umulig å finne dette på salg. Og for det tredje, før serieproduksjonen starter, testes alle parametere for industriell design ved hjelp av matematiske modeller. Som et resultat, påvirkning av celleoppvarming på Batterieffektivitet, varmefjerningssystemet er forbedret, det optimale tverrsnittet av tilkoblingsskinner er funnet, måter å redusere nedbrytningshastigheten til fotoceller undersøkes, etc. Det er umulig å løse slike problemer uten et utstyrt laboratorium og passende kvalifikasjoner.

De lave kostnadene for hjemmelagde solcellepaneler gjør det mulig å bygge en installasjon som lar deg helt forlate tjenestene til energiselskaper

Likevel viser selvlagde solcellepaneler gode ytelsesresultater og er ikke så langt bak sine industrielle motparter. Når det gjelder prisen, har vi her en gevinst på mer enn det dobbelte, det vil si at til samme pris vil hjemmelagde produkter gi dobbelt så mye strøm.

Tatt i betraktning alt ovenfor, tegner det seg et bilde av hvilke solceller som er egnet for våre forhold. Filmer er ikke lenger tilgjengelige på grunn av mangel på tilgjengelighet på salg, og amorfe på grunn av deres korte levetid og lave effektivitet. Det som gjenstår er celler laget av krystallinsk silisium. Det må sies at i den første hjemmelagde enheten er det bedre å bruke billigere "polykrystaller". Og først etter å ha testet teknologien og fått taket på det, bør du bytte til monokrystallinske celler.

Billige, substandard fotoceller er egnet for testing av teknologier - akkurat som enheter av høy kvalitet, kan de kjøpes på utenlandske handelsplattformer

Når det gjelder spørsmålet om hvor man kan få tak i rimelige solceller, så finnes de på utenlandske handelsplattformer som Taobao, Ebay, Aliexpress, Amazon osv. Der selges de både i form av individuelle solceller av ulik størrelse og ytelse, og i ferdige sett for montering av solcellepaneler eventuell strøm.

Selgere tilbyr ofte såkalte klasse «B» solceller, som er skadede mono- eller polykrystallinske solceller. Små fliser, sprekker eller manglende hjørner har praktisk talt ingen effekt på ytelsen til cellene, men lar deg kjøpe dem til en mye lavere pris. Det er av denne grunn at de er mest lønnsomme å bruke i hjemmelagde solenergienheter.

Er det mulig å erstatte solcelleplater med noe annet?

Det gjør sjelden noen hjemme altmuligmann det er ingen dyrebar boks med gamle radiokomponenter. Men dioder og transistorer fra gamle mottakere og fjernsyn er fortsatt de samme halvlederne med p-n-kryss som produserer strøm når de blir opplyst av sollys. Ved å utnytte disse egenskapene og koble til flere halvlederenheter, kan du lage et ekte solcellebatteri.

For å produsere et solcellebatteri med lav effekt, kan du bruke den gamle elementbasen til halvlederenheter

En oppmerksom leser vil umiddelbart spørre hva fangsten er. Hvorfor betale for fabrikkproduserte mono- eller polykrystallinske celler når du kan bruke det som bokstavelig talt er under føttene dine. Som alltid er djevelen i detaljene. Faktum er at de kraftigste germaniumtransistorene lar deg oppnå en spenning på ikke mer enn 0,2 V i sterkt sollys ved en strøm målt i mikroampere. For å oppnå parametrene som en flat silisiumsolcelle produserer, trenger du flere dusin, eller til og med hundrevis av halvledere. Et batteri laget av gamle radiokomponenter er kun egnet for lading av en camping LED-lommelykt eller et lite mobiltelefonbatteri. For å gjennomføre større prosjekter kan du ikke klare deg uten innkjøpte solceller.

Hvor mye strøm kan du forvente fra solcellepaneler?

Når du tenker på å bygge ditt eget solkraftverk, drømmer alle om å helt forlate kablet elektrisitet. For å analysere realiteten til denne ideen, vil vi gjøre noen små beregninger.

Det er enkelt å finne ut ditt daglige strømforbruk. For å gjøre dette, se bare på fakturaen sendt av energiforsyningsorganisasjonen og del antall kilowatt som er angitt der med antall dager i måneden. Hvis du for eksempel får tilbud om å betale for 330 kWh, betyr det at dagsforbruket er 330/30 = 11 kWh.

Graf over solcellebatteriets strøm avhengig av belysning

I beregningene dine bør du definitivt ta hensyn til det faktum at solcellepanelet vil generere strøm kun i dagslys, med opptil 70 % av generasjonen mellom kl. 09.00 og 16.00. I tillegg avhenger effektiviteten til enheten direkte av innfallsvinkelen for sollys og atmosfærens tilstand.

Litt overskyet eller dis vil redusere effektiviteten til solenergiinstallasjonens strømeffekt med 2–3 ganger, mens en himmel overskyet av kontinuerlige skyer vil føre til en reduksjon i ytelsen med 15–20 ganger. Under ideelle forhold vil et solcellebatteri med en kapasitet på 11/7 = 1,6 kW være tilstrekkelig til å generere 11 kWh energi. Tatt i betraktning påvirkningen av naturlige faktorer, bør denne parameteren økes med omtrent 40–50 %.

I tillegg er det en annen faktor som tvinger oss til å øke arealet av fotocellene som brukes. For det første bør vi ikke glemme at batteriet ikke vil fungere om natten, noe som betyr at det vil være behov for kraftige batterier. For det andre, for å drive husholdningsapparater trenger du en strøm på 220 V, så du trenger en kraftig spenningsomformer (inverter). Eksperter sier at tap på akkumulering og transformasjon av elektrisitet tar opptil 20–30% av den totale mengden. Derfor bør den faktiske effekten til solbatteriet økes med 60–80 % av den beregnede verdien. Ved å ta en ineffektivitetsverdi på 70 % får vi den nominelle effekten til solcellepanelet vårt lik 1,6 + (1,6×0,7) = 2,7 kW.

Å bruke høystrøms litiumbatterier er en av de mest elegante, men på ingen måte den billigste måten å lagre solenergi på

For å lagre elektrisitet trenger du lavspentbatterier designet for spenninger på 12, 24 eller 48 V. Kapasiteten deres må være designet for daglig energiforbruk pluss transformasjon og konverteringstap. I vårt tilfelle vil vi trenge en rekke batterier designet for å lagre 11 + (11×0,3) = 14,3 kW×time energi. Hvis du bruker vanlige 12-volts bilbatterier, trenger du en 14300 Wh / 12 V = 1200 Ah-enhet, det vil si seks batterier vurdert til 200 ampere-timer hver.

Som du kan se, selv for å gi strøm til husholdningsbehovene til en gjennomsnittlig familie, trenger du en seriøs solcelle-elektrisk installasjon. Når det gjelder bruken av hjemmelagde solcellepaneler for oppvarming, vil en slik idé på dette stadiet ikke engang nå grensene for selvforsyning, for ikke å nevne det faktum at noe kan reddes.

Beregning av batteristørrelse

Størrelsen på batteriet avhenger av nødvendig effekt og dimensjonene til strømkildene. Når du velger sistnevnte, vil du definitivt være oppmerksom på mangfoldet av fotoceller som tilbys. For bruk i hjemmelagde enheter er det mest praktisk å velge mellomstore solceller. For eksempel er polykrystallinske paneler som måler 3x6 tommer designet for en utgangsspenning på 0,5 V og en strøm på opptil 3 A.

