Солнечная панель своими руками: пошаговая инструкция, подробное видео

Выбор комплектующих для изготовления

Чтобы снизить себестоимость солнечной станции, нужно попробовать собрать ее самостоятельно. Для этого потребуется закупить необходимые комплектующие, какие-то элементы можно изготовить самому.

Самостоятельно получится собрать:

• рамки с фотоэлектрическими преобразователями;
• контроллер зарядки;
• инвертор напряжения;

Самые большие затраты будут связаны с приобретением самих солнечных элементов. Детали можно заказать из Китая или на eBay, такой вариант обойдется дешевле.

Благоразумно приобретать работоспособные преобразователи с повреждениями и дефектами – они просто забракованы производителем, но вполне исправны. Нельзя покупать элементы разных размеров и мощности – максимальный ток солнечной батареи будет ограничен током самого малого элемента.

Для изготовления рамки с солнечными элементами потребуется:

• алюминиевый профиль;
• солнечные элементы (обычно 36 штук для одной рамки);
• паяльник;
• припой и флюс;
• дрель;
• крепежные делали;
• силиконовый герметик;
• медная шина;
• лист прозрачного материала (оргстекло, поликарбонат, плексиглас);
• лист фанеры или текстолита(оргстекла);
• диоды Шоттки;

Собирать инвертор самостоятельно имеет смысл только при небольшом энергопотреблении. Контроллер заряда в простом исполнении не так дорого стоит, поэтому нет особого смысла тратить время на изготовление прибора.

Как собрать солнечную батарею своими руками

Сборка корпуса солнечной батареи

Сборка солнечных батарей, а именно, корпуса может выполняться в разных вариантах. В первом случае ее можно сделать из фанерных листов и деревянных реек, поэтому такой монтаж не представляет особой сложности. Конструкции выпиливаются по размерам, а затем соединяются между собой саморезами. Все стыки и швы предварительно промазываются герметиком. Все деревянные части покрываются краской или специальными защитными составами. Дальнейшие работы проводятся только после полного высыхания конструкции.

Немного сложнее изготовить солнечную батарею из алюминиевого уголка. В этом случае сборка каркаса происходит в следующем порядке:

• Сборка из уголка прямоугольного каркаса.
• В каждом углу конструкции сверлятся отверстия под крепления.
• Внутренняя часть профиля по всему периметру покрывается силиконовым герметиком.
• Внутрь каркаса на обработанные места укладывается текстолит или оргстекло, вырезанные по размеру. Их нужно как можно плотнее прижать к уголкам.
• Внутри корпуса лист прозрачного материала фиксируется крепежными уголками, установленными по углам.
• Дальнейшие работы проводятся после полного высыхания герметика. Предварительно, все внутренние поверхности протираются от пыли и загрязнений.

Пайка проводов и соединение фотоэлементов

Все элементы для солнечных батарей отличаются повышенной хрупкостью и требуют аккуратного обращения. Перед началом пайки они протираются, чтобы поверхность была идеально чистой. Элементы с припаянными проводниками все равно следует проверить и устранить обнаруженные недостатки.

На каждой фотопластинке имеются контакты с различной полярностью. Вначале проводники припаиваются к ним, а уже потом соединяются между собой.

При использовании шин вместо проводов, необходимо учитывать следующие особенности:

• Шины размечаются и разрезаются на требуемое количество полосок.
• Контакты пластин протираются спиртом, после чего на них наносится тонкий слой флюса, с одной стороны.
• Шина прикладывается по всей длине контакта, после чего по ней нужно провести разогретым паяльником.
• Пластина переворачивается, и такая же операция повторяется на другой стороне.

Паяльник во время монтажа нельзя сильно прижимать к пластине, иначе она может лопнуть. На лицевой стороне после пайки не должно оставаться неровностей. Если они остались, нужно еще раз пройти паяльником по шву.

Чтобы не ошибиться с размещением пластин, перед тем как их собирать, на поверхность листа рекомендуется нанести разметку с учетом всех размеров и зазоров. После этого фотоэлементы укладываются на свои места. Затем контакты панелей соединяются между собой с обязательным соблюдением полярности.

Нанесение герметизирующего слоя

Перед тем как самому герметизировать конструкцию, нужно выполнить тестирование и проверить солнечные батареи на работоспособность. Она выносится на солнце, после чего на выводах шин замеряется напряжение. Если оно в пределах нормы, можно приступать к нанесению герметика.

