Как изготовить солнечную батарею своими руками из подручных средств

Учитывая устойчивую тенденцию на подорожание основных энергоносителей, хозяева частных домов стараются переходить на альтернативное электроснабжение. Особенно популярны в этом отношении солнечные батареи, позволяющие совершенно бесплатно обеспечить питание некоторых бытовых приборов. В этой статье мы рассмотрим сильные и слабые стороны солнечных батарей и дадим рекомендации по их самостоятельному изготовлению.

Общая информация о солнечных батареях

Под солнечной батареей понимается устройство из полупроводников, трансформирующее лучи солнца в электрическую энергию. Таким образом достигается стабильное энергоснабжение жилищ в местностях, испытывающих перебои в подаче питания от линий электропедач. Речь в основном идет о труднодоступных районах в горах, тундре и т.д. Кроме того, в целях экономии солнечные батареи могут применяться в нормальных условиях.

Основой системы выступают фотоэлектрические преобразователи. Для их коммутации между собой применяется определенная последовательность. В составе каждого фотопреобразователя имеется пара пластин из кремния с разным коэффициентом проводимости. Такой эффект достигается благодаря использованию фосфорного и борного покрытия Фосфор провоцирует появление избытка электронов с отрицательным зарядом, а бром – их дефицит.

Принцип работы батарей

После попадания солнечных лучей на поверхность с отрицательным зарядом на ней активно образуются электроны, а электрическое поле стимулирует возрастание разности потенциалов. После того, как между пластинами начинается обмен частицами, устанавливается постоянное напряжение. По принципу действия преобразователь напоминает обычную батарейку. Возникающее электричество посредством тонких жил из меди передаются к потребителю.

На конечную силу тока влияют следующие характеристики солнечных батарей:

  • площадь преобразователя;
  • интенсивность облучения;
  • характеристики фотоэлемента;
  • общее сопротивление запитанных приборов.

Плюсы и минусы солнечных батарей

Следует сказать, что приспособления, преобразующие солнечную энергию в электрическую, очень специфичны. Прежде, чем принимать решение об их использовании у себя дома, необходимо тщательно взвесить все «за» и «против».

Сильные стороны солнечных батарей:

  • простой монтаж, не требующий коммутации к магистральным линиям электропередачи (ЛЭП);
  • несложность обслуживания, не требующего много времени;
  • полная экологичность процесса получения электроэнергии;
  • отсутствие в конструкции подвижных механизмов;
  • абсолютная бесшумность работы;
  • независимость от качества поставки электроэнергии по ЛЭП;
  • долговечность, при условии соблюдения несложных рекомендаций по эксплуатации.

К недостаткам солнечных батарей в первую очередь относят дороговизну заводских моделей. Мощные устройства данного типа всегда занимают много площади, поэтому их стараются размещать в труднодоступных местах (например – на кровлях). Эффективность работы фотопреобразователей сильно зависит от интенсивности солнечного света.

Виды солнечных батарей

По типу конструкции изделия данного типа делятся на кремниевые или пленочные. Обе группы имеют свои специфические особенности.

Распространенные разновидности кремниевых панелей:

  1. Поликристаллические. Это знакомые всем темно-синие плиты с неоднородными включениями кремния. Хоть общий КПД этих устройств едва достигает 18%, зато они в состоянии функционировать даже в пасмурную погоду. Именно это делает их популярными в районах с преимущественно рассеянным солнечным светом.
  2. Монокристаллические. С виду это – черные пластины, имеющие скошенные углы. Материалом изготовления здесь выступает чистый кремний. Благодаря позиционированию ячеек под одним углом достигается неплохой КПД (25%). При этом монокристаллические системы сильно зависимы от наличия солнечной погоды.
  3. Аморфные. Речь идет о стеклянных, пластмассовых или фольгированных поверхностях с кремниевым напылением. Единственным достоинством аморфных батарей является их дешевизна. Существенные недостатки – очень низкий КПД (6%) и небольшой срок эксплуатации (не более 2-х лет).

Пленочные солнечные батареи, в отличии от кремниевых, можно сворачивать в рулоны. Это облегчает их транспортировку и расстилку на больших площадях. Конструкция пленки допускает разрезание ее на удобные для эксплуатации фрагменты, что очень помогает при укладке эластичных панелей на кровлю и другие конструкции. Мощность пленочных устройств небольшая, а стоят они достаточно дорого.

На всех модификациях солнечных батарей имеются приспособления для отслеживания уровня электрического заряда – контроллеры. Благодаря им полученный ток перенаправляется к потребителю.

Изготовление солнечной батареи пошагово

Учитывая дороговизну солнечных батарей, некоторые умельцы изготавливают их самостоятельно. Здесь можно пойти по одному из двух путей – применить для сборки готовые заводские модули, или найти подходящие по характеристикам подручные материалы. В качестве примера мы предлагаем второй вариант. Роль фотопреобразователей в нашем случае будут выполнять старые транзисторы Р-210, которые можно выпаять из старых радиоприемников и телевизоров.

Подготовка транзисторов

Возможно кто-то не знал, но освещенный светом транзистор начинает вырабатывать электрическую энергию. В первую очередь это касается элементов типа КТ и П, которые являются наиболее оптимальным вариантом для самодельной батареи. Для приведения в готовность с транзисторов необходимо поснимать верхние крышки, обнажив тем самым р-n-переходы. Проще всего спилить верхушки ножовкой по металлу, поочередно зажимая выпаянные детали в тиски.

Внутри транзистора типа «П» имеется специальный порошок. После снятия крышки его необходимо высыпать, а само устройство – продуть.

Изготовление отражателей под транзисторы

Благодаря отражателю можно на порядок увеличить количество света, попадающего на фотоэлемент. Для этого хорошо подходят донышки обычных алюминиевых банок из-под пива или колы. Вырезать колечки можно обычными ножницами, делая отступ от края банки на 7-10 мм. В центре крышки необходимо сделать отверстие под транзистор. Его можно просверлить или пробить подходящей по диаметру наставкой.

Сборка солнечной панели

В качестве основания под фотопреобразователи подойдет панель с диэлектрическими характеристиками. Мы решили применить для этого квадратный кусок ДВП, на котором помещаются все транзисторы (в нашем случае их 7 штук). В отмеченных точках в ДВП пробиваем посадочные места: для этого используется та же наставка, что и при изготовлении отражателей.

Используя заготовки (отражатели, транзисторы и пластину из ДВП), производим сборку панели. Для крепления транзисторов и отражателей хорошо подходит термоклей. При коммутации между собой фотопреобразователей рекомендуется использовать клемму коллектора, т.к. наблюдаемая на нем разность потенциала превосходит базу и эмиттер. Спайка проводится последовательно, отдельной цепью.

Тестирование готовой панели

Проведенные посредством мультиметра замеры показали, что изготовленная нами панель выдает напряжение 0,65 В, при силе тока 2,8 мА. Если смонтировать несколько таких блоков и соединить в одну батарею, этого вполне хватит для питания какого-то низковольтного прибора (например – радиоприемника).

Солнце является наиболее доступным источником альтернативной энергии. Солнечные батареи можно купить в готовом виде, или использовать для их изготовления подручные материалы.

 

Автор Оксана Поташева

Архитектор и дизайнер с 15 летним стажем. Участвовала во множестве проектов, включая "Школу ремонта" на телеканале ТНТ.

Показать статью

Оставить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *