Как правильно сделать солнечную панель своими руками

Фотоэлементы и их замена

Кустарное изготовление солнечной батареи неизбежно будет уступать изделиям промышленных компаний. Даже если использовать самые лучшие материалы. Дело в том, что у производителей налажен скрупулезный отбор фотоэлементов, с выбраковыванием всех, с малейшим занижением параметров.

А для защиты модульных ячеек используется специальное стекло. Оно имеет максимальную способность к пропусканию света. А вот отражающая составляющая в нем снижена. Такой материал в торговые сети просто не поступает.

Тестирование солнечных батарейИсточник hdnux.com

Но самая важная составляющая – это наличие лаборатории. Прежде, чем запустить образец в массовое производство, его обкатывают на различных математических моделях. Улучшая систему отвода тепла, снижая зависимость производительности от нагрева. А также происходит поиск оптимального сечения соединительных шин и способа снижения деградации у фотоэлемента.

Но между тем, самостоятельно сделанные солнечные панели имеют право на жизнь

Если не принимать во внимание слишком узкие моменты, то кустарная батарея показывает не такие уж плохие результаты по производительности. А выигрыш в цене получается более, чем в два раза

Главное найти самые подходящие фотоэлементы.

Пленочные для самоделки отпадают даже для тех, кто не ограничен в затратах. Их просто нет в продаже. На аморфные и смотреть не стоит. Слишком низкое КПД и быстрая деградация не оправдает даже низких расходов. Поэтому ориентироваться нужно на кристаллический кремний. И начинать нужно с более дешевых поликристаллов. Кроме оправданной экономии, существует и другая причина для этого выбора. Чтобы работать с монокристаллом, необходим хороший навык.

Монокристаллическая солнечная панельИсточник mywatt.ru

На сегодняшний день рынок уже широко предлагает продукцию из кристаллического кремния. Кроме основных производителей, существует немало мелких компаний, причем на наших отечественных просторах, которые торгуют, как готовыми изделиями, так и их комплектующими. Другое дело, что товар попадается не всегда качественный, а его цена все равно завышена.

Поэтому нужно смотреть в сторону зарубежных торговых площадок. На Taobao, Ebay, Aliexpress и Amazon всегда предложат недорогой товар в широком ассортименте. Причем можно купить не только нужное количество фотоэлементов по отдельности, но и полуготовое изделие. Многие продавцы предлагают удобные наборы для самостоятельной сборки солнечной панели. Можно даже подобрать нужную мощность.

Порой очень выгодно приобретать товар класса «В». Продавец предлагает элемент солнечной батареи с механическими дефектами. Нужно сказать, что небольшие сколы и даже трещины существенно не влияют на производительность фотоэлементов. Зато их стоимость получается гораздо меньше.

Аморфная солнечная панельИсточник pechiexpert.ru

А между тем опытные радиолюбители знают, что сырье для солнечной батареи можно найти буквально под ногами. И даже неплохого качества. Речь идет о старых радиодеталях. Оказывается, что кристаллический кремень можно выпаять из диодов и транзисторов. Но если рассуждать здраво, такой способ заслуживает мало внимания.

Даже самый мощный германиевый транзистор обладает кремнием, который на самом ярком солнце даст силу тока всего в несколько микроампер. Придется изрядно попотеть, чтобы собрать сеть из нескольких сотен полупроводников. И на практике получится изготовить солнечный элемент, разве что для зарядки мобильного телефона. Но если есть желание, в виде эксперимента и для приобретения навыков можно попробовать.

Пайка и сборка панелей

Сборку солнечных панелей своими руками можно разделить на три этапа:

Изготовление каркаса;
Пайка фотоэлектрических преобразователей;
Установка их в каркас и герметизация.

Каркас можно сбить из деревянных планок или сварить из алюминиевых уголков. Так или иначе, его габариты, форма и выбор материалов для изготовления напрямую зависят от того, как он будет монтироваться.

