Panele słoneczne - źródło energii, które można skierować na produkcję energii elektrycznej lub ciepła dla niskich budynków. Oto tylko panele słoneczne mają wysoki koszt i nie są dostępne dla większości ludzi w naszym kraju. Zgadzasz się?
Inną rzeczą jest to, że bateria słoneczna jest wytwarzana ręcznie - koszty są znacznie zmniejszone, a projekt ten nie jest gorszy niż panel produkcji przemysłowej. Dlatego, jeśli poważnie myślisz o zakupie alternatywnego źródła energii elektrycznej, spróbuj zrobić to sam - to nie jest bardzo trudne.
Artykuł koncentruje się na produkcji ogniw słonecznych. Powiemy Ci, jakie materiały i narzędzia są do tego potrzebne. Nieco poniżej znajdziesz instrukcje krok po kroku z ilustracjami, które wyraźnie pokazują postęp prac.
Krótko o urządzeniu i pracy
Energia słońca może zostać przekształcona w ciepło, gdy nośnikiem energii jest płyn przenoszący ciepło lub energia elektryczna zgromadzona w bateriach. Bateria to generator, który działa na zasadzie efektu fotoelektrycznego.
Konwersja energii słonecznej w energię elektryczną następuje po wejściu słońca do ogniw fotowoltaicznych, które stanowią główną część baterii.
Jednocześnie kwanty światła „uwalniają” swoje elektrony z ekstremalnych orbit. Te wolne elektrony wytwarzają prąd elektryczny, który przechodzi przez kontroler i gromadzi się w akumulatorze, a stamtąd trafia do odbiorców energii.
Zespół baterii przedstawiony w przykładzie został wykonany z 36 płyt o wymiarach 80x150 mm. Wydajność każdej płyty wynosi 2, 1 W, całkowita moc urządzenia wynosi 76 W. 
Na przedniej stronie baterii słonecznej w budowie znajdują się dodatnie przewody przewodzące prąd powstałe w wyniku lutowania 
Ujemne linie przewodzące prąd na sześciu stykach są tworzone od strony tylnej przez lutowanie. 
Płyty są połączone zgodnie ze schematem sekwencyjnym. Na wyjściu dodatniej linii zainstalowana jest dioda Schottky'ego, która zapobiega rozładowaniu baterii podczas pochmurnych okresów pogodowych.
W roli fotokomórek płytowych elementy aktowe z krzemu. Po jednej stronie płytka krzemowa pokryta jest cienką warstwą fosforu lub boru - pasywnym pierwiastkiem chemicznym.
W tym miejscu, pod działaniem promieni słonecznych, uwalniana jest duża liczba elektronów, które są utrzymywane przez warstwę luminoforu i nie rozpraszają się.
Na powierzchni płyty znajdują się metalowe „ślady”, na których układają się wolne elektrony, tworząc uporządkowany ruch, tj. prąd elektryczny.
Im więcej takich fotokomórek krzemowych, tym więcej prądu elektrycznego można uzyskać. Przeczytaj więcej na temat zasady działania baterii słonecznej, czytaj dalej.
Górna warstwa płyt fotowoltaicznych jest pokryta warstwą, która zapobiega odbiciu światła słonecznego od płyt, zwiększając ich wydajność
Materiały do utworzenia płyty solarnej
Dotarcie do konstrukcji baterii słonecznej musi być uzupełnione następującymi materiałami:
- krzemianowe płyty fotowoltaiczne;
- arkusze płyt wiórowych, narożniki i listwy aluminiowe;
- twarda pianka o grubości 1, 5-2, 5 cm;
- przezroczysty element, który służy jako podstawa dla płytek krzemowych;
- śruby, wkręty;
- uszczelniacz silikonowy do użytku na zewnątrz;
- przewody elektryczne, diody, zaciski.
Ilość wymaganych materiałów zależy od wielkości baterii, która jest najczęściej ograniczona liczbą dostępnych fotokomórek. Z potrzebnych narzędzi: śrubokręt lub zestaw śrubokrętów, piła do metalu i drewna, lutownica. Do przetestowania gotowej baterii potrzebny jest tester-amperomierz.
Teraz rozważ bardziej szczegółowo najważniejsze materiały.
Płytki silikonowe lub fotokomórki
Fotokomórki na baterie są trzech typów:
- polikrystaliczny;
- monokrystaliczny;
- bezpostaciowy.
Płyty polikrystaliczne charakteryzują się niską wydajnością. Wielkość użytecznego efektu wynosi około 10-12%, ale wskaźnik ten nie zmniejsza się wraz z upływem czasu. Czas trwania polikryształów - 10 lat.
Bateria słoneczna składa się z modułów, które z kolei składają się z przetworników fotoelektrycznych. Baterie ze sztywnymi krzemowymi fotokomórkami to rodzaj kanapki z kolejnymi warstwami zamocowanymi w profilu aluminiowym.
Fotokomórki jednokrystaliczne mogą pochwalić się wyższą wydajnością - 13-25% i długimi okresami pracy - ponad 25 lat. Z czasem jednak spada wydajność pojedynczych kryształów.
Przetworniki jednokrystaliczne są produkowane przez piłowanie sztucznie wyhodowanych kryształów, co wyjaśnia najwyższą fotoprzewodność i wydajność.
Fotokonwertery foliowe są wytwarzane przez nakładanie cienkiej warstwy bezpostaciowego krzemu na elastyczną powierzchnię polimeru
Elastyczne baterie amorficzne są najbardziej zaawansowane. Ich konwerter fotoelektryczny jest rozpylany na lub osadzany na bazie polimeru. Wydajność w regionie 5-6%, ale systemy folii są niezwykle wygodne w układaniu.
Systemy filmowe z amorficznymi fotokonwerterami pojawiły się stosunkowo niedawno. Jest niezwykle prosty i tak tani, jak to możliwe, ale traci cechy konsumenckie szybciej niż konkurenci.
Używanie ogniw fotowoltaicznych o różnych rozmiarach jest niewłaściwe. W tym przypadku maksymalny prąd wytwarzany przez akumulator będzie ograniczony prądem najmniejszej komórki. Oznacza to, że większe płyty nie będą działać z pełną wydajnością.
Kupując fotokomórki, zapytaj sprzedawcę o metodę dostawy, większość sprzedawców stosuje metodę woskowania, aby zapobiec zniszczeniu delikatnych elementów
Najczęściej domowe baterie wykorzystują fotokomórki mono- i polikrystaliczne o wymiarach 3x6 cali, które można zamówić w sklepach internetowych, takich jak E-bye.
Koszt ogniw fotowoltaicznych jest dość wysoki, ale wiele sklepów sprzedaje tak zwane elementy grupy B. Produkty odnoszące się do tej grupy mają wadę, ale są użyteczne, a ich koszt jest niższy niż koszt standardowych płyt o 40-60%.
Większość sklepów internetowych sprzedaje ogniwa fotowoltaiczne w zestawach 36 lub 72 fotoelektrycznych płytek konwersyjnych. Szyny zbiorcze będą wymagane do podłączenia poszczególnych modułów do akumulatora, a terminale będą potrzebne do połączenia z systemem.
Płyty z krzemu polikrystalicznego przyciągają przystępną cenę. Brak ich w niezbyt wysokiej wydajności i sztywności, wymagającej solidnej podstawy do układania 
Na tylnej stronie płyty znajduje się 6 szpilek do lutowania przewodu. Z zewnątrz kontakt jest układany w ciągły pasek lub linię przerywaną. 
Monokrystaliczne płytki krzemowe są prawie trzy razy silniejsze niż polikrystaliczne i prawie cztery droższe 
Wersja jednokrystaliczna jest elastyczna, może pasować do złożonych nierównych powierzchni, które nie są stabilne
Rama i przezroczysty element
Ramy przyszłego panelu mogą być wykonane z drewnianych listew lub narożników aluminiowych.
Druga opcja jest preferowana z wielu powodów:
- Aluminium to lekki metal, który nie powoduje poważnego obciążenia konstrukcji nośnej, na której planowane jest zainstalowanie baterii.
- Podczas obróbki antykorozyjnej rdza nie wpływa na aluminium.
- Nie pochłania wilgoci z otoczenia, nie gnije.
Przy wyborze elementu przezroczystego należy zwrócić uwagę na takie parametry, jak współczynnik załamania światła słonecznego i zdolność do pochłaniania promieniowania podczerwonego.
Wydajność ogniw fotowoltaicznych zależy bezpośrednio od pierwszego wskaźnika: im niższy współczynnik załamania, tym wyższa wydajność płytek krzemowych.
Minimalnym współczynnikiem odbicia pleksi lub jego tańszej wersji jest pleksiglas. Nieco niższy niż współczynnik załamania światła z poliwęglanu.
Wartość drugiego wskaźnika zależy od tego, czy krzemowe fotokomórki same się nagrzeją, czy nie. Im mniejsze płyty są ogrzewane, tym dłużej będą trwać. Promieniowanie podczerwone jest najlepiej absorbowane przez specjalną absorbującą ciepło pleksiglas i szkło z absorpcją IR. Trochę gorzej - zwykłe szkło.
Jeśli to możliwe, najlepszym rozwiązaniem byłoby użycie przezroczystego szkła antyrefleksyjnego jako elementu przezroczystego.
Stosunek kosztów do współczynników załamania światła i absorpcji promieniowania podczerwonego jest najbardziej optymalnym wariantem produkcji baterii helibowej.
Projekt systemu i wybór witryny
Projekt układu słonecznego obejmuje obliczenia wymaganej wielkości płyty słonecznej. Jak wspomniano powyżej, rozmiar baterii jest zwykle ograniczony do drogich ogniw fotowoltaicznych.
Akumulator Helio powinien być zainstalowany pod pewnym kątem, który zapewniłby maksymalną ekspozycję słońca na płytki krzemowe. Najlepsza opcja - bateria, która może zmienić kąt.
Miejsce montażu płyt solarnych może być bardzo zróżnicowane: na ziemi, na pochyłym lub płaskim dachu domu, na dachach pomieszczeń gospodarczych.
Jedynym warunkiem jest umieszczenie baterii na słonecznej stronie działki lub domu, która nie jest zacieniona przez wysoką koronę drzew. W takim przypadku optymalny kąt nachylenia należy obliczyć za pomocą wzoru lub za pomocą specjalistycznego kalkulatora.
Kąt nachylenia zależeć będzie od lokalizacji domu, pory roku i klimatu. Pożądane jest, aby bateria miała możliwość zmiany kąta nachylenia po sezonowych zmianach wysokości słońca, ponieważ działają tak wydajnie, jak to możliwe, gdy światło słoneczne pada ściśle prostopadle do powierzchni.
Dla europejskiej części krajów WNP zalecany stacjonarny kąt nachylenia wynosi 50 - 60 °. Jeśli konstrukcja zapewnia urządzenie do zmiany kąta nachylenia, to w okresie zimowym lepiej jest umieścić baterie w temperaturze 70 ° do horyzontu, latem pod kątem 30 °
Obliczenia pokazują, że 1 metr kwadratowy układu słonecznego umożliwia uzyskanie 120 watów. Dlatego też, dzięki obliczeniom, można ustalić, że układ słoneczny o powierzchni co najmniej 20 metrów kwadratowych jest niezbędny do zapewnienia przeciętnej rodzinie energii elektrycznej 300 kW miesięcznie.
Natychmiast zainstalować taki układ słoneczny będzie problematyczny. Ale nawet zainstalowanie 5-metrowej baterii pomoże zaoszczędzić energię i w niewielkim stopniu przyczyni się do ekologii naszej planety. Zalecamy również zapoznanie się z zasadą obliczania wymaganej liczby ogniw słonecznych.
Baterię słoneczną można wykorzystać jako zapasowe źródło zasilania z częstym odłączaniem scentralizowanego zasilania. W przypadku automatycznego przełączania konieczne jest zapewnienie nieprzerwanego systemu zasilania.
Taki system jest wygodny, ponieważ w przypadku jednoczesnego korzystania z tradycyjnego źródła energii elektrycznej bateria systemu słonecznego jest ładowana. Sprzęt obsługujący baterię słoneczną znajduje się wewnątrz domu, dlatego konieczne jest zapewnienie mu specjalnego pomieszczenia.
