Tehnologija proizvodnje solarnih panela. Solarni paneli (baterije) za dom Koji sastojci su potrebni za proizvodnju solarnih panela

Čovječanstvo nastoji da se prebaci na alternativne izvore napajanja koji će pomoći u održavanju čistoće okruženje i smanjiti troškove proizvodnje energije. Proizvodnja je moderna industrijska metoda. uključuje solarne prijemnike, baterije, kontrolne uređaje, pretvarače i druge uređaje dizajnirane za specifične funkcije.

Solarna baterija je glavni element od kojeg počinje nakupljanje zraka. IN savremeni svet Za potrošača, pri odabiru panela, postoje mnoge zamke, budući da industrija nudi veliki broj proizvoda ujedinjenih pod jednim imenom.

Silicijumske solarne ćelije

Ovi proizvodi su popularni među modernim potrošačima. Njihova proizvodnja je bazirana na silicijumu. Njegove rezerve u dubinama su rasprostranjene, a proizvodnja je relativno jeftina. Silicijumske ćelije su povoljno u poređenju sa svojim nivoom performansi u poređenju sa drugim solarnim baterijama.

Vrste elemenata

Proizvode se sljedeće vrste silicija:

• monokristalni;
• polikristalni;
• amorfna.

Gore navedeni oblici uređaja razlikuju se po tome kako su atomi silicijuma raspoređeni u kristalu. Glavna razlika između elemenata je različit indikator konverzije svjetlosne energije, koji je za prva dva tipa približno na istom nivou i premašuje vrijednosti za uređaje napravljene od amorfnog silicija.

Današnja industrija nudi nekoliko modela solarnih hvatača svjetla. Razlika između njih je koja oprema se koristi za proizvodnju solarnih panela. Tehnologija proizvodnje i vrsta polaznog materijala igra ulogu.

Monokristalni tip

Ovi elementi se sastoje od silikonskih ćelija koje su međusobno povezane. Prema metodi naučnika Czochralskog, proizvodi se apsolutno čist silicijum od kojeg se prave monokristali. Sljedeći proces je rezanje smrznutog i očvrslog poluproizvoda u ploče debljine od 250 do 300 mikrona. Tanki slojevi su zasićeni metalnom mrežom elektroda. Unatoč visokim troškovima proizvodnje, takvi elementi se koriste prilično široko zbog visoke stope konverzije (17-22%).

Proizvodnja polikristalnih elemenata

Polikristalne solarne ćelije sastoje se od činjenice da se rastopljena silicijumska masa postepeno hladi. Proizvodnja ne zahtijeva skupu opremu, stoga se smanjuje trošak dobivanja silicija. Polikristalni solarni uređaji za skladištenje imaju niži faktor efikasnosti (11-18%), za razliku od monokristalnih. To se objašnjava činjenicom da je tokom procesa hlađenja silicijumska masa zasićena sitnim zrnastim mjehurićima, što dovodi do dodatnog prelamanja zraka.

Amorfni silicijumski elementi

Proizvodi se svrstavaju u posebnu vrstu, jer njihova pripadnost tipu silicija proizlazi iz naziva upotrijebljenog materijala, a proizvodnja solarnih ćelija se odvija tehnologijom filmskih uređaja. Tokom procesa proizvodnje, kristal ustupa mjesto silicijum-vodiku ili silanu, tanki sloj koji pokriva podlogu. Baterije imaju najviše niska vrijednost efikasnost, samo do 6%. Elementi, uprkos značajan nedostatak, imaju niz neospornih prednosti koje im daju pravo da stanu uz bok gore navedenim tipovima:

• apsorpciona vrijednost optike je dva tuceta puta veća od one kod monokristalnih i polikristalnih uređaja za skladištenje;
• Ima minimalna debljina sloj, samo 1 mikron;
• oblačno vrijeme ne utječe na rad pretvaranja svjetlosti, za razliku od drugih vrsta;
• Zbog velike čvrstoće na savijanje, može se bez problema koristiti na teškim mjestima.

Tri gore opisana tipa solarnih pretvarača dopunjena su hibridnim proizvodima napravljenim od materijala s dvostrukim svojstvima. Takve karakteristike se postižu ako su elementi u tragovima ili nanočestice uključeni u amorfni silicijum. Dobiveni materijal sličan je polikristalnom silicijumu, ali se od njega povoljno razlikuje po novim tehničkim pokazateljima.

Sirovine za proizvodnju filmskih solarnih ćelija od CdTe

Izbor materijala diktira potreba za smanjenjem troškova proizvodnje i povećanjem tehničkih performansi. Najčešće korišteni materijal koji apsorbira svjetlost je kadmijum telurid. Sedamdesetih godina prošlog stoljeća CdTe se smatrao glavnim kandidatom za korištenje svemira, au modernoj industriji našao je široku primjenu u solarnoj energiji.

Ovaj materijal je klasifikovan kao kumulativni otrov, pa se debata nastavlja o pitanju njegove štetnosti. Istraživanjem naučnika utvrđena je činjenica da je nivo štetna supstanca ulazak u atmosferu je prihvatljiv i ne šteti okolini. Nivo efikasnosti je samo 11%, ali cijena pretvorene električne energije iz takvih elemenata je 20-30% niža nego kod uređaja silikonskog tipa.

Ray akumulatori od selena, bakra i indija

Poluprovodnici u uređaju su bakar, selen i indijum; ponekad je moguće zameniti potonje galijumom. To se objašnjava velikom potražnjom za indijem za proizvodnju monitora ravnog tipa. Stoga je odabrana ova opcija zamjene, jer materijali imaju slična svojstva. Ali za indikator efikasnosti, zamjena igra značajnu ulogu; proizvodnja solarne baterije bez galija povećava efikasnost uređaja za 14%.

Solarni kolektori na bazi polimera

Ovi elementi se svrstavaju u mlade tehnologije, jer su se nedavno pojavili na tržištu. Organski poluprovodnici apsorbuju svetlost da bi je pretvorili u električnu energiju. Za proizvodnju se koriste fulerini ugljične grupe, polifenilen, bakar ftalocijanin i dr. Kao rezultat dobijaju se tanki (100 nm) i fleksibilni filmovi koji u radu daju koeficijent efikasnosti od 5-7%. Vrijednost je mala, ali proizvodnja fleksibilnih solarnih panela ima nekoliko pozitivnih aspekata:

• velike količine novca se ne troše na proizvodnju;
• mogućnost ugradnje fleksibilnih baterija u krivinama gdje je elastičnost od primarne važnosti;
• komparativna lakoća i pristupačnost instalacije;
• fleksibilne baterije ne pružaju štetnih efekata na životnu sredinu.

Hemijsko jetkanje tokom proizvodnje

Najskuplja solarna ćelija je multikristalna ili monokristalna silicijumska pločica. Za maksimalnu efikasnost seku se pseudo-kvadratni oblici; isti oblik omogućava da se ploče čvrsto upakuju u budući modul. Nakon procesa rezanja, na površini ostaju mikroskopski slojevi oštećene površine, koji se uklanjaju jetkanjem i teksturiranjem kako bi se poboljšao prijem upadnih zraka.

Ovako obrađena površina je haotično locirana mikropiramida, reflektirajući se od čije ivice svjetlost pada na bočne površine drugih izbočina. Postupak labavljenja teksture smanjuje reflektivnost materijala za približno 25%. Tokom procesa jetkanja koristi se niz kiselih i alkalnih tretmana, ali je neprihvatljivo značajno smanjiti debljinu sloja, jer ploča ne može izdržati sljedeće tretmane.

Poluprovodnici u solarnim ćelijama

Tehnologija proizvodnje solarnih ćelija pretpostavlja da je osnovni koncept elektronike čvrstog stanja p-n spoj. Ako kombinujete elektronsku provodljivost n-tipa i provodljivost rupa p-tipa u jednoj ploči, tada se na mjestu kontakta pojavljuje p-n spoj. Main fizička svojina Ovom definicijom postaje moguće služiti kao barijera i omogućiti struji da prolazi u jednom smjeru. Upravo ovaj efekat vam omogućava da uspostavite punopravni rad solarne ćelije.

Kao rezultat difuzije fosfora, na krajevima ploče formira se sloj n-tipa, koji se nalazi na površini elementa na dubini od samo 0,5 mikrona. Proizvodnja solarne baterije podrazumeva plitko prodiranje nosilaca suprotnih predznaka, koji nastaju pod uticajem svetlosti. Njihov put do zone uticaja pn spoja mora biti kratak, inače se mogu poništiti kada se sretnu, a da pritom ne generišu nikakvu količinu električne energije.

Upotreba plazma-hemijskog jetkanja

Dizajn solarne baterije uključuje prednju površinu sa ugrađenom rešetkom za prikupljanje struje i zadnju stranu koja je kontinuirani kontakt. Tokom fenomena difuzije dolazi do električnog kratkog spoja između dvije ravni i prenosi se do kraja.

Za otklanjanje kratkog spoja koristi se oprema za solarne panele, što omogućava da se to uradi plazma-hemijskim, hemijskim jetkanjem ili mehanički, laserom. Često se koristi metoda plazma-hemijskog izlaganja. Jetkanje se izvodi istovremeno na hrpi silikonskih pločica naslaganih zajedno. Ishod procesa zavisi od trajanja tretmana, sastava proizvoda, veličine kvadrata materijala, smera mlaznica jona i drugih faktora.

Nanošenje antirefleksnog premaza

Nanošenjem teksture na površinu elementa, refleksija se smanjuje na 11%. To znači da se desetina zraka jednostavno odbija od površine i ne učestvuje u formiranju električne energije. Kako bi se smanjili takvi gubici, premaz s duboka penetracija svetlosni impulsi bez odbijanja nazad. Naučnici, uzimajući u obzir zakone optike, određuju sastav i debljinu sloja, pa proizvodnja i ugradnja solarnih panela s takvim premazom smanjuje refleksiju na 2%.

Kontaktna metalizacija na prednjoj strani

Površina elementa je dizajnirana da apsorbuje najveću količinu zračenja; upravo taj zahtjev određuje dimenzijske i tehničke karakteristike primijenjenog metalna mreža. Prilikom odabira dizajna lica, inženjeri se bave dva suprotna pitanja. Smanjenje optičkih gubitaka se javlja kod tanjih linija i njihove lokacije na većoj udaljenosti jedna od druge. Proizvodnja solarne baterije sa povećanom veličinom mreže dovodi do činjenice da neki od punjenja nemaju vremena za kontakt i gube se.

Stoga su naučnici standardizirali vrijednost udaljenosti i debljine linije za svaki metal. Pretanke trake otvaraju prostor na površini elementa da apsorbuju zrake, ali ne provode mnogo struje. Savremene metode primene metalizacije sastoje se od sito štampe. Kao materijal, pasta koja sadrži srebro je najviše opravdana. Zbog njegove upotrebe, efikasnost elementa se povećava za 15-17%.

