Descoperirea acestui efect a trezit un interes larg răspândit atât în ​​rândul oamenilor de știință, cât și al amatorilor. Dar dacă știința s-a convins rapid de punctul mort al cercetării în această direcție, atunci capetele fierbinți ale pasionaților de inginerie electrică nu erau în mod natural convinși de nimic.

Toți cei care au găsit o anumită cantitate de LED-uri în stoc au decis să-și încerce norocul în acest domeniu. De ce LED-uri? Doar că, deja din timp, tot ceea ce este necesar pentru a efectua experimentul a fost adunat în ele.

O pereche de semiconductori cu un domeniu de excitație strict definit, o lentilă și fire pentru conectare. Doar o bază minunată de cercetare. Rezultatul iradierii unui LED cu lumina soarelui este apariția unei diferențe de potențial de ordinul a 0,7 V. Cu toate acestea, este necesar să faceți imediat o rezervă că practic nu se vorbește despre puterea actuală, deoarece este extrem de mică.

Soluția la care ne conduce logica tradițională este extrem de simplă. Este suficient să creșteți diferența de potențial și apoi... numai atunci, de regulă, acest lucru nu se întâmplă în acest caz, iar toată problema este că, pe măsură ce astfel de module sunt asamblate, tensiunea nu crește deloc proporțional la cantitate.

Dimpotrivă, pierderile în contacte cresc din ce în ce mai mult și, mai mult, unele LED-uri, în loc să genereze electricitate prin consumul de lumină, încep să o consume singure și să emită lumină.

Pur și simplu nu există metode pentru a combate acest efect. Astfel, până în prezent, nu a fost creat un singur dispozitiv care funcționează efectiv pentru generarea de energie electrică folosind LED-uri, în ciuda numeroaselor încercări și experimente.

Și totuși panouri solare

Panourile solare sunt departe de a fi neobișnuite astăzi. Sunt deja destul de răspândite atât în ​​Occident, cât și în țara noastră. Sunt produse în serie de industrie și au date tehnice destul de satisfăcătoare.

Panourile solare asamblate pe un singur cadru din aluminiu au o putere de la 10 la 300 W și sunt concepute pentru a fi folosite ca sursă de energie electrică pentru încărcarea bateriilor.

Pentru a obține tensiunea și puterea necesară, panourile solare sunt colectate în pachete speciale.

Avantajele panourilor solare includ durabilitatea - mai mult de cincisprezece ani de funcționare. Rezistență ridicată la funcționarea ciclică și nu necesită întreținere.

Gospodăria unui proiectant radio va conține întotdeauna diode și tranzistori vechi de la radiouri și televizoare care au devenit inutile. În mâini pricepute, aceasta este bogăția care poate fi folosită la bun sfârșit. De exemplu, faceți o baterie solară semiconductoare pentru a alimenta un radio cu tranzistori în condiții de câmp.

Am citat-o ​​deja mai devreme, sperăm că ați observat. După cum știți, atunci când este iluminat cu lumină, un semiconductor devine o sursă de curent electric - o fotocelulă. Vom folosi această proprietate. Puterea curentului și forța electromotoare a unei astfel de celule foto depind de materialul semiconductorului, de dimensiunea suprafeței sale și de iluminare. Dar pentru a transforma o diodă sau un tranzistor într-o celulă foto, trebuie să ajungeți la cristalul semiconductor sau, mai precis, trebuie să îl deschideți.

Vă vom spune cum să faceți acest lucru puțin mai târziu, dar pentru moment, aruncați o privire la tabelul care arată parametrii fotocelulelor de casă. Toate valorile au fost obținute sub iluminare cu o lampă de 60 W la o distanță de 170 mm, ceea ce corespunde aproximativ cu intensitatea luminii solare într-o zi frumoasă de toamnă.

Energia generată de o singură fotocelulă este foarte mică, astfel încât acestea sunt combinate în baterii. Pentru a crește curentul furnizat circuitului extern, fotocelule identice sunt conectate în serie. Dar cele mai bune rezultate pot fi obținute cu o conexiune mixtă, atunci când fotobateria este asamblată din grupuri conectate în serie, fiecare dintre acestea fiind alcătuită din elemente identice conectate în paralel.

Grupurile de diode pregătite în prealabil sunt asamblate pe o placă din getinax, sticlă organică sau textolit, de exemplu, așa cum se arată în figura 4. Elementele sunt conectate între ele prin fire subțiri de cupru cositorit. Este mai bine să nu lipiți terminalele potrivite pentru cristal, deoarece temperatura ridicată poate deteriora cristalul semiconductor. Așezați placa cu fotocelula într-o carcasă rezistentă cu un capac superior transparent. Lipiți ambii pini la conector - veți conecta cablul de la radio la acesta.

Baterie solară de 20 diode KD202

Cinci grupuri de patru celule solare conectate în paralel la soare generează tensiuni de până la 2,1 V cu un curent de până la 0,8 mA. Acest lucru este suficient pentru a alimenta un receptor radio folosind unul sau doi tranzistori.

Acum să vorbim despre cum să transformăm diodele și tranzistoarele în celule fotovoltaice. Pregătiți o menghină, tăietoare laterale, clești, un cuțit ascuțit, un ciocan mic, un fier de lipit, lipit POS-60 cu staniu-plumb, colofoniu, pensetă, un tester sau microampermetru de 50-300 µA și o baterie de 4,5 V Diode D7. D226, D237 și altele în cazuri similare ar trebui dezasamblate în acest fel. Mai întâi, tăiați cablurile de-a lungul liniilor A și B cu tăietoare laterale (Fig. 1).

Îndreptați ușor tubul mototolit B pentru a elibera borna D. Apoi prindeți dioda într-o menghină de flanșă. Aplicați un cuțit ascuțit pe cusătura de sudură și, lovind ușor spatele cuțitului, îndepărtați capacul. Asigurați-vă că lama cuțitului nu intră adânc în interior - altfel puteți deteriora cristalul. Concluzia D: Îndepărtați vopseaua - fotocelula este gata.

