Solární panely jsou zdrojem energie, kterou lze použít k výrobě elektřiny nebo tepla pro nízkopodlažní budovu. Zde jsou jen solární panely mají vysoké náklady a nejsou k dispozici pro většinu obyvatel naší země. Souhlasíš?
Je to další věc, když je solární panel vyroben z vlastních rukou - náklady jsou výrazně sníženy a takový design nefunguje horší než průmyslový panel. Proto, pokud vážně uvažujete o koupi alternativního zdroje elektřiny, zkuste to udělat sami - to není příliš obtížné.
Článek se zaměří na výrobu solárních panelů. Řekneme vám, jaké materiály a nástroje k tomu budou zapotřebí. A o něco níže najdete podrobné pokyny s ilustracemi, které jasně ukazují postup práce.
Stručně o zařízení a práci
Energie slunce může být přeměněna na teplo, když je zdrojem energie teplonosná tekutina nebo na elektrickou energii shromážděnou v bateriích. Baterie je generátor pracující na principu fotoelektrického jevu.
K přeměně sluneční energie na elektřinu dochází po vystavení slunečnímu záření na solárních panelech, které jsou hlavní součástí baterie.
V tomto případě lehká kvanta „uvolní“ své elektrony z extrémních drah. Tyto volné elektrony dávají elektrický proud, který prochází kontrolérem a hromadí se v baterii, a odtud jde na spotřebitele energie.
Galerie Obrázků
Foto z
Sestava křemíkových destiček solárních článků
Formování pozitivní proudové cesty
Vytváření negativních proudových linek zezadu
Připojení vodiče a blokovací diody
Křemíkové prvky fungují jako fotočlánkové desky. Křemíkový plátek je na jedné straně potažen velmi tenkou vrstvou fosforu nebo boru - pasivním chemickým prvkem.
Na tomto místě se pod vlivem slunečního záření uvolňuje velké množství elektronů, které drží fosforový film a neletí.
Na povrchu desky jsou kovové „stopy“, na nichž se volné elektrony zarovná a tvoří uspořádaný pohyb, tj. elektřina.
Čím více takových křemíkových destiček-fotočlánků, tím více elektrického proudu lze získat. Přečtěte si více o principu fungování solární baterie níže.
Horní vrstva desek fotobuněk je potažena vrstvou, která neumožňuje odraz slunečního světla z desek, což zvyšuje jejich účinnost
Materiály pro vytvoření solární desky
Chcete-li začít vyrábět solární baterii, musíte zásobit následující materiály:
- silikátové desky-fotobuňky;
- dřevotřískové desky, hliníkové rohy a latě;
- tuhá pěnová pryž o tloušťce 1,5 až 2,5 cm;
- průhledný prvek, který funguje jako základna pro křemíkové plátky;
- šrouby, šrouby;
- silikonový tmel pro venkovní použití;
- elektrické dráty, diody, svorky.
Potřebné množství materiálu závisí na velikosti vaší baterie, která je nejčastěji omezena počtem dostupných fotobuněk. Z nástrojů, které potřebujete: šroubovák nebo sada šroubováků, pila na kov a dřevo, páječka. K otestování hotové baterie potřebujete tester-ampérmetr.
Nyní zvažte nejdůležitější materiály podrobněji.
Křemíkové oplatky nebo fotobuňky
Existují tři typy solárních článků pro baterie:
- polykrystalický;
- monokrystalický;
- amorfní.
Polykrystalické destičky se vyznačují nízkou účinností.Velikost příznivého účinku je asi 10 - 12%, ale tento ukazatel se v průběhu času neklesá. Doba trvání polykrystalů je 10 let.
Solární baterie je sestavena z modulů, které jsou zase tvořeny fotovoltaickými konvertory. Baterie s tvrdými křemíkovými fotočlánky jsou druhem sendviče s postupně uspořádanými vrstvami upevněnými v hliníkovém profilu
Monokrystalické fotobuňky se mohou pochlubit vyšší účinností 13–25% a dlouhou životností více než 25 let. Postupem času se však účinnost jednotlivých krystalů snižuje.
Konvertory monokrystalů se získávají řezáním uměle pěstovaných krystalů, což vysvětluje nejvyšší fotovodivost a produktivitu.
Filmové konvertory se získají nanesením tenké vrstvy amorfního křemíku na pružný povrch polymeru
Flexibilní amorfní silikonové baterie jsou nejpokročilejší. Fotoelektrický konvertor je rozprašován nebo nanášen na polymerní bázi. Účinnost v oblasti 5 - 6%, ale filmové systémy se instalují velmi pohodlně.
Poměrně nedávno se objevily filmové systémy s amorfními fotokonvertory. Jedná se o velmi jednoduchou a extrémně levnou formu, ale rychlejší než soupeři, kteří ztratí spotřebitelské kvality.
Není vhodné používat fotobuňky různých velikostí. V tomto případě bude maximální proud generovaný bateriemi omezen proudem nejmenšího článku. Větší desky tedy nebudou fungovat při plné kapacitě.
Při nákupu fotobuněk se zeptejte prodejce na způsob doručení, většina prodejců používá metodu voskování, aby se zabránilo zničení křehkých prvků
Nejčastěji se pro vlastní baterie používají monokrystalické a polykrystalické fotobuňky o velikosti 3x6 palce, které lze objednat v internetových obchodech, jako je E-buy.
Náklady na solární články jsou poměrně vysoké, ale mnoho obchodů prodává tzv. Prvky skupiny B. Výrobky přiřazené do této skupiny jsou vadné, ale vhodné k použití a jejich náklady jsou nižší než náklady na standardní desky o 40–60%.
Většina internetových obchodů prodává solární články v sadách 36 nebo 72 fotovoltaických desek. Propojení jednotlivých modulů s baterií bude vyžadovat autobusy, pro připojení k systému budou nutné terminály.
Galerie Obrázků
Foto z
Polykrystalická fotovoltaická deska
Přední a zadní strana křemíkové destičky
Monokrystalická fotovoltaická deska
Zadní strana monokrystalické desky
Drátový model a průhledný prvek.
Rám pro budoucí panel může být vyroben z dřevěných latí nebo hliníkových rohů.
Druhá možnost je výhodnější z několika důvodů:
- Hliník je lehký kov, který nezatěžuje nosnou konstrukci, na kterou se plánuje instalace baterie.
- Při provádění antikorozní úpravy není hliník náchylný k rzi.
- Neabsorbuje vlhkost z okolí, nehnije.
Při výběru průhledného prvku je nutné věnovat pozornost takovým parametrům, jako je index lomu slunečního světla a schopnost absorbovat infračervené záření.
Účinnost fotobuněk bude přímo záviset na prvním ukazateli: čím nižší je index lomu, tím vyšší je účinnost křemíkových destiček.
Plexisklo nebo jeho levnější verze, plexisklo, má minimální odrazivost světla. Polykarbonát má mírně nižší index lomu.
Hodnota druhého indikátoru určuje, zda se křemíkové fotobuňky samy zahřívají nebo ne. Čím méně se desky zahřívají, tím déle vydrží. IR záření nejlépe absorbuje speciální plexisklo absorbující teplo a sklo s IR absorpcí. Trochu horší - obyčejné sklo.
Pokud je to možné, nejlepší možností by bylo použít jako reflexní prvek průhledné sklo s antireflexní vrstvou.
Podle poměru nákladů k indexům lomu světla a absorpci infračerveného záření je plexiskla nejlepší volbou pro výrobu solárních článků.
Návrh systému a výběr místa
Konstrukce solárního systému zahrnuje výpočet požadované velikosti solární desky. Jak bylo uvedeno výše, velikost baterie je obvykle omezena drahými fotobuňkami.
Solární baterie musí být umístěna v určitém úhlu, což by zajistilo maximální vystavení silikonovým destičkám slunečního záření. Nejlepší možností jsou baterie, které mohou změnit úhel.
Místo pro instalaci solárních desek může být velmi rozmanité: na zemi, na šikmé nebo ploché střeše domu, na střechách technických místností.
Jedinou podmínkou je, že baterie by měla být umístěna na slunné straně pozemku nebo domu, ne zastíněné vysokou korunou stromů. V tomto případě musí být optimální úhel sklonu vypočítán pomocí vzorce nebo pomocí specializované kalkulačky.
Úhel sklonu bude záviset na umístění domu, ročním období a klimatu. Je žádoucí, aby baterie měla schopnost měnit úhel sklonu po sezónních změnách výšky slunce, protože pracují nejúčinněji, když sluneční světlo dopadá přesně kolmo na povrch.
Pro evropskou část zemí SNS je doporučený úhel stacionárního sklonu 50 - 60 °. Pokud konstrukce poskytuje zařízení pro změnu úhlu sklonu, pak je v zimě lepší umístit baterie na 70 ° k obzoru, v létě pod úhlem 30 °
Výpočty ukazují, že 1 metr čtvereční sluneční soustavy umožňuje získat 120 wattů. Proto lze pomocí výpočtů stanovit, že pro zajištění průměrné rodiny elektřinou v množství 300 kW za měsíc je zapotřebí sluneční soustava o velikosti nejméně 20 metrů čtverečních.
Okamžitá instalace takového solárního systému bude problematická. Ale i instalace 5metrové baterie pomůže ušetřit energii a mírně přispět k ekologii naší planety. Doporučujeme také, abyste se seznámili s principem výpočtu požadovaného počtu solárních panelů.
Solární baterie může být použita jako záložní zdroj energie s častými výpadky centralizovaného napájení. Pro automatické přepínání musí být zajištěn nepřerušitelný energetický systém.
Takový systém je výhodný v tom, že při použití tradičního zdroje elektřiny je baterie solárního systému současně nabíjena. Zařízení sloužící solární baterii je umístěno uvnitř domu, proto je nutné pro něj zajistit zvláštní místnost.
Při vkládání baterií na nakloněnou střechu domu nezapomeňte na úhel sklonu panelu, ideální pokud má baterie zařízení pro sezónní změnu úhlu sklonu
Instalace solárního panelu v krocích
Výběrem místa pro umístění solárního panelu a zařízení pro údržbu solárního systému, jakož i všech potřebných materiálů a nástrojů, můžete začít instalovat baterii.
Při instalaci je nutné dodržovat bezpečnostní opatření, zejména při instalaci hotového panelu na střechu domu. Zvažte krok za krokem algoritmus, jak vyrobit solární baterii.
Krok č. 1 - pájení kontaktů křemíkové destičky
Instalace domácí solární baterie často začíná pájením vodičů fotobuněk. Samozřejmě, pokud máte příležitost, je nejlepší koupit solární články okamžitě s vodiči, jako pájení je velmi obtížná a pečlivá práce, která vyžaduje hodně času.
Pájení se provádí následujícím způsobem:
- Je zhotovena křemíková fotobunka bez vodičů a kovový pásový vodič.
- Vodiče jsou vyříznuty pomocí lepenky, jejich délka je 2krát větší než velikost křemíkové destičky.
- Vodič je uspořádán úhledně na desce. Na jednom prvku - dva vodiče.
- V místě, kde bude pájení provedeno, je nutné pro práci s páječkou použít kyselinu.
- Pájejte páječkou pečlivým připojením vodiče k desce.
Během pájení netlačte na silikátový prvek, jako je velmi křehký a může se zhroutit! Máte-li štěstí a zakoupili jste fotobunky s předem připravenými kontakty, ušetříte se před dlouhou a obtížnou prací a okamžitě přistoupíte k výrobě rámu pro budoucí baterii.
Pájecí kontakty pro vadné fotobuňky skupiny B se provádějí ve stejném směru stejným způsobem jako pro celé desky
Krok # 2 - vytvoření rámu pro solární panel
Rám je místo, kde budou nainstalovány fotobuňky. Při výrobě rámu se berou hliníkové rohy a lamely, ze kterých se rámy skládají. Doporučená velikost rohu je 70-90 mm.
Silikonový tmel se nanáší na vnitřní stranu kovových rohů. Těsnicí rohy musí být provedeny pečlivě, na tom závisí trvanlivost celé konstrukce.
Jakmile je hliníkový rám připraven, pokračujte výrobou zadního pouzdra. Zadním pouzdrem je dřevěná bedna z dřevotřísky s nízkými stranami.
Vysoké strany vytvoří na fotobunkách stín, takže jejich výška by neměla přesáhnout 2 cm. Strany jsou zašroubovány pomocí závitových šroubů a šroubováku.
Galerie Obrázků
Foto z
Vytvoření pouzdra na solární baterii
Větrací otvory po stranách krytu
Podpora křemíkové destičky
Lakování částí pouzdra pro hydroizolaci
V dolní části skříně jsou větrací otvory vyrobeny z dřevotřísky. Vzdálenost mezi otvory je asi 10 cm. V hliníkovém rámu je nainstalován průhledný prvek (plexisklo, antireflexní sklo, plexisklo).
Průhledný prvek je stlačen a upevněn, jeho upevnění se provádí pomocí hardwaru: 4 v rozích, 2 z dlouhé a 1 z krátké strany rámu. Hardware upevněte šrouby.
Rámeček pro solární baterii je připraven a můžete přistoupit k nejdůležitější části - instalaci solárních článků. Před instalací je nutné plexisklo očistit od prachu a odmastit kapalinou obsahující alkohol.
Krok č. 3 - montáž fotobuněk z křemíkových destiček
Montáž a pájení křemíkových destiček je časově nejnáročnější součástí vytváření vlastního solárního panelu. Nejprve jsme rozložili fotobuňky na plexisklo s modrými deskami dolů.
Pokud sestavujete baterii poprvé, můžete použít substrát pro značení a umístit destičky přesně do malé (3-5 mm) vzdálenosti od sebe.
- Pájíme fotobuňky podle následujícího schématu zapojení: „+“ stopy jsou umístěny na přední straně desky, „-“ - na zadní straně. Před pájením připojte kontakty jemně tavidlem a pájkou.
- Pájíme všechny fotobuňky postupně v řadách shora dolů. Řádky by pak měly být také vzájemně propojeny.
- Jak se držet fotobuněk. Za tímto účelem naneste malé množství těsnicího prostředku na střed každého křemíkového plátu.
- Výsledné řetězy otočíme tak, aby fotobuňky směřovaly vzhůru (kde jsou modré desky) nahoru a umístily desky podle označení, která byla použita dříve. Opatrně stiskněte každou desku a zajistěte ji na místě.
- Kontakty extrémních fotobuněk jsou zobrazeny na sběrnici „+“ a „-“. Pro pneumatiku se doporučuje širší stříbrný vodič.
- Solární baterie musí být vybavena blokovací diodou, která se připojuje ke kontaktům a zabraňuje vybíjení baterií strukturou v noci.
- Ve spodní části rámu vyvrtáme otvory pro výstup vodičů směrem ven.
Vodiče musí být připevněny k rámu tak, aby nezůstaly viset, můžete to provést pomocí silikonového tmelu.
Galerie Obrázků
Foto z
Příprava křemíkových destiček na pájení
Sušení článků baterie bez vosku
Kreslení obrysu desek na substrátu
Proces pájení fotovoltaických článků
Připojení křemíkových destiček ke slunečnímu článku
Silicon wafer bonding
Zařízení měděných proudových přípojek zařízení
Kontrola výkonu baterie
Krok 4 - testování baterie před utěsněním
Testování solárního panelu musí být provedeno před zapečetěním, aby bylo možné eliminovat poruchy, ke kterým často dochází při pájení. Nejlepší je testovat po pájení každé řady prvků - je mnohem snazší zjistit, kde jsou kontakty špatně připojeny.
K testování budete potřebovat běžný domácí ampérmetr. Měření musí být prováděno za slunečného dne ve 13-14 hodinách, slunce by se nemělo skrývat mraky.
Vyjímáme baterii na ulici a instalujeme v souladu s dříve vypočítaným úhlem sklonu. Připojíme ampérmetr ke kontaktům baterie a změříme zkratový proud.
Význam testování je, že pracovní síla elektrického proudu by měla být o 0,5-1,0 A nižší než zkratový proud. Hodnoty zařízení by měly být vyšší než 4,5 A, což naznačuje provozuschopnost solární baterie.
Pokud tester dává méně odečtů, pak je někde sekvence připojení fotobuněk pravděpodobně přerušena.
Obvykle domácí solární baterie vyrobená z fotobuněk skupiny B dává hodnotu 5-10 A, což je o 10-20% méně než u průmyslových solárních panelů.
Galerie Obrázků
Foto z
Krok 9: Po kontrole funkčnosti částí baterie utěsněných na substrátu se tyto vloží do krytu
Krok 10: Podložky s deskami uvnitř pouzdra jsou upevněny na čtyřech šroubech. Drát spojující části baterie je veden skrz průduchy.
Krok 11: Schottkyho dioda je zapojena do série s každou polovinou konstruované baterie. Jeho minus je připojen k plusu systému
Krok 12: Vyvrtá se otvor, který vede dráty z pouzdra. Dráty jsou připevněny uzlem tak, aby nevyčnívaly a upevněny tmelem
Krok 13: Po nanesení tmelu je nutné provést technologickou přestávku, uvolněnou pro polymeraci kompozice
Krok 14: K vodiči odebranému ze solárního panelu je připojen dvoukolíkový konektor. Patice, která k němu patří, je namontována na baterii zařízení, která baterii nabije
Krok 15: Po smontování obou částí zařízení a výstupem elektrického vedení ven je baterie uzavřena předem připravenou obrazovkou
Krok 16: Před utěsněním spojů solárního zařízení se znovu provede funkční kontrola, aby se odstranily odstraněné kontakty včas, pokud jsou detekovány
Instalace obou částí baterie v připraveném případě
Montáž základny solárního panelu uvnitř pouzdra
Instalace Schottkyho blokovací diody
Závěr z pouzdra na vnější stranu vodičů zařízení
Vytvrzování tmelu
Připevnění 2-pinového konektoru k vodiči
Instalace obrazovky pro přenos světla do zařízení
Sledování výkonu před utěsněním
Krok č. 5 - utěsnění fotobuněk umístěných v krytu
Těsnění lze provést pouze ujistením se, že baterie funguje. K utěsnění je nejlepší použít epoxidovou sloučeninu, ale vzhledem k tomu, že spotřeba materiálu bude velká a jeho cena je asi 40-45 dolarů. Pokud je to trochu drahé, lze místo toho použít stejný silikonový tmel.
Při použití silikonového tmelu dávejte přednost tomu, který je uveden na obalu, což naznačuje, že je vhodný pro použití při teplotách pod nulou
Existují dva způsoby, jak zapečetit:
- plné plnění, když jsou panely naplněny tmelem;
- nanesení tmelu na prostor mezi fotobunkami a na nejvzdálenější prvky.
V prvním případě bude těsnění spolehlivější. Po nalití by se měl tmel usadit. Poté je nahoře nainstalována plexisklo a pevně přitlačeno na desky potažené silikonem.
Aby bylo zajištěno odpružení a další ochrana mezi zadním povrchem fotobuněk a rámem dřevotřísky, mnoho řemeslníků doporučuje instalovat polštářek z pevné pěnové gumy široké 1,5 - 2,5 cm.
To není nutné, ale je žádoucí, vzhledem k tomu, že křemíkové plátky jsou poměrně křehké a snadno se poškodí.
Po instalaci plexiskla se na konstrukci položí zatížení, pod jehož vlivem se vytlačují vzduchové bubliny. Solární panel je připraven a po opakovaném testování může být nainstalován na předem vybraném místě a připojen k solárnímu systému vašeho domova.
Přehled fotobuněk objednaných v čínském internetovém obchodě:
Video instrukce pro výrobu solární baterie:
Výroba solární baterie z vlastních rukou není snadný úkol. Účinnost většiny těchto baterií je o 10-20% nižší než účinnost průmyslových panelů. Při konstrukci solární baterie je nejdůležitější vybrat a nainstalovat solární články správně.
Nezkoušejte okamžitě vytvořit obrovský plošný panel. Pokuste se nejprve postavit malé zařízení, abyste pochopili všechny nuance tohoto procesu.
Máte praktické zkušenosti s tvorbou solárních panelů? Prosím, podělte se o své zkušenosti s návštěvníky našeho webu - napište komentáře do níže uvedeného bloku. Zde se můžete ptát na téma článku.