Metalizacija na poleđini uređaja

Metal se nanosi na stražnju stranu uređaja prema dvije sheme, od kojih svaka obavlja svoj posao. Aluminij se raspršuje u kontinuiranom tankom sloju po cijeloj površini, osim pojedinačnih rupa, a rupe se popunjavaju pastom koja sadrži srebro, koja ima kontaktnu ulogu. Čvrsti aluminijumski sloj služi kao neka vrsta ogledala na poleđini za slobodna punjenja koja se mogu izgubiti u polomljenim vezama kristalne rešetke. Sa ovim premazom, solarni paneli rade 2% snažnije. Recenzije potrošača kažu da su takvi elementi izdržljiviji i da ne ovise toliko o oblačnom vremenu.

Izrada solarnih panela vlastitim rukama

Ne može svatko naručiti i instalirati solarne izvore energije kod kuće, jer je njihov trošak danas prilično visok. Stoga mnogi zanatlije i zanatlije savladavaju proizvodnju solarnih panela kod kuće.

Kupite komplete fotoćelija za samostalno sastavljanje mogu se naći na internetu na raznim stranicama. Njihov trošak ovisi o broju korištenih ploča i snazi. Na primjer, setovi male snage, od 63 do 76 W sa 36 ploča, koštaju 2350-2560 rubalja. respektivno. Ovdje također kupuju radne predmete od kojih su odbijeni proizvodne linije iz nekog razloga.

Prilikom odabira tipa fotoelektričnog pretvarača vodite računa o činjenici da su polikristalni elementi otporniji na oblačno vrijeme i rade efikasnije od monokristalnih, ali imaju kraći vijek trajanja. Monokristalne imaju veću efikasnost po sunčanom vremenu, i trajaće mnogo duže.

Da biste organizirali proizvodnju solarnih panela kod kuće, morate izračunati ukupno opterećenje sve uređaje koji će se napajati budućim pretvaračem, te odrediti snagu uređaja. Ovo određuje broj fotoćelija, uzimajući u obzir ugao nagiba panela. Neki majstori predviđaju mogućnost promjene položaja akumulacijske ravnine ovisno o visini solsticija, a zimi - o debljini palog snijega.

Za izradu karoserije koriste se različiti materijali. Najčešće se postavljaju uglovi od aluminijuma ili nerđajućeg čelika, koriste se šperploča, iverica itd. Prozirni deo je od organskog ili običnog stakla. U prodaji postoje fotoćelije s već zalemljenim vodičima, poželjno ih je kupiti, jer je zadatak montaže pojednostavljen. Ploče se ne slažu jedna na drugu - donje mogu razviti mikropukotine. Lem i fluks se prethodno nanose. Pogodnije je lemiti elemente postavljanjem direktno na radnu stranu. Na kraju se vanjske ploče zavaruju na sabirnice (šire provodnike), nakon čega se izlaze "minus" i "plus".

Nakon obavljenog rada, ploča se testira i zaptiva. Strani majstori za to koriste smjese, ali za naše majstore su prilično skupi. Domaći pretvarači su zapečaćeni silikonom, a stražnja strana je premazana lakom na bazi akrila.

U zaključku, treba reći da su recenzije majstora koji su to učinili uvijek pozitivne. Nakon što potroši novac na proizvodnju i ugradnju pretvarača, porodica to vrlo brzo plaća i počinje da štedi novac koristeći besplatnu energiju.

Pribavljanje električne energije iz alternativnih izvora energije je veoma skup poduhvat. Na primjer, korištenje solarne energije prilikom kupovine gotove opreme zahtijevat će od vas da potrošite značajnu količinu novca. Ali danas je moguće sastaviti solarne panele vlastitim rukama za ljetnu kuću ili privatnu kuću od gotovih solarnih ćelija ili drugih dostupnih materijala. I prije nego počnete kupovati neophodne komponente i pri projektovanju konstrukcije potrebno je razumeti šta je solarna baterija i njen princip rada.

Solarna baterija: šta je to i kako radi?

Ljudi koji se prvi put suočavaju s ovim zadatkom odmah imaju pitanja: "Kako sastaviti solarnu bateriju?" ili "Kako napraviti solarni panel?" Ali nakon proučavanja uređaja i principa njegovog rada, problemi s implementacijom ovog projekta nestaju sami od sebe. Uostalom, dizajn i princip rada su jednostavni i ne bi trebali uzrokovati poteškoće pri stvaranju izvora napajanja kod kuće.

solarna baterija (SB) - to su fotonaponski pretvarači energije koju emituje sunce u električnu energiju, koji su povezani u obliku niza elemenata i zatvoreni u zaštitnu konstrukciju. Pretvarači - poluprovodnički elementi napravljeni od silicijuma za generacije jednosmerna struja . Proizvode se u tri vrste:

• Monocrystalline;
• Polycrystalline;
• Amorfni (tanki film).

Princip rada uređaja zasnovan je na fotoelektrični efekat. Sunčeva svjetlost koja pada na fotoćelije izbacuje slobodne elektrone iz posljednjih orbita svakog atoma na silikonskoj pločici. Kretanje velika količina Slobodni elektroni između elektroda baterije proizvode jednosmjernu struju. Zatim se pretvara u naizmjeničnu struju za elektrifikaciju doma.

Izbor fotoćelija

Prije nego što započnete rad na dizajnu za izradu panela kod kuće, morate odabrati jednu od tri vrste pretvarača solarne energije. Da biste odabrali odgovarajuće elemente, morate znati njihove tehničke karakteristike:

• Monocrystalline. Efikasnost ovih ploča je 12-14%. Međutim, oni su osjetljivi na količinu dolaznog svjetla. Lagani oblaci značajno smanjuju količinu proizvedene električne energije. Vek trajanja do 30 godina.
• Polycrystalline. Ovi elementi su u stanju da isporuče efikasnost od 7-9%. Ali na njih ne utječe kvalitet osvjetljenja i sposobni su isporučiti istu količinu struje po oblačnom, pa čak i oblačnom vremenu. Operativni period - 20 godina.
• Amorfna. Proizveden od fleksibilnog silicijuma. Oni proizvode efikasnost od oko 10%. Količina proizvedene električne energije nije smanjena kvalitetom vremena. Ali skupa i složena proizvodnja ih čini teškim za nabavku.