Pentru diodele KD202 (precum și D214, D215, D242-D247), utilizați un clește pentru a mușca flanșa A (Fig. 2) și tăiați borna B. Ca și în cazul precedent, îndreptați tubul mototolit B, eliberați borna flexibilă. G.

Salutare Dragi cititori ai blogului! În secolul XXI, schimbările au loc în mod constant. Se remarcă mai ales sub aspectul tehnologic. Sunt inventate surse de energie mai ieftine și diferite dispozitive sunt distribuite peste tot pentru a ușura viața oamenilor. Astăzi vom vorbi despre o baterie solară - un dispozitiv care nu este inovator, dar care, cu toate acestea, devine din ce în ce mai mult parte din viața oamenilor în fiecare an. Vom vorbi despre ce este acest dispozitiv, ce avantaje și dezavantaje are. De asemenea, vom acorda atenție modului de asamblare a unei baterii solare cu propriile mâini.

Rezumatul acestui articol:

Bateria solară: ce este și cum funcționează?

O baterie solară este un dispozitiv care constă dintr-un anumit set de celule solare (fotocelule) care transformă energia solară în energie electrică. Majoritatea panourilor solare sunt fabricate din siliciu, deoarece acest material are o eficiență bună în „procesarea” luminii solare care intră.

Panourile solare funcționează după cum urmează:

Celulele fotovoltaice de siliciu, care sunt ambalate într-un cadru comun (cadru), primesc lumina soarelui. Acestea se încălzesc și absorb parțial energia primită. Această energie eliberează imediat electroni în interiorul siliciului, care prin canale specializate intră într-un condensator special, în care se acumulează electricitate și, fiind procesată de la constantă la variabilă, este furnizată dispozitivelor din apartamentul/cladirea de locuit.

Avantajele și dezavantajele acestui tip de energie

Avantajele includ următoarele:

• Soarele nostru este o sursă de energie ecologică care nu contribuie la poluarea mediului. Panourile solare nu emit diverse deșeuri nocive în mediu.

• Energia solară este inepuizabilă (desigur, atâta timp cât Soarele este în viață, dar aceasta este încă miliarde de ani în viitor). De aici rezultă că energia solară ar fi cu siguranță suficientă pentru întreaga ta viață.

• Odată ce ați instalat corect panourile solare, nu va trebui să le întrețineți frecvent în viitor. Tot ce aveți nevoie este să efectuați o examinare preventivă o dată sau de două ori pe an.

• Durata de viață impresionantă a panourilor solare. Această perioadă începe de la 25 de ani. De asemenea, merită remarcat faptul că nici după acest timp nu își vor pierde caracteristicile de performanță.

• Instalarea panourilor solare poate fi subvenționată de guvern. De exemplu, acest lucru se întâmplă în mod activ în Australia, Franța și Israel. În Franța, 60% din costul panourilor solare este returnat.

Dezavantajele includ următoarele:

• Până acum, panourile solare nu sunt competitive, de exemplu, dacă trebuie să generați cantități mari de energie electrică. Acest lucru are mai mult succes în industria petrolieră și nucleară.

• Producția de energie electrică depinde direct de condițiile meteorologice. Desigur, când afară este soare, panourile solare vor funcționa la 100% putere. Când este o zi înnorată, această cifră va scădea semnificativ.

• Pentru a produce o cantitate mare de energie, panourile solare necesită o suprafață mare.

După cum puteți vedea, această sursă de energie are încă mai multe avantaje decât dezavantaje, iar dezavantajele nu sunt atât de groaznice pe cât ar părea.

Baterie solară bricolajă din mijloace și materiale improvizate acasă

În ciuda faptului că trăim într-o lume modernă și în curs de dezvoltare rapidă, achiziționarea și instalarea de panouri solare rămâne lotul oamenilor bogați. Costul unui panou care va produce doar 100 de wați variază de la 6 la 8 mii de ruble. Acest lucru nu ia în considerare faptul că va trebui să cumpărați separat condensatoare, baterii, un controler de încărcare, un invertor de rețea, un convertor și alte lucruri. Dar dacă nu aveți mulți bani, dar doriți să treceți la o sursă de energie ecologică, atunci avem o veste bună pentru dvs. - puteți asambla o baterie solară acasă. Și dacă urmați toate recomandările, eficiența acestuia nu va fi mai slabă decât cea a versiunii asamblate la scară industrială. În această parte ne vom uita la asamblarea pas cu pas. Vom acorda atenție și materialelor din care pot fi asamblate panourile solare.

De la diode

Acesta este unul dintre cele mai bugetare materiale. Dacă intenționați să faceți o baterie solară pentru casa dvs. din diode, atunci amintiți-vă că aceste componente sunt folosite pentru a asambla doar panouri solare mici care pot alimenta unele gadget-uri minore. Diodele D223B sunt cele mai potrivite. Acestea sunt diode in stil sovietic, care sunt bune pentru ca au carcasa din sticla, datorita dimensiunilor au o densitate mare de instalare si au un pret rezonabil.

După achiziționarea diodelor, curățați-le de vopsea - pentru a face acest lucru, puneți-le în acetonă timp de câteva ore. După acest timp, poate fi îndepărtat cu ușurință din ele.

Apoi vom pregăti suprafața pentru amplasarea viitoare a diodelor. Aceasta poate fi o scândură de lemn sau orice altă suprafață. Este necesar să se facă găuri în întreaga sa zonă. Între găuri va fi necesar să se mențină o distanță de 2 până la 4 mm.

Apoi luăm diodele noastre și le introducem cu cozi de aluminiu în aceste găuri. După aceasta, cozile trebuie să fie îndoite unele în raport cu altele și lipite, astfel încât atunci când primesc energie solară, acestea să distribuie electricitatea într-un singur „sistem”.

Bateria noastră solară primitivă făcută din diode de sticlă este gata. La ieșire, poate furniza energie de câțiva volți, ceea ce este un indicator bun pentru un ansamblu de casă.

De la tranzistori

Această opțiune va fi mai serioasă decât cea cu diodă, dar este totuși un exemplu de asamblare manuală dură.

