Zrób to sam bateria słoneczna [instrukcja + obwód]

Natura jest w stanie zapewnić ludzkości wszystkie niezbędne zasoby, w tym energię elektryczną. Największym źródłem energii jest Słońce, którego konwersja energii jest aktywnie wykorzystywana i rozwijana. Alternatywne metody i technologie wytwarzania prądu elektrycznego mogą sprawić, że zasilanie elektryczne będzie bardziej wydajne i tańsze. Dotyczy to zwłaszcza górników, ponieważ koszt produkcji baterii słonecznej może szybko się zwrócić, awydobyciezacznie przynosić zysk netto. Może to być bardzo opłacalne, ponieważ, jak wiecie, wydobycie kryptowaluty zużywa ogromną ilość energii elektrycznej.

Jak działa bateria słoneczna?

Działanie ogniwa słonecznego opiera się na efekcie fotoelektrycznym. Pierwsza działająca fotokomórka została stworzona przez rosyjskiego naukowca Alexandra Stoletova, ale odkrycie tego jest jeszcze w połowie XIX wieku przypisane francuskiemu fizykowi Alexanderowi Becquerelowi.

Efekt fotoelektryczny jest uzyskiwany przez zwarcie półprzewodników (fotokomórek) w obwodzie elektrycznym. Jeden półprzewodnik musi mieć dodatkowe elektrony (warstwa n), w drugim powinny zostać pominięte (warstwa p). Promienie słońca są w stanie znokautować dodatkowe elektrony z warstwy n, po czym są automatycznie kierowane na puste przestrzenie w warstwie p i odwrotnie. W ten sposób uzyskuje się stały ruch elektronów. Elektrony przemieszczone z warstwy p przechodzą przez akumulator i wracają do warstwy n.

Oddzielne ogniwa fotowoltaiczne mogą dostarczać niewielką energię elektrycznąurządzenia energetyczne i moc dużych obiektów są wymagane do połączenia wielu fotokomórek w jeden obwód elektryczny.

Selen był pierwszą fotokomórką w historii, ale miał wydajność mniejszą niż jeden procent, więc natychmiast zaczęli szukać zamiennika. Znaleziono go w krzemie i do tej pory element ten jest najczęściej stosowany w panelach słonecznych.

Jakie są ogniwa słoneczne

Panele słoneczne są obecnie szeroko stosowane do zasilania różnych urządzeń, mechanizmów i pomieszczeń, w szczególności w przypadku gadżetów mobilnych, samochodów elektrycznych. Baterie słoneczne są używane w mieszkaniu, w domu, w kraju i obiektach przemysłowych.

Klasyfikacja ogniw słonecznych jest przeprowadzana zgodnie z rodzajem ich konstrukcji i może być warunkowo podzielona na cztery główne typy:

Typ	Funkcje
Hard	Produkowany głównie z krzemu krystalicznego lub bezpostaciowego. Reprezentują solidny panel fotokomórek.
Film	Ta postać jest cienką elastyczną warstwą krystalicznego lub bezpostaciowego krzemu, tellurku kadmu i innych pierwiastków.
One Way	Panele pochłaniające światło słoneczne tylko z jednej strony.
Double Ended	Ogniwa słoneczne są w stanie pochłaniać energię z dwóch stron.

Typy baterii

Ogniwo słoneczne, którego zasada działania jest układana we wszystkich przypadkach w efekcie fotoelektrycznym, może być wykonane z różnychmateriały.

Zdecydowana większość (około 90%) wszystkich paneli słonecznych składa się z fotokomórek składających się z krzemu monokrystalicznego lub polikrystalicznego. Kolejne najbardziej popularne panele cienkowarstwowe pokryte substancjami światłoczułymi. Mają niższy koszt, ponieważ ich produkcja wymaga znacznie mniejszej ilości materiału. Ostatnią niszę zajmują wielozłączowe moduły słoneczne składające się z warstw zdolnych do przechwytywania i przekształcania całego spektrum promieni słonecznych w prąd elektryczny.

Ogniwa słoneczne wykonane z krzemu są prostokątnym panelem składającym się z ogniw fotowoltaicznych. Wydajność takich paneli wynosi 15-20%, moc może się stopniowo zmniejszać o około 20% co 25 lat. Takie panele są odporne na niszczące czynniki środowiskowe.

Cienkowarstwowe ogniwa słoneczne wytwarzane są przez natryskiwanie bezpostaciowego krzemu, tellurku kadmu, związku selenku, miedzi, indu i galu. Wydajność baterii cienkowarstwowych wynosi 10-12%.

Wielomodułowe panele słoneczne wykonane są z warstw różnych materiałów. Każda warstwa przechwytuje jeden zakres światła słonecznego od ultrafioletu do podczerwieni, dzięki czemu panel słoneczny pochłania całe widmo światła, a wewnątrz układu znajduje się kilka przejść elektronowych z warstwy n do warstwy p. Związki galu są głównym elementem wielomodułowych paneli słonecznych. Ta technologia jest używana dla stacji kosmicznych i łazików. Efektywność tak słonecznaPanel zależy od liczby warstw. Tak więc w przypadku komórki dwuwarstwowej wydajność wynosi 42%, komórka trójwarstwowa wynosi 49%, a pozostałe 68%.

Niedawno producenci ekologicznych ogniw słonecznych są aktywnie rozwijani, ale nie są powszechnie reprezentowani na rynku. Specjaliści z University of Michigan opracowali przezroczyste ogniwa słoneczne, które mogą pochłaniać promieniowanie ultrafioletowe i podczerwone bez potrzeby projektowania wielowarstwowego. Najciekawsze jest to, że teoretycznie praktycznie każdy obiekt z przezroczystą powierzchnią szklaną może działać jako fotokomórka słoneczna - od okien domów po ekrany mobilnych gadżetów.

Ale chociaż to wszystko jest w teorii i rozwoju, rozważ rzeczywiste możliwości tworzenia panelu słonecznego własnymi rękami.

Z czego składa się panel słoneczny?

Bateria słoneczna to system, który przekształca energię promieni słonecznych w prąd elektryczny. Składa się z pięciu połączonych ze sobą części składowych:

półprzewodniki;
zasilanie;
bateria;
przetwornik inwerterowy;
regulator napięcia.

Prąd stały otrzymany z półprzewodników jest przekształcany przez falownik na przemienny 220 V, a następnie przez stabilizator napięcia jest podawany bezpośrednio do źródła zasilania lub do akumulacji w akumulatorze.

Ile kosztuje panel słoneczny?

Ceny paneli słonecznych dla domu są różne, koszt zależy od wymaganej mocy. Gotowe bateriemieć dość wysoką cenę. Kup pojedynczy panel słoneczny, którego moc wynosi 170 W, możesz średnio od 250 do 450 USD. Podczas gdy fotokomórki do niezależnej produkcji kosztują znacznie mniej, około 30 USD. Koszt zestawu jako całości z oponami, ołówkami do lutowania i innymi niezbędnymi elementami wynosi 300-400 dolarów.

Do produkcji ramy za pomocą narożników aluminiowych, sklejki, płyty wiórowej oraz jako powłoki ochronnej odpowiednie szkło organiczne lub zwykłe. Silikonowe szczeliwa lub związki są używane do uszczelnienia struktury.

Zanim wyprodukujesz baterię słoneczną w domu, powinieneś wyznaczyć jej przeznaczenie, odpowiednio obliczyć wymaganą moc i rozmiar panelu oraz liczbę materiałów.

Jak zmontować panel słoneczny?

Połączenie fotowoltaicznych paneli słonecznych ma ten sam schemat. Wszystkie elementy mogą być połączone w obwodzie szeregowym lub równoległym. Lutowanie sekwencyjne ogniw fotowoltaicznych odbywa się zgodnie z następującymi krokami:

Fotokomórki należy układać na płaskiej powierzchni, a odległość między nimi powinna wynosić 5 mm.
Nałóż lut do punktów lutowniczych.
Styki elementów są lutowane szeregowo ze sobą.
Najbardziej zewnętrzne styki fotokomórek są wyprowadzane zgodnie z plusem lub minusem w magistrali.
Na końcu opony zainstalowano połączenie stempla.

Połączenie równoległe ma te same zasady lutowania. W przypadku połączenia równoległego następujeujemny kontakt pierwszej fotokomórki jest połączony z dodatnim stykiem drugiego, ujemnego drugiego elementu z dodatnim z trzeciego, itd. Skrajny plus i minus całego łańcucha są połączone wspólną szyną.

Niezależnie od sposobu ułożenia baterii słonecznej, wytworzy ona taką samą moc obliczoną z obszaru fotokomórek.

Przed utworzeniem panelu słonecznego należy określić:

w jakim celu zostanie wykorzystany
jakie materiały będą potrzebne. W prywatnym domu bateria musi mieć solidną ramę ochronną, a elastyczne panele słoneczne są bardziej odpowiednie dla mieszkania. Dla różnych celów pasuje do Twojego typu baterii. Małe panele słoneczne mogą być przydatne do zasilania niektórych obiektów o niskim zużyciu energii, aw przypadku domów potrzebne są domowe analogi modeli produkcyjnych. Panele słoneczne do dawania mogą być wykonane nawet ze złomu.

Jak zrobić foliowe ogniwo słoneczne

Wymagane materiały:

folia miedziana;
plastikowa butelka;
urządzenia grzewcze;
sól;
dwa przewodniki „krokodylowe”.

Początkowo powinieneś wyciąć dwa arkusze folii tego samego obszaru. Następnie arkusze są umieszczane na kuchence elektrycznej lub innym elemencie grzewczym, tak aby warstwa tlenku złuszczała się i mogła zostać usunięta.

Jeden arkusz może się ochłodzić, inny nie. Arkusze są wygięte i umieszczone w plastikowej butelce, aby się nie stykały. Wewnątrz zalewamy wodąsól rozpuszczona w nim. Następnie jeden przewód łączy się z ogrzewanym panelem, tworząc pozytywny kontakt, drugi - nie ogrzewany, tworząc ujemny.

Ogniwo słoneczne z tranzystorów

Stare działające tranzystory mogą być również odpowiednie do produkcji baterii. Płyta umieszczona wewnątrz tranzystorów może działać jako fotokomórka.

Aby wyprodukować baterię, należy otworzyć tranzystor, odcinając pokrywę. Otwarte tranzystory są przylutowane do siebie i umieszczone wewnątrz obudowy. Słoneczna bateria tranzystorów ma niską wydajność ze względu na małą objętość płyty, więc im więcej będą one używane, tym mocniejszy będzie akumulator.

Panele słoneczne zrób to sam z diod

W tym przypadku kryształ zawarty w diodzie będzie działał jak fotokomórka. Aby usunąć kryształ, należy otworzyć diodę i podgrzać ją przez 20 sekund, aby stopić lut. Czyste kryształy są umieszczone na panelu i przylutowane do siebie szeregowo lub równolegle ze srebrnymi stykami.

Thin-Film Solar Cells

W przypadku produkcji zakup odpowiednią fotokomórkę wymaganego obszaru. Cienkowarstwowy panel słoneczny można łatwo zamontować i umieścić na dachu lub balkonie. Ta tekstura przyjmuje wszelkie wygięcia, a jej instalacja nie jest problematyczna, ponieważ nie wymaga produkcji ramy.

Aby połączyć, segmenty filmu są ze sobą połączone i rysowane są wspólne.kontakty przez konwerter i stabilizator napięcia do sieci odbiorczej. Szczególnie korzystne jest stosowanie cienkowarstwowych paneli słonecznych na dachu prywatnych domów. Pod nimi dozwolone jest układanie rur. System ten pozwala na usunięcie nadmiaru ciepła z paneli słonecznych, aby zapewnić większą wydajność, a ogrzewanie wody w rurach można wykorzystać do ogrzewania domu.

Silikonowe (monokrystaliczne) ogniwa słoneczne

Silikonowe ogniwa słoneczne są umieszczone po słonecznej stronie dachu. Same komórki fotograficzne powinny być umieszczone na ramce. Rama może być wykonana z dowolnych materiałów.

Montaż tego typu baterii słonecznej rozpoczyna się od wyprodukowania ramy. Jego górna część powinna być wykonana ze szkła, umieszczona w ramie, dolna część - solidny, płaski panel. Aby zainstalować, musisz zaprojektować nogi. Rozważmy konkretną lokalizację instalacji i preferencyjne nachylenie panelu słonecznego.

Następnie nabyte ogniwa krzemowe są połączone w sieć elektryczną. Można lutować bezpośrednio na przedniej stronie ramy, kładąc płyty do dołu.

Szyny styków są wyprowadzane przez otwory w ramie, szwy są uszczelnione, a sama konstrukcja jest pokryta panelem dolnym. Następnie instalowany jest panel słoneczny, a kontakty z niego są układane w źródle zasilania.

Moduły słoneczne z wieloma złączami (wielowarstwowymi, tandemowymi)

Połączone moduły solarne są połączone iSą one instalowane w taki sam sposób jak krzem, ale w zasadzie opierają się na bardziej zaawansowanej fotokomórce. Dzięki temu wyższa wydajność, a tym samym koszt.

Wniosek

Podsumowując powyższe, można zauważyć, że panele słoneczne są opłacalną metodą dostarczania energii i doskonałąkoncepcją biznesową , ponieważ nadmiar energii może być wykorzystany nie tylko na potrzeby gospodarstw domowych, ale nawet do wydobycia lub sprzedaży. Ponieważ obszar ten wciąż się rozwija, zakup i instalacja gotowych konstrukcji jest imponującym środkiem. Jednak jedną czwartą kosztów można zaoszczędzić, montując panele słoneczne własnymi rękami, pozyskując tylko fotokomórki i materiały.

Ilość wytworzonej energii elektrycznej zależy bezpośrednio od skali struktury. Mała domowa bateria słoneczna może być używana do mobilnego ładowania gadżetów lub diod zasilających, ale zainstalowanie panelu słonecznego na dachu domu może pokryć całość lub część energii zużywanej przez jego mieszkańców.