З цією метою випускаються і продаються готові компактні панелі, виконані у вигляді збірок, що швидко згортаються на основі із синтетичної тканини. У середній смузі Росії така панель розміром близько 30х40 см зможе забезпечити потужність у межах 5 Вт при напрузі 12 Ст.

Більша батарея зможе забезпечити до 100 Вт електричної потужності. Здавалося б, це не так багато, але варто згадати принцип роботи невеликих: у них все навантаження запитується через імпульсний перетворювач батареї акумуляторів, які заряджаються від малопотужного вітряка. Таким чином стає можливим використання потужніших споживачів.

Використання аналогічного принципу при будівництві домашньої сонячної електростанції робить її вигіднішою порівняно з вітряком: влітку сонце світить більшу частину дня, на відміну від непостійного вітру. З цієї причини акумулятори зможуть набирати заряд вдень набагато швидше, а сама сонячна панель набагато простіше в установці, ніж висока щогла.

Є свій сенс і використання сонячної батареї виключно як джерела аварійного живлення. Наприклад, якщо в приватному будинку встановлено газовий котел опалення з циркуляційними насосами, при відключенні електроживлення можна через імпульсний перетворювач (інвертор) запитати їх від акумуляторів, які підтримуються зарядженими від сонячної батареї, зберігаючи працездатну систему опалення.

Телевізійний сюжет на цю тему

Люди вже давно замислюються над тим, як можна отримати електричну енергію завдяки сонцю. Тоді постає питання: «Як зробити сонячний колектор?». Адже якщо в будинку у вас багато електричних приладів, це дуже економно. Особливо влітку, коли сонце стоїть цілий день. Ви можете самі зробити свою сонячну батарею, і на це не піде багато грошей - коштуватиме 300-400 доларів. Натомість отримайте постійне джерело електроенергії. Вам більше не доведеться турбуватися про те, що її відключать, і ви не зможете користуватись електроприладами. Тож, щоб розібратися, як зробити сонячну батарею, треба зрозуміти принцип її роботи. Тим більше, якщо монтувати сонячну батарею доведеться у домашніх умовах.

По суті, сонячна батарея робить з енергії електричну, що отримується від сонця, завдяки спеціальним фотоелектричним перетворювачам.

Уся суть роботи полягає в фотоелектричному ефекті. На фотоелементи потрапляє світло від сонця, тим самим він вибиває незайняті електрони з останніх орбіт кожного з атомів, що знаходяться на пластині кремнію. Потім це світло стає змінним струмом, яким можна електрифікувати будинок.

Принцип самостійного виготовлення сонячної батареї

То як самому зробити сонячну батарею? Щоб виготовити геліосистему своїми руками, потрібні:

• Алюмінієвий чи дерев'яний каркас
• Підкладка, зроблена з ДВП
• Звичайне скло або оргскло
• Діоди та провідники
• Фотоосередки

Тільки одна саморобна сонячна батарея буде мати близько 36 елементів і для кожного потрібно буде напруга 0,5 вольт. Виходить 18 вольт на сонячну панель.

До речі, через крихкість панелі з ними потрібно поводитися якомога акуратніше і з цієї ж причини бажано купити на кілька штук більше, щоб будинки були запасні, якщо раптом щось трапиться.

Перевагою самостійного збирання сонячної батареї є те, що ви можете зробити основу, а потім до неї вже додавати потужність, купуючи додаткові елементи.

Великі батареї ні до чого, тому що з'являться складнощі в їх встановленні, виборі кута нахилу. Тим більше вони, швидше за все, уловлюватимуть вітер, а це вкрай небезпечно.

І, до речі, врахуйте, що 220 вольт забезпечити від сонця ніяк не зможете тому, що для цього буде потрібно батарея великих розмірів. Одна пластина зможе дати струм, напруга якого складатиме 0,5 В. Ідеальний варіант - це якщо сонячний колектор матиме напругу 18 вольт, але для цього потрібно буде розраховувати кількість фотоелементів. Виготовлення сонячних панелей - праця не проста, але й не складна. У цьому випадку нас цікавить плоский сонячний колектор.

Збираємо каркас

Тепер почнемо вирішувати питання: «Як зібрати сонячну батарею власного виробництва?».

Перше, що роблять, коли виготовляють саморобні сонячні батареї – створюють своєрідну захисну оболонку – корпус. Зробити його можна за допомогою куточків із алюмінію або дерев'яних брусків. Якщо буде використовуватися металева основа, то на якійсь полиці потрібно буде за допомогою напилка знімати фаску під кутом в 45 градусів, друга ж полиця відбиватиметься під таким же кутом. Деталі каркаса, які відрізані, потрібно буде скрутити, використовуючи косинці, виготовлені з такого ж матеріалу. Коли рама буде готова до неї за допомогою силікону потрібно приклеїти спеціальне захисне скло.

Робимо спайку пластин

Перше, що при цьому потрібно знати, – те, що напруга підвищується при послідовному з'єднанні, а струм, відповідно, при паралельному.

Кремнієві пластини потрібно буде викласти на скло так, щоб між ними залишилася невелика відстань – приблизно 5 мм з кожної сторони. Це потрібно, щоб не допустити розширення компонентів при температурному нагріві, оскільки немає радіатора. Перетворювачі мають дві доріжки – це, відповідно, плюс і мінус. Деталі доведеться з'єднати послідовно в один ланцюг. Провідники з останніх радіодеталей потрібно буде вивести на загальну шину.

Щоб батарея не розряджалася вночі сама, бажано встановити діод Шоттка 31DQ0 на середній контакт.

Коли всі елементи будуть спаяні, перевірте показник напруги на виході мультиметром. Воно має бути не менше ніж 18–19 вольт.

Діодна сонячна батарея

Виготовлення сонячних батарей у домашніх умовах не обмежується одним способом. Можна отримувати енергію від сонця з допомогою діодів Д223Б. Вони хороші, завдяки високому вольтажу та скляному корпусу.

Як зробити:

1. Усі радіодеталі потрібно скласти у спеціальну ємність і залити їх ацетоном, десь на кілька годин.
2. Потім знайдіть неметалічну пластину і розмітте її для майбутніх компонентів, які становитимуть джерело живлення.
3. Використовуючи мультиметр, шукаємо плюс на кожному діоді і трохи загинаємо його. Важливо, щоб діоди впаювалися у вертикальному положенні, таким чином вдасться отримати значно більшу напругу генерації.

Ось так, у три етапи можна зробити сонячний колектор власноруч.

Сонячна батарея із фольги

Як робиться сонячна батарея із діодів, тепер зрозуміло. Ще добрий спосіб: можна зробити батарею з фольги. Але її потужність буде нижчою, ніж у попередніх методів.

Інструкція:

1. Потрібна мідна фольга площею 45 кв. див. Її потрібно знежирити.
2. За допомогою наждакового паперу позбавтеся оксидної плівки.
3. Тепер потрібно покласти фольгу на пальник, потужність якого має бути менше 1,1 кВт. Необхідно нагрівати, доки не почнуть з'являтися червоно-жовтогарячі плями.
4. Після цього нагрівати потрібно протягом півгодини, щоб утворилася оксидна плівка потрібної товщини.
5. Потім прожарювання потрібно зупинити і дати охолонути листу разом із грубкою.
6. Залишки видалити проточною водою, але не згинаючи лист
7. Обріжте із пластикової пляшки об'ємом 2–2,5 літра горло і помістіть туди два шматки фольги. Вони не повинні з'єднуватися. Закріплюються вони спеціальним затиском типу «Крокодил».
8. До обробленого шматка піде мінус, а до іншого – плюс.
9. Тепер туди треба залити розчин із солі. Його рівень повинен бути трохи нижчим від верхньої кромки електродів - приблизно на 2,5 см. Готується він з 2-4 столових ложок солі.

