Сонячні батареї для дому своїми руками інструкція (фото та відео), Тепломонстр

Сьогодні сонячні батареї — одні з найпоширеніших та найефективніших варіантів альтернативної енергії. На сучасному ринку можна без особливих труднощів знайти таку конструкцію, хоча, у зв'язку з великою вартістю, придбати її зможе не кожен. У зв'язку з цим багато власників приватних будинків конструюють саморобні сонячні батареї. Залежно від необхідної потужності таких конструкцій існує кілька способів їх виготовлення.

Мал. 1. Приклад готової сонячної батареї. Для виготовлення батареї найкраще використовувати монокристалічний кремінь.

Вибираємо матеріал

Мал. 2. Кріплення скла відбувається за рахунок металовиробів.

Перед тим як розпочати складання сонячних батарей своїми руками для будинку, необхідно вирішити, які матеріали будуть взяті за основу майбутнього виробу. Основною частиною фотопанелі є фотоелементи, серед яких найбільшого поширення набули елементи з монокристалічного та полікристалічного кремнію. ККД монокристалів близько 13%, а полікристалів - 7-9%. Тому сонячні батареї своїми руками найчастіше виготовляють саме із цих елементів. Зовнішній вигляд такої конструкції показано на Мал. 1.

Для виготовлення сонячних батарей для будинку нам знадобляться такі матеріали та інструменти:

фотоелементи;
плоскі провідники;
блокуючий (шунтуючий) діод;
алюмінієві куточки;
полікарбонат чи скло;
пластикові пластини;
кріпильні металовироби;
паяльник;
паяльна кислота, припій;
силіконовий герметик;
кабелі для струмовідведення;
двостороння монтажна стрічка.

Мал. 3. Електрична схема спайки сонячної батареї.

Придбати фотоелементи можна на багатьох сайтахабо у спеціалізованих магазинах. До речі, купувати набір, який, крім пластин, містить ще провідники і діод, що блокує, вигідніше, ніж шукати їх окремо.

Для створення корпусу найкраще підійдуть маленькі дюралеві куточки. Виготовляти корпус з дерева не рекомендується, тому що він постійно буде під погодним впливом, що негативно позначиться на терміні його служби. Як зовнішнє покриття пластин добре підходить полікарбонат або просте скло.

Паяння провідників

Коли всі складові в наявності, приступаємо до збирання сонячних батарей своїми руками. Спочатку потрібно припаяти провідники до фотоелементів. Цей процес досить трудомісткий і пов'язаний з деякими складнощами, тому що пластини маю тендітну конструкцію, тому при їх паянні потрібно бути особливо уважним.

На цьому етапі порядок дій буде таким:

нарізати провідники необхідної довжини;
помістити провідник на комірку;
нанести припій та паяльну кислоту на місце з'єднання;
обережно припаяти провідник.

При з'єднанні пластин треба пам'ятати, що тильна її сторона - це "+", а лицьова - "-", тобто припаяні на один бік провідники першої пластини повинні з'єднуватися з протилежною стороною другої пластини і т.д.

Якщо дві пластини з'єднати однойменними сторонами, то вийде елемент із подвоєним струмом. Відповідно дві пластини по 8 А дадуть модуль на 16 А.

Складання корпусу

Рис.4. Для виготовлення сонячної батареї можна використовувати кремнієві діоди КД202, Д226 чи Д237.

Щоб зробити корпус для сонячних батарей своїми руками, нам потрібні алюмінієві куточки потрібних розмірів і кріпильні металовироби. Не потрібно використовувати високі куточки, тому щоїх установка затінюватиме фотоелементи і збільшить товщину всієї конструкції. На внутрішню межу з'єднаних профілів наноситься силіконовий герметик. На шар герметика кладеться лист прозорого матеріалу (полікарбонат або скло), притискається та фіксується. Після того, як силікон висохне, скло додатково фіксується за допомогою металовиробів (Мал. 2).

Після цього проводиться встановлення з'єднаних між собою фотоелементів на внутрішню площину прозорої поверхні, причому відстань між ними має бути близько 5 мм. Це потрібно для того, щоб осередки під впливом високих температур змогли вільно розширюватися.

Мал. 5. Правильне обрізання діода.