Необходимые материалы и инструменты

Для сборки солнечной батареи понадобятся следующие материалы:

алюминиевый или стальной уголок сечением 25х25;
болты 5х10 мм – 8 шт;
гайки 5 мм – 8 шт;
стекло или поликарбонат 5-6 мм;
клей – герметик Sylgard 184;
клей – герметик Ceresit CS 15;
поликристаллические преобразователи;
флюс фломастер (смесь канифоли и спирта);
серебряная лента для подключения к панелям;
лента для шины;
тонкий припой;
поролон – 3 см, опилки или стружка;
плотная полиэтиленовая пленка 10 мкм.

Инструменты, которые понадобятся для сборки:

напильник;
ножовка по металлу с полотном 18;
дрель, сверла на 5 и 6 мм;
ключи рожковые;
паяльник.

Этапы сборки

Сборка состоит из нескольких этапов:

Для начала нужно определиться с размерами рамы каркаса. Они будут зависеть от габаритов самих панелей и их количества. При расположении солнечных батарей на крыше, панели могут полностью покрыть скат или занять небольшую его часть – тут нет определенных правил, поэтому какая ширина и длина будет у рамы, выбирает сам сборщик.
Сверху каркаса необходимо установить стекло для того чтобы защитить фотоэлементы от разрушения. Закрепить его можно тонким слоем силиконового герметика, а вот эпоксидную смолу для этих целей лучше не использовать, так как снять стекло в случае необходимости проведения ремонтных работ и не повредить панели будет крайне сложно.
При подключении солнечных батарей к сети схему лучше выбрать смешанную, так как она оптимальна. Собранные панели укладываются в ранее подготовленный каркас

На этом этапе важно не перепутать тыльную сторону панели с лицевой.
Чтобы защитить заднюю часть батареи во время сборки, можно сделать поролоновый мат и обернуть его в полиэтиленовую пленку. Также подойдут опилки или стружка, но главное, чтоб их частицы не остались на элементах.
После этого нужно убрать пузырьки воздуха, которые образуются между фотоэлементами и стеклом, так как их присутствие помешает эффективной работе батареи. Для этого на панели нужно уложить груз, а на мягкий мат твердый лист фанеры

Таким образом, фотоэлементы оказываются зажатыми и так их нужно оставить на полсуток. Потом груз убирается, а фанера и мат снимаются. Монтировать батарею после этого пока рано, надо чтоб герметик полностью схватился.
Последний этап – это изготовление задней стенки батареи из ДСП или ДВП с подложкой – это предотвратит деформацию панелей.

Для этого на панели нужно уложить груз, а на мягкий мат твердый лист фанеры. Таким образом, фотоэлементы оказываются зажатыми и так их нужно оставить на полсуток. Потом груз убирается, а фанера и мат снимаются. Монтировать батарею после этого пока рано, надо чтоб герметик полностью схватился.
Последний этап – это изготовление задней стенки батареи из ДСП или ДВП с подложкой – это предотвратит деформацию панелей.

Подготовка проекта и выбор места расположения

Батареи на крыше экономят место и защищают кровельный материал, продлевая срок его службы.

Сделать простейшую схему самодельной батареи несложно, для этого нужно учесть несколько моментов:

Необходимая мощность. Рассчитывается исходя из энергопотребления. Можно закрывать только часть потребностей, со временем наращивая показатели, а можно сразу установить столько панелей, сколько надо для полной автономности.
Количество фотоэлементов и комплектующих к ним. Рассчитать лучше заранее, чтобы заказать все, что нужно и не ждать неделями доставки недостающей детали.
Стоит заранее продумать конструкцию каркасов и систему крепления, они должны обеспечить надежность

Важно, чтобы при сильном ветре солнечные батареи не опрокинулись и не упали, так как они будут испорчены.

Место расположения подбирается так, чтобы на солнечные панели большую часть дня падал свет. Чаще всего батареи ставят на крыше или на земле

Важно, чтобы на поверхность не падала тень. Угол подбирается в зависимости от региона, в средней полосе оптимальный показатель составляет от 50 до 60 градусов

На зимний период можно увеличить угол до 70, а в летний уменьшить до 30-40 градусов.

Плюсы и минусы

Несомненными достоинствами солнечных электростанций и соответственно солнечных панелей, являются следующие их показатели, это:

Возможность создать на их основе автономный источник электроснабжения, который может выступать как основным, так и резервным источником получения электрической энергии.
Продолжительные сроки эксплуатации.
Отсутствие платы за использованную электрическую энергию, полученную путем солнечной генерации.
Экологическая безопасность производства энергии.
Возобновляемость и неисчерпаемость ресурса первичной энергии, в качестве которого выступает солнце.

На ряду с несомненными достоинствами использования солнечных панелей, есть и ряд недостатков, которые определяются технологиями их производства, условиями эксплуатации и наличием подделок в этой группе товаров.

Недостатки использования можно сформулировать следующим образом:

Высокая стоимость, вне зависимости от типа солнечных панелей и их конструкции.
Зависимость работы устройств и их технических характеристик от времени года, погодных условий, времени суток и региона расположения.
Высокий процент изделий низкого качества, что объясняется стремлением производителей изготовить товар с минимальными затратами и реализовать его посредством интернет- ресурсов.

Электронные системы поворота

Принцип работы

Принцип работы поворотного устройства очень прост и держится на двух деталях, одна из которых механическая, а другая электронная. Механическая часть поворотного устройства соответственно отвечает за поворот и наклон батареи. А электронная часть регулирует моменты времени и углы наклона, по которым действует механическая часть.

Электрооборудование, используемое вместе с солнечными батареями, заряжается от самих же батарей, что в некотором роде также экономит средства на подпитку электроники.

Положительные стороны

Если говорить о достоинствах электронного оборудования для поворотного устройства, то стоит отметить удобство. Удобство заключается в том, что электронная часть устройства будет в автоматическом режиме управлять процессом поворота батареи.

Данное преимущество не единственное, а является лишь еще одним в списке тех, что были перечислены ранее. То есть помимо экономии средств и повышения КПД, электроника освобождает человека от надобности вручную осуществлять поворот.

Как сделать своими руками

Создать трекер для солнечных батарей своими руками несложно, так как схема его создания проста. Для того чтобы создать работоспособную схему трекера своими руками необходимо иметь в наличии два фоторезистора. Кроме этих составляющих, нужно также приобрести моторное устройство, которое будет поворачивать батареи.

Подключение этого устройства осуществляется при помощи Н – моста. Этот метод подключения позволит преобразовывать ток силой до 500 мА с напряжением от 6 до 15 В. Схема сборки позволить не только понять, как работает трекер для солнечных батарей, но и создать его самому.

Чтобы настроить работу схемы, необходимо провести следующие действия:

Удостовериться в наличия питания на схему.
Провести подключение двигателя с постоянным током.
Установить фотоэлементы нужно рядом, чтобы добиться одинакового количества солнечных лучей на них.
Необходимо выкрутить два подстроечных резистора. Сделать это нужно против часовой стрелки.
Запускается подача тока на схему. Должен включиться двигатель.
Вкручиваем один из подстроечников до тех пор, пока он не упрется. Помечаем это положение.
Продолжить вкручивание элемента до тех пор, пока двигатель не начнет крутиться в противоположную сторону. Помечаем и это положение.
Делим полученное пространство на равные отделы и посередине устанавливаем подстроечник.
Вкручиваем другой подстроечник до тех пор, пока двигатель не начнет немного дергаться.
Возвращаем подстроечник немного назад и оставляем в таком положении.
Для проверки правильности работы можно закрывать участки солнечной батареи и смотреть за реакцией схемы.

Идеи из подручных материалов

Можно сделать солнечную батарею своими руками из подручных материалов. Рассмотрим самые популярные варианты.

Солнечная батарея из фольги

Многие удивятся, узнав, что фольгу можно применять для изготовления солнечной батареи своими руками. На самом деле, в этом нет ничего удивительного, ведь фольга увеличивает отражающие способности материалов. Например, для уменьшения перегрева панелей, их кладут на фольгу.

Как сделать солнечную батарею из фольги?

Нам понадобится:

2 «крокодильчика»;
медная фольга;
мультиметр;
соль;
пустая пластиковая бутылка без горлышка;
электрическая печь;
дрель.

Очистив медный лист и вымыв руки, отрезаем кусок фольги, кладем его на раскаленную электроплиту, нагреваем полчаса, наблюдая почернение, затем убираем фольгу с плиты, даем остыть и видим, как от листа отслаиваются куски. После нагревания оксидная пленка пропадает, поэтому черный оксид можно аккуратно удалить водой.

Затем вырезается второй кусок фольги такого же размера, как и первый, две части сгибаются, опускаются в бутылку так, чтобы у них не было возможности соприкоснуться.

Далее «крокодильчики» прицепляются к панели, провод от ненагретой фольги — к плюсу, от нагретой — к минусу, соль растворяют в воде и выливают раствор в бутылку. Батарея готова.

Также фольгу можно применять для подогрева. Для этого ее необходимо натянуть на раму, к которой затем нужно подсоединить шланги, подведенные, например, к лейке с водой.

Вот мы и узнали, как самому сделать солнечную батарею для дома из фольги.

Солнечная батарея из транзисторов

У многих дома завалялись старые транзисторы, но не все знают, что они вполне подойдут для изготовления солнечной батареи для дачи своими руками. Фотоэлементом в таком случае является полупроводниковая пластина, находящаяся внутри транзистора. Как же изготовить солнечную батарею из транзисторов своими руками? Сначала необходимо вскрыть транзистор, для чего достаточно срезать крышку, так мы сможем разглядеть пластину: она небольших размеров, чем и объясняется низкий КПД солнечных батарей из транзисторов.

Далее нужно проверить транзистор. Для этого используем мультиметр: подключаем прибор к транзистору с хорошо освещенным p-n переходом и замеряем ток, мультиметр должен зафиксировать ток от нескольких долей миллиампера до 1 или чуть больше; далее переключаем прибор в режим измерения напряжения, мультиметр должен выдать десятые доли вольта.

Прошедшие проверку транзисторы размещаем внутри корпуса, например, листового пластика и спаиваем. Можно изготовить такую солнечную батарею своими руками в домашних условиях и использовать ее для зарядки аккумуляторов и радиоприемников маленькой мощности.

Солнечная батарея из диодов

Также подходят для сборки батарей старые диоды. Сделать солнечную батарею своими руками из диодов совсем несложно. Нужно вскрыть диод, оголив кристалл, являющийся фотоэлементом, затем нагревать диод 20 секунд на газовой плите, и, когда припой расплавится, извлечь кристалл. Остается припаять вытащенные кристаллы к корпусу.

Мощность таких батарей невелика, но для электропитания небольших светодиодов ее достаточно.

Солнечная батарея из пивных банок

Такой вариант изготовления солнечной батареи своими руками из подручных средств большинству покажется очень странным, но сделать солнечную батарею своими руками из пивных банок просто и дешево.

Корпус сделаем из фанеры, на которую поместим поликарбонат или оргстекло, на задней поверхности фанеры зафиксируем пенопласт или стекловату для изоляции. Фотоэлементами нам послужат алюминиевые банки

Важно выбрать именно банки из алюминия, так как алюминий менее подвержен коррозии, чем, например, железо и обладает лучшим теплообменом

Далее в нижней части банок проделываются отверстия, крышка срезается, и ненужные элементы загибаются для обеспечения лучшей циркуляции воздуха. Затем необходимо очистить банки от жира и грязи с помощью специальных средств, не содержащих кислоты. Далее необходимо герметично скрепить банки между собой: силиконовым гелем, выдерживающим высокие температуры, или паяльником. Обязательно нужно очень хорошо просушить склеенные банки в неподвижном положении.

Прикрепив банки к корпусу, окрашиваем их в черный цвет и закрываем конструкцию оргстеклом или поликарбонатом. Такая батарея способна нагревать воду или воздух с последующей подачей в помещение.

Мы рассмотрели варианты того, как сделать солнечную панель своими руками. Надеемся, что теперь у вас не возникнет вопроса, как сделать солнечную батарею.

Солнечная панель своими руками: пошаговая инструкция, подробное видео

Фотоэлементы и их замена