Саморобна сонячна панель – це чудовий вихід. І як можна помітити, є багато способів її виготовити: сонячна батарея з транзисторів, сонячний колектор з алюмінієвих банок, фольги, діодів. І це ще не все. Збирати зовсім нескладно, якщо розуміти принцип роботи. Вона, звичайно, не зможе запитати цілий будинок або дачу, але як додатковий акумулятор для зарядки телефону або іншої дрібної техніки цілком підійде. Виготовляючи сонячну батарею в домашніх умовах, будьте дуже обережні та чітко дотримуйтесь усіх інструкцій.

Одним із способів скоротити оплату комунальних послуг є використання сонячних батарей. Таку батарею можна зробити та встановити своїми руками.

Що є сонячною батареєю і для чого вона використовується?

Сонячна батарея - це пристрій, принцип роботи якого заснований на здатності фотоелементів перетворювати енергію сонця на електрику. Ці перетворювачі з'єднані між собою загальну систему. Електричний струм, що отримується, накопичується в спеціальних пристроях - акумуляторах.

Чим більша площа панелей, тим більше електричної енергії можна отримати

Потужність сонячної батареї залежить від розміру поля фотоелементів. Але це не означає, що тільки великі площі здатні відтворити потрібну кількість електроенергії. Наприклад, всім знайомі калькулятори можуть використовувати портативні сонячні батареї, які вмонтовані у корпус.

Переваги та недоліки

До переваг сонячної батареї відносяться:

• простота монтажу та обслуговування;
• відсутність шкоди для довкілля;
• невелика маса панелей;
• безшумна робота;
• незалежні від розподільчої мережі постачання електричної енергії;
• нерухомість елементів конструкції;
• невеликі грошові витрати на виготовлення;
• тривалий термін експлуатації.

До недоліків сонячної батареї входять:

• трудомісткість процесу виготовлення;
• марність у темний час доби;
• потреба у великій площі для встановлення;
• сприйнятливість до забруднень.

Хоча виготовлення сонячної батареї є трудомістким процесом, її можна зібрати своїми руками.

Інструменти та матеріали

Якщо немає можливості купити готову сонячну батарею для будинку, її можна зробити самостійно.

Для виготовлення сонячної батареї знадобляться:

• фотоелементи (для створення геліопанелі);
• набір спеціальних провідників (для з'єднання фотоелементів);
• алюмінієві куточки (для корпусу);
• діоди Шотке;
• кріпильні металовироби;
• гвинти для кріплення;
• лист полікарбонату (прозорий);
• силіконовий герметик;
• паяльник.

Вибір фотоелементів

Сьогодні виробники пропонують споживачам вибір із двох типів пристроїв. Фотоелементи із монокристалічного кремнію мають ККД до 13%. Вони відрізняються низькою ефективністю за похмурої погоди. Фотоелементи з полікристалічного кремнію мають ККД до 9%, проте вони здатні працювати не лише в сонячні, а й у хмарні дні.

Щоб забезпечити дачу або невеликий приватний будинок електроенергією, достатньо скористатися полікристалами.

Важлива інформація: Бажано купувати фотоелементи в одного виробника, оскільки осередки різних марок можуть мати суттєві відмінності, що позначається на ефективності роботи та процесі збирання, а також призводить до вищих витрат енергії під час експлуатації.

При виборі фотоелементів необхідно звернути увагу на таке:

• чим більше осередок, тим більше енергії вона виробляє;
• елементи одного типу створюють однакову напругу (від розміру цей показник залежить).

Щоб визначити потужність сонячної батареї, достатньо струм, що генерується, помножити на напругу.

Відрізнити полікристалічні фотоелементи від монокристалічних досить легко.Перший тип виділяється яскраво-синім кольором та квадратною формою. Монокристалічні фотоелементи темніші, вони зрізані по краях.

Не варто віддавати перевагу продукції зі зниженою ціною, оскільки вона може відмовитися відбраковуванням – це деталі, які не пройшли тест на заводі. Краще скористатися послугами перевірених постачальників, які хоч і пропонують товар за високою ціною, натомість відповідають за його якість. Якщо немає досвіду в зборі фотоелементів, рекомендується придбати кілька тестових зразків, щоб потренуватися, а потім купити продукцію для виготовлення самої батареї.

Деякі виробники запаюють фотоелементи у віск, щоб запобігти псуванню під час перевезення. Однак позбутися його досить складно через високий ризик пошкодження пластин, тому рекомендується купувати фотоелементи без воску.

Інструкція з виготовлення

Процес виготовлення сонячної батареї складається з кількох етапів:

1. Підготовка фотоелементів та паяння провідників.
2. Створення корпусу.
3. Складання елементів та герметизація.

Підготовка фотоелементів та паяння провідників

На столі збирається набір фотокомірок. Припустимо, виробник вказує на потужність 4 Вт та напругу 0,5 вольт. У такому випадку потрібно використати 36 фотоелементів, щоб створити сонячну батарею на 18 Вт.

За допомогою паяльника, потужність якого становить 25 Вт, наносяться контури, утворюючи припаяні проводки з олова.

Важливо: Бажано виконувати процес паяння на рівній твердій поверхні.

Потім усі осередки з'єднуються між собою відповідно до електричної схеми. При підключенні сонячної панелі можна скористатися одним із двох способів: паралельним або послідовним з'єднанням. У першому випадку плюсові клеми поєднуються з плюсовими, мінусові з мінусовими. Потім клеми з різним зарядом виводяться до акумулятора. Послідовне підключення передбачає з'єднання протилежних зарядів шляхом почергового скріплення осередків між собою. Після цього кінці виводяться до акумуляторної батареї.

Важлива інформація: Незалежно від того, який вид підключення ви обрали, необхідно передбачити діоди, що шунтують, які встановлюються на клемі «плюс». Ідеально підходять діоди Шорке. Вони перешкоджають розрядженню пристрою вночі.

Коли спайка буде завершено, потрібно винести осередки на сонці, щоб перевірити їхню працездатність. Якщо функціональність у нормі, можна розпочинати складання корпусу.

Як зібрати корпус

• Підготувати куточки із алюмінію з невисокими бортиками.
• Для металовиробів попередньо виконуються отвори.
• Потім на внутрішню частину алюмінієвого куточка наноситься силіконовий герметик (бажано зробити два шари). Від того, наскільки якісно його буде нанесено, залежить герметичність, а також тривалість служби сонячної батареї. Важливо звернути увагу на відсутність незаповнених місць.
• Після цього в раму міститься прозорий лист полікарбонату і щільно фіксується.
• Коли герметик висохне, кріпляться металовироби із шурупами, що забезпечить більш надійне кріплення.

Важлива інформація: Крім полікарбонату можна використовувати оргскло або скло антивідблиску.

Складання елементів та герметизація

• Почистіть прозорий матеріал від забруднень.
• Розмістіть фотоелементи на внутрішній стороні листа з полікарбонату на відстані 5 мм між осередками. Щоб не помилитись, попередньо зробіть розмітку.
• На кожний фотоелемент нанесіть монтажний силікон.

