Kuidas oma kätega päikesepatarei teha: iseseisev kokkupanek

Päikesepaneelid on energiaallikas, mida saab kasutada madala hoone jaoks elektri või soojuse tootmiseks. Kuid päikesepaneelid on kallid ja enamikule meie riigi elanikele kättesaamatud. Kas sa nõustud?

Teine asi on see, kui teete päikesepatarei ise - kulud vähenevad oluliselt ja see disain ei tööta halvemini kui tööstuslikult toodetud paneel. Seetõttu, kui kaalute tõsiselt alternatiivse elektriallika ostmist, proovige seda ise valmistada - see pole eriti keeruline.

Selles artiklis käsitletakse päikesepaneelide tootmist. Me ütleme teile, milliseid materjale ja tööriistu selleks vaja läheb. Ja veidi madalamalt leiate samm-sammult juhised koos illustratsioonidega, mis näitavad selgelt töö edenemist.

Lühidalt seadmest ja tööst

Päikeseenergiat saab muundada soojuseks, kui energiakandjaks on jahutusvedelik, või elektrienergiaks, mis kogutakse akudesse. Aku on generaator, mis töötab fotoelektrilise efekti põhimõttel.

Päikeseenergia muundamine elektriks toimub pärast seda, kui päikesekiired tabavad fotoelemendi plaate, mis on aku põhiosa.

Sel juhul "vabastavad" valguskvandid oma elektronid äärmuslikelt orbiitidelt. Need vabad elektronid toodavad elektrivoolu, mis läbib kontrollerit ja koguneb akusse ning sealt edasi läheb see energiatarbijateni.

Ränielemendid toimivad fotoelemendiplaatidena. Ränivahv on ühelt poolt kaetud õhukese fosfori või boori kihiga, passiivse keemilise elemendiga.

Selles kohas vabaneb päikesevalguse mõjul suur hulk elektrone, mis jäävad fosforkile kinni ja ei lenda laiali.

Plaadi pinnal on metallist “rajad”, millel vabad elektronid reastuvad, moodustades järjestatud liikumise, s.t. elektrit.

Mida rohkem selliseid räniplaate-fotoelemente, seda rohkem saab elektrivoolu. Loe lähemalt päikesepatarei tööpõhimõttest Edasi.

Fotoelementide plaatide pealmine kiht on kaetud kihiga, mis takistab päikesevalguse peegeldumist plaatidelt, suurendades nende tõhusust

Materjalid päikeseplaadi loomiseks

Päikesepatarei ehitamist alustades peate varuma järgmiste materjalidega:

• silikaatplaadid-fotoelemendid;
• puitlaastplaadid, alumiiniumnurgad ja liistud;
• kõva vahtkumm paksusega 1,5-2,5 cm;
• läbipaistev element, mis toimib räniplaatide alusena;
• kruvid, isekeermestavad kruvid;
• silikoonhermeetik väliskasutuseks;
• elektrijuhtmed, dioodid, klemmid.

Vajalike materjalide hulk sõltub teie aku suurusest, mis on enamasti piiratud saadaolevate päikesepatareide arvuga. Tööriistad, mida vajate, on: kruvikeeraja või kruvikeerajate komplekt, metalli- ja puidusaag, jootekolb. Valmis aku testimiseks vajate ampermeetri testerit.

Nüüd vaatame üksikasjalikumalt kõige olulisemaid materjale.

Räniplaadid või päikesepatareid

Patareide fotoelemente on kolme tüüpi:

• polükristalliline;
• monokristalliline;
• amorfne.

Polükristallilisi vahvleid iseloomustab madal efektiivsus. Kasuliku mõju suurus on umbes 10–12%, kuid see näitaja aja jooksul ei vähene. Polükristallide kasutusiga on 10 aastat.

