Solpaneler er en energikilde, der kan bruges til at generere elektricitet eller varme til en bygning med lav stigning. Her er bare solcellepaneler med en høj omkostning og er ikke tilgængelige for de fleste beboere i vores land. Er du enig?
Det er en anden ting, når et solbatteri er lavet af ens egne hænder - omkostningerne reduceres markant, og et sådant design fungerer ikke dårligere end et industrielt panel. Hvis du alvorligt overvejer at købe en alternativ strømkilde, kan du prøve at gøre det selv - dette er ikke meget vanskeligt.
Artiklen vil fokusere på fremstilling af solcellepaneler. Vi fortæller dig, hvilke materialer og værktøjer der skal bruges til dette. Og lidt nedenfor finder du trinvise instruktioner med illustrationer, der tydeligt demonstrerer arbejdsforløbet.
Kort om enheden og arbejde
Solens energi kan konverteres til varme, når energikilden er en varmeoverførselsfluid eller til elektrisk energi opsamlet i batterier. Batteriet er en generator, der fungerer efter princippet om den fotoelektriske effekt.
Konvertering af solenergi til elektricitet sker efter udsættelse for sollys på solcellepaneler, som er hoveddelen af batteriet.
I dette tilfælde "frigør" lyskvanta deres elektroner fra ekstreme baner. Disse frie elektroner giver en elektrisk strøm, der passerer gennem regulatoren og akkumuleres i batteriet, og derfra går det til energiforbrugere.
Billedgalleri
Foto fra
Siliciumskive solcelleenhed
Dannelse af en positiv strømsti
Oprettelse af negative aktuelle linjer bagfra
Tilslutning af leder og blokeringsdiode
Siliciumelementer fungerer som fotocelleplader. En siliciumskive er belagt på den ene side med et meget tyndt lag fosfor eller bor - et passivt kemisk element.
På dette sted frigives under påvirkning af sollys et stort antal elektroner, som fastholdes af fosforfilmen og ikke flyver fra hinanden.
Der er metal “spor” på overfladen af pladen, på hvilke frie elektroner stiller op og danner en ordnet bevægelse, dvs. elektricitet.
Jo mere sådanne siliciumskive-solceller, desto mere elektrisk strøm kan opnås. Læs mere om princippet om drift af solbatteriet nedenfor.
Det øverste lag af pladesolcellerne er dækket med et lag, der ikke tillader reflektion af sollys fra pladerne, hvilket øger deres effektivitet
Materialer til oprettelse af en solplade
Når du begynder at bygge et solbatteri, skal du opbevare følgende materialer:
- silikatplader-fotoceller;
- spånplader, aluminiumshjørner og lameller;
- stift skumgummi med en tykkelse på 1,5-2,5 cm;
- et gennemsigtigt element, der fungerer som base for siliciumskiver;
- skruer, skruer;
- silikone fugemasse til udendørs brug;
- elektriske ledninger, dioder, terminaler.
Mængden af nødvendige materialer afhænger af størrelsen på dit batteri, som ofte er begrænset af antallet af tilgængelige fotoceller. Af de værktøjer, du har brug for: en skruetrækker eller et sæt skruetrækkere, en båndsav til metal og træ, et loddejern. For at teste det færdige batteri har du brug for et test-ammeter.
Overvej nu de vigtigste materialer mere detaljeret.
Siliciumskiver eller fotoceller
Der er tre typer solceller til batterier:
- polykrystallinske;
- monokrystallinsk;
- amorf.
Polykrystallinske skiver er kendetegnet ved lav effektivitet.Størrelsen på den gunstige virkning er ca. 10 - 12%, men denne indikator falder ikke over tid. Varigheden af polykrystaller er 10 år.
Solbatteriet er samlet fra moduler, der igen består af solcelleomformere. Batterier med hårde siliciumfotoceller er en slags sandwich med rækkefølge arrangerede lag fastgjort i en aluminiumsprofil
Monokrystallinske fotoceller kan prale af en højere effektivitet på 13-25% og med en lang levetid på over 25 år. Over tid falder imidlertid effektiviteten af enkeltkrystaller.
Enkeltkrystalkonvertere opnås ved savning af kunstigt dyrkede krystaller, hvilket forklarer den højeste fotokonduktivitet og produktivitet.