Один из наиболее подходящих вариантов предполагает следующие действия:

• Силиконовый герметик наносится на самодельные солнечные батареи капельками по краям корпуса и между пластинами. После этого края фотоэлементов аккуратно прижимаются к прозрачному основанию и должны прилегать к нему как можно плотнее.
• На каждый край пластинок укладывается небольшой груз, после чего герметик полностью высыхает, а фотоэлементы надежно фиксируются.
• В самом конце аккуратно промазываются края рамки и все стыки между пластинами. На данном этапе герметиком покрывается все, кроме самих пластинок, он не должен попасть на их оборотную сторону.

Окончательная сборка солнечной панели

После всех операций остается лишь полностью собрать солнечную батарею в домашних условиях.

В этом случае порядок действий будет следующий:

• В боковой части корпуса устанавливается соединительный разъем, к которому подключаются диоды Шоттки.
• С лицевой стороны вся сборка пластинок солнечной батареи закрывается прозрачным защитным экраном и герметизируется, чтобы исключить попадание влаги внутрь конструкции.
• Для обработки лицевой стороны рекомендуется использовать специальный лак, например, PLASTIK-71.
• После сборки выполняется окончательная проверка, после чего солнечная батарея из подручных средств сделанная своими руками может устанавливаться на свое место.

Как сделать солнечную батарею своими руками

Повер банк с солнечной батареей

Обзор солнечных батарей для туристов

Установка солнечных батарей

Солнечные батареи: альтернативная энергия

Производство солнечных батарей

Изделия из подручных материалов

Солнечную батарею можно собрать не только из дорогостоящих материалов, но и из подручных. Готовая конструкция хоть и будет менее эффективной, но позволит немного сэкономить на электроэнергии.

Диоды маленького вольтажа

Это один из самых простых и доступных вариантов изготовления самодельной солнечной панели. В основе устройства будут использоваться диоды небольшого вольтажа, которые изготовлены в стеклянном корпусе.

Делается батарея с соблюдением такой последовательности действий:

1. Нужное количество диодов кладётся в стеклянную ёмкость, заливается ацетоном и оставляется на несколько часов.
2. По истечении этого промежутка времени краска, покрывающая корпус деталей, размокнет и легко удалится.
3. Затем берётся неметаллическая пластинка и на неё наносится необходимая разметка.
4. В намеченные места впаиваются диоды. Располагать их нужно вертикально, так как в этом положении генерируется большее количество электричества.
5. Готовое устройство тестируется и устанавливается в любом удобном месте, где есть доступ прямых солнечных лучей.

Медная фольга

Если нужно получить небольшое количество электроэнергии, то можно смастерить солнечную батарею из обыкновенной фольги.

Пошаговая инструкция:

1. Берётся лист медной фольги площадью не меньше 50 квадратных сантиметров и протирается мыльным раствором. Это поможет очистить поверхность от жира и загрязнений.
2. При помощи наждачной бумаги удаляется оксидная плёнка.
3. После этого фольга кладётся на электроплиту и греется до появления красноватых пятен. Это свидетельствует о том, что образовавшиеся окислы становятся оксидом меди.
4. Затем нагрев продлевается ещё на полчаса.
5. По истечении этого времени плита отключается, и лист фольги медленно остывает при комнатной температуре.
6. На следующем этапе лист помещается под струю воды и с него смываются остатки оксида.
7. Из того же материала вырезается ещё один лист.
8. После этого берётся большая пластиковая бутылка и у неё срезается верхняя часть.
9. В получившуюся ёмкость опускаются два кусочка фольги и надёжно фиксируются.
10. К первому листу подсоединяется минусовая клемма, а ко второму — плюсовая.
11. Бутылка заполняется солевым раствором.

Пивные банки

Этот простой способ изготовления батареи не требует больших финансовых затрат. С его помощью можно получить малое количество электричества, которое немного уменьшит расходы.

Порядок действий:

1. Из обыкновенной фанеры изготавливается корпус устройства.
2. На передней поверхности устанавливается оргстекло, а на задней — стекловата или пенопласт.
3. Затем берутся пивные банки из алюминия, и в их нижней части проделывается небольшое отверстие.
4. Крышка ёмкостей срезается, а лишние элементы загибаются внутрь.
5. Поверхность банок очищается от загрязнений и жира при помощи специальных чистящих средств на основе кислоты.
6. После этого банки скрепляются друг с другом и обрабатываются силиконовым гелем.
7. Конструкция просушивается и крепится к корпусу.
8. Пивные ёмкости окрашиваются в тёмный цвет и закрываются оргстеклом.

