Фотоэлементы своими руками: создание солнечной батареи в домашних условиях

Устройство и принцип работы

Есть два основных способа использования солнечной энергии:

• Непосредственное использование для нагрева воды и хранения тепла в солнечных системах и для горячего водоснабжения.
• Преобразование света в электричество.

Ссылка. Основные законы преобразования света в электричество были сформулированы в конце XIX века русским ученым Александром Столетовым.

Первые солнечные панели появились в семидесятых годах прошлого века, но несовершенные технологии и низкая эффективность сделали производство аккумуляторов дорогим и нерентабельным. И только последние разработки в этой области сделали производство солнечной электроэнергии технически и экономически доступным.

Существуют разные типы панелей, в которых используются разные материалы. Но все они основаны на полупроводниках. Преобразование света основано на внутреннем фотоэффекте pn перехода: появлении дополнительных «дырок» и свободных электронов под действием света. Электроны «стремятся» к n-области, дырки — к p-области. В результате перераспределения заряда между областями возникает разность потенциалов и через переход течет ток.

Каждый заводской модуль солнечной батареи имеет собственную опорную раму с расположенной на ней клеммной колодкой. Это позволяет объединять модули в единую систему, с подключением к общему оборудованию, что позволяет контролировать работу, накапливать электроэнергию, преобразовывать ее и распределять между потребителями. А для защиты фотоэлементов используется специальное покрытие из закаленного стекла.

Фиксированные солнечные панели также оснащены инверторами, преобразующими постоянный ток в переменный. Компактным модулям не нужны инверторы для питания устройств с батарейным питанием.
Подобный компактный модуль можно сделать своими руками из диодов или транзисторов и подключить к «промежуточной» батарее. И уже от него заряжать мобильный телефон (как от Power Box) или использовать для питания светодиодной лампы.

Видео — как изготавливается солнечная батарея своими руками?

Материалы для создания солнечной пластины

Когда вы начинаете строить солнечную батарею, нужно запастись следующими материалами:

• силикатные пластины-фотоэлементы;
• листы ДСП, алюминиевые уголки и рейки;
• жесткий поролон толщиной 1,5-2,5 см;
• прозрачный элемент, служащий основой для кремниевых пластин;
• шурупы, саморезы;
• силиконовый герметик для экстерьера;
• электрические кабели, диоды, клеммы.

Количество необходимого материала зависит от размера батареи, который очень часто ограничивается количеством доступных фотоэлементов. Из инструментов вам потребуются: отвертка или набор отверток, ножовка по металлу и дереву, паяльник. Для проверки готового аккумулятора понадобится тестер амперметра.

Теперь рассмотрим наиболее важные материалы более подробно.

Кремниевые пластины или фотоэлементы

Батарейные фотоэлементы бывают трех типов:

• поликристаллический;
• монокристаллический;
• аморфный.

Поликристаллические пластины характеризуются низким КПД. Фактический размер запасов составляет порядка 10–12%, но со временем этот показатель не уменьшается. Срок работы поликристаллов — 10 лет.

Солнечная батарея собирается из модулей, которые в свою очередь состоят из фотоэлектрических преобразователей. Батареи с твердыми кремниевыми фотоэлементами представляют собой своего рода сэндвич с последовательными слоями, закрепленными в алюминиевом профиле

Монокристаллические солнечные элементы имеют более высокий КПД — 13-25% и длительный срок службы — более 25 лет. Однако со временем эффективность отдельных кристаллов снижается.

Монокристаллические преобразователи получают путем распиливания искусственно выращенных кристаллов, что объясняет максимальную фотопроводимость и производительность.

Пленочные фотопреобразователи производятся путем нанесения тонкого слоя аморфного кремния на гибкую полимерную поверхность

Гибкие батареи из аморфного кремния — это современный уровень техники. Их фотоэлектрический преобразователь напыляется на полимерную основу или расплавляется. Эффективность порядка 5-6%, но установка пленочных систем чрезвычайно рентабельна.

Пленочные системы с аморфными фотопреобразователями появились сравнительно недавно. Это предельно просто и максимально дешево, но при этом теряет потребительские качества быстрее конкурентов.

Использовать фотоэлементы разных размеров нецелесообразно. В этом случае максимальный ток, генерируемый батареями, будет ограничен током меньшего элемента. Это означает, что пластины большего размера не будут работать на полную мощность.

При покупке фотоэлементов уточняйте у продавца способ доставки, большинство продавцов используют восковой метод, чтобы избежать разрушения хрупких предметов

Чаще всего для самодельных аккумуляторов используются моно- и поликристаллические фотоэлементы размером 3х6 дюймов, которые можно заказать в интернет-магазинах E-buy.