Pentru a face o baterie solară din tranzistori, veți avea mai întâi nevoie de tranzistorii înșiși. Din fericire, acestea pot fi cumpărate în aproape orice piață sau magazine de electronice.

După cumpărare, va trebui să tăiați capacul tranzistorului. Ascuns sub capac este cel mai important și necesar element - un cristal semiconductor.

Apoi le introducem în cadru și le lipim împreună, respectând standardele „input-output”.

La ieșire, o astfel de baterie poate furniza suficientă putere pentru a funcționa, de exemplu, un calculator sau un mic bec cu diodă. Din nou, o astfel de baterie solară este asamblată doar pentru distracție și nu reprezintă un element serios de „alimentare”.

Din cutii de aluminiu

Această opțiune este deja mai serioasă, spre deosebire de primele două. Aceasta este, de asemenea, o modalitate incredibil de ieftină și eficientă de a obține energie. Singurul lucru este că la ieșire va fi mult mai mult decât în ​​versiunile de diode și tranzistori și nu va fi electric, ci termic. Tot ce aveți nevoie este un număr mare de cutii de aluminiu și o carcasă. Un corp din lemn funcționează bine. Partea frontală a carcasei trebuie acoperită cu plexiglas. Fără el, bateria nu va funcționa eficient.

Înainte de a începe asamblarea, trebuie să vopsiți cutiile de aluminiu cu vopsea neagră. Acest lucru le va permite să atragă bine lumina soarelui.

Apoi, folosind unelte, trei găuri sunt perforate în fundul fiecărui borcan. În partea de sus, la rândul său, se realizează un decupaj în formă de stea. Capetele libere sunt îndoite spre exterior, ceea ce este necesar pentru ca aerul încălzit să aibă o turbulență îmbunătățită.

După aceste manipulări, cutiile sunt pliate în linii longitudinale (țevi) în corpul bateriei noastre.

Un strat de izolație (vată minerală) este apoi plasat între țevi și pereți/peretele din spate. Colectorul este apoi acoperit cu policarbonat celular transparent.

Acest lucru completează procesul de asamblare. Ultimul pas este instalarea ventilatorului de aer ca motor pentru purtătorul de energie. Deși o astfel de baterie nu generează energie electrică, poate încălzi eficient un spațiu de locuit. Desigur, acesta nu va fi un radiator cu drepturi depline, dar o astfel de baterie poate încălzi o cameră mică - de exemplu, o opțiune excelentă pentru o casă de vară. Am vorbit despre radiatoarele de încălzire bimetalice cu drepturi depline în articol, în care am examinat în detaliu structura unor astfel de baterii de încălzire, caracteristicile tehnice ale acestora și producătorii comparați. Vă sfătuiesc să o citiți.

Baterie solară bricolajă - cum se fabrică, se asamblează și se fabrică?

Îndepărtându-ne de opțiunile de casă, vom fi atenți la lucruri mai serioase. Acum vom vorbi despre cum să asamblați corect și să faceți o baterie solară adevărată cu propriile mâini. Da - este posibil și acest lucru. Și vreau să vă asigur că nu va fi mai rău decât analogii achiziționați.

Pentru început, merită să spunem că probabil că nu veți putea găsi pe piața liberă panourile reale de siliciu care sunt folosite în celulele solare cu drepturi depline. Da, și vor fi scumpe. Ne vom asambla bateria solară din panouri monocristaline – o opțiune mai ieftină, dar care prezintă performanțe excelente în ceea ce privește generarea de energie electrică. În plus, panourile monocristaline sunt ușor de găsit și sunt destul de ieftine. Vin în diferite dimensiuni. Cea mai populară și populară opțiune este 3x6 inci, care produce echivalentul 0,5V. Vom avea destule din astea. În funcție de finanțele tale, poți cumpăra cel puțin 100-200 dintre ele, dar astăzi vom pune cap la cap o opțiune suficientă pentru a alimenta bateriile mici, becurile și alte elemente electronice mici.

Alegerea fotocelulelor

După cum am menționat mai sus, am ales o bază monocristalină. Îl poți găsi oriunde. Cel mai popular loc unde este vândut în cantități uriașe este platformele de tranzacționare Amazon sau Ebay.

Principalul lucru de reținut este că este foarte ușor să întâlniți vânzători fără scrupule acolo, așa că cumpărați numai de la acei oameni care au un rating destul de mare. Daca vanzatorul are un rating bun, atunci vei fi sigur ca panourile tale vor ajunge la tine bine ambalate, nu sparte, si in cantitatea pe care ai comandat-o.

Selecția site-ului (sistem de atitudine), design și materiale

După ce ați primit pachetul cu celulele solare principale, trebuie să alegeți cu atenție locația pentru instalarea panoului solar. La urma urmei, veți avea nevoie de el pentru a funcționa la 100% putere, nu? Profesioniștii în acest domeniu sfătuiesc să-l instaleze într-un loc în care bateria solară să fie îndreptată chiar sub zenitul ceresc și să privească spre Vest-Est. Acest lucru vă va permite să „prindeți” lumina soarelui aproape toată ziua.

Realizarea unui cadru de baterie solară

• Mai întâi trebuie să faceți o bază de panou solar. Poate fi din lemn, plastic sau aluminiu. Lemnul și plasticul funcționează cel mai bine. Ar trebui să fie suficient de mare pentru a încăpea toate celulele solare la rând, dar acestea nu vor trebui să stea în interiorul întregii structuri.

• După ce ați asamblat baza bateriei solare, va trebui să găuriți multe găuri pe suprafața acesteia pentru producția viitoare a conductoarelor într-un singur sistem.

• Apropo, nu uitați că întreaga bază trebuie acoperită cu plexiglas deasupra pentru a vă proteja elementele de condițiile meteorologice.

Elemente de lipit și conectare

Odată ce baza este gata, puteți plasa elementele pe suprafața acesteia. Așezați fotocelulele de-a lungul întregii structuri cu conductorii în jos (le împingeți în găurile noastre).

