Kako narediti sončno baterijo z lastnimi rokami: navodila za samomontažo

Sončne plošče so vir energije, ki se lahko uporablja za proizvodnjo električne energije ali toplote za nizko gradnjo. Toda sončni kolektorji so dragi in večini prebivalcev naše države nedostopni. Ali se strinjaš?

Druga stvar je, če sami izdelate sončno baterijo - stroški se znatno zmanjšajo, ta zasnova pa ne deluje nič slabše od industrijsko izdelane plošče. Če torej resno razmišljate o nakupu alternativnega vira električne energije, ga poskusite narediti sami - ni zelo težko.

Ta članek bo obravnaval izdelavo sončnih kolektorjev. Povedali vam bomo, katere materiale in orodja boste potrebovali za to. In malo nižje boste našli navodila po korakih z ilustracijami, ki jasno prikazujejo napredek dela.

Na kratko o napravi in ​​delovanju

Sončna energija se lahko pretvori v toploto, če je nosilec energije hladilna tekočina, ali v električno energijo, zbrano v baterijah. Baterija je generator, ki deluje na principu fotoelektričnega učinka.

Pretvorba sončne energije v električno se zgodi, ko sončni žarki zadenejo plošče fotocelic, ki so glavni del baterije.

V tem primeru svetlobni kvanti »izpustijo« svoje elektrone iz skrajnih orbit. Ti prosti elektroni proizvajajo električni tok, ki gre skozi krmilnik in se kopiči v bateriji, od tam pa gre do porabnikov energije.

Silicijevi elementi delujejo kot plošče fotocelic. Silicijeva rezina je na eni strani prevlečena s tanko plastjo fosforja ali bora, pasivnega kemičnega elementa.

Na tem mestu se pod vplivom sončne svetlobe sprosti veliko število elektronov, ki jih fosforjev film zadrži in ne odletijo.

Na površini plošče so kovinske "tiri", na katerih se vrstijo prosti elektroni, ki tvorijo urejeno gibanje, tj. elektrika.

Več kot je takšnih silicijevih rezin-fotocelic, več električnega toka lahko dobimo. Preberite več o principu delovanja sončne baterije Nadalje.

Zgornja plast plošč fotocelic je prekrita s plastjo, ki preprečuje odboj sončne svetlobe od plošč, kar poveča njihovo učinkovitost

Materiali za izdelavo solarne plošče

Ko začnete graditi sončno baterijo, se morate založiti z naslednjimi materiali:

• silikatne plošče-fotocelice;
• iverne plošče, aluminijasti vogali in letve;
• trda penasta guma debeline 1,5-2,5 cm;
• prozoren element, ki deluje kot osnova za silicijeve rezine;
• vijaki, samorezni vijaki;
• Silikonska tesnilna masa za zunanjo uporabo;
• električne žice, diode, sponke.

Količina potrebnih materialov je odvisna od velikosti vaše baterije, ki je največkrat omejena s številom razpoložljivih sončnih celic. Orodja, ki jih potrebujete, so: izvijač ali komplet izvijačev, žaga za kovino in les, spajkalnik. Za testiranje končne baterije boste potrebovali tester ampermetra.

Zdaj pa si podrobneje oglejmo najpomembnejše materiale.

Silicijeve rezine ali sončne celice

Fotocelice za baterije so v treh vrstah:

• polikristalni;
• monokristalni;
• amorfen.

Za polikristalne rezine je značilna nizka učinkovitost. Velikost koristnega učinka je približno 10 - 12%, vendar se ta številka s časom ne zmanjša. Življenjska doba polikristalov je 10 let.

Sončna baterija je sestavljena iz modulov, ki so nato sestavljeni iz fotoelektričnih pretvornikov. Baterije s togimi silicijevimi sončnimi celicami so nekakšen sendvič z zaporednimi plastmi, nameščenimi v aluminijastem profilu

Monokristalne sončne celice se ponašajo z višjim izkoristkom - 13-25% in dolgo življenjsko dobo - preko 25 let. Vendar se sčasoma učinkovitost monokristalov zmanjša.

