Hvordan lage et solcellebatteri med egne hender: instruksjoner for selvmontering

Solcellepaneler er en energikilde som kan brukes til å generere strøm eller varme til et lavt bygg. Men solcellepaneler er dyre og er utilgjengelige for de fleste innbyggerne i landet vårt. Er du enig?

Det er en annen sak når du lager et solcellebatteri selv - kostnadene reduseres betydelig, og dette designet fungerer ikke dårligere enn et industrielt produsert panel. Derfor, hvis du seriøst tenker på å kjøpe en alternativ strømkilde, prøv å lage den selv - det er ikke veldig vanskelig.

Denne artikkelen vil diskutere produksjon av solcellepaneler. Vi vil fortelle deg hvilke materialer og verktøy du trenger for dette. Og litt lavere finner du trinnvise instruksjoner med illustrasjoner som tydelig viser fremdriften i arbeidet.

Kort om enheten og driften

Solenergi kan omdannes til varme, når energibæreren er en kjølevæske, eller til elektrisitet, samlet i batterier. Batteriet er en generator som opererer etter prinsippet om den fotoelektriske effekten.

Omdannelsen av solenergi til elektrisitet skjer etter at solstrålene treffer fotocelleplatene, som er hoveddelen av batteriet.

I dette tilfellet "frigjør" lyskvanter elektronene sine fra ekstreme baner. Disse frie elektronene produserer en elektrisk strøm som går gjennom kontrolleren og samler seg i batteriet, og derfra går den til energiforbrukerne.

Silisiumelementer fungerer som fotocelleplater. En silisiumplate er belagt på den ene siden med et tynt lag av fosfor eller bor, et passivt kjemisk element.

På dette stedet, under påvirkning av sollys, frigjøres et stort antall elektroner, som beholdes av fosforfilmen og ikke flyr fra hverandre.

På overflaten av platen er det metall "spor" som frie elektroner stiller opp på, og danner en ordnet bevegelse, dvs. elektrisitet.

Jo flere slike silisiumskiver-fotoceller, jo mer elektrisk strøm kan oppnås. Les mer om prinsippet for drift av et solcellebatteri Lengre.

Det øverste laget av fotocelleplater er dekket med et lag som forhindrer refleksjon av sollys fra platene, noe som øker deres effektivitet

Materialer for å lage en solcelleplate

Når du begynner å bygge et solcellebatteri, må du fylle på med følgende materialer:

• silikatplater-fotoceller;
• sponplater, aluminiums hjørner og lameller;
• hard skumgummi 1,5-2,5 cm tykk;
• et gjennomsiktig element som fungerer som en base for silisiumskiver;
• skruer; selvskruende skruer;
• silikonforsegling for utvendig bruk;
• elektriske ledninger, dioder, terminaler.

Mengden materialer som kreves avhenger av størrelsen på batteriet ditt, som oftest begrenses av antall tilgjengelige solceller. Verktøyene du trenger er: en skrutrekker eller et sett med skrutrekkere, en baufil for metall og tre, en loddebolt. For å teste det ferdige batteriet trenger du en amperemetertester.

La oss nå se på de viktigste materialene mer detaljert.

Silisiumskiver eller solceller

Fotoceller for batterier kommer i tre typer:

• polykrystallinsk;
• monokrystallinsk;
• amorf.

Polykrystallinske wafere er preget av lav effektivitet. Størrelsen på den gunstige effekten er omtrent 10 - 12%, men dette tallet reduseres ikke over tid. Levetiden til polykrystaller er 10 år.

Et solcellebatteri er satt sammen av moduler, som igjen består av fotoelektriske omformere. Batterier med stive silisiumsolceller er en slags sandwich med påfølgende lag montert i en aluminiumsprofil

Monokrystallinske solceller har en høyere effektivitet - 13-25% og lang levetid - over 25 år. Imidlertid reduseres effektiviteten til enkeltkrystaller over tid.

Monokrystallinske omformere produseres ved å sage kunstig dyrkede krystaller, noe som forklarer den høyeste fotokonduktiviteten og produktiviteten.

Filmfotokonverterere produseres ved å avsette et tynt lag av amorft silisium på en fleksibel polymeroverflate

Fleksible batterier med amorft silisium er det siste. Deres fotoelektriske omformer er sprayet eller smeltet på en polymerbase. Effektiviteten er rundt 5 - 6 %, men filmsystemer er ekstremt enkle å installere.

Filmsystemer med amorfe fotokonvertere har dukket opp relativt nylig. Dette er en ekstremt enkel og ekstremt billig type, men den mister forbrukerkvaliteter raskere enn konkurrentene.