Da biste sami proizveli SB, možete kupiti pretvarače tipa B (drugi razred). To uključuje elemente s manjim nedostacima; čak i ako se neke komponente zamjene, cijena baterija će biti 2-3 puta manja od tržišne cijene, zahvaljujući tome ćete uštedjeti svoj novac.

Za opskrbu privatne kuće električnom energijom iz alternativnog izvora energije, prve dvije vrste ploča su najprikladnije.

Izbor lokacije i dizajn

Bolje je postaviti baterije prema principu: što je više to bolje. Odlično mjesto bit će krov kuće, na njoj neće biti sjene od drveća ili drugih zgrada. Ako dizajn stropova ne dopušta da izdrži težinu instalacije, tada lokaciju treba odabrati u području dacha koji prima najviše zračenja od sunca.

Montirani paneli moraju biti postavljeni pod takvim uglom da sunčeve zrake padao što je više moguće okomito na silikonske elemente. Idealna opcija Bit će moguće podesiti cijelu instalaciju u smjeru iza sunca.

Izrada vlastite baterije

Svojoj kući ili vikendici nećete moći da obezbedite struju od 220 V iz solarne baterije, jer... Veličina takve baterije će biti ogromna. Jedna ploča stvara struja sa naponom od 0,5 V. Najboljom opcijom smatra se power bank sa nazivnim naponom od 18 V. Na osnovu toga se izračunava potreban iznos fotoćelije za uređaj.

Montaža okvira

Prije svega, potrebna je domaća solarna baterija zaštitni okvir (kućište). Može se napraviti od aluminijskih uglova 30x30 mm ili od drvenih blokova kod kuće. Kada se koristi metalni profil, jedna od polica je zakošena turpijom pod uglom od 45 stepeni, a druga polica se reže pod istim uglom. Dijelovi okvira, izrezani na potrebnu veličinu sa obrađenim krajevima, uvijaju se pomoću kvadrata od istog materijala. Zaštitno staklo je zalijepljeno silikonom na gotov okvir.

Ploče za lemljenje

Prilikom lemljenja elemenata kod kuće, to morate znati za povećanje napona potrebno je povezati sekvencijalno, i za povećanje jačine struje - paralelno. Kremene ploče su položene na staklo, ostavljajući razmak od 5 mm između njih sa svake strane. Ovaj razmak je neophodan da bi se ublažilo moguće toplinsko širenje elemenata pri zagrijavanju. Konvertori imaju dvije staze: na jednoj strani " plus", sa drugom - " oduzeti" Svi dijelovi su povezani serijski u jedno kolo. Zatim se provodnici iz posljednjih komponenti lanca izvode u zajedničku sabirnicu.

Kako biste izbjegli samopražnjenje uređaja noću ili po oblačnom vremenu, stručnjaci preporučuju ugradnju 31DQ03 Schottky diode ili analoga na kontakt sa "srednje" točke.

Nakon završetka radova lemljenja, pomoću multimetra provjerite izlazni napon, koji bi trebao biti 18-19 V za potpuno napajanje privatne kuće električnom energijom.

Montaža panela

Zatim se u gotovo kućište postavljaju zalemljeni pretvarači Silikon se nanosi na sredinu svakog kremenog elementa, a na vrhu je prekriven podlogom od vlaknaste ploče da ih učvrsti. Nakon čega se struktura zatvara poklopcem i svi spojevi su zapečaćeni zaptivačem ili silikonom. Gotova ploča se montira na držač ili okvir.

Solarne baterije od otpadnog materijala

Osim sastavljanja SB-a iz kupljenih fotoćelija, mogu se sastaviti od otpadnog materijala koji ima svaki radio-amater: tranzistora, dioda i folija.

Tranzistorska baterija

Za ove namjene su najprikladniji dijelovi Tranzistori tipa KT ili P. Unutar njih je prilično velika silicijumska poluprovodnička ćelija, neophodna za proizvodnju električne energije. Nakon odabira potrebnog broja radio komponenti, potrebno je od njih odrezati metalni poklopac. Da biste to učinili, morate ga stegnuti sjekačem i pažljivo odrezati gornji dio pilom za metal. Unutra možete vidjeti ploču koja će služiti kao fotoćelija.

Tranzistor za bateriju sa odrezanom kapom

Svi ovi dijelovi imaju tri kontakta: bazu, emiter i kolektor. Prilikom sastavljanja SB-a morate odabrati kolektorski spoj zbog najveće potencijalne razlike.

Montaža se vrši na ravnoj ravni od bilo kojeg dielektričnog materijala. Tranzistori se moraju zalemiti u odvojena serijska kola, i ovi lanci, zauzvrat povezati paralelno.

Izračun gotovog izvora struje može se izvršiti iz karakteristika radio komponenti. Jedan tranzistor proizvodi napon od 0,35 V i struju kratkog spoja od 0,25 μA.

Diodna baterija

Solarna baterija od dioda D223B može zapravo postati izvor električne struje. Ove diode imaju najvišeg napona i izrađuju se u staklenoj vitrini premazanoj bojom. Izlazni napon gotovog proizvoda može se odrediti iz proračuna da jedna dioda na suncu stvara 350 mV.

1. Stavite potreban broj radio komponenti u posudu i napunite je acetonom ili drugim rastvaračem i ostavite nekoliko sati.
2. Onda treba da uzmete tanjir prave veličine od ne metalni materijal i napraviti oznake za lemljenje komponenti napajanja.
3. Jednom natopljena, boja se lako može sastrugati.
4. Naoružani multimetrom, na suncu ili ispod sijalice određujemo pozitivni kontakt i savijamo ga. Diode su zalemljene okomito, jer U ovom položaju kristal najbolje proizvodi električnu energiju iz sunčeve energije. Dakle, na izlazu dobijamo maksimalni napon koji će solarna baterija generisati.

Osim dvije gore opisane metode, izvor napajanja može se sastaviti od folije. Domaća solarna baterija, napravljena prema uputama korak po korak opisanim u nastavku, moći će osigurati električnu energiju, iako vrlo male snage:

1. Za domaće će vam trebati bakarna folija površine 45 kv. cm Odrezani komad se tretira u otopini sapuna kako bi se uklonila masnoća s površine. Takođe je preporučljivo prati ruke kako ne bi ostale masne mrlje.
2. Emery je neophodan ukloniti zaštitni oksidni film i bilo koju drugu vrstu korozije iz rezne ravni.
3. List folije stavlja se na plamenik električnog štednjaka snage najmanje 1,1 kW i zagrijava do stvaranja crveno-narandžastih mrlja. Daljnjim zagrijavanjem, nastali oksidi se pretvaraju u oksid bakra. O tome svjedoči crna boja površine komada.
4. Nakon formiranja oksida, zagrijavanje se mora nastaviti u roku od 30 minuta tako da se formira oksidni film dovoljne debljine.
5. Pečenje prestaje i lim se hladi zajedno sa šporetom. Uz sporo hlađenje, bakar i oksid se hlade različitim brzinama, zbog čega se potonji lako skida.
6. Pod tekućom vodom oksidni ostaci se uklanjaju. U tom slučaju ne biste trebali savijati lim i mehanički trgati male komadiće kako ne biste oštetili tanki sloj oksida.
7. Drugi list se reže na veličinu prvog.
8. Stavite dva komada folije u plastičnu flašu od 2-5 litara sa odsečenim vratom. Osigurajte ih kopčama od aligatora. Moraju biti postavljeni tako da se nije se povezao.
9. Negativni terminal je spojen na obrađeni komad, a pozitivni terminal je spojen na drugi komad.
10. U teglu se sipa fiziološki rastvor. Njegovo nivo treba da bude 2,5 cm ispod gornje ivice elektroda. Za pripremu smjese 2–4 kašike soli(u zavisnosti od zapremine boce) rastvoriti u maloj količini vode.

Svi solarni paneli nisu prikladni za napajanje vikendice ili privatne kuće zbog svoje male snage. Ali mogu poslužiti kao izvor napajanja za radio ili punjenje malih električnih uređaja.

Video na temu

Energija koju proizvodi jedan modul nije dovoljna da zadovolji energetske potrebe. Fotoelektrični pretvarači su međusobno povezani jednim serijskim krugom.

Dijelovi koji čine solarnu bateriju:

1. Solarni moduli,kombinovani u okvire Od jedinica do nekoliko desetina fotonaponskih elemenata se kombinuju u jednom okviru. Za opskrbu električnom energijom cijele kuće trebat će vam nekoliko panela s elementima.
2. . Služi za akumulaciju primljene energije, koja se zatim može koristiti u mraku.
3. Kontroler. Prati pražnjenje i punjenje baterije.
4. . Pretvara jednosmjernu struju primljenu od solarnih modula u naizmjeničnu struju.

Solarni modul (ili fotonaponska ćelija) na osnovu p-n princip tranzicije, a njegova struktura je vrlo slična tranzistoru. Ako odsiječete kapu tranzistora i usmjerite sunčeve zrake na površinu, tada se pomoću uređaja spojenog na nju može odrediti sićušna električna struja. Solarni modul radi na istom principu, samo što je prelazna površina solarne ćelije mnogo veća.

Kao i mnoge vrste tranzistora, solarne ćelije su napravljene od kristalnog silicijuma.

Na osnovu tehnologije proizvodnje i materijala razlikuju se tri tipa modula:

1. Monocrystalline. Proizvedeno u obliku cilindričnih silicijumskih ingota. Prednosti elemenata su visoke performanse, kompaktnost i najduži vijek trajanja.
2. Tanki film. Slojevi fotoelektričnog pretvarača se raspršuju na tanku podlogu. Efikasnost tankoslojnih modula je relativno niska (7-13%).
3. Polycrystalline. Rastopljeni silicijum se sipa u četvrtasti kalup, a zatim se ohlađeni materijal seče na četvrtaste oblatne. Izvana se razlikuju od monokristalnih modula po tome što rubovi uglova polikristalnih ploča nisu odsječeni.

Baterija. Olovne baterije se najčešće koriste u solarnim panelima. Standardna baterija ima napon od 12 volti; da bi se dobio veći napon, sastavljaju se paketi baterija. Na ovaj način možete sastaviti jedinicu s naponom od 24 i 48 volti.

Solarni regulator punjenja. Kontroler punjenja radi na principu regulatora napona u automobilu. U osnovi, 12 volti proizvodi napon od 15 do 20 volti, a bez kontrolera mogu se oštetiti preopterećenjem. Kada je baterija 100% napunjena, kontroler isključuje module i štiti bateriju od ključanja.

Inverter. Solarni moduli proizvode jednosmjernu struju i za upotrebu kućanskih aparata a oprema zahtijeva naizmjeničnu struju i napon od 220 volti. Invertori su dizajnirani za pretvaranje jednosmjerne struje u naizmjeničnu struju.