Далі всі саморобні елементи батареї для дому потрібно спаяти в єдину конструкцію. Це можна зробити за схемою, наведеною на Рис. 3. У схемі обов'язково повинен бути присутнім шунтуючий діод, який монтується на «плюсовому» провіднику. Він потрібен для того, щоб акумулятор, підключений до системи, не розряджався в нічний час. Для цієї мети найкраще підходять діоди Шоттки. Для струмовідведення можна використовувати звичайні кабелі з гарною ізоляцією.

Потім виконується монтаж фотоелементів та герметизація панелі за допомогою міцного пластику. Для цього на комірки наносять силікон і притискають їх до пластмасової пластини. Якщо використовувати прозорий пластик, то можна буде контролювати технічний стан осередків і можлива поява будь-яких дефектів.

Коли силікон застигне, проводиться встановлення панелі в алюмінієву раму. Для кріплення фотоелементів можна використовувати двосторонній монтажний скотч. Головне, щоб товщина стрічки перевищувала товщину паяння, щоб запобігти пошкодженню контактів.

Сонячні батареї на основі діодів

Мал. 6.Приклад правильно обрізаного діода.

Якщо ваш бюджет не дозволяє придбати фотоелементи для живлення будинку електричною енергією, можна створити саморобні сонячні батареї своїми руками на основі транзисторів чи діодів. Така конструкція стане автономним джерелом живлення для електроприладів невеликої потужності.

Її робота ґрунтується на залежності струму від ступеня освітленості р-n переходу, за допомогою якої можна перетворити світлове випромінювання в електричний струм. Сила струму залежатиме від таких факторів: матеріалу, з якого виготовлений напівпровідник (германій, кремній та ін.); ступеня освітленості, площі поверхні р-n переходу.

Мал. 6. Принципова схема сонячної батареї.

Для створення сонячних батарей своїми руками на основі діодів вам знадобляться:

55 діодів марки КД202 (Д226, Д237);
плоскогубці;
ножиці по металу;
текстолітова плата;
мідний дріт;
гайки М5;
струмовідвідний кабель.

Для створення батарей для дому своїми руками найкраще підходять кремнієві діоди КД202, зовнішній вигляд якого показано на Мал. 4. За відсутності цієї марки можна використовувати діоди Д226 або Д237.

Схема підключення сонячних панелей

Для того щоб зробити з діода джерело фотоструму, потрібно дістатися його кристалу, щоб на р-n перехід зміг потрапляти сонячне світло. Для цього ножицями по металу або плоскогубцями відрізаємо виведення діода та знімаємо з діода фланець. Щоб це зробити, потрібно прикласти до зварного шва гострий предмет і зверху несильно вдарити по ньому кілька разів (рис. 5). Щоб не пошкодити кристал, слід стежити, щоб кінчик гострого предмета не заходив глибоко всередину. Якщо всі діївиконано правильно, то результат вашої роботи буде виглядати, як показано на Мал. 6. Для решти діодів виконуємо аналогічні дії.

Принципову схему сонячної батареї для будинку показано на Мал. 7. Батарея включає 5 модулів по 11 діодів у кожному. Діоди між собою з'єднуються послідовно, а модулі паралельно. Для більшого струму можна використовувати більшу кількість елементів. Головне, щоб вони були з'єднані за схемою. Описана конструкція видаватиме напругу до 5 В при силі струму 2,5 мА. Для живлення електронного годинника, малогабаритного приймача та іншої невеликої апаратури цього цілком достатньо.

Монтування сонячних батарей на основі діодів

Підготовлені діоди монтуються на плату зі склотекстоліту. Позитивні висновки діодів з'єднуються за допомогою мідного дроту. При такому монтажі пайку краще не використовувати, оскільки великі температури можуть пошкодити р-n перехід. Діоди даної серії включають струмознімальні болтові контакти з різьбленням М5, які служать висновками негативної полярності. Для з'єднання між собою потрібно накрутити на них гайки М5, а між платою і гайкою провести оголений мідний провід, а потім затягнути його гайкою.

Після встановлення всіх елементів плата встановлюється в корпус із прозорою кришкою з органічного скла або інших матеріалів. У корпусі необхідно зробити невеликий отвір для виведення шнура живлення.

Всі саморобні сонячні батареї, зроблені своїми руками, залежно від їхньої потужності та габаритів, можуть використовуватися вдома для багатьох цілей. Щоб змайструвати такий пристрій, не потрібно мати особливі таланти. Достатньо мати вільний час та «прямі» руки, і ви зможете створити сонячну батарею, ціна якої буденабагато нижче заводського аналога.