Monokristalni pretvorniki se proizvajajo z žaganjem umetno gojenih kristalov, kar pojasnjuje najvišjo fotoprevodnost in produktivnost.

Filmski fotopretvorniki se proizvajajo z nanosom tanke plasti amorfnega silicija na fleksibilno polimerno površino.

Najnovejše so fleksibilne baterije z amorfnim silicijem. Njihov fotoelektrični pretvornik je napršen ali pritopljen na polimerno podlago. Učinkovitost je okoli 5 - 6%, vendar so filmski sistemi izjemno enostavni za namestitev.

Filmski sistemi z amorfnimi fotopretvorniki so se pojavili relativno nedavno. To je izjemno preprosta in izjemno poceni vrsta, vendar izgubi potrošniške lastnosti hitreje kot tekmeci.

Uporaba fotocelic različnih velikosti ni praktična. V tem primeru bo največji tok, ki ga proizvedejo baterije, omejen s tokom najmanjšega elementa. To pomeni, da večje plošče ne bodo delovale s polno zmogljivostjo.

Pri nakupu sončnih celic se pri prodajalcu pozanimajte o načinu dostave, večina prodajalcev uporablja metodo voskanja, da prepreči uničenje lomljivih elementov.

Najpogosteje se za domače baterije uporabljajo mono- in polikristalne fotocelice velikosti 3x6 palcev, ki jih je mogoče naročiti v spletnih trgovinah, kot je E-bye.

Stroški fotocelic so precej visoki, vendar v mnogih trgovinah prodajajo tako imenovane elemente skupine B. Izdelki, uvrščeni v to skupino, so okvarjeni, vendar primerni za uporabo, njihova cena pa je 40-60% nižja od standardnih plošč.

Večina spletnih trgovin prodaja fotovoltaične celice v kompletih po 36 ali 72 fotovoltaičnih pretvornih plošč. Za povezavo posameznih modulov v baterijo bodo potrebna vodila, za povezavo v sistem pa terminali.

Okvir in prozoren element

Okvir za prihodnjo ploščo je lahko izdelan iz lesenih letvic ali aluminijastih vogalov.

Druga možnost je bolj zaželena iz več razlogov:

• Aluminij je lahka kovina, ki ne predstavlja večje obremenitve nosilne konstrukcije, na katero je predvidena namestitev baterije.
• Ko je izvedena protikorozijska obdelava, aluminij ni dovzeten za rjo.
• Ne absorbira vlage iz okolja in ne gnije.

Pri izbiri prozornega elementa morate biti pozorni na parametre, kot sta lomni količnik sončne svetlobe in sposobnost absorpcije infrardečega sevanja.

Učinkovitost fotocelic bo neposredno odvisna od prvega kazalnika: nižji kot je lomni količnik, večja je učinkovitost silicijevih rezin.

Najmanjši koeficient odbojnosti je za pleksi steklo oziroma njegovo cenejšo različico - pleksi steklo. Lomni količnik polikarbonata je nekoliko nižji.

Vrednost drugega indikatorja določa, ali se bodo same silicijeve sončne celice segrevale ali ne. Manj kot so plošče izpostavljene toploti, dlje bodo zdržale. IR sevanje najbolje absorbira posebno pleksi steklo, ki absorbira toploto, in steklo z IR absorpcijo. Malo slabše je navadno steklo.

Če je mogoče, bi bila najboljša možnost uporaba antirefleksnega prozornega stekla kot prozornega elementa.

Glede na razmerje med ceno in lomom svetlobe ter absorpcijo IR sevanja je pleksi steklo najboljša možnost za izdelavo solarnih panelov.