Ved produksjon av et solcellebatteri vil de kobles i serie til blokker på 30 stykker, noe som vil gjøre det mulig å oppnå den spenningen som kreves for å lade et bilbatteri på 13–14 V (tap tatt i betraktning). Den maksimale effekten til en slik enhet er 15 V × 3 A = 45 W. Basert på denne verdien vil det ikke være vanskelig å beregne hvor mange elementer som vil være nødvendig for å bygge et solcellepanel med en gitt kraft og bestemme dets dimensjoner. For eksempel, for å bygge en 180-watts elektrisk solfanger, trenger du 120 fotoceller med et samlet areal på 2160 kvadratmeter. tommer (1,4 kvm).

Bygge et hjemmelaget solcellepanel

Før du begynner å produsere et solcellepanel, bør du løse problemene med plasseringen, beregne dimensjonene og forberede nødvendige materialer og verktøy.

Det er viktig å velge riktig installasjonssted

Siden solcellepanelet vil bli laget for hånd, kan størrelsesforholdet være hvilket som helst. Dette er veldig praktisk, siden en hjemmelaget enhet kan integreres mer vellykket i utsiden av taket eller utformingen av et forstadsområde. Av samme grunn bør du velge et sted å installere batteriet før du starter designaktiviteter, og husk å ta hensyn til flere faktorer:

stedets åpenhet for sollys i dagslys;
fravær av skyggefulle bygninger og høye trær;
minimumsavstand til rommet der lagringskraft og omformere er installert.

Selvfølgelig ser et takmontert batteri mer organisk ut, men å plassere enheten på bakken har flere fordeler. I dette tilfellet elimineres muligheten for skade på takmaterialer når du installerer bærerammen, kompleksiteten ved å installere enheten reduseres, og det blir mulig å endre "angrepsvinkelen til solens stråler" i tide. Og viktigst av alt, med en lavere plassering vil det være mye lettere å holde overflaten på solcellepanelet ren. Og dette er en garanti for at installasjonen vil fungere med full kapasitet.

Montering av et solcellepanel på et tak er mer drevet av plassbegrensninger enn av nødvendighet eller brukervennlighet.

Hva du trenger under arbeidsprosessen

Når du begynner å lage et hjemmelaget solcellepanel, bør du fylle på med:

fotoceller;
strenget kobbertråd eller spesielle samleskinner for tilkobling av solceller;
loddetinn;
Schottky-dioder, designet for strømutgangen til en fotocelle;
høykvalitets anti-reflekterende glass eller plexiglass;
lameller og kryssfiner for å lage en ramme;
Silikonforseglingsmiddel;
maskinvare;
maling og beskyttende sammensetning for behandling av treoverflater.

I arbeidet trenger du det enkleste verktøyet som en hjemmekoselig eier alltid har for hånden - en loddebolt, glasskutter, sag, skrutrekker, pensel, etc.

Produksjonsinstruksjoner

For å lage det første solcellebatteriet er det best å bruke fotoceller med allerede loddede ledninger - i dette tilfellet reduseres risikoen for skade på cellene under montering. Men er du dyktig med loddebolt kan du spare litt penger på å kjøpe solceller med åpne kontakter. For å bygge panelet vi så på i eksemplene ovenfor, trenger du 120 plater. Ved å bruke et sideforhold på omtrent 1:1, vil det være nødvendig med 15 rader med fotoceller på 8 hver. I dette tilfellet vil vi være i stand til å koble hver to "kolonner" i serie, og koble fire slike blokker parallelt. På denne måten kan du unngå sammenfiltrede ledninger og få en jevn, vakker installasjon.

Elektrisk koblingsskjema for hjemmesolkraftverk

Ramme

Montering av solcellepanel bør alltid begynne med å lage huset. For å gjøre dette trenger vi aluminiumshjørner eller trelameller med en høyde på ikke mer enn 25 mm - i dette tilfellet vil de ikke kaste en skygge på de ytre radene med fotoceller. Basert på dimensjonene til våre 3 x 6 tommer (7,62 x 15,24 cm) silisiumceller, bør rammestørrelsen være minst 125 x 125 cm. Hvis du bestemmer deg for å bruke et annet sideforhold (for eksempel 1:2), rammen kan forsterkes ytterligere med en tverrstang laget av lekt samme seksjon.

Baksiden av saken skal dekkes med kryssfiner eller OSB-panel, og ventilasjonshull skal bores i den nedre enden av rammen. Forbindelsen mellom panelets indre hulrom og atmosfæren vil være nødvendig for å utjevne fuktigheten - ellers kan dugging av glasset ikke unngås.

For produksjon av et solcellepanelhus, den mest egnede enkle materialer- trelameller og kryssfiner

Et panel av plexiglass eller høykvalitetsglass med høy grad av gjennomsiktighet kuttes i henhold til den ytre størrelsen på rammen. I ekstreme tilfeller kan vindusglass med en tykkelse på opptil 4 mm brukes. For festing er det forberedt hjørnebraketter, der boringer er laget for festing til rammen. Ved bruk av plexiglass kan du lage hull direkte i det gjennomsiktige panelet - dette vil forenkle monteringen.

For å beskytte trekroppen til solbatteriet mot fuktighet og sopp, er den impregnert med en antibakteriell forbindelse og malt med oljemaling.

For enkel montering av den elektriske delen kuttes et substrat ut av fiberplater eller annet dielektrisk materiale i henhold til rammens indre størrelse. I fremtiden vil det bli installert fotoceller på den.

Loddeplater

Før du begynner å lodde, bør du "finne ut" plasseringen av fotoceller. I vårt tilfelle vil vi trenge 4 cellearrayer med 30 plater hver, og de vil være plassert i femten rader i etuiet. En så lang kjede vil være upraktisk å jobbe med, og risikoen for skade på skjøre glassplater øker. Det vil være rasjonelt å koble sammen 5 deler hver, og fullføre den endelige monteringen etter at fotocellene er montert på underlaget.

For enkelhets skyld kan fotoceller monteres på et ikke-ledende underlag laget av tekstolitt, plexiglass eller fiberplate

Etter å ha koblet til hver kjede, bør du sjekke funksjonaliteten. For å gjøre dette, er hver montering plassert under bordlampe. Ved å registrere strøm- og spenningsverdier kan du ikke bare overvåke ytelsen til modulene, men også sammenligne parametrene deres.

Til lodding bruker vi en laveffekt loddebolt (maks 40 W) og god, lavtsmeltende loddemetall. Vi påfører det i små mengder på blydelene til platene, hvoretter vi, observerer polariteten til forbindelsen, kobler delene til hverandre.

Ved lodding av fotoceller bør det utvises ekstrem forsiktighet, siden disse delene er svært skjøre.

Etter å ha samlet de enkelte kjedene, snur vi dem med ryggen mot underlaget og limer dem til overflaten med silikonforsegling. Hver 15-volts fotocelleenhet er utstyrt med en Schottky-diode. Denne enheten lar strømmen flyte bare i én retning, så den vil ikke tillate at batteriene lades ut når solcellepanelspenningen er lav.