Filmfotokonvertere opnås ved påføring af et tyndt lag af amorf silicium på en polymerfleksibel overflade
Fleksible amorfe siliciumbatterier er de mest avancerede. Den fotoelektriske konverter sprøjtes eller afsættes på en polymerbase. Effektivitet i området 5 - 6%, men filmsystemer er ekstremt praktiske at installere.
Filmsystemer med amorfe fotokonvertere optrådte relativt for nylig. Dette er en ekstremt enkel og ekstremt billig form, men hurtigere end konkurrenter, der mister forbrugerkvaliteter.
Det er upassende at bruge fotoceller i forskellige størrelser. I dette tilfælde vil den maksimale strøm, der genereres af batterierne, være begrænset af strømmen for den mindste celle. Derfor vil større plader ikke fungere ved fuld kapacitet.
Når du køber fotoceller, skal du spørge sælgeren om leveringsmetoden, de fleste sælgere bruger voksmetoden for at forhindre ødelæggelse af skrøbelige elementer
Som oftest bruges monokrystallinske og polykrystallinske fotoceller, der er 3 x 6 tommer i størrelse, til selvfremstillede batterier, som kan bestilles i online butikker som f.eks. E-buy.
Omkostningerne ved solceller er ret høje, men mange butikker sælger de såkaldte elementer i gruppe B. Produkter, der er tildelt denne gruppe, er defekte, men egnede til brug, og deres omkostninger er lavere end prisen på standardplader med 40-60%.
De fleste onlinebutikker sælger solceller i sæt på 36 eller 72 fotovoltaiske konverteringsplader. Busser kræves for at forbinde individuelle moduler til batteriet; terminaler er nødvendige for at oprette forbindelse til systemet.
Billedgalleri
Foto fra
Polykrystallinsk fotovoltaisk plade
For- og bagside af siliciumskive
Monokrystallinsk fotovoltaisk plade
Bagsiden af en enkelt krystalplade
Trådramme og gennemsigtigt element.
Rammen til det fremtidige panel kan være lavet af trælister eller aluminiumshjørner.
Den anden mulighed foretrækkes af flere årsager:
- Aluminium er et let metal, der ikke giver en alvorlig belastning på støttestrukturen, som batteriet er planlagt installeret på.
- Ved udførelse af korrosionsbehandling er aluminium ikke modtageligt for rust.
- Optager ikke fugt fra miljøet, rådner ikke.
Når du vælger et gennemsigtigt element, er det nødvendigt at være opmærksom på sådanne parametre som brydningsindekset for sollys og evnen til at absorbere infrarød stråling.
Effektiviteten af fotoceller afhænger direkte af den første indikator: jo lavere brydningsindeks, jo højere er effektiviteten af siliciumskiver.
Plexiglas eller dets billigere version, Plexiglas, har den minimale lysreflektion. Polycarbonat har et lidt lavere brydningsindeks.
Værdien af den anden indikator bestemmer, om siliciumfotocellerne selv vil varme op eller ej. Jo mindre pladerne opvarmes, jo længere vil de vare. IR-stråling absorberes bedst af et specielt varmeabsorberende plexiglas og glas med IR-absorption. Lidt værre - almindeligt glas.
Hvis det er muligt, ville den bedste mulighed være at bruge antireflekterende gennemsigtigt glas som et gennemsigtigt element.
I henhold til forholdet mellem omkostninger og brydningsindeks for lys og absorption af infrarød stråling er plexiglas den bedste mulighed til fremstilling af solceller
Systemdesign og valg af sted
Designet af solsystemet inkluderer beregningen af den krævede størrelse af solpladen. Som nævnt ovenfor er batteriets størrelse normalt begrænset af dyre fotoceller.
Solbatteriet skal installeres i en bestemt vinkel, hvilket sikrer maksimal eksponering for siliciumskiver af sollys. Den bedste mulighed er batterier, der kan ændre vinklen.
Stedet for at installere solcelleplader kan være meget forskelligartet: på jorden, på et hældt eller fladt tag i et hus, på tagene på bryggers.
Den eneste betingelse er, at batteriet skal placeres på den solrige side af stedet eller huset, som ikke er skraveret af en høj trækrone. I dette tilfælde skal den optimale hældningsvinkel beregnes ved hjælp af formlen eller ved hjælp af en specialiseret lommeregner.
Hældningsvinklen afhænger af husets placering, sæson og klima. Det er ønskeligt, at batteriet har evnen til at ændre hældningsvinklen efter sæsonændringer i solhøjden, fordi de fungerer mest effektivt, når sollys falder strengt vinkelret på overfladen.
For den europæiske del af SNG-landene er den anbefalede vinkel på stationær hældning 50 - 60 º. Hvis designet tilvejebringer en enhed til at ændre hældningsvinklen, er det bedre om vinteren at placere batterierne ved 70 º til horisonten, om sommeren i en vinkel på 30 º
Beregninger viser, at 1 kvadratmeter af solsystemet gør det muligt at få 120 watt. Derfor kan det ved beregninger konstateres, at der er behov for et solsystem på mindst 20 kvadratmeter for at forsyne den gennemsnitlige familie med elektricitet i en mængde på 300 kW pr. Måned.
Umiddelbart at installere et sådant solsystem er problematisk. Men selv installation af et 5-meters batteri vil hjælpe med at spare energi og yde et beskedent bidrag til økologien på vores planet. Vi anbefaler også, at du gør dig bekendt med princippet om beregning af det krævede antal solcellepaneler.
Solbatteriet kan bruges som backup-energikilde med hyppige nedlukninger af centraliseret strømforsyning. For automatisk skift skal der leveres et uafbrydeligt kraftsystem.
Et sådant system er praktisk, idet solsystemets batteri, når der bruges en traditionel strømkilde, samtidig oplades. Udstyret, der betjener solbatteriet, er placeret inde i huset, så det er nødvendigt at give et specielt rum til det.
Når du placerer batterier på et skråt tag af huset, skal du ikke glemme panelets hældningsvinkel, ideel når batteriet har en enhed til sæsonbestemt variation af hældningsvinklen
Installation af et solcellepanel i trin
Ved at vælge et sted at placere et solpanel og udstyr til service af solsystemet, samt have alle de nødvendige materialer og værktøjer, kan du begynde at installere batteriet.
Under installationen er det nødvendigt at overholde sikkerhedsforholdsregler, især når du installerer det færdige panel på husets tag. Overvej en trin-for-trin algoritme til, hvordan man opretter et solbatteri.
Trin # 1 - lodning af siliciumskivekontakter
Installation af et hjemmelavet solbatteri begynder ofte med lodning af fotocelleledere. Selvfølgelig, hvis du har mulighed for det, er det bedst at købe solceller straks med ledere, som lodning er et meget vanskeligt og omhyggeligt arbejde, der tager meget tid.
Lodning udføres som følger:
- Der tages en siliciumfotocelle uden ledere og en metalstrimmelleder.
- Lederne skæres ved hjælp af et kartonemne, deres længde er 2 gange større end størrelsen på siliciumskiven.
- Dirigenten er lagt pænt på pladen. På et element - to ledere.
- På det sted, hvor lodningen udføres, er det nødvendigt at anvende syre til at arbejde med loddejernet.
- Lodde med et loddejern ved omhyggeligt at forbinde lederen til pladen.
Under lodning må du ikke trykke på silikatelementet, som det er meget skrøbeligt og kan kollapse! Hvis du er heldig, og du har købt fotoceller med færdige kontakter, vil du spare dig for langt og vanskeligt arbejde og straks gå videre til fremstilling af rammen til det fremtidige batteri.
Lodningskontakter til defekte gruppe B-fotoceller udføres i samme retning på samme måde som for hele plader
Trin 2 - at gøre rammen til solcellepanelet
Rammen er det sted, hvor fotocellerne vil blive installeret. Til fremstilling af rammen tages aluminiumshjørner og lameller, hvorfra rammene er foldet. Den anbefalede hjørnestørrelse er 70-90 mm.
Silikone tætningsmasse påføres indersiden af metalhjørnerne. Tætningshjørner skal udføres omhyggeligt, holdbarheden af hele strukturen afhænger af dette.
Når aluminiumsrammen er klar, skal du fortsætte med at fremstille bagsiden. Bagkassen er en trækasse lavet af spånplade med lave sider.
Høje sider skaber en skygge på fotocellerne, så deres højde bør ikke overstige 2 cm. Siderne skrues vha. Selvskærende skruer og en skruetrækker.
Billedgalleri
Foto fra
Lager en sag til et solbatteri
Luftåbninger i siderne af huset
Silicon wafer support
Maling af husdele til vandisolering
I bunden af kassen er ventilationshuller lavet af spånplade. Afstanden mellem hullerne er ca. 10 cm. Der monteres et gennemsigtigt element i aluminiumsrammen (plexiglas, antireflekterende glas, plexiglas).
Det transparente element presses og fastgøres, dets fastgørelse udføres ved hjælp af hardware: 4 i hjørnerne samt 2 fra det lange og 1 fra den korte side af rammen. Hardware fastgøres med skruer.
Rammen til solbatteriet er klar, og du kan gå videre til den mest kritiske del - installationen af solceller. Før installation er det nødvendigt at rengøre plexiglaset fra støv og affedte med en alkoholholdig væske.
Trin # 3 - montering af siliciumskivefotoceller
Montering og lodning af siliciumskiver er den mest tidskrævende del af at skabe dit eget solcellepanel. Først lægger vi fotocellerne ud på plexiglas med blå plader nede.
Hvis du samler batteriet for første gang, kan du bruge underlaget til markering for at placere pladerne nøjagtigt i en lille (3-5 mm) afstand fra hinanden.
- Vi lodder fotocellerne i henhold til følgende ledningsdiagram: “+” spor er placeret på forsiden af pladen, “-” - på bagsiden. Inden lodning påføres forsigtigt flux og lodning for at forbinde kontakterne.
- Vi lodder alle fotoceller sekventielt i rækker fra top til bund. Rækkerne skal derefter også forbindes.
- At komme til klistrede fotoceller. For at gøre dette skal du påføre en lille mængde fugemasse i midten af hver siliciumskive.
- Vi drejer de resulterende kæder med fotoceller med forsiden opad (hvor de blå plader er) op og placerer pladerne i henhold til de markeringer, der blev anvendt tidligere. Tryk forsigtigt på hver plade for at låse den på plads.
- Kontakterne til de ekstreme fotoceller vises på bussen henholdsvis “+” og “-”. En bredere sølvleder anbefales til dækket.
- Solbatteriet skal være udstyret med en blokerende diode, der tilsluttes kontakterne og forhindrer afladning af batterier gennem strukturen om natten.
- I bunden af rammen borer vi huller til udgangen af ledninger til ydersiden.
Trådene skal fastgøres til rammen, så de ikke hænger, du kan gøre dette ved hjælp af silikone tætningsmasse.
Billedgalleri
Foto fra
Klargøring af siliciumskiver til lodning
Tørring af voksfrie battericeller
Tegning af konturen af pladerne på underlaget
Processen med lodning af fotovoltaiske celler
Tilslutning af siliciumskiver til et solcellepanel
Limning af siliciumskive
Enhed med enhedens kobberstrømførende samleskinner
Kontrol af batteriets ydelse
Trin # 4 - test af batteriet før tætning
Test af solcellepanelet skal udføres, før det forsegles for at kunne eliminere funktionsfejl, der ofte opstår under lodning. Det er bedst at teste efter lodning af hver række elementer - det er meget lettere at registrere, hvor kontakterne er dårligt forbundet.
For testning har du brug for et almindeligt husholdningsammeter. Målingerne skal udføres på en solskinsdag kl. 13-14 timer. Solen skal ikke skjules af skyer.
Vi tager batteriet ud på gaden og installerer i overensstemmelse med den tidligere beregnede hældningsvinkel. Vi forbinder ammeteret til batterikontakterne og måler kortslutningsstrømmen.
Betydningen af testning er, at arbejdsstyrken for den elektriske strøm skal være 0,5-1,0 A lavere end kortslutningsstrømmen. Enhedens målinger skal være højere end 4,5 A, hvilket indikerer solbatteriets effektivitet.
Hvis testeren giver mindre aflæsninger, er et sted, sekvensen af forbindelse af fotocellerne sandsynligvis ødelagt.
Normalt giver et hjemmelavet solbatteri konstrueret fra fotoceller i gruppe B en aflæsning på 5-10 A, hvilket er 10-20% lavere end industrielle solcellepaneler.
Billedgalleri
Foto fra
Trin 9: Efter kontrol af driften af batteridelene, der er forseglet på underlaget, anbringes de i huset
Trin 10: Underlag med plader inde i kabinettet er fastgjort på fire skruer. Ledningen, der forbinder batteridelene, føres gennem åbningerne.
Trin 11: En Schottky-diode er i serie forbundet til hver af halvdelene af det konstruerede batteri. Dets minus er forbundet med plus-systemet
Trin 12: Der bores et hul for at føre ledningerne ud af huset. Trådene er fastgjort med en knude, så de ikke hænger ud og fastgøres med en tætningsmasse
Trin 13: Efter påføring af tætningsmassen er det nødvendigt at tage en teknologisk pause, frigivet til polymerisation af sammensætningen
Trin 14: Et to-polet stik er forbundet til ledningen, der er fjernet fra solcellepanelet. Stikket, der hører til det, er monteret på enhedens batteri, som vil oplade batteriet
Trin 15: Efter montering af begge dele af enheden og output af strømledningen udvendigt lukkes batteriet med en forberedt skærm
Trin 16: Inden tætning af samlingerne på solenergien udføres en sundhedsundersøgelse igen for at fjerne de fjernede kontakter i tide, hvis de detekteres
Installation af begge dele af batteriet i et forberedt etui
Montering af solpanelets bund inde i huset
Installation af en Schottky-blokeringsdiode
Konklusion fra huset til ydersiden af enhedens ledninger
Tætningsmiddelhærdning
Tilslutning af et 2-polet stik på en ledning
Installation af en lysoverførende skærm på enheden
Ydelsesovervågning inden tætning
Trin 5 - forsegling af fotoceller placeret i huset
Forsegling kan kun udføres ved at sikre, at batteriet fungerer. Til tætning er det bedst at bruge en epoxyforbindelse, men i betragtning af at materialeforbruget vil være stort, og dets omkostninger er omkring 40-45 dollars. Hvis det er lidt dyrt, kan du i stedet bruge det samme silikoneforseglingsmiddel.
Brug silikone tætningsmasse, foretrækk den, der er på emballagen, hvilket indikerer, at den er velegnet til brug under temperaturer under nul
Der er to måder at forsegle:
- fuld påfyldning, når panelerne er fyldt med fugemasse;
- påføring af fugemasse på mellemrummet mellem fotocellerne og de yderste elementer.
I det første tilfælde vil tætningen være mere pålidelig. Efter hældning skal fugemassen indstille. Derefter installeres plexiglas på toppen og presses tæt på pladerne belagt med silikone.
For at sikre dæmpning og yderligere beskyttelse mellem bagoverfladen på fotocellerne og rammen lavet af spånplader, anbefaler mange håndværkere at installere en pude af stift skumgummi, der er 1,5-2,5 cm bred.
Dette er ikke nødvendigt, men det er ønskeligt i betragtning af at siliciumskiverne er ret skrøbelige og let beskadiges.
Efter installation af plexiglas anbringes en belastning på strukturen, hvor påvirkningen af luftbobler presses ud. Solpanelet er klar, og efter gentagen test kan det installeres på et forudvalgt sted og tilsluttes solsystemet i dit hjem.
Oversigt over fotoceller bestilt fra den kinesiske online butik:
Videoinstruktion til fremstilling af et solbatteri:
At lave et solbatteri med egne hænder er ikke en let opgave. Effektiviteten af de fleste af disse batterier er lavere end for industripaneler med 10-20%. Det vigtigste ved design af et solbatteri er at vælge og installere solcellerne korrekt.
Forsøg ikke med det samme at oprette et stort panel. Forsøg først at opbygge en lille enhed for at forstå alle nuancerne i denne proces.
Har du praktiske evner til at skabe solcellepaneler? Del din oplevelse med besøgende på vores side - skriv kommentarer i nedenstående blok. Der kan du stille spørgsmål om artiklens emne.