Самостоятельно изготовленная солнечная панель — это замечательное устройство, которое позволяет снизить затраты на электроэнергию. При правильном его изготовлении и соблюдении всех рекомендаций можно смастерить качественное изделие, которое будет работать на протяжении многих лет.

Отапливаем дом солнечной энергией

Если про реальную возможность обеспечить бытовые электроприборы «солнечным» током уже говорилось выше, то для обогрева жилья солнечной энергией существуют два варианта. И чтобы использовать солнечные батареи для отопления дома, нужно знать некоторые требования, обязательные для выполнения этой задачи.

Конечно, для отопления можно использовать и солнечные панели, но в этом случае нужно будет согласиться с тем, что на нагревание воды в бойлере с помощью ТЭНов потребуется львиная доля генерируемой батареями энергии. Простые расчеты показывают, что для нагревания бойлером 100 литров воды до 70–80 ⁰С требуется порядка 4 часов. За это время водяной котел с нагревателями на 2 кВт мощности потребит около 8 кВт. Если солнечные батареи в суммарной мощности смогут вырабатывать до 5 кВт в час, то проблем с энергообеспечением в доме не будет. Но если солнечные панели имеют площадь меньше 10 кв. метров, то такие мощности для полноценного обеспечения электрической энергией не подойдут.

Использование вакуумного коллектора для отопления дома оправдано в том случае, когда это полноценный жилой дом. Схема работы такой гелиосистемы обеспечивает теплом все жилище в течение круглого года.

Начинаем собирать солнечную панель

Сейчас можно найти массу предложений о том, как и из чего можно собрать солнечные панели. Способов много, и выбрать можно по своему предпочтению. В данном материале рассматриваются базовые принципы, которые необходимо использовать, изготавливая солнечные батареи своими руками.

Переменный ток

Также можно встретить описание сетей на солнечной энергии, использующих панели из 36 элементов. Каждая из панелей имеет мощность около 65 Ватт. Солнечная батарея для дачи или небольшого частного дома может состоять из 15 таких панелей, которые способны вырабатывать до 5 кВт в час общей электрической мощности, имея собственную мощность в 1 кВт.

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

Разновидности

Солнечные батареи классифицируются по целой гамме признаков. Кремниевые батареи имеют два вида – монокристаллические, изготовленные из очень чистого кремния, и поликристаллические, полученные постепенным охлаждением кремния.

Монокристаллические изготавливаются из одного монокристалла, выращенного из кремния в определённых условиях. Представляют собой тонкий поперечный срез этого кристалла. КПД составляет 17–22%. Это самые дорогие и качественные элементы. Внешне выглядят как чёрные прямоугольники со скошенными краями.

Поликристаллические фотоэлементы разработаны для того, чтобы снизить себестоимость и конечную цену элементов. Изготавливаются из расплава кремния, состоящего из множества кристаллических образований. КПД составляет 12–18%. Характеристики этих элементов несколько снижены, но и цена более доступная для массового покупателя. Внешне они представляют собой синие прямоугольники.

Плёночные батареи (они же аморфные) подразделяются на следующие виды. На основе теллурида кадмия, который обладает высоким коэффициентом светопоглощения, и на основе селенида меди – индия, у которого КПД выше, чем у предыдущих. Полимерные солнечные батареи отличаются дешевизной материала, экологичностью, эластичностью. Аморфные элементы имеют более слабые характеристики, чем моно- или поликристаллические конструкции. Однако они намного дешевле, что позволяет получить общую мощность аморфных солнечных панелей, не уступающую более производительным конструкциям. Разница только в количестве элементов. Аморфные солнечные батареи изготавливаются из разных материалов, могут быть жёсткими или гибкими. Особенностью таких панелей является способность работать в пасмурную погоду, когда освещённость низкая.

ФОТО: stroyday.ruГибкие плёночные фотоэлементы на основе аморфного кремния

Принцип работы солнечной батареи

Солнце – бесплатный источник энергии. Нужно только научиться правильно ее добывать. В безоблачный день небесное светило «заряжает» землю примерно 1000 Вт на 1 кв. м. Этого хватило бы, чтобы обеспечить бытовые потребности жителей планеты. Но пока устройство для получения такой энергии не очень доступно широким слоям населения.

Солнечная панель представляет собой набор фотоэлектрических элементов. По сути, они являются полупроводниками, чаще всего — из кремния. Свет попадает на солнечный элемент и частично поглощается им. Энергия освобождает электроны. Присутствующее в фотоэлементе электрическое поле направляет электроны – а это уже ток. Солнечные элементы модуля соединены между собой и выведены на металлический контакт, с помощью которого полученная энергия снимается для внешнего использования.

Для создания солнечной батареи в домашних условиях нужно позаботиться о реализации таких тезисов:

1. Сконструировать модуль, который будет принимать и преобразовывать энергию с минимальными затратами.
2. Обеспечить максимально возможную мощность (читай – эффективность) источника питания.

Солнечная батарея на крыше дома

Для сборки солнечной панели вам понадобятся:

• фотоэлементы;
• стекло или оргстекло;
• фанера, ДСП или алюминиевый уголок;
• герметик;
• паяльник небольшой мощности;
• шины для пайки, флюс, олово;
• мультиметр.

Пошаговая инструкция

Процесс сборки батареи можно разбить на несколько этапов. Первым делом необходимо смастерить раскладную солнечную панель так, чтобы она выглядела как гармошка. Алгоритм действий:

1. Нижняя часть первой панели обезжиривается спиртом и переворачивается.
2. Сверху укладывается вторая панель, обезжиривается с одной стороны и приклеивается к нижней скотчем через стык.
3. Поверх кладется третья панель и также приклеивается к нижней, но с другой стороны. В итоге, должна получится гармошка.
4. Скотч клеится на лицевую сторону. Таким образом соединяются все элементы. Важный нюанс: сначала следует приклеить клейкую ленту к скотчу, которым соединялись обратные стороны солнечных панелей, затем — разгладить по поверхностям.

Следующим этапом нужно подсоединить провода:

1. Лудятся площадки, к ним припаиваются провода.
2. Панели соединяются параллельно, все минусы одним проводом, плюсы — другим.
3. Общие провода выводятся за пределы солнечной пластины.
4. На месте сгиба провода загибаются параллельно панелям. Если пропустить этот шаг, после очередного закрытия и открытия они могут порваться.
5. Все провода закрепляются скотчем.
6. Контакты и места спайки проводов смазываются лаком.

Далее нужно подготовить преобразователь:

От ненужного microUSB кабеля отрезается кусок 20 см в длину.
Оставляются лишь красный и черный провод. Они зачищаются и припаиваются к преобразователю

Важно: если следить за дорожкой на плате, черный должен вести к минусу входа на прибор.
Кончик фиксируется.
Из короба для прокладки проводов изготавливается защитный корпус: крышка покрывается термоклеем, к ней приклеивается преобразователь. Порт USB должен выглядывать за край на 2-3 мм

Лишнее отрезается.
Делается верхняя крышка. Из короба вырезается белая деталь, показанная на фотографии ниже. Выпирающие части станут заглушками, но в них нужно будет сделать отверстия.

Теперь осталось лишь соединить элементы:

1. Преобразователь крепится к панели с помощью широкой полоски двустороннего скотча.
2. Проводки из панели, расположенной посередине, зажимаются в клеммники. Если перепутать плюс и минус, то батарея не будет работать.
3. Приспособление закрывается коробом.
4. Щели заливаются термоклеем.

На этом изготовление прибора можно закончить, но лучше сделать батарею еще удобнее, создав подпорку. Для этого подойдет powerbank, на который клеится лента-липучка. Аналогичная — на панель. Приборы теперь будут работать сообща, и powerbank будет выступать одновременно и опорой, и накопителем солнечной энергии. Все, устройство готово.

Автолюбителей, заинтересованных в альтернативных источниках энергии, также может заинтересовать возможность установить на машину собственную гелиопанель для зарядки аккумулятора.

Выбираем комплект для различных видов использования

При выборе конкретного типа и модели солнечных батарей, вне зависимости от места их установки, необходимо руководствоваться общими критериями выбора, которыми являются:

1. Стоимость изделия.
2. Технические характеристики (мощность, КПД, геометрические размеры).
3. Экологическая безопасность.
4. Сроки эксплуатации.

Определившись с общими критериями выбора данного вида технических устройств, можно рассматривать их конкретное предназначение.

Для дачи

Дача, это место, где человек не проживает на постоянной основе, а бывает относительно не продолжительное время и в определенное время года. Это, как правило, весенне-осенний период, когда происходит выращивание овощей и фруктов на приусадебном участке.

В связи с цикличностью использования и не значительной мощностью бытовых приборов, обычно размещенных в дачном домике, электрическая мощность солнечных батарей может быть не значительной.

Мощность монтируемых панелей должна соответствовать установленной мощности бытовых приборов и технических устройств, используемых при выращивании овощей и фруктов (насосы для полива, электрические триммеры и т.д.).

При выборе солнечных батарей для установки на даче, необходимо обратить внимание на следующие моменты, а именно:

• Мощность устройства.
• Геометрические размеры.
• Класс работоспособности и сроки эксплуатации.
• Надежность и гарантии производителя.

На отечественном рынке товаров солнечной генерации, больше всего изделий китайского производства, но тем не менее присутствуют модели отечественных и европейских производителей, а также бренды японских компаний и торговых марок из Южной Кореи.

Для дома

При устройстве системы электроснабжения загородного дома также могут быть использованы солнечные электростанции, главным элементом которых являются солнечные батареи.

Установленная мощность электрических приемников в жилом доме значительно больше, чем на даче, поэтому основным критерием выбора солнечных панелей, служит то, в каком качестве выступает солнечная электростанция в системе электроснабжения дома.

Прочие критерии выбора, аналогичны общим подходам и особенностям выбора при дачном варианте использования, особенно если это вариант резервного или дополнительного электроснабжения дома.

Если солнечная установка будет являться основным источником энергии, то тогда на первое место выходят ее мощность и КПД, что определяет количество монтируемых солнечных батарей, а также способ их размещения и позиционирования в пространстве.

Для дома на колесах

Если у пользователя имеется автомобиль, оснащенный жилыми помещениями (автодом, трейлер), то тогда помимо мощности, КПД и геометрических размеров, важным фактором, оказывающим влияние на выбор модели, будет служить способность выполнять быструю установку при стоянке автомобиля и демонтажа, перед началом движения.

Таким критериям соответствуют складные модели подобных устройств, которые присутствуют на отечественном рынке альтернативных источников энергии.

Помимо этого, прочность и способность не разрушаться при движении, тоже являются критериями, влияющими на выбор конкретной модели солнечной панели, устанавливаемой в доме на колесах.

Для зарядки телефона

Мобильный телефон или иное мобильное устройство, обладают незначительной мощностью и не занимают много места, поэтому при выборе солнечной батареи, которая будет выступать в качестве зарядного устройства для них, критериями выбора будут:

• Малый вес и небольшие геометрические размеры;
• Требуемая незначительная мощность.

В настоящее время на рынке подобных изделий представлено большое количество моделей зарядных устройств на основе солнечной батареи, отечественных и зарубежных производителей.

Монтаж солнечных батарей своими руками: расчетные работы

Раму для солнечных батарей можно сделать самостоятельно из подручных материалов, что поможет сэкономить. Но можно и приобрести готовый вариант. Для самостоятельно изготовления лучше всего использовать дюралюминий. Но можно специально подготовить и другой материал, который покрывается особенной защитой.

Для начала необходимо рассчитать размеры рамы. Необходимо взять необходимый заряд аккумулятора. Берем данное число за основу и разделяем на 0,5 Вт. Получается нужно количество элементов.

Для зарядного тока в 3,6 А потребуется соединить параллельно 3 цепочки. Для этого количество необходимых деталей умножается на 3 цепочки. Если умножить данный показатель на цену, то можно узнать стоимость панели.

На деле полученный расчет будет меньше, так как солнце неравномерно светит на протяжении всего дня. Для полноценного заряда потребуется соединить вместе несколько панелей. Так получится 6 рядов элментов.

Необходимые инструменты для работы:

• Сварочный аппарат;
• Канифоль;
• Монтажный провод;
• Герметик на основе силикона;
• Двусторонний скотч.

Для монтажа солнечных батарей потребуется минимум 2 человека

Количество инструментов может меняться. Чтобы разместить все элементы на раме, потребуется модуль размером 90х50 см. Если в готовых рамах другие размеры, то можно провести иные расчеты.