Den endelige tilkoblingen av de enkelte strengene av fotoceller utføres i henhold til det elektriske diagrammet presentert ovenfor. For disse formålene kan du bruke en spesiell buss eller strandet kobbertråd.

De hengende elementene til solcellebatteriet skal festes med smeltelim eller selvskruende skruer.

Panelmontering

Substratene med fotoceller plassert på dem er plassert i huset og festet med selvskruende skruer. Hvis rammen er forsterket med et tverrelement, er det laget flere boringer i den for montering av ledninger. Kabelen som tas ut er sikkert festet til rammen og loddet til terminalene på enheten. For å unngå forvirring med polaritet, er det best å bruke tofargede ledninger, koble den røde terminalen til "pluss" på batteriet, og den blå til "minus". Et kontinuerlig lag med silikonforsegling påføres langs den øvre konturen av rammen, på toppen av hvilken glasset legges. Etter endelig fiksering anses monteringen av solcellebatteriet som fullført.

Etter at beskyttelsesglasset er installert på tetningsmassen, kan panelet transporteres til installasjonsstedet

Installasjon og tilkobling av solcellebatteri til forbrukere

Av flere grunner er et hjemmelaget solcellepanel en ganske skjør enhet, og krever derfor en pålitelig støtteramme. Det ideelle alternativet ville være et design som ville tillate kilden til gratis elektrisitet å bli orientert i begge plan, men kompleksiteten til et slikt system er oftest et sterkt argument til fordel for et enkelt skråsystem. Det er en bevegelig ramme som kan stilles i alle vinkler i forhold til lyset. Et av alternativene for en ramme laget av tredrager, er presentert nedenfor. Du kan bruke metallhjørner, rør, dekk osv. for å lage det - hva enn du har for hånden.

Solar batteri ramme tegning

For å koble solcellepanelet til batteriene trenger du en ladekontroller. Denne enheten vil overvåke lade- og utladingstilstanden til batterier, overvåke strømutgang og bytte til nettstrøm i tilfelle et betydelig spenningsfall. Enhet nødvendig kraft og den nødvendige funksjonaliteten kan kjøpes i de samme utsalgsstedene der fotoceller selges. Når det gjelder strømforsyning til husholdningsforbrukere, vil dette kreve å transformere lavspentspenningen til 220 V. En annen enhet - en omformer - kan med hell takle dette. Det må sies at den innenlandske industrien produserer pålitelige enheter med gode ytelsesegenskaper, så omformeren kan kjøpes lokalt - i dette tilfellet vil en "ekte" garanti være en bonus.

Ett solcellebatteri vil ikke være nok til å gi fullt strøm til hjemmet ditt - du trenger også batterier, en ladekontroller og en inverter

På salg kan du finne omformere med samme effekt, som varierer i pris flere ganger. Denne spredningen forklares av "renheten" til utgangsspenningen, som er en nødvendig betingelse fôring individ elektriske enheter. Omformere med den såkalte rene sinusbølgen har en mer komplisert design, og som et resultat en høyere kostnad.

Video: lage et solcellepanel med egne hender

Å bygge et hjemmesolkraftverk er en ikke-triviell oppgave og krever både økonomiske og tidsmessige kostnader, samt minimal kunnskap om grunnleggende elektroteknikk. Når du begynner å montere et solcellepanel, bør du observere maksimal oppmerksomhet og nøyaktighet - bare i dette tilfellet kan du stole på Bra valg spørsmål. Til slutt vil jeg minne om at glassforurensning er en av faktorene som påvirker produktiviteten. Husk å rengjøre overflaten på solcellepanelet i tide, ellers vil det ikke kunne fungere med full kapasitet.

Menneskeheten streber etter å bytte til alternative strømforsyningskilder som vil bidra til å holde miljøet rent og redusere energiproduksjonskostnadene. Produksjon er en moderne industriell metode. inkluderer solcellemottakere, batterier, kontrollenheter, omformere og andre enheter designet for spesifikke funksjoner.

Solbatteriet er hovedelementet som akkumuleringen av stråler begynner fra. I den moderne verden er det mange fallgruver for forbrukeren når de velger et panel, siden industrien tilbyr et stort antall produkter samlet under ett navn.

Silisium solceller

Disse produktene er populære blant moderne forbrukere. Produksjonen deres er basert på silisium. Dens reserver i dypet er utbredt, og produksjonen er relativt billig. Silisiumceller sammenligner seg gunstig med ytelsesnivået sammenlignet med andre solcellebatterier.

Typer av elementer

Følgende typer silisium produseres:

monokrystallinsk;
polykrystallinsk;
amorf.

De ovennevnte formene for enheter er forskjellige i hvordan silisiumatomene er ordnet i krystallen. Hovedforskjellen mellom elementene er den forskjellige indikatoren for lysenergikonvertering, som for de to første typene er omtrent på samme nivå og overstiger verdiene for enheter laget av amorft silisium.

Dagens industri tilbyr flere modeller av solfangere. Forskjellen mellom dem er hvilket utstyr som brukes til produksjon av solcellepaneler. Produksjonsteknologi og type utgangsmateriale spiller en rolle.

Monokrystallinsk type

Disse elementene består av silikonceller bundet sammen. I henhold til metoden til forskeren Czochralski produseres absolutt rent silisium, som enkeltkrystaller er laget av. Den neste prosessen er å kutte det frosne og herdede halvfabrikatet i plater med en tykkelse på 250 til 300 mikron. Tynne lag er mettet med et metallnett av elektroder. Til tross for de høye produksjonskostnadene, brukes slike elementer ganske mye på grunn av den høye konverteringsfrekvensen (17-22%).

Produksjon av polykrystallinske elementer

Polykrystallinske solceller består av at den smeltede silisiummassen gradvis avkjøles. Produksjonen krever ikke dyrt utstyr, derfor reduseres kostnadene for å skaffe silisium. Polykrystallinske solcellelagringsenheter har en lavere effektivitetsfaktor (11-18%), i motsetning til monokrystallinske. Dette forklares av det faktum at silisiummassen under kjøleprosessen er mettet med små granulære bobler, noe som fører til ytterligere brytning av strålene.

Amorfe silisiumelementer

Produktene er klassifisert som en spesiell type, siden deres tilhørighet til silisiumtypen kommer fra navnet på materialet som brukes, og produksjonen av solceller utføres ved hjelp av filmenhetsteknologi. Under produksjonsprosessen viker krystallen for silisiumhydrogen eller silikon, et tynt lag som dekker underlaget. Batterier har den laveste effektivitetsverdien, ned til bare 6 %. Elementene, til tross for deres betydelige ulemper, har en rekke ubestridelige fordeler som gir dem rett til å stå ved siden av de ovennevnte typene:

absorpsjonsverdien til optikk er to dusin ganger høyere enn for monokrystallinske og polykrystallinske lagringsenheter;
Det har minimum tykkelse lag, bare 1 mikron;
overskyet vær påvirker ikke arbeidet med å konvertere lys, i motsetning til andre typer;
På grunn av sin høye bøyefasthet kan den uten problemer brukes på vanskelige steder.