Päikesepatarei on kokku pandud moodulitest, mis omakorda koosnevad fotoelektrilistest muunduritest. Jäigade räni päikesepatareidega akud on omamoodi võileib, mille järjestikused kihid on paigaldatud alumiiniumprofiili

Monokristallilistel päikesepatareidel on suurem kasutegur - 13-25% ja pikk kasutusiga - üle 25 aasta. Kuid aja jooksul üksikute kristallide efektiivsus väheneb.

Monokristallilised muundurid toodetakse kunstlikult kasvatatud kristallide saagimise teel, mis seletab kõrgeimat fotojuhtivust ja tootlikkust.

Kile fotokonvertereid toodetakse õhukese amorfse ränikihi sadestamisel elastsele polümeersele pinnale

Amorfse räniga painduvad akud on uusimad. Nende fotoelektriline muundur pihustatakse või sulatatakse polümeeralusele. Kasutegur on umbes 5 - 6%, kuid kilesüsteeme on äärmiselt lihtne paigaldada.

Amorfsete fotokonverteritega filmisüsteemid on ilmunud suhteliselt hiljuti. See on äärmiselt lihtne ja äärmiselt odav tüüp, kuid kaotab tarbijaomadused kiiremini kui tema konkurendid.

Erineva suurusega fotoelemente ei ole otstarbekas kasutada. Sel juhul piirab patareide tekitatud maksimaalset voolu väikseima elemendi voolutugevus. See tähendab, et suuremad plaadid ei tööta täisvõimsusel.

Päikesepatareide ostmisel küsige müüjalt tarneviisi, enamik müüjaid kasutab vahatamismeetodit, et vältida habras elementide hävimist

Kõige sagedamini kasutatakse omatehtud akude jaoks mono- ja polükristallilisi fotoelemente mõõtmetega 3x6 tolli, mida saab tellida veebipoodidest nagu E-bye.

Fotoelementide maksumus on üsna kõrge, kuid paljudes kauplustes on müügil nn B-grupi elemente. Sellesse gruppi liigitatud tooted on defektsed, kuid sobivad kasutamiseks ning nende maksumus on 40-60% madalam kui standardplaatidel.

Enamik veebipoode müüb fotogalvaanilisi elemente 36 või 72 fotogalvaanilise muundusplaadi komplektina. Üksikute moodulite ühendamiseks akuga on vaja siine ja süsteemiga ühendamiseks on vaja terminale.

Raam ja läbipaistev element

Tulevase paneeli raami saab valmistada puitliistudest või alumiiniumnurkadest.

Teine võimalus on eelistatavam mitmel põhjusel:

• Alumiinium on kergmetall, mis ei koorma olulist koormust kandekonstruktsioonile, millele aku plaanitakse paigaldada.
• Korrosioonivastase töötluse korral ei ole alumiinium roostetundlik.
• Ei ima niiskust keskkonnast ega mädane.

Läbipaistva elemendi valimisel peate pöörama tähelepanu sellistele parameetritele nagu päikesevalguse murdumisnäitaja ja infrapunakiirguse neelamise võime.

Fotoelementide efektiivsus sõltub otseselt esimesest indikaatorist: mida madalam on murdumisnäitaja, seda suurem on räniplaatide efektiivsus.

Minimaalne peegelduskoefitsient on pleksiklaasil või selle odavamal versioonil - pleksiklaasil. Polükarbonaadi murdumisnäitaja on veidi madalam.

Teise indikaatori väärtus määrab, kas ränist päikesepatareid ise kuumenevad või mitte. Mida vähem plaadid kuumuse käes on, seda kauem need kestavad. IR-kiirgust neelavad kõige paremini spetsiaalne soojust neelav pleksiklaas ja IR-neeldumisega klaas. Natuke hullem on tavaline klaas.

Parim variant oleks võimalusel kasutada läbipaistva elemendina peegeldusvastast läbipaistvat klaasi.

Kulude ja valguse murdumise ning IR-kiirguse neeldumise suhte osas on pleksiklaas parim valik päikesepaneelide valmistamiseks

Süsteemi projekteerimine ja koha valik

Päikesesüsteemi projekt sisaldab päikeseplaadi vajaliku suuruse arvutusi. Nagu eespool mainitud, piiravad aku mahtu tavaliselt kallid päikesepatareid.

Päikesepatarei tuleb paigaldada kindla nurga all, mis tagaks räniplaatide maksimaalse kokkupuute päikesevalgusega. Parim variant on patareid, mis võivad kaldenurka muuta.

Päikesepaneelide paigalduskoht võib olla väga mitmekesine: maapinnal, maja viil- või lamekatusel, majapidamisruumide katustel.

Ainus tingimus on, et aku tuleb asetada koha või maja päikesepoolsele küljele, mitte varjutada kõrge puude võraga. Sel juhul tuleb optimaalne kaldenurk arvutada valemi või spetsiaalse kalkulaatori abil.

Kaldenurk sõltub maja asukohast, aastaajast ja kliimast. On soovitav, et aku oleks võimeline muutma kaldenurka päikese kõrguse hooajaliste muutuste järel, sest Need töötavad kõige tõhusamalt, kui päikesekiired langevad pinnaga rangelt risti.

SRÜ riikide Euroopa osas on soovitatav statsionaarne kaldenurk 50–60 º. Kui disain pakub seadet kaldenurga muutmiseks, siis talvel on parem asetada akud horisondi suhtes 70 º, suvel 30 º nurga alla.

Arvutused näitavad, et 1 ruutmeeter päikesesüsteemi võimaldab saada 120 W. Seetõttu saab arvutustega kindlaks teha, et keskmise pere varustamiseks elektriga 300 kW kuus on vaja vähemalt 20 ruutmeetri suurust päikesesüsteemi.

Sellise päikesesüsteemi viivitamatu paigaldamine on problemaatiline. Kuid isegi 5-meetrise aku paigaldamine aitab säästa energiat ja annab tagasihoidliku panuse meie planeedi ökoloogiasse. Samuti soovitame teil tutvuda vajaliku koguse arvutamise põhimõttega päikesepaneelid.

Päikesepatarei saab kasutada varuenergiaallikana tsentraliseeritud toiteallika sagedaste katkestuste korral. Automaatseks ümberlülitamiseks on vaja varustada katkematu toitesüsteemiga.

Selline süsteem on mugav selle poolest, et traditsioonilise elektriallika kasutamisel toimub laadimine samal ajal päikesesüsteemi aku. Päikesepatarei teenindavad seadmed asuvad majas sees, mistõttu on vaja nende jaoks ette näha spetsiaalne ruum.

Patareide paigutamisel maja kaldkatusele ärge unustage paneeli kaldenurka; ideaalne võimalus on siis, kui akul on seade kaldenurga hooajaliseks muutmiseks

Päikesepaneeli paigaldamine samm-sammult

Olles valinud päikesepaneeli ja päikesesüsteemi teenindamiseks vajalike seadmete paigutamise koha ning omanud kõik vajalikud materjalid ja tööriistad, võite alustada aku paigaldamist.

Paigaldamisel tuleb järgida ettevaatusabinõusid, eriti selle teostamisel valmis paneeli paigaldamine maja katusel. Vaatame samm-sammult päikesepatarei valmistamise algoritmi.

Samm #1 - räniplaatide kontaktide jootmine

Omatehtud päikesepatarei paigaldamine algab sageli fotoelementide juhtide jootmisega. Muidugi on võimalusel kõige parem kohe osta juhtmetega fotosilmad, sest Jootmine on väga raske ja vaevarikas töö, mis võtab palju aega.

Jootmine toimub järgmiselt:

1. Võetakse räni juhtideta fotosilm ja metallist juhtriba.
2. Juhtmed lõigatakse papist tooriku abil, nende pikkus on 2 korda suurem kui räniplaadi suurus.
3. Juht asetatakse hoolikalt plaadile. Ühe elemendi kohta on kaks juhti.
4. Jootekolbiga töötamiseks on vaja jootmise kohale kanda hapet.
5. Jootetakse jootekolbi abil, kinnitades juht hoolikalt plaadi külge.

Jootmise käigus ei saa te silikaatelemendile survet avaldada, kuna see on väga habras ja võib puruneda! Kui teil on õnn soetada valmis kontaktidega fotosilmad, siis säästate end pikast ja keerulisest tööst, liikudes otse tulevase aku raami valmistamise juurde.

B-rühma defektsete fotoelementide kontaktide jootmine toimub samal viisil ja samas suunas nagu tervete plaatide puhul

Samm #2 – päikesepatareile raami valmistamine

Raam on koht, kuhu fotosilmad paigaldatakse. Raami valmistamiseks võetakse alumiiniumnurgad ja liistud, millest tehakse raamid. Soovitatav nurga suurus on 70-90 mm.

Metallnurkade siseküljele kantakse silikoonhermeetik. Nurgad tuleb hoolikalt tihendada, sellest sõltub kogu konstruktsiooni vastupidavus.

Kui alumiiniumraam on valmis, jätkame tagumise korpuse valmistamist. Tagakorpus on puitlaastplaadist valmistatud madalate külgedega puitkarp.

Kõrged küljed tekitavad fotosilmidele varju, nii et nende kõrgus ei tohiks ületada 2 cm. Küljed kruvitakse isekeermestavate kruvide ja kruvikeerajaga.

Ventilatsiooniavad on valmistatud puitlaastplaadist karbi korpuse põhjas. Aukude vaheline kaugus on umbes 10 cm.Alumiiniumraami sisse on paigaldatud läbipaistev element (pleksiklaas, peegeldusvastane klaas, pleksiklaas).

Läbipaistev element pressitakse ja fikseeritakse, selle kinnitamine toimub riistvara abil: 4 nurkades, samuti 2 raami pikal ja 1 lühikesel küljel. Riistvara kinnitatakse kruvidega.

Päikesepatarei raam on valmis ja saate jätkata kõige olulisema osa - fotoelementide paigaldamisega. Enne paigaldamist on vaja pleksiklaasi puhastada tolmust ja rasvatustada alkoholi sisaldava vedelikuga.

Samm #3 - räniplaatide-fotoelementide paigaldamine

Räniplaatide paigaldamine ja jootmine on DIY päikesepaneeli loomisel kõige aeganõudvam osa. Esiteks asetame fotoelemendid pleksiklaasile sinised plaadid allapoole.

Kui panete akut kokku esimest korda, saate märgistusploki abil asetada plaadid üksteisest täpselt väikesele (3-5 mm) kaugusele.

1. Fotosilmad jootme vastavalt järgmisele elektriskeemile: "+" rööpad asuvad plaadi esiküljel, "-" - tagaküljel. Enne jootmist kandke kontaktide ühendamiseks ettevaatlikult räbusti ja jootma.
2. Jootme kõik fotoelemendid järjestikku ülalt alla ridadena. Seejärel peavad read olema ka omavahel ühendatud.
3. Alustame fotosiltide liimimisega. Selleks kandke iga ränivahvli keskele väike kogus hermeetikut.
4. Keerame saadud fotosilmadega ketid tagurpidi (kus on sinised plaadid) ja asetame plaadid vastavalt varem tehtud märgistustele. Vajutage õrnalt iga plaati, et see paigale kinnitada.
5. Ühendame siiniga väliste fotoelementide kontaktid vastavalt “+” ja “-”.Bussi jaoks on soovitatav kasutada laiemat hõbejuhti.
6. Päikesepatarei peab olema varustatud blokeeriva dioodiga, mis on ühendatud kontaktidega ja takistab akude tühjenemist öösel läbi konstruktsiooni.
7. Puurime raami põhja augud, et juhtmed välja tuua.

Juhtmed tuleb kinnitada raami külge nii, et need ei rippuks; seda saab teha silikoontihendiga.

4. samm – testige akut enne sulgemist

Päikesepaneeli katsetamine tuleb läbi viia enne selle tihendamist, et oleks võimalik kõrvaldada sageli jootmisel tekkivad vead. Parim on katsetada pärast iga elemendirea jootmist - nii on palju lihtsam tuvastada, kus kontaktid on halvasti ühendatud.

Testimiseks vajate tavalist majapidamises kasutatavat ampermeetrit. Mõõtmised tuleb teha päikesepaistelisel päeval kell 13-14, päikest ei tohi varjata pilved.

Võtame aku välja ja paigaldame vastavalt eelnevalt arvutatud kaldenurgale. Ühendame ampermeetri aku kontaktidega ja mõõdame lühise voolu.

Katsetamise mõte seisneb selles, et elektrivoolu töövõimsus peaks olema lühisevoolust 0,5-1,0 A madalam. Seadme näidud peaksid olema üle 4,5 A, mis näitab päikesepatarei funktsionaalsust.

Kui tester annab madalamad näidud, siis kuskil on ilmselt fotoelementide ühendamise järjekord katki.

Tavaliselt omatehtud päikesepatarei, mis on konstrueeritud rühma B fotoelementidest, annab näidud 5-10 A, mis on 10-20% madalam kui tööstuslikult toodetud päikesepaneelidel.

Samm #5 – korpusesse asetatud fotosilmide tihendamine

Tihendamist saab teha alles pärast aku töökorras olemist. Tihendamiseks on kõige parem kasutada epoksüsegu, kuid arvestades, et materjalikulu on suur ja selle maksumus on umbes 40-45 dollarit. Kui see on veidi kallis, võite selle asemel kasutada sama silikoontihendit.

Silikoontihendi kasutamisel eelista seda, mille pakendil on märgitud, et see sobib kasutamiseks miinustemperatuuridel

On kaks tihendusmeetodit:

• täielik täitmine, kui paneelid on täidetud hermeetikuga;
• hermeetiku kandmine fotoelementide vahelisele ruumile ja välistele elementidele.

Esimesel juhul on tihendus usaldusväärsem. Pärast valamist peaks hermeetik hanguma. Seejärel paigaldatakse peale pleksiklaas ja surutakse see tihedalt vastu silikoonkattega plaate.

Löögi neeldumise ja täiendava kaitse tagamiseks fotoelementide tagapinna ja puitlaastplaadi raami vahel soovitavad paljud meistrimehed paigaldada 1,5–2,5 cm laiuse kõva vahtpadja.

See ei ole vajalik, kuid on soovitatav, kuna räniplaadid on üsna haprad ja kergesti kahjustatavad.

Pärast pleksiklaasi paigaldamist asetatakse konstruktsioonile raskus, mille mõjul pressitakse välja õhumullid. Päikesepatarei on valmis ja pärast korduvat testimist saab selle paigaldada eelnevalt valitud kohta ja ühendada oma kodu päikesesüsteemiga.

Järeldused ja kasulik video sellel teemal

Hiina veebipoest tellitud fotosilmade ülevaade:

Videojuhised päikesepatarei valmistamiseks:

Päikesepatarei valmistamine oma kätega pole lihtne ülesanne. Enamiku nende akude kasutegur on 10-20% madalam kui tööstuslikult toodetud paneelidel. Päikesepatarei projekteerimisel on kõige olulisem fotoelementide õige valik ja paigaldamine.

Ärge proovige kohe luua suurt paneeli. Proovige kõigepealt ehitada väike seade, et mõista selle protsessi kõiki nüansse.

Kas teil on päikesepaneelide loomisel praktilisi oskusi? Palun jagage oma kogemusi meie saidi külastajatega - kirjutage kommentaarid allolevasse plokki. Seal saate esitada küsimusi artikli teema kohta.