Солнечная панель своими руками: пошаговая инструкция, подробное видео

Из подручных материалов

Ниже предлагаем вам рассмотреть изготовление солнечной батареи из подручных материалов, а именно:

• Вариант 1-й – из медного листа.
• Вариант 2-й – из алюминиевых банок.

Вариант 1

Для того чтобы сделать солнечную батарею из меди, вам потребуется подготовить такой материал:

• Медный лист размером в 0,45 м2.
• Зажимы (крокодильчики) – 2 шт.
• Тестер для измерения электричества между 10 и 50 микроамперами.
• Электроплита, мощностью от 1100 Ватт.
• Пластиковая бутылка со срезанным горлышком.
• Соль.
• Теплая вода.
• Наждачная бумага.

При наличии всего этого, можно приступать к работе, ниже приводится пошаговая инструкция:

Отрежьте кусок меди, равные размеру спирали на кухонной плите. Медь следует тщательно очистить от пыли и грязи.
При нагревании меди на плите происходят химические реакции медь начнет чернеть. Когда она приобрела такой окрас должно пройти полчаса. За этот период слой черного цвета должен стать толстым.
После этого выключите плиту. Кусок меди должен остыть. При этом процессе медная окись и сама медь начнет сжиматься с разной скоростью. Именно в этот момент и произойдет отслоение окиси.
Теперь, когда температура заготовки снизится до комнатной, помойте ее в теплой воде

Важно не отскребывать черные остатки окиси.
На следующем этапе можно начинать сборку солнечной батареи. Для этого отрежьте второй кусок меди, по размеру соответствующий первому.
2 листа сгибаете так, чтобы их можно было поместить в бутылку

Далее необходимо прицепить к ним зажим так, чтобы они не соприкасались друг с другом.
В завершение присоедините шнур от второго непрогретого куска меди на плюс, а от прогретого на плите к минусу.
На следующем этапе добавьте пару ложек соли в нагретую воду и перемешайте ее до полного растворения.
Полученный раствор вылейте в бутылку, где расположены медные заготовки. Пластины заливайте не полностью, от их краев оставьте 0,5 см.

Изготовленная таким методом солнечная батарея сможет давать несколько миллиампер даже в пасмурную погоду.

Вариант 2

В этом случае вам потребуются такие материалы:

• Алюминиевые пивные банки.
• Обезжириватель.
• Деревянная рама.
• Оргстекло.
• Фольга.

Итак, работа по изготовлению такой батареи выглядит следующим образом:

1. На первом этапе осуществляете подготовку банок. Для этого промойте каждую банку. Для потока и сборки тепла, дно банок пробивается.
2. Поверхность банки необходимо обезжирить.
3. По принципу конструктора, банки склеиваете друг на друга.
4. Далее изготавливаете каркас для теплообменника из деревянных реек и оргстекла.
5. В качестве подложки лучше всего использовать фольгу, так как этот материал имеет хорошие показатели по светоотражению.

Вот такими простыми и нехитрыми методами, можно сделать солнечные батареи из подручных средств.

Монтаж корпуса

Стандартное изготовление одной солнечной батареи предполагает использование 36 элементов размером пластин 81×150 мм. При расчете размеров необходимо между элементами оставлять небольшое расстояние 3-5 мм, которое будет технологически учитывать изменения размеров основы в результате атмосферных воздействий. Размер заготовки с учетом допуска 835х690 мм с шириной уголка каркаса 35 мм.

Вначале берем алюминиевый уголок и выполняем заготовки, каркасные рамки размером 835х690 мм. Для крепления метизов в раме делают отверстия. Потом на внутреннюю поверхность уголка наносим силиконовый герметик, без пропусков

Это очень важно, чтобы не оставалось мест, незаполненных герметиком. В готовую раму кладем лист прозрачного материала: оргстекла, антибликового стекла или специального поликарбоната

Стекло или другой материал тщательно прижимаем и фиксируем. Для надежного крепления стекла используем метизы по периметру каркаса. Каркас для будущей солнечной батареи почти готов.

Принцип работы солнечной батареи

Система работает посредством фотоэлектрических преобразователей, которые соединяются в определенной последовательности. Каждый фотопреобразователь состоит из двух кремниевых пластин, которые отличаются типом проводности. Одна покрыта фосфором, в результате чего здесь происходит образование избытка отрицательно заряженных электронов. Другая пластина покрыта бором, что приводит к образованию, отсутствующих в слое отрицательных зарядов, частиц, так называемых «дырок».

Принцип работы неисчерпаемого источника альтернативной энергии заключается в следующем: солнечный свет попадает на отрицательно заряженную панель, что приводит к активному образованию дополнительных «дырок» и электронов. На панели, покрытой фосфором, присутствует электрическое поле, благодаря которому появляется разность потенциалов. Положительно заряженные частицы устремляются в верхний слой, а отрицательно заряженные направляются в нижний. Создается постоянное напряжение. Получается, что один преобразователь работает как батарейка. В цепи возникает постоянный ток, когда к нему присоединяется нагрузка. Каждая батарея покрыта тонкими медными жилками, отводящими ток и направляющими его по назначению.

Сила тока зависит от определенных параметров:

• размера фотопреобразователя;
• уровня инсоляции;
• типа фотоэлемента;
• общего сопротивления приборов, которые подключены к солнечной панели.

Схема подключения и работы солнечной станции

И все-таки это работает!

В конце концов, солнечные батареи, своими руками собранные энтузиастами, являются вполне реальными источниками питания. И если использовать в цепи 12-вольтные аккумуляторы с током не менее 800 А/час, оборудование по превращению напряжения из низкого в высокое – инверторы, а также контроллеры напряжения на 24 В с рабочим током до 50 Ампер и простой «бесперебойник» с током до 150 Ампер, то получится очень приличная электростанция, работающая на солнечных лучах, которая способна обеспечить потребности в электроэнергии жильцов частного дома. Естественно, при определенных погодных условиях.

Где можно взять фотоэлементы и можно ли их заменить чем-то другим

Купить пригодные для сборки солнечной панели монокристаллические или поликристаллические пластины сегодня не является проблемой. Вопрос в том, что сама идея самодельного генератора бесплатного электричества предполагает результат, который будет значительно дешевле заводского аналога. Если же покупать фотоэлектрические модули на месте, то много сэкономить не получится.

На зарубежных торговых площадках солнечные элементы представлены в широком ассортименте — можно купить как единичное изделие, так и набор всего необходимого для сборки и подключения солнечной батареи

За разумную цену солнечные элементы можно найти на зарубежных торговых площадках, например, eBay или AliExpress. Там они представлены в широком ассортименте и по вполне доступным ценам. Для нашего проекта подойдут, например, распространённые поликристаллические пластины размером 3х6 дюймов. При идеальных условиях они могут генерировать электрический ток напряжением 0.5 В и силой до 3 А, то есть 1.5 Вт электрической мощности.

Выбирая фотоэлектронные модули, вы увидите элементы различного типа и размера. Не думайте, что чем больше площадь их поверхности, тем выше напряжение они производят. Это не так. Элементы одного типа генерируют одинаковое напряжение независимо от габаритов. Чего не скажешь о силе тока — здесь размер имеет решающее значение.

Хоть в качестве фотоэлементов и можно использовать морально устаревшую компонентную базу, вскрытые диоды и транзисторы имеют слишком низкое напряжение и силу тока — понадобятся тысячи таких устройств

Сразу же хочется предупредить о том, что нет смысла искать аналог среди различных подручных электронных устройств. Да, получить работающий фотоэлектронный модуль можно из мощных диодов или транзисторов, извлечённых из старого радиоприёмника или телевизора. И даже сделать батарею, соединив несколько таких элементов в цепочку. Однако запитать подобной «солнечной панелью» что-либо мощнее калькулятора или светодиодного фонаря не удастся ввиду слишком слабых технических характеристик единичного модуля.

Особенности и разновидности устройства

Из экзотического устройства, предназначенного только для специальных нужд, солнечная батарея превратилась в уже относительно массовый источник энергии. И причина не только в экологических соображениях, но и в беспрерывном росте цен на электроэнергию из магистральных сетей. Более того, есть еще немало мест, где такие сети вовсе не протянуты и неизвестно когда они появятся. Самостоятельная забота о протягивании магистрали, объединение ради этого усилий большого числа людей вряд ли возможны. Тем более что даже при успехе предстоит окунуться в мир стремительной инфляции.

И дело даже не в формате – внешний вид и геометрия как раз довольно близки. А вот химический состав отличается разительно. Наиболее массовые изделия выполнены из кремния, который доступен почти всем и стоит недорого. По производительности батареи не хуже как минимум более дорогих вариантов.

Существует такие три основных варианта кремния, как:

• монокристаллы;
• поликристаллы;
• аморфное вещество.

Монокристалл, если исходить из сжатых технических объяснений – это наиболее чистый тип кремния. Внешне панель похожа на своеобразные пчелиные соты. Основательно очищенное вещество в твердом виде делят на особо тонкие пластины, каждая из которых имеет не больше 300 мкм. Чтобы они выполнили свою функцию, используют электродные сетки. Многократное усложнение технологии по сравнению с альтернативными решениями делает подобные источники энергии наиболее дорогими.

Несомненным преимуществом монокристаллического кремния является очень высокий КПД по меркам солнечной энергетики, составляющий приблизительно 20%. Поликристалл получают иначе, требуется сначала расплавить материал, а затем медленно понижать его температуру. Относительная простота методики и минимальный расход энергоресурсов при производстве положительно сказываются на стоимости. Минусом становится пониженная эффективность, даже в идеальном случае она составляет не более 18%. Ведь внутри самих поликристаллов есть немало структур, понижающих качество работы.

Аморфные панели почти не проигрывают обоим только что названным видам. Кристаллов тут нет вообще, есть вместо них «силан» – это соединение кремния с водородом, размещаемое на подложке. КПД составляет примерно 5%, что в значительной мере компенсируется многократно увеличенным поглощением.

Иногда можно встретить комбинацию монокристаллических или поликристаллических элементов с аморфным вариантом. Это помогает сочетать достоинства используемых схем и гасить практически все их недостатки. С целью снижения стоимости изделий сейчас все чаще используют пленочную технологию, которая предусматривает генерацию тока на базе теллурида кадмия. Само по себе это соединение является токсичным, но выброс яда в окружающую среду исчезающе мал. А также могут использоваться селениды меди и индия, полимеры.

Концентрирующие изделия повышают эффективность использования площади панели. Но это достигается только при использовании механических систем, обеспечивающих разворот линз вслед за солнцем. Применение фотосенсибилизирующих красителей потенциально помогает улучшить прием энергии Солнца, но пока это скорее общая концепция и разработки энтузиастов. Если нет желания экспериментировать, лучше выбрать более стабильную и проверенную конструкцию. Это относится как к самостоятельному изготовлению, так и к покупке готового продукта.

Подготовка проекта и выбор места расположения

Батареи на крыше экономят место и защищают кровельный материал, продлевая срок его службы.

Сделать простейшую схему самодельной батареи несложно, для этого нужно учесть несколько моментов:

Необходимая мощность. Рассчитывается исходя из энергопотребления. Можно закрывать только часть потребностей, со временем наращивая показатели, а можно сразу установить столько панелей, сколько надо для полной автономности.
Количество фотоэлементов и комплектующих к ним. Рассчитать лучше заранее, чтобы заказать все, что нужно и не ждать неделями доставки недостающей детали.
Стоит заранее продумать конструкцию каркасов и систему крепления, они должны обеспечить надежность

Важно, чтобы при сильном ветре солнечные батареи не опрокинулись и не упали, так как они будут испорчены.

Место расположения подбирается так, чтобы на солнечные панели большую часть дня падал свет. Чаще всего батареи ставят на крыше или на земле

Важно, чтобы на поверхность не падала тень. Угол подбирается в зависимости от региона, в средней полосе оптимальный показатель составляет от 50 до 60 градусов

На зимний период можно увеличить угол до 70, а в летний уменьшить до 30-40 градусов.

Идеи для изготовления из фольги, диодов транзисторов и других подручных средств

Рассмотрим несколько идей, как можно сделать солнечную батарею своими руками из подручных средств.

Один из вариантов это солнечная батарея из фольги. Чтобы сделать данное устройство, нужно выполнить такие действия:

1. отрезаем кусок медной фольги и удаляем с его поверхности жир;
2. обрабатываем медный лист наждаком, чтобы удалить с поверхности оксидную пленку;
3. нагреваем фольгу на электрической печке в течение 30 минут;
4. охлаждаем лист на воздухе;
5. при помощи воды аккуратно удаляем с поверхности пленку оксида меди;
6. вырезаем еще один лист такого же размера, что и первый;
7. срезаем горлышко с пластиковой бутылки и помещаем в нее куски медной фольги;
8. к каждому листу подключаем провода (минусовой вывод к обработанному листу, плюсовой к необработанному);
9. в банку наливаем солевой раствор.

Батарея из фольги

Также можно сделать солнечный фотоэлемент из транзисторов. Для этого можно использовать старые, морально устаревшие транзисторы.

Чтобы получить такой фотоэлемент,  нужно срезать с транзистора крышку, зажав его в тиски.

Убираем крышку

Под крышкой находится пластина. Один кремниевый транзистор в среднем может выдать напряжение равное 0,35 В. Сила тока зависит от типа транзистора.

Кремниевая пластина

Чтобы соединить несколько транзисторов в одну батарею, нужно подключить базу одного транзистора к коллектору следующего, как показано на рисунке.

Соединяем транзисторы в батарею

От такой батареи можно запитать часы или маленький радиоприемник.

Еще можно сделать солнечный источник электрической энергии из диодов. Для этого можно взять диоды Д223Б. На солнце он может генерировать напряжение 350 мВ. Чтобы сделать такую батарею, нужно сделать следующее:

• при помощи ацетона (можно использовать любой другой растворитель) снимаем краску;
• определяем плюсовой контакт каждого диода и загибаем его;
• впаиваем диоды в монтажную плату.

Панель из диодов

При изготовлении таких источников тока следует помнить, что любая батарея своими руками из подручных материалов выдает очень небольшую мощность.

Солнечная панель своими руками: выбор материалов для изготовления

Для изготовления солнечных модулей своими руками нужно предусмотреть наличие различных деталей. Материалы, которые понадобятся для того, чтобы сделать систему своими руками:

• фотоэлектрические модули типа В;
• цельные рамы или алюминиевые уголки для каркаса панели;
• защитное покрытие.

Для изготовления каркаса можно использовать детали из алюминия или же купить готовые рамы, подходящие по размеру. В качестве защитного покрытия можно использовать различные материалы. Оно может быть изготовлено при помощи одного из компонентов:

• оргстекло;
• обычное стекло;
• поликарбонат;
• плексиглас.

Выбирая один из этих компонентов, нужно знать, что они примерно равноценны. При этом следует помнить, что хуже всех пропускает лучи солнца именно плексиглас.

Пайка светочувствительных пластин

Эта работа требует максимальной осторожности, поскольку светочувствительные элементы являются очень хрупкими. Небольшая нагрузка приводит к их разрушению.. Пластины могут иметь припаянные проводники, а могут и не иметь их

Первый вариант является лучшим, поскольку нужно будет только делать пайку элементов. Второй вариант требует пайки проводников в домашних условиях к пластинам из полупроводника. Он проводится так:

Пластины могут иметь припаянные проводники, а могут и не иметь их. Первый вариант является лучшим, поскольку нужно будет только делать пайку элементов. Второй вариант требует пайки проводников в домашних условиях к пластинам из полупроводника. Он проводится так:

1. Нарезают плоский проводник на тоненькие полоски. Их длина должна быть немного меньше двойной величины ширины пластины.
2. Промазывают безкислотным флюсом ту часть лицевой стороны пластины, которая будет контактировать с проводником.
3. Прикладывают проводник и выступающий его конец фиксируют тяжелым предметом. Другой конец паяют. Паяльник должен иметь мощность 60-80 Вт. Припой используют оловянный. Лудить контакт надо только тогда, когда шина плохо припаивается.

Спайка элементов в единую систему предусматривает:

1. Переворачивание пластин так, чтобы тыльная сторона оказалась вверху.
2. Размещение на подложке фотоэлементов. Их ставят в нужной последовательности на одинаковом расстоянии (5 мм) друг от друга. Лучше всего это делать по ранее нарисованной разметке.
3. Далее к контактам на нижней стороне припаивают провода соседней пластины. Так происходит последовательное соединение фотоэлементов.
4. На центр тыльной стороны каждой пластины наносят герметик. Спаянный ряд переворачивают, снова выкладывают по разметке и слегка прижимают.
5. Чтобы обеспечить последовательное соединение рядов, четные ряды разворачивают на 180°.
6. Ряды припаивают к двум шинам, размещенным на их концах. При этом к одной шине припаивают контакты «+» нечетных рядов и контакты «-» четных. Контакт «-» находится на лицевой стороне, контакт «+» — на тыльной. К другой шине паяют контакты «-» нечетных рядов и контакты «+» четных.
7. К шине с положительным зарядом припаивают диод Шоттки.
8. К шинам припаивают кабель, который потом нужно будет вывести через тыльную сторону каркаса.

Образовавшуюся систему проверяют. Выносят подложку с фотоэлементами из дома на солнце и подключают вольтметр. Если показатели отклоняются от плановых, проверяют качество пайки контактов.

После подложку со светочувствительными элементами ставят в каркас и фиксируют шурупами. Если он деревянный, то на рамки наносят герметик, дают ему высохнуть, ставят стекло и закрепляют шурупами. Если каркас алюминиевой, подложку прикрепляют к раме со стеклом.

Что лучше – купить или сделать солнечную батарею

Тут нет однозначного ответа, все зависит от бюджета, необходимых параметров системы и себестоимости каждого из вариантов. Лучше всего сделать сравнительный анализ обоих видов, чтобы сопоставить материальные и временные затраты на каждый из видов.

Обычно изготовление своими руками обходится в два раза дешевле, поэтому если надо сэкономить, лучше выбрать самодельный тип. Если ограничений по бюджету нет, лучше использовать готовые системы.

Подробная видео-инструкция сборки от популярного канала KREOSAN

Собрать солнечную батарею своими руками несложно, если разобраться в особенностях конструкции, рассчитать нужное количество модулей и заранее купить их

Важно соблюдать инструкцию по сборке и обеспечить герметичность самодельных модулей