Jak zrobić baterię słoneczną własnymi rękami: instrukcja samodzielnego montażu

Panele słoneczne są źródłem energii, którą można wykorzystać do wytworzenia prądu lub ciepła dla niskiego budynku. Ale panele słoneczne są drogie i niedostępne dla większości mieszkańców naszego kraju. Czy sie zgadzasz?

Inaczej jest w przypadku samodzielnego wykonania baterii słonecznej - koszty są znacznie obniżone, a ta konstrukcja nie działa gorzej niż panel produkowany przemysłowo. Dlatego jeśli poważnie myślisz o zakupie alternatywnego źródła prądu, spróbuj wykonać je samodzielnie – nie jest to bardzo trudne.

W tym artykule omówimy produkcję paneli słonecznych. Powiemy Ci, jakie materiały i narzędzia będą do tego potrzebne. A nieco niżej znajdziesz instrukcje krok po kroku z ilustracjami, które wyraźnie pokazują postęp pracy.

Krótko o urządzeniu i obsłudze

Energię słoneczną można przekształcić w ciepło, gdy nośnikiem energii jest płyn chłodzący, lub w energię elektryczną zgromadzoną w akumulatorach. Bateria jest generatorem działającym na zasadzie efektu fotoelektrycznego.

Zamiana energii słonecznej na elektryczną następuje po dotarciu promieni słonecznych do płytek fotokomórek, które stanowią główną część akumulatora.

W tym przypadku kwanty światła „uwalniają” swoje elektrony z ekstremalnych orbit. Te wolne elektrony wytwarzają prąd elektryczny, który przepływa przez sterownik i gromadzi się w akumulatorze, a stamtąd trafia do odbiorców energii.

Elementy silikonowe pełnią funkcję płytek fotokomórek. Płytka krzemowa pokryta jest z jednej strony cienką warstwą fosforu lub boru, pasywnego pierwiastka chemicznego.

W tym miejscu pod wpływem światła słonecznego uwalniana jest duża liczba elektronów, które są zatrzymywane przez warstwę fosforu i nie rozpadają się.

Na powierzchni płytki znajdują się metalowe „ścieżki”, po których układają się wolne elektrony, tworząc uporządkowany ruch, tj. Elektryczność.

Im więcej takich fotokomórek krzemowych, tym więcej prądu elektrycznego można uzyskać. Przeczytaj więcej o zasadzie działania baterii słonecznej Dalej.

Wierzchnia warstwa płytek fotokomórek pokryta jest warstwą zapobiegającą odbiciu promieni słonecznych od płytek, zwiększając ich skuteczność

Materiały do ​​​​tworzenia płyty słonecznej

Rozpoczynając budowę baterii słonecznej, musisz zaopatrzyć się w następujące materiały:

• płytki krzemianowe-fotokomórki;
• płyty wiórowe, narożniki i listwy aluminiowe;
• twarda guma piankowa o grubości 1,5-2,5 cm;
• przezroczysty element stanowiący bazę do płytek krzemowych;
• śruby, wkręty samogwintujące;
• Uszczelniacz silikonowy do użytku zewnętrznego;
• przewody elektryczne, diody, zaciski.

Ilość potrzebnych materiałów zależy od wielkości baterii, która najczęściej jest ograniczona liczbą dostępnych ogniw słonecznych. Narzędzia, które będą Ci potrzebne to: śrubokręt lub zestaw wkrętaków, piła do metalu i drewna, lutownica. Aby przetestować gotową baterię, będziesz potrzebować amperomierza.

Przyjrzyjmy się teraz najważniejszym materiałom bardziej szczegółowo.

Płytki krzemowe lub ogniwa słoneczne

Fotokomórki do akumulatorów występują w trzech rodzajach:

• polikrystaliczny;
• monokrystaliczny;
• amorficzny.

Płytki polikrystaliczne charakteryzują się niską wydajnością. Wielkość korzystnego efektu wynosi około 10 - 12%, ale liczba ta nie maleje z biegiem czasu. Żywotność polikryształów wynosi 10 lat.