Det er ikke praktisk å bruke fotoceller i forskjellige størrelser. I dette tilfellet vil den maksimale strømmen som produseres av batteriene være begrenset av strømmen til det minste elementet. Dette betyr at større plater ikke vil fungere med full kapasitet.

Når du kjøper solceller, spør selgeren om leveringsmetoden; de fleste selgere bruker voksmetoden for å forhindre ødeleggelse av skjøre elementer

Oftest, for hjemmelagde batterier, brukes mono- og polykrystallinske fotoceller som måler 3x6 tommer, som kan bestilles i nettbutikker som E-bye.

Kostnaden for fotoceller er ganske høy, men mange butikker selger såkalte elementer av gruppe B. Produkter klassifisert i denne gruppen er defekte, men egnet for bruk, og kostnadene deres er 40-60% lavere enn standardplater.

De fleste nettbutikker selger solcelleceller i sett med 36 eller 72 solcellekonverteringsplater. For å koble individuelle moduler til et batteri, vil det være nødvendig med busser, og terminaler vil være nødvendig for å koble til systemet.

Ramme og gjennomsiktig element

Rammen for det fremtidige panelet kan være laget av trelameller eller aluminiumshjørner.

Det andre alternativet er mer å foretrekke av flere grunner:

• Aluminium er et lettvektsmetall som ikke legger en betydelig belastning på støttekonstruksjonen som batteriet er planlagt installert på.
• Når det utføres anti-korrosjonsbehandling, er aluminium ikke mottakelig for rust.
• Absorberer ikke fuktighet fra miljøet og råtner ikke.

Når du velger et gjennomsiktig element, må du ta hensyn til parametere som brytningsindeksen for sollys og evnen til å absorbere infrarød stråling.

Effektiviteten til fotoceller vil direkte avhenge av den første indikatoren: jo lavere brytningsindeksen er, desto høyere er effektiviteten til silisiumskiver.

Minste refleksjonskoeffisient er for plexiglass eller dens billigere versjon - plexiglass. Brytningsindeksen til polykarbonat er litt lavere.

Verdien av den andre indikatoren avgjør om selve silisiumsolcellene vil varmes opp eller ikke. Jo mindre platene utsettes for varme, jo lenger varer de. IR-stråling absorberes best av spesielt varmeabsorberende plexiglass og glass med IR-absorpsjon. Litt verre er vanlig glass.

Hvis mulig, vil det beste alternativet være å bruke anti-reflekterende gjennomsiktig glass som et gjennomsiktig element.

Når det gjelder forholdet mellom kostnad og lysbrytning og IR-strålingsabsorpsjon, er plexiglass det beste alternativet for produksjon av solcellepaneler

Systemdesign og områdevalg

Solsystemprosjektet inkluderer beregninger av nødvendig størrelse på solcelleplaten. Som nevnt ovenfor er batteristørrelse vanligvis begrenset av dyre solceller.

Solbatteriet må installeres i en viss vinkel, noe som vil sikre maksimal eksponering av silisiumskivene for sollys. Det beste alternativet er batterier som kan endre helningsvinkelen.

Installasjonsstedet for solcelleplater kan være svært mangfoldig: på bakken, på et skråstilt eller flatt tak på et hus, på takene til vaskerom.

Den eneste betingelsen er at batteriet må plasseres på solsiden av stedet eller huset, ikke i skyggen av den høye kronen av trær. I dette tilfellet må den optimale helningsvinkelen beregnes ved hjelp av en formel eller ved hjelp av en spesialisert kalkulator.

Helningsvinkelen vil avhenge av husets plassering, tid på året og klima. Det er ønskelig at batteriet har evnen til å endre helningsvinkelen etter sesongmessige endringer i solhøyden, fordi De fungerer mest effektivt når solens stråler faller strengt vinkelrett på overflaten.

For den europeiske delen av CIS-landene er den anbefalte stasjonære vippevinkelen 50 - 60 º. Hvis designet gir en enhet for å endre helningsvinkelen, er det om vinteren bedre å plassere batteriene ved 70 º til horisonten, om sommeren i en vinkel på 30 º

Beregninger viser at 1 kvadratmeter solsystem gjør det mulig å oppnå 120 W. Derfor kan det gjennom beregninger fastslås at for å forsyne den gjennomsnittlige familien med strøm i mengden 300 kW per måned, kreves det et solcelleanlegg på minst 20 kvadratmeter.

Det vil være problematisk å umiddelbart installere et slikt solcelleanlegg. Men selv å installere et 5-meters batteri vil bidra til å spare strøm og gi et beskjedent bidrag til økologien til planeten vår. Vi anbefaler deg også å gjøre deg kjent med prinsippet om å beregne nødvendig mengde solcellepaneler.

Et solcellebatteri kan brukes som en reserveenergikilde under hyppige utfall av den sentraliserte strømforsyningen. For automatisk veksling er det nødvendig å sørge for et avbruddsfri strømforsyningssystem.

Et slikt system er praktisk ved at når du bruker en tradisjonell strømkilde, utføres lading samtidig solcellesystem batteri. Utstyret som betjener solbatteriet er plassert inne i huset, så det er nødvendig å sørge for et spesielt rom for det.

Når du plasserer batterier på det skrånende taket til et hus, ikke glem helningsvinkelen til panelet; det ideelle alternativet er når batteriet har en enhet for sesongmessig endring av helningsvinkelen

Montering av solcellepanel trinn for trinn

Etter å ha valgt et sted å plassere solcellepanelet og utstyret for service av solsystemet, samt ha alle nødvendige materialer og verktøy tilgjengelig, kan du begynne å installere batteriet.

Under installasjonen er det nødvendig å observere sikkerhetstiltak, spesielt ved utførelse montering av ferdig panel på taket av huset. La oss se på en steg-for-steg-algoritme for hvordan du lager et solcellebatteri.

Trinn #1 - lodding av kontakter av silisiumskiver

Installasjon av et hjemmelaget solbatteri begynner ofte med lodding av lederne til fotoceller. Hvis du har mulighet er det selvfølgelig best å kjøpe fotoceller med ledere med en gang, pga Lodding er en veldig vanskelig og møysommelig jobb som tar mye tid.

Lodding utføres som følger:

1. Det tas en silisiumfotocelle uten ledere og en lederlist i metall.
2. Lederne kuttes ved hjelp av et pappemne, lengden deres er 2 ganger større enn størrelsen på silisiumplaten.
3. Lederen legges forsiktig ut på platen. Det er to ledere per element.
4. Det er nødvendig å påføre syre på stedet der lodding skal utføres for å jobbe med et loddejern.
5. Lodd med et loddejern, fest lederen forsiktig til platen.

Under loddeprosessen kan du ikke legge press på silikatelementet, fordi den er veldig skjør og kan gå i stykker! Hvis du er så heldig å ha kjøpt fotoceller med ferdige kontakter, vil du spare deg selv for langt og komplekst arbeid ved å gå rett til å lage rammen for fremtidens batteri.

Lodding av kontakter for defekte fotoceller i gruppe B utføres på samme måte og i samme retning som for hele plater

Trinn #2 - lage en ramme for et solcellebatteri

Rammen er stedet hvor fotocellene skal installeres. For å lage rammen tas aluminiumshjørner og lameller, som rammene er laget av. Anbefalt hjørnestørrelse er 70-90 mm.

Silikonforsegling påføres på innsiden av metallhjørnene. Hjørnene må forsegles nøye; holdbarheten til hele strukturen avhenger av dette.

Etter at aluminiumsrammen er klar, fortsetter vi med å produsere det bakre huset. Bakkassen er en trekasse laget av sponplater med lave sider.

Høye sider vil skape en skygge på fotocellene, så høyden deres bør ikke overstige 2 cm. Sidene skrus ved hjelp av selvskruende skruer og en skrutrekker.

Ventilasjonshull er laget av sponplater i bunnen av boksen. Avstanden mellom hullene er ca. 10 cm.Et gjennomsiktig element (plexiglass, anti-reflekterende glass, plexiglass) er installert i aluminiumsrammen.

Det gjennomsiktige elementet er presset og festet, dets festing utføres ved hjelp av maskinvare: 4 i hjørnene, samt 2 på den lange og 1 på den korte siden av rammen. Maskinvare festes med skruer.

Rammen til solbatteriet er klar, og du kan gå videre til den viktigste delen - installasjonen av fotoceller. Før installasjon er det nødvendig å rengjøre plexiglasset fra støv og avfette det med en alkoholholdig væske.

Trinn #3 - installasjon av silisiumskiver-fotoceller

Montering og lodding av silisiumskiver er den mest tidkrevende delen av å lage et DIY solcellepanel. Først legger vi fotocellene på plexiglasset med de blå platene vendt ned.

Hvis dette er første gang du setter sammen et batteri, kan du bruke en markeringspute for å plassere platene nøyaktig med en liten (3-5 mm) avstand fra hverandre.

1. Vi lodder fotocellene i henhold til følgende elektriske diagram: "+" spor er plassert på forsiden av platen, "-" - på baksiden. Før lodding, påfør forsiktig flussmiddel og loddetinn for å koble kontaktene.
2. Vi lodder alle fotoceller sekvensielt i rader fra topp til bunn. Radene må da også kobles til hverandre.
3. La oss begynne å lime fotocellene. For å gjøre dette, påfør en liten mengde tetningsmiddel på midten av hver silisiumplate.
4. Vi snur de resulterende kjedene med fotoceller opp ned (der de blå platene er) og plasserer platene i henhold til markeringene som vi laget tidligere. Trykk forsiktig på hver plate for å feste den på plass.
5. Vi kobler kontaktene til de ytre fotocellene til bussen, henholdsvis "+" og "-".Det anbefales å bruke en bredere sølvleder til bussen.
6. Solbatteriet skal være utstyrt med en blokkeringsdiode, som kobles til kontaktene og hindrer batteriene i å lades ut gjennom strukturen om natten.
7. Vi borer hull i bunnen av rammen for å få ut ledningene.

Ledningene må festes til rammen slik at de ikke dingler, dette kan gjøres med silikonforsegling.

Trinn #4 – Test batteriet før forsegling

Testing av solcellepanelet må utføres før forsegling, for å kunne eliminere feil som ofte oppstår ved lodding. Det er best å teste etter lodding av hver rad med elementer - dette gjør det mye lettere å oppdage hvor kontaktene er dårlig koblet.

For testing trenger du et vanlig husholdningsamperemeter. Målinger må tas på en solrik dag kl 13-14 timer, solen skal ikke skjules av skyer.

Vi tar batteriet ut og installerer det i samsvar med den tidligere beregnede helningsvinkelen. Vi kobler amperemeteret til batterikontaktene og måler kortslutningsstrømmen.

Poenget med å teste er at driftseffekten til den elektriske strømmen skal være 0,5-1,0 A lavere enn kortslutningsstrømmen. Enhetsavlesningene skal være over 4,5 A, noe som indikerer funksjonaliteten til solbatteriet.

Hvis testeren gir lavere avlesninger, er sannsynligvis sekvensen for tilkobling av fotocellene brutt et sted.

Vanligvis hjemmelaget solcellebatteri, konstruert av fotoceller i gruppe B, gir avlesninger på 5-10 A, som er 10-20% lavere enn for industrielt produserte solcellepaneler.

Trinn #5 - forsegling av fotocellene plassert i huset

Forsegling kan kun gjøres etter å ha kontrollert at batteriet fungerer. For forsegling er det best å bruke en epoksyforbindelse, men gitt at materialforbruket vil være stort, og kostnadene er omtrent 40-45 dollar. Hvis det er litt dyrt, kan du bruke samme silikonforsegling i stedet.

Når du bruker silikonforsegling, gi preferanse til den hvis emballasje indikerer at den er egnet for bruk ved minusgrader

Det er to forseglingsmetoder:

• full fylling, når panelene er fylt med fugemasse;
• påføring av fugemasse på rommet mellom fotocellene og på de ytre elementene.

I det første tilfellet vil forseglingen være mer pålitelig. Etter helling skal tetningsmassen stivne. Deretter monteres plexiglass på toppen og presses tett mot de silikonbelagte platene.

For å gi støtdemping og ekstra beskyttelse mellom baksiden av fotocellene og sponplaterammen, anbefaler mange håndverkere å installere en hard skumpute med en bredde på 1,5-2,5 cm.

Dette er ikke nødvendig, men det er tilrådelig, gitt at silisiumskiver er ganske skjøre og lett skadet.

Etter installasjon av plexiglasset legges en vekt på strukturen, under påvirkning av hvilken luftbobler presses ut. Solbatteriet er klart og etter gjentatt testing kan det installeres på et forhåndsvalgt sted og kobles til solcelleanlegget i hjemmet ditt.

Konklusjoner og nyttig video om temaet

Gjennomgang av fotoceller bestilt fra en kinesisk nettbutikk:

Videoinstruksjoner for å lage et solcellebatteri:

Å lage et solcellebatteri med egne hender er ikke en lett oppgave. Effektiviteten til de fleste av disse batteriene er 10-20 % lavere enn for industrielt produserte paneler. Det viktigste når du skal designe et solcellebatteri er å velge og installere fotocellene riktig.

Ikke prøv å lage et stort panel med en gang. Prøv å bygge en liten enhet først for å forstå alle nyansene i denne prosessen.

Har du praktiske ferdigheter i å lage solcellepaneler? Vennligst del opplevelsen din med besøkende på nettstedet vårt - skriv kommentarer i blokken nedenfor. Der kan du stille spørsmål om emnet for artikkelen.