De tre typene solomformere beskrevet ovenfor kompletteres av hybridprodukter laget av materialer med doble egenskaper. Slike egenskaper oppnås hvis sporelementer eller nanopartikler inngår i amorft silisium. Det resulterende materialet ligner polykrystallinsk silisium, men skiller seg gunstig fra det med nye tekniske indikatorer.

Råvarer for produksjon av film-type solceller fra CdTe

Valget av materiale er diktert av behovet for å redusere produksjonskostnadene og øke den tekniske ytelsen. Det mest brukte lysabsorberende materialet er kadmiumtellurid. På 70-tallet av forrige århundre ble CdTe ansett som den viktigste konkurrenten for plassbruk; i moderne industri har det funnet bred anvendelse innen solenergi.

Dette materialet er klassifisert som en kumulativ gift, så debatten fortsetter om spørsmålet om dets skadelighet. Forskning utført av forskere har fastslått at nivået av skadelige stoffer som kommer inn i atmosfæren er akseptabelt og ikke skader miljøet. Effektivitetsnivået er bare 11%, men kostnaden for konvertert elektrisitet fra slike elementer er 20-30% lavere enn fra enheter av silisiumtype.

Stråleakkumulatorer laget av selen, kobber og indium

Halvlederne i enheten er kobber, selen og indium; noen ganger er det mulig å erstatte sistnevnte med gallium. Dette forklares med den høye etterspørselen etter indium for produksjon av skjermer flat type. Derfor ble dette substitusjonsalternativet valgt, siden materialene har lignende egenskaper. Men for effektivitetsindikatoren spiller utskifting en betydelig rolle; å produsere et solcellebatteri uten gallium øker effektiviteten til enheten med 14%.

Polymerbaserte solfangere

Disse elementene er klassifisert som unge teknologier, ettersom de nylig har dukket opp på markedet. Organiske halvledere absorberer lys for å omdanne det til elektrisk energi. Til produksjon brukes fullerener av karbongruppen, polyfenylen, kobberftalocyanin etc. Som et resultat oppnås tynne (100 nm) og fleksible filmer som i drift gir en effektivitetskoeffisient på 5-7%. Verdien er liten, men produksjonen av fleksible solcellepaneler har flere positive aspekter:

store mengder penger brukes ikke på produksjon;
evnen til å installere fleksible batterier i svinger der elastisitet er av primær betydning;
relativ enkelhet og tilgjengelighet for installasjon;
fleksible batterier har ingen skadelig innvirkning på miljøet.

Kjemisk etsing under produksjon

Den dyreste solcellen er en multikrystallinsk eller monokrystallinsk silisiumplate. For maksimal effektivitet kuttes pseudo-firkantede former; den samme formen gjør at platene kan pakkes tett i den fremtidige modulen. Etter skjæreprosessen forblir mikroskopiske lag med skadet overflate på overflaten, som fjernes ved hjelp av etsing og teksturering for å forbedre mottaket av innfallende stråler.

Overflaten som behandles på denne måten er en kaotisk plassert mikropyramide, som reflekteres fra kanten som lyset treffer sideflatene til andre fremspring. Prosedyren for å løsne teksturen reduserer reflektiviteten til materialet med omtrent 25 %. Under etseprosessen brukes en rekke sure og alkaliske behandlinger, men det er uakseptabelt å redusere lagtykkelsen sterkt, siden platen ikke tåler følgende behandlinger.

Halvledere i solceller

Solcelleproduksjonsteknologi antar at det grunnleggende konseptet for solid-state elektronikk er p-n-krysset. Hvis du kombinerer n-type elektronisk ledningsevne og p-type hull ledningsevne i en plate, vises et p-n-kryss ved kontaktpunktet. Hoved fysisk eiendom Med denne definisjonen blir det mulig å tjene som en barriere og la elektrisitet passere i én retning. Det er denne effekten som muliggjør riktig drift av solceller.

Som et resultat av fosfordiffusjon dannes et n-type lag ved endene av platen, som er plassert på overflaten av elementet i en dybde på bare 0,5 mikron. Produksjonen av et solcellebatteri innebærer grunn penetrasjon av bærere av motsatte tegn, som oppstår under påvirkning av lys. Deres vei til innflytelsessonen til pn-krysset må være kort, ellers kan de avbryte hverandre når de møtes, uten å generere noen mengde elektrisitet.

Bruk av plasmakjemisk etsing

Utformingen av solbatteriet inkluderer en frontflate med et installert gitter for å samle strøm og en bakside som er en kontinuerlig kontakt. Under diffusjonsfenomenet oppstår en elektrisk kortslutning mellom to plan og overføres til enden.

For å fjerne kortslutningen brukes utstyr for solcellepaneler, som gjør at dette kan gjøres ved hjelp av plasmakjemisk, kjemisk etsing eller mekanisk, laser. Metoden for plasmakjemisk eksponering brukes ofte. Etsing utføres samtidig på en stabel med silisiumskiver stablet sammen. Resultatet av prosessen avhenger av behandlingens varighet, sammensetningen av produktet, størrelsen på kvadratene av materiale, retningen til ionestrømsstrålene og andre faktorer.

Påføring av antirefleksbelegg

Ved å påføre en tekstur på overflaten av elementet reduseres refleksjon til 11 %. Dette betyr at en tidel av strålene rett og slett reflekteres fra overflaten og ikke tar del i dannelsen av elektrisitet. For å redusere slike tap kan et belegg med dyp penetrasjon lyspulser uten å reflektere dem tilbake. Forskere, som tar hensyn til optikkens lover, bestemmer sammensetningen og tykkelsen av laget, så produksjon og installasjon av solcellepaneler med et slikt belegg reduserer refleksjon til 2%.

Kontaktmetallisering på forsiden

Overflaten på elementet er designet for å absorbere den største mengden stråling; det er dette kravet som bestemmer de dimensjonale og tekniske egenskapene til det påførte metallnettet. Når de velger et ansiktsdesign, tar ingeniører opp to motstridende problemer. En reduksjon i optiske tap oppstår med tynnere linjer og deres plassering på lang avstand den ene fra den andre. Produksjonen av et solcellebatteri med økt nettstørrelse fører til at noen av ladningene ikke rekker å komme i kontakt og går tapt.

Derfor har forskere standardisert verdien av avstanden og linjetykkelsen for hvert metall. Strimler som er for tynne åpner plass på overflaten av elementet til å absorbere stråler, men leder ikke mye strøm. Moderne metoder for å påføre metallisering består av silketrykk. Som materiale er sølvholdig pasta mest berettiget. På grunn av bruken øker elementets effektivitet med 15-17%.

Metallisering på baksiden av enheten

Metall påføres på baksiden av enheten i henhold til to ordninger, som hver utfører sitt eget arbeid. Aluminium sprøytes i et kontinuerlig tynt lag over hele overflaten, bortsett fra enkelthull, og hullene fylles med sølvholdig pasta, som spiller en kontaktrolle. Det solide aluminiumslaget fungerer som en slags speilanordning på baksiden for gratis ladninger som kan gå seg vill i ødelagte krystallinske gitterbindinger. Med dette belegget fungerer solcellepaneler 2 % kraftigere. Forbrukeranmeldelser sier at slike elementer er mer holdbare og ikke er så avhengige av overskyet vær.

