Солнечная батарея своими руками: варианты и примеры

Использование фотоэлектрических панелей становится все более популярным. К сожалению, цена на профессиональные модули пока относительно высока. Однако, при наличии определенных электротехнических навыков, соорудить, например, светильник на солнечной батарее своими руками не так уж сложно. Все, что для этого потребуется – приобрести набор необходимых материалов и инструментов и быть предельно внимательным при сборке и пайке.

Главным достоинством такого решения станут в несколько раз меньшие затраты на готовое изделие. Правда, КПД его тоже окажется ниже.

Как сделать солнечную батарею своими руками

Сначала определимся с инструментами, материалами и правилами их выбора.

Инструменты

Ножовка по дереву или металлу – нужна для резки заготовок.
Шуруповерт – понадобится при скреплении деталей основания и боковин шурупами-саморезами. Если его нет, можно обойтись отверткой.
Паяльник – необходим для пайки токопроводящих дорожек.
Мультиметр – этим прибором на завершающем этапе проверяются вольтамперные характеристики готового изделия.

Материалы

Фотоэлектрические ячейки-пластины на основе кремния с токопроводящими дорожками.
Деревянные рейки.
Листы ДСП.
Алюминиевые уголки.
Поролоновые прокладки, толщина около 2 см.
Лист прозрачного материала, который послужит подложкой.
Пакет саморезов.
Банка герметика.
Набор проводов.
Клеммы и диоды.

Правила выбора комплектующих и числа ячеек

Для сборки солнечной батареи своими руками в домашних условиях потребуется соблюдать следующие правила выбора.

Фотоэлементы. Обязательное условие – абсолютно одинаковые размеры. Наиболее распространенные габариты 3х6 дюйма. Покупаются обычно на Ali Express или других китайских сайтах. Максимально выгодно приобретать готовыми пачками, по 36 ли 72 шт. Единственный недостаток – в самых дешевых наборах часто встречается брак.
Клеммы и токопроводящие шины. Приобретаются для соединения фотоэлектрических ячеек в единый модуль. Важно помнить, что кремниевые пластинки очень хрупкие, поэтому обращаться с ними в процессе припайки следует предельно осторожно!
Деревянные рейки или алюминиевый профиль для рамы. Собирая солнечную батарею своими руками из подручных средств, предпочтительнее использовать алюминий. Этот авиационный металл легкий, дешевый, не подвержен коррозии и не гниет, подобно древесине. Купить готовые профили любых размеров несложно в обычных хозяйственных магазинах.
Прозрачные защитные листы. Могут быть поликарбонатными, плексигласовыми, акриловыми или стеклянными с антибликовым покрытием. Последний вариант дороже, но наиболее предпочтителен, поскольку обладает наивысшим коэффициентом поглощения лучей. Дополнительное его преимущество – минимальная среди перечисленных материалов степень нагрева, что способствует повышению КПД.
Число и общая площадь ячеек. Лучшие самодельные панели, как установлено опытным путем, выдают порядка 100-120 Вт на квадратный метр площади. На первый взгляд кажется, что выгодно сделать и сами модули, и их количество как можно большим. Но на практике даже одна солнечная батарея, собранная своими руками, требует долгих часов, а иногда и дней кропотливого труда. При этом в процессе пайки нельзя допускать ни одной ошибки, иначе вся проделанная работа пропадет зря. Поэтому рассчитывать на создание полноценной мощной СЭС не стоит. Обычно вручную, а не на заводских автоматических линиях, реальной оказывается сборка одной- двух, редко трех-четырех панелей.

Место размещения

Оптимальным местом установки готовых модулей должен быть участок земли или пространство на крыше, постоянно освещаемые солнцем.

Для повышения производительности в любое время года панели желательно закреплять на конструкциях, позволяющих осуществлять поворот модулей. Тогда азимут и угол наклона относительно солнца всегда будет приближенным к идеальному положению. Собрать такие конструкции также несложно самостоятельно.

Самодельная солнечная батарея своими руками – пошаговая инструкция

Последовательность действий при создании модуля следующая.

1. Спайка контактов.

Для того, чтобы панель работала как единое целое, на все кремниевые элементы необходимо припаять контакты:

Для каждой фотоэлектрической пластинки готовим два металлических проводника. Нарезаются они из полос, используя шаблон из картона, длина которого примерно вдвое больше, чем размер ячейки.
Предварительно место пайки обрабатывается кислотой с целью обезжиривания.
Припаивание нужно осуществлять предельно осторожно и аккуратно из-за хрупкости тонких полупроводниковых пластинок.
Желательно использовать припой уже с канифолью, помещенной внутрь пустотелой трубочки.

2. Рамка.

Самодельная солнечная батарея помещается в прямоугольный каркас из деревянных реек или алюминиевого профиля.

Высота будущих бортов должна составлять от 7 до 9 см.
Скрепляются все четыре элемента саморезами.
Углы должны равняться строго 90 градусам.
На внутреннюю часть рамки равномерным слоем наносится герметик – особенно тщательно в области углов.

3. Основание.

Выполняется из ровной плиты – обычно ДСП.

Вдоль краев по периметру саморезами крепятся рейки высотой около 2 см – будущий «бортик».
Через каждый 10 см в плите просверливаются ряды отверстий для вентиляции.
Размер основания подбирается так, чтобы в полученный ящик точно легла рамка.

4. Сборка каркаса.

Производится последовательное укладывание слоев.

В рамку вкладывается прозрачный лист из стекла или полимера.
Фиксируем его метизами – 4 по углам, по 2 на длинных сторонах и по 1 на коротких.
Крепим метизы саморезами.

5.Сборка и проверка модуля на работоспособность.

Самодельная солнечная батарея своими руками на завершающем этапе формируется так:

Прозрачная основа размечается карандашом в виде «сетки» под места укладки элементов, тщательно протирается и обезжиривается с помощью спирта.
На подготовленное основание строго по разметке раскладываются элементы с припаянными контактами рабочей (синей или черной) стороной вниз. Примерное расстояние между ячейками со всех сторон должно составлять 3 мм.
Начинаем соединять между собой ячейки. Для этого очень аккуратно спаиваем вместе правый, отрицательный контакт одной пластинки с левым, положительным.

Работа выполняется слева направо, рядами сверху вниз.
Когда все элементы окажутся соединенными вместе, в центр каждого наносим немного герметика.
Переворачиваем первый ряд рабочей стороной вверх и предельно аккуратно прижимаем к основанию по разметке.
Крайние элементы припаиваем на шину – широкую серебряную полосу – «плюс» к «минусу».

Тестируем цепочку на работоспособность с помощью амперметра. Осуществляется тестирование под ярким солнцем в середине дня, при размещении рабочих поверхностей перпендикулярно направлению солнечных лучей. Такое оптимальное положение должно соответствовать току порядка 5-10 ампер. У фабричных модулей данный показатель на 15-20% выше.
Последовательно повторяем операции соединения и проверки со следующими рядами.
Присоединяем к почти готовой панели блокирующий диод, который гарантирует недопущение самопроизвольного разряда АКБ при неработающем в темное время суток модуле.
В днище проделываем отверстия под провода. Во избежание провисания крепим их на силиконовый герметик.

6. Окончательная герметизация самодельной солнечной батареи, собранной своими руками.

Осуществляется не ранее, чем собранный модуль полностью проверен на работоспособность.

Рекомендуется более надежная полная герметизация эпоксидным компаундом.

Снизу, между основанием и рядами ячеек укладывается поролон.
На верхнюю часть рабочих элементов наносится герметик.
К нему аккуратно и плотно прижимается прозрачный защитный лист из полимера или оргстекла.
Поверх защиты временно кладется груз, задача которого – полностью выдавить из полужидкого герметика пузырьки воздуха.
Последний этап – повторный тест работоспособности и вольтамперных характеристик панели.

Если проверка.прошла нормально, модуль полностью готов к эксплуатации. Остается лишь приобрести и установить периферийное оборудование (инвертор, контроллер, АКБ), соединить все в единую цепь, провести пуско-наладку и можно запускать солнечную электростанцию собранную самостоятельно.

Важно! Помните, что даже идеально собранная самодельная батарея будем менее надежной, производительной и долговечной, чем заводской вариант из тех же элементов.

Другие варианты самодельных солнечных панелей

Из прочих, еще более дешевых модификаций устройств, использующих энергию солнца, можно упомянуть следующие.

1. Солнечные батареи из CD или DVD дисков своими руками

Элементы конструкции:

CD или DVD диск;
прямоугольный светодиод;
крышка, не допускающая «утечки» излучения;
шуруп или болтик;
два провода.

Изготовление:

Прокалываем отверстие в крышке по размеру диска. Подойдет любой острый инструмент – шило, гвоздь, сверло, ножнички.
Вкручиваем в отверстие болт.
Компакт-диск закрепляем на крышке.
Направляем блестящую поверхность в сторону солнца под таки углом, чтобы отраженный луч падал на светодиод.

Это кажется удивительным, но такая примитивная и практически бесплатная «солнечная батарея» из ненужного диска, сделанная своими руками, способна генерировать до 5V.

2. Микро СЭС из транзисторов

Элементы конструкции:

транзисторы вида P210;
донышки от любой алюминиевой банки – пива, пепси-колы и т.д.;
кусочек основы из ДВП, куда будут крепиться транзисторы.

Изготовление:

с помощью плоскогубцев снимаем верхнюю часть нашего транзистора, чтобы добраться до фоточувствительного элемента;
из донышка баночки делаем отражатель;
в ДСП просверливаем дырочку для закрепления модифицированного транзистора;
рядом под нужным углом крепим алюминиевый рефлектор, используя термоклей.

При последовательном соединении нескольких транзисторов и донышек-отражателей можно получить от устройства от 0,1 до нескольких вольт. Затратив при этом всего около 100 рублей на материалы.

3. Солнечная батарея своими руками из диодов

Главное, чтобы диоды были прозрачными. Соединять их также можно последовательно. Один элемент выдает в среднем 0,2 – 0,4V. Десяток – соответственно, в 10 раз больше, 2 – 4V.

4. Микро СЭС из фольги

Существует сразу несколько вариантов подобной конструкции. Фольга в них играет роль отражателя. В зависимости от фотоэлемента, на который будет отражаться свет, можно получать от 0,1 до 3 вольт энергии.

Важно! Насколько бы тщательно Вы не выполнили работу, заводская сборка той же мощности будет работать дольше и показывать на 20-30% лучшую производительность.