Apoi trebuie lipite împreună. Există multe scheme pe Internet pentru lipirea fotocelulelor. Principalul lucru este să le conectați într-un fel de sistem unificat, astfel încât toți să poată colecta energia primită și să o direcționeze către condensator.

Ultimul pas va fi lipirea firului de „ieșire”, care va fi conectat la condensator și va scoate energia primită în el.

Instalare

Acesta este pasul final. Odată ce sunteți sigur că toate elementele sunt asamblate corect, se potrivesc bine și nu se clătină și sunt bine acoperite cu plexiglas, puteți începe instalarea. În ceea ce privește instalarea, este mai bine să montați bateria solară pe o bază solidă. Un cadru metalic armat cu șuruburi de construcție este perfect. Panourile solare se vor așeza ferm pe el, nu se vor clătina și nu vor ceda în fața vreunei condiții meteorologice.

Asta e tot! Cu ce ​​ajungem? Dacă ați realizat o baterie solară formată din 30-50 de fotocelule, atunci aceasta va fi suficient pentru a vă încărca rapid telefonul mobil sau pentru a aprinde un mic bec de uz casnic, de exemplu. Ceea ce ajungeți este un încărcător de casă complet pentru încărcarea bateriei unui telefon, o lampă de țară în aer liber sau un mic felinar de grădină. Dacă ați realizat un panou solar, de exemplu, cu 100-200 de fotocelule, atunci putem deja să vorbim despre „alimentarea” unor aparate electrocasnice, de exemplu, un cazan pentru încălzirea apei. În orice caz, un astfel de panou va fi mai ieftin decât analogii achiziționați și vă va economisi bani.

Video - cum să faci o baterie solară cu propriile mâini?

Această secțiune prezintă fotografii cu câteva opțiuni interesante, dar în același timp simple pentru panouri solare de casă pe care le puteți asambla cu ușurință cu propriile mâini.

Ce este mai bine - să cumperi sau să faci o baterie solară?

Să rezumăm în această parte tot ce am învățat în acest articol. În primul rând, ne-am dat seama cum să asamblam o baterie solară acasă. După cum puteți vedea, o baterie solară DIY poate fi asamblată foarte rapid dacă urmați instrucțiunile. Dacă urmați diferitele manuale pas cu pas, veți putea colecta opțiuni excelente pentru a vă furniza energie electrică ecologică (sau opțiuni concepute pentru a alimenta elemente mici).

Dar totuși, ce este mai bine - să cumperi sau să faci o baterie solară? Desigur, este mai bine să-l cumperi. Faptul este că acele opțiuni care sunt fabricate la scară industrială sunt concepute pentru a funcționa așa cum ar trebui să funcționeze. Când asamblați manual panourile solare, puteți face adesea diverse greșeli care vor duce pur și simplu să nu funcționeze corect. Desigur, opțiunile industriale costă mulți bani, dar obțineți calitate și durabilitate.

Dar dacă sunteți încrezător în abilitățile dumneavoastră, atunci cu abordarea corectă veți asambla un panou solar care nu va fi mai rău decât omologii săi industriali. În orice caz, viitorul este aici și în curând panourile solare își vor putea permite toate straturile. Și acolo, poate, va avea loc o tranziție completă către utilizarea energiei solare. Noroc!

Producția independentă a oricărui dispozitiv tehnic din mijloace improvizate este întotdeauna asociată cu mai mulți factori. Pe de o parte, economii financiare tangibile, pe de altă parte, o investiție semnificativă de timp și forță de muncă. În plus, este foarte posibil ca produsul asamblat să funcționeze oarecum diferit față de așteptat și să producă parametri complet diferiți. Bateriile solare fabricate din diode nu fac excepție.

Este foarte posibil să asamblați o astfel de baterie, dar acest lucru va necesita, în primul rând, diode în cantități suficient de mari, în al doilea rând, o placă pentru substrat și, în al treilea rând, echipamente de lipit și abilități de lucru cu acesta. Și, desigur, o rezervă de timp, deoarece plasarea și lipirea numărului necesar de diode este un proces destul de lung.

Cum se obține fotocurent?

Dioda conține un cristal semiconductor în interior. În consecință, sub influența luminii solare în regiunea p-n-zona, electronii încep să se miște și să formeze un flux direcționat. El este și un fotocurent. Prin urmare, o diodă obișnuită poate fi folosită ca element de baterie solară.

Un alt lucru este că tensiunea generată de o astfel de diodă este foarte mică (pentru diodele de tip KD este de aproximativ 0,5 V), iar puterea curentului nu este mai mare de 7 mA. Pentru comparație, consumul de curent al unui LED alb ajunge la 20 mA.

Din diode vechi

Prima etapă de a face o baterie cu diode cu propriile mâini este deschiderea cristalului intern, astfel încât razele soarelui să cadă pe el. Pentru a face acest lucru, partea superioară a diodei este tăiată și îndepărtată cu grijă, iar partea inferioară, cu cristalul, este încălzită peste o sobă cu gaz care este pornită timp de aproximativ 20 de secunde.

Acest lucru este necesar pentru ca lipitura care ține cristalul să se topească, iar cristalul să poată fi îndepărtat cu ușurință cu ajutorul unei pensete. Cristalele rezultate sunt lipite pe placa de circuite (poate fi folosit orice substrat adecvat).

Numărul de cristale și aranjarea lor depind de parametrii necesari în cele din urmă. De exemplu, pentru a obține o ieșire de 2-4 V, puteți asambla 5 blocuri de 4-5 cristale lipite în serie. Blocurile sunt comutate între ele în paralel. Această metodă vă permite să obțineți tensiunea dorită cu un curent suficient pentru a alimenta un dispozitiv LED mic. Dacă utilizați doar o conexiune paralelă, atunci cu o tensiune crescută, curentul rezultat va fi prea mic.

De la LED-uri

LED-urile moderne sunt, de asemenea, potrivite pentru realizarea unei mini baterii solare. Principiul funcționării lor este de fapt similar cu diodele convenționale, singura diferență fiind prezența unei carcase speciale din plastic. Acest corp acționează ca un fel de lentilă și concentrează razele soarelui asupra unui cristal conductor.