Bateria słoneczna składa się z modułów, które z kolei składają się z przetworników fotoelektrycznych. Baterie ze sztywnymi krzemowymi ogniwami słonecznymi to rodzaj kanapki z kolejnymi warstwami zamontowanymi w aluminiowym profilu

Monokrystaliczne ogniwa słoneczne charakteryzują się wyższą wydajnością - 13-25% i długą żywotnością - ponad 25 lat. Jednak z biegiem czasu wydajność monokryształów maleje.

Konwertery monokrystaliczne produkowane są poprzez piłowanie sztucznie hodowanych kryształów, co wyjaśnia najwyższą fotoprzewodnictwo i produktywność.

Fotokonwertery filmowe wytwarza się poprzez osadzenie cienkiej warstwy amorficznego krzemu na elastycznej powierzchni polimeru

Najnowsze są akumulatory elastyczne z krzemem amorficznym. Ich konwerter fotoelektryczny jest natryskiwany lub stapiany na bazie polimeru. Wydajność wynosi około 5 - 6%, ale systemy foliowe są niezwykle łatwe w montażu.

Systemy klisz z amorficznymi fotokonwerterami pojawiły się stosunkowo niedawno. Jest to typ niezwykle prosty i niezwykle tani, jednak szybciej niż konkurenci traci walory konsumenckie.

Stosowanie fotokomórek o różnych rozmiarach jest niepraktyczne. W takim przypadku maksymalny prąd wytwarzany przez akumulatory będzie ograniczony prądem najmniejszego elementu. Oznacza to, że większe płyty nie będą pracować z pełną wydajnością.

Kupując ogniwa słoneczne zapytaj sprzedawcę o sposób dostawy, większość sprzedawców stosuje metodę woskowania, aby zapobiec zniszczeniu delikatnych elementów

Najczęściej do akumulatorów domowych stosuje się fotokomórki mono- i polikrystaliczne o wymiarach 3x6 cali, które można zamówić w sklepach internetowych np. E-bye.

Koszt fotokomórek jest dość wysoki, ale w wielu sklepach można znaleźć tzw. elementy grupy B. Produkty zaliczane do tej grupy są wadliwe, ale nadają się do użytku, a ich koszt jest o 40-60% niższy niż w przypadku płyt standardowych.

Większość sklepów internetowych sprzedaje ogniwa fotowoltaiczne w zestawach po 36 lub 72 sztuki konwersji fotowoltaicznych. Do połączenia poszczególnych modułów w akumulator potrzebne będą magistrale, a do podłączenia do systemu potrzebne będą zaciski.

Rama i element przezroczysty

Rama przyszłego panelu może być wykonana z listew drewnianych lub narożników aluminiowych.

Druga opcja jest bardziej preferowana z kilku powodów:

• Aluminium jest lekkim metalem, który nie powoduje znacznego obciążenia konstrukcji nośnej, na której planowany jest montaż akumulatora.
• Kiedy przeprowadzana jest obróbka antykorozyjna, aluminium nie jest podatne na rdzę.
• Nie wchłania wilgoci z otoczenia i nie gnije.

Wybierając element przezroczysty, należy zwrócić uwagę na takie parametry, jak współczynnik załamania światła słonecznego i zdolność pochłaniania promieniowania podczerwonego.

Wydajność fotokomórek będzie bezpośrednio zależeć od pierwszego wskaźnika: im niższy współczynnik załamania światła, tym wyższa wydajność płytek krzemowych.

Minimalny współczynnik odbicia dotyczy pleksi lub jej tańszej wersji - pleksi. Współczynnik załamania poliwęglanu jest nieco niższy.

Wartość drugiego wskaźnika określa, czy same krzemowe ogniwa słoneczne będą się nagrzewać, czy nie. Im mniej płyty są wystawione na działanie ciepła, tym dłużej będą trwać. Promieniowanie IR najlepiej pochłania specjalna plexi pochłaniająca ciepło oraz szkło z absorpcją IR. Nieco gorzej jest ze zwykłym szkłem.

Jeśli to możliwe, najlepszą opcją byłoby zastosowanie przezroczystego szkła antyrefleksyjnego jako elementu przezroczystego.

Pod względem stosunku kosztu do załamania światła i absorpcji promieniowania IR plexi jest najlepszą opcją do produkcji paneli słonecznych

Projekt systemu i wybór lokalizacji

Projekt układu fotowoltaicznego obejmuje obliczenia wymaganej wielkości płyty słonecznej. Jak wspomniano powyżej, rozmiar baterii jest zwykle ograniczony przez drogie ogniwa słoneczne.