Lage solcellepaneler med egne hender

Ikke alle kan bestille og installere solenergikilder hjemme, siden kostnadene i dag er ganske høye. Derfor er det mange håndverkere og håndverkere som mestrer produksjonen av solcellepaneler hjemme.

Du kan kjøpe fotocellesett for selvmontering på Internett på forskjellige steder. Kostnadene deres avhenger av antall plater som brukes og kraft. For eksempel koster sett med lav effekt, fra 63 til 76 W med 36 plater, 2350-2560 rubler. hhv. Her kjøper de også arbeidsvarer som er avvist fra produksjonslinjer av en eller annen grunn.

Når du velger type fotoelektrisk omformer, ta hensyn til det faktum at polykrystallinske elementer er mer motstandsdyktige mot overskyet vær og fungerer mer effektivt enn monokrystallinske, men har kortere levetid. Monokrystallinske har mer høy effektivitet i solskinnsvær, og de vil vare mye lenger.

For å organisere produksjonen av solcellepaneler hjemme, må du beregne den totale belastningen til alle enheter som vil bli drevet av den fremtidige omformeren og bestemme kraften til enheten. Dette bestemmer antall fotoceller, samtidig som det tas hensyn til panelets helningsvinkel. Noen håndverkere sørger for muligheten for å endre posisjonen til akkumuleringsplanet avhengig av høyden på solverv, og om vinteren - på tykkelsen på den falt snø.

Ulike materialer brukes til å lage kroppen. Oftest monteres hjørner av aluminium eller rustfritt stål, det brukes kryssfiner, sponplater etc. Den gjennomsiktige delen er laget av organisk eller vanlig glass. Det er fotoceller til salgs med allerede loddede ledere, det er å foretrekke å kjøpe disse, da monteringsoppgaven er forenklet. Platene stables ikke oppå hverandre - de nederste kan utvikle mikrosprekker. Loddemetall og fluss er forhåndspåført. Det er mer praktisk å lodde elementene ved å plassere dem direkte på arbeidssiden. På slutten sveises de ytre platene til samleskinnene (bredere ledere), hvoretter "minus" og "pluss" sendes ut.

Etter at arbeidet er utført, testes og forsegles panelet. Utenlandske håndverkere bruker forbindelser til dette, men for våre håndverkere er de ganske dyre. Hjemmelagde omformere er forseglet med silikon, og baksiden er belagt med akrylbasert lakk.

Avslutningsvis skal det sies at anmeldelsene fra mesterne som har gjort dette alltid er positive. Etter å ha brukt penger på produksjon og installasjon av en omformer, betaler familien veldig raskt for det og begynner å spare penger ved å bruke gratis energi.

Å leve i den "organiske" stilen, en så populær idé de siste årene, forutsetter et harmonisk "forhold" mellom en person og miljøet. Snublesteinen for enhver miljøtilnærming er bruken av mineraler til energi.

Utslipp av giftige stoffer og karbondioksid til atmosfæren som slippes ut under forbrenning av fossilt brensel, dreper gradvis planeten. Derfor er konseptet "grønn energi", som ikke skader miljøet, det grunnleggende grunnlaget for mange nye energiteknologier. Et av disse områdene for å skaffe miljøvennlig energi er teknologien for å konvertere sollys til elektrisk strøm. Ja, det stemmer, vi vil snakke om solcellepaneler og muligheten for å installere autonome energiforsyningssystemer i et landsted.

For øyeblikket koster industrielle kraftverk basert på solcellepaneler, brukt til komplett energi- og varmeforsyning av en hytte, minst 15-20 tusen dollar med en garantert levetid på omtrent 25 år. Kostnaden for ethvert heliumsystem ved omberegning av forholdet mellom den garanterte levetiden og den gjennomsnittlige årlige kostnaden for bruksvedlikehold av et landsted er ganske høy: for det første, i dag er gjennomsnittskostnaden for solenergi sammenlignbar med kjøp av energiressurser fra sentrale kraftnett, og for det andre kreves det engangsinvesteringer for å installere systemet .

Det er vanligvis vanlig å skille solcelleanlegg beregnet for varme- og energiforsyning. I det første tilfellet brukes teknologi solfanger, i den andre - den fotoelektriske effekten for å generere elektrisk strøm i solcellepaneler. Vi ønsker å snakke om muligheten for å lage solcellepaneler selv.

Teknologien for å manuelt montere et solenergisystem er ganske enkel og rimelig. Nesten hver russer kan sette sammen individuelle energisystemer med høy effektivitet til relativt lave kostnader. Det er lønnsomt, rimelig og til og med moteriktig.

Valg av solceller for et solcellepanel

Når du begynner å produsere et solcellesystem, må du være oppmerksom på at med individuell montering er det ikke behov for en engangsinstallasjon av et fullt funksjonelt system; det kan utvides gradvis. Hvis den første opplevelsen var vellykket, er det fornuftig å utvide funksjonaliteten til solsystemet.

I kjernen er et solcellebatteri en generator som opererer på grunnlag av den fotovoltaiske effekten og omdanner solenergi til elektrisk energi. Kvanta av lys som treffer en silisiumplate slår et elektron ut av den siste atombane av silisium. Denne effekten skaper et tilstrekkelig antall frie elektroner til å danne en strøm av elektrisk strøm.

Før du monterer batteriet, må du bestemme hvilken type fotoelektrisk omformer, nemlig: monokrystallinsk, polykrystallinsk og amorf. For å sette sammen et solcellebatteri selv, velg kommersielt tilgjengelige monokrystallinske og polykrystallinske solcellemoduler.

Over: Monokrystallinske moduler uten loddede kontakter. Nederst: Polykrystallinske moduler med loddede kontakter

Paneler basert på polykrystallinsk silisium har en ganske lav effektivitet (7-9%), men denne ulempen oppveies av det faktum at polykrystaller praktisk talt ikke reduserer kraften i overskyet og overskyet vær; den garanterte holdbarheten til slike elementer er omtrent 10 år. Paneler basert på monokrystallinsk silisium har en effektivitet på ca. 13 % med en levetid på ca. 25 år, men disse elementene reduserer kraften kraftig i fravær av direkte sollys. Effektivitetsindikatorene til silisiumkrystaller fra forskjellige produsenter kan variere betydelig. Basert på praksisen med å drive solkraftverk under feltforhold, kan vi si at levetiden til monokrystallinske moduler er mer enn 30 år, og for polykrystallinske moduler - mer enn 20 år. Dessuten, over hele driftsperioden, er effekttapet for mono- og polykrystallinske silisiumceller ikke mer enn 10%, mens for tynnfilms amorfe batterier reduseres kraften med 10-40% i løpet av de to første årene.

Eviggrønne solceller med kontakter i sett på 300 stk.

På eBay-auksjonen kan du kjøpe et solcellesett for å sette sammen et solcellebatteri på 36 og 72 solceller. Slike sett er også tilgjengelig for salg i Russland. Som regel, for selvmontering av solcellepaneler, brukes solcellemoduler av typen B, det vil si moduler som avvises i industriell produksjon. Disse modulene mister ikke ytelsesegenskapene og er mye billigere. Noen leverandører tilbyr solcellemoduler på en glassfiberplate, noe som innebærer høy level tetthet av elementer, og følgelig pålitelighet.