• Після цього кріпиться задня панель. Після застигання силікону необхідно герметизувати всю конструкцію.

Відео: Виготовлення сонячної батареї своїми руками в домашніх умовах

Правила встановлення

Щоб отримати можливість використовувати сонячну батарею по максимуму, рекомендується при встановленні пристрою дотримуватись певних правил:

1. Необхідно правильно вибрати місце.Якщо розмістити сонячну батарею там, де постійно є тінь, пристрій буде малоефективно. Тому не рекомендується встановлювати прилад біля дерев, бажано вибирати відкрите місце. Багато хто монтує сонячну батарею на даху будинку.
2. Під час встановлення необхідно спрямовувати пристрій у бік сонця.Потрібно досягти максимального потрапляння його променів на фотоелементи. Наприклад, перебуваючи північ від, слід орієнтувати лицьову бік сонячної батареї на південь.
3. Велику роль відіграє визначення ухилу пристрою.Він також залежить від географічне розташування. Вважається, що кут нахилу повинен становити широту, в якій встановлюється батарея. При розміщенні в зоні екватора доведеться проводити налаштування кута нахилу за пору року. Корекція складе 12 градусів, враховуючи збільшення та зменшення влітку та взимку відповідно.
4. Рекомендується встановити сонячну батарею у доступному місці.У міру використання пристрою його лицьовий бік накопичує бруд, а в зимовий час його заносить снігом, і в результаті вироблення енергії знижується. Тому необхідно періодично проводити чищення батареї, видаляючи наліт із її лицьової панелі.

Виготовлення пристрою із підручних засобів

На сьогоднішній день умільцями були розроблені способи створення сонячних батарей із підручних матеріалів, але чи виправдана така економія?

Використання старих транзисторів

Для виробництва сонячної батареї можна використовувати старі транзистори. Для цього зрізають їх кришки, зафіксувавши прилади в лещатах за обідок. Потім виконується вимір напруги під впливом світла. Необхідно визначити його на всіх висновках приладу для виявлення максимальних значень. Напруга залежить від потужності транзистора, і навіть від габаритів кристала.

Після цього можна розпочати виготовлення сонячної батареї. Використовуючи п'ять транзисторів і, з'єднавши їх послідовно, можна отримати достатній пристрій для забезпечення роботи калькулятора потужності. Каркас збирається із листового пластику. Необхідно просвердлити у ньому отвори, необхідних виведення транзистора. Калькулятор на основі такої сонячної батареї працює стабільно, проте потрібно, щоб він був не далі 30 см від джерела світла. Для кращих результатів доцільно використовувати другий ланцюжок транзисторів.

Застосування діодів

Для збирання сонячної батареї знадобиться багато діодів. Крім того, використовується платня для підкладки. У процесі виготовлення застосовується паяльник.

Спочатку потрібно відкрити внутрішній кристал, щоб на нього потрапляли промені сонця. Для цього верхівка діода зрізається та знімається. Нижню частину де знаходиться кристал, необхідно підігріти над газовою плитою близько 20 секунд. Коли розплавиться припій кристала, він легко знімається пінцетом. Аналогічна маніпуляція проводиться із кожним діодом. Потім кристали припаюються до плати.

Для отримання 2-4 досить 5 блоків, що складаються з п'яти кристалів, спаяних послідовно. Блоки розміщуються між собою паралельно.

Пристрій із листів міді

Щоб виготовити сонячну батарею з листів міді, потрібно:

• самі мідні листи;
• два затискачі «крокодил»;
• мікроамперметри високої чутливості;
• електрична плита (не менше ніж 1000 Вт);
• пластикова пляшка із обрізаним верхом;
• дві ложки кухонної солі;
• вода;
• наждачний папір;
• ножиці по листовому металу.

Порядок дій:

1. Спочатку відріжте шматок міді, який за розмірами відповідає тену на плиті. Поверхню листа очистіть від жиру та зачистіть наждачним папером, потім помістіть на плиту та нагрівайте за максимальної температури.
2. Під час утворення окису можна побачити різнокольорові візерунки. Необхідно дочекатися чорного кольору, а потім залишити мідний лист нагріватися ще близько півгодини. Після закінчення цього проміжку часу плита вимикається. Аркуш залишається на ній для повільного охолодження.
3. Коли чорний окис відпаде, потрібно промити мідь під проточною водою.
4. Потім виріжте шматок аналогічного розміру цілого листа. Обидві частини розмістіть у пластиковій пляшці. Важливо, щоб вони не торкалися один одного.
5. Мідні пластини закріпіть до стінок пляшки за допомогою затискачів. Провід від чистого листа підключіть до позитивного виведення вимірювального приладу, а від міді з оксидом до негативного.
6. Сіль розчиніть у невеликій кількості води. Солону воду обережно вливайте у пляшку, намагаючись не намочити контакти. Розчину має бути стільки, щоб він не покривав пластини повністю. Сонячна батарея готова, можна проводити експерименти.

Чи є вигода?

ККД пристрою, виготовленого з транзисторів, дуже низький. Причина цього полягає у великій площі самого приладу та невеликому розмірі сонячного елемента (напівпровідника). Таким чином, сонячна батарея на основі транзисторів не набула поширення, подібні пристрої підходять тільки для розваг.

Діодам властиво споживати струм і мимоволі світитися. Тому при їх використанні для виготовлення сонячної батареї частина діодів генеруватиме електрику, а решта приладів, навпаки, споживатиме. З цього можна дійти невтішного висновку, що ефективність такого пристрою низька.

Щоб запалити лампочку від сонячної батареї на основі мідних листів, потрібно використовувати велику кількість матеріалу. Наприклад, для роботи плити на 1000 Вт потрібно 1 600 000 м міді. Для облаштування такого приладу на даху будинку потрібно, щоб його площа становила 282 м2. І всі зусилля пішли б на забезпечення роботи однієї печі. На практиці використовувати таку сонячну батарею немає сенсу.

Незважаючи на відносну дорожнечу, сонячні батареї досить швидко окупаються. Спробуйте цей екологічний спосіб вироблення енергії, зібравши сонячну батарею своїми руками.

Енергії, що виробляється одним модулем, недостатньо для задоволення енергетичних потреб. Між собою фотоелектричні перетворювачі пов'язані одним послідовним ланцюгом.

Частини, з яких складається сонячна батарея:

1. Сонячні модулі,об'єднані в рамки.В одній рамці поєднуються від одиниць до декількох десятків фотоелектричних елементів. Для забезпечення електроенергією цілого будинку знадобиться кілька панелей із елементами.
2. . Служить для накопичення енергії, яку потім можна використовувати в темний час доби.
3. Контролер. Він стежить за розрядкою та зарядженням акумулятора.
4. . Перетворює постійний струм, отриманий від сонячних модулів змінний.

Сонячний модуль (або фотоелектричний елемент)заснований на принципі p-n переходу, і за своїм пристроєм дуже нагадує транзистор. Якщо у транзистора спиляти капелюшок і на поверхню направити сонячне проміння, то приєднаним до нього приладом можна визначити мізерний електричний струм. Сонячний модуль працює за таким самим принципом, тільки поверхня переходу у сонячного елемента значно більша.

Як і багато типів транзисторів, сонячні елементи виготовляються з кристалічного кремнію.