Zasnova sistema in izbira lokacije

Projekt solarnega sistema vključuje izračune potrebne velikosti solarne plošče. Kot je navedeno zgoraj, je velikost baterije običajno omejena z dragimi sončnimi celicami.

Solarna baterija mora biti nameščena pod določenim kotom, ki bo zagotovil maksimalno izpostavljenost silicijevih rezin sončni svetlobi. Najboljša možnost so baterije, ki lahko spremenijo kot naklona.

Mesto namestitve solarnih plošč je lahko zelo raznoliko: na tleh, na poševni ali ravni strehi hiše, na strehah pomožnih prostorov.

Edini pogoj je, da mora biti baterija postavljena na sončno stran mesta ali hiše, ne v senci visoke krošnje dreves. V tem primeru je treba optimalni kot naklona izračunati s formulo ali s pomočjo specializiranega kalkulatorja.

Kot nagiba bo odvisen od lokacije hiše, letnega časa in podnebja. Zaželeno je, da ima baterija možnost spreminjanja kota naklona po sezonskih spremembah višine sonca, ker Najbolj učinkovito delujejo, ko sončni žarki padajo strogo pravokotno na površino.

Za evropski del držav CIS je priporočeni stacionarni kot nagiba 50 - 60 º. Če zasnova predvideva napravo za spreminjanje kota naklona, ​​je pozimi bolje, da baterije postavite pod kotom 70 º glede na obzorje, poleti pod kotom 30 º

Izračuni kažejo, da 1 kvadratni meter solarnega sistema omogoča pridobitev 120 W. Z izračuni torej lahko ugotovimo, da je za zagotavljanje povprečne družine električne energije v višini 300 kW na mesec potreben solarni sistem velikosti vsaj 20 kvadratnih metrov.

Težavno bo takoj namestiti tak sončni sistem. Toda tudi namestitev 5-metrske baterije bo pripomogla k varčevanju z električno energijo in skromno prispevala k ekologiji našega planeta. Svetujemo vam tudi, da se seznanite z načelom izračuna zahtevane količine sončni kolektorji.

Sončna baterija se lahko uporablja kot rezervni vir energije pri pogostih izpadih centraliziranega napajanja. Za samodejno preklapljanje je potrebno zagotoviti sistem neprekinjenega napajanja.

Takšen sistem je primeren, ker se pri uporabi tradicionalnega vira električne energije polnjenje izvaja hkrati baterija solarnega sistema. Oprema za vzdrževanje sončne baterije se nahaja znotraj hiše, zato je zanjo potrebno zagotoviti poseben prostor.

Pri postavljanju baterij na poševno streho hiše ne pozabite na kot naklona plošče, idealna možnost je, če ima baterija napravo za sezonsko spreminjanje kota naklona

Namestitev solarne plošče korak za korakom

Ko izberete mesto za postavitev solarne plošče in opreme za servisiranje solarnega sistema ter imate na voljo vse potrebne materiale in orodja, lahko začnete z namestitvijo baterije.

Med namestitvijo je potrebno upoštevati varnostne ukrepe, zlasti pri izvajanju namestitev končne plošče na strehi hiše. Oglejmo si korak za korakom algoritem, kako narediti sončno baterijo.

Korak #1 - spajkanje kontaktov silicijevih rezin

Namestitev domače sončne baterije se pogosto začne s spajkanjem vodnikov fotocelic. Seveda, če imate možnost, je najbolje, da takoj kupite fotocelice z vodniki, saj Spajkanje je zelo težko in mukotrpno delo, ki zahteva veliko časa.

Spajkanje se izvaja na naslednji način:

1. Vzame se silicijeva fotocelica brez vodnikov in kovinski prevodni trak.
2. Prevodniki so izrezani s pomočjo kartonskega surovca, njihova dolžina je 2-krat večja od velikosti silicijeve rezine.
3. Vodnik je previdno položen na ploščo. Na element sta dva vodnika.
4. Za delo s spajkalnikom je potrebno nanesti kislino na mesto spajkanja.
5. Spajkajte s spajkalnikom in previdno pritrdite vodnik na ploščo.

