Найскладнішим при побудові сонячних батарей є придбання сонячних елементів за розумною ціною. Нові сонячні елементи стоять дуже дорого. Пошкоджені і відбраковані сонячні елементи можна купити значно дешевше. Ці другосортні сонячні елементи можуть бути використані для виготовлення сонячної батареї, яка буде працювати дуже добре.
У моїй першій сонячній батареї використовуються монокристалічні кремнієві сонячні елементи 3 на 6 дюймів. Вони відрізняються високою ефективністю і виробляють багато струму. Але вони великі, тонкі і з ними важко працювати. Для портативної сонячної батареї я вирішив використовувати інші сонячні елементи. Я використовував 40 тонкоплівкових мідь-індій-селенід (CIS) сонячних елементів. Кожен елемент фактично є мініатюрною сонячною батареєю 60 мм х 60 мм х 2 мм завтовшки, яка виробляє трохи більше 4,5 вольт і 80 мА при яскравому сонячному світлі (виходить близько 0.375 Ватт на елемент, але 40 з них разом вироблятимуть 15 Вт) . Я з'єднав би їх разом в групи по 4 елементи в блоці, щоб отримати близько 18 Вольт, а потім підключив групи з 4 клітин паралельно. Я розділив би 40 елементів на дві групи по 20 і виготовив б коробку, яка складається, для їх монтажу. Так що я купив 40 CIS сонячних елементів і взявся за роботу.
Ось план половини портативної сонячної батареї. Я склав макет для 20 сонячних елементів і грубо вказав розміри половини складається сонячної батареї. Інша половина буде просто її дзеркальним відображенням. Я зробив це трохи по-іншому, коли фактично приступив до виготовлення, але в цілому я дотримувався цього початкового плану.
Сонячні елементи прибутку добре упакованими і не пошкодженими.
Ось крупним планом фото одного з сонячних елементів. Елементи виявилися тонкими, але далеко не такими тонкими, як тонкі, як папір, кремнієві сонячні елементи, які я використовував в моїй першій панелі сонячних батарей.
Ось крупним планом фото задньої частини одного з сонячних елементів. Ці елементи приходять з уже припаяними висновками. Крім того, негативний висновок позначений, хоча на цій фотографії це важко побачити.
Тут я тестую один із сонячних елементів під яскравим світлом лампи. Мультиметр показує 4,35 вольт. Не погано.
Половинка дерев'яного корпусу. Тепер, коли у мене були сонячні елементи, прийшов час почати виготовлення панелі. Я використовував техніку виготовлення подібну до тієї, що я використовував в моїй першій сонячній батареї, просто зробив меншого розміру і з шарніром в середині. Я зробив два неглибокі дерев'яні ящики 15 7/8 на 13 дюймів, використовуючи товсту 1/4 дюйма фанеру і 3/4 х 3/4 дерев'яні боковини.
Я поєднав шарніром дві половинки разом.
Тут показаний відкритий корпус переносний сонячної батареї. Я пофарбував його в звичайний білий колір, який, здається, став стандартним для всіх моїх проектів з альтернативної енергетики.
Я позначив положення кожного з 20 сонячних елементів в кожній половині батареї олівцем.
Установка на місце сонячних елементів. Я відрізати стрічку, яка утримувала висновки на тильній стороні кожного елемента, і відігнув їх вгору і до передньої сторони елемента. Я також краще позначив негативний висновок, щоб я міг побачити його спереду елемента. Тоді я почав встановлювати елементи на позначених місцях. Я видавлював маленьку краплю силіконового герметика в центрі кожного осередку і натискав на сонячний елемент, ставлячи його на місце.
Половина сонячної батареї з наклеєними елементами. Після того, як всі елементи на одній половині були приклеєні, я чекав кілька годин, поки силікон затвердіє, перш ніж почати з'єднувати елементи разом. Я хотів завершити і налаштувати одну половину, про всяк випадок, якщо б я зіткнуся з проблемами, перш ніж робити іншу половину.
Після того, як силікон затвердів і елементи міцно зафіксувалися, я почав пайку висновків разом. Висновки на закріплених елементах стирчали вгору, як видно на цій фотографії.
З'єднання висновків сонячних елементів. Я використовував свої гостроносі кліщі, щоб захопити висновки, які необхідно було з'єднати, і стискав їх разом кінчиками кліщів. Тоді я сплющені висновки фіксував маленьким шматочком фольги. Висновки виконані з тонкої металевої фольги, тому будьте обережні, адже їх неважко пошкодити або зірвати з сонячного елемента.
Нарешті, я використовував свій паяльник і трохи припою, щоб закінчити з'єднання. Потрібно при цьому бути швидким. Не дозволяйте вашому паяльнику затримуватися на висновках, так як вони можуть віпаяться з елементів.
З'єднання позитивних висновків сонячних елементів. Після того, як були зроблені пайки всіх елементів разом, у мене було 5 рядів з послідовно з'єднаних 4 елементів. Тепер я повинен був з'єднати 5рядов разом паралельно. Я використовував мідну оплетку, яку мав під рукою, щоб підключити разом всі позитивні висновки рядів елементів. Я використовував маленькі краплі силікону для фіксації обплетення на місці.
Підключення діода. Потім я припаяв анод діода Шотткі 31DQ03 до позитивного виходу. Цей діод діє як блокувальний діод, запобігаючи розрядку акумулятора через сонячні батареї в нічний час або в похмуру погоду. Кожна половина панелі отримує блокуючий діод, тому що дві половинки будуть підключені паралельно.
Тут я встановив дроти, що виходять з батареї. Я провів їх через отвір, просвердлений в шарнірної частини панелі. Червоний дріт припаяний до катода діода, а чорний провід до негативного виходу. Я зв'язали вузол в проводах для запобігання натягу і використовував краплі силіконового герметика, щоб зафіксувати вузол на місці.
Інша половина панелі є дзеркальним відображенням першої. Я з'єднав виходи двох половин разом за межами панелі.
Ця фотографія показує дроти від обох половин панелі з'єднаних разом і з підключеною виделкою. Ви також можете побачити ряди повітроводів, висвердлені з боку петель обох половинок.
Це поляризований швидкого роз'єднання роз'єм, який я використовував в портативної сонячної батареї.
Ось завершена портативна сонячна батарея, готова до випробувань. Моє тестування на вулиці при яскравому полуденному сонце показало, що батарея виробляє близько 18,3 Вольта і приблизно 0,82 Ампер. Це працює! Я отримав майже точно 15 Вт, на які я сподівався. Я був дуже щасливий.
Прилеглі кришки плексигласу. Моїм наступним кроком було виготовлення кришки плексигласу для кожної половини, щоб захистити сонячні елементи і проводку. Я купив два шматка плексигласу і обрізав їх, щоб вони відповідали двом половинкам батареї.
Тут я знімаю захисну плівку на одній стороні оргскла кришки, відвалів кульки силіконового герметика та встановлюю очищену сторону плексигласу на її місце, роблячи такдля кожної половини батареї. Я додав невеликий вантаж, щоб він тиснув на плексиглас вночі, поки силікон не затвердіє.
На наступний день я зняв захисну плівку з іншого боку плексигласу. Панель була по суті зроблена. Проте, я хотів би додати останній штрих. У мене були повстяні диски, які я використовую в моїх проектах різних телескопів. Я додав 2 повстяні диски в батарею, щоб запобігти пошкодженню половинок сонячної батареї при сильному натисканні. Вони забезпечують амортизацію між двома поверхнями з оргскла, коли панель складена.
Ось фотографія зазору, який повстяні диски зробили між поверхнями з оргскла, коли панель складена.
Для продовження клацніть на кнопці з цифрою 2
Випробування портативної сонячної батареї
Я закінчив сонячну батарею вчасно, щоб взяти її з собою у відпустку на мою ділянку землі в штаті Арізона. Це місце і раніше служило випробувальним полігоном для мого саморобного вітрогенератора і моєї саморобної сонячної панелі на 60 Ватт. Тут показана розкрита сонячна батарея на капоті мого автомобіля.
Зроблена батарея використовується. Я припустив, що вихідна напруга з елементів CIS падає, оскільки вони нагріваються всередині закритих ящиків сонячної батареї. Я перевірив це припущення, поставивши батарею в тіні на деякий час і давши їй охолонути, потім повернув її на сонці і перевірив напругу, до того як вона нагрілася. Звичайно ж, вона виробила близько 18 Вольт, коли я вперше поставив її на сонці, але напруга швидко знизилася приблизно до 14,5 Вольт, як тільки батарея нагрілася.
Тоді я відірвав у оргскло і перевірив роботу батареї без нього. Без плексигласу, вихідна напруга панелі повернувся приблизно до 18 Вольт. Вільний потік повітря і відсутність "парникового ефекту" від оргскла дозволили сонячним елементам залишатися холодними.
Я можу просто залишити панель без плексигласу. Ці клітини CIS набагато міцніше, ніж тонкі моно-кристалічні елементи, які я використовував в моїй першій сонячної батареї. Вони повинні бути захищені від впливу навколишнього середовища. Крім того, я не буду використовувати цю батарею в суворих погодних умовах. Я буду використовувати її лише для зарядки малої побутової техніки. Тому, ймовірно, все буде в порядку і без плексигласу.
Так скільки ж коштує така саморобна переносна сонячна батарея? Ну, я зберіг всі квитанції для всього, що я купив, працюючи над цим проектом. Крім того у мене є багато корисного брухту: шматочки дерева, дроту і всяких інших речей (як сказали б деякі, барахла). Тому багато матеріалів у мене було під рукою. Ваші витрати можуть змінитися.
Частина Походження Вартість
Сонячні елементи $ 30.00 *
Різне. Пиломатеріали Були під рукою $ 0.00
Оргскло (не потрібно) HOMECENTER магазин $ 13.95
Петлі HOMECENTER магазин $ 3.49
Силіконовий герметик HOMECENTER магазин $ 3.95
Провід Був під рукою $ 0.00
Вилка Radio Shack $ 5.50
Фарба Була під рукою $ 0.00
Чи не занадто погано. Це трохи дешевше, ніж комерційно зроблена 15-ватна сонячна батарея ($ 70 на момент написання). Однак, моя панель складається для економії місця. Комерційна батарея майже настільки ж велика, як моя 60-ватна сонячна батарея. У мене в плані подальші експерименти з цими елементами CIS.
* Ціна сонячних елементів виросла зовсім трохи, тому я купив їх.
± Це ціна на 2 діода з 25 діодів, які я купив за $ 5.00.
Новий контролер заряду. Я розробив просту схему контролера заряду для використання з сонячними батареями і вітряними турбінами. Це проста схема, і вона використовує тільки поширені компоненти, тому такий контролер заряду дуже легко виготовити.