За технологією виготовлення та матеріалами розрізняють три види модулів:

1. Монокристалічні. Виготовлені у вигляді циліндричних кремнієвих злитків. Переваги елементів полягає у високій продуктивності, компактності та у найбільшому терміні служби.
2. Тонкоплівкові. Робиться напилення шарів фотоелектричного перетворювача тонку підкладку. ККД тонкоплівкових модулів щодо невисокий (7-13%).
3. Полікристалічні. Розплавлений кремній заливається у квадратну форму, потім остуджений матеріал ріжеться на квадратні пластинки. Зовні відрізняються від монокристалічних модулів тим, що краї кутів у полікристалічних пластин не обрізані.

Акумулятор.У сонячних батареях найбільшого застосування знайшли свинцево-кислотні акумулятори. Стандартний акумулятор має напругу 12 вольт, для більшої напруги збирають акумуляторні блоки. Так можна зібрати блок напругою 24 та 48 вольт.

Контролер заряду сонячних батарей.Контролер заряду діє за принципом регулятора напруги автомобіля. В основному на 12 вольт видають напругу від 15 до 20 вольт і без контролера можуть бути пошкоджені перевантаженням. При 100% зарядженому акумуляторі контролер відключає модулі та оберігає акумулятор від закипання.

Інвертор.Сонячні модулі виробляють постійний струм, а для використання побутових приладів та техніки потрібно змінний струм та напруга 220 вольт. Інвертори призначені перетворення постійного струму, роблячи його змінним.

Вибір комплектуючих для виготовлення

Щоб зменшити собівартість сонячної станції, потрібно спробувати зібрати її самостійно. Для цього потрібно придбати необхідні комплектуючі, якісь елементи можна виготовити самому.

Самостійно вдасться зібрати:

• рамки з фотоелектричними перетворювачами;
• контролер заряджання;
• інвертор напруги;

Найбільші витрати будуть пов'язані з придбанням самих сонячних елементів. Деталі можна замовити з Китаю або на eBay, такий варіант коштуватиме дешевше.

Розсудливо набувати працездатних перетворювачів з пошкодженнями і дефектами – вони просто забраковані виробником, але справні. Не можна купувати елементи різних розмірів та потужності – максимальний струм сонячної батареї буде обмежений струмом найменшого елемента.

Для виготовлення рамки із сонячними елементами потрібно:

• алюмінієвий профіль;
• сонячні елементи (зазвичай 36 штук однієї рамки);
• припій та флюс;
• дриль;
• кріпильні робили;
• силіконовий герметик;
• мідна шина;
• лист прозорого матеріалу (оргскло, полікарбонат, плексиглас);
• лист фанери або текстоліту (оргскла);
• діоди Шоттки;

Збирати інвертор самостійно має сенс лише за невеликого енергоспоживання. Контролер заряду в простому виконанні не так дорого коштує, тому немає сенсу витрачати час на виготовлення приладу.

Технологія виготовлення своїми руками

Для збирання сонячних батарей знадобиться:

1. Сформулювати рамку (корпус).
2. Спайте всі сонячні елементи в паралельний ланцюг.
3. Закріпити сонячні елементи на кадрі.
4. Зробити корпус герметичним – пряме влучення атмосферних опадів на фотоелектричні елементи неприпустимо.
5. Розмістити батарею в районі найбільшого сонячного освітлення.

Для задоволення енергетичних потреб приватного будинку однієї сонячної панелі буде недостатньо. Виходячи із практики, з одного квадратного метра сонячної панелі можна отримати 120 Вт потужності. Для нормального енергозабезпечення житлового будинку потрібно десь 20 кв. м площі сонячних елементів.

Найчастіше батареї розміщують на даху будинку із сонячного боку.

Складання корпусу

Корпус можна збирати з фанерного листа та рейок, або з алюмінієвих куточків та листа та оргскла (текстоліту).Необхідно визначитися, скільки елементів буде розміщуватись у рамці. Слід враховувати, що між елементами необхідний проміжок 3-5 мм, і розмір рамки розраховується з урахуванням цих відстаней. Відстань потрібна для того, щоб при тепловому розширенні пластини не торкалися один з одним.

Складання конструкції з алюмінієвого профілю та оргскла:

• з алюмінієвого куточка робиться прямокутний каркас;
• По кутах в алюмінієвому корпусі свердляться отвори для кріплення;
• на внутрішню частину профілю корпусу наноситься герметик силіконовий по всьому периметру;
• у раму встановлюється лист оргскла (текстоліту) і щільно притискається до рами;
• по кутах корпусу за допомогою шурупів ставляться кутові кріплення, які надійно фіксують лист прозорого матеріалу в корпусі;
• герметику дають ґрунтовно висохнути;

Все, корпус готовий. Перед розміщенням сонячних елементів у корпусі необхідно ретельно протерти поверхню від бруду та пилу.

З'єднання фотоелементів

Звертаючись з фотоелектронними елементами, слід пам'ятати, що вони дуже тендітні і вимагають дбайливого відношення. Перед з'єднанням пластин у послідовний ланцюжок їх спочатку ретельно, але акуратно протирають пластини повинні бути ідеально чистими.

Якщо фотоелементи було придбано вже з припаяними провідниками, це спрощує процес з'єднання модулів. Але перед складанням у цьому випадку необхідно перевірити якість готової пайки, і якщо є нерівності – усунути їх.

На фотоелектричних пластинах передбачені контакти по обидва боки – контакти різної полярності. Якщо провідники ще не припаяні, необхідно спочатку припаяти їх до контактів пластин, а потім вже з'єднати фотоелектричні елементи між собою.

Щоб припаяти шини до фотоелектричних модулів, потрібно:

1. Відміряти необхідну довжину шини і нарізати на шматки необхідну кількість смужок.
2. Протерти контакти пластин спиртом.
3. Тонким шаром нанести на контакт флюс по всій довжині контакту з одного боку.
4. Прикласти шину точно по довжині контакту та розігрітим паяльником повільно провести по всій поверхні паяння.
5. Перевернути пластину і повторити всі операції паяння з іншого боку.

Не можна сильно притискати паяльник до пластини, елемент може луснути. Також необхідно перевірити якість паяння – нерівностей на лицьовій стороні фотоелементів не повинно бути. Якщо горбики та шорсткості залишилися, потрібно ще раз акуратно пройтися паяльником по шву контакту. Користуватися потрібно малопотужним паяльником.

Що потрібно зробити, щоб правильно і точно зробити з'єднання фотоелектричних елементів:

1. Якщо немає досвіду у збиранні елементів, рекомендується скористатися розмічальною поверхнею, на якій слід розмістити елементи (фанерний лист).
2. Розташувати сонячні панелі по розмітці. Помічаючи, не забувати залишати відстань між елементами 5 мм.
3. Пропайуючи контакти пластин, обов'язково слідкувати за полярністю. Фотоелементи повинні бути правильно зібрані в послідовний ланцюжок, інакше батарея не працюватиме нормально.

Механічний монтаж панелей:

1. У корпусі зробити розмітку для пластин.
2. Сонячні елементи помістити в корпус, поклавши їх на оргскло. У рамці закріпити силіконовим клеєм за розміченими місцями. Клею багато не наносити, лише крихітну краплю по центру пластини. Натискати обережно, щоб не пошкодити пластини. У корпус краще переміщати пластини вдвох, одному буде незручно.
3. З'єднати всі дроти по краях пластин із загальними шинами.

Перш ніж герметизувати панель, потрібно протестувати якість паяння.Конструкцію акуратно виносять ближче до сонячного світла та заміряють напругу на загальних шинах. Воно має бути в межах очікуваних значень.