Baterię słoneczną należy zamontować pod pewnym kątem, który zapewni maksymalne nasłonecznienie płytek krzemowych. Najlepszą opcją są baterie, które mogą zmieniać kąt nachylenia.

Miejsce montażu paneli fotowoltaicznych może być bardzo zróżnicowane: na ziemi, na dwuspadowym lub płaskim dachu domu, na dachach pomieszczeń gospodarczych.

Jedynym warunkiem jest to, aby akumulator znajdował się po nasłonecznionej stronie działki lub domu, niezacienionej przez wysokie korony drzew. W takim przypadku optymalny kąt nachylenia należy obliczyć za pomocą wzoru lub za pomocą specjalistycznego kalkulatora.

Kąt nachylenia będzie zależał od lokalizacji domu, pory roku i klimatu. Pożądane jest, aby akumulator miał możliwość zmiany kąta nachylenia po sezonowych zmianach wysokości słońca, ponieważ Działają najskuteczniej, gdy promienie słoneczne padają ściśle prostopadle do powierzchni.

W europejskiej części krajów WNP zalecany stacjonarny kąt pochylenia wynosi 50–60°. Jeśli projekt przewiduje urządzenie do zmiany kąta nachylenia, zimą lepiej jest umieścić akumulatory pod kątem 70 ° do horyzontu, latem pod kątem 30 °

Obliczenia pokazują, że z 1 metra kwadratowego układu słonecznego można uzyskać moc 120 W. Zatem na podstawie obliczeń można ustalić, że aby zapewnić przeciętnej rodzinie energię elektryczną w ilości 300 kW miesięcznie, potrzebna jest instalacja fotowoltaiczna o powierzchni co najmniej 20 metrów kwadratowych.

Natychmiastowa instalacja takiego układu słonecznego będzie problematyczna. Ale nawet zainstalowanie 5-metrowego akumulatora pomoże zaoszczędzić energię elektryczną i wniesie skromny wkład w ekologię naszej planety. Radzimy również zapoznać się z zasadą obliczania wymaganej ilości panele słoneczne.

Baterię słoneczną można wykorzystać jako zapasowe źródło energii podczas częstych przerw w dostawie centralnego zasilania. Do automatycznego przełączania konieczne jest zapewnienie systemu zasilania awaryjnego.

Taki system jest o tyle wygodny, że przy korzystaniu z tradycyjnego źródła prądu ładowanie odbywa się w tym samym czasie akumulator układu słonecznego. Sprzęt obsługujący baterię słoneczną znajduje się wewnątrz domu, dlatego należy zapewnić dla niego specjalne pomieszczenie.

Umieszczając akumulatory na spadzistym dachu domu, nie zapomnij o kącie nachylenia panelu, idealną opcją jest, gdy akumulator ma urządzenie do sezonowej zmiany kąta nachylenia

Montaż panelu fotowoltaicznego krok po kroku

Po wybraniu miejsca do umieszczenia panelu słonecznego i sprzętu do serwisowania układu fotowoltaicznego, a także posiadaniu wszystkich niezbędnych materiałów i narzędzi, można przystąpić do montażu akumulatora.

Podczas montażu należy zachować środki ostrożności, zwłaszcza podczas jego wykonywania montaż gotowego panelu na dachu domu. Przyjrzyjmy się algorytmowi krok po kroku, jak wykonać baterię słoneczną.

Krok #1 - lutowanie styków płytek krzemowych

Montaż domowej baterii słonecznej często rozpoczyna się od przylutowania przewodów fotokomórek. Oczywiście jeśli masz taką możliwość to najlepiej od razu kupić fotokomórki z przewodami, bo Lutowanie to bardzo trudna i żmudna praca, która zajmuje dużo czasu.

Lutowanie odbywa się w następujący sposób:

1. Bierze się pod uwagę fotokomórkę krzemową bez przewodów i metalową taśmę przewodzącą.
2. Przewodniki są wycinane z kartonowego półfabrykatu, ich długość jest 2 razy większa niż rozmiar płytki krzemowej.
3. Przewodnik jest starannie ułożony na płycie. Na każdy element przypadają dwa przewodniki.
4. Aby móc pracować z lutownicą, konieczne jest nałożenie kwasu na miejsce lutowania.
5. Przylutuj za pomocą lutownicy, ostrożnie mocując przewodnik do płytki.

Podczas procesu lutowania nie można wywierać nacisku na element krzemianowy, ponieważ jest bardzo delikatny i może pęknąć! Jeśli masz szczęście i zakupiłeś fotokomórki z gotowymi stykami, oszczędzisz sobie długiej i skomplikowanej pracy, przechodząc od razu do wykonania ramki pod przyszły akumulator.

Lutowanie styków uszkodzonych fotokomórek grupy B odbywa się w taki sam sposób i w tym samym kierunku jak w przypadku całych płytek

Krok #2 - wykonanie ramy pod baterię słoneczną

Rama jest miejscem, w którym zostaną zamontowane fotokomórki. Do wykonania ramy pobierane są aluminiowe narożniki i listwy, z których wykonane są ramy. Zalecany rozmiar narożnika to 70-90 mm.

Szczeliwo silikonowe nakłada się na wewnętrzną stronę metalowych narożników. Narożniki należy dokładnie uszczelnić, od tego zależy trwałość całej konstrukcji.

Po przygotowaniu aluminiowej ramy przystępujemy do produkcji tylnej obudowy. Tylną część obudowy stanowi drewniana skrzynia z płyty wiórowej z niskimi bokami.

Wysokie boki będą tworzyły cień na fotokomórkach, dlatego ich wysokość nie powinna przekraczać 2 cm.Boki skręca się za pomocą wkrętów samogwintujących i śrubokręta.

Otwory wentylacyjne wykonane są z płyty wiórowej w dolnej części obudowy skrzynki. Odległość między otworami wynosi około 10 cm.W aluminiowej ramie montowany jest element przezroczysty (plexi, szkło antyrefleksyjne, pleksi).

Element przezroczysty jest wciskany i mocowany, mocowanie odbywa się za pomocą okuć: 4 w narożach oraz 2 na długim i 1 na krótkim boku ramy. Sprzęt jest mocowany za pomocą śrub.

Rama pod baterię słoneczną jest gotowa i można przystąpić do najważniejszej części - montażu fotokomórek. Przed montażem plexi należy oczyścić z kurzu i odtłuścić płynem zawierającym alkohol.

Krok #3 - montaż płytek krzemowych-fotokomórek

Montaż i lutowanie płytek krzemowych to najbardziej czasochłonna część tworzenia panelu słonecznego DIY. Najpierw umieszczamy fotokomórki na pleksi, niebieskimi płytkami skierowanymi w dół.

Jeśli montujesz akumulator po raz pierwszy, możesz użyć podkładki do znakowania, aby ustawić płytki dokładnie w niewielkiej odległości (3-5 mm) od siebie.

1. Fotokomórki lutujemy według poniższego schematu elektrycznego: tory „+” znajdują się z przodu płytki, „-” - z tyłu. Przed lutowaniem ostrożnie nałóż topnik i lut, aby połączyć styki.
2. Wszystkie fotokomórki lutujemy sekwencyjnie w rzędach od góry do dołu. Następnie rzędy należy również połączyć ze sobą.
3. Przystępujemy do klejenia fotokomórek. Aby to zrobić, nałóż niewielką ilość uszczelniacza na środek każdej płytki krzemowej.
4. Powstałe łańcuchy z fotokomórkami odwracamy do góry nogami (w miejscu niebieskich płytek) i układamy płytki zgodnie z oznaczeniami, które zrobiliśmy wcześniej. Delikatnie dociśnij każdą płytkę, aby zabezpieczyć ją na miejscu.
5. Do magistrali podłączamy styki fotokomórek zewnętrznych odpowiednio „+” i „-”.Zaleca się zastosowanie szerszego srebrnego przewodu do magistrali.
6. Bateria słoneczna musi być wyposażona w diodę blokującą, która jest podłączona do styków i zapobiega rozładowywaniu akumulatorów przez konstrukcję w nocy.
7. Wiercimy otwory w dolnej części ramy, aby wyprowadzić przewody.

Przewody należy przymocować do ramy tak, aby nie zwisały, można to zrobić za pomocą uszczelniacza silikonowego.

Krok #4 – Przetestuj baterię przed uszczelnieniem

Testowanie panelu słonecznego należy przeprowadzić przed jego uszczelnieniem, aby móc wyeliminować błędy, które często powstają podczas lutowania. Najlepiej zrobić test po wlutowaniu każdego rzędu elementów - dzięki temu znacznie łatwiej będzie wykryć, gdzie styki są źle połączone.

Do testowania będziesz potrzebować zwykłego domowego amperomierza. Pomiarów należy dokonać w słoneczny dzień o godzinie 13-14, słońce nie powinno być zakryte chmurami.

Wyciągamy akumulator na zewnątrz i montujemy go zgodnie z wcześniej obliczonym kątem nachylenia. Podłączamy amperomierz do styków akumulatora i mierzymy prąd zwarciowy.

Celem badania jest to, aby moc robocza prądu elektrycznego była o 0,5-1,0 A niższa od prądu zwarciowego. Wskazania urządzenia powinny wynosić powyżej 4,5 A, co świadczy o funkcjonalności baterii słonecznej.

Jeśli tester podaje niższe odczyty to gdzieś prawdopodobnie jest przerwana kolejność podłączania fotokomórek.

Zwykle domowej roboty bateria słoneczna, zbudowany z fotokomórek grupy B, daje odczyty na poziomie 5-10 A, czyli o 10-20% mniej niż produkowane przemysłowo panele słoneczne.

Krok #5 - uszczelnienie fotokomórek umieszczonych w obudowie

Plombowania można dokonać dopiero po upewnieniu się, że akumulator jest sprawny. Do uszczelnienia najlepiej użyć związku epoksydowego, ale biorąc pod uwagę, że zużycie materiału będzie duże, a jego koszt wyniesie około 40-45 dolarów. Jeśli jest to trochę drogie, możesz zamiast tego użyć tego samego uszczelniacza silikonowego.

Stosując uszczelniacz silikonowy, preferuj ten, którego opakowanie wskazuje, że nadaje się do stosowania w temperaturach ujemnych

Istnieją dwie metody uszczelniania:

• pełne wypełnienie, gdy panele są wypełnione szczeliwem;
• nałożenie masy uszczelniającej na przestrzeń pomiędzy fotokomórkami oraz na elementy zewnętrzne.

W pierwszym przypadku uszczelnienie będzie bardziej niezawodne. Po wylaniu uszczelniacz powinien stwardnieć. Następnie na wierzch nakłada się plexi i mocno dociska do silikonowanych płyt.

Aby zapewnić amortyzację i dodatkową ochronę pomiędzy tylną powierzchnią fotokomórek a ramą z płyty wiórowej, wielu rzemieślników zaleca zainstalowanie podkładki z twardej pianki o szerokości 1,5-2,5 cm.

Nie jest to konieczne, ale wskazane, ponieważ wafle krzemowe są dość delikatne i łatwo je uszkodzić.

Po zamontowaniu plexi na konstrukcję nakładany jest ciężar, pod wpływem którego wyciskane są pęcherzyki powietrza. Bateria słoneczna jest gotowa i po wielokrotnych testach można ją zamontować w wybranym miejscu i podłączyć do instalacji fotowoltaicznej Twojego domu.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Recenzja fotokomórek zamówionych w chińskim sklepie internetowym:

Instrukcje wideo dotyczące tworzenia baterii słonecznej:

Wykonanie baterii słonecznej własnymi rękami nie jest łatwym zadaniem. Wydajność większości tych akumulatorów jest o 10-20% niższa niż paneli produkowanych przemysłowo. Najważniejszą rzeczą przy projektowaniu baterii słonecznej jest właściwy dobór i montaż fotokomórek.

Nie próbuj od razu tworzyć dużego panelu. Spróbuj najpierw zbudować małe urządzenie, aby zrozumieć wszystkie niuanse tego procesu.

Czy masz praktyczne umiejętności tworzenia paneli słonecznych? Podziel się swoimi doświadczeniami z osobami odwiedzającymi naszą witrynę - napisz komentarz w bloku poniżej. Tam możesz zadawać pytania dotyczące tematu artykułu.