Вигода сонячної енергетики очевидна, про це сказано вже досить багато і сумнівів в цьому не залишилося. Саме з цієї причини багато людей вже сьогодні встановили на своїх будинках панелі, в той час як інші тільки мріють про це. Сонячні батареї - це, безумовно, вигідно, однак такі пристрої мають досить високу вартість, через що далеко не кожен може дозволити собі таку розкіш. Завдяки цьому багато хто задається питанням, - як зробити сонячну батарею своїми руками, чи можливо це, і що для цього необхідно?
Відповідь - звичайно ж, це цілком реально. Причому на сьогоднішній день існує кілька способів, які допоможуть вам виготовити сонячні батареї своїми руками. Вибір методу залежить від того, яка продуктивність вам потрібна.
1. Підготовка вихідних матеріалів
1.1. Елементи для створення саморобної сонячної батареї
До того, як зібрати сонячну батарею своїми руками, необхідно визначитися, які матеріали вам будуть потрібні. Головною частиною панелі і її основою, звичайно ж, є фотоелементи. На сьогоднішній день найбільшим поширенням користаються два види елементів:
- Елементи, виготовлені з полікристалічного кремнію;
- Монокристалічні фотоелементи.
Перший варіант має більш низьким рівнем коефіцієнта корисної дії (ККД), який становить близько 7-9%. Однак панелі, що складаються з таких елементів, не втрачають ефективності, навіть в похмуру погоду. Вони практично однаково продуктивні як в сонячні дні, так і в дощову погоду.
Монокристалічні панелі в свою чергу мають більш високий рівень ККД, який становить близько 13%. Однак вони більш ефективні тільки за умови сонячної погоди, а разі хмарності або затемнення їх продуктивно досить сильно зменшується. Завдяки таким особливостям, найбільш часто для того, щоб вийшла досить потужна саморобна сонячна батарея, яка буде однаково ефективна при будь-яких погодних умовах, використовуються саме полікристалічні фотоелементи.
Настійно рекомендується купувати фотоелементи від одного виробника. Це пояснюється тим, що пристрої різних марок цілком можуть мати відмінності по ефективності, що в свою чергу створює додаткові труднощі в момент визначення загальної потужності батареї. Крім цього, розрахунковий період роботи елементів також може мати відмінності.
Найпростішим і поширеним на сьогоднішній день методом придбання необхідних елементів є аукціони типу еВау. Тут можна придбати вже готові набори фотоячеек, при цьому вони будуть мати цілком прийнятну вартість. Для того щоб зібрати сонячні батареї для дому своїми руками з наявних підручних матеріалів, вам будуть потрібні спеціальні провідники, якими фотоелементи з'єднуються між собою. Крім цього будуть потрібні паяльник і пристосування для пайки.
Цілком можливо придбати трохи пошкоджені фотоячейкі, так як вони абсолютно не втрачають продуктивності, але при цьому мають набагато нижчу вартість. Звичайно ж, такі елементи мають менш естетичний вигляд.
Для виготовлення корпусу батареї найбільш відповідним матеріалом є алюмінієві куточки, які мають невелику висоту. Звичайно, цілком можливо зробити сонячні батареї своїми руками з підручних засобів, не купуючи куточки, а використовуючи, наприклад, дерев'яні бруски. Однак варто розуміти, що саморобні сонячні батареї будуть постійно використовуватися, а значить, піддаватися різних погодних умов. Дерево при цьому може вкрай швидко зіпсуватися, завдяки чому доведеться переробляти корпус.
Розміри сонячної батареї залежать від кількості фотоелементів, які будуть використовуватися. Зовнішнє захисне покриття панелі повинно бути прозорим і при цьому досить міцним і довговічним. В якості такого покриття найкраще використовувати оргскло або полікарбонат. Можна, звичайно, використовувати і міцне загартоване скло, проте з такими панелями варто бути більш акуратним. Також, буде краще, якщо цей захист не буде пропускати інфрачервоні промені, так як завдяки такому захисті зменшується нагрівання панелі під час використання.
2. Пайка провідників
Після того, як ви придбали всі необхідні матеріали, можна переходити до виконання збірки саморобної сонячної батареї. В першу чергу, вам потрібно припаяти провідники до фотоелементів. Даний процес є досить трудомістким і вимагає від вас певного терпіння і акуратності. В процесі пайки можуть виникнути деякі труднощі, пов'язані з крихкістю структури фотоячеек. Набагато простіше буде купити елементи, які вже мають припаяні провідники, проте, навіть при самостійній пайку, незабаром ви "наб'єте" руку і з легкістю впораєтеся з цим завданням. До того ж, вже паяні фотоелементи можуть мати більш високу вартість.
У тому випадку, якщо ви плануєте здійснювати пайку провідників самостійно, вам потрібно знати наступний порядок дій:
- Насамперед слід нарізати наявні провідники на необхідну довжину (зручніше робити це по картонному шаблоном);
- Далі потрібно акуратно помістити на фотоелемент вирізаний провідник;
- Після цього слід нанести паяльну кислоту, а також припій на те місце, де буде виконуватися пайка;
- Акуратно і уважно провести пайку провідника. При цьому ні в якому разі не слід натискати на кристал. Пайка робиться легко і швидко. Це прийде з досвідом.
Даний процес не є швидким, через що виготовляючи саморобні сонячні батареї для дому, вам буде потрібно деяку кількість часу, а також терпіння.
3. Збірка корпусу і установка фотоелементів
Як вже говорилося, для виготовлення рами, що має необхідний розмір, необхідні алюмінієві куточки, а також кріпильні матеріали (металовироби). Найкраще брати куточки з низькою висотою, так як в противному випадку вони будуть закривати Сонце, і створювати тінь на фотоячейках. Крім цього, використовуючи надто високі куточки, у вас вийде невиправдано широкий корпус для панелі.
На внутрішні межі скріплених профілів необхідно нанести силіконовий герметик. Це необхідно для того, щоб саморобна сонячна батарея була герметичною. На нанесений герметик слід укласти вирізаний за розмірами лист оргскла, щільно притискаючи його і фіксуючи. Після того, як герметик висохне, оргскло можна додатково зафіксувати цвяхами.
Після виконання перерахованих вище дій необхідно розмістити на внутрішній поверхні прозорого листа фотоелементи з припаяними провідниками. При цьому між осередками необхідно витримувати невелику відстань (близько 5 мм). Це пояснюється тим, що елементи в процесі використання можуть розширюватися під впливом температури. До того ж, завдяки цим відступами виключається можливість порушення контактів. Для того щоб сонячна батарея для будинку своїми руками була правильно зібрана, до даного процесу необхідно підходити з усією уважністю. Крім цього, для полегшення роботи можна попередньо розмітити підкладку.
4. Об'єднання фотоелементів в єдину систему
Споювати все фотоячейкі в одну систему необхідно дотримуючись електричну схему. На сьогоднішній день відомо кілька схем:
- Послідовне з'єднання;
- З'єднання із загальною шиною;
- З'єднання з виведеною середньою точкою.
Також існують і інші схеми, тому, краще всього заздалегідь вибрати найбільш підходящий варіант. При цьому головне, щоб в схемі були присутні шунтуючі діоди, які необхідно встановлювати на загальному "+" провіднику. Ці діоди потрібні для того, щоб виключити розрядку пристрою в темний час доби або при частковому затемненні. Для цих цілей краще всього використовувати діоди Шотткі. Як токовиводящіх проводів можна використовувати звичайні кабелі, що мають силіконову ізоляцію. Звичайно ж, їх необхідно надійно і міцно закріпити.
Після об'єднання фотоелементів за обраною схемою отриману сонячну батарею необхідно протестувати на силу струму і напругу. Для цього знадобиться звичайний амперметр і вольтметр, або мультиметр, який має обидві ці функції. Якщо перевірка пройдена успішно, то значить, що з'єднання елементів виконано правильно і всі контакти цілі.
Після перевірки слід зафіксувати всі фотоячейкі і виконати герметизацію панелі. Найлегший спосіб полягає в нанесенні на кожен елемент монтажний силікон, після чого пристрій необхідно закрити панеллю, яка може бути виготовлена з міцного пластику. При цьому якщо використовувати прозорий пластик, то у вас буде можливість стежити за можливою появою дефектів або тріщин в елементах. Після того як силікон висохне, задню панель необхідно зафіксувати в попередньо виготовленої алюмінієвій рамі. Всі шви конструкції також необхідно загерметизувати за допомогою силікону. Для фіксації фотоячеек можна використовувати і двосторонню липку стрічку. Головне правило полягає в тому, щоб товщина цієї стрічки (або шару силікону) перевищувала висоту пайки. Це допоможе уникнути пошкодження контактів.
5. Сонячна батарея своїми руками з транзисторів
На сьогоднішній день існує можливість зробити сонячну батарею своїми руками, не використовуючи покупні фотоелементи. Наприклад, її можна виготовити з транзисторів або діодів. Звичайно, з цих матеріалів неможливо зробити сонячну батарею, яка зможе забезпечити енергією цілий будинок, однак такий пристрій цілком здатне живити невеликі і компактні електроприлади.
Отже, як зробити саморобну сонячну батарею? Вельми просто. Для виготовлення саморобної панелі вам будуть потрібні старі транзистори, найкраще взяти пристрою типів "П" або "КТ". В першу чергу необхідно гранично акуратно спиляти верхню частину корпусу таким чином, щоб сонячне світло зміг потрапляти на р-n переходи. У разі використання транзисторів "П", з нього додатково буде потрібно висипати порошок і продути внутрішню частину.
Далі, отримані фотоелементи необхідно об'єднати в блоки. З'єднання проводиться послідовно - для підвищення напруги, і паралельно - для підвищення сили струму. Поєднуючи таким чином транзистори, цілком можливо створити сонячну батарею своїми руками, яка буде мати необхідні параметри. Фіксувати такі елементи зручно на текстолітової підкладці шляхом навісний установки.
Крім цього, можливо зібрати геліобатареї з діодів, наприклад Д223Б. При цьому їх навіть не потрібно розбирати, цілком достатньо просто стерти фарбу за допомогою ацетону. Під фарбою ви виявите скляний корпус. Завдяки маленьким розмірам таких діодів досягається висока щільність установки елементів. Впаивать діоди в підкладку необхідно вертикально, так як це дозволить досягти максимальної освітленості кристала, а, отже, і граничної продуктивності.