Як варіант, герметизацію можна провести наступним чином:

1. Нанести крапельки силіконового герметика між пластинамиі по краях корпусу, акуратно пальцями руки краю фотоелементів притиснути до оргскла. Потрібно, щоб елементи якомога щільніше лягли до прозорої основи.
2. Поставити на всі краї елементів невеликий вантаж, наприклад, головки з автомобільного набору інструментів.
3. Дати герметику добре висохнути, Пластини за цей час надійно зафіксуються.
4. Потім промазати акуратно всі стики між пластинами та краями рамки.Тобто потрібно промазати в корпусі все, крім самих пластин. Попадання герметика на краї задньої сторони пластин допустимо.

Фінальна збірка сонячної батареї

1. Збоку корпусу встановити з'єднувальний роз'єм,роз'єм з'єднати з Шоттка.
2. Закрити із зовнішнього боку пластини захисним екраноміз прозорого матеріалу. В даному випадку оргсклом. Конструкція повинна бути герметичною і унеможливлювати проникнення в неї вологи.
3. Лицьову сторону (оргскло) бажано обробитинаприклад, лаком (лак PLASTIK-71).

Навіщо потрібен діод Шоттки? Якщо світло падає тільки на частину сонячної батареї, а іншу частину затемнено, можливий вихід елементів з ладу.

Діоди допомагають уникнути поломки конструкції у таких випадках. При цьому втрачається потужність на 25%, але без діодів не обійтися - вони шунтують струм, струм йде в обхід фотоелементів. Щоб зниження напруги було мінімальним, необхідно застосовувати низькоомні напівпровідники, такими є діоди Шоттки.

Переваги та недоліки сонячної батареї

Сонячні батареї мають як переваги, так і недоліки. Якби були лише одні плюси від застосування фотоелектричних перетворювачів, весь світ давно вже перейшов би на цей вид отримання електроенергії.

Переваги:

1. Автономність джерела живленнянемає залежності від перебоїв напруги в централізованій електромережі.
2. Відсутність абонентської плативикористання електроенергією.

Недоліки:

1. Висока собівартістьобладнання та елементів.
2. Залежність від сонячного висвітлення.
3. Можливість пошкодження елементівсонячної батареї через несприятливі погодні умови (град, буря, ураган).

У яких випадках доцільно використовувати установку на фотоелектричних елементах:

1. Якщо об'єкт (будинок або дача) знаходиться на великій відстані від лінії електропередач. Це може бути заміський котедж у сільській глибинці.
2. Коли об'єкт розташовано у південному сонячному районі.
3. При поєднанні різних видів енергії. Наприклад, опалення приватного будинку за допомогою пічного опалення та сонячної енергії. Собівартість малопотужної сонячної станції буде настільки висока, і може бути економічно виправдана у разі.

Встановлення

Монтувати батарею необхідно за місцем максимального освітлення сонячним світлом. Панелі можуть кріпитися на даху будинку, на твердому або поворотному кронштейні.

Лицьова частина сонячної батареї має бути звернена на південь або південний захід під кутом від 40 до 60 градусів. При монтажі слід враховувати зовнішні чинники. Панелі не повинні загороджуватися деревами та іншими предметами, на них не попадатиме бруд.

1. Краще купувати фотоелементи із невеликими дефектами.Вони також працездатні, тільки мають такий гарний зовнішній вигляд. Нові елементи дуже дорогі, збирання сонячної батареї буде економічно не виправдане. Якщо немає особливого поспіху, пластини краще замовити на eBay, це коштуватиме ще дешевше. З пересиланням та Китаю потрібно бути обережнішими – велика ймовірність отримати браковані деталі.
2. Фотоелементи потрібно купити з невеликим запасом, велика ймовірність їхньої поломки під час монтажу, особливо, якщо немає досвіду складання подібних конструкцій.
3. Якщо елементи поки не використовуються, слід приховати їх у надійне місце, щоб уникнути поломок крихких деталей. Не можна складати пластини великими чарками – вони можуть луснути.
4. При першому складанні слід виготовити шаблон, на якому будуть розмічені місця розташування пластин перед збиранням. Так легше виміряти відстані між елементами перед паянням.
5. Паяти необхідно малопотужним паяльником, і в жодному разі не застосовувати зусилля при паянні.
6. Для складання корпусу зручніше застосовувати алюмінієві куточки., дерев'яна конструкція менш надійна. Як аркуш з тильного боку елементів краще використовувати оргскло або інший подібний матеріал і надійніше, ніж фарбована фанера, і естетично виглядає.
7. Розташовувати фотоелектричні панелі слід у місцях, де сонячне освітлення буде максимальнимпротягом усього світлового дня.

Схема електропостачання будинку

Послідовний ланцюг енергопостачання приватного будинку на сонячних батареях виглядає так:

1. Сонячна батарея з кількох панелей, які розташовані на схилі даху будинку або на кронштейні. Залежно від енергоспоживання панелей може бути до 20 штук і більше. Батарея виробляє постійний струм 12 вольт.
2. Контролер зарядки. Пристрій оберігає акумулятори від передчасного розряду, а також обмежує напругу в ланцюзі постійного струму. Тим самим контролер захищає акумулятори від навантаження.
3. Інвертор напруги. Перетворює постійний струм на змінний струм, забезпечуючи цим можливість споживання електроенергії побутовими приладами.
4. Акумулятори. Для приватних будинків та дач ставлять кілька акумуляторів, з'єднуючи їх послідовно. Служать для накопичення енергії. Енергія акумуляторів використовується в темну пору доби, коли елементи сонячної батареї не виробляють струм.
5. Електролічильник.

Досить часто у приватних будинках система енергопостачання доповнюється резервним генератором.

Загалом, зібрати сонячну батарею своїми руками не так вже й складно. Необхідні лише певні засоби, терпіння та акуратність.

Життя в стилі «Органік», така популярна ідея в останні роки, передбачає гармонійні «відносини» людини з навколишнім середовищем. Каменем спотикання будь-якого екологічного підходу є використання корисних копалин для одержання енергії.

Викиди токсичних речовин та вуглекислоти в атмосферу, що виділяються при згорянні викопного палива, поступово вбивають планету. Тому концепція «зеленої енергії», яка не шкодить довкіллю, є базовою основою багатьох нових енерготехнологій. Одним із таких напрямків отримання екологічно чистої енергії є технологія перетворення сонячного світла на електричний струм. Так, саме так, мова йтиме про сонячні батареї та можливість встановлення систем автономного енергозабезпечення у заміському будинку.

На даний момент енергоустановки промислового виготовлення на базі сонячних батарей, які застосовуються для повного енерго- та теплозабезпечення котеджу, коштують не менше 15-20 тис. доларів за гарантованого терміну експлуатації близько 25 років. Вартість будь-якої гелієвої системи в перерахунку співвідношення гарантованого терміну експлуатації до середніх річних витрат на комунальне утримання заміського будинку досить висока: по-перше, сьогодні середня вартість сонячної енергії можна порівняти з купівлею енергоресурсів з центральних енергомереж, по-друге, потрібні одномоментні капітальні вкладення для встановлення системи .

Зазвичай прийнято розділяти геліосистеми, призначені для тепло- та енергозабезпечення. У першому випадку використовується технологія сонячного колектора, у другому фотоелектричний ефект для генерації електричного струму в сонячних батареях. Ми хочемо розповісти про можливість самостійного виготовлення сонячних батарей.

