Kā ar savām rokām izgatavot saules bateriju: instrukcijas pašmontāžai

Saules paneļi ir enerģijas avots, ko var izmantot, lai ražotu elektroenerģiju vai siltumu mazstāvu ēkai. Taču saules paneļi ir dārgi un nav pieejami lielākajai daļai mūsu valsts iedzīvotāju. Vai tu piekrīti?

Cita lieta, ja pats izgatavojat saules bateriju - izmaksas ir ievērojami samazinātas, un šis dizains darbojas ne sliktāk kā rūpnieciski ražots panelis. Tāpēc, ja jūs nopietni domājat par alternatīva elektroenerģijas avota iegādi, mēģiniet to izgatavot pats - tas nav īpaši grūti.

Šajā rakstā tiks apspriesta saules paneļu ražošana. Mēs jums pateiksim, kādi materiāli un instrumenti jums būs nepieciešami. Un nedaudz zemāk jūs atradīsit soli pa solim sniegtas instrukcijas ar ilustrācijām, kas skaidri parāda darba gaitu.

Īsi par ierīci un darbību

Saules enerģiju var pārvērst siltumā, ja enerģijas nesējs ir dzesēšanas šķidrums, vai elektroenerģijā, kas savākta akumulatoros. Akumulators ir ģenerators, kas darbojas pēc fotoelektriskā efekta principa.

Saules enerģijas pārvēršana elektroenerģijā notiek pēc tam, kad saules stari saskaras ar fotoelementu plāksnēm, kas ir galvenā akumulatora daļa.

Šajā gadījumā gaismas kvanti “atbrīvo” savus elektronus no galējām orbītām. Šie brīvie elektroni rada elektrisko strāvu, kas iet caur kontrolieri un uzkrājas akumulatorā, un no turienes nonāk pie enerģijas patērētājiem.

Silīcija elementi darbojas kā fotoelementu plāksnes. Silīcija vafeles no vienas puses ir pārklātas ar plānu fosfora vai bora kārtu, pasīvu ķīmisko elementu.

Šajā vietā saules gaismas ietekmē izdalās liels skaits elektronu, kurus aiztur fosfora plēve un tie neizlido.

Uz plāksnes virsmas ir metāla “sliedes”, uz kurām sarindojas brīvie elektroni, veidojot sakārtotu kustību, t.i. elektrība.

Jo vairāk šādu silīcija vafeļu-fotoelementu, jo lielāku elektrisko strāvu var iegūt. Lasiet vairāk par saules baterijas darbības principu Tālāk.

Fotoelementu plākšņu augšējais slānis ir pārklāts ar slāni, kas novērš saules gaismas atstarošanu no plāksnēm, palielinot to efektivitāti

Materiāli saules plāksnes izveidošanai

Sākot būvēt saules bateriju, jums ir jāuzkrāj šādi materiāli:

• silikāta plāksnes-fotoelementi;
• skaidu plātnes, alumīnija stūri un līstes;
• cieta putuplasta gumija 1,5-2,5 cm bieza;
• caurspīdīgs elements, kas darbojas kā pamats silīcija plāksnēm;
• skrūves, pašvītņojošas skrūves;
• Silikona hermētiķis izmantošanai ārpus telpām;
• elektrības vadi, diodes, spailes.

Nepieciešamais materiālu daudzums ir atkarīgs no jūsu akumulatora izmēra, ko visbiežāk ierobežo pieejamo saules bateriju skaits. Nepieciešamie instrumenti ir: skrūvgriezis vai skrūvgriežu komplekts, metāla un koka zāģis, lodāmurs. Lai pārbaudītu gatavo akumulatoru, jums būs nepieciešams ampērmetra testeris.

Tagad aplūkosim svarīgākos materiālus sīkāk.

Silīcija vafeles vai saules baterijas

Akumulatoru fotoelementi ir trīs veidu:

• polikristālisks;
• monokristālisks;
• amorfs.

Polikristāliskās vafeles raksturo zema efektivitāte. Labvēlīgās ietekmes lielums ir aptuveni 10 - 12%, taču šis rādītājs laika gaitā nesamazinās. Polikristālu kalpošanas laiks ir 10 gadi.

Saules baterija ir salikta no moduļiem, kurus savukārt veido fotoelektriskie pārveidotāji. Baterijas ar cietām silīcija saules baterijām ir sava veida sviestmaize ar secīgiem slāņiem, kas uzstādīti alumīnija profilā

Monokristāliskās saules baterijas var lepoties ar augstāku efektivitāti - 13-25% un ilgu kalpošanas laiku - vairāk nekā 25 gadus. Tomēr laika gaitā monokristālu efektivitāte samazinās.

