Солнечная батарея для дома своими руками

Современная жизнь диктует новые правила, и альтернативные источники энергии становятся все более популярными среди владельцев собственных домов или загородных коттеджей. Однако такое устройство, как правило, отличается немалой стоимостью, и далеко не каждый сможет приобрести  солнечные батареи для дома. Поэтому вопрос собственноручного изготовления конструкции приобретает все большую важность.

Особенности солнечной батареи

Солнечная панель представляет собой полупроводниковое сооружение, которое призвано преобразовывать солнечное излучение в электроэнергию. Такие системы выполняют главную задачу – бесперебойное, экономичное и надежное электроснабжение дома. В особенности, важно устанавливать устройство в труднодоступных районах проживания, а также в случаях, если нередко происходят перебои с подачей электроэнергии от основного источника.

Альтернативное устройство достаточно практично, поскольку солнечные батареи для дома, по ценам существенно отличаются от традиционного источника энергоснабжения. Изготовление своими руками позволит владельцу не просто сэкономить финансовые средства, но также и оптимизировать электропотребление.

Преимущества установки солнечной батареи

Среди основных достоинство солнечных панелей можно выделить следующие:

• простота в установке, за счет отсутствия необходимости прокладывания кабеля к опорам;
• минимальные затраты времени на обслуживание системы;
• электроэнергия вырабатывается с нулевым вредом для экологической среды;
• малый вес панелей;
• отсутствие подвижных частей конструкции;
• бесшумность при работе;
• независимость поставки электричества от распределительной сети;
• длительный срок службы устройства при минимальных расходах.

Недостатки солнечной панели

Несмотря на весомые преимущества солнечных батарей, в их функциональности можно выделить некоторые недостатки:

• трудоемкий процесс изготовления;
• занимают много места;
• чувствительность к загрязнениям;
• ночью панель не работает;
• эффективность работы зависит от природного фактора, т.е. от пасмурных/солнечных дней.

Конструктивные параметры батареи

Установка солнечной батареи в частный дом – дело посильное. Однако для того, чтобы конструкция, изготовленная собственным трудом, приносила максимум пользы, стоит учитывать некоторые ее особенности. Рассмотрим главные требования к устройству солнечной панели:

1. В связи с хрупкостью изделия, желательно первым делом монтировать каркас, и лишь после окончания этого процесса установить конструктивные элементы.
2. Размер панели зависит от функциональной нагрузки, но стоит учитывать, что большая коробка будет иметь значительный вес и потребует больше проводников энергии для ее заполнения.
3. Корпус солнечной батареи необходимо конструировать с невысокими боковыми бортиками, чтобы их тень не препятствовала попаданию солнечных лучей на элементы.
4. Желательно обработать корпус внутри и снаружи влагостойкой краской, поскольку сооружение будет находиться под атмосферным воздействием круглые сутки.
5. В самом корпусе следует разместить подложку.
6. В нижней части коробки корпуса необходимо предусмотреть небольшие вентиляционные отверстия, которые позволят поддерживать требуемую температуру в радиаторе и выводить газ, образующийся в процессе работы панели.

Подбор материалов для создания панели

Если вы не имеете возможности купить солнечные батареи для дома, тогда собственноручное изготовление – оптимальное решение проблемы. Прежде чем приступать к формированию устройства, стоит определиться с требуемыми материалами. Рассмотрим детальнее, на что стоит обратить внимание при покупке.

1. Для создания гелиопанели вам потребуются качественные фотоэлементы. Современные производители предлагают два типа устройств:

• элементы из монокристаллического кремния, которые имеют КПД до 13%, однако слабо эффективны при облачности;
• фотоэлементы из поликристаллического кремния, КПД которых составляет до 9%, но интенсивность их работы аналогична как в солнечные, так и в пасмурные дни.

Для домашнего энергоснабжения целесообразно использовать поликристаллы, которые легко доступны в наборах.

Важно! Приобретайте все необходимые для сборки ячейки у одного производителя, поскольку продукция различных торговых марок может иметь существенные различия в эффективности изделий. Это может повлечь дополнительные сложности при сборке, затраты при эксплуатации и невысокую мощность солнечной батареи.

2. Для сборки солнечной батареи из подручных средств вам потребуется также набор специальных проводников, которые смогут соединить фотоэлементы.
3. Корпус будущей панели желательно изготавливать из алюминиевых уголков, которые имеют небольшой вес. Допустимо сооружение из прочих материалов, к примеру, из дерева. Но поскольку изделие будет постоянно подвергаться атмосферному воздействию, это лишь снизит срок эксплуатации.
4. Габариты корпуса для панели определяются количеством фотоячеек.
5. Для внешнего покрытия фотоэлементов подойдет оргстекло или прозрачный поликарбонат. Можно использовать также закаленное стекло, которое не будет пропускать инфракрасные лучи.

Итак, после тщательного выбора, вам потребуется подготовить следующие материалы:

• фотоэлементы в наборе;
• алюминиевые уголки;
• крепежные метизы;
• диоды Шотке;
• медные электропровода высокой мощности;
• прозрачный лист из плексигласа или поликарбоната;
• вакуумные подставки из силикона;
• набор винтов для крепежа;
• паяльное оборудование.

Приобрести все эти материалы можно в магазине стройматериалов либо воспользовавшись интернет-магазином данной тематики.

Руководство по изготовлению солнечной батареи

Приступать к сборке конструкции можно после того, как выбраны все необходимые материалы. Рассмотрим поэтапно необходимые действия:

1. Соберите воедино на столе набор поликристаллических фотоячеек. В нашем примере это комплект из 40 солнечных элементов, каждый размером 6х6 дюймов.

2. Поскольку заявленная мощность производителя составляет 4 Вт, а напряжение 0,5 Вольт, вам потребуется 36 элемента для батареи с мощностью в 18 Вт.
3. При помощи паяльного инструмента мощностью в 25 Вт, нанесите на фотоэлементы контуры, создавая из олова припаянные проводники. Удобнее всего совершать пайку на ровной поверхности из стекла.

4. После чего, соедините все ячейки между собой согласно электрической схеме. Важно! Вне зависимости от типа подключения, должны быть предусмотрены шунтирующие диоды, необходимые для установки на «плюсовой» клемме. Для этой цели оптимальным вариантом станут диоды Шотке, которые позволят произвести правильный расчет солнечных батарей для дома и избежать разрядки батареи в ночное время суток.

5. Вынесите спаянные ячейки на солнечное место и протестируйте их работоспособность. В случае нормальной функциональности, можно приступать к сборке корпуса.

6. Для сборки рамы потребуются алюминиевые уголки с невысокими бортиками и метизы. Нанесите силиконовый герметик на внутренние грани реек.
7. Поверх этого слоя уложите подготовленный лист из поликарбоната или другого прозрачного материала, плотно прижимая к клеевому контуру для фиксации.
8. После того, как герметик окончательно просохнет, скрепите прозрачную поверхность и раму при помощи метизов.
9. Далее необходимо разместить вдоль внутренней прозрачной плоскости фотоэлементы с проводниками, придерживаясь расстояния в 5 мм между каждой ячейкой. Желательно сделать предварительную разметку.
10. После этого следует зафиксировать фотоячейки и герметизировать панель, чтобы солнечные батареи на крыше дома имели долгий срок службы. Для этого нанесите на каждый элемент монтажный силикон и закройте сооружение задней панелью.

11.  Когда силикон полностью застынет, герметизируйте конструкцию целиком, чтобы все панели плотно прилегали друг к другу.

Схемы подключения солнечной панели

Существует две широко распространенные разновидности подключения солнечной батареи. Рассмотрим детальнее каждую из них.

Параллельное соединение

В такой схеме необходимо соединить клеммы обоих модулей по принципу аналогии: плюсовую с плюсовой, а минусовую с минусом. Из любого модуля возьмите клемму (+) и (-) и выведите концы для подключения к котроллеру заряда или аккумуляторной батарее. В случае, когда необходимо объединить три модуля в одну систему, действия будут такими же: соедините аналогичные клеммы всех модулей, затем выведите концы (+) и (-).

Последовательное соединение

При такой схеме подключения необходимо соединить клемму (+) от первого модуля с клеммой (-) от второго, и выведите оставшиеся концы для подключения к аккумуляторной батарее или контроллеру. Вне зависимости от количества модулей, принцип будет сохраняться одинаковый.

Заключение

Получение бесплатной электроэнергии – стремление каждого домовладельца, которое легко сделать реальным. При помощи этого устройства и преобразователя энергии, можно создать дополнительный источник электроснабжения. Важно, что солнечная панель является экологически чистым, надежным и недорогостоящим в обслуживании решением.

Подытоживая вышеперечисленные действия по изготовлению панели своими руками, можно выделить несколько основных рекомендаций:

1. Проводник, соединяющий солнечные ячейки в единую систему, необходимо делать точно по размеру элементов. При этом учитывайте размеры каждого фрагмента, расстояние между пластинами и длину самого проводника на обратной стороне поверхности. Это необходимо для того, чтобы быстро и аккуратно соединить все элементы и избежать обрезания припаянного проводника, поскольку так можно легко сломать ячейку.


2. Наносите малое количество олова на место пайки, поскольку оно плохо греется и провоцирует сильное нажатие паяльным карандашом на пластину. Существует риск ее повреждения.
3. Желательно первым делом подготовить корпус для батареи, после чего вставить в него солнечные ячейки с проводниками. Так вы сможете избежать повреждений при перемещении элементов.

Инструкцию о том, как сделать солнечную панель собственноручно можно увидеть во фрагменте:

stroiremdoma.ru

Как работает солнечная электростанция?

Для сборки солнечной батареи для дома своими руками нужны некоторые знания, чтобы функционировала вся конструкция. Если человек будет понимать все принципы работы, он легче сможет собрать солнечную батарею.

Станция, работающая на солнечной энергии, опирается на три составляющих:

1. Сама солнечная батарея, которая является блоком из набора элементов. В них поступающая энергия разделяется на электроны с положительным и отрицательным зарядом. После прохождения этой процедуры образуется электрический ток.
2. Второй составляющей является аккумуляторная батарея. В одной батарее может содержаться сразу несколько аккумуляторов, до десяти штук. Если нужно повысить эффективность солнечной станции, необходимо добавить число аккумуляторов.
3. Третьим элементом является прибор, меняющий ток с низкого вида напряжения на энергию, имеющую высокое напряжение. Этот прибор носит название инвентор. Лучше покупать инвентор с мощностью более 4 киловатт.

Что нужно для сборки солнечной батареи?

Прежде чем задаваться вопросом, как сделать солнечную батарею, необходимо запастись материалами.

Для сборки солнечной батареи на дому нужно купить элементы, которые улавливают солнечные лучи. Новые элементы могут обойтись в значительную сумму. Учитывая цену, выгоднее было бы купить новое устройство в собранном виде. Для экономии денег можно купить элементы, бывшие в употреблении, но сохраняющие работоспособность. Найти их можно на интернет-аукционах или спросить у знакомых, в крайнем случае.

Чтобы сделать один солнечный генератор нужно примерно 36 подобных элементов.

Стоит помнить, что элементы легко повредить и с ними нужно обращаться аккуратно.

Как сделать солнечную батарею своими руками?

Перед началом изготовления нужно приготовить несколько небольших деревянных брусков, листы фанеры, ДВП плиты и оргстекло.

Сначала нужно измерить и вырезать дно из фанеры. Затем на всей длине листа укрепляется брус, толщиной до 2,5 см. В брусе нужно сделать небольшие отверстия на расстоянии 20 мм. Они служат своеобразной вентиляцией для устройства.

Затем изготавливается прокладка для солнечного элемента. Ее делают из плиты ДВП, которая по размерам должна совпадать с периметром корпуса и хорошо лечь внутрь.

В данной основе также сверлится небольшая вентиляция. Расстояние между отверстиями на этот раз 5 см.

Следующим шагом изготавливается крышка для корпуса солнечной батареи. Для этого используется кусок оргстекла. Крышка из оргстекла должна подходить по размерам, чтобы прикрепляться к корпусу.

Корпус прокрашивается несколькими слоями краски и подсыхает некоторое время.

Настал момент для использования солнечных элементов. Их необходимо уложить на прокладку и соединить последовательно.

Припаивание одного элемента к другому — трудоемкий процесс. Будет лучше сначала соединить элементы в ряды, а затем спаять эти ряды в одну конструкцию, так как, если соединять все элементы сразу, их легко повредить.

После соединения всех рядов, нужно их перевернуть и укрепить при помощи силикона.

Затем необходимо проверить работоспособность конструкции специальным прибором, который измеряет напряжение на выходе. В рабочем состоянии напряжение должно быть 19 вольт.

Если измерения совпадают с этой цифрой, нужно припаять в это место небольшой диод для предотвращения разряжения аккумуляторных элементов.

Затем выводим провод и укрепляем крышку.

На данном этапе сборку солнечной батареи можно завершить. После окончания работы стоит провести наблюдения — могут ли батареи зарядить аккумулятор.

Нужно заметить, что батарея должна находиться в солнечном месте для более эффективной работы.

koffkindom.ru

Что такое солнечная батарея, и как она работает?

Общие понятия о принципе получения электричества от солнечной энергии

У людей, решивших собрать солнечную батарею, возникает немало вопросов, а для многих эта задача видится и вовсе не выполнимой из-за кажущейся сложности ее конструкции. Однако, на самом деле особых трудностей в ее сборке нет. И в этом можно убедиться, изучив схему и рассмотрев, как выполняет работу мастер, изготовивший не один подобный прибор.

Солнечная батарея представляет собой совокупность фотоэлектрических преобразователей солнечной энергии в электрическую.

Отдельные фотоэлементы соединены в единую панель и защищены с двух сторон материалами, стойкими к ультрафиолету, влаге и другим атмосферным явлениям. Это важно, так как батареи чаще всего эксплуатируются на открытом незащищенном пространстве — это может быть крыша здания, балконное ограждение или же поляна около дома.

Общая конструкция системы получения электрической энергии от солнечной представляет собой целый ряд приборов и устройств, соединенных в единую цепь:

• Пластины-преобразователи — это полупроводниковые фотоэлементы, обладающие способностью генерировать постоянный ток под воздействием света. Пластины соединяются между собой по определенной схеме специальными шинами (плоскими проводниками), и собираются в батарею в общем корпусе.
• Панели-батареи, собранные из фотоэлементов, подключаются к прибору-контролеру с подобранными параметрами тока и напряжения, необходимыми для зарядки аккумулятора.
• Аккумулятор или целая батарея таких аккумуляторов накапливает заряд.
• Специальный инвертор преобразует постоянный ток в переменный с напряжением в 220 В (если этот необходимо).

Такая череда приборов используются в схеме в том случае, когда планируется отдельные постоянные точки потребления или даже полностью весь дом запитать от солнечной энергии. Накопленная в аккумуляторе за день энергия может быть использована в пасмурные дни или в темное время суток. Применяются и более простые схемы, когда солнечные батареи выступают лишь вспомогательным источником питания, и накопление энергии не требуется. Панель в таком случае может быть непосредственно подключена к прибору-потребителю. Однако, этот вариант менее надежен, так как стабильность питания будет полностью зависеть от наличия солнца в данный момент.

Использование солнечных батарей для полного снабжения дома энергией актуально в регионах, где количество солнечных дней в  течение года преобладает. Этим обычно «славятся» южные регионы страны. В других условиях они чаще всего применяются в качестве дополнительных источников электроснабжения.

Модули солнечных батарей, из которых собирается панель, подразделяются на три типа:

— монокристаллический;

— поликристаллический;

— аморфный (тонкопленочный).

От особенностей структурного строения пластин напрямую зависит эффективность конструкции, а также ее общая стоимость.

Монокристаллический и поликристаллический вариант солнечной батареи

Монокристаллические пластины изготавливаются из монокристаллов кремния, выращенных по методу Чохральского. Они отличаются высоким качеством и обладают неплохим (по меркам фотоэлементов) КПД, равным примерно 20÷22%. Из-за этого и стоимость их достаточно высока.

Солнечные лучи, попадая на монокристаллическую поверхность, способствуют возникновению направленного движения свободных электронов. Пластины с двух сторон подсоединены к шинам, которые затем подключаются к общей электрической цепи системы.

Высокий КПД этого типа пластин объясняется тем, что солнечные лучи равномерно рассеиваются по поверхности кристалла.

Поликристаллические фотоэлементы изготавливаются из полупроводника, имеющего поликристаллическую структуру. Именно этот тип батареи считается оптимальным для создания системы преобразования солнечной энергии. Стоимость элементов, а как следствие — и целых батарей получается ниже по сравнению с монокристаллическими приборами. Это обуславливается особенностями производства фотоэлементов, так как при их изготовлении применяются фрагменты, оставшиеся от монокристаллов.

Если сравнивать два этих типа изделий, то можно выделить следующие различия, выявленные тестированием независимых компаний:

• Поликристаллические пластины отличаются по внешнему виду от монокристаллов, так как имеют неоднородный по цвету окрас поверхностей, с перемежением темных и светлых участков.

• В процессе эксплуатации у всех фотоэлементов происходит постепенное снижение мощности. Так, после года работы у монокристаллов она снижается на 3%, а у поликристаллических элементов — на 2%.
• Суммарное количество электроэнергии, выработанное монокристаллическим модулем, примерно на 30% выше, чем у поликристаллических элементов, при их одинаковой площади.
• Стоимость поликристаллов на 10÷15 % ниже монокристаллических батарей.

Аморфные солнечные модули

Этот тип элементов представляет собой плотную гибкую пленку, значительно упрощающую процесс монтажа батарей.

На современном рынке представлены три поколения подобных фотоэлементов:

• Элементы первого поколения являются однопереходными. Они имеют низкий КПД — всего 5% и относительно небольшой срок эксплуатации — не более 10 лет.
• Пленка второго поколения тоже однопереходного типа, но уровень КПД у нее повышен до 8%, увеличен и срок эксплуатации.
• Тонкопленочные батареи третьего поколения обладают КПД до 12%, и обладают длительным сроком службы, составляя конкуренцию кристаллическим вариантам.

Несмотря на не выдающиеся характеристики, самыми популярными остаются однопереходные тонкопленочные модули второго поколения. Они доступны по цене и обладают приличной мощностью, которая вполне может конкурировать с кристаллическими вариантами батарей.

Сравнение солнечных фотоэлементов

Если сравнивать кристаллические и пленочные батареи, то у последних существует ряд существенных преимуществ, благодаря которым часто предпочтение отдается именно им:

• Аморфные пленочные элементы лучше реагируют на изменение температуры, в частности, на ее повышение. В солнечные месяцы года этот тип батарей способен произвести большее количество энергии по сравнению с кристаллическими аналогами — те при нагреве способны потерять до 20% мощности.
• Пленочные батареи продолжают выработку энергии даже при рассеянном солнечном свете, в отличие от кристаллов, которые не генерируют энергию в пасмурную погоду. При слабом или рассеянном свете аморфная пленка способна вырабатывать до 20% энергии от своих номинальных показатели. Не слишком много, но лучше, чем ничего.
• Стоимость кристаллических панелей гораздо выше, чем пленочных. Причем цена на последние продолжает снижаться из-за активного наращивания объемов их производства.
• Пленочные солнечные батареи имеют меньшее количество дефектов и уязвимых мест. Дело в том, что жёсткие пластины при формировании панели спаиваются между собой, а пленка устанавливается в корпус конструкции в целом виде.

Если подвести итоги и вывести их в таблицу, то сравнительные характеристики пленочных аморфных и жестких кристаллических солнечных фотоэлементов будут выглядеть следующим образом:

Необходимо уточнить, что производятся и комбинированные варианты солнечных батарей, то есть состоящие из кристаллических и аморфных элементов. То есть используются по максимуму все преимущества обоих типов. Однако, стоимость подобных изделий весьма высока, поэтому они не настолько популярны, как упомянутые выше батареи.

Что влияет на эффективность солнечных батарей?

Чтобы не удивляться тому, что солнечные батареи работают с разной эффективностью в различные периоды, необходимо выделить факторы, которые влияют на КПД системы. Причем названные ниже моменты действуют на солнечные батареи всех типов, но с различной интенсивностью.

• При повышении температуры производительность любых фотоэлементов панелей снижается.
• При частичном затемнении, например, если солнце попадает только на часть панели, а какое-то количество элементов остается неосвещенным, выходное напряжение падает за счет потерь неосвещенных пластин.
• Панели, оснащенные линзами для концентрирования излучения, становятся совершенно неэффективными в облачную погоду, так как пропадает эффект фокусирования потока света.
• Для достижения высокой эффективности работы солнечной батареи необходим правильный подбор сопротивления нагрузки. Поэтому панели подключаются не напрямую к приборам или аккумулятору, а через управляющий системой контролер, который обеспечит оптимальный режим функционирования батареи.

Недостатки солнечных батарей

У солнечных батарей существует ряд недостатков, узнав о которых многие хозяева жилья сразу отказываются от затеи их приобретения и установки.

• Для получения достаточного количества энергии необходимо установить весьма большое количество батарей довольно больших размеров. Понятно, что для их размещения потребуются большие площади. Многие собственники частных домов используют для их монтажа солнечную сторону крыши.

• Нельзя забывать, что батарея будет работать эффективно, только если ее лицевая сторона будет подвергаться периодической очистке от насевшей пыли, грязи, разводов высохшей дождевой воды. А это значит, что к поверхности необходимо обеспечить удобный и легкий доступ.
• Солнечные батареи недостаточно эффективно функционируют в сумерках и совершенно не работают в ночные часы. Чтобы использовать энергию от них в любое время суток необходимо подключение к нескольким аккумуляторам, которые за солнечный период накапливают энергию.
• Для большого количества аккумуляторов, если система планируется в качестве основного источника энергии, может потребоваться отдельное помещение.

• Солнечная энергия считается экологически чистой, однако сами пластины фотоэлементов содержат в себе такие токсичные вещества, как кадмий, свинец, мышьяк, галлий и т.п. При нагревании конструкции данные вещества могут выделяться не только в окружающую среду, но и проникать в помещения дома, если батареи установлены на крыше или балконе дома. Оптимальным вариантом будет установить систему в отдалении от жилых строений.

• При установке батарей на открытой площадке, для более высокой эффективности их работы, систему часто снабжают специальным фотоэлементом, реагирующим на положение Солнца, и поворотным механизмом, который будет поворачивать их вслед за движением светила. Эффективность повышается, но зато возрастает сложность системы и стоимость реализации проекта.
• Пока что не приходится говорить о высокой эффективности работы подобных систем. Их КПД составляет в самом лучшем случае 20%, остальные 80% воспринятой поверхностью солнечной энергии уходят на нагрев самой батареи, средняя температура которой может достигать 55÷60 градусов. Как уже говорилось выше, при нагреве фотоэлементов, эффективность их работы падает.
• Чтобы предотвратить перегревание батарей, применяют те или иные системы принудительного охлаждения. Например, устанавливаются вентиляторы или насосы, перекачивающие хладагент. Понятно, что такие приборы также требуют электроэнергии, а также периодического обслуживания. Кроме того, они могут значительно снизить надежность работы всей конструкции. Ну а проблема эффективного пассивного охлаждения батарей пока не решается.

Как собрать солнечную батарею в домашних условиях?

Если после изучения представленной выше информации желание заняться изготовлением солнечной батареи не пропало, можно поэкспериментировать, создав и проверив собственное творение. Далее будет подробно рассмотрена сборка панели из монокристаллических пластин.

В показанном примере домашний мастер собирает панель габаритами 750×960 мм, состоящую из 36 жёстких монокристаллических пластин размером мм. Пластины устанавливаются в четыре ряда, по 9 фотоэлементов в каждом. Между фотоэлементами выдерживается зазор порядка 10÷12 миллиметров.

Иллюстрация	Краткое описание выполняемых операций
	Для работы потребуются, прежде всего, сами пластины. Мастер рекомендует приобретать их с запасом, так как они могут иметь разные параметры выходного напряжения, а из них необходимо будет выбрать 36 штук, имеющих наиболее близкие друг к другу показатели. Шина — это медная луженая лента, то есть уже покрытая оловом, что упрощает ее пайку. Потребуется порядка 10 метров узкой шины шириной в 1,6 мм и 2 метра широкой, шириной в 5 мм. Для электромонтажных работ необходимо подготовить обычный паяльник на 40 Вт. флюс для пайки — это канифоль, растворенная в спирте, спирт для обезжиривания поверхностей под пайку и их последующей очистки от остатков флюса, ватные диски и палочки. В качестве основы для монтажа всего модуля в данном случае используется акриловое стекло толщиной 5 мм. Для последующей герметизации фотоэлементов мастер решил использовать прочную бесцветная прозрачная поливинилхлоридную пленку ORACAL®751, которая часто применяется для закрепления рекламы на транспортных средствах.
	Несколько слов о том, почему выбрана ширина шины именно 1,6 мм. Металл имеет свойство при нагревании расширяться, а при остывании, соответственно, сжиматься. На солнечной батарее этот процесс будет происходить постоянно, то есть днем припаянные шины будут увеличиваться в размерах, а ночью — наоборот, что не особо полезно для конструкции. На опыте мастер испытал ленту шириной в 2 мм, и все-таки остановил свой выбор именно на ширине 1,6 мм. По токопроводящим качествам эти шины не особо отличаются между собой, а более узкая все же меньше повержена линейной деформации.
	Подготовив все необходимое, имеет смысл в первую очередь произвести сортировку пластин. Как говорилось выше, несмотря на то, что это одна модель, они зачастую могут иметь разные показатели в практической работе. А для гармоничной работы батареи значения вырабатываемого напряжения должны быть максимально близкими друг к другу. Например, в данном случае при проведении проверки обнаружилось, что фотоэлементы в равных условиях (при искусственном освещении) могут вырабатывать от 0,19 до 0,35 вольт. Лучше, если в одной панели будут собраны элементы, имеющие максимально близкие значения, скажем, от 0,30 до 0,33 вольт. Если в комплексе будет установлен один или два элемента, значительно отличающиеся по выходному напряжению, то они будут создавать никому не нужное сопротивление, и станут перегреваться. Таким образом, отбраковываются пластины, явно выпадающие из общей массы.
	При монтаже пластин между ними будет оставляться зазор в 10÷12 мм. Он нужен для того, чтобы пленка, фиксирующая элементы на акриловом стекле, удерживала их со всех сторон.
	Далее, необходимо уложить на столе две пластины на расстоянии в 10 мм, и по ним замерить, какой длины необходимо нарезать узкие шины. Как можно видеть на внешней стороне пластин для скрепления предусмотрены две металлические токосъемные полосы, а на обратной ее стороне места фиксации указаны точечно, окошками.
	На лицевой стороне пластины от ее верхнего края необходимо отступить примерно 3 мм.
	На обратной стороне второй панели шина также должна не доходить до нижнего края на эти же 2÷3 мм.
	После определения длины одной соединительной шины, остальные соединительные элементы отмеряются по ней. Для каждых двух пластин потребуется по два отрезка шины, то есть всего нужно 72 штуки. В нарезанном виде шины выглядят, как показано на фото. Вовсе не обязательно заготавливать сразу все отрезки — их можно нарезать по ходу работы. Однако если они все-таки будут заготовлены все сразу, то рекомендовано их собрать и сцепить резинкой. Так они не потеряются, и не будут мешаться на столе.
	Сначала шины припаиваются к лицевой стороне всех пластин. Но перед началом пайки металлические токосъемные полосы на пластинах необходимо подготовить, обезжирив спиртом. Для этой работы удобно использовать ватные палочки — их обмакивают в спирт и проходятся по полоске. Этот процесс необходим для повышения качества пайки.
	Следующим подготовительным этапом идет нанесение на очищенные спиртом полоски канифольного флюса. Лучше, если он будет налит в эластичную емкость в виде маркера (клеевого карандаша) с мягким наконечником. Так будет легче работать, при необходимости выдавливая и распределяя необходимое количество состава.
	Следующим шагом идет припаивание шин к внешней стороне пластин. Шина укладывается на металлическую контактную полоску и выравнивается. Далее, придерживая бо́льшую часть шины, аккуратно прижав ее к полосе, ее верхнюю сторону фиксируют паяльником на 20÷30 мм по длине. Дополнительный припой при этом не используется – вполне достаточно слоя лужения на самой шине. Теперь она закреплена и не сможет сдвинуться, поэтому ее оставшуюся длинную сторону закрепить на поверхности будет совсем просто.
	Для этого пластину необходимо повернуть к себе противоположной стороной, так чтобы длинная часть шины оказалась под рукой. Придерживая шину и слегка ее натягивая, по ней аккуратно проводят паяльником, следя за тем, чтобы он не соскользнул в сторону. Луженая лента хорошо припаивается к правильно подготовленной поверхности — достаточно один раз без спешки провести по ней хорошо разогретым паяльником. Если на ленте останутся заусеницы, то их сразу же необходимо загладить, так как эта сторона пластин должна быть прижата к акриловому стеклу.
	Припаяв обе ленты к пластине, их необходимо протереть спиртом с помощью ватной палочки или диска. Необходимо удалить с поверхности весь оставшийся флюс.
	Таким же образом последовательно подготавливаются все 36 пластин, или же только 9 фотоэлементов, чтобы собрать одну из четырех полос солнечной панели. Здесь каждый мастер поступает так, как ему будет удобнее.
	Далее будет рассмотрена сборка подготовленных фотоэлементов в одну полосу. Таким же способом производится и соединение остальных трех полос солнечной панели.
	Вначале берется пластина, которая будет первой в полосе. Она укладывается на стол лицевой стороной вниз, вместе с припаянными к ней шинами. Затем полосы под пайку, выделенные на обратной стороне пластины контактными окошками, обрабатывается спиртом, а потом флюсом. Далее, отступив от края примерно 3 мм по линии, проходящей через окошки, укладывается отрезок шины, и по тому же способу, что и с внешней стороны, припаивается к поверхности. Свободные концы шин должны расположиться в противоположном направлении относительно припаянных к лицевой поверхности – они будут нужны при коммутации всего ряда элементов в общую батарею широкими шинами.
	Теперь необходимо соединить между собой первую и вторую пластины ряда. Для этого концы шин, припаянных к лицевой стороне первой пластины, необходимо вывести на тыльную сторону второй пластины. Пластины при этом размещаются параллельно друг другу на установленном расстоянии (10 мм). Для удобства можно на рабочем столе заранее выполнить разметку, то есть сделать своеобразный шаблон взаимного расположения пластин.
	Точки припаивания контактов обрабатываются спиртом, и затем на них наносится флюс.
	Теперь можно осуществить припаивание шин. Для этого по ним также аккуратно, не торопясь, проводят разогретым паяльником. После окончания пайки обеих шин, их также необходимо протереть спиртом для удаления оставшегося флюса.
	Далее, таким же образом коммутируется третья и все последующие пластины ряда. В результате должно получиться четыре полосы по 9 фотоэлементов, соединенных так, как было показано на иллюстрациях.
	Готовые, спаянные ряды фотоэлементов поочередно укладываются на заранее подготовленное акриловое стекло необходимого размера. От краев элементов до края стекла должно быть выдержано расстояние в 50÷60 мм. На стекле ряды временно фиксируются короткими полосками прозрачного скотча.
	«Золотое правило» последовательной коммутации источников питания постоянного тока: плюс предыдущего элемента соединен с минусом последующего – и так далее. В рядах это правило соблюдено. Теперь очень важно его не нарушить и при укладке рядов в батарею. Так, выступающие слева отрезки шин первого и третьего ряда должны быть припаяны на внешней стороне панели, которая в данном случае повернута к акриловой поверхности. Во втором и четвертом ряду должны выступать концы шин, зафиксированные на тыльной светлой стороне пластин. Если допустить ошибку, то последовательное соединение нарушится, и батарея работать не будет.
	В результате конструкция уложенной панели должна будет выглядеть следующим образом. Когда все ряды будут закреплены на стекле скотчем, их необходимо объединить в одну систему.
	Электрическое соединение осуществляется по представленной схеме. В результате сверху окажется «плюс», снизу «минус».
	В качестве соединительных элементов используется широкие шины – это хорошо показано на схеме выше. К ним припаиваются выступающие концы тонких шин. Излишки после припаивания следует откусить кусачками.
	На этой фото хорошо показана крайняя точка коммутации шин. Закончив работу, панель необходимо проверить на работоспособность с помощью тестера, переключив его на вольтметр и установив щупы на плюс и минус.
	Проверку панели можно сначала произвести на рабочем столе – больших показателей не будет, но собранная панель продемонстрирует, что она «живая». А затем можно провести проверку, вынеся батарею на солнце.
	К крайним плюсовой и минусовой шинам закреплены щупы мультитестера.
	Даже при облачной погоде на холостом ходу батарея выдает 19,4 вольт — это говорит о правильности соединения панелей.
	Солнца на момент проверки не было, и ток невелик, всего около 0,5 ампера. Но даже в пасмурную погоду батарея вырабатывает около 10 ватт энергии.
	Параллельно рекомендуется проверить пластины на перегрев — это несложно прочувствовать тыльной стороной ладони. Если отдельные пластины на общем фоне явно перегреваются, то их желательно сразу же заменить – это пока сделать несложно.
	Если батарея работает нормально, то можно ее окончательно герметизировать — закатывать в пленку. Эксплуатационный срок этой пленки семь лет, но как показывает практика, она отлично функционирует и дольше. Пленка имеет клеевой слой, закрытый защитной подложкой, которая снимается по мере наклеивания покрытия на фотоэлементы и акриловое стекло.
	Первое, что необходимо сделать — это разложить пленку сверху конструкции и выровнять край, от которого начнется ее наклеивание. От того, насколько будет выровнен край, зависит качество приклеивания всего полотна. Должна быть достигнута полная герметизация, без складок и пустот, так как пленка предназначена для надежной защиты фотоэлементов от любых внешних воздействий.
	Далее, необходимо аккуратно отделить защитный слой от пленки по всему краю, примерно на 40 мм, сразу закрепив ее на стекле.
	Эта операция проводится очень аккуратно, при приклеивании пленка разравнивается и разглаживается. Здесь необходимо помнить, что отклеить и выровнять определенный участок пленки — уже не получится, поэтому необходимо делать работу качественно сразу. Пленку нельзя натягивать, но в то же время она и не должна собираться складками.
	Защитная подложка подгибается вниз и по мере приклеивания постепенно снимается. Освободив 20÷30 мм пленки, ее приглаживают к фотоэлементам и просветам между ними, то есть к акриловому стеклу.
	Процесс закатывания батареи в пленку — длительный и кропотливый, поэтому необходимо набраться терпения и выполнять его, не торопясь. Если пленка все-таки замялась или ушла в сторону, ее нельзя отклеивать, так как повредятся фотоэлементы. В этом случае необходимо вырезать и наклеить сверху уже закрепленной пленки дополнительный фрагмент. Главное — закрыть всю поверхность батареи. На этой иллюстрации показан закатанный в пленку край панели. Хорошо видно, что идеальная гладкость не требуется, главное — плотное прилегание пленки по всей площади.
	Когда пленка будет наклеена, можно проводить испытания готовой панели. Для этого батарею необходимо вынести на солнце и снова подключить к ней тестер.
	Как можно видеть, батарея выдает напряжение на выходах почти 20 вольт. Затем проверяется ток короткого замыкания — он составил 3.94 ампер. А это уже, ни много, ни мало – почти 80 ватт.
	Для проверки под нагрузкой к батарее через амперметр была подключена лампочка на 24 В. Итог на фотографии – горит хоть и не в полный накал, но достаточно ярко.

