Опубликовано

Солнечная батарея своими руками

031

Солнечная батарея это контейнер, содержащий массив солнечных элементов. Солнечные элементы, это элементы, которые на самом деле делают всю работу по преобразованию солнечной энергии в электричество. К сожалению, для получения мощности, достаточной для практического применения, солнечных элементов надо достаточно много. Также, солнечные элементы ОЧЕНЬ хрупкие. Поэтому их и объединяют в солнечные батареи. Батарея содержит достаточное количество элементов для получения высокой мощности и защищает элементы от повреждения.

Для постройки солнечной батареи необходимо купить солнечные элементы. Дешевле всего покупать солнечные элементы на интернет площадках AliExpress, eBay и т.д.

Нужно купить несколько блоков монокристаллических солнечных элементов размером 3х6 дюйма. Чтобы сделать солнечную батарею, необходимо соединить последовательно 36 таких элементов. Каждый элемент генерирует порядка 0,5В. 36 элементов, соединенных последовательно дадут нам около 18В, которые будут достаточны для зарядки батарей на 12В. Солнечные элементы этого типа тонкие как бумага, хрупкие и ломкие как стекло.

002

Необходимо покупать элементы с уже припаянными проводниками. Даже с такими элементами вам нужно быть готовым много поработать паяльником. Если же вы купите элементы без проводников, приготовьтесь работать паяльником раза в 2-3 больше. Короче, лучше переплатить за уже припаянные провода.

Продаются  солнечные элементы различных типов и размеров. Вы можете использовать более крупные или мелкие, чем мои 3х6 дюймов.

Вот несколько аксиом:

— Элементы одного типа производят одинаковое напряжение независимо от их размера. Поэтому для получения заданного напряжения всегда потребуется одинаковое количество элементов.

— Большие по размеру элементы могут генерировать больший ток, а меньшие по размеру, соответственно – меньший ток.

— Общая мощность вашей батареи определяется как ее напряжение умноженное на генерируемый ток.

Использование больших по размеру элементов позволит получить большую мощность при том же напряжении, но батарея получится крупнее и тяжелее. Использование меньших элементов позволит уменьшить и облегчить батарею, но не сможет обеспечить такую же мощность. Также стоит отметить, что использование в одной батарее элементов разных размеров – плохая идея. Причина в том, что максимальный ток, генерируемый вашей батареей, будет ограничен током самого маленького элемента, а более крупные элементы не будут работать в полную силу.

Солнечные элементы, о которых пойдет речь, имеют размер 3х6 дюйма и способны генерировать ток примерно 3 ампера. Нужно соединить последовательно 36 таких элементов, чтобы получить напряжение чуть больше 18 вольт. В результате должна получиться батарея, способная выдавать мощность порядка 60 ватт на ярком солнце.

Итак, солнечная батарея это просто неглубокий ящик. Начните с постройки такого ящика. Сделайте его неглубоким, чтобы борта не затеняли солнечные элементы, когда солнце светит под углом. Сделайте его из фанеры толщиной 9 мм с бортиками из реек толщиной 18 мм. Бортики приклеены и привинчены на место. Батарея будет содержать 36 элементов размером 3х6 дюймов. Разделите их на две группы по 18 шт. просто для того, чтобы их было проще паять в будущем. Отсюда и центральная планка посередине ящика.

004

В бортиках необходимо сделать отверстия для выравнивания давления воздуха внутри и снаружи батареи и служащие для удаления влаги.

006

 

Далее вырезаем два подходящих по размеру куска ДВП. Они будут служить подложками, на которых будут собираться солнечные элементы. Они должны свободно помещаться между бортиками. Пойдет любой тонкий, жесткий и не проводящий ток материал.

008

Чтобы защитить батарею от погодных неприятностей, лицевую сторону закрываем оргстеклом. Эти два куска оргстекла были вырезаны, чтобы закрывать всю батарею полностью. Стекло тоже можно использовать, но стекло бьется. Град, камни и летящий мусор могут разбить стекло, а от оргстекла просто отскочат.

Красим все деревянные части солнечной батареи несколькими слоями краски, чтобы защитить их от влаги и воздействия окружающей среды.

Подложки тоже красим в несколько слоев с обеих сторон. Убедитесь, что вы хорошо все прокрасили, иначе дерево может покоробиться от влаги. А это может повредить солнечные элементы, которые будут приклеены к подложкам.

010

 

Начинаем с отрисовки сетки на каждой основе, для упрощения процесса установки каждого элемента. Потом выкладываем элементы по этой сетке обратной стороной вверх, так их можно спаять вместе. Все 18 элементов для каждой половины батареи должны быть соединены последовательно, после чего обе половины также должны быть соединены последовательно для получения требуемого напряжения.

016

Начинайте пайку только с двух элементов. Разместите соединительные проводники одного из них так, чтобы они пересекали точки пайки на обратной стороне другого. Также нужно убедиться, что расстояние между элементами соответствует разметке.

Используйте маломощный паяльник и прутковый припой с сердцевиной из канифоли. Также перед пайкой смазывайте флюсом точки пайки на элементах при помощи специального карандаша. Не давите на паяльник! Элементы тонкие и хрупкие, нажмете сильно – сломаете.

017

Три цепочки элементов должны быть соединены последовательно. Поэтому среднюю цепочку поворачиваем на 180 градусов по отношению к двум другим. Ориентация цепочек получилась правильной (элементы все еще лежат обратной стороной вверх на подложке). Следующий шаг – приклеивание элементов на место.

Приклеивание элементов потребует некоторой сноровки. Наносим небольшую каплю силиконового герметика в центре каждого из шести элементов одной цепочки. После этого переворачиваем цепочку лицевой стороной вверх и размещаем элементы по разметке, которую нанесли раньше. Легонько прижмите элементы, надавливая по центру, чтобы приклеить их к основе. Сложности возникают в основном при переворачивании гибкой цепочки элементов. Вторая пара рук тут не повредит.

Не наносите слишком много клея и не приклеивайте элементы нигде кроме центра. Элементы и подложка, на которой они смонтированы, будут расширяться, сжиматься, гнуться и деформироваться при изменении температуры и влажности. Если вы приклеите элемент по всей площади, он со временем сломается. Приклеивание только в центре дает элементам возможность свободно деформироваться отдельно от основы. Элементы и основа могут деформироваться по-разному и элементы не сломаются.

Вот полностью собранная половина батареи. Используйте медную оплетку от кабеля для соединения первой и второй цепочки элементов.

020

Можно использовать специальные шины или даже обычные провода. Такое же соединение делаем с обратной стороны между второй и третьей цепочкой элементов. Каплей герметика прикрепите провод к основанию, чтобы он не «гулял» и не гнулся.

Тест первой половины солнечной батареи на солнце. При слабом солнце в дымке эта половина генерирует 9,31В.

После того как обе основы с элементами будут готовы, установите их на место в подготовленную коробку и соедините.

Провод для соединения половин батареи пропустите через одно из вентиляционных отверстий в центральном бортике. Тут тоже пара капель герметика поможет закрепить провод на одном месте и предотвратить его болтание внутри батареи.

Каждая солнечная панель в системе должна быть снабжена блокирующим диодом, соединенным последовательно с батареей. Диод нужен для предотвращения разряда аккумуляторов через батарею ночью и в пасмурную погоду. Используйте диод Шоттки на 3,3А. Диоды Шоттки имеют гораздо более низкое падение напряжения, чем обычные диоды. Соответственно, будут меньше потери мощности на диоде.

Сначала я планировал присоединить диод снаружи батареи. Но после того как посмотрел технические характеристики диодов, решил поместить их внутри батареи. У этих диодов падение напряжения уменьшается с ростом температуры. Внутри моей батареи будет высокая температура, диод будет работать более эффективно. Используем еще немного силиконового герметика чтобы закрепить диод.

Просверлите отверстие в днище батареи ближе к верху, чтобы вывести провода наружу. Провода завязаны на узел, чтобы предотвратить их вытягивание из батареи, и закреплены все тем же герметиком.

Важно дать герметику высохнуть до того, как мы будем крепить оргстекло на место. Испарения из силикона могут образовать пленку на внутренней поверхности оргстекла и элементов, если вы не дадите силикону высохнуть на открытом воздухе.

На выходной провод прикрутите двух контактный разъем. Розетка этого разъема будет присоединена к контроллеру заряда аккумуляторов. Таким образом, солнечная батарея сможет работать с ним параллельно.

Сначала не производите герметизацию стыков оргстекла с корпусом. И проведите сначала небольшое тестирование. По результатам тестов может потребоваться доступ к внутренностям батареи, если обнаружится проблема.

Вот результаты тестирования напряжения законченной батареи на ярком зимнем солнце. Вольтметр показывает 18,88В без нагрузки.

 

031