Izbor komponenti za proizvodnju

Da biste smanjili troškove solarne stanice, morate je pokušati sami sastaviti. Da biste to učinili, morat ćete kupiti potrebne komponente; neke elemente možete napraviti sami.

Možete ga sami sastaviti:

• Okviri s fotoelektričnim pretvaračima;
• kontroler punjenja;
• inverter napona;

Najveći troškovi će biti vezani za kupovinu samih solarnih ćelija. Dijelovi se mogu naručiti iz Kine ili na eBayu, ova opcija će biti jeftinija.

Razborito je kupiti funkcionalne pretvarače s oštećenjima i nedostacima - proizvođač ih jednostavno odbija, ali su prilično servisni. Artikli se ne mogu kupiti različite veličine i snaga - maksimalna struja solarne baterije će biti ograničena strujom najmanjeg elementa.

Za izradu okvira sa solarnim ćelijama trebat će vam:

• aluminijumski profil;
• solarne ćelije (obično 36 komada za jedan okvir);
• lem i fluks;
• bušilica;
• izrađeni pričvršćivači;
• silikonski zaptivač;
• bakrena sabirnica;
• list prozirnog materijala (pleksiglas, polikarbonat, pleksiglas);
• list šperploče ili tekstolita (pleksiglas);
• Schottky diode;

Sama montaža pretvarača ima smisla samo ako je potrošnja energije niska. Kontroler punjenja unutra jednostavan dizajn Nije toliko skup, tako da nema puno smisla gubiti vrijeme na izradu uređaja.

DIY tehnologija proizvodnje

Za sastavljanje solarnih panela trebat će vam:

1. Dizajnirajte okvir (futrolu).
2. Zalemiti sve solarne ćelije u paralelni krug.
3. Pričvrstite solarne ćelije na okvir.
4. Učinite kućište hermetički zatvorenim - direktno izlaganje fotonaponskih ćelija atmosferskim padavinama je neprihvatljivo.
5. Postavite bateriju na područje najveće sunčeve svjetlosti.

Za zadovoljavanje energetskih potreba privatne kuće, jedan solarni panel (okvir) neće biti dovoljan. Na osnovu prakse, od jednog kvadratnom metru Solarni panel može proizvesti 120 vati snage. Za normalno opskrbu energijom stambene zgrade trebat će vam oko 20 četvornih metara. m površine solarnih ćelija.

Najčešće se baterije postavljaju na krov kuće na sunčanoj strani.

Montaža kućišta

Tijelo se može sastaviti od šperploče i letvica, ili od aluminijskih uglova i limova i pleksiglasa (tekstolit). Morate odlučiti koliko će elemenata biti postavljeno u okvir. Treba uzeti u obzir da je između elemenata potreban razmak od 3-5 mm, a veličina okvira se izračunava uzimajući u obzir te udaljenosti. Udaljenost je neophodna tako da se ploče tokom termičkog širenja ne dodiruju.

Montaža konstrukcije od aluminijumskog profila i pleksiglasa:

• pravokutni okvir izrađen je od aluminijskog ugla;
• U uglovima aluminijumskog kućišta izbušene su rupe za pričvršćivanje;
• on unutrašnji deo Silikonski zaptivač se nanosi po celom obodu profila kućišta;
• list pleksiglasa (tekstolit) je ugrađen u okvir i čvrsto pritisnut na okvir;
• Uglovi za montažu postavljaju se u uglove kućišta pomoću vijaka, koji sigurno pričvršćuju list prozirnog materijala u kućište;
• ostavite da se zaptivač dobro osuši;

To je to, telo je spremno. Prije postavljanja solarnih ćelija u kućište, morate temeljno obrisati površinu od prljavštine i prašine.

Povezivanje fotoćelija

Prilikom rukovanja fotoelektronskim elementima, treba imati na umu da su oni vrlo krhki i zahtijevaju pažljivo rukovanje. Prije spajanja ploča u serijski lanac, prvo se pažljivo, ali nježno obrišu - ploče moraju biti savršeno čiste.

Ako su fotoćelije kupljene sa zalemljenim vodičima, to pojednostavljuje proces povezivanja modula. Ali prije montaže, u ovom slučaju, potrebno je provjeriti kvalitetu gotovog lemljenja, a ako ima bilo kakvih nepravilnosti, eliminirati ih.

Fotonaponske ploče imaju kontakte s obje strane - to su kontakti različitih polariteta. Ako vodiči (sabirnice) još nisu zalemljeni, prvo ih morate zalemiti na kontakte ploča, a zatim spojiti fotonaponske elemente jedan na drugi.

Za lemljenje sabirnica na fotonaponske module potrebno je:

1. Izmjerite potrebnu dužinu gume i isecite na komade potrebna količina pruge.
2. Obrišite kontakte ploča alkoholom.
3. Nanesite tanak sloj fluksa na kontakt duž cijele dužine kontakta s jedne strane.
4. Postavite sabirnicu tačno po dužini kontakta i polako pomerajte zagrejano lemilo po celoj površini lemljenja.
5. Okrenite ploču i ponovite sve operacije lemljenja na drugoj strani.

Nemojte previše pritiskati lemilicu na ploču; element može puknuti. Također je potrebno provjeriti kvalitet lemljenja - eventualne nepravilnosti prednja strana Ne bi trebalo biti fotoćelija. Ako neravnine i hrapavost ostanu, morate ponovo pažljivo proći preko kontaktnog šava lemilom. Morate koristiti lemilo male snage.

Šta je potrebno učiniti za pravilno i precizno povezivanje fotonaponskih ćelija:

1. Ako nemate iskustva u montaži elemenata, preporučuje se korištenje površine za označavanje na koju ćete postaviti elemente (šperploča).
2. Postavite solarne panele striktno prema oznakama. Prilikom označavanja ne zaboravite ostaviti razmak između elemenata od 5 mm.
3. Prilikom lemljenja kontakata ploča, pazite na polaritet. Fotoćelije moraju biti pravilno sastavljene u serijski krug, inače baterija neće ispravno raditi.

Mehanička ugradnja panela:

1. Napravite oznake za ploče na tijelu.
2. Postavite solarne ćelije u kućište, postavljajući ih na pleksiglas. Učvrstite ga u okviru silikonskim ljepilom na označenim mjestima. Nemojte nanositi puno ljepila, samo malu kap u sredini ploče. Pažljivo pritiskajte da ne oštetite ploče.Tanjire je bolje ubaciti u kućište zajedno, to će biti nezgodno za jednu osobu.
3. Povežite sve žice duž rubova ploča na zajedničke sabirnice.

Prije brtvljenja panela, potrebno je testirati kvalitetu lemljenja. Konstrukcija se pažljivo približava sunčevoj svjetlosti i mjeri se napon na zajedničkim sabirnicama. Trebao bi biti unutar očekivanih vrijednosti.

Alternativno, zaptivanje se može izvršiti na sljedeći način:

1. Nanesite kapljice silikonski zaptivač između ploča a uz rubove tijela pažljivo prstima pritisnite rubove fotoćelija na pleksiglas. Potrebno je da elementi što čvršće priliježu prozirnoj podlozi.
2. Postavite malu težinu na sve ivice elemenata, na primjer, glave iz kompleta alata za automobil.
3. Ostavite da se zaptivač dobro osuši, ploče će za to vrijeme biti sigurno pričvršćene.
4. Zatim pažljivo premažite sve spojeve između ploča i rubova okvira. Odnosno, potrebno je podmazati sve u tijelu osim samih ploča. Dozvoljeno je da zaptivač dospije na rubove stražnje strane ploča.

Završna montaža solarne baterije

1. Ugradite konektor sa strane kućišta, Spojite konektor na Schottky.
2. Pokrijte vanjski dio ploče zaštitnim zaslonom od prozirnog materijala. U ovom slučaju, pleksiglas. Konstrukcija mora biti zatvorena i spriječiti prodiranje vlage u nju.
3. Preporučljivo je tretirati prednju stranu (pleksiglas), na primjer, lak (lak PLASTIK-71).

Za šta se koristi Schottky dioda? Ako svjetlost padne samo na dio solarne baterije, a drugi dio je zatamnjen, ćelije mogu otkazati.

Diode pomažu u izbjegavanju strukturalnog kvara u takvim slučajevima. U ovom slučaju, snaga se gubi za 25%, ali ne možete bez dioda - one šansiraju struju, struja zaobilazi fotoćelije. Da bi pad napona bio na minimumu, potrebno je koristiti poluvodiče niske otpornosti, kao što su Schottky diode.

Prednosti i mane solarne baterije

Solarni paneli imaju i prednosti i nedostatke. Da postoji samo jedna prednost od upotrebe fotoelektričnih pretvarača, cijeli svijet bi odavno prešao na ovu vrstu proizvodnje električne energije.

Prednosti:

1. Autonomija napajanja, nema ovisnosti o prekidima napona u centraliziranoj elektroenergetskoj mreži.
2. Bez pretplate za korištenje električne energije.

Nedostaci:

1. Visoka cijena opreme i elemenata.
2. Ovisnost o sunčevoj svjetlosti.
3. Mogućnost oštećenja elementa solarna baterija zbog nepovoljnih vremenskih uslova (grad, oluja, uragan).

U kojim slučajevima je preporučljivo koristiti instalaciju fotonaponskih ćelija:

1. Ako se objekt (kuća ili vikendica) nalazi na velikoj udaljenosti od dalekovoda. To bi mogla biti seoska vikendica na selu.
2. Kada se nekretnina nalazi na južnom sunčanom području.
3. Kada se kombinuje razne vrste energije. Na primjer, grijanje privatne kuće korištenjem grijanje na peći i solarne energije. Trošak solarne stanice male snage neće biti tako visok i može biti ekonomski opravdan u ovom slučaju.

Instalacija

Baterija mora biti postavljena na mjestu s maksimalnom izloženošću sunčevoj svjetlosti. Paneli se mogu montirati na krov kuće, na kruti ili rotirajući nosač.

Prednji dio solarnog panela trebao bi biti okrenut prema jugu ili jugozapadu pod uglom od 40 do 60 stepeni. Prilikom instalacije moraju se uzeti u obzir vanjski faktori. Ploče ne bi trebalo blokirati drvećem ili drugim predmetima, a prljavština ne bi trebala doći na njih.

