Kaip savo rankomis pasidaryti saulės bateriją: savarankiško surinkimo instrukcijos

Saulės baterijos yra energijos šaltinis, iš kurio galima gaminti elektrą ar šilumą mažaaukščiam pastatui. Tačiau saulės baterijos yra brangios ir daugumai mūsų šalies gyventojų nepasiekiamos. Ar sutinki?

Kitas reikalas, kai saulės bateriją gaminate patys - išlaidos žymiai sumažėja, o ši konstrukcija veikia ne prasčiau nei pramoniniu būdu pagaminta plokštė. Todėl jei rimtai galvojate apie alternatyvaus elektros šaltinio įsigijimą, pabandykite jį pasigaminti patys – tai nėra labai sunku.

Šiame straipsnyje bus aptarta saulės kolektorių gamyba. Mes jums pasakysime, kokių medžiagų ir įrankių jums reikės. O kiek žemiau rasite nuoseklias instrukcijas su iliustracijomis, kurios aiškiai parodo darbo eigą.

Trumpai apie įrenginį ir veikimą

Saulės energiją galima paversti šiluma, kai energijos nešiklis yra aušinimo skystis, arba elektra, surinkta baterijose. Baterija yra generatorius, veikiantis fotoelektrinio efekto principu.

Saulės energija paverčiama elektros energija, kai saulės spinduliai patenka į fotoelementų plokštes, kurios yra pagrindinė akumuliatoriaus dalis.

Šiuo atveju šviesos kvantai „išleidžia“ savo elektronus iš ekstremalių orbitų. Šie laisvieji elektronai gamina elektros srovę, kuri praeina per valdiklį ir kaupiasi baterijoje, o iš ten patenka į energijos vartotojus.

Silicio elementai veikia kaip fotoelementų plokštės. Silicio plokštelė iš vienos pusės padengta plonu fosforo arba boro sluoksniu, pasyviu cheminiu elementu.

Šioje vietoje, veikiant saulės spinduliams, išsiskiria daug elektronų, kuriuos sulaiko fosforo plėvelė ir neskraido.

Plokštės paviršiuje yra metaliniai „takeliai“, ant kurių išsirikiuoja laisvieji elektronai, suformuodami tvarkingą judėjimą, t.y. elektros.

Kuo daugiau tokių silicio plokštelių-fotoelementų, tuo daugiau elektros srovės galima gauti. Skaitykite daugiau apie saulės baterijos veikimo principą Toliau.

Viršutinis fotoelementų plokščių sluoksnis yra padengtas sluoksniu, kuris neleidžia saulės spinduliams atsispindėti nuo plokščių, padidindamas jų efektyvumą

Medžiagos saulės plokštei sukurti

Pradėdami statyti saulės bateriją, turite sukaupti šias medžiagas:

• silikatinės plokštės-fotoelementai;
• medžio drožlių plokštės lakštai, aliuminio kampai ir lentjuostės;
• kieta putų guma 1,5-2,5 cm storio;
• skaidrus elementas, kuris veikia kaip silicio plokštelių pagrindas;
• varžtai, savisriegiai;
• Silikono sandariklis išoriniam naudojimui;
• elektros laidai, diodai, gnybtai.

Reikalingų medžiagų kiekis priklauso nuo jūsų baterijos dydžio, kurį dažniausiai riboja turimų saulės elementų skaičius. Jums reikės: atsuktuvo arba atsuktuvų komplekto, metalo ir medžio pjūklo, lituoklio. Norėdami išbandyti gatavą bateriją, jums reikės ampermetro testerio.

Dabar pažvelkime į svarbiausias medžiagas išsamiau.

Silicio plokštelės arba saulės elementai

Baterijų fotoelementai būna trijų tipų:

• polikristalinis;
• monokristalinis;
• amorfinis.

Polikristalinės plokštelės pasižymi mažu efektyvumu. Naudingo poveikio dydis yra apie 10–12%, tačiau laikui bėgant šis skaičius nemažėja. Polikristalų tarnavimo laikas yra 10 metų.

Saulės baterija surenkama iš modulių, kurie savo ruožtu yra sudaryti iš fotoelektrinių keitiklių. Baterijos su standžiais silicio saulės elementais yra tam tikras sumuštinis su vienais sluoksniais, sumontuotais aliuminio profilyje

Monokristaliniai saulės elementai gali pasigirti didesniu efektyvumu – 13-25% ir ilgu tarnavimo laiku – daugiau nei 25 metus. Tačiau laikui bėgant pavienių kristalų efektyvumas mažėja.