Monokristāliskos pārveidotājus ražo, zāģējot mākslīgi audzētus kristālus, kas izskaidro augstāko fotovadītspēju un produktivitāti.

Filmu fotokonverteri tiek ražoti, uz polimēra elastīgas virsmas uzklājot plānu amorfā silīcija kārtu

Elastīgās baterijas ar amorfo silīciju ir jaunākās. Viņu fotoelektriskais pārveidotājs tiek izsmidzināts vai kausēts uz polimēra bāzes. Efektivitāte ir aptuveni 5 - 6%, bet plēvju sistēmas ir ārkārtīgi vienkārši uzstādāmas.

Filmu sistēmas ar amorfiem fotokonverteriem parādījās salīdzinoši nesen. Tas ir ārkārtīgi vienkāršs un ārkārtīgi lēts veids, taču tas zaudē patērētāja īpašības ātrāk nekā tā konkurenti.

Nav praktiski izmantot dažāda izmēra fotoelementus. Šajā gadījumā bateriju radītā maksimālā strāva tiks ierobežota ar mazākā elementa strāvu. Tas nozīmē, ka lielākas plāksnes nedarbosies ar pilnu jaudu.

Pērkot saules baterijas, jautājiet pārdevējam par piegādes veidu; lielākā daļa pārdevēju izmanto vaksācijas metodi, lai novērstu trauslu elementu iznīcināšanu

Visbiežāk paštaisītiem akumulatoriem tiek izmantoti 3x6 collu mono- un polikristāliskie fotoelementi, kurus var pasūtīt tādos interneta veikalos kā E-bye.

Fotoelementu izmaksas ir diezgan augstas, taču daudzos veikalos tiek pārdoti tā sauktie B grupas elementi. Šajā grupā klasificētie produkti ir bojāti, taču piemēroti lietošanai, un to izmaksas ir par 40-60% zemākas nekā standarta plāksnēm.

Lielākā daļa tiešsaistes veikalu pārdod fotoelementus 36 vai 72 fotoelementu pārveidošanas plākšņu komplektos. Lai savienotu atsevišķus moduļus akumulatorā, būs nepieciešami autobusi, un termināļi būs nepieciešami, lai izveidotu savienojumu ar sistēmu.

Rāmis un caurspīdīgs elements

Nākotnes paneļa rāmi var izgatavot no koka līstēm vai alumīnija stūriem.

Otrā iespēja ir labāka vairāku iemeslu dēļ:

• Alumīnijs ir viegls metāls, kas nerada būtisku slodzi uz atbalsta konstrukciju, uz kuras plānots uzstādīt akumulatoru.
• Veicot pretkorozijas apstrādi, alumīnijs nav uzņēmīgs pret rūsu.
• Neuzsūc mitrumu no apkārtējās vides un nepūst.

Izvēloties caurspīdīgu elementu, jums jāpievērš uzmanība tādiem parametriem kā saules gaismas refrakcijas indekss un spēja absorbēt infrasarkano starojumu.

Fotoelementu efektivitāte būs tieši atkarīga no pirmā rādītāja: jo zemāks ir refrakcijas koeficients, jo augstāka ir silīcija plātņu efektivitāte.

Minimālais atstarošanas koeficients ir organiskajam stiklam vai tā lētākajam variantam - organiskajam stiklam. Polikarbonāta refrakcijas indekss ir nedaudz zemāks.

Otrā indikatora vērtība nosaka, vai silīcija saules baterijas pašas uzsils vai nē. Jo mazāk plāksnes tiek pakļautas karstumam, jo ​​ilgāk tās kalpos. IR starojumu vislabāk absorbē īpašs siltumu absorbējošs organiskais stikls un stikls ar IR absorbciju. Nedaudz sliktāks ir parastais stikls.

Ja iespējams, labākais risinājums būtu izmantot pretatstarojošu caurspīdīgu stiklu kā caurspīdīgu elementu.

Attiecībā uz izmaksu attiecību pret gaismas refrakciju un IR starojuma absorbciju, organiskais stikls ir labākais risinājums saules paneļu ražošanai.

