Как сделать солнечную батарею своими руками — принцип и порядок сборки в домашних условиях солнечной панели нужной мощности

В современной жизни человеку приходится довольствоваться не только изобилием природных ресурсов, материалов, но и решать, находить способы минимизации самых различных экологических, промышленных, бытовых проблем: глобальное потепление, рост цен на электроэнергию, экологический ущерб, наносимый электростанциями.

Солнечная энергия – один из самых перспективных видов альтернативной энергетики, позволяющий решать множество задач, стоящих перед человечеством. Солнечные батареи широко применяются в повседневной жизни человека, в промышленности, быту, туризме и даже пчеловодстве.

Особенности самодельных солнечных батарей

При применении солнечных батарей стоит отметить, что наука до сих пор не умеет использовать чистую солнечную энергию. Для того чтобы использовать ее по назначению, нужно солнечную энергию преобразовать в электрическую.

Батареи способны преобразовать солнечную энергию в электрическую, а солнечные коллекторы вырабатывают тепловую энергию.

Для того чтобы такой вид энергии дошел до конечного потребителя, солнечные станции устанавливают на крышах домов, которые накапливают энергию в дневное время и отдают ее в ночное время суток.

• Солнечные панели состоят из соединенных между собой фотоэлектрических элементов, изготовленных из полупроводникого материала кремния.
• Когда солнечные лучи падают на отрицательно-заряженную сторону, полупроводник освобождает электроны, которые начинают блуждать по кристаллической решетке.
• На их месте появляются дырки, под воздействием электрического поля появляется разность потенциалов. Движение свободных электронов порождает электрический ток.

Антибликовое покрытие позволяет уменьшить потери от отражения света, а стекло защищает от неблагоприятных погодных условий. Эффективность переработки солнечного света составляет всего 12-18 %, максимум достигая 40 %.

В зависимости от размера поля соединенных фотоэлементов мощность батареи бывает различной.

Устанавливать солнечную батарею необходимо в местах, где отсутствует затенение в светлое время суток и соблюдать падение солнечных лучей под 90 градусов.

Самостоятельная сборка солнечных батарей

Материалы и инструменты для работы:

• Фотоэлектрохимические элементы с припаянными проводниками;
• Паяльник – ручной прибор, предназначенный для соединения различных деталей при помощи специального материала под воздействием высоких температур;
• Мультиметр – электроизмерительный прибор, который выполняет функции вольтметра (измерение напряжения), амперметра (измерение тока) и омметра (измерение сопротивления);
• Профиль или алюминиевые уголки;
• Шурупы;
• Диоды Шоттки – в полупроводниковом диоде происходит малое падение напряжения в отличие от обычного диода;
• Клей-герметик – состав включает силикон, который затвердевает при достижении комнатной температуры;
• Проводники;
• Стеклянные поверхности;
• ДСП или фанера;
• Ножовка.

Пошаговый алгоритм по монтажу солнечной батареи

Самостоятельная сборка солнечной батареи включает следующие этапы:

1. На основу необходимо выложить заранее рассчитанное количество фотоэлементов с шагом не более 50 мм и нанести разметку. К положительному проводнику подключить диод Шоттки, который и отвечает за работу прибора в темное время суток. После проведения подготовительных мероприятий, элементы спаиваются между собой и проверяется работоспособность цепи.
2. Бортики рамы также собираются самостоятельно из пластиковых уголков или металлического профиля, соединяются элементы силиконовым клеем-герметиком. После собранного каркаса снизу прикрепляется лист фанеры или ДСП и перфорируются отверстия для создания циркуляции воздуха и выводов проводов.
3. На полученный каркас размещается собранная цепь по заранее нанесенной разметке и приклеивается с помощью клея-герметика.
4. Фотоэлементы также необходимо загерметизировать полной или частичной заливкой. Для вытравливания воздуха на цельную конструкцию можно поставить груз.

Солнечная батарея из различных материалов своими руками

Солнечная батарея из оптического диска

Для того чтобы сделать солнечную батарею из обычного CD-диска потребуются три кремниевых стабилитрона (2С168).

Стабилитрон – особый тип диода, который работает при обратном смещении при определенном заданном напряжении.