Технологія ручного складання сонячної енергетичної системи досить проста та доступна. Практично кожен росіянин може зібрати індивідуальні енергосистеми з високим ККД за порівняно низьких витрат. Це вигідно, доступно і навіть модно.

Вибір сонячних елементів для сонячної панелі

Приступаючи до виготовлення сонячної системи, потрібно звернути увагу, що при індивідуальному складанні немає необхідності в одномоментній установці повнофункціональної системи, її можна нарощувати поступово. Якщо перший досвід виявився вдалим, то є сенс розширювати функціональність геліосистеми.

По суті, сонячна батарея - це генератор, що працює на основі фотоелектричного ефекту і перетворює сонячну енергію в електричну. Кванти світла, що потрапляють на кремнієву пластину, вибивають електрон із останньої атомної орбіти кремнію. Цей ефект створює достатньо вільних електронів, що утворюють потік електричного струму.

Перед збиранням батареї потрібно визначитися в типі фотоелектричного перетворювача, а саме: монокристалічному, полікристалічному та аморфному. Для самостійного збирання сонячної батареї вибирають доступні у продажу монокристалічні та полікристалічні сонячні модулі.

Вгорі: Монокристалічні модулі без припаяних контактів. Внизу: Полікристалічні модулі з припаяними контактами

Панелі на основі полікристалічного кремнію мають досить низький ККД (7-9%), але цей недолік нівелюється тим, що полікристали практично не знижують потужність за хмарності та похмурої погоди, гарантійна довговічність таких елементів становить близько 10 років. Панелі на основі монокристалічного кремнію мають ККД близько 13% при терміні експлуатації близько 25 років, але ці елементи сильно знижують потужність за відсутності прямого сонячного світла. Показники ККД кристалів кремнію від різних виробників можуть суттєво змінюватись. На практиці роботи сонячних електростанцій у польових умовах можна говорити про термін служби монокристалічних модулів понад 30 років, а для полікристалічних — понад 20 років. Причому за весь період експлуатації втрата потужності кремнієвих моно- і полікристалічних елементів становить не більше 10%, коли у тонкоплівкових аморфних батарей за перші два роки потужність знижується на 10-40%.

Сонячні елементи Evergreen Solar Cells із контактами у наборі 300 шт.

На аукціоні Еbay можна придбати набір Solar Cells для збирання сонячної батареї з 36 та 72 сонячних елементів. Такі набори доступні у продажу та в Росії. Як правило, для самостійного збирання сонячних батарей використовують сонячні модулі В-типу, тобто модулі, відбраковані на промисловому виробництві. Ці модулі не втрачають своїх експлуатаційних показників і значно дешевші. Деякі постачальники пропонують сонячні модулі на склотекстолітовій платі, що передбачає високий рівень герметичності елементів, а відповідно надійності.

Розробка проекту гелієвої енергосистеми

Проектування майбутньої геліосистеми багато в чому залежить від способу її встановлення та монтажу. Сонячні батареї повинні бути встановлені під нахилом, щоб забезпечити проникнення прямих сонячних променів під прямим кутом. Продуктивність сонячної панелі багато в чому залежить від інтенсивності світлової енергії, а також від кута падіння сонячних променів. Розміщення сонячної батареї щодо сонця та кут нахилу залежить від географічного розташування гелієвої системи та пори року.

Зверху донизу: Монокристалічні сонячні панелі (по 80 Вт) на дачі встановлені практично вертикально (зима). Монокристалічні сонячні панелі на дачі мають менший кут (весна) Механічна система управління кутом нахилу сонячної батареї.

Промислові геліосистеми часто мають датчики, які забезпечують ротаційний рух сонячної панелі за напрямом руху сонячних променів, а також дзеркалами-концентраторами сонячного світла. В індивідуальних системах такі елементи значно ускладнюють та подорожчають систему, тому не застосовуються. Може бути застосована найпростіша механічна система керуванням кутом нахилу. У зимовий час сонячні панелі мають бути встановлені практично вертикально, це також захищає панель від налягання снігу та зледеніння конструкції.

Схема розрахунку кута нахилу сонячної панелі в залежності від пори року

Сонячні батареї встановлюються з сонячного боку будівлі, щоб забезпечити максимально доступний об'єм сонячної енергії у світлий час доби. Залежно від географічного розташування та рівня сонцестояння обчислюється кут нахилу батареї, який найбільше підходить для вашого розташування.

При ускладненні конструкції можна створити систему керування кутом нахилу сонячної батареї залежно від пори року та кутом повороту панелі залежно від часу доби. Енергоефективність такої системи буде вищою.

При проектуванні сонячної системи, яка встановлюватиметься на дах будинку, потрібно обов'язково з'ясувати, чи покрівельна конструкція зможе витримати необхідну масу. Самостійна розробка проекту передбачає розрахунок покрівельного навантаження з урахуванням ваги снігового покриву взимку.

Вибір оптимального статичного кута нахилу для покрівельної сонячної системи монокристалічного типу

Для виготовлення сонячних панелей можна вибирати різні матеріали за питомою вагою та іншими характеристиками. При виборі матеріалів конструкції необхідно враховувати максимально допустиму температуру нагрівання сонячного елемента, оскільки температура сонячного модуля, що працює на повну потужність, повинна перевищувати 250С. При перевищенні пікової температури сонячний модуль різко втрачає свою здатність перетворювати сонячне світло на електричний струм. Готові геліосистеми для індивідуального використання, як правило, не передбачають охолодження сонячних елементів. Самостійне виготовлення може мати на увазі охолодження геліосистеми або керування кутом нахилу сонячної панелі для забезпечення функціональної температури модуля, а також вибір відповідного прозорого матеріалу, що поглинає ІЧ-випромінювання.

Грамотна конструкція сонячної системи дозволяє забезпечити необхідну потужність сонячної батареї, яка наближатися до номінальної. При розрахунку конструкції треба враховувати, що елементи одного типу дають однакову напругу, яка залежить від розміру елементів. Причому сила струму у великорозмірних елементів буде більшою, але й батарея буде значно важчою. Для виготовлення сонячної системи завжди беруться сонячні модулі одного розміру, оскільки максимальний струм буде обмежений максимальним струмом малого елемента.

Розрахунки показують, що в середньому в ясний сонячний день можна отримати з 1 м-коду сонячної панелі не більше 120 Вт потужності. Така потужність не забезпечить роботу комп'ютера. Система в 10 м дає понад 1 кВт енергії та може забезпечувати електроенергією роботу основних побутових приладів: світильників, телевізора, комп'ютера. Для сім'ї з 3-4 чоловік необхідно близько 200-300 кВт на місяць, тому сонячна система, встановлена ​​з південного боку, розміром 20 м може цілком забезпечити сімейні енергопотреби.

Якщо розглядати середньостатистичні дані з електропостачання індивідуального житлового будинку, то: щоденне енергоспоживання становить 3 кВт год, сонячна радіація з весни до осені — 4 кВт год/м на день, пікова потужність споживання — 3кВт (при включенні пральної машини, холодильника, праски та електрочайника ). З метою оптимізації енергоспоживання для освітлення всередині будинку важливо використовувати лампи змінного струму з низьким енергоспоживанням – світлодіодні та люмінесцентні.

Виготовлення каркасу сонячної батареї

Як каркас сонячної батареї використовується алюмінієвий куточок. На аукціоні Еbay можна придбати готові рами для сонячних батарей. Прозоре покриття вибирається за бажанням, виходячи з характеристик, які необхідні даної конструкції.

Комплект рами зі склом для сонячної батареї, вартість від 33 доларів

При виборі прозорого захисного матеріалу можна також орієнтуватися на такі характеристики:

Якщо розглядати показник заломлення світла як критерій вибору матеріалу. Найменший коефіцієнт заломлення має плексиглас, дешевшим варіантом прозорого матеріалу є вітчизняне оргскло, менш підходящим – полікарбонат. У продажу є полікарбонат із антиконденсатним покриттям, також цей матеріал забезпечує високий рівень термозахисту. При виборі прозорих матеріалів за питомою вагою та здатністю поглинати ІЧ-спектр найкращим буде полікарбонат. До найкращих прозорих матеріалів для сонячних батарей відносяться матеріали з високим світлопропусканням.

При виготовленні сонячної батареї важливо вибирати прозорі матеріали, які не пропускають інфрачервоний спектр і, таким чином, знижують нагрівання кремнієвих елементів, що втрачають свою потужність при температурі понад 250С. У промисловості використовуються спеціальні скла, що мають оксидно-металеве покриття. Ідеальним склом для сонячних панелей вважається той матеріал, який пропускає весь спектр крім ІЧ-діапазону.

Схема поглинання УФ та ІЧ випромінювання різними стеклами.
а) звичайне скло; б) скло з ІЧ-поглинанням; в) дуплекс з термопоглинаючим і звичайним склом.

Максимальне поглинання ІЧ-спектру забезпечить захисне силікатне скло з оксидом заліза (Fe 2 O 3), але воно має зелений відтінок. ІЧ-спектр добре поглинає будь-яке мінеральне скло за винятком кварцового, оргскло та плексиглас відносяться до класу органічного скла. Мінеральне скло більш стійке до пошкоджень поверхні, але дуже дороге і недоступне. Для сонячних батарей також застосовується спеціальне антивідблискове надпрозоре скло, що пропускає до 98% спектру. Також це скло передбачає поглинання більшої частини ІЧ-спектру.

Оптимальний вибір оптичних та спектральних характеристик скла значно підвищує ефективність фотоперетворення сонячної панелі.

Сонячна панель у корпусі з оргскла

У багатьох майстер-класах із виготовлення сонячних батарей рекомендується використовувати оргскло для передньої та задньої панелі. Це дає змогу проводити інспекцію контактів. Однак конструкцію з оргскла складно назвати повністю герметичною, здатною забезпечити безперебійну експлуатацію панелі протягом 20 років роботи.

Монтаж корпусу сонячної батареї

У майстер-класі показується виготовлення сонячної панелі із 36 полікристалічних сонячних елементів розміром 81x150 мм. Виходячи з цих розмірів, можна визначити розміри майбутньої сонячної батареї. При розрахунку розмірів важливо між елементами робити невелику відстань, яка враховуватиме зміну розмірів основи під атмосферним впливом, тобто між елементами має бути 3-5 мм. Розмір заготовки, що результує, повинен бути 835х690 мм при ширині куточка 35 мм.

	Саморобна сонячна батарея, зроблена з використанням алюмінієвого профілю, найбільше схожа на сонячну панель фабричного виготовлення. При цьому забезпечується високий ступінь герметичності та міцності конструкції.
	Для виготовлення береться алюмінієвий куточок і виконуються заготовки рамки 835х690 мм. Щоб можна було провести кріплення металовиробів, у рамі слід зробити отвори.
	На внутрішню частину куточка двічі наноситься герметик силіконовий.
	Обов'язково простежте, щоб не було незаповнених місць. Від якості нанесення герметика залежить герметичність та довговічність батареї.
	Далі в раму кладеться прозорий лист із вибраного матеріалу: полікарбонату, оргскла, плексигласу, антивідблиску скла. Важливо силікон дати висохнути на відкритому повітрі, інакше випаровування створять плівку на елементах.
	Скло потрібно ретельно притиснути та зафіксувати.
	Для надійного кріплення захисного скла знадобляться металовироби. Потрібно закріпити 4 кути рамки і по периметру розмістити два металовироби з довгого боку рамки і по одному металовиробу з короткого боку.
	Метизи фіксуються за допомогою шурупів.
	Шурупи щільно затягуються за допомогою шуруповерта.
	Каркас сонячної батареї готовий. Перед кріпленням сонячних елементів необхідно очистити скло від пилу.

Підбір та паяння сонячних елементів

На даний момент на аукціоні Еbay представлений величезний асортимент виробів для самостійного виготовлення сонячних батарей.

Набір Solar Cells включає комплект із 36 полікристалічних кремнієвих елементів, провідники для елементів та шини, діоди Шотке та олівець з кислотою для паяння

Так як сонячна батарея, зроблена своїми руками, майже в 4 рази дешевше готової, самостійне виготовлення - це значна економія грошей. На Еbay можна придбати сонячні елементи з дефектами, але вони не втрачають своєї функціональності, таким чином вартість сонячної батареї може істотно скоротитися, якщо ви можете додатково пожертвувати зовнішнім виглядом батареї.

Пошкоджені фотоелементи не втрачають своєї функціональності

При першому досвіді краще придбати набори для виготовлення сонячних панелей, у продажу є сонячні елементи з припаяними провідниками. Паяння контактів - це досить складний процес, складність посилюється крихкістю сонячних елементів.

Якщо ви придбали кремнієві елементи без провідників, спочатку необхідно провести пайку контактів.

	Такий вигляд має полікристалічний кремнієвий елемент без провідників.
	Провідники нарізаються за допомогою картонної заготовки.
	Необхідно обережно покласти провідник на фотоелемент.
	На місце припаювання нанести кислоту для паяння та припій. Провідник для зручності фіксується з одного боку важким предметом.
	У такому положенні необхідно акуратно припаяти провідник до фотоелемента. Під час паяння не можна натискати на кристал, тому що він дуже крихкий.

Паяння елементів - це досить копітка робота. Якщо не вдасться отримати нормального з'єднання, необхідно повторити роботу. За нормативами срібне напилення на провіднику повинно витримувати 3 цикли паяння за допустимих теплових режимів, на практиці стикаєшся з тим, що напилення руйнується. Руйнування срібного напилення відбувається через використання паяльників з нерегульованою потужністю (65Вт), цього можна уникнути, якщо знизити потужність таким чином - потрібно послідовно з паяльником включити патрон з лампочкою 100 Вт. Номінальна потужність нерегульованого паяльника надто висока для паяння кремнієвих контактів.

Навіть якщо продавці провідників запевняють, що припій на з'єднувачі є, його краще нанести додатково. Під час паяння намагайтеся акуратно поводитися з елементами, за мінімального зусилля вони лопаються; не варто складати елементи пачкою, від ваги нижні елементи можуть тріснути.

Складання та паяння сонячної батареї

При першому самостійному складанні сонячної батареї краще скористатися розмічальною підкладкою, яка допоможе розташувати елементи рівно на деякій відстані один від одного (5 мм).

Розмічувальна підкладка для елементів сонячної батареї

Основа виконується з аркуша фанери з маркуванням куточків. Після паяння на кожен елемент зі зворотного боку кріпиться шматок монтажної стрічки, достатньо притиснути задню панель до скотча, і всі елементи переносяться.

Стрічка монтажна, використана для кріплення, зі зворотного боку сонячного елемента

При такому типі кріплення елементи додатково не герметизуються, вони можуть вільно розширюватися під дією температури, це не призведе до пошкодження сонячної батареї і розриву контактів і елементів. Герметизації піддаються лише з'єднувальні частини конструкції. Такий вид кріплення найбільше підходить для дослідних зразків, але навряд чи може гарантувати довгострокову експлуатацію в польових умовах.