Monokristaliniai keitikliai gaminami pjaunant dirbtinai išaugintus kristalus, o tai paaiškina didžiausią fotolaidumą ir produktyvumą.

Plėvelės fotokonverteriai gaminami nusodinant ploną amorfinio silicio sluoksnį ant lankstaus polimero paviršiaus

Lanksčios baterijos su amorfiniu siliciu yra naujausios. Jų fotoelektrinis keitiklis purškiamas arba lydomas ant polimero pagrindo. Efektyvumas yra apie 5 - 6%, tačiau plėvelines sistemas montuoti itin paprasta.

Filmų sistemos su amorfiniais fotokonverteriais atsirado palyginti neseniai. Tai itin paprastas ir itin pigus tipas, tačiau vartotojiškas savybes praranda greičiau nei konkurentai.

Nepraktiška naudoti skirtingų dydžių fotoelementus. Tokiu atveju didžiausią baterijų sukuriamą srovę ribos mažiausio elemento srovė. Tai reiškia, kad didesnės plokštės neveiks visu pajėgumu.

Pirkdami saulės elementus pasiteiraukite pardavėjo apie pristatymo būdą; dauguma pardavėjų naudoja vaškavimo metodą, kad išvengtų trapių elementų sunaikinimo

Dažniausiai naminėms baterijoms naudojami mono- ir polikristaliniai 3x6 colių fotoelementai, kuriuos galima užsisakyti internetinėse parduotuvėse, tokiose kaip E-bye.

Fotoelementų kaina yra gana didelė, tačiau daugelis parduotuvių prekiauja vadinamaisiais B grupės elementais. Šiai grupei priskiriami gaminiai yra brokuoti, tačiau tinkami naudoti, jų savikaina 40-60% mažesnė nei standartinių plokščių.

Dauguma internetinių parduotuvių parduoda fotovoltinius elementus 36 arba 72 fotovoltinių konvertavimo plokščių rinkiniais. Norint sujungti atskirus modulius į akumuliatorių, reikės magistralių, o prijungimui prie sistemos reikės gnybtų.

Rėmas ir skaidrus elementas

Būsimos plokštės rėmas gali būti pagamintas iš medinių lentjuosčių arba aliuminio kampų.

Antrasis variantas yra geresnis dėl kelių priežasčių:

• Aliuminis yra lengvas metalas, kuris nekelia didelės apkrovos laikančiajai konstrukcijai, ant kurios planuojama montuoti akumuliatorių.
• Kai atliekamas antikorozinis apdorojimas, aliuminis nėra jautrus rūdijimui.
• Neįgeria drėgmės iš aplinkos ir nepūva.

Renkantis skaidrų elementą, reikia atkreipti dėmesį į tokius parametrus kaip saulės šviesos lūžio rodiklis ir gebėjimas sugerti infraraudonąją spinduliuotę.

Fotoelementų efektyvumas tiesiogiai priklausys nuo pirmojo rodiklio: kuo mažesnis lūžio rodiklis, tuo didesnis silicio plokštelių efektyvumas.

Minimalus atspindžio koeficientas yra organiniam stiklui arba pigesniam jo variantui – organiniam stiklui. Polikarbonato lūžio rodiklis yra šiek tiek mažesnis.

Nuo antrojo indikatoriaus reikšmės priklauso, ar patys silicio saulės elementai įkais, ar ne. Kuo mažiau plokštės bus veikiamos šilumos, tuo ilgiau jos tarnaus. IR spinduliuotę geriausiai sugeria specialus šilumą sugeriantis organinis stiklas ir stiklas su IR absorbcija. Šiek tiek blogiau yra paprastas stiklas.

Jei įmanoma, geriausias pasirinkimas būtų naudoti neatspindintį skaidrų stiklą kaip permatomą elementą.

Kalbant apie sąnaudų ir šviesos lūžio bei IR spinduliuotės sugerties santykį, organinis stiklas yra geriausias pasirinkimas saulės kolektorių gamybai.

Sistemos projektavimas ir vietos parinkimas

Saulės sistemos projekte numatyti reikiamo saulės plokštės dydžio skaičiavimai. Kaip minėta aukščiau, baterijos dydį paprastai riboja brangūs saulės elementai.

Saulės baterija turi būti sumontuota tam tikru kampu, kuris užtikrintų maksimalų saulės spindulių poveikį silicio plokštelėms. Geriausias variantas yra baterijos, kurios gali pakeisti pasvirimo kampą.

Saulės plokščių montavimo vieta gali būti labai įvairi: ant žemės, ant šlaitinio ar plokščio namo stogo, ant ūkinių patalpų stogų.

Vienintelė sąlyga – akumuliatorius turi būti pastatytas saulėtoje aikštelės ar namo pusėje, o ne užtemdytas aukšto medžių vainiko. Šiuo atveju optimalus pasvirimo kampas turi būti apskaičiuojamas naudojant formulę arba naudojant specializuotą skaičiuotuvą.

Pasvirimo kampas priklausys nuo namo vietos, metų laiko ir klimato. Pageidautina, kad akumuliatorius galėtų keisti pasvirimo kampą, atsižvelgiant į sezoninius saulės aukščio pokyčius, nes Jie veikia efektyviausiai, kai saulės spinduliai krenta griežtai statmenai paviršiui.

NVS šalių europinėje dalyje rekomenduojamas stacionarus pasvirimo kampas yra 50–60 º. Jei konstrukcijoje numatytas įtaisas pasvirimo kampui keisti, tada žiemą baterijas geriau statyti 70 º kampu horizonto atžvilgiu, vasarą - 30 º kampu.

Skaičiavimai rodo, kad 1 kvadratinis metras saulės sistemos leidžia gauti 120 W. Todėl atlikus skaičiavimus galima nustatyti, kad norint aprūpinti vidutinę šeimą 300 kW elektros energijos per mėnesį, reikalinga ne mažesnė nei 20 kvadratinių metrų saulės sistema.

Iš karto įdiegti tokią saulės sistemą bus problematiška. Tačiau net 5 metrų akumuliatoriaus įdėjimas padės sutaupyti elektros energijos ir kukliai prisidės prie mūsų planetos ekologijos. Taip pat patariame susipažinti su reikiamo kiekio apskaičiavimo principu saulės elementai.

Saulės baterija gali būti naudojama kaip atsarginis energijos šaltinis dažnai nutrūkus centralizuotam maitinimo šaltiniui. Automatiniam perjungimui būtina numatyti nepertraukiamo maitinimo sistemą.

Tokia sistema patogi tuo, kad naudojant tradicinį elektros energijos šaltinį, įkrovimas atliekamas tuo pačiu metu saulės sistemos baterija. Saulės bateriją aptarnaujanti įranga yra namo viduje, todėl jai būtina numatyti specialią patalpą.

Dėdami baterijas ant šlaitinio namo stogo, nepamirškite apie skydo pasvirimo kampą; idealus variantas yra tada, kai akumuliatoriuje yra įtaisas sezoniniam pasvirimo kampo keitimui

Saulės baterijos montavimas žingsnis po žingsnio

Pasirinkę saulės kolektorių ir saulės sistemos priežiūros įrangos vietą, taip pat turėdami visas reikalingas medžiagas ir įrankius, galite pradėti montuoti akumuliatorių.

Montuojant būtina laikytis saugos priemonių, ypač atliekant darbus gatavos plokštės montavimas ant namo stogo. Pažvelkime į žingsnis po žingsnio algoritmą, kaip pasigaminti saulės bateriją.

1 žingsnis - silicio plokštelių kontaktų litavimas

Naminės saulės baterijos montavimas dažnai prasideda fotoelementų laidininkų litavimu. Žinoma, jei turite galimybę, fotoelementus su laidininkais geriausia įsigyti iš karto, nes Litavimas yra labai sunkus ir kruopštus darbas, reikalaujantis daug laiko.

Litavimas atliekamas taip:

1. Paimamas silicio fotoelementas be laidininkų ir metalinė laidų juosta.
2. Laidininkai pjaustomi naudojant kartoninį ruošinį, jų ilgis yra 2 kartus didesnis nei silicio plokštelės dydis.
3. Laidininkas atsargiai išdėstytas ant plokštės. Viename elemente yra du laidininkai.
4. Norint dirbti su lituokliu, vietą, kurioje bus atliekamas litavimas, būtina patepti rūgštimi.
5. Lituokite lituokliu, atsargiai pritvirtindami laidininką prie plokštės.

Litavimo proceso metu negalima daryti spaudimo silikatiniam elementui, nes jis labai trapus ir gali sulūžti! Jei jums pasisekė, kad įsigijote fotoelementus su jau paruoštais kontaktais, apsisaugosite nuo ilgo ir sudėtingo darbo, pereidami tiesiai prie būsimos baterijos rėmo kūrimo.

Sugedusių B grupės fotoelementų kontaktų litavimas atliekamas taip pat ir ta pačia kryptimi kaip ir visos plokštės

2 veiksmas – rėmelio gamyba saulės baterijai

Rėmas yra vieta, kur bus sumontuoti fotoelementai. Rėmui pagaminti imami aliuminio kampai ir lentjuostės, iš kurių gaminami rėmai. Rekomenduojamas kampo dydis yra 70-90 mm.

Metalinių kampų viduje užtepamas silikoninis sandariklis. Kampai turi būti kruopščiai sandarinami, nuo to priklauso visos konstrukcijos patvarumas.

Paruošę aliuminio rėmą, pradedame gaminti galinį korpusą. Galinis dėklas yra medinė dėžė iš medžio drožlių plokštės žemomis sienelėmis.

Aukšti bortai sukurs šešėlį ant fotoelementų, todėl jų aukštis neturi viršyti 2 cm.Šonai prisukami savisriegiais ir atsuktuvu.

Dėžutės korpuso apačioje iš medžio drožlių plokštės padarytos ventiliacijos angos. Atstumas tarp skylių yra apie 10 cm.Aliuminio rėme įmontuotas permatomas elementas (plexiglas, antirefleksinis stiklas, organinis stiklas).

Skaidrus elementas presuojamas ir fiksuojamas, jo tvirtinimas atliekamas naudojant apkaustus: 4 kampuose, taip pat 2 ilgojoje ir 1 trumpojoje rėmo pusėje. Aparatūra tvirtinama varžtais.

Saulės baterijos rėmas yra paruoštas ir galite pereiti prie svarbiausios dalies - fotoelementų montavimo. Prieš montuodami, organinį stiklą būtina išvalyti nuo dulkių ir nuriebalinti alkoholio turinčiu skysčiu.

3 žingsnis - silicio plokštelių-fotoelementų montavimas

Silicio plokštelių montavimas ir litavimas yra daugiausiai laiko reikalaujanti „pasidaryk pats“ saulės kolektorių kūrimo dalis. Pirmiausia ant organinio stiklo dedame fotoelementus mėlynomis plokštelėmis žemyn.

Jei akumuliatorių renkate pirmą kartą, galite naudoti žymėjimo padėkliuką, kad plokštelės būtų tiksliai išdėstytos nedideliu (3–5 mm) atstumu viena nuo kitos.

1. Fotoelementus lituojame pagal tokią elektros schemą: "+" takeliai yra plokštės priekinėje pusėje, "-" - gale. Prieš lituodami, atsargiai užtepkite fliusą ir lituokite, kad prijungtumėte kontaktus.
2. Visus fotoelementus lituojame paeiliui iš viršaus į apačią. Tada eilutės taip pat turi būti sujungtos viena su kita.
3. Pradėkime klijuoti fotoelementus. Norėdami tai padaryti, ant kiekvienos silicio plokštelės centro užtepkite nedidelį kiekį sandariklio.
4. Gautas grandines su fotoelementais apverčiame aukštyn kojomis (kur yra mėlynos plokštelės) ir dedame plokštes pagal anksčiau padarytus žymėjimus. Švelniai paspauskite kiekvieną plokštelę, kad pritvirtintumėte ją vietoje.
5. Prie magistralės prijungiame išorinių fotoelementų kontaktus, atitinkamai „+“ ir „-“.Autobusui rekomenduojama naudoti platesnį sidabrinį laidininką.
6. Saulės baterijoje turi būti blokuojantis diodas, kuris yra prijungtas prie kontaktų ir neleidžia akumuliatoriams išsikrauti per konstrukciją naktį.
7. Rėmo apačioje išgręžiame skylutes, kad ištrauktume laidus.