Многие мастера, кроме стекла и пленки, используют еще и обрамление батареи, одевая ее в жесткую раму. Это придает конструкции необходимую прочность и повышает ее надежность.

Если планируется собрать и использовать несколько солнечных батарей, то их соединяют или последовательно — для увеличения напряжения на выходе, или параллельно – так можно добиться более высоких показателей тока и суммарной мощности

Комплекс панелей через контроллер подключается к аккумулятору — накопителю энергии, а уже от него идет распределение на точки потребления, напрямую или через инвертор.

*  *  *  *  *  *  *

Итак, как можно видеть из представленной информации, батарею вполне можно собрать своими руками. Потребуется наличие некоторых знаний электротехники и монтажа, усидчивость и внимательность.

Другое дело — что предварительно стоить очень тщательно взвесить ожидаемый эффект от батареи и стоимость комплектующих и всего необходимого для системы оборудования. Насколько система получится рентабельной, тем более с учетом местных климатических условий? Не превратится ли ее создание просто в «игрушку» для деятельного мужчины среднего возраста?

Возможно, некоторые вопросы по этому поводу снимет размещенный ниже видеосюжет:

stroyday.ru

Другие статьи по теме:

Солнечная батарея своими руками Тепловой насос воздух Устройство солнечной батареи Солнечная батарея аккумулятор Батарея солнечная