Navn	Kjennetegn	Kostnad, kr
Everbright Solar Cells (Ebay) ingen kontakter	polykrystallinsk, sett - 36 stk., 81x150 mm, 1,75 W (0,5 V), 3A, effektivitet (%) - 13 i et sett med dioder og syre for lodding i blyant	$46.00 $8,95 forsendelse
Solceller (ny i USA)	monokrystallinsk, 156x156 mm, 81x150 mm, 4W (0,5 V), 8A, effektivitet (%) - 16,7-17,9	$7.50
	monokrystallinsk, 153x138 mm, U kald. slag - 21,6V, jeg kort. stedfortreder - 94 mA, P - 1,53 W, effektivitet (%) - 13	$15.50
Solceller på en glassfiberplate	polykrystallinsk, 116x116 mm, U kald. slag - 7,2V, jeg kort. stedfortreder - 275 mA., P - 1,5 W, effektivitet (%) - 10	$14.50
		$87.12 $9,25 frakt
Solceller (Ebay) uten kontakter	polykrystallinsk, sett - 72 stk., 81x150 mm 1,8W	$56.11 $9,25 frakt
Solceller (Ebay) med kontakter	monokrystallinsk, sett - 40 stk., 152x152 mm	$87.25 $14,99 frakt

Utvikling av et heliumenergisystemprosjekt

Utformingen av et fremtidig solsystem avhenger i stor grad av metoden for installasjon og installasjon. Solcellepaneler bør installeres i en vinkel for å sikre direkte sollys i rette vinkler. Ytelsen til et solcellepanel avhenger i stor grad av intensiteten til lysenergien, samt innfallsvinkelen til solstrålene. Plasseringen av solbatteriet i forhold til solen og helningsvinkelen avhenger av heliumsystemets geografiske plassering og årstiden.

Fra topp til bunn: Monokrystallinske solcellepaneler (80 watt hver) ved dachaen er installert nesten vertikalt (vinter). Monokrystallinske solcellepaneler i landet har mindre vinkel (fjær) Mekanisk system for å kontrollere vinkelen på solbatteriet.

Industrielle solcelleanlegg er ofte utstyrt med sensorer som sørger for rotasjonsbevegelse av solcellepanelet i bevegelsesretningen til solstrålene, samt solkonsentratorspeil. I individuelle systemer kompliserer slike elementer betydelig og øker kostnadene for systemet, og brukes derfor ikke. Et enkelt mekanisk kontrollsystem for tiltvinkel kan brukes. Om vinteren bør solcellepaneler installeres nesten vertikalt, dette beskytter også panelet mot snøakkumulering og ising av strukturen.

Opplegg for beregning av helningsvinkelen til et solcellepanel avhengig av årstiden

Solcellepaneler er installert på solsiden av bygningen for å gi maksimal mengde solenergi tilgjengelig i dagslys. Avhengig av din geografiske plassering og solvervnivå, beregnes batterivinkelen som er best egnet for din plassering.

Hvis designet blir mer komplekst, er det mulig å lage et system for å kontrollere helningsvinkelen til solbatteriet avhengig av årstiden og panelets rotasjonsvinkel avhengig av tidspunktet på dagen. Energieffektiviteten til et slikt system vil være høyere.

Når du designer et solcelleanlegg som skal installeres på taket av et hus, er det nødvendig å finne ut om takkonstruksjonen kan bære den nødvendige vekten. Selvutvikling Prosjektet går ut på å beregne taklasten med hensyn til vekten av snødekket om vinteren.

Velge den optimale statiske vippevinkelen for et solcelleanlegg av monokrystallinsk type

For produksjon av solcellepaneler kan du velge ulike materialer iht egenvekt og andre egenskaper. Når du velger byggematerialer, er det nødvendig å ta hensyn til den maksimalt tillatte oppvarmingstemperaturen til solcellen, siden temperaturen til en solcellemodul som opererer med full effekt ikke bør overstige 250C. Når topptemperaturen er overskredet, mister solcellemodulen brått sin evne til å omdanne sollys til elektrisk strøm. Ferdige solcelleanlegg for individuell bruk, som regel ikke involverer kjøling av solceller. Gjør-det-selv-produksjon kan innebære å kjøle ned solsystemet eller kontrollere vinkelen på solcellepanelet for å sikre funksjonstemperaturen til modulen, samt velge et passende gjennomsiktig materiale som absorberer IR-stråling.

Riktig design av solsystemet lar deg gi den nødvendige kraften til solbatteriet, som vil være nær den nominelle. Ved beregning av en konstruksjon må det tas hensyn til at elementer av samme type gir samme spenning, uavhengig av størrelsen på elementene. Dessuten vil strømstyrken til store elementer være større, men batteriet vil også være mye tyngre. For å produsere et solsystem blir det alltid tatt solcellemoduler av samme størrelse, siden den maksimale strømmen vil være begrenset av den maksimale strømmen til det lille elementet.

Beregninger viser at du i gjennomsnitt på en klar solrik dag ikke kan få mer enn 120 W strøm fra 1 m solcellepanel. Slik kraft vil ikke engang drive en datamaskin. Et 10 m system gir mer enn 1 kW energi og kan gi strøm til drift av grunnleggende husholdningsapparater: lamper, TV, datamaskin. For en familie på 3-4 personer trengs ca 200-300 kW per måned, altså solsystemet, installert på sørsiden, måler 20 m, kan fullt ut dekke familiens energibehov.

Hvis vi tar i betraktning de gjennomsnittlige statistiske dataene om strømforsyningen til et enkelt boligbygg, så er: daglig energiforbruk 3 kWh, solstråling fra vår til høst er 4 kWh/m per dag, toppstrømforbruk er 3 kW (når slått på ). vaskemaskin, kjøleskap, strykejern og vannkoker). For å optimalisere energiforbruket til belysning inne i huset er det viktig å bruke AC-lamper med lavt energiforbruk - LED og lysrør.

Lage en solcellebatteriramme

Et aluminiumshjørne brukes som rammen til solbatteriet. På eBay-auksjonen kan du kjøpe ferdige rammer for solcellepaneler. Det gjennomsiktige belegget velges etter ønske, basert på egenskapene som er nødvendige for et gitt design.

Solcellepanelrammesett med glass, fra $33

Når du velger gjennomsiktig beskyttende materiale Du kan også fokusere på følgende materialegenskaper:

Materiale	Brytningsindeks	Lystransmittans, %	Egenvekt g/cm 3	Arkstørrelse, mm	Tykkelse, mm	Kostnad, gni./m2
Luft	1,0002926	—	—	—	—	—
Glass	1,43-2,17	92-99	3,168	—	—	—
Plexiglass	1,51	92-93	1,19	3040 x 2040	3	960.00
Polykarbonat	1,59	opptil 92	0,198	3050 x 2050	2	600.00
Plexiglass	1,491	92	1,19	2050 x 1500	11	640.00
Mineralglass	1,52-1,9	98	1,40	—	—	—

Hvis vi vurderer lysets brytningsindeks som et kriterium for valg av materiale. Plexiglass har den laveste brytningsindeksen; et billigere alternativ for gjennomsiktig materiale er husholdningsplexiglass, og polykarbonat er mindre egnet. Polykarbonat med antikondensbelegg er tilgjengelig for salg; dette materialet gir også en høy grad av termisk beskyttelse. Ved valg av transparente materialer basert på egenvekt og evne til å absorbere IR-spekteret, vil polykarbonat være det beste. De beste gjennomsiktige materialene for solcellepaneler inkluderer de med høy lysgjennomgang.

Når du lager et solcellebatteri er det viktig å velge gjennomsiktige materialer, som ikke overfører IR-spekteret og dermed reduserer oppvarmingen av silisiumelementer, som mister kraften ved temperaturer over 250C. I industrien brukes spesialglass med metalloksidbelegg. Det ideelle glasset for solcellepaneler anses å være et materiale som overfører hele spekteret bortsett fra det infrarøde området.

Diagram over absorpsjon av UV- og IR-stråling av forskjellige briller.
a) vanlig glass, b) glass med IR-absorpsjon, c) dupleks med varmeabsorberende og vanlig glass.

Maksimal absorpsjon av IR-spekteret vil gis av beskyttende silikatglass med jernoksid (Fe 2 O 3), men det har en grønnaktig fargetone. IR-spekteret absorberes godt av alle mineralglass med unntak av kvarts; plexiglass og plexiglass tilhører klassen organiske glass. Mineralglass er mer motstandsdyktig mot overflateskader, men er svært kostbart og utilgjengelig. For solcellepaneler brukes også spesielt antireflekterende, ultratransparent glass, som overfører opptil 98 % av spekteret. Dette glasset antar også absorpsjon av det meste av IR-spekteret.

Det optimale valget av optiske og spektrale egenskaper for glass øker fotokonverteringseffektiviteten til solcellepanelet betydelig.

Solcellepanel i plexiglasshus

Mange solcelleverksteder anbefaler å bruke plexiglass til front- og bakpaneler. Dette muliggjør kontaktinspeksjon. Imidlertid kan en plexiglassstruktur neppe kalles fullstendig forseglet, i stand til å sikre uavbrutt drift av panelet i 20 års drift.

Installasjon av solcellebatterihuset

Masterklassen viser hvordan man lager et solcellepanel av 36 polykrystallinske solceller som måler 81x150 mm. Basert på disse dimensjonene kan du beregne størrelsen på det fremtidige solbatteriet. Når du beregner dimensjonene, er det viktig å lage en liten avstand mellom elementene, som vil ta hensyn til endringen i størrelsen på basen under atmosfærisk påvirkning, det vil si at det skal være 3-5 mm mellom elementene. Den resulterende arbeidsstykkestørrelsen skal være 835x690 mm med en hjørnebredde på 35 mm.

	Et hjemmelaget solcellepanel laget med en aluminiumsprofil ligner mest på et fabrikklaget solcellepanel. Dette sikrer en høy grad av tetthet og strukturell styrke.
	For produksjon tas et aluminiumshjørne, og rammeemner på 835x690 mm er laget. For å tillate festing av maskinvare, bør det lages hull i rammen.
	Silikonforsegling påføres to ganger på innsiden av hjørnet.
	Pass på at det ikke er tomme plasser. Batteriets tetthet og holdbarhet avhenger av kvaliteten på påføringen av tetningsmassen.
	Deretter legges et gjennomsiktig ark av det valgte materialet i rammen: polykarbonat, plexiglass, plexiglass, anti-reflekterende glass. Det er viktig å la silikonet tørke i friluft, ellers vil dampene lage en film på elementene.
	Glasset må presses forsiktig og festes.
	For å feste beskyttelsesglasset sikkert trenger du maskinvare. Du må sikre de 4 hjørnene på rammen og plassere to maskinvare rundt omkretsen på langsiden av rammen og en maskinvare på kortsiden.
	Maskinvaren er festet med skruer.

	Skruene strammes godt med en skrutrekker.
	Solbatterirammen er klar. Før du fester solceller, er det nødvendig å rense glasset for støv.

Valg og lodding av solceller

For øyeblikket tilbyr eBay-auksjonen et stort utvalg produkter for å lage solcellepaneler selv.

Solar Cells-settet inkluderer et sett med 36 polykrystallinske silisiumceller, celleledninger og samleskinner, Schottke-dioder og en loddesyrepenn

Siden et solcellebatteri laget av deg selv er nesten 4 ganger billigere enn et ferdiglaget, er det en betydelig kostnadsbesparelse å lage det selv. Du kan kjøpe solceller på eBay som har defekter, men som fortsatt er funksjonelle, så kostnadene for et solcellepanel kan reduseres betydelig hvis du kan donere ekstra utseende batterier.

Skadede fotoceller mister ikke funksjonaliteten

For din første erfaring er det bedre å kjøpe sett for å lage solcellepaneler; solceller med loddede ledere er tilgjengelig for salg. Lodding av kontakter er en ganske kompleks prosess, hvis kompleksitet er forsterket av skjørheten til solceller.

Hvis du kjøpte silisiumelementer uten ledere, må du først lodde kontaktene.

	Slik ser en polykrystallinsk silisiumcelle ut uten ledere.
	Lederne kuttes ved hjelp av et pappemne.
	Det er nødvendig å forsiktig plassere lederen på fotocellen.
	Påfør loddesyre og lodd på loddeområdet. For enkelhets skyld er lederen festet på den ene siden med en tung gjenstand.
	I denne posisjonen er det nødvendig å forsiktig lodde lederen til fotocellen. Mens du lodder, ikke trykk på krystallen fordi den er veldig skjør.

Lodding av elementer er en ganske møysommelig jobb. Hvis du ikke kan få en normal tilkobling, må du gjenta arbeidet. I henhold til standarder skal sølvbelegg på en leder tåle 3 loddesykluser under akseptable termiske forhold, men i praksis står man overfor at belegget blir ødelagt. Ødeleggelsen av sølvplettering skjer på grunn av bruk av loddebolter med uregulert effekt (65 W), dette kan unngås hvis du senker effekten som følger - du må slå på en stikkontakt med en 100 W lyspære i serie med loddebolt. Effekten til en ikke-regulert loddebolt er for høy for lodding av silisiumkontakter.

Selv om lederselgere hevder at det er loddetinn på kontakten, er det bedre å bruke det i tillegg. Ved lodding, prøv å håndtere elementene forsiktig; med minimal kraft vil de sprekke; Ikke stable elementene i en stabel; vekten kan føre til at de nedre elementene sprekker.

Montering og lodding av et solcellebatteri

Ved den første selvmontering Det er bedre å bruke et markeringssubstrat for solbatteriet, som vil bidra til å plassere elementene nøyaktig i en viss avstand fra hverandre (5 mm).

Markeringssubstrat for solcellebattericeller

Basen er laget av et ark av kryssfiner med hjørnemarkering. Etter lodding på hvert element med motsatt side Et stykke monteringstape festes, bare trykk bakpanelet mot tapen, og alle elementene overføres.

Monteringstape som brukes til montering på baksiden av solcellen

Med denne typen feste er ikke selve elementene ekstra forseglet; de kan utvide seg fritt under påvirkning av temperatur, dette vil ikke skade solbatteriet eller bryte kontaktene og elementene. Bare de forbindende delene av strukturen kan forsegles. Denne typen feste er mer egnet for prototyper, men kan neppe garantere langsiktig drift i felt.