Umieszczając baterie na spadzistym dachu domu, nie zapomnij o kącie nachylenia panelu, idealny, gdy bateria posiada urządzenie do sezonowych zmian kąta nachylenia
Instalacja panelu słonecznego krok po kroku
Wybierając miejsce na panel słoneczny i sprzęt do obsługi układu słonecznego oraz mając wszystkie niezbędne materiały i narzędzia, możesz rozpocząć instalację baterii.
Podczas instalacji konieczne jest przestrzeganie zasad bezpieczeństwa, zwłaszcza podczas montażu gotowego panelu na dachu domu. Rozważmy krok po kroku algorytm tworzenia baterii słonecznej.
Krok 1 - lutowane kontakty krzemowe waflowe
Montaż domowej baterii słonecznej często zaczyna się od lutowania przewodów fotowoltaicznych. Oczywiście, jeśli masz taką możliwość, najlepiej jest natychmiast kupić ogniwa fotowoltaiczne z przewodnikami, ponieważ lutowanie to bardzo trudna i pracochłonna praca, która zajmuje dużo czasu.
Lutowanie odbywa się w następujący sposób:
- Zajmuje silikonową fotokomórkę bez przewodów i metalowy przewód.
- Przewodniki są cięte za pomocą tekturowego wykroju, ich długość jest 2 razy większa niż rozmiar płytki krzemowej.
- Przewód delikatnie ułożony na płycie. Na jednym elemencie - dwa przewody.
- W miejscu lutowania konieczne jest zastosowanie kwasu do pracy z lutownicą.
- Przylutuj lutownicą, delikatnie mocując przewód do płyty.
Podczas procesu lutowania nie można naciskać na element krzemianowy, ponieważ jest bardzo kruchy i może się zawalić! Jeśli masz szczęście i nabyłeś fotokomórki z gotowymi kontaktami, oszczędzasz sobie na długiej i trudnej pracy, przenosząc się bezpośrednio do produkcji ramy dla przyszłej baterii.
Lutowanie styków uszkodzonych ogniw fotowoltaicznych grupy B odbywa się w tym samym kierunku, co w przypadku całych płyt.
Krok 2 - wykonanie ramy dla baterii słonecznej
Ramka jest miejscem, w którym zostaną zainstalowane fotokomórki. Do produkcji ramy wykonane aluminiowe narożniki i listwy, które tworzą ramę. Zalecany rozmiar narożnika - 70-90 mm.
Silikonowy środek uszczelniający jest nakładany na wnętrze metalowych narożników. Rogi uszczelniające muszą być wykonane ostrożnie, zależnie od trwałości całej konstrukcji.
Po przygotowaniu aluminiowej ramy przejdź do produkcji tylnej obudowy. Skrzynia tylna to drewniane pudełko wykonane z płyty wiórowej o niskich bokach.
Wysokie boki tworzą cień na fotokomórkach, więc ich wysokość nie powinna przekraczać 2 cm. Boki są przykręcane wkrętami samogwintującymi i śrubokrętem.
Wymiary obudowy są obliczane z uwzględnieniem potrzeby pozostawienia luk między ogniwami fotowoltaicznymi. Powinien wynosić 3–5 mm 
W bokach i pręcie, dzieląc korpus na dwa segmenty w celu łatwej instalacji, wiercone są otwory do systemu wentylacyjnego 
Aby poprawić dokładność montażu płyt i dokładny rozkład szczelin, stosuje się podłoże z płyty pilśniowej. 
W celu ochrony szczegółów obudowy urządzenia, pracujących na ulicy, szczegóły walizki są pokryte barwną kompozycją hydrofobową
W dolnej części pudełka kartonowego znajdują się otwory wentylacyjne. Odległość między otworami wynosi około 10 cm. W aluminiowej ramie znajduje się przezroczysty element (pleksiglas, szkło antyodblaskowe, pleksi).
Przeźroczysty element jest dociskany i mocowany, jego mocowanie odbywa się za pomocą sprzętu: 4 w rogach, a także 2 długie i 1 każdy z krótkiego boku ramy. Elementy mocowane za pomocą śrub.
Rama baterii słonecznej jest gotowa i możesz przejść do najważniejszej części - instalacji ogniw fotowoltaicznych. Przed instalacją należy oczyścić pleksiglas z kurzu i odtłuścić cieczą zawierającą alkohol.