• Прежде всего на самом диске нужно сделать несколько витков из проволоки и закрепить термоклеем, сами витки будут напоминать лепестки цветов вокруг отверстия диска. Между обмотками разместить и впаять стабилитроны.
• Одну из обмоток нужно разрезать для создания выводов снятия параметров напряжения. После зачистки выводов необходимо припаять к ним участки проводов, чтобы удобно было приставлять щупы мультиметра. Для проверки работоспособности батареи замеряем мультиметром параметры напряжения цепи.

С использованием диодов Шоттки 2С168 напряжение должно равняться 2,5-3,5 мВ, под прямыми солнечными лучами значение значительно увеличится – 1,3 В.

Солнечная батарея из медной фольги

Чтобы не тратить большое количество времени на закупку и поиски электрических элементов, опытные умельцы могут соорудить солнечную батарею даже из листов медной фольги:

• Для этого необходимо взять фольгированный материал и очистить его от различного рода загрязнений, чтобы не уменьшать мощность готовой схемы.
• Не нужно недооценить и влияние процесса оксидирования. Чтобы очистить лист, необходимо накалить его на электрической плите до окрашивания в черный цвет. Это означает, что образовался оксид меди, который нужно полностью остудить и удалить с поверхности листа. Со вторым материалом данные действия не потребуются.
• Оба листа теперь нужно поместить в прозрачную емкость так, чтобы соприкосновение между ними отсутствовало, и залить соляным раствором. Материалы лучше всего разместить так, чтобы верх выступал на 2,5 сантиметра.
• Щупы мультиметра аккуратно закрепляются на каждом из листов.

Солнечные батареи из подручных средств

Светильник. Для того, чтобы собрать схему для светильника, необходимо приобрести:

• Аккумулятор – для хранения энергии;
• Белого свечения светодиоды;
• Резистор, с номиналом напряжения 33 Ом, для каждого светодиода;
• Транзистор – триод с тремя выводами;
• Выпрямительный диод – для преобразования переменного тока в постоянный;
• Солнечные ячейки;
• Добавочный резистор.

Электрическая схема: отрицательно заряженные электроды всех светодиодов собираются в один узел, к положительным электродам припаиваются одним концом резисторов, номиналом 33 Ом.

Противоположные концы резисторов припаиваются вместе к коллекторному выходу транзистора. Базовый выход транзистора выходит на резистор, номиналом 3,6 кОм, а эмиттер на отрицательно заряженный выход выпрямительного диода.

Анод диода соединен с резистором базы, положительный выход солнечных элементов подается на этот же узел. Минус подается на катоды светодиодов. Солнечные ячейки соединяются для увеличения мощности итоговой работы.

Собранная схема помещается в пустую банку или емкость, собранные ячейки наклеиваются на кусок фанеры.

Фонарь

Зачастую готовые сборки фонарей не отличаются особой надежностью, быстро ломаются и приходят в негодность. Любую китайскую комплектацию готового фонаря можно с легкостью усовершенствовать, воспользовавшись уже имеющимся набором элементов:

• В донышке фонаря, который может быть сделан из стеклянных или пластиковых банок или бутылок, необходимо подготовить отверстия диаметром 7-10 миллиметров. К заранее вырезанному поливинилхлоридовому основанию приклеивается собранная цепь из фотоэлементов, в месте выводов проводов нужно загерметизировать отверстия.
• Светодиод размещается в центральной части полости пластиковой трубки, а плата электроники, состоящая уже из готовой цепи электрических элементов, соединяется с проводами панели.

Зарядка для телефона

Четыре полупроводниковых материала соединить последовательно и к положительному выходу соединить с диодом Шоттки.

Базовый линейный стабилизатор напряжения, номиналом 5 В, и специализированный разъем USB для зарядки располагаются сразу после собранной цепи, границы модулей покрываются термоклеем. Такая простая схема обеспечит зарядку телефонного аппарата с использованием альтернативного вида энергии.

Солнечные батареи можно устанавливать в самых различных местах: крыши домов, различные навесы, свободные земляные участки, балконы, заборы.

Спектр применения солнечной энергии очень широк, из достоинств применения можно отметить: простоту конструкции, небольшой вес, надежность эксплуатации, бесшумность, отсутствие загрязнения окружающей среды и длительный срок службы.

Фото как сделать солнечную батарею своими