Стоимость фотоэлементов довольно высока, но во многих магазинах продаются так называемые элементы группы В. Товары, отнесенные к этой группе, являются бракованными, но пригодны к эксплуатации, а их стоимость на 40-60% ниже, чем у стандартных пластин%.

Большинство интернет-магазинов продают фотоэлементы в наборах из 36 или 72 фотоэлектрических преобразовательных пластин. Перемычки нужны для подключения отдельных модулей к батарее; клеммы потребуются для подключения к системе.

Фотогалерея Их недостаток — не слишком высокий КПД и жесткость, для прокладки которых требуется прочный фундамент, на тыльной стороне пластины имеется 6 контактов для сварки токоведущей линии. С внешней стороны контакт проложен сплошной полосой или пунктирной линией. Пластины монокристаллического кремния почти в три раза мощнее поликристаллических и почти в четыре раза дороже стабильность Поликристаллическая фотоэлектрическая пластина Передняя и задняя стороны кремниевых фотоэлектрических пластин

Каркас и прозрачный элемент

Каркас для будущего панно можно сделать из деревянных реек или алюминиевых уголков.

Второй вариант предпочтительнее по ряду причин:

• Алюминий — это легкий металл, который не оказывает серьезной нагрузки на несущую конструкцию, на которую предполагается установить аккумулятор.
• При проведении антикоррозионной обработки алюминий не подвержен ржавчине.
• Он не впитывает влагу из окружающей среды, не гниет.

При выборе прозрачного элемента необходимо обращать внимание на такие параметры, как показатель преломления солнечного света и способность поглощать инфракрасное излучение.

Эффективность фотоэлементов будет напрямую зависеть от первого показателя: чем ниже показатель преломления, тем выше эффективность кремниевых пластин.

Минимальный коэффициент отражения света для оргстекла или его более дешевого варианта — оргстекла. Поликарбонат имеет немного меньший показатель преломления.

Значение второго показателя определяет, будут ли нагреваться сами кремниевые солнечные элементы. Чем меньше вы нагреваете тарелки, тем дольше они прослужат. Лучше всего ИК-излучение поглощается специальным теплопоглощающим оргстеклом и ИК-поглощающим стеклом. Чуть хуже обычное стекло.

По возможности лучшим вариантом будет использование прозрачного антибликового стекла в качестве прозрачного элемента.

По соотношению стоимости и показателей преломления света и поглощения инфракрасного излучения оргстекло является наиболее оптимальным вариантом для производства солнечных элементов

Солнечная панель из диодов

Для изготовления панели могут использоваться диоды в металлических и стеклянных корпусах. Первый вариант более мощный, но требует больше времени. Второй вариант проще, хотя для достижения той же эффективности требуется больше элементов.

Панель из диодов в металлическом корпусе

Диоды КД203

Если говорить о максимальной мощности, которую можно получить от кристалла полупроводника, то лучшими в этом плане будут диоды серии КД203 (KD2010).

На полном солнце кристалл способен выдавать напряжение около 0,7 В при токе до 7 мА. Но сложность заключается в том, что диоды этой серии выполнены в металлокерамическом корпусе, который при установке на металлическое шасси одновременно выполняет роль радиатора.

Чтобы извлечь кристалл полупроводника кремния и «открыть» его для освещения, необходимо:

• аккуратно разбейте керамику и освободите верхний контакт;
• открыть корпус, сняв «крышку» с основания»;
• нагреть диод до температуры плавления олова, которым припаяны контакты к кристаллу;
• освободите кристалл от верхнего жесткого контакта и вместо этого припаяйте гибкий провод.

Диоды средней мощности в металлическом или стекло-металлическом корпусе серий D7, D214, D215, D226, D237, D242-D247 легче разбираются. Сначала боковыми фрезами вырезается жесткий контакт и часть корпуса в виде трубки со стороны анода. А затем вставив нож в шов между основанием и крышкой, вы открываете футляр. Для облегчения процесса можно предварительно слегка затянуть фланец корпуса в тисках, чтобы открылся зазор между основанием и крышкой.

И эту процедуру нужно проделать с каждым диодом, а их должно быть несколько десятков. В реальных условиях напряжение на одном кристалле будет не более чем в полтора раза максимум — около 0,5 В. Чтобы получить на выходе 5 В, необходимо последовательно соединить 10 кристаллов в один блок.

Примерно такое же соотношение между максимальной и реальной силой тока — нужно рассчитывать на значение 4-5 мА. Для «увеличения» силы тока и увеличения мощности солнечной батареи необходимо на панели параллельно подключить несколько блоков этого типа.

Сама панель должна иметь форму решетки ячеек двух разных диаметров, расположенных в несколько рядов, расположенных поочередно. Большое отверстие служит для размещения корпуса, меньшее — для гибкого проводника, соединяющего соседние диоды в цепи. Такая заготовка для диодов в металлическом корпусе без крышки выглядит так:

Возможны и другие варианты оформления панелей, но принцип тот же: последовательно-параллельное соединение элементов. Принцип того, как сделать солнечную батарею из диодов, описывали еще в советские времена. Ниже фото иллюстрации того времени, показывающее, как разбирать элементы, и принципиальная схема подключения:

Панель из диодов в стеклянных корпусах

Эти элементы менее мощные и способны «генерировать» токи менее одного миллиампера, но их преимущество в том, что полупроводниковый кристалл не обязательно должен быть «открытым».

Для некоторых серий корпус изначально прозрачный, а для тех элементов, корпуса которых окрашены, достаточно смыть краску растворителем.

К ним относятся диоды Д223Б, которые способны выдавать напряжение порядка 0,3 В при оптимальной ориентации по отношению к яркому солнцу, что практически сопоставимо с более мощными аналогами.

Пошаговый процесс изготовления солнечной панели выглядит так:

• поместите диоды на некоторое время в емкость с растворителем;
• удалить элементы из растворителя и очистить от размягченной краски;
• проводники анода изогнуты на 180 ° (это необходимо для правильного положения полупроводникового кристалла относительно плоскости печатной схемы;
• элементы монтируются на плате, объединяя их в последовательно-параллельные группы согласно схеме подключения.

Вот как выглядит панель, состоящая из 9 блоков, соединенных параллельно, по 12 элементов в каждом:

Как вы можете видеть, помещенный на солнце, он выдает напряжение 2,5 В, а его мощности достаточно для полной зарядки суперконденсатора 0,47 Ф за 2 часа.

Панель из светодиодов

Любой светодиод имеет обратимость: он не только излучает свет при включении, но и наоборот — вырабатывает электричество при воздействии света. Максимальная ЭДС для сверхярких элементов — до 1,65 В, но ток очень небольшой — до 20 мкА. Зеленые индикаторные светодиоды с диаметром линзы 3 или 5 мм излучают почти 1,6 В. Красные и оранжевые светодиоды с линзой 5 мм немного меньше их.

Но сделать солнечную панель, которая может работать как эффективное зарядное устройство, не получится из-за чрезвычайно низкого тока.

Пошаговая инструкция по сборке панели из готовых элементов

Производство солнечной панели начинается с выбора инструментов и покупки солнечных батарей. Далее делаем каркас, соединяем элементы с аккумулятором, устанавливаем их в корпус, герметизируем конструкцию и подключаем к контроллеру и аккумулятору. Давайте разберемся, как самому сделать солнечную батарею.

Нам понадобятся такие материалы и инструменты

Перед тем, как приступить к сборке солнечной панели, нам потребуются следующие материалы:

• фотоэлементы;
• ДСП или фанера;
• деревянные рейки;
• алюминиевый уголок;
• стакан;
• герметик;
• диоды Шоттки;
• провода;
• крепежные болты, шурупы, гайки, шурупы;
• стекло или прозрачный полимер.

Также вам понадобится аккумулятор, контроллер и инвертор. Помимо материалов понадобятся еще следующие инструменты:

• набор отверток;
• электрическая дрель;
• отвертка;
• сварщик;
• мультиметр.

Шаг 1: Выбор элементов

лучше всего покупать кремниевые монокристаллические солнечные элементы. Они обладают большей эффективностью и более долговечны, чем другие модели ячеек.

Чтобы рассчитать, сколько элементов необходимо, необходимо определить общую площадь плит. Определяя его, следует учитывать, что от 1 кв. М можно получить 120 Вт. Следовательно, для получения 3 кВт энергии потребуется солнечная батарея площадью 3000 Вт / 120 Вт = 25 м2. Приведенные выше расчеты являются приблизительными и не учитывают особенности местности, где будет установлен генератор. Также мощность, обеспечиваемая таким блоком питания, зависит от погодных условий.

Важно! Ток и мощность, производимые фотоэлементом, зависят от его размера, а напряжение зависит от материала и типа элемента.

Часто в магазине продаются фотоэлементы со светочувствительным покрытием для защиты от механических повреждений. Для его удаления необходимо:

• распаковать панели и положить в горячую воду (температура воды до 90 градусов);
• когда воск растает и вода немного остынет, элементы нужно разделить;
• удалить остатки воска со всех панелей;
• вынуть элементы из воды и просушить.

Шаг 2: Делаем каркас

Размер рамки самодельных солнечных элементов зависит от размера фотоэлементов. При расчете габаритов также необходимо учитывать расстояние между элементами.

Чтобы сделать каркас из алюминиевых уголков, вам понадобится:

• разметить углы в алюминии;
• распилить их ножовкой по металлу под углом 45 градусов;

• прикрепите алюминиевые уголки друг к другу, как показано на рисунке;

• поставить уголок перпендикулярно сверху и нанести на него линию отреза;

• срезать 4 угла;

• определите центр кронштейна и просверлите отверстие диаметром 6 мм;

• отметьте отверстия в раме и отметьте цифрой угол и соответствующий кронштейн;

• просверлить в каркасе отверстия диаметром 5 мм;

• собрать конструкцию, используя заранее подготовленные болты и гайки;

• приклеиваем стекло к алюминиевой раме герметиком и герметизируем внешние и внутренние стыки силиконом.

Далее можно приступать к оформлению задней части рамы. Он состоит из фанерной стены и бортов из деревянных реек. Их высота не должна превышать 2 см, чтобы не заслонять светочувствительные элементы. Чтобы сделать деревянную часть корпуса, вам понадобятся:

• прикрутить к задней стене деревянные рейки с помощью саморезов;

• просверлить по бокам отверстия для вентиляции (диаметр сверла — 10 мм);

• также необходимо просверлить отверстия в стене по всей площади листа с шагом 100 мм.

Шаг 3: Схемы соединения элементов в батарею

Посмотрим, как собрать солнечную панель. Существует три схемы подключения солнечных элементов: параллельная, последовательная и смешанная.

При параллельном подключении напряжение остается неизменным для каждого модуля, а ток увеличивается во столько раз, сколько есть источников тока, подключенных последовательно. Например, если мы соединим таким образом две батареи с напряжением 15 В (30 ячеек по 0,5 В, соединенных параллельно) и мощностью 75 Вт, то мы получим блок питания 15 В и 150 Вт.

При параллельном подключении необходимо использовать диоды. Они необходимы для того, чтобы электрическая энергия высоковольтного модуля не поступала в батарею с более низкой разностью потенциалов. Они также предотвращают протекание тока батареи через элементы в ночное время. Подключаем диоды анодом к плюсу аккумулятора, как показано на схеме.

Последовательное соединение используется для увеличения напряжения источника питания. Текущая сила остается прежней. Если последовательно соединить те же элементы, что и в предыдущем примере, мы получим блок питания 30В 150Вт.

Используя смешанное соединение, можно увеличить как напряжение, так и ток, подаваемый солнечной панелью.

Кроме того, рекомендуются обходные диоды. Они подключаются параллельно фоточувствительным элементам и необходимы по соображениям безопасности. Если один из фотоэлементов выйдет из строя, через байпасный диод пройдет ток, и батарея продолжит работать. В качестве байпасных диодов лучше использовать диоды Шоттки, так как падение напряжения на них меньше.

Шаг 4: Как и чем их соединять

Монтаж солнечной батареи начинается с припайки соединительных проводов к светочувствительным элементам. Поскольку фотоэлементы очень хрупкие и легко повреждаются, лучше покупать их вместе с проводами.

Для пайки нам понадобятся: паяльник мощностью 40 Вт и более, спиртовой раствор канифоли и покрышки для солнечной батареи. В качестве кабеля можно также использовать медный интернет-кабель типа витая пара, с которого предварительно необходимо удалить изоляцию.

Чтобы сварить элементы, нужно сделать следующее:

• нарезаем нити на кусочки по картонному трафарету, при этом длина каждого отрезка должна быть в 2 раза больше длины фотоэлемента;

Обрезать нити

• место пайки на элементе покрыть спиртовым раствором канифоли;

• лужение проводов и точечная сварка на фотоэлементе;

• припаять провода.

Важно! При сварке нужно быть очень осторожным. Не давите на фотоэлемент, так как он хрупкий и легко сломается.

После того, как провода припаяны с верхней стороны, можно приклеивать элементы к стеклу. Алгоритм действий:

• располагаем элементы на стекле, при этом важно следить, чтобы расстояние между ними было 3… 5 мм. (можно использовать кресты, используемые для укладки плитки);

• обклеиваем фотоэлементы строительным силиконом;

• привариваем элементы с другой стороны;

• ремонтируем и выводим положительный и отрицательный провода.

Теперь вы можете окончательно проверить работоспособность объекта. Для этого измеряем напряжение на каждом элементе, оно должно быть 0,5 В. Если напряжение меньше 0,3 В, элемент непригоден.

Управление фотоэлементом

Шаг 5: Защита и герметизация сборки

лучше всего для герметизации использовать эпоксидный клей, но можно использовать и силиконовый герметик. Кроме того, он должен выдерживать отрицательные температуры. Для герметизации все фотоэлементы должны быть заполнены, от первого до последнего.

Здоровый! Чем выше температура окружающей среды, тем быстрее затвердевает герметик.

Шаг 6: Устанавливаем элементы в каркас

После отверждения герметика или эпоксидной смолы фотоэлементы можно устанавливать в корпус. Для защиты конструкции от механических повреждений рекомендуется между задней стенкой и каркасом установить прокладку из пенопласта. Однако это необязательно, но желательно, учитывая хрупкость кремниевых пластин. Затем алюминиевый каркас вставляется в деревянный каркас и на стык наносится герметик.

Шаг 7: Подключаем к контроллеру и аккумулятору

В дополнение к солнечной панели потребуются батарея, контроллер и инвертор, чтобы обеспечить электричеством весь дом. Контроллер заряда соединяет источники солнечной энергии и аккумулятор. Контролирует заряд аккумулятора и защищает аккумулятор от полной разрядки и перезарядки.

инвертор необходим для преобразования постоянного тока, генерируемого батареей, в переменный ток напряжением 220 В, от которого питается большинство электроприборов. Они отличаются формой выходного сигнала. Устройства, которые производят чистую синусоиду, более дорогие.

Целесообразность самодельной солнечной панели

Понимание этих физических свойств кремния поможет вам создать собственную солнечную панель. Чтобы начать работу, нужно подготовиться.

В любом случае всегда требуется резервный источник электроэнергии. Кроме того, стоимость солнечного киловатта значительно ниже, чем у традиционного электричества. Конечно, многие хотят покупать и устанавливать заводские солнечные батареи. Стоимость всего комплекта оборудования для домашней электростанции ужасающая. Поэтому очень актуален вопрос — как самому собрать солнечную батарею?

Более грамотный подход — рассчитать количество энергии, вырабатываемой модулем:

W = k * Pw * E / 1000

Где:

• E — количество солнечной радиации за известный период времени;
• k — коэффициент, который формируется летом — 0,5, зимой — 0,7;
• Pw — это мощность устройства.

На основании общего запланированного потребления энергии и расчетных данных рассчитывается общее потребление энергии.

Теперь, если в конечном итоге результат разделить на расчетную производительность фотоэлемента, мы получим количество необходимых модулей.

Составление проекта

На этапе подготовки проекта необходимо определить наиболее подходящее место для установки солнечной панели. Определите, с какой стороны участка больше всего солнечных лучей, нет тени от деревьев и других построек. Место установки может быть на земле, скатах крыш, стенах или самонесущих конструкциях. Например, если вы хотите установить солнечную панель на крыше, вам необходимо убедиться, что конструкция выдерживает ее вес.

Поскольку максимальная производительность моно- и поликристаллических ячеек гарантируется только при перпендикулярном воздействии солнечных лучей, рекомендуется собрать для них регулируемую конструкцию. Что позволит вам изменять угол наклона солнечной батареи в зависимости от сезона или даже времени суток. Поскольку положение источника света в разное время года и дня существенно отличается (рисунок 1).

Рис. 1: зависимость положения солнца от сезона

Также обратите внимание, что, например, в стационарно установленной батарее, которая вырабатывает 7 кВт / ч в идеальных условиях, утром и вечером будет вырабатываться только 3 кВт / ч. В результате, если батарея установлена ​​только в одном месте, она будет обеспечивать номинальную мощность только в течение нескольких месяцев в году. Если вы решили установить его в стационарном положении, панели необходимо расположить под углом от 50 до 60º, для регулируемых есть два ограничения — зимой 70º и летом 30º, а в промежуточный период они наклонены как стационарный.

Чтобы определить количество пластин, необходимо подсчитать, какой электрический ток или мощность генерирует одна из них или 1 м2. Обычно 1 м2 излучает около 125 Вт, поэтому, чтобы получить около 2,5 кВт для бытовых нужд, необходимо установить 20 м2 панелей.

Как собрать солнечную батарею в домашних условиях?

Если после изучения представленной выше информации желание заняться изготовлением солнечной батареи не пропадает, можно поэкспериментировать, создав и протестировав собственное творение. Кроме того, будет подробно рассмотрена сборка панели из монокристаллических пластин.

Монокристаллическая пластина 78 × 156 мм с двумя коллекторными дорожками на лицевой стороне. Симметрично им на тыльной стороне пластины линии сварки шин обозначены загнутыми контактными окнами.

В показанном примере домашний мастер собирает панель размером 750 × 960 мм из жестких монокристаллических листов диаметром 36 мм. Пластины установлены в четыре ряда по 9 фотоэлементов в каждом. Между фотоэлементами выдерживается расстояние примерно 10 ÷ 12 миллиметров.

Солнечные батареи устанавливаются на перила балкона, а также крепятся к его остеклению. Актуальна такая установка, если балкон расположен на солнечной стороне дома. Панель, установка которой будет показана, отмечена красной рамкой.

	Для работы вам понадобится, в первую очередь, сама посуда. Мастер рекомендует покупать их с запасом, так как они могут иметь разные параметры выходного напряжения, и из них вам придется выбрать 36 штук, у которых показатели наиболее близки друг к другу. Пруток представляет собой полосу из луженой меди, т.е уже покрытую оловом, что облегчает пайку. Вам понадобится около 10 метров узкой шины шириной 1,6 мм, шириной 2 метра и шириной 5 мм. Для электромонтажных работ необходимо подготовить обычный паяльник мощностью 40 Вт, паяльный флюс — раствор канифоли в спирте, спирт для обезжиривания поверхностей для пайки и последующей их очистки от остатков флюса, ватных шариков и палочек. В этом случае акриловое стекло толщиной 5 мм используется как основа для монтажа всего модуля. Для последующей герметизации фотоэлементов мастер решил использовать прозрачную бесцветную и стойкую поливинилхлоридную пленку ORACAL®751, которую часто используют для крепления рекламы на автомобилях.
	Несколько слов о том, почему была выбрана ширина шины именно 1,6 мм. Металл имеет свойство расширяться при нагревании и, соответственно, остывать, сокращаться. На солнечной батарее этот процесс будет происходить постоянно, то есть днем ​​сваренные шины будут увеличиваться в размерах, а ночью — наоборот, что не особо полезно для конструкции. По опыту мастер проверил ленту шириной 2 мм, но все же выбрал ширину 1,6 мм. По проводящим свойствам эти шины мало чем отличаются друг от друга, а более узкая еще менее подвержена линейной деформации.
	Приготовив все необходимое, имеет смысл заказать блюда в первую очередь. Как упоминалось выше, несмотря на то, что они являются образцом, на практике они часто могут иметь разные показатели. А для бесперебойной работы АКБ значения генерируемого напряжения должны быть как можно ближе друг к другу. Например, в этом случае во время выполнения теста было обнаружено, что фотоэлементы в одинаковых условиях (с искусственным освещением) могут генерировать от 0,19 до 0,35 вольт. лучше, если на одной панели будут присутствовать элементы, которые имеют максимально близкие значения, например от 0,30 до 0,33 вольт. Если в комплексе установить один или два элемента, существенно различающихся по выходному напряжению, они создадут никому ненужное сопротивление и перегреются. Таким образом, пластины, которые явно выпадают из общей массы, отталкиваются.
	При установке плит между ними будет оставлен зазор 10 ÷ 12 мм. Это необходимо для того, чтобы пленка, фиксирующая элементы на акриловом стекле, удерживала их со всех сторон.
	Далее на стол нужно уложить две пластины на расстоянии 10 мм и отмерить от них, сколько нужно нарезать узкие покрышки. Как видно на внешней стороне крепежных пластин предусмотрены две металлические собирающие планки, а на противоположной стороне пластины точки крепления обозначены точками, окошками.
	С лицевой стороны пластины необходимо отступить примерно на 3 мм от ее верхнего края.
	На тыльной стороне второй панели также шина не должна доходить до нижнего края тех же 2 ÷ 3 мм.
	После определения длины шатуна по нему измеряют оставшиеся соединительные элементы. На каждые две пластины нужно два куска покрышки, то есть всего 72 штуки. После обрезки шины выглядят так, как показано на фото. Совсем не обязательно собирать сразу все сегменты — их можно разрезать в процессе работы. Однако, если они все же приготовлены все сразу, рекомендуется собрать их и закрепить резинкой. Так они не заблудятся и не пострадают за стол.
	Сначала к торцу всех пластин приваривают бруски. Но перед началом сварки металлические полосы коллектора на пластинах необходимо подготовить путем обезжиривания спиртом. Для этой работы удобно использовать ватные палочки — их окунают в спирт и проводят по полосе. Этот процесс важен для улучшения качества сварного шва.
	Следующим подготовительным шагом является нанесение канифольного флюса на очищенные спиртом полоски канифольного флюса. лучше всего, если он будет налит в эластичную емкость в виде маркера (клеевого стержня) с мягким наконечником. Это облегчит работу, при необходимости отжать и распределить необходимое количество состава.
	Следующим шагом будет приварить шины к внешней стороне пластин. Шину кладут на металлическую контактную планку и выравнивают. Также, придерживая большую часть покрышки, аккуратно прижимая ее к полосе, закрепите ее верхнюю сторону паяльником длиной 20 ÷ 30 мм. При этом никакой дополнительной пайки не используется — достаточно слоя лужения на самой шине. Теперь он закреплен и не сможет двигаться, поэтому его будет довольно легко прикрепить оставшейся длинной стороной к поверхности.
	Для этого пластину необходимо повернуть на себя противоположной стороной, чтобы длинная часть покрышки была в пределах досягаемости. Удерживая резину и слегка потянув за нее, плавно проведите по ней паяльником, следя за тем, чтобы она не соскользнула в сторону. Луженая лента хорошо припаяна к хорошо подготовленной поверхности — достаточно один раз без спешки пропустить по ней хорошо разогретый паяльник. Если на ленте остались заусенцы, их нужно сразу же зачистить, так как этой стороной пластинки нужно прижать к акриловому стеклу.
	После припаивания обеих лент к пластине их необходимо протереть спиртом с помощью ватного тампона или диска. Остатки флюса необходимо удалить с поверхности.
	Точно так же все 36 пластин или всего 9 фотоэлементов подготавливаются последовательно для сборки одной из четырех лент солнечных панелей. Здесь каждый учитель действует так, как ему удобно.
	Далее рассмотрим сборку фотоэлементов, подготовленных в полосу. Остальные три полосы солнечной панели подключаются таким же образом.
	Сначала берется тарелка, которая будет первой в полосе. Его кладут на стол лицевой стороной вниз с приваренными прутьями. Затем полосы для сварки, выделенные на обратной стороне пластины с контактными окнами, обрабатываются спиртом, а затем флюсом. Далее, отступив от края примерно на 3 мм по линии, проходящей через окна, укладывают кусок покрышки и так же, как снаружи, приваривают к поверхности. Свободные концы шин следует размещать в направлении, противоположном приваренным к лицевой поверхности — они понадобятся при переключении всего ряда элементов в общую батарею с широкими шинами.
	Теперь нужно соединить первую и вторую пластины ряда. Для этого концы прутков, приваренных к лицевой стороне первой пластины, необходимо вывести на тыльную сторону второй пластины. В этом случае пластины размещаются параллельно друг другу на заданном расстоянии (10 мм). Для удобства можно заранее сделать отметки на рабочем столе, то есть сделать своеобразный узор взаимного расположения пластин.
	Места пайки контактов обрабатываются спиртом, а затем на них наносится флюс.
	Теперь стержни можно сварить. Для этого их также проводят аккуратно, не торопясь, нагретым паяльником. После завершения сварки обеих шин их также необходимо очистить спиртом, чтобы удалить оставшийся флюс.
	Таким же образом переключаются третья и все последующие пластины в ряду. В результате должно получиться четыре полосы по 9 фотоэлементов, соединенных, как показано на рисунках.
	Готовые и сваренные ряды фотоэлементов укладываются поочередно на заранее подготовленное акриловое стекло необходимого размера. От краев элементов до края стекла необходимо выдерживать расстояние 50 ÷ 60 мм. На стекле ряды временно закрепляют короткими полосками прозрачного скотча.
	«Золотое правило» последовательной коммутации источников питания постоянного тока: плюс предыдущего элемента соединяется с минусом следующего — и так далее. В строю это правило соблюдается. Теперь очень важно не беспокоить его при укладке рядов в батарее. Затем выступающие влево сегменты шины первого и третьего ряда следует приварить к внешней стороне панели, которая в данном случае обращена к акриловой поверхности. Во втором и четвертом ряду концы покрышек должны выступать, закрепленные на тыльной стороне пластин. Если вы сделаете ошибку, последовательное соединение будет прервано, и батарея не будет работать.
	Следовательно, структура уложенного панно должна выглядеть так. Когда все ряды прикреплены к стеклу скотчем, их нужно объединить в одну систему.
	Электрическое подключение выполняется согласно показанной схеме. Следовательно, вверху будет «больше», а внизу «меньше».
	В качестве соединительных элементов используются широкие шины — это хорошо показано на схеме выше. К ним приваривают выступающие концы тонких покрышек. Излишки после сварки следует откусить кусачком.
	На этом фото хорошо видна крайняя точка переключения шины. После окончания работ нужно проверить тестером работоспособность панели, переключив его на вольтметр и выставив щупы на плюс и минус.
	Панель можно сначала проверить на рабочем столе — больших индикаторов не будет, а вот собранная панель покажет, что она «живая». А потом вы можете проверить, выставив аккумулятор на солнце.
	Зонды мультитестера прикреплены к крайним положительным и отрицательным шинам.
	Даже в пасмурную погоду на холостом ходу батарея выдает 19,4 вольт — это говорит о правильном подключении панелей.
	Солнца на момент тестирования не было и сила тока небольшая, всего около 0,5 ампер. Но даже в пасмурную погоду аккумулятор вырабатывает около 10 Вт энергии.
	Параллельно рекомендуется проверить перегрев пластин — это легко ощутить тыльной стороной ладони. Если отдельные пластины на общем фоне явно перегреваются, желательно сразу их заменить — пока это не составит труда.
	Если аккумулятор исправен, его можно окончательно заклеить — свернуть в пленку. Срок службы этой пленки — семь лет, но, как показывает практика, работает отлично и дольше. Пленка имеет клеевой слой, покрытый защитной подложкой, которая удаляется по мере приклеивания покрытия к фотоэлементам и акриловому стеклу.
	Первое, что нужно сделать, это распределить пленку по конструкции и выровнять край, с которого она начнет склеиваться. От того, насколько ровной будет кромка, зависит качество склейки всего полотна. необходимо добиться полной герметизации, без складок и пустот, так как пленка предназначена для надежной защиты фотоэлементов от любых внешних воздействий.
	Кроме того, необходимо аккуратно отделить защитный слой от пленки по всему краю, примерно на 40 мм, сразу зафиксировав его на стекле.
	Делается это очень аккуратно, в процессе приклеивания пленка выравнивается и разглаживается. Здесь следует помнить, что отслаивание и выравнивание определенного участка пленки больше не получится, поэтому нужно сразу качественно провести работу. Пленка не должна растягиваться, но при этом не должна быть морщинистой.
	Защитная подложка загибается и постепенно отслаивается по мере приклеивания. После высвобождения 20 ÷ 30 мм пленки она выравнивается до фотоэлементов и промежутков между ними, то есть до акрилового стекла.
	Процесс обертывания аккумулятора пленкой долгий и кропотливый, поэтому нужно набраться терпения и делать это медленно. Если пленка все еще застряла или сдвинута в сторону, ее нельзя снимать, так как фотоэлементы будут повреждены. В этом случае необходимо вырезать и приклеить дополнительный фрагмент поверх уже закрепленной пленки. Главное — покрыть всю поверхность аккумулятора. На этой иллюстрации показан край панели, свернутый в пленку. Хорошо видно, что идеальной гладкости не требуется, главное — идеальное сцепление пленки по всей площади.
	После того, как фольга приклеена, готовую панель можно протестировать. Для этого аккумулятор необходимо подвергнуть воздействию солнечных лучей и снова подключить к нему тестер.
	Как видите, аккумулятор подает на выходы почти 20 вольт. Затем проверяется ток короткого замыкания — он составил 3,94 ампера. А это уже, ни больше, ни меньше, почти 80 ватт.
	Для проверки под нагрузкой к АКБ через амперметр подключили лампочку на 24 В. Результат на фото — горит хоть и не с максимальной интенсивностью, но достаточно ярко.