Krok nr 3 - montaż fotokomórek z wafla krzemowego
Montaż i lutowanie płytek krzemowych to najbardziej czasochłonna część zadania polegająca na stworzeniu panelu słonecznego własnymi rękami. Najpierw połóż fotokomórki na pleksi z niebieskimi płytkami w dół.
Jeśli najpierw zbierzesz baterię, możesz użyć podłoża do znakowania, aby ułożyć płyty dokładnie w małej (3-5 mm) odległości od siebie.
- Lutujemy fotokomórki zgodnie z poniższym schematem elektrycznym: ścieżki „+” znajdują się na przedniej stronie płyty, „-” - z tyłu. Przed lutowaniem delikatnie zastosuj topnik i lut do połączenia styków.
- Lutujemy wszystkie fotokomórki szeregowo w rzędach od góry do dołu. Rzędy powinny być również połączone.
- Zaczynamy kleić fotokomórki. W tym celu nałóż niewielką ilość szczeliwa na środek każdej płytki krzemowej.
- Obracające się łańcuchy obracamy fotokomórkami z przednią stroną (gdzie są niebieskie płytki) i kładziemy płyty zgodnie z oznaczeniami zastosowanymi wcześniej. Ostrożnie naciśnij każdą płytkę, aby zamocować ją na swoim miejscu.
- Styki ekstremalnych fotokomórek są wysyłane do magistrali odpowiednio „+” i „-”. Zaleca się stosowanie szerszego srebrnego przewodnika do opony.
- Bateria słoneczna musi być wyposażona w diodę blokującą, która łączy się ze stykami i zapobiega rozładowywaniu się baterii przez konstrukcję w nocy.
- W dolnej części ramy wiercimy otwory, aby wyprowadzić przewody.
Przewody muszą być przymocowane do ramy, aby nie zwisały, można to zrobić za pomocą szczeliwa silikonowego.
Krok 1: Aby usunąć ochronną warstwę wosku z powierzchni płyt fotowoltaicznych, zanurza się je w gorącej, ale nie wrzącej wodzie 
Krok 2: Po namoczeniu w gorącej wodzie w celu usunięcia powłoki woskowej, płytki silikonowe są suszone na ręczniku. 
Krok 3: Aby ułatwić proces lutowania i mocowania płyt, ich kontury są rysowane na podłożu 
Krok 4: Elementy są połączone szeregowo. Lutowanie wykorzystuje lutownicę małej mocy i pręty lutownicze z prętem w rdzeniu 
Krok 5: Lutowanie jest wykonywane, aż wszystkie elementy pojedynczego heliosystemu zostaną podłączone do 6 pinów. 
Krok 6: Po podłączeniu tylnej strony płyt fotowoltaicznych są one odwracane i tworzą zewnętrzne linie przewodzące prąd. 
Krok 7: Szyna zbiorcza, do której podłączone są przewody akumulatora, jest wykonana z plecionki miedzianej starego kabla. opona jest osadzona na kropli kleju 
Krok 8: Po zmontowaniu każda z dwóch części przyszłej baterii słonecznej musi zostać przetestowana pod kątem działania w naturalnym świetle.
Krok 4 - Testowanie baterii przed uszczelnieniem
Testowanie panelu słonecznego należy przeprowadzić przed jego uszczelnieniem, aby wyeliminować awarie, które często występują podczas lutowania. Najlepiej jest przetestować po lutowaniu każdy rząd elementów - znacznie łatwiej jest wykryć, gdzie kontakty są słabo połączone.
Do testów potrzebny jest konwencjonalny amperomierz domowy. Pomiary powinny być wykonywane w słoneczny dzień po 13-14 godzinach, słońce nie powinno być ukryte przez chmury.
Wyjmujemy baterię z ulicy i instalujemy zgodnie z wcześniej obliczonym kątem nachylenia. Podłączamy amperomierz do styków akumulatora i mierzymy prąd zwarciowy.
Testowanie polega na tym, że prąd roboczy prądu elektrycznego powinien być o 0, 5-1, 0 A niższy niż prąd zwarciowy. Odczyty instrumentu muszą być wyższe niż 4, 5 A, co oznacza, że bateria słoneczna działa.
Jeśli tester daje mniejsze odczyty, sekwencja połączeń fotokomórek jest prawdopodobnie gdzieś przerwana.
Zwykle wykonana samodzielnie bateria słoneczna zbudowana z ogniw fotowoltaicznych grupy B daje odczyty 5-10 A, czyli o 10-20% niższe niż w przemysłowych panelach słonecznych.
Krok 9: Po sprawdzeniu wydajności części akumulatora zamkniętych na podłożu, są one umieszczane w obudowie 
Krok 10: Podłoża z płytami wewnątrz obudowy są zamocowane na czterech śrubach. Przewód łączący części akumulatora jest rozładowywany przez otwory wentylacyjne. 
Krok 11: Dioda Schottky'ego jest połączona szeregowo z każdą z połówek budowanej baterii. Jego minus łączy się z systemem plus 
Krok 12: Wierci się otwór, aby wyciągnąć przewody z obudowy. Przewody są wiązane tak, aby nie były luźne i mocowane za pomocą szczeliwa 
Krok 13: Po nałożeniu szczeliwa konieczne jest wykonanie przerwy technologicznej, umożliwiającej polimeryzację kompozycji 
Krok 14: Wtyczka z dwoma bolcami jest podłączona do przewodu poza panelem słonecznym. Gniazdo należące do niego jest zamontowane na akumulatorze urządzenia, które będzie ładowało akumulator. 
Krok 15: Po zmontowaniu dwóch części urządzenia i doprowadzeniu zasilania, bateria jest pokryta wcześniej przygotowanym ekranem 
Krok 16: Przed uszczelnieniem połączeń doczołowych helioprimu ponownie przeprowadza się kontrolę wydajności w celu wyeliminowania wychodzących kontaktów w czasie, jeśli zostaną wykryte
Krok 5 - Uszczelnianie fotokomórek w obudowie
Герметизацию можно производить, только убедившись, что батарея работает. Для герметизации лучше всего использовать эпоксидный компаунд, но учитывая, что расход материала будет большой, а стоимость его составляет примерно 40-45 долларов. Если дороговато, то вместо него можно применять всё тот же силиконовый герметик.
Используя силиконовой герметик, отдавайте предпочтения тому, на упаковке которого указано, что он подходит для использования при минусовых температурах
Существует два способа герметизации:
- полная заливка, когда панели заливаются герметиком;
- нанесение герметика на пространство между фотоэлементами и на крайние элементы.
В первом случае герметизация будет более надёжной. После заливки герметик должен схватиться. Затем сверху устанавливается оргстекло и плотно прижимается к пластинам, покрытым силиконом.
Для обеспечения амортизации и дополнительной защиты между задней поверхностью фотоэлементов и каркасом из ДСП многие мастера советуют устанавливать прокладку из жёсткого поролона шириной 1, 5-2, 5 см.
Делать это необязательно, но желательно, учитывая, что кремниевые пластины достаточно хрупкие и легко повреждаются.
После установки оргстекла на конструкцию ставят груз, под действием которого происходит выдавливание пузырьков воздуха. Солнечная батарея готова и после повторного тестирования её можно устанавливать в заранее выбранное место и подключать к гелиосистеме вашего дома.
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Обзор фотоэлементов, заказанных в китайском интернет-магазине:
Instrukcje wideo dotyczące produkcji paneli słonecznych:
Wykonanie panelu słonecznego własnymi rękami nie jest łatwym zadaniem. Wydajność większości z tych akumulatorów jest niższa niż wydajność paneli przemysłowych o 10-20%. Najważniejszą rzeczą przy projektowaniu baterii słonecznej jest prawidłowy wybór i instalacja fotowoltaiki.
Nie próbuj natychmiast utworzyć dużego panelu. Spróbuj najpierw zbudować małe urządzenie, aby zrozumieć wszystkie niuanse tego procesu.
Czy masz praktyczne umiejętności tworzenia ogniw słonecznych? Podziel się swoimi doświadczeniami z gośćmi naszej witryny - napisz komentarze w poniższym bloku. Możesz także zadawać pytania dotyczące tematu artykułu.