Ako vyrobiť solárnu batériu vlastnými rukami: pokyny na vlastnú montáž

Solárne panely sú zdrojom energie, ktorú možno využiť na výrobu elektriny alebo tepla pre nízkopodlažnú budovu. Ale solárne panely sú drahé a sú nedostupné pre väčšinu obyvateľov našej krajiny. Súhlasíš?

Iná vec je, keď si solárnu batériu vyrobíte sami - náklady sa výrazne znížia a tento dizajn nefunguje horšie ako priemyselne vyrábaný panel. Preto, ak vážne uvažujete o kúpe alternatívneho zdroja elektriny, skúste si ho vyrobiť sami - nie je to veľmi ťažké.

Tento článok sa bude zaoberať výrobou solárnych panelov. Povieme vám, aké materiály a nástroje na to budete potrebovať. A o niečo nižšie nájdete pokyny krok za krokom s ilustráciami, ktoré jasne demonštrujú postup práce.

Stručne o zariadení a prevádzke

Slnečná energia sa môže premeniť na teplo, keď je nosičom energie chladiaca kvapalina, alebo na elektrinu, zhromaždenú v batériách. Batéria je generátor pracujúci na princípe fotoelektrického javu.

Premena slnečnej energie na elektrickú nastáva po dopade slnečných lúčov na dosky fotočlánkov, ktoré sú hlavnou súčasťou batérie.

V tomto prípade svetelné kvantá „uvoľňujú“ svoje elektróny z extrémnych obežných dráh. Tieto voľné elektróny produkujú elektrický prúd, ktorý prechádza cez regulátor a hromadí sa v batérii a odtiaľ ide k spotrebiteľom energie.

Kremíkové prvky fungujú ako platne fotobunky. Kremíkový plátok je na jednej strane potiahnutý tenkou vrstvou fosforu alebo bóru, pasívneho chemického prvku.

V tomto mieste sa vplyvom slnečného žiarenia uvoľňuje veľké množstvo elektrónov, ktoré sú zadržané fosforovým filmom a nerozletia sa.

Na povrchu platne sú kovové „stopy“, na ktorých sa zoraďujú voľné elektróny, ktoré tvoria usporiadaný pohyb, t.j. elektriny.

Čím viac takýchto kremíkových plátkov-fotočlánkov, tým väčší elektrický prúd je možné získať. Prečítajte si viac o princípe fungovania solárnej batérie Ďalej.

Vrchná vrstva dosiek s fotobunkami je pokrytá vrstvou, ktorá zabraňuje odrazu slnečného žiarenia od dosiek, čím sa zvyšuje ich účinnosť

Materiály na vytvorenie solárnej dosky

Keď začínate s výrobou solárnej batérie, musíte sa zásobiť nasledujúcimi materiálmi:

• silikátové platne-fotobunky;
• drevotrieskové dosky, hliníkové rohy a lamely;
• tvrdá penová guma s hrúbkou 1,5-2,5 cm;
• priehľadný prvok, ktorý slúži ako základ pre kremíkové doštičky;
• skrutky, samorezné skrutky;
• silikónový tmel na vonkajšie použitie;
• elektrické vodiče, diódy, svorky.

Množstvo potrebných materiálov závisí od veľkosti vašej batérie, ktorá je najčastejšie obmedzená počtom dostupných solárnych článkov. Nástroje, ktoré budete potrebovať, sú: skrutkovač alebo súprava skrutkovačov, pílka na kov a drevo, spájkovačka. Na otestovanie hotovej batérie budete potrebovať tester ampérmetra.

Teraz sa pozrime na najdôležitejšie materiály podrobnejšie.

Kremíkové doštičky alebo solárne články

Fotobunky pre batérie sa dodávajú v troch typoch:

• polykryštalický;
• monokryštalický;
• amorfný.

Polykryštalické doštičky sa vyznačujú nízkou účinnosťou. Veľkosť priaznivého účinku je asi 10 - 12%, ale toto číslo sa časom neznižuje. Životnosť polykryštálov je 10 rokov.

Solárna batéria je zostavená z modulov, ktoré sú zase tvorené fotoelektrickými meničmi. Batérie s pevnými silikónovými solárnymi článkami sú akýmsi sendvičom s postupnými vrstvami namontovanými v hliníkovom profile

Monokryštalické solárne články sa môžu pochváliť vyššou účinnosťou - 13-25% a dlhou životnosťou - nad 25 rokov. Postupom času však účinnosť monokryštálov klesá.

Monokryštalické konvertory sa vyrábajú pílením umelo pestovaných kryštálov, čo vysvetľuje najvyššiu fotovodivosť a produktivitu.

Filmové fotokonvertory sa vyrábajú nanesením tenkej vrstvy amorfného kremíka na polymérny pružný povrch

Najnovšie sú flexibilné batérie s amorfným kremíkom. Ich fotoelektrický menič je nastriekaný alebo natavený na polymérny základ. Účinnosť sa pohybuje okolo 5 - 6 %, ale fóliové systémy sa inštalujú mimoriadne jednoducho.

Filmové systémy s amorfnými fotokonvertormi sa objavili relatívne nedávno. Ide o mimoriadne jednoduchý a mimoriadne lacný typ, ktorý však stráca spotrebiteľské kvality rýchlejšie ako jeho konkurenti.

Nie je praktické používať fotobunky rôznych veľkostí. V tomto prípade bude maximálny prúd produkovaný batériami obmedzený prúdom najmenšieho prvku. To znamená, že väčšie taniere nebudú pracovať na plný výkon.

Pri nákupe solárnych článkov sa opýtajte predajcu na spôsob doručenia, väčšina predajcov používa metódu voskovania, aby sa zabránilo zničeniu krehkých prvkov

Pre domáce batérie sa najčastejšie používajú mono- a polykryštalické fotobunky s rozmermi 3x6 palcov, ktoré je možné objednať v internetových obchodoch, ako je E-bye.

Náklady na fotobunky sú pomerne vysoké, ale veľa obchodov predáva takzvané prvky skupiny B. Výrobky zaradené do tejto skupiny sú chybné, ale vhodné na použitie a ich cena je o 40-60% nižšia ako cena štandardných dosiek.

Väčšina internetových obchodov predáva fotovoltické články v súpravách po 36 alebo 72 fotovoltaických konverzných platní. Na pripojenie jednotlivých modulov do batérie budú potrebné zbernice a terminály na pripojenie k systému.

Rám a priehľadný prvok

Rám pre budúci panel môže byť vyrobený z drevených lamiel alebo hliníkových rohov.

Druhá možnosť je vhodnejšia z niekoľkých dôvodov:

• Hliník je ľahký kov, ktorý nezaťažuje nosnú konštrukciu, na ktorú sa plánuje inštalácia batérie.
• Keď sa vykonáva antikorózna úprava, hliník nie je náchylný na hrdzu.
• Neabsorbuje vlhkosť z okolia a nehnije.

Pri výbere priehľadného prvku si treba dať pozor na parametre ako index lomu slnečného žiarenia a schopnosť pohlcovať infračervené žiarenie.

Účinnosť fotočlánkov bude priamo závisieť od prvého ukazovateľa: čím nižší je index lomu, tým vyššia je účinnosť kremíkových plátkov.

Minimálny koeficient odrazivosti je pre plexisklo alebo jeho lacnejšiu verziu - plexisklo. Index lomu polykarbonátu je o niečo nižší.

Hodnota druhého ukazovateľa určuje, či sa samotné kremíkové solárne články budú zahrievať alebo nie. Čím menej sú platne vystavené teplu, tým dlhšie vydržia. IR žiarenie najlepšie pohltí špeciálne teplo pohlcujúce plexisklo a sklo s IR absorpciou. O niečo horšie je na tom obyčajné sklo.

Ak je to možné, najlepšou možnosťou by bolo použiť antireflexné priehľadné sklo ako priehľadný prvok.

Z hľadiska pomeru nákladov k lomu svetla a absorpcii IR žiarenia je plexisklo najlepšou možnosťou na výrobu solárnych panelov

Návrh systému a výber lokality

Projekt solárneho systému obsahuje výpočty potrebnej veľkosti solárnej platne. Ako už bolo spomenuté vyššie, veľkosť batérie je zvyčajne obmedzená drahými solárnymi článkami.

Solárna batéria musí byť inštalovaná pod určitým uhlom, ktorý by zabezpečil maximálne vystavenie kremíkových plátkov slnečnému žiareniu. Najlepšou možnosťou sú batérie, ktoré dokážu zmeniť uhol sklonu.

Miesto inštalácie solárnych platní môže byť veľmi rôznorodé: na zemi, na šikmej alebo plochej streche domu, na strechách technických miestností.

Jedinou podmienkou je, že batéria musí byť umiestnená na slnečnej strane pozemku alebo domu, nie zatienená vysokou korunou stromov. V tomto prípade sa musí optimálny uhol sklonu vypočítať pomocou vzorca alebo pomocou špecializovanej kalkulačky.

Uhol sklonu bude závisieť od polohy domu, ročného obdobia a klímy. Je žiaduce, aby batéria mala schopnosť meniť uhol sklonu po sezónnych zmenách výšky slnka, pretože Najúčinnejšie fungujú, keď slnečné lúče dopadajú striktne kolmo na povrch.

Pre európsku časť krajín SNŠ je odporúčaný stacionárny uhol sklonu 50 - 60 °. Ak dizajn poskytuje zariadenie na zmenu uhla sklonu, potom v zime je lepšie umiestniť batérie pod uhlom 70 ° k horizontu, v lete pod uhlom 30 °

Výpočty ukazujú, že 1 meter štvorcový solárneho systému umožňuje získať 120 W. Výpočtami sa teda dá zistiť, že na zásobovanie priemernej rodiny elektrinou vo výške 300 kW za mesiac je potrebný solárny systém s rozlohou najmenej 20 metrov štvorcových.

Bude problematické okamžite nainštalovať takýto solárny systém. Ale aj inštalácia 5-metrovej batérie pomôže ušetriť elektrickú energiu a skromne prispeje k ekológii našej planéty. Odporúčame vám tiež oboznámiť sa s princípom výpočtu požadovaného množstva solárne panely.

Solárna batéria môže byť použitá ako záložný zdroj energie pri častých výpadkoch centralizovaného napájania. Pre automatické spínanie je potrebné zabezpečiť systém neprerušiteľného napájania.

Takýto systém je vhodný v tom, že pri použití tradičného zdroja elektriny sa súčasne vykonáva nabíjanie batéria solárneho systému. Zariadenie obsluhujúce solárnu batériu sa nachádza vo vnútri domu, preto je potrebné zabezpečiť preň špeciálnu miestnosť.

Pri umiestnení batérií na šikmú strechu domu nezabúdajte na uhol sklonu panelu, ideálna možnosť je, keď má batéria zariadenie na sezónnu zmenu uhla sklonu

Inštalácia solárneho panelu krok za krokom

Po výbere miesta na umiestnenie solárneho panelu a zariadenia na údržbu solárneho systému, ako aj po tom, ako máte k dispozícii všetky potrebné materiály a nástroje, môžete začať inštalovať batériu.

Pri inštalácii je potrebné dodržiavať bezpečnostné opatrenia, najmä pri vykonávaní inštalácia hotového panelu na streche domu. Pozrime sa na algoritmus krok za krokom, ako vyrobiť solárnu batériu.

Krok #1 - spájkovanie kontaktov kremíkových doštičiek

Inštalácia domácej solárnej batérie často začína spájkovaním vodičov fotobuniek. Samozrejme, ak máte možnosť, najlepšie je hneď kúpiť fotobunky s vodičmi, pretože Spájkovanie je veľmi náročná a namáhavá práca, ktorá si vyžaduje veľa času.

Spájkovanie sa vykonáva takto:

1. Odoberie sa silikónová fotobunka bez vodičov a kovový vodičový pás.
2. Vodiče sú rezané pomocou kartónového prírezu, ich dĺžka je 2-krát väčšia ako veľkosť kremíkového plátku.
3. Vodič je starostlivo položený na doske. Na jeden prvok sú dva vodiče.
4. Na prácu so spájkovačkou je potrebné aplikovať kyselinu na miesto, kde sa bude spájkovať.
5. Spájkujte pomocou spájkovačky, vodič opatrne pripevnite k doske.