Med postopkom spajkanja ne morete pritiskati na silikatni element, ker je zelo krhka in se lahko zlomi! Če imate srečo, da ste kupili fotocelice z že pripravljenimi kontakti, se boste rešili dolgega in zapletenega dela tako, da se premaknete naravnost na izdelavo okvirja za bodočo baterijo.

Spajkanje kontaktov za okvarjene fotocelice skupine B se izvaja na enak način in v isti smeri kot za cele plošče.

2. korak - izdelava okvirja za sončno baterijo

Okvir je mesto, kjer bodo nameščene fotocelice. Za izdelavo okvirja se vzamejo aluminijasti vogali in letvice, iz katerih so izdelani okvirji. Priporočena velikost kota je 70-90 mm.

Silikonska tesnilna masa se nanese na notranjo stran kovinskih vogalov. Vogale je treba skrbno zatesniti, od tega je odvisna trajnost celotne konstrukcije.

Ko je aluminijast okvir pripravljen, nadaljujemo z izdelavo zadnjega ohišja. Zadnji kovček je lesena škatla iz iverne plošče z nizkimi stranicami.

Visoke stranice bodo ustvarile senco na fotocelicah, zato njihova višina ne sme presegati 2 cm, stranice so privijačene s samoreznimi vijaki in izvijačem.

Prezračevalne luknje so narejene iz iverne plošče na dnu ohišja škatle. Razdalja med luknjami je približno 10 cm.V aluminijasti okvir je vgrajen prozoren element (pleksi steklo, antirefleksno steklo, pleksi steklo).

Prozorni element je stisnjen in fiksiran, njegova pritrditev se izvede s strojno opremo: 4 v vogalih, 2 na dolgi in 1 na kratki strani okvirja. Strojna oprema je pritrjena z vijaki.

Okvir za sončno baterijo je pripravljen in lahko nadaljujete z najpomembnejšim delom - namestitvijo fotocelic. Pred montažo je potrebno pleksi steklo očistiti pred prahom in ga razmastiti s tekočino, ki vsebuje alkohol.

Korak #3 - namestitev silicijevih rezin-fotocelic

Montaža in spajkanje silicijevih rezin je najbolj zamuden del ustvarjanja DIY sončne plošče. Najprej na pleksi steklo položimo fotocelice z modrimi ploščami navzdol.

Če prvič sestavljate baterijo, lahko uporabite ploščico za označevanje, da postavite plošče natančno na majhno (3-5 mm) razdaljo ena od druge.

1. Fotocelice spajkamo po naslednjem električnem diagramu: steze "+" se nahajajo na sprednji strani plošče, "-" - na zadnji strani. Pred spajkanjem previdno nanesite fluks in spajko za povezavo kontaktov.
2. Vse fotocelice spajkamo zaporedno v vrstah od zgoraj navzdol. Nato je treba vrstice med seboj tudi povezati.
3. Lotimo se lepljenja fotocelic. To naredite tako, da na sredino vsake silikonske rezine nanesete majhno količino tesnila.
4. Nastale verižice s fotocelicami obrnemo na glavo (kjer so modre plošče) in plošče položimo po oznakah, ki smo jih naredili prej. Nežno pritisnite vsako ploščo, da jo pritrdite na svoje mesto.
5. Kontakte zunanjih fotocelic priključimo na vodilo oziroma »+« oziroma »-«.Za vodilo je priporočljivo uporabiti širši srebrni vodnik.
6. Solarna baterija mora biti opremljena z blokirno diodo, ki je priključena na kontakte in preprečuje nočno praznjenje baterij skozi konstrukcijo.
7. Na dnu okvirja izvrtamo luknje, da izpeljemo žice.