1. Bolje je kupiti fotoćelije sa manjim nedostacima. Također su funkcionalne, samo ne tako lijepe izgled. Novi elementi su veoma skupi, sastavljanje solarne baterije neće biti ekonomski opravdano. Ako nema posebne žurbe, bolje je naručiti ploče na eBayu, koštat će još manje. Morate biti oprezni s isporukom iz Kine - postoji velika vjerovatnoća da dobijete neispravne dijelove.
2. Fotoćelije se moraju kupiti uz malu maržu, postoji velika vjerovatnoća njihovog lomljenja tokom instalacije, posebno ako nema iskustva u montaži takvih konstrukcija.
3. Ako se elementi još ne koriste, trebali biste ih sakriti na sigurno mjesto kako biste izbjegli lomljenje lomljivih dijelova. Nemojte slagati ploče u velike hrpe - mogu puknuti.
4. Prilikom prve montaže treba napraviti šablon, na kojem će se prije montaže označiti lokacije ploča. To olakšava mjerenje udaljenosti između elemenata prije lemljenja.
5. Lemljenje se mora obaviti lemilom male snage., i ni pod kojim okolnostima ne primjenjujte silu prilikom lemljenja.
6. Pogodnije je koristiti aluminijske uglove za sastavljanje kućišta, drvena konstrukcija manje pouzdan. Bolje je koristiti pleksiglas ili drugi sličan materijal kao lim na stražnjoj strani elemenata, pouzdaniji je od obojene šperploče i izgleda estetski ugodno.
7. Fotonaponski paneli bi trebali biti postavljeni na mjestima gdje će sunčeva svjetlost biti maksimalna tokom celog dana.

Dijagram kućnog napajanja

Sekvencijalni krug napajanja za privatnu kuću na solarni pogon je sljedeći:

1. Solarna baterija sa više panela, koji se nalaze na kosini krova kuće, ili na nosaču. Ovisno o potrošnji energije, može biti do 20 panela ili više. Baterija proizvodi jednosmjernu struju od 12 volti.
2. Kontroler punjenja. Uređaj štiti baterije od preranog pražnjenja i također ograničava napon u DC kolu. Tako kontroler štiti baterije od preopterećenja.
3. Inverter napona. Pretvara jednosmjernu struju u naizmjeničnu, čime se omogućava kućnim aparatima da troše električnu energiju.
4. Baterije. Za privatne kuće i vikendice ugrađuje se nekoliko baterija, povezujući ih u nizu. Služi za skladištenje energije. Energija baterije se koristi noću kada ćelije solarne baterije ne proizvode struju.
5. Brojilo struje.

Često se u privatnim kućama sistem napajanja dopunjava rezervnim generatorom.

Općenito, sastavljanje solarne baterije vlastitim rukama nije tako teško. Sve što vam treba je određeni alat, strpljenje i tačnost.

Čovječanstvo već desetljećima traga za alternativnim izvorima energije koji mogu barem djelomično zamijeniti postojeće. A najperspektivnije od svih danas izgledaju dvije: energija vjetra i sunčeva energija.

Istina, ni jedno ni drugo ne mogu obezbijediti kontinuiranu proizvodnju. To je zbog varijabilnosti ruže vjetrova i dnevnih vremenskih i sezonskih fluktuacija u intenzitetu sunčevog toka.

Današnja energetska industrija nudi tri glavna načina dobijanja električna energija, ali svi su na ovaj ili onaj način štetni za okoliš:

• Gorivo elektroenergetika- ekološki najzagađujući, praćen značajnim emisijama u atmosferu ugljen-dioksid, čađ i rasipna toplina, što uzrokuje smanjenje ozonskog omotača. Eksploatacija goriva za nju također uzrokuje značajnu štetu okolišu.
• Hidroenergija povezuje se s vrlo značajnim promjenama krajolika, plavljenjem korisnih zemljišta i nanosi štetu ribljim resursima.
• Nuklearne energije- ekološki najprihvatljiviji od tri, ali zahtijeva vrlo značajne troškove za održavanje sigurnosti. Svaka nesreća može biti povezana sa nanošenjem nepopravljive, dugotrajne štete prirodi. Osim toga, zahtijeva posebne mjere za odlaganje otpadnog goriva.

Strogo govoreći, nabavite struju sunčevo zračenje moguće je na više načina, ali većina njih koristi njegovu međutransformaciju u mehaničku, rotacijom osovine generatora, pa tek onda u električnu.

Takve elektrane postoje, koriste Stirlingove motore s vanjskim sagorijevanjem, imaju dobru efikasnost, ali imaju i značajan nedostatak: da bi se prikupila što više energije sunčevog zračenja, potrebno je proizvesti ogromna parabolična ogledala sa sistemima za praćenje položaj sunca.

Mora se reći da postoje rješenja za poboljšanje situacije, ali su sva prilično skupa.

Postoje metode koje omogućavaju direktno pretvaranje svjetlosne energije u električnu struju. I premda je fenomen fotoelektričnog efekta u poluvodičkom selenu otkriven već 1876. godine, tek 1953. godine, pronalaskom silicijumske fotoćelije, pojavila se prava mogućnost stvaranja solarnih ćelija za proizvodnju električne energije.

U to vrijeme već se pojavila teorija koja je omogućila objašnjenje svojstava poluvodiča i stvaranje praktične tehnologije za njih. industrijska proizvodnja. Do danas, ovo je rezultiralo pravom poluvodičkom revolucijom.

Rad solarne baterije zasniva se na fenomenu fotoelektričnog efekta poluvodiča p-n spoj, što je u suštini obična silikonska dioda. Kada je osvijetljen, na njegovim terminalima se pojavljuje fotonapon od 0,5~0,55 V.

Koristeći električni generatori i baterija, potrebno je uzeti u obzir razlike koje postoje između . Spajanjem trofaznog elektromotora na odgovarajuću mrežu možete utrostručiti njegovu izlaznu snagu.

Prateći određene preporuke, uz minimalne troškove u smislu resursa i vremena, moguće je izraditi energetski dio visokofrekventnog impulsnog pretvarača za potrebe domaćinstva. Možete proučiti strukturne i dijagrame kola takvih izvora napajanja.

Strukturno, svaki element solarne baterije izrađen je u obliku silikonske pločice površine nekoliko cm2, na kojoj se formira mnogo takvih fotodioda povezanih u jedