Jak vyrobit solární baterii vlastníma rukama: pokyny pro vlastní montáž

Solární panely jsou zdrojem energie, kterou lze využít k výrobě elektřiny nebo tepla pro nízkopodlažní budovu. Solární panely jsou ale drahé a pro většinu obyvatel naší země nedostupné. Souhlasíš?

Jiná věc je, když vyrábíte solární baterii sami - náklady jsou výrazně sníženy a tento design nefunguje hůř než průmyslově vyráběný panel. Pokud tedy vážně uvažujete o pořízení alternativního zdroje elektřiny, zkuste si jej vyrobit sami – není to příliš složité.

Tento článek se bude zabývat výrobou solárních panelů. Řekneme vám, jaké materiály a nástroje k tomu budete potřebovat. A o něco níže najdete návod krok za krokem s ilustracemi, které názorně demonstrují postup prací.

Stručně o zařízení a provozu

Sluneční energie může být přeměněna na teplo, když je nosičem energie chladicí kapalina, nebo na elektřinu shromážděnou v bateriích. Baterie je generátor pracující na principu fotoelektrického jevu.

K přeměně sluneční energie na elektřinu dochází po dopadu slunečních paprsků na desky fotočlánků, které jsou hlavní součástí baterie.

V tomto případě světelná kvanta „uvolňují“ své elektrony z extrémních drah. Tyto volné elektrony produkují elektrický proud, který prochází regulátorem a hromadí se v baterii a odtud jde ke spotřebitelům energie.

Křemíkové prvky fungují jako desky fotobuněk. Křemíkový plátek je na jedné straně potažen tenkou vrstvou fosforu nebo boru, pasivního chemického prvku.

V tomto místě se vlivem slunečního záření uvolňuje velké množství elektronů, které jsou zadrženy fosforovým filmem a nerozletí se.

Na povrchu desky jsou kovové „dráhy“, na kterých se seřazují volné elektrony, které tvoří uspořádaný pohyb, tzn. elektřina.

Čím více takových křemíkových plátků-fotočlánků, tím více elektrického proudu lze získat. Přečtěte si více o principu fungování solární baterie Dále.

Vrchní vrstva desek fotobuněk je pokryta vrstvou, která zabraňuje odrazu slunečního světla od desek, čímž se zvyšuje jejich účinnost

Materiály pro vytvoření solární desky

Když začínáte stavět solární baterii, musíte se zásobit následujícími materiály:

• silikátové desky-fotočlánky;
• dřevotřískové desky, hliníkové rohy a lamely;
• tvrdá pěnová pryž o tloušťce 1,5-2,5 cm;
• průhledný prvek, který funguje jako základ pro křemíkové destičky;
• šrouby, samořezné šrouby;
• silikonový tmel pro venkovní použití;
• elektrické vodiče, diody, svorky.

Množství potřebných materiálů závisí na velikosti vaší baterie, která je nejčastěji omezena počtem dostupných solárních článků. Nástroje, které budete potřebovat, jsou: šroubovák nebo sada šroubováků, pilka na kov a dřevo, páječka. K otestování hotové baterie budete potřebovat zkoušečku ampérmetru.

Nyní se podíváme na nejdůležitější materiály podrobněji.

Silikonové destičky nebo solární články

Fotočlánky pro baterie se dodávají ve třech typech:

• polykrystalické;
• monokrystalický;
• amorfní.

Polykrystalické wafery se vyznačují nízkou účinností. Velikost příznivého účinku je asi 10 - 12 %, ale toto číslo se v průběhu času nesnižuje. Životnost polykrystalů je 10 let.

Solární baterie je sestavena z modulů, které jsou zase tvořeny fotoelektrickými konvertory. Baterie s tuhými silikonovými solárními články jsou druhem sendviče s postupnými vrstvami namontovanými v hliníkovém profilu

Monokrystalické solární články se mohou pochlubit vyšší účinností - 13-25% a dlouhou životností - přes 25 let. Postupem času však účinnost monokrystalů klesá.

Monokrystalické konvertory se vyrábějí řezáním uměle pěstovaných krystalů, což vysvětluje nejvyšší fotovodivost a produktivitu.

Filmové fotokonvertory se vyrábějí nanášením tenké vrstvy amorfního křemíku na pružný povrch polymeru

Flexibilní baterie s amorfním křemíkem jsou nejnovější. Jejich fotoelektrický měnič je nastříkán nebo nataven na polymerní bázi. Účinnost se pohybuje kolem 5 - 6 %, ale fóliové systémy se extrémně snadno instalují.

Filmové systémy s amorfními fotokonvertory se objevily relativně nedávno. Jedná se o extrémně jednoduchý a extrémně levný typ, který však ztrácí spotřebitelské kvality rychleji než jeho konkurenti.

Není praktické používat fotobuňky různých velikostí. V tomto případě bude maximální proud produkovaný bateriemi omezen proudem nejmenšího prvku. To znamená, že větší talíře nebudou pracovat na plný výkon.

Při nákupu solárních článků se zeptejte prodejce na způsob dodání, většina prodejců používá metodu voskování, aby se zabránilo zničení křehkých prvků

Nejčastěji se pro domácí baterie používají mono- a polykrystalické fotočlánky o rozměrech 3x6 palců, které lze objednat v internetových obchodech, jako je E-bye.

Náklady na fotobuňky jsou poměrně vysoké, ale mnoho obchodů prodává takzvané prvky skupiny B. Výrobky zařazené do této skupiny jsou vadné, ale vhodné pro použití a jejich cena je o 40–60 % nižší než u standardních desek.

Většina internetových obchodů prodává fotovoltaické články v sadách po 36 nebo 72 fotovoltaických konverzních deskách. Pro připojení jednotlivých modulů do baterie budou zapotřebí sběrnice a terminály pro připojení k systému.

Rám a průhledný prvek

Rám pro budoucí panel může být vyroben z dřevěných lamel nebo hliníkových rohů.

Druhá možnost je výhodnější z několika důvodů:

• Hliník je lehký kov, který výrazně nezatěžuje nosnou konstrukci, na kterou se plánuje instalace baterie.
• Když se provádí antikorozní úprava, hliník není náchylný ke korozi.
• Neabsorbuje vlhkost z okolí a nehnije.

Při výběru průhledného prvku je třeba věnovat pozornost parametrům, jako je index lomu slunečního světla a schopnost absorbovat infračervené záření.

Účinnost fotočlánků bude přímo záviset na prvním ukazateli: čím nižší je index lomu, tím vyšší je účinnost křemíkových plátků.

Minimální koeficient odrazivosti je pro plexi nebo jeho levnější verzi - plexi. Index lomu polykarbonátu je o něco nižší.

Hodnota druhého ukazatele určuje, zda se budou samotné křemíkové solární články zahřívat či nikoliv. Čím méně jsou desky vystaveny teplu, tím déle vydrží. IR záření nejlépe pohlcuje speciální teplo pohlcující plexisklo a sklo s IR absorpcí. O něco horší je obyčejné sklo.

Pokud je to možné, nejlepší možností by bylo použít jako průhledný prvek antireflexní průhledné sklo.

Z hlediska poměru ceny k lomu světla a absorpci IR záření je plexisklo nejlepší volbou pro výrobu solárních panelů

Návrh systému a výběr místa

Součástí projektu solárního systému jsou výpočty potřebné velikosti solární desky. Jak již bylo zmíněno výše, velikost baterie je obvykle omezena drahými solárními články.

Solární baterie musí být instalována pod určitým úhlem, který by zajistil maximální vystavení křemíkových plátků slunečnímu záření. Nejlepší možností jsou baterie, které mohou měnit úhel sklonu.

Místo instalace solárních desek může být velmi rozmanité: na zemi, na šikmé nebo ploché střeše domu, na střechách technických místností.

Jedinou podmínkou je, že baterie musí být umístěna na slunné straně pozemku nebo domu, nezastíněná vysokou korunou stromů. V tomto případě musí být optimální úhel sklonu vypočten 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 Nejúčinněji fungují, když sluneční paprsky dopadají přísně kolmo k povrchu.

Pro evropskou část zemí SNS je doporučený stacionární úhel sklonu 50 - 60°. Pokud konstrukce poskytuje zařízení pro změnu úhlu sklonu, pak v zimě je lepší umístit baterie pod úhlem 70 ° k horizontu, v létě pod úhlem 30 °

Výpočty ukazují, že 1 metr čtvereční solárního systému umožňuje získat 120 W. Proto lze pomocí výpočtů zjistit, že pro zásobování průměrné rodiny elektřinou ve výši 300 kW měsíčně je zapotřebí solární systém o velikosti alespoň 20 metrů čtverečních.

Okamžitá instalace takového solárního systému bude problematická. Ale i instalace 5metrové baterie pomůže ušetřit elektřinu a skromně přispěje k ekologii naší planety. Doporučujeme vám také seznámit se s principem výpočtu požadovaného množství solární panely.

Solární baterii lze využít jako záložní zdroj energie při častých výpadcích centralizovaného napájení. Pro automatické spínání je nutné zajistit systém nepřerušitelného napájení.

Takový systém je vhodný v tom, že při použití tradičního zdroje elektřiny se současně provádí nabíjení baterie solárního systému. Zařízení obsluhující solární baterii je umístěno uvnitř domu, proto je nutné pro něj zajistit speciální místnost.

Při umístění baterií na šikmou střechu domu nezapomeňte na úhel sklonu panelu, ideální varianta je, když má baterie zařízení pro sezónní změnu úhlu sklonu

Instalace solárního panelu krok za krokem

Po výběru místa pro umístění solárního panelu a vybavení pro údržbu solárního systému, stejně jako s tím, že máte k dispozici všechny potřebné materiály a nástroje, můžete začít s instalací baterie.

Při instalaci je nutné dodržovat bezpečnostní opatření, zejména při provádění instalace hotového panelu na střeše domu. Pojďme se podívat na krok za krokem algoritmus, jak vyrobit solární baterii.

Krok #1 - pájení kontaktů křemíkových plátků

Instalace podomácku vyrobené solární baterie často začíná pájením vodičů fotočlánků. Samozřejmě, pokud máte možnost, je nejlepší koupit fotobuňky s vodiči hned, protože Pájení je velmi obtížná a namáhavá práce, která zabere spoustu času.

Pájení se provádí následovně:

1. Vezme se silikonová fotobuňka bez vodičů a kovový vodičový pásek.
2. Vodiče jsou řezány pomocí kartonového přířezu, jejich délka je 2x větší než velikost křemíkového plátku.
3. Vodič je pečlivě položen na desku. Na jeden prvek jsou dva vodiče.
4. Pro práci s páječkou je nutné nanést kyselinu na místo, kde se bude pájet.
5. Pájejte pomocí páječky, opatrně připevněte vodič k desce.

Během procesu pájení nemůžete vyvíjet tlak na silikátový prvek, protože je velmi křehký a může se zlomit! Máte-li to štěstí, že jste si pořídili fotobuňky s hotovými kontakty, ušetříte si dlouhou a složitou práci tím, že přejdete rovnou k výrobě rámečku pro budoucí baterii.

Pájení kontaktů pro vadné fotobuňky skupiny B se provádí stejným způsobem a ve stejném směru jako u celých desek

Krok #2 - výroba rámu pro solární baterii

Rám je místo, kde budou instalovány fotobuňky. Pro výrobu rámu se odebírají hliníkové rohy a lamely, ze kterých jsou rámy vyrobeny. Doporučená velikost rohu je 70-90 mm.

Na vnitřní stranu kovových rohů se nanáší silikonový tmel. Rohy musí být pečlivě utěsněny, na tom závisí životnost celé konstrukce.

Poté, co je hliníkový rám připraven, přistoupíme k výrobě zadního krytu. Zadní skříň je dřevěná krabice vyrobená z dřevotřísky s nízkými bočnicemi.

Vysoké bočnice vytvoří stín na fotobuňkách, proto by jejich výška neměla přesáhnout 2 cm Bočnice se šroubují pomocí samořezných šroubů a šroubováku.

Větrací otvory jsou vyrobeny z dřevotřísky ve spodní části skříně krabice. Vzdálenost mezi otvory je přibližně 10 cm.V hliníkovém rámu je instalován průhledný prvek (plexi, antireflexní sklo, plexi).

Průhledný prvek je stlačen a upevněn, jeho upevnění se provádí pomocí hardwaru: 4 v rozích, stejně jako 2 na dlouhé a 1 na krátké straně rámu. Hardware je připevněn šrouby.

Rám pro solární baterii je připraven a můžete přistoupit k nejdůležitější části – instalaci fotobuněk. Před montáží je nutné očistit plexi od prachu a odmastit kapalinou s obsahem alkoholu.

Krok č. 3 - instalace křemíkových destiček-fotočlánků

Montáž a pájení křemíkových plátků je časově nejnáročnější část vytváření solárního panelu pro vlastní potřebu. Nejprve umístíme fotobuňky na plexisklo modrými deskami dolů.

Pokud montujete baterii poprvé, můžete použít označovací podložku k umístění desek přesně v malé (3-5 mm) vzdálenosti od sebe.

1. Fotobuňky pájeme podle následujícího elektrického schématu: „+“ stopy jsou umístěny na přední straně desky, „-“ - na zadní straně. Před pájením opatrně naneste tavidlo a pájku pro připojení kontaktů.
2. Všechny fotobuňky pájeme postupně v řadách shora dolů. Řady pak musí být také vzájemně propojeny.
3. Začneme lepit fotobuňky. K tomu naneste malé množství tmelu do středu každé silikonové destičky.
4. Vzniklé řetězy s fotobuňkami otočíme vzhůru nohama (kde jsou modré destičky) a destičky položíme podle značek, které jsme si udělali dříve. Jemně zatlačte na každou desku, abyste ji zajistili na místě.
5. Na sběrnici připojíme kontakty vnějších fotobuněk, respektive „+“ a „-“.Pro sběrnici se doporučuje použít širší stříbrný vodič.
6. Solární baterie musí být vybavena blokovací diodou, která je připojena ke kontaktům a zabraňuje v noci vybíjení baterií konstrukcí.
7. Vyvrtáme otvory ve spodní části rámu, abychom vyvedli dráty.

Dráty musí být připevněny k rámu tak, aby nevisely, to lze provést pomocí silikonového tmelu.

Krok č. 4 – Před utěsněním otestujte baterii

Před utěsněním solárního panelu je nutné provést zkoušku, aby bylo možné odstranit závady, které často vznikají při pájení. Nejlepší je otestovat po pájení každou řadu prvků - díky tomu je mnohem snazší zjistit, kde jsou kontakty špatně připojeny.

Pro testování budete potřebovat běžný domácí ampérmetr. Měření se musí provádět za slunečného dne ve 13-14 hodin, slunce by nemělo být zakryto mraky.

Vyjmeme baterii a nainstalujeme ji v souladu s dříve vypočítaným úhlem sklonu. Ampérmetr připojíme na kontakty baterie a změříme zkratový proud.

Cílem testování je, že provozní výkon elektrického proudu by měl být o 0,5-1,0 A nižší než zkratový proud. Údaje zařízení by měly být nad 4,5 A, což ukazuje na funkčnost solární baterie.

Pokud tester dává nižší naměřené hodnoty, pak je někde sekvence zapojování fotobuněk pravděpodobně porušena.

Obvykle domácí solární baterie, zkonstruovaný z fotočlánků skupiny B, produkuje hodnoty 5-10 A, což je o 10-20 % méně než u průmyslově vyráběných solárních panelů.

Krok č. 5 - utěsnění fotobuněk umístěných v krytu

Utěsnění lze provést až poté, co se ujistíte, že baterie funguje. Pro těsnění je nejlepší použít epoxidovou směs, ale vzhledem k tomu, že spotřeba materiálu bude velká a její cena je přibližně 40–45 dolarů. Pokud je to trochu drahé, můžete místo toho použít stejný silikonový tmel.

Při použití silikonového tmelu dejte přednost tomu, na jehož obalu je uvedeno, že je vhodný pro použití při teplotách pod nulou

Existují dva způsoby těsnění:

• plné vyplnění, když jsou panely vyplněny tmelem;
• nanesení tmelu do prostoru mezi fotobuňkami a na vnější prvky.

V prvním případě bude těsnění spolehlivější. Po nalití by měl tmel ztuhnout. Poté se navrch nainstaluje plexisklo a pevně se přitlačí k deskám potaženým silikonem.

K zajištění tlumení nárazů a dodatečné ochrany mezi zadním povrchem fotobuněk a rámem z dřevotřísky mnoho řemeslníků doporučuje nainstalovat podložku z tvrdé pěny o šířce 1,5-2,5 cm.

To není nutné, ale je to vhodné vzhledem k tomu, že křemíkové plátky jsou poměrně křehké a snadno se poškodí.

Po instalaci plexiskla je na konstrukci umístěno závaží, pod jehož vlivem dochází k vytlačování vzduchových bublin. Solární baterie je připravena a po opakovaném testování ji lze nainstalovat na předem vybrané místo a připojit k solárnímu systému vašeho domova.

Závěry a užitečné video k tématu

Recenze fotobuněk objednaných z čínského internetového obchodu:

Video návod na výrobu solární baterie:

Výroba solární baterie vlastníma rukama není snadný úkol. Účinnost většiny těchto baterií je o 10-20 % nižší než u průmyslově vyráběných panelů. Nejdůležitější při návrhu solární baterie je správný výběr a instalace fotočlánků.

Nesnažte se hned vytvořit obrovský panel. Zkuste nejprve postavit malé zařízení, abyste pochopili všechny nuance tohoto procesu.

Máte praktické dovednosti při vytváření solárních panelů? Podělte se prosím o své zkušenosti s návštěvníky našich stránek - napište komentáře do bloku níže. Zde můžete klást otázky k tématu článku.