Солнечная батарея своими руками — расчет характеристик, проектирование и изготовление из подручных материалов

В последнее время очень часто звучат идеи получения электроэнергии альтернативными методами. Оборудования для ее получения предостаточно, но его стоимость довольно высока, поэтому можно подумать над изготовлением, например, солнечных батарей своими руками.

Для этого надо разобраться в теоретических основах работы такой мини электростанции и из чего все состоит.

Краткое содержимое статьи:

Как это работает
Процесс изготовления
Схема подключения
Контроллер
Инвертор
Фото солнечной батареи своими руками

Как это работает

Принцип работы солнечных батарей основан на свойстве кремния, напрямую преобразовывать свет в электрический ток (при определенной технологии производства). При воздействии солнечных лучей на атомы кремния, из их высоких орбит выбиваются свободные электроны, которые и образуют постоянный ток между двумя электродами.

Устройство батареи довольно простое – это соединенные между собой отдельные фотоэлектрические элементы, которые покупаются в магазине или интернете.

Наиболее подходящие для дома монокристаллические (КПД до 14%, не любят слабый свет) и поликристаллические (КПД до 9%, слабый свет не сильно влияет на их работу) пластины. Аморфные элементы имеют высокую цену.

Процесс изготовления

На любом фото самодельной солнечной батареи можно увидеть, что элементы крепятся к общему корпусу, который является необходимой и надежной защитой для всей конструкции.

Сначала из дерева или алюминия делается рамка нужных размеров, а затем с помощью силикона к ней клеится прозрачное стекло, на которое выкладываются пластинки, соблюдая расстояние между каждой около 5 мм. Это делается для того, чтобы избежать повреждений вследствие температурного расширения материала.

При пайке контактов необходимо учитывать, что параллельное соединение отдельных элементов повышает выходной ток батареи, а последовательное – ее напряжение.

Так можно добиться необходимых выходных параметров. В электрическую цепь необходимо равномерно включить 4 диода для исключения перегрева элементов и выхода их из строя.

Схема простой солнечной батареи должна обеспечивать выходное напряжение до 19 вольт потому, что аккумулятор (12 вольт) заряжается, когда к нему подключен источник с большим напряжением, чем он сам имеет. Как минимум, надо иметь батарею из 36 пластин.

Далее на каждый кремниевый элемент необходимо нанести силикон и всю батарею накрыть листом ДВП для надежного крепления всей конструкции. Установить заднюю крышку и все хорошо промазать любой герметизирующей пастой.

Схема подключения

После того, как солнечная батарея сделана и своими руками собрана, необходимо ее подключить к потребителям. Для этого используют несколько приборов. К батарее через контроллер подключается аккумулятор (один или несколько). Это делается для регулирования процесса его (или их) зарядки и разрядки.

Аккумуляторы подключаются последовательно друг к другу. Далее напряжение через инвертор подается к потребителям. Инвертор преобразует постоянный ток от аккумуляторов в переменный ток для потребителей.

В каждой инструкции для правильной сборки солнечных батарей и сопутствующего оборудования особым пунктом стоит предупреждение о соблюдении полярности при подключении и пайке всех частей электрической схемы.

При нарушении этого правила выходят из строя контроллер, элементы солнечной батареи, что приводит к лишним расходам средств.

Контроллер

Это устройство, которое предназначено для обеспечения нормальной работы аккумуляторов в электрической сети, использующей солнечные батареи. Его также можно собрать своими руками в домашних условиях.

Принцип работы простой и надежный: когда аккумулятор полностью зарядился, контроллер почти отключает подачу тока, а когда напряжение АКБ снижается ниже установленного – подключает зарядку. Также отключается потребление тока от аккумуляторов при падении их заряда ниже 11 вольт (если на улице ночь и зарядки не будет).

Обратите внимание!

Инвертор

Инверторы бывают автономными, сетевыми и многофункциональными приборами. Первые не подключаются к проводной сети. Вторые – работают совместно с общей сетью и имеют свои аккумуляторы. Третьи – сочетают принципы работы первых двух и имеют больше различных настроек. Для дома это лучшее устройство, хотя и имеет повышенную стоимость.

Возможность пользоваться неисчерпаемым источником энергии – солнечным светом – это замечательная идея, которая все больше переходит из теории в практическое применение.

Любой владелец своего частного дома может своими силами построить экологически чистую мини электростанцию, чтобы как можно меньше зависеть от общей электрической сети, тем самым экономить собственные денежные средства.