Tensiunea generată datorită acestui fapt va fi mai mare decât cea a diodelor convenționale. Deci, pentru un LED roșu-transparent este de aproximativ 1,3 V, pentru un LED infraroșu - 0,9 V, pentru un LED verde - 1,5 V. În ceea ce privește curentul generat de baterie, valoarea acestuia va fi nesemnificativă. De regulă, se poate obține aproximativ 0,5 mA dintr-o baterie de 100 de diode.

LED-urile pot fi amplasate fie pe un substrat de textolit (sau similar), fie pe carton simplu gros. Principiile construirii unui circuit și calcularea parametrilor necesari sunt aceleași ca atunci când lucrați cu diode convenționale.

Există vreun beneficiu?

Când vine vorba de LED-uri, nu uitați de fenomenul de consum de curent de către diodele în sine și de strălucirea lor spontană. Cu alte cuvinte, în timp ce unele LED-uri generează electricitate, restul o vor consuma. Ca urmare, tensiunea circuitului crește mult disproporțional cu numărul de elemente implicate, iar la un moment dat „pierderile de retur” devin prea semnificative.

În plus, o baterie cu diodă de casă poate funcționa normal numai pe vreme senină și însorită. În condiții înnorabile, producția sa tinde spre zero.

În fiecare zi, emisiile de dioxid de carbon și de substanțe toxice în atmosferă sunt în creștere în timpul arderii combustibililor fosili, în urma cărora acestea distrug treptat planeta noastră. Prin urmare, introducerea „energiei verzi”, care nu are deloc impact negativ asupra mediului, s-a stabilit deja ca bază a noilor tehnologii electrice. Una dintre bazele unor astfel de tehnologii pentru producerea de energie electrică ecologică este tehnologia care transformă lumina soarelui în electricitate. În continuare vom vorbi despre panourile solare, precum și despre capacitățile acestora în propria ta casă.
În prezent, instalațiile electrice sub formă de panouri solare fabricate în condiții industriale sunt folosite pentru furnizarea totală și parțială de energie și căldură a unei locuințe și costă în jur de 15-20 de mii de dolari cu o garanție de 25 de ani.
Sistemele solare sunt împărțite în furnizarea de căldură și furnizarea de energie. În cazul alimentării cu căldură se folosesc tehnologii de colectoare solare. În cazul alimentării cu energie se produce efectul fotovoltaic, cu ajutorul căruia se generează energie electrică în panouri solare. În continuare, voi descrie tehnologia pentru asamblarea manuală a unei baterii solare.
Tehnologia de asamblare manuală a unei baterii solare nu este deloc complicată și este chiar foarte simplă și accesibilă tuturor. Aproape oricine poate construi panouri solare cu o eficiență relativ ridicată la un cost destul de scăzut. Este ecologic, profitabil, accesibil și recent la modă.

Selectarea celulelor solare pentru un panou solar

Când începeți să creați o centrală solară, trebuie să țineți cont de faptul că atunci când asamblați manual panourile solare, nu este nevoie să asamblați imediat o centrală solară complet funcțională, aceasta poate fi extinsă în viitor; Dacă primul experiment de asamblare manuală s-a dovedit a fi pozitiv, atunci este logic să creștem funcționalitatea centralei solare.

În primul rând, trebuie să știi ce este o baterie solară, o baterie solară este în primul rând un generator care funcționează pe baza efectului fotoelectric și transformă energia termică solară în energie electrică. Quanta de lumină produsă de soare a lovit placheta de siliciu și elimină un electron de pe ultima orbită atomică a siliciului. Acest efect creează un număr mare de electroni liberi, care formează un flux de curent electric.

Înainte de a începe asamblarea unei baterii solare, trebuie să alegeți tipul de convertor fotovoltaic. Convertoare fotoelectrice: monocristaline, policristaline și amorfe. Pentru asamblarea manuală a unei baterii solare, cele mai des sunt alese module solare policristaline și monocristaline care sunt ușor disponibile pentru vânzare.

Panourile solare din siliciu policristalin au o eficiență destul de scăzută de 7 până la 9%, dar acest dezavantaj este compensat de faptul că panourile policristaline practic nu reduc eficiența pe vreme înnorată și înnorat garanția pentru elementele policristaline este de aproximativ 10 ani; Panourile solare pe bază de celule de siliciu monocristalin au o eficiență mai mare de aproximativ 13% și o durată de viață de aproximativ 25 de ani, dar celulele monocristaline reduc mult puterea în absența luminii directe a soarelui. Eficiența cristalelor de siliciu poate varia semnificativ de la diferiți producători. În practică, funcționarea centralelor solare în condiții de teren se poate spune că durata de viață a panourilor monocristaline este mai mare de 30 de ani, iar pentru modulele policristaline - mai mult de 20 de ani. Mai mult, pe întreaga perioadă de funcționare, pierderea de putere pentru modulele monocristaline și policristaline de siliciu nu este mai mare de 10%, iar pentru modulele amorfe cu film subțire, puterea poate scădea cu 10-40% numai în primii doi ani.

Setul Solar Cells poate fi achiziționat de pe eBay pentru asamblarea unei baterii solare din 36 și 72 de celule solare. Aceste seturi sunt disponibile pentru vânzare și în Ucraina și Rusia. Adesea, pentru asamblarea manuală a panourilor solare, se folosesc module solare de tip B acestea sunt modulele care au fost respinse în producția industrială. Nu își pierd indicatorii de performanță, dar sunt mult mai ieftine.

Dezvoltarea unui proiect de sistem energetic cu heliu

Proiectarea centralei solare destinate depinde de metoda de instalare și instalare a acesteia. De exemplu, panourile solare trebuie instalate la un anumit unghi pentru a asigura lumina directă a soarelui într-un unghi perpendicular. Eficiența unui panou solar depinde și de intensitatea energiei luminoase și depinde și de unghiul de incidență al razelor solare.
Privește de sus în jos: panourile solare monocristaline (80 wați fiecare) la dacha sunt instalate aproape vertical (iarna). Panourile solare monocristaline din tara au un unghi mai mic (arcuri Sistem mecanic de control al unghiului bateriei solare).

Panourile solare industriale sunt foarte des echipate cu senzori speciali care asigură că panourile solare se deplasează în direcția razelor solare, ceea ce crește foarte mult costul panourilor solare. Dar aici poate fi folosit și controlul mecanic manual al unghiului de înclinare al panourilor solare. Iarna, panourile solare ar trebui să fie aproape verticale pentru a preveni acumularea zăpezii pe panourile solare.

Schema de calcul al unghiului de inclinare al unui panou solar in functie de perioada anului

Panourile solare trebuie instalate pe partea însorită a casei dvs., astfel încât în ​​timpul zilei expunerea la razele solare la panourile solare să fie maximizată. În funcție de locația geografică a locuinței dvs. și de perioada anului, se calculează unghiul optim de înclinare pentru locația dvs.

Selectarea unghiului optim de înclinare static pentru un sistem solar de acoperiș de tip monocristalin

Când construiți panouri solare, puteți alege o varietate de materiale în funcție de greutate și alte caracteristici. Dar atunci când alegeți materiale, ar trebui să țineți cont de temperaturile maxime admise de încălzire ale materialelor, deoarece Când se operează modulele solare la putere maximă, temperatura nu trebuie să depășească 250 de grade Celsius. La temperaturi de vârf, modulele solare își pierd funcția de a produce curent electric.
Sistemele solare gata de fabricație nu necesită adesea răcirea modulelor solare. Fabricarea manuală poate include răcirea sistemului solar și controlul unghiului panourilor solare pentru a regla temperatura modulului, precum și alegerea unui material transparent care va absorbi radiația IR.

După cum au arătat calculele, într-o zi senină și însorită, se pot obține 120 W de putere de la 1 metru de panouri solare, dar acest lucru nu este suficient pentru a porni nici măcar un computer. Panourile solare care măsoară 10 metri produc deja mai mult de 1 kW de energie electrică, care va furniza electricitate lămpilor, televizoarelor și computerului dumneavoastră. Pentru o familie tipică de 3-4 persoane este nevoie de aproximativ 300 kW pe lună, așa că panourile solare ar trebui să aibă o dimensiune de 20m, cu condiția ca panourile solare să fie instalate pe partea însorită a casei tale.
Pentru a reduce consumul lunar de energie electrică, vă sfătuiesc să folosiți becuri LED pentru iluminat în locul becurilor convenționale.

Realizarea unui cadru de baterie solară

Colțurile din aluminiu sunt folosite în principal pentru a face carcasa panoului solar. În magazinele online puteți achiziționa carcase gata făcute pentru panouri solare. Și, de asemenea, pentru fabricarea carcasei panoului solar, se alege după bunul plac un strat transparent.

Kit cadru cu sticla pentru panou solar, cost aproximativ de la 33 USD

Atunci când alegeți un material transparent, vă puteți baza pe următoarele caracteristici ale materialului:

Dacă luăm în considerare indicele de refracție al luminii solare ca un criteriu de selecție, atunci plexiglasul are cel mai mic coeficient, o opțiune mai ieftină este sticla obișnuită, iar o opțiune mai puțin potrivită este policarbonatul. Dar policarbonatul cu un strat anticondens este acum disponibil pentru vânzare, care oferă un nivel de protecție termică de înaltă calitate.

La realizarea panourilor solare este important să alegeți materiale transparente care nu transmit spectrul IR, ceea ce va reduce încălzirea elementelor de siliciu.

Diagrama absorbției radiațiilor UV și IR de către diverse ochelari. a) sticlă obișnuită, b) sticlă cu absorbție IR, c) sticlă duplex cu absorbție de căldură și sticlă obișnuită.

Sticla de silicat de protectie cu oxid de fier asigura o absorbtie maxima a spectrului IR. Spectrul IR este bine absorbit de orice sticlă minerală, iar sticla minerală este mai rezistentă la deteriorare, dar în același timp este foarte scumpă și inaccesibilă.

De asemenea, sticla speciala antireflex, ultra-transparenta care transmite pana la 98% din spectru este adesea folosita pentru panourile solare.

Panou solar în carcasă din plexiglas

Instalarea carcasei bateriei solare

În acest caz, vom demonstra producția unui panou solar din 36 de module solare policristaline de 81x150mm. De aici calculăm dimensiunile viitorului panou solar. La calcul, este important să lăsați o distanță mică între module, care se poate modifica atunci când sunt expuse la influențe atmosferice, de exemplu. lăsați aproximativ 3-5 mm între module. Ca rezultat, obținem o dimensiune a piesei de prelucrat de 835x690 mm cu o lățime de colț de 35 mm.

Un panou solar de casă realizat manual, realizat cu extrudari din aluminiu, este foarte asemănător cu un panou solar fabricat din fabrică. Acest lucru asigură un grad ridicat de etanșeitate și rezistență structurală.
Pentru a-l face, luăm un colț de aluminiu și facem semifabricate de cadru 835x690 mm. Pentru a putea atașa metișii, în cadru ar trebui făcute găuri.
Aplicați sigilant siliconic de două ori în interiorul colțului.
Este important să nu existe locuri neocupate. Etanșeitatea și durabilitatea bateriei depind de calitatea aplicării sigilantului.
Apoi, în cadru este plasată o foaie transparentă din materialul selectat: policarbonat, plexiglas, plexiglas, sticlă antireflex. Este important să lăsați siliconul să se usuce în aer liber, altfel vaporii vor crea o peliculă pe elemente.
Sticla trebuie presată și fixată cu grijă.
Pentru a fixa în siguranță sticla de protecție folosim mestizoși. Trebuie să fixați cele 4 colțuri ale cadrului și să plasați două mestizo pe partea lungă a cadrului și un mestizo pe partea scurtă în jurul perimetrului.
Metis se fixează cu șuruburi.
Rama bateriei solare este gata. Este important ca înainte de a atașa celulele solare, trebuie să curățați geamul de praf.

Alegerea și lipirea celulelor solare

În prezent, magazinele online oferă o gamă largă de produse pentru a realiza singur panouri solare.

Setul de celule solare include un set de 36 de celule de siliciu policristalin, cabluri de celule și bare colectoare, diode Schottke și un stilou cu acid de lipit.

Datorită faptului că o baterie solară auto-fabricată este de aproximativ 4 ori mai ieftină decât una fabricată din fabrică, realizarea proprie este o economie uriașă de costuri. În magazinele online poți achiziționa module solare și elemente cu defecte, în timp ce acestea nu își pierd funcționalitatea, dar va trebui să sacrifici aspectul bateriei solare.

Fotocelulele deteriorate nu își pierd funcționalitatea

Dacă faceți panouri solare pentru prima dată, este mai bine să cumpărați kituri pentru fabricarea de panouri solare, sunt disponibile pentru vânzare celule solare cu conductori lipiți. Deoarece lipirea contactelor este un proces destul de complex, dificultatea constă în fragilitatea celulelor solare.

Dacă ați cumpărat elemente de siliciu fără conductori, atunci mai întâi de toate trebuie să lipiți contactele.

Așa arată o celulă de siliciu policristalin fără conductori.
Conductoarele sunt tăiate folosind un semifabricat de carton.
Este necesar să se așeze cu grijă conductorul pe fotocelula.
Aplicați acid de lipit și lipiți pe zona de lipit. Pentru comoditate, conductorul este fixat pe o parte cu un obiect greu.
În această poziție, este necesar să lipiți cu atenție conductorul la fotocelula. În timpul lipirii, nu apăsați pe cristal deoarece este foarte fragil.

Lipirea elementelor pentru panouri solare este o treabă foarte minuțioasă. Dacă nu puteți obține o conexiune normală prima dată, trebuie să repetați lucrul. Conform standardelor, acoperirea cu argint pe un conductor trebuie să reziste la 3 cicluri de lipire în condiții termice acceptabile, dar în practică te confrunți cu faptul că învelișul este distrus. Distrugerea placajului cu argint are loc din cauza utilizării fiarelor de lipit cu putere nereglementată (65W), acest lucru ar trebui evitat, puteți reduce puterea fierului de lipit în acest fel - pentru a face acest lucru, trebuie să conectați o priză cu un Bec de 100 W în serie cu fierul de lipit. Amintiți-vă că puterea nominală a unui fier de lipit nereglementat este prea mare pentru lipirea contactelor din silicon.

Dacă vânzătorii de conductori vă spun că există lipire pe conector, mai bine o aplicați suplimentar. Când lipiți, aveți grijă, cu o forță minimă celulele solare se vor sparge și, de asemenea, nu trebuie să stivuiți celulele solare, deoarece greutatea poate provoca crăparea elementelor inferioare.

Asamblarea și lipirea unei baterii solare
Atunci când asamblați manual o baterie solară pentru prima dată, este mai bine să utilizați un substrat de marcare, care va ajuta la poziționarea elementelor exact la o anumită distanță unele de altele (5 mm).

Substrat de marcare pentru celulele bateriei solare

Baza este realizată dintr-o foaie de placaj cu marcaje de colț. După lipire, o bucată de bandă de montare este atașată la fiecare element pe partea din spate, doar apăsați panoul din spate pe bandă și toate elementele sunt transferate.

Banda de montare utilizată pentru montarea pe spatele celulei solare

Cu acest tip de fixare, elementele în sine nu sunt sigilate suplimentar, se pot extinde liber sub influența temperaturii și acest lucru nu va duce la deteriorarea bateriei solare sau la ruperea contactelor și a elementelor. Numai părțile de legătură ale structurii pot fi sigilate. Acest tip de prindere este mai potrivit pentru prototipuri, dar cu greu poate garanta funcționarea pe termen lung în teren.

Planul de asamblare secvențială a bateriei arată astfel:

Așezați elementele pe o suprafață de sticlă. Trebuie să existe o distanță între elemente, care să permită modificări libere ale dimensiunii fără a deteriora structura. Elementele trebuie presate cu greutăți.

Efectuăm lipirea conform schemei electrice de mai jos. Căile „pozitive” care transportă curent sunt situate pe partea din față a elementelor, cele „minus” - pe partea din spate.
Înainte de lipire, trebuie să aplicați flux și lipire, apoi lipiți cu grijă contactele de argint.

Toate celulele solare sunt conectate folosind acest principiu.

Contactele elementelor exterioare sunt scoase la magistrală, respectiv, la „plus” și, respectiv, „minus”. Autobuzul folosește conductorul de argint mai larg găsit în kitul Solar Cells.
De asemenea, vă recomandăm să eliminați punctul „de mijloc” cu ajutorul acestuia, sunt instalate două diode de șunt.

Terminalul este instalat și pe exteriorul cadrului.

Așa arată diagrama elementelor de legătură fără un punct de mijloc afișat.

Așa arată borna cu punctul „de mijloc” afișat. Punctul „de mijloc” vă permite să instalați o diodă shunt pe fiecare jumătate a bateriei, ceea ce va împiedica descărcarea bateriei atunci când lumina scade sau o jumătate se întunecă.

Fotografia prezintă o diodă de bypass pe ieșirea „pozitivă”, rezistă la descărcarea bateriilor prin baterie pe timp de noapte și la descărcarea altor baterii în timpul întunericului parțial.
Cel mai adesea, diodele Schottke sunt folosite ca diode shunt. Ele asigură o pierdere mai mică în puterea totală a circuitului electric.
Un cablu acustic din izolație siliconică poate fi folosit ca fire de transport de curent. Pentru izolare, puteți folosi tuburi de sub picurare.
Toate firele trebuie fixate ferm cu silicon.

Elementele pot fi conectate în serie (vezi foto), și nu printr-o magistrală comună, apoi rândurile 2 și 4 trebuie rotite cu 1800 față de rândul 1.