Laidai turi būti pritvirtinti prie rėmo, kad jie nekabėtų; tai galima padaryti naudojant silikoninį sandariklį.

4 veiksmas – prieš sandarindami patikrinkite akumuliatorių

Prieš sandarinant, būtina atlikti saulės kolektorių bandymą, kad būtų galima pašalinti gedimus, kurie dažnai atsiranda litavimo metu. Geriausia išbandyti sulitavus kiekvieną elementų eilę – taip daug lengviau atpažinti, kur prastai sujungti kontaktai.

Bandymui jums reikės įprasto buitinio ampermetro. Matavimai turi būti atliekami saulėtą dieną 13-14 val., saulės neturi slėpti debesys.

Akumuliatorių išimame į lauką ir montuojame pagal iš anksto apskaičiuotą pasvirimo kampą. Prijungiame ampermetrą prie akumuliatoriaus kontaktų ir išmatuojame trumpojo jungimo srovę.

Bandymo esmė ta, kad elektros srovės darbinė galia turi būti 0,5-1,0 A mažesnė už trumpojo jungimo srovę. Prietaiso rodmenys turėtų būti didesni nei 4,5 A, o tai rodo saulės baterijos funkcionalumą.

Jei testeris duoda mažesnius rodmenis, tada tikriausiai kažkur nutrūko fotoelementų prijungimo seka.

Paprastai naminis saulės baterija, sukonstruotas iš B grupės fotoelementų, duoda 5-10 A rodmenis, tai yra 10-20% mažesnis nei pramoniniu būdu gaminamų saulės baterijų.

5 veiksmas – fotoelementų, įdėtų į korpusą, sandarinimas

Sandarinti galima tik įsitikinus, kad baterija veikia. Sandarinimui geriausia naudoti epoksidinį junginį, tačiau atsižvelgiant į tai, kad medžiagos sunaudojimas bus didelis, o jo kaina yra maždaug 40–45 USD. Jei tai šiek tiek brangu, vietoj to galite naudoti tą patį silikoninį sandariklį.

Naudodami silikoninį sandariklį pirmenybę teikite tam, kurio pakuotėje nurodyta, kad jis tinkamas naudoti esant minusinei temperatūrai

Yra du sandarinimo būdai:

• pilnas užpildymas, kai plokštės užpildomos sandarikliu;
• tarpo tarp fotoelementų ir išorinių elementų užtepimas sandarikliu.

Pirmuoju atveju sandarinimas bus patikimesnis. Išpylus sandariklis turi sustingti. Tada ant viršaus dedamas organinis stiklas ir tvirtai prispaudžiamas prie silikonu dengtų plokščių.

Siekiant užtikrinti amortizaciją ir papildomą apsaugą tarp galinio fotoelemento paviršiaus ir medžio drožlių plokštės rėmo, daugelis meistrų pataria sumontuoti 1,5–2,5 cm pločio kietą putplasčio padą.

Tai nėra būtina, bet patartina, nes silicio plokštelės yra gana trapios ir lengvai pažeidžiamos.

Sumontavus organinį stiklą, ant konstrukcijos uždedamas svarelis, kurio įtakoje išspaudžiami oro burbuliukai. Saulės baterija yra paruošta ir po pakartotinio bandymo ją galima sumontuoti iš anksto pasirinktoje vietoje ir prijungti prie jūsų namų saulės sistemos.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Kinijos internetinėje parduotuvėje užsakytų fotoelementų apžvalga:

Vaizdo įrašo instrukcijos, kaip gaminti saulės bateriją:

Padaryti saulės bateriją savo rankomis nėra lengva užduotis. Daugumos šių baterijų efektyvumas yra 10-20% mažesnis nei pramoniniu būdu pagamintų plokščių. Projektuojant saulės bateriją svarbiausia teisingai parinkti ir sumontuoti fotoelementus.

Nebandykite iš karto sukurti didžiulės plokštės. Pirmiausia pabandykite sukurti nedidelį įrenginį, kad suprastumėte visus šio proceso niuansus.

Ar turite praktinių saulės baterijų kūrimo įgūdžių? Pasidalykite savo patirtimi su mūsų svetainės lankytojais – rašykite komentarus žemiau esančiame bloke. Ten galite užduoti klausimus straipsnio tema.