Žice morajo biti pritrjene na okvir tako, da ne visijo, to lahko storite s silikonsko tesnilno maso.

4. korak – preizkusite baterijo pred tesnjenjem

Pred tesnjenjem solarnega panela je potrebno opraviti testiranje, da se odpravijo napake, ki pogosto nastanejo pri spajkanju. Najbolje je, da preizkusite po spajkanju vsake vrste elementov - tako je veliko lažje zaznati, kje so kontakti slabo povezani.

Za testiranje boste potrebovali običajni gospodinjski ampermeter. Meritve je treba opraviti na sončen dan ob 13-14 urah, sonce ne sme biti skrito z oblaki.

Baterijo vzamemo ven in jo namestimo v skladu s predhodno izračunanim kotom naklona. Ampermeter priključimo na kontakte baterije in izmerimo tok kratkega stika.

Bistvo testiranja je, da mora biti delovna moč električnega toka za 0,5-1,0 A manjša od toka kratkega stika. Odčitki naprave morajo biti nad 4,5 A, kar kaže na delovanje sončne baterije.

Če tester daje nižje odčitke, potem je nekje verjetno prekinjeno zaporedje povezovanja fotocelic.

Običajno domače sončna baterija, izdelan iz fotocelic skupine B, daje odčitke 5-10 A, kar je 10-20% nižje kot pri industrijsko proizvedenih sončnih kolektorjih.

Korak #5 - tesnjenje fotocelic, nameščenih v ohišju

Tesnjenje lahko izvedete šele, ko se prepričate, da baterija deluje. Za tesnjenje je najbolje uporabiti epoksi spojino, vendar glede na to, da bo poraba materiala velika, njegova cena pa je približno 40-45 dolarjev. Če je malo drago, potem lahko namesto tega uporabite isto silikonsko tesnilo.

Pri uporabi silikonske tesnilne mase dajte prednost tisti, za katero je na embalaži navedeno, da je primerna za uporabo pri temperaturah pod ničlo.

Obstajata dva načina tesnjenja:

• polno polnjenje, ko so plošče napolnjene s tesnilno maso;
• nanašanje tesnila na prostor med fotocelicami in na zunanje elemente.

V prvem primeru bo tesnjenje bolj zanesljivo. Po vlivanju se mora tesnilna masa strditi. Nato se na vrhu namesti pleksi steklo in tesno pritisne na silikonsko prevlečene plošče.

Za blaženje udarcev in dodatno zaščito med hrbtno površino fotocelic in okvirjem iz iverne plošče mnogi mojstri svetujejo namestitev trde penaste blazine širine 1,5-2,5 cm.

To ni nujno, je pa priporočljivo, saj so silicijeve rezine precej krhke in se zlahka poškodujejo.

Po namestitvi pleksi stekla se na konstrukcijo namesti utež, pod vplivom katere se iztisnejo zračni mehurčki. Solarna baterija je pripravljena in jo po večkratnem testiranju lahko namestite na vnaprej izbrano mesto in jo priključite na solarni sistem vašega doma.

Zaključki in uporaben video na to temo

Pregled fotocelic naročenih v kitajski spletni trgovini:

Video navodila za izdelavo sončne baterije:

Izdelava sončne baterije z lastnimi rokami ni lahka naloga. Učinkovitost večine teh baterij je 10-20% nižja od učinkovitosti industrijsko izdelanih panelov. Najpomembnejša stvar pri načrtovanju sončne baterije je pravilna izbira in namestitev fotocelic.

Ne poskušajte takoj ustvariti ogromne plošče. Najprej poskusite zgraditi majhno napravo, da boste razumeli vse nianse tega procesa.

Ali imate praktične veščine pri ustvarjanju sončnih kolektorjev? Delite svoje izkušnje z obiskovalci našega spletnega mesta - napišite komentarje v spodnji blok. Tam lahko postavite vprašanja o temi članka.