Počas procesu spájkovania nemôžete vyvíjať tlak na silikátový prvok, pretože je veľmi krehký a môže sa zlomiť! Ak máte to šťastie, že ste si zakúpili fotobunky s hotovými kontaktmi, ušetríte si zdĺhavú a zložitú prácu tým, že prejdete rovno k výrobe rámu pre budúcu batériu.

Spájkovanie kontaktov pre chybné fotobunky skupiny B sa vykonáva rovnakým spôsobom a v rovnakom smere ako pre celé dosky

Krok #2 - výroba rámu pre solárnu batériu

Rám je miesto, kde budú inštalované fotobunky. Na výrobu rámu sa odoberajú hliníkové rohy a lamely, z ktorých sú rámy vyrobené. Odporúčaná veľkosť rohu je 70-90 mm.

Na vnútornú stranu kovových rohov sa nanáša silikónový tmel. Rohy musia byť starostlivo utesnené, od toho závisí životnosť celej konštrukcie.

Keď je hliníkový rám pripravený, pristúpime k výrobe zadného krytu. Zadné puzdro je drevená krabica vyrobená z drevotriesky s nízkymi bočnicami.

Vysoké strany vytvoria na fotobunkách tieň, preto by ich výška nemala presiahnuť 2 cm.Boky sa priskrutkujú pomocou samorezných skrutiek a skrutkovača.

Vetracie otvory sú vyrobené z drevotriesky v spodnej časti skrine. Vzdialenosť medzi otvormi je približne 10 cm.V hliníkovom ráme je osadený priehľadný prvok (plexisklo, antireflexné sklo, plexisklo).

Priehľadný prvok je stlačený a upevnený, jeho upevnenie sa vykonáva pomocou kovania: 4 v rohoch, ako aj 2 na dlhej a 1 na krátkej strane rámu. Hardvér je pripevnený skrutkami.

Rám pre solárnu batériu je pripravený a môžete pristúpiť k najdôležitejšej časti – montáži fotobuniek. Pred montážou je potrebné očistiť plexisklo od prachu a odmastiť tekutinou s obsahom alkoholu.

Krok #3 - inštalácia kremíkových plátkov-fotočlánkov

Montáž a spájkovanie kremíkových doštičiek je časovo najnáročnejšia časť vytvárania solárneho panelu vlastnými rukami. Najprv položíme fotobunky na plexisklo modrými doskami nadol.

Ak montujete batériu prvýkrát, môžete použiť označovaciu podložku na umiestnenie dosiek presne v malej (3-5 mm) vzdialenosti od seba.

1. Fotobunky spájkujeme podľa nasledujúcej elektrickej schémy: „+“ stopy sú umiestnené na prednej strane dosky, „-“ - na zadnej strane. Pred spájkovaním opatrne naneste tavidlo a spájku na pripojenie kontaktov.
2. Všetky fotobunky spájkujeme postupne v radoch zhora nadol. Riadky potom musia byť tiež navzájom spojené.
3. Začneme lepiť fotobunky. Na tento účel naneste malé množstvo tmelu do stredu každej kremíkovej dosky.
4. Výsledné reťaze s fotobunkami otočíme hore nohami (kde sú modré dosky) a umiestnime dosky podľa značiek, ktoré sme urobili predtým. Jemne zatlačte na každú platňu, aby ste ju zaistili na mieste.
5. Na zbernicu pripojíme kontakty vonkajších fotobuniek, resp. „+“ a „-“.Pre zbernicu sa odporúča použiť širší strieborný vodič.
6. Solárna batéria musí byť vybavená blokovacou diódou, ktorá je pripojená na kontakty a zabraňuje vybíjaniu batérií cez konštrukciu v noci.
7. V spodnej časti rámu vyvŕtame otvory, aby sme vyviedli drôty.

Drôty musia byť pripevnené k rámu tak, aby neviseli, to je možné urobiť pomocou silikónového tmelu.

Krok č. 4 – Pred utesnením otestujte batériu

Pred utesnením solárneho panelu je potrebné vykonať testovanie, aby bolo možné odstrániť chyby, ktoré často vznikajú pri spájkovaní. Najlepšie je otestovať po spájkovaní každého radu prvkov - vďaka tomu je oveľa jednoduchšie zistiť, kde sú kontakty zle pripojené.

Na testovanie budete potrebovať bežný domáci ampérmeter. Merania sa musia vykonávať za slnečného dňa o 13-14 hodinách, slnko by nemalo byť zakryté mrakmi.

Vyberieme batériu von a nainštalujeme ju v súlade s predtým vypočítaným uhlom sklonu. Ampérmeter pripojíme na kontakty batérie a zmeriame skratový prúd.

Cieľom testovania je, že prevádzkový výkon elektrického prúdu by mal byť o 0,5-1,0 A nižší ako skratový prúd. Hodnoty zariadenia by mali byť nad 4,5 A, čo naznačuje funkčnosť solárnej batérie.

Ak tester dáva nižšie hodnoty, potom je niekde postupnosť pripájania fotobuniek pravdepodobne prerušená.

Zvyčajne domáce solárna batéria, skonštruovaný z fotočlánkov skupiny B, produkuje hodnoty 5-10 A, čo je o 10-20% menej ako u priemyselne vyrábaných solárnych panelov.

Krok #5 - utesnenie fotobuniek umiestnených v kryte

Utesnenie je možné vykonať až po overení funkčnosti batérie. Na utesnenie je najlepšie použiť epoxidovú zmes, ale vzhľadom na to, že spotreba materiálu bude veľká a jej cena je približne 40 - 45 dolárov. Ak je to trochu drahé, môžete namiesto toho použiť rovnaký silikónový tmel.

Pri použití silikónového tmelu uprednostnite ten, na ktorého obale je uvedené, že je vhodný na použitie pri mínusových teplotách

Existujú dva spôsoby tesnenia:

• úplné vyplnenie, keď sú panely vyplnené tmelom;
• nanesenie tmelu do priestoru medzi fotobunkami a na vonkajšie prvky.

V prvom prípade bude tesnenie spoľahlivejšie. Po naliatí by mal tmel stuhnúť. Potom sa na vrch nainštaluje plexisklo a pevne sa pritlačí k platniam potiahnutým silikónom.

Aby sa zabezpečilo tlmenie nárazov a dodatočná ochrana medzi zadným povrchom fotobuniek a rámom z drevotriesky, mnohí remeselníci odporúčajú nainštalovať podložku z tvrdej peny so šírkou 1,5-2,5 cm.

Nie je to potrebné, ale odporúča sa to vzhľadom na to, že kremíkové doštičky sú dosť krehké a ľahko sa poškodia.

Po inštalácii plexiskla sa na konštrukciu umiestni závažie, pod vplyvom ktorého sa vytlačia vzduchové bubliny. Solárna batéria je pripravená a po opakovanom testovaní ju možno nainštalovať na vopred vybrané miesto a pripojiť k solárnemu systému vášho domova.

Závery a užitočné video na túto tému

Recenzia fotobuniek objednaných z čínskeho internetového obchodu:

Video návod na výrobu solárnej batérie:

Výroba solárnej batérie vlastnými rukami nie je ľahká úloha. Účinnosť väčšiny týchto batérií je o 10-20% nižšia ako u priemyselne vyrábaných panelov. Najdôležitejšou vecou pri navrhovaní solárnej batérie je správny výber a inštalácia fotobuniek.

Nepokúšajte sa okamžite vytvoriť obrovský panel. Skúste najprv postaviť malé zariadenie, aby ste pochopili všetky nuansy tohto procesu.

Máte praktické zručnosti pri vytváraní solárnych panelov? Prosím, podeľte sa o svoje skúsenosti s návštevníkmi našej stránky - napíšte komentáre do bloku nižšie. Tam môžete klásť otázky k téme článku.