Den sekvensielle batterimonteringsplanen ser slik ut:

	Plasser elementene på en glassflate. Det må være en avstand mellom elementene, som gir mulighet for frie endringer i størrelse uten å skade strukturen. Elementene skal presses med vekter.
	Vi utfører lodding i henhold til det elektriske diagrammet nedenfor. "Positive" strømførende baner er plassert på forsiden av elementene, "negative" - på baksiden. Før du lodder, må du påføre fluss og lodde, og deretter forsiktig lodde sølvkontaktene.
	Alle solceller kobles til etter dette prinsippet.
	Kontaktene til de ytre elementene sendes ut til bussen til henholdsvis "pluss" og "minus". Bussen bruker den bredere sølvlederen som finnes i Solar Cells-settet. Vi anbefaler også at du fjerner "midtpunktet"; med dets hjelp er det installert to ekstra shuntdioder.
	Terminalen er også installert med utenfor rammer
	Slik ser diagrammet over forbindende elementer ut uten et vist midtpunkt.
	Slik ser rekkeklemmen ut med "midtpunkt" vist. "Midt"-punktet lar deg installere en shuntdiode på hver halvdel av batteriet, som vil forhindre at batteriet lades ut når belysningen avtar eller den ene halvdelen blir mørkere.
	Bildet viser en bypass-diode på den "positive" utgangen, den motstår utlading av batterier gjennom batteriet om natten og utlading av andre batterier under delvis mørke. Oftest brukes Schottke-dioder som shuntdioder. De gir mindre tap i den totale kraften til den elektriske kretsen. Kan brukes som strømførende ledninger akustisk kabel i silikonisolasjon. For isolering kan du bruke rør fra under dryppet. Alle ledninger skal festes godt med silikon.
	Elementene kan kobles i serie (se bilde), og ikke gjennom felles buss, da må 2. og 4. rad roteres 1800 i forhold til 1. rad.

Hovedproblemene med å montere et solcellepanel er relatert til kvaliteten på loddekontakter, så eksperter foreslår å teste det før du forsegler panelet.

Paneltesting før forsegling, nettspenning 14 volt, toppeffekt 65 W

Testing kan gjøres etter lodding av hver gruppe elementer. Hvis du legger merke til bildene i mesterklassen, er delen av bordet under solelementene kuttet ut. Dette gjøres med vilje for å bestemme funksjonalitet elektrisk nettverk etter lodding av kontaktene.

Forsegling av solcellepanelet

Å tette solcellepaneler når du lager dem selv er det mest kontroversielle problemet blant eksperter. På den ene siden er tettepaneler nødvendig for å øke holdbarheten, det brukes alltid i industriell produksjon. For forsegling anbefaler utenlandske eksperter å bruke epoksyblandingen "Sylgard 184", som gir en transparent polymerisert svært elastisk overflate. Kostnaden for "Sylgard 184" på eBay er omtrent $40.

Fugemasse med høy grad av elastisitet "Sylgard 184"

På den annen side, hvis du ikke vil ha ekstra kostnader, er det fullt mulig å bruke silikonforsegling. Men i dette tilfellet bør du ikke fylle elementene helt for å unngå mulig skade under drift. I dette tilfellet kan elementene festes til bakpanelet ved hjelp av silikon, og bare kantene på strukturen kan forsegles. Det er vanskelig å si hvor effektiv slik forsegling er, men vi anbefaler ikke å bruke ikke-anbefalt vanntettingsmastikk; sannsynligheten for at kontakter og elementer går i stykker er svært høy.

	Før du starter forseglingen, er det nødvendig å forberede Sylgard 184-blandingen.
	Først fylles leddene til elementene. Blandingen må stivne for å feste elementene til glasset.
	Etter å ha festet elementene, lages et kontinuerlig polymeriserende lag av elastisk tetningsmasse; det kan fordeles med en børste.
	Slik ser overflaten ut etter påføring av fugemasse. Tetningssjiktet må tørke. Etter fullstendig tørking kan du dekke solcellepanelet med bakpanelet.
	Slik ser forsiden av et hjemmelaget solcellepanel ut etter forsegling.

Hus strømforsyning diagram

Hjemmestrømforsyningssystemer som bruker solcellepaneler kalles vanligvis solcelleanlegg, det vil si systemer som genererer energi ved hjelp av den fotoelektriske effekten. For individuelle boligbygg vurderes tre solcelleanlegg: et autonomt energiforsyningssystem, et hybrid batterinett solcelleanlegg og et batteriløst solcelleanlegg koblet til det sentrale energiforsyningssystemet.

Hvert av systemene har sitt eget formål og fordeler, men oftest i boligbygg solcelleanlegg med reservebatterier og tilkobling til sentralisert strømnett benyttes. Strømnettet drives ved hjelp av solcellepaneler, i mørket fra batterier, og når de utlades - fra sentralnettet. I avsidesliggende områder hvor det ikke er sentralt nettverk, brukes generatorer for flytende brensel som en reservekilde for energiforsyning.

Et mer økonomisk alternativ til et hybrid batteri-nett kraftsystem ville være et batteriløst solcellesystem koblet til sentralnettet. Strøm leveres fra solcellepaneler, og om natten drives nettet fra sentralnettet. Et slikt nettverk er mer anvendelig for institusjoner, fordi i boligbygg forbrukes mesteparten av energien om kvelden.

Diagrammer over tre typer solcelleanlegg

La oss se på en typisk installasjon av solcelleanlegg med batterinett. Solcellepaneler, som er koblet sammen gjennom en koblingsboks, fungerer som en strømgenerator. Deretter installeres en solcelleladekontroller i nettverket for å unngå kortslutninger under toppbelastning. Elektrisitet akkumuleres i reservebatterier og leveres også gjennom en omformer til forbrukere: belysning, husholdningsapparater, elektrisk komfyr og eventuelt brukes til å varme opp vann. For å installere et varmesystem er det mer effektivt å bruke solfangere, som tilhører alternativ solteknologi.

Hybrid batteri-nett solcelleanlegg med vekselstrøm

Det er to typer strømnett som brukes i solcelleanlegg: DC og AC. Bruken av et vekselstrømnettverk lar deg plassere elektriske forbrukere i en avstand som overstiger 10-15 m, samt gi en betinget ubegrenset nettverksbelastning.

For et privat boligbygg brukes vanligvis følgende komponenter i et solcelleanlegg:

den totale effekten til solcellepaneler skal være 1000 W, de vil gi en generasjon på omtrent 5 kWh;
batterier med en total kapasitet på 800 A/t ved en spenning på 12 V;
omformeren må ha en merkeeffekt på 3 kW med en toppbelastning på opptil 6 kW, inngangsspenning 24-48 V;
solutladningskontroller 40-50 A ved en spenning på 24 V;
avbruddsfri strømforsyning for å gi korttidslading med en strøm på opptil 150 A.

For et fotovoltaisk strømforsyningssystem trenger du således 15 paneler med 36 elementer, et eksempel på montering er gitt i mesterklassen. Hvert panel gir en total effekt på 65 watt. Solcellebatterier basert på monokrystaller vil være kraftigere. For eksempel har et solcellepanel på 40 monokrystaller en toppeffekt på 160 W, men slike paneler er følsomme for overskyet vær. I dette tilfellet er solcellepaneler basert på polykrystallinske moduler optimale for bruk i den nordlige delen av Russland.