Многие умельцы, помимо стекла и пленки, применяют еще и обрамление аккумулятора, одевая его жестким каркасом. Это придает конструкции необходимую прочность и повышает ее надежность.

Если вы планируете собирать и использовать несколько солнечных панелей, они подключаются последовательно — для увеличения выходного напряжения или параллельно — таким образом вы можете получить более высокий общий ток и мощность

Комплекс панелей через контроллер подключается к аккумулятору — накопителю энергии, и от него происходит раздача в точки потребления, напрямую или через инвертор.

Итак, как видно из предоставленной информации, аккумулятор можно собрать своими руками. Потребуются некоторые знания в области электротехники и монтажа, настойчивость и внимание.

Другое дело, что заранее необходимо очень внимательно оценить ожидаемый эффект от аккумулятора и стоимость комплектующих и всего необходимого оборудования для системы. Насколько выгодна будет система, особенно с учетом местных климатических условий? Не превратится ли его творение просто в «игрушку» для активного мужчины средних лет?

Возможно, некоторые вопросы по этому поводу будут сняты из видео ниже:

Панель солнечной батареи из транзисторов

Как и в случае с диодами, открытый полупроводниковый кристалл транзистора при освещении образует разность потенциалов на pn-переходах. Если провести замеры, то окажется, что всегда есть пара контактов, выдающая максимально возможную мощность.

Но сначала нужно «открыть» корпус транзистора: аккуратно снять крышку. Вот так выглядит транзистор 2Т908А «внутри»:

Обычно наибольшая ЭДС возникает между коллектором и базой или эмиттером и базой. Перед сборкой домашней солнечной панели необходимо протестировать все подготовленные элементы и отсортировать их по группам (блокам) с наиболее близкими значениями суммарных напряжений.

Примечание: одним из основных недостатков мощных самодельных транзисторов является «нестабильность» характеристик.

Например, чтобы найти примерно такую ​​же пару для двухкаскадного усилителя, несколько транзисторов пришлось «обзвонить» вручную.

Смешанный состав используется для увеличения общего напряжения и тока.

Схема сборки солнечных батарей

Первый вариант. Группы (блоки) с одинаковым общим напряжением, что и элементы, собранные последовательно, соединяются параллельно, и на выходе получается сумма токов каждого блока. Схема представлена ​​ниже:

Второй вариант. Элементы с примерно одинаковыми напряжениями соединяются параллельно в одну группу (выходной ток будет равен сумме токов). А для увеличения напряжения многие из этих групп подключаются последовательно.

По сравнению с диодной солнечной панелью собранный с такой же мощностью транзисторный блок будет занимать большую площадь.