Послідовний план збирання батареї виглядає так:

	Викладаємо елементи на скляну поверхню. Між елементами має бути відстань, що передбачає вільну зміну розмірів без шкоди конструкції. Елементи потрібно притиснути вантажами.
	Паяння виробляємо за наведеною нижче електросхемою. "Плюсові" струмопровідні доріжки розміщені на лицьовій стороні елементів, "мінусові" - на звороті. Перед паянням потрібно нанести флюс і припій, акуратно припаяти срібні контакти.
	За таким принципом поєднуються всі сонячні елементи.
	Контакти крайніх елементів виводяться на шину, відповідно, на плюс і мінус. Для шини використовується широкий срібний провідник, який є в наборі Solar Cells. Рекомендуємо також вивести «середню» точку, з її допомогою ставляться два додаткові шунтуючі діоди.
	Клема встановлюється також із зовнішнього боку рами.
	Така схема підключення елементів без виведеної середньої точки.
	Так виглядає клемна планка із виведеною «середньою» точкою. "Середня" точка дозволяє на кожну половину батареї поставити шунтуючий діод, який не дасть батареї розряджатися при зниженні освітлення або затемнення однієї половини.
	На фото показаний шунтуючий діод на плюсовому виході, він протистоїть розрядці акумуляторів через батарею в нічний час і розрядженню інших батарей під час часткового затемнення. Найчастіше як шунтуючі діоди використовують діоди Шотке. Вони дають меншу втрату загальної потужності електричної ланцюга. В якості струмопровідних проводів може бути використаний акустичний кабель у силіконовій ізоляції. Для ізоляції можна застосувати трубки з-під крапельниці. Усі дроти мають бути міцно зафіксовані силіконом.
	Елементи можуть бути з'єднані послідовно (див. фото), а не за допомогою загальної шини, тоді 2-й та 4-й ряд необхідно повернути на 1800 щодо 1-го ряду.

Основні проблеми складання сонячної панелі пов'язані з якістю паяння контактів, тому фахівці пропонують перед герметизацією панелі протестувати її.

Тестування панелі перед герметизацією, напруга мережі 14 вольт, пікова потужність 65 Вт

Тестування можна робити після паяння кожної групи елементів. Якщо ви звернете увагу на фотографії у майстер-класі, то частина столу під сонячними елементами вирізана. Це зроблено навмисно, щоб визначити працездатність електричної мережі після паяння контактів.

Герметизація сонячної панелі

Герметизація сонячних панелей при самостійному виготовленні - це спірне питання серед фахівців. З одного боку, герметизація панелей необхідна підвищення довговічності, вона завжди застосовується при промисловому виготовленні. Для герметизації закордонні фахівці рекомендують використовувати епоксидний компаунд Sylgard 184, який дає прозору полімеризовану високоеластичну поверхню. Вартість "Sylgard 184" на Еbay складає близько 40 доларів.

Герметик із високим ступенем еластичності «Sylgard 184»

З іншого боку, якщо ви не хочете нести додаткові витрати, можна використовувати силіконовий герметик. Однак у цьому випадку не варто повністю заливати елементи, щоб уникнути можливого пошкодження в процесі експлуатації. У такому разі елементи до задньої панелі можна прикріпити за допомогою силікону та герметизувати лише краї конструкції. Наскільки ефективна така герметизація, сказати складно, але використовувати нерекомендовані гідроізоляційні мастики не радимо, дуже висока ймовірність розриву контактів та елементів.

	Перед початком герметизації необхідно підготувати суміш "Sylgard 184".
	Спочатку заливаються місця стиків елементів. Суміш має схопитись, щоб закріпити елементи на склі.
	Після фіксації елементів робиться суцільний полімеризуючий шар еластичного герметика, розподілити його можна за допомогою пензлика.
	Так виглядає поверхня після нанесення герметика. Герметизуючий шар повинен просохнути. Після повного висихання можна закрити сонячну батарею задньою панеллю.
	Так виглядає лицьова сторона саморобної сонячної панелі після герметизації.

Схема електропостачання будинку

Системи електропостачання будинків із використанням сонячних батарей прийнято називати фотоелектричними системами, тобто системами, що забезпечують генерацію енергії з використанням фотоелектричного ефекту. Для індивідуальних житлових будинків розглядаються три фотоелектричні системи: автономна система енергозабезпечення, гібридна батарейно-мережева фотоелектрична система, безакумуляторна фотоелектрична система, підключена до центральної системи енергопостачання.

Кожна із систем має своє призначення та переваги, але найчастіше у житлових будинках застосовують фотоелектричні системи з резервними акумуляторними батареями та підключенням до централізованої енергомережі. Живлення електромережі здійснюється за допомогою сонячних батарей, у темний час доби від акумуляторів, а при їх розрядженні від центральної енергомережі. У важкодоступних районах, де немає центральної мережі, як резервне джерело енергопостачання використовуються генератори на рідкому паливі.

Економічнішою альтернативою гібридної батарейно-мережевої системи електропостачання буде безакумуляторна сонячна система, приєднана до центральної мережі енергопостачання. Електропостачання здійснюється від сонячних батарей, а у темний час доби мережа живиться від центральної мережі. Така мережа більш застосовна для установ, тому що в житлових будинках більшість енергії споживається у вечірній час.

Схеми трьох типів фотоелектричних систем

Розглянемо типове встановлення батарейно-мережевої фотоелектричної системи. Як генератор електроенергії виступають сонячні панелі, які приєднані через сполучну коробку. Далі в мережі встановлюється контролер сонячного заряду, щоб уникнути короткого замикання при піковому навантаженні. Електроенергія накопичується в резервних акумуляторах, а також подається через інвертор на споживачі: освітлення, побутову техніку, електроплиту і, можливо, використовується для нагрівання води. Для встановлення системи опалення ефективніше застосовувати геліоколектори, які відносяться до альтернативної геліотехнології.

Гібридна батарейно-мережева фотоелектрична система зі змінним струмом

Існує два типи електромереж, які використовуються у фотоелектричних системах: на базі постійного та змінного струму. Використання мережі змінного струму дозволяє розміщувати електроспоживачі на відстані понад 10-15 м, а також забезпечувати умовно-необмежену навантаження мережі.

Для приватного житлового будинку зазвичай використовують такі комплектуючі фотоелектричної системи:

• сумарна потужність сонячних панелей повинна становити 1000 Вт, вони забезпечать вироблення близько 5 кВт год;
• акумулятори із загальною ємністю 800 А/год при напрузі 12 В;
• інвертор повинен мати номінальну потужність 3 кВт з піковим навантаженням до 6 кВт, вхідна напруга 24-48 В;
• контролер сонячного розряду 40-50 А при напрузі 24 В;
• джерело безперебійного живлення задля забезпечення короткочасного заряду зі струмом до 150 А.

Таким чином, для фотоелектричної системи електропостачання знадобиться 15 панелей на 36 елементів, приклад складання яких наведено у майстер-класі. Кожна панель дає сумарну потужність 65 Вт. Більш потужними будуть сонячні батареї на монокристалах. Наприклад, сонячна панель із 40 монокристалів має пікову потужність 160 Вт, проте такі панелі чутливі до похмурої погоди та хмарності. У цьому випадку сонячні панелі на базі полікристалічних модулів оптимальні для використання у північній частині Росії.