Sistēmas projektēšana un vietas izvēle

Saules sistēmas projektā ir iekļauti aprēķini par nepieciešamo saules plāksnes izmēru. Kā minēts iepriekš, akumulatora izmēru parasti ierobežo dārgas saules baterijas.

Saules baterija jāuzstāda noteiktā leņķī, kas nodrošinātu maksimālu silīcija plātņu pakļaušanu saules gaismai. Labākais variants ir baterijas, kas var mainīt slīpuma leņķi.

Saules plākšņu uzstādīšanas vieta var būt ļoti dažāda: uz zemes, uz mājas slīpa vai plakana jumta, uz saimniecības telpu jumtiem.

Vienīgais nosacījums ir, ka akumulators jānovieto vietas vai mājas saulainā pusē, nevis koku augstā vainaga ēnojumā. Šajā gadījumā optimālais slīpuma leņķis jāaprēķina, izmantojot formulu vai izmantojot specializētu kalkulatoru.

Slīpuma leņķis būs atkarīgs no mājas atrašanās vietas, gada laika un klimata. Vēlams, lai akumulators spētu mainīt slīpuma leņķi pēc sezonālām saules augstuma izmaiņām, jo Tie darbojas visefektīvāk, ja saules stari krīt stingri perpendikulāri virsmai.

NVS valstu Eiropas daļai ieteicamais stacionārais slīpuma leņķis ir 50–60 º. Ja dizains nodrošina ierīci slīpuma leņķa maiņai, tad ziemā baterijas ir labāk novietot 70 ° leņķī pret horizontu, vasarā - 30 ° leņķī.

Aprēķini liecina, ka 1 kvadrātmetrs saules sistēmas ļauj iegūt 120 W. Līdz ar to, veicot aprēķinus, var konstatēt, ka vidējas ģimenes nodrošināšanai ar elektrību 300 kW mēnesī ir nepieciešama vismaz 20 kvadrātmetru liela saules sistēma.

Nekavējoties uzstādīt šādu saules sistēmu būs problemātiski. Bet pat 5 metru akumulatora uzstādīšana palīdzēs ietaupīt elektroenerģiju un sniegs nelielu ieguldījumu mūsu planētas ekoloģijā. Mēs arī iesakām iepazīties ar vajadzīgā daudzuma aprēķināšanas principu saules paneļi.

Saules bateriju var izmantot kā rezerves enerģijas avotu biežu centralizētās barošanas avota pārtraukumu laikā. Automātiskajai pārslēgšanai ir nepieciešams nodrošināt nepārtrauktās barošanas sistēmu.

Šāda sistēma ir ērta ar to, ka, izmantojot tradicionālo elektroenerģijas avotu, uzlāde tiek veikta vienlaikus saules sistēmas akumulators. Saules bateriju apkalpojošās iekārtas atrodas mājas iekšienē, tāpēc ir nepieciešams nodrošināt tai speciālu telpu.

Novietojot akumulatorus uz mājas slīpā jumta, neaizmirstiet par paneļa slīpuma leņķi; ideāls variants ir tad, ja akumulatorā ir ierīce, kas sezonāli maina slīpuma leņķi.

Saules paneļa uzstādīšana soli pa solim

Izvēloties vietu saules paneļa un saules sistēmas apkalpošanas aprīkojuma novietošanai, kā arī visu nepieciešamo materiālu un instrumentu pieejamībai, varat sākt akumulatora uzstādīšanu.

Uzstādīšanas laikā ir jāievēro drošības pasākumi, īpaši veicot gatavā paneļa uzstādīšana uz mājas jumta. Apskatīsim soli pa solim algoritmu, kā izveidot saules bateriju.

Solis #1 - silīcija vafeļu kontaktu lodēšana

Pašdarināta saules baterijas uzstādīšana bieži sākas ar fotoelementu vadītāju lodēšanu. Protams, ja ir iespēja, fotoelementus ar vadītājiem vislabāk iegādāties uzreiz, jo Lodēšana ir ļoti grūts un rūpīgs darbs, kas aizņem daudz laika.

Lodēšana tiek veikta šādi:

1. Tiek ņemts silīcija fotoelements bez vadītājiem un metāla vadītāja sloksne.
2. Vadi tiek sagriezti, izmantojot kartona sagatavi, to garums ir 2 reizes lielāks par silīcija vafeles izmēru.
3. Vadītājs ir rūpīgi izlikts uz plāksnes. Katram elementam ir divi vadītāji.
4. Lai strādātu ar lodāmuru, vietā, kur tiks veikta lodēšana, ir nepieciešams uzklāt skābi.
5. Lodējiet, izmantojot lodāmuru, uzmanīgi piestiprinot vadītāju pie plāksnes.

Lodēšanas procesā nevar izdarīt spiedienu uz silikāta elementu, jo tas ir ļoti trausls un var salūzt! Ja jums ir paveicies iegādāties fotoelementus ar gataviem kontaktiem, tad jūs izglābsiet sevi no ilga un sarežģīta darba, pārejot tieši uz rāmja izgatavošanu topošajam akumulatoram.

B grupas bojāto fotoelementu kontaktu lodēšana tiek veikta tādā pašā veidā un tajā pašā virzienā kā veselām plāksnēm

Solis #2 - rāmja izgatavošana saules baterijai

Rāmis ir vieta, kur tiks uzstādīti fotoelementi. Rāmja izgatavošanai tiek ņemti alumīnija stūri un līstes, no kurām tiek izgatavoti rāmji. Ieteicamais stūra izmērs ir 70-90 mm.

Metāla stūru iekšpusē tiek uzklāts silikona hermētiķis. Stūriem jābūt rūpīgi noslēgtiem, no tā ir atkarīga visas konstrukcijas izturība.

Kad alumīnija rāmis ir gatavs, mēs turpinām ražot aizmugurējo korpusu. Aizmugurējais korpuss ir koka kaste, kas izgatavota no skaidu plātnes ar zemām malām.

Augstas malas radīs ēnu uz fotoelementiem, tāpēc to augstums nedrīkst pārsniegt 2 cm Sānus pieskrūvē, izmantojot pašvītņojošās skrūves un skrūvgriezi.

Ventilācijas atveres ir izgatavotas no skaidu plātnes kastes korpusa apakšā. Attālums starp caurumiem ir aptuveni 10 cm.Alumīnija rāmī ir uzstādīts caurspīdīgs elements (plexiglass, pretatstarojošais stikls, plexiglass).

Caurspīdīgais elements tiek nospiests un fiksēts, tā stiprināšana tiek veikta, izmantojot aparatūru: 4 stūros, kā arī 2 rāmja garajā un 1 īsajā pusē. Aparatūra ir piestiprināta ar skrūvēm.

Saules baterijas rāmis ir gatavs, un jūs varat pāriet uz vissvarīgāko daļu - fotoelementu uzstādīšanu. Pirms uzstādīšanas ir nepieciešams notīrīt organisko stiklu no putekļiem un attaukot ar spirtu saturošu šķidrumu.

Solis #3 - silīcija vafeļu-fotoelementu uzstādīšana

Silīcija vafeļu uzstādīšana un lodēšana ir laikietilpīgākā saules paneļa izveides daļa. Pirmkārt, mēs ievietojam fotoelementus uz organiskā stikla ar zilām plāksnēm uz leju.

Ja šī ir pirmā reize, kad montējat akumulatoru, varat izmantot marķēšanas paliktni, lai novietotu plāksnes precīzi nelielā (3-5 mm) attālumā vienu no otras.

1. Fotoelementus lodējam pēc šādas elektriskās shēmas: “+” celiņi atrodas plāksnes priekšpusē, “-” – aizmugurē. Pirms lodēšanas uzmanīgi uzklājiet plūsmu un lodējiet, lai savienotu kontaktus.
2. Visus fotoelementus lodējam secīgi rindās no augšas uz leju. Pēc tam rindas arī jāsavieno viena ar otru.
3. Sāksim līmēt fotoelementus. Lai to izdarītu, uzklājiet nelielu daudzumu hermētiķa katras silīcija vafeles centrā.
4. Mēs apgriežam iegūtās ķēdes ar fotoelementiem otrādi (kur atrodas zilās plāksnes) un novietojam plāksnes atbilstoši iepriekš veiktajiem marķējumiem. Viegli nospiediet katru plāksni, lai to nostiprinātu vietā.
5. Mēs savienojam ārējo fotoelementu kontaktus ar kopni, attiecīgi “+” un “-”.Autobusam ieteicams izmantot platāku sudraba vadītāju.
6. Saules baterijai jābūt aprīkotai ar bloķējošo diodi, kas ir savienota ar kontaktiem un neļauj akumulatoriem nakts laikā izlādēties cauri konstrukcijai.
7. Mēs urbjam caurumus rāmja apakšā, lai izvilktu vadus.

Vadiem jābūt piestiprinātiem pie rāmja, lai tie nekarātos; to var izdarīt, izmantojot silikona hermētiķi.

4. darbība — pārbaudiet akumulatoru pirms aizzīmogošanas

Saules paneļa pārbaude jāveic pirms tā noblīvēšanas, lai varētu novērst bojājumus, kas bieži rodas lodēšanas laikā. Vislabāk ir pārbaudīt pēc katras elementu rindas lodēšanas - tādējādi ir daudz vieglāk noteikt, kur kontakti ir slikti savienoti.

Pārbaudei jums būs nepieciešams parasts sadzīves ampērmetrs. Mērījumi jāveic saulainā dienā pulksten 13-14, sauli nedrīkst slēpt mākoņi.

Izņemam akumulatoru ārā un uzstādām saskaņā ar iepriekš aprēķināto slīpuma leņķi. Mēs savienojam ampērmetru ar akumulatora kontaktiem un mēra īssavienojuma strāvu.

Pārbaudes mērķis ir tāds, ka elektriskās strāvas jaudai jābūt par 0,5-1,0 A zemākai nekā īssavienojuma strāvai. Ierīces rādījumiem jābūt virs 4,5 A, kas norāda uz saules baterijas funkcionalitāti.

Ja testeris dod zemākus rādījumus, tad kaut kur, iespējams, ir bojāta fotoelementu savienošanas secība.

Parasti mājās gatavots saules baterija, kas konstruēts no B grupas fotoelementiem, rada 5-10 A rādījumus, kas ir par 10-20% zemāks nekā rūpnieciski ražotajiem saules paneļiem.

Solis #5 - korpusā ievietoto fotoelementu blīvēšana

Blīvēšanu var veikt tikai pēc tam, kad ir pārliecinājies, ka akumulators darbojas. Blīvēšanai vislabāk ir izmantot epoksīda savienojumu, taču, ņemot vērā, ka materiāla patēriņš būs liels, un tā izmaksas ir aptuveni 40-45 dolāri. Ja tas ir nedaudz dārgs, tā vietā varat izmantot to pašu silikona hermētiķi.

Lietojot silikona hermētiķi, dodiet priekšroku tam, uz kura iepakojuma ir norādīts, ka tas ir piemērots lietošanai zem nulles

Ir divas blīvēšanas metodes:

• pilna pildīšana, kad paneļi ir piepildīti ar hermētiķi;
• hermētiķa uzklāšana atstarpei starp fotoelementiem un ārējiem elementiem.

Pirmajā gadījumā blīvējums būs uzticamāks. Pēc ieliešanas hermētiķim vajadzētu sacietēt. Pēc tam virsū tiek uzstādīts organiskais stikls un cieši piespiests pie silikona pārklājuma plāksnēm.

Lai nodrošinātu triecienu absorbciju un papildu aizsardzību starp fotoelementu aizmugurējo virsmu un skaidu plātnes rāmi, daudzi amatnieki iesaka uzstādīt cietu putu spilventiņu 1,5–2,5 cm platumā.

Tas nav nepieciešams, bet tas ir ieteicams, ņemot vērā, ka silīcija vafeles ir diezgan trauslas un viegli sabojājamas.

Pēc organiskā stikla uzstādīšanas uz konstrukcijas tiek uzlikts atsvars, kura ietekmē tiek izspiesti gaisa burbuļi. Saules baterija ir gatava un pēc atkārtotas pārbaudes to var uzstādīt iepriekš izvēlētā vietā un savienot ar jūsu mājas saules sistēmu.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Ķīnas tiešsaistes veikalā pasūtīto fotoelementu apskats:

Video instrukcijas saules baterijas izgatavošanai:

Saules baterijas izgatavošana ar savām rokām nav viegls uzdevums. Lielākajai daļai šo akumulatoru efektivitāte ir par 10-20% zemāka nekā rūpnieciski ražotajiem paneļiem. Vissvarīgākais, izstrādājot saules bateriju, ir pareizi izvēlēties un uzstādīt fotoelementus.

Nemēģiniet uzreiz izveidot milzīgu paneli. Vispirms mēģiniet izveidot nelielu ierīci, lai saprastu visas šī procesa nianses.

Vai jums ir praktiskas iemaņas saules paneļu izveidē? Lūdzu, dalieties pieredzē ar mūsu vietnes apmeklētājiem - rakstiet komentārus zemāk esošajā blokā. Tur jūs varat uzdot jautājumus par raksta tēmu.