Principalele probleme în asamblarea unui panou solar sunt legate de calitatea contactelor de lipit, așa că experții sugerează testarea acestuia înainte de sigilarea panoului.

Testarea panoului înainte de etanșare, tensiune de rețea 14 volți, putere de vârf 65 W

Testarea se poate face după lipirea fiecărui grup de elemente. Dacă acordați atenție fotografiilor din clasa de master, atunci partea mesei de sub elementele solare este tăiată. Acest lucru a fost făcut în mod intenționat pentru a determina funcționalitatea rețelei electrice după lipirea contactelor.

Sigilarea panoului solar

Sigilarea panourilor solare atunci când le faceți singur este cea mai controversată problemă în rândul experților. Pe de o parte, panourile de etanșare sunt necesare pentru a crește durabilitatea, este întotdeauna utilizat în producția industrială. Pentru etanșare, experții străini recomandă utilizarea compusului epoxidic „Sylgard 184”, care conferă o suprafață transparentă polimerizată, foarte elastică. Costul Sylgard 184 este de aproximativ 40 USD.

Etanșant cu un grad ridicat de elasticitate „Sylgard 184”

Dar, pe de altă parte, dacă nu doriți să cheltuiți bani în plus, atunci puteți utiliza sigilant siliconic. Cu toate acestea, în acest caz, nu trebuie să umpleți complet elementele pentru a evita posibila deteriorare a acestora în timpul funcționării. În acest caz, elementele pot fi atașate de panoul din spate folosind silicon și doar marginile structurii pot fi sigilate.

Înainte de a începe etanșarea, este necesar să pregătiți amestecul Sylgard 184.

În primul rând, îmbinările elementelor sunt umplute. Amestecul trebuie să se stabilească pentru a fixa elementele pe sticlă.

După fixarea elementelor, se realizează un strat polimerizant continuu de etanșant elastic, acesta poate fi distribuit cu ajutorul unei pensule.

Așa arată suprafața după aplicarea sigilantului. Stratul de etanșare trebuie să se usuce. După uscarea completă, puteți acoperi panoul solar cu panoul din spate.

Așa arată partea frontală a unui panou solar de casă după etanșare.

Schema alimentării casei

Sistemul de alimentare cu energie electrică a unei locuințe care utilizează panouri solare se numește de obicei sisteme fotovoltaice, adică. sisteme care generează energie folosind efectul fotoelectric. Pentru clădirile rezidențiale proprii se consideră trei sisteme fotovoltaice: un sistem autonom de alimentare cu energie, un sistem fotovoltaic hibrid baterie-rețea, un sistem fotovoltaic fără baterie conectat la sistemul central de alimentare cu energie.

Fiecare dintre sistemele de mai sus are propriul scop și avantaje, dar cel mai adesea în clădirile rezidențiale se folosesc sisteme fotovoltaice cu baterii de rezervă și conexiune la o rețea electrică centralizată. Alimentarea cu energie a rețelei electrice se realizează cu ajutorul panourilor solare, în întuneric din baterii, iar când acestea sunt descărcate - din rețeaua centrală de energie. În zonele îndepărtate unde nu există o rețea centrală, generatoarele de combustibil lichid sunt folosite ca sursă de rezervă de alimentare cu energie.

O alternativă mai economică la un sistem hibrid de alimentare cu rețea de baterii ar fi un sistem solar fără baterie conectat la rețeaua centrală. Electricitatea este furnizată din panouri solare, iar noaptea rețeaua este alimentată de la rețeaua centrală. O astfel de rețea este mai aplicabilă pentru instituții, deoarece în clădirile rezidențiale cea mai mare parte a energiei este consumată seara.

Diagrame a trei tipuri de sisteme fotovoltaice

Să ne uităm la o instalație tipică de sistem fotovoltaic cu rețea de baterii. Panourile solare, care sunt conectate printr-o cutie de joncțiune, acționează ca un generator de energie electrică. În continuare, în rețea este instalat un regulator de încărcare solară pentru a evita scurtcircuitele în timpul sarcinii de vârf. Energia electrică se acumulează în bateriile de rezervă și este furnizată și printr-un invertor consumatorilor: iluminat, aparate electrocasnice, aragaz electric și, eventual, folosită pentru încălzirea apei. Pentru a instala un sistem de încălzire, este mai eficient să folosiți colectoare solare, care aparțin tehnologiei solare alternative.

Sistem fotovoltaic hibrid baterie-rețea cu curent alternativ

Există două tipuri de rețele electrice utilizate în sistemele fotovoltaice: DC și AC. Utilizarea unei rețele de curent alternativ face posibilă plasarea consumatorilor electrici la o distanță care depășește 10-15 m, precum și asigurarea unei sarcini de rețea nelimitată condiționat.

Pentru o clădire rezidențială privată, se folosesc de obicei următoarele componente ale unui sistem fotovoltaic:
-puterea totala a panourilor solare sa fie de 1000 W, acestea vor asigura o generatie de aproximativ 5 kWh;
- baterii cu o capacitate totala de 800 A/h la o tensiune de 12 V;
- invertorul trebuie să aibă o putere nominală de 3 kW cu o sarcină de vârf de până la 6 kW, tensiune de intrare 24–48 V;
- regulator de descărcare solară 40–50 A la o tensiune de 24 V;
-alimentare neîntreruptibilă pentru a asigura încărcare pe termen scurt cu un curent de până la 150 A.

Rezultă de aici că pentru un sistem de alimentare cu energie fotovoltaică veți avea nevoie de 15 panouri cu 36 de elemente, un exemplu al cărui asamblare este descris mai sus. Fiecare panou solar oferă o putere totală de 65 de wați. Bateriile solare bazate pe monocristale vor fi mai puternice. De exemplu, un panou solar de 40 de monocristale are o putere de vârf de 160 W, dar astfel de panouri sunt sensibile la vremea înnorată. În acest caz, panourile solare bazate pe module policristaline sunt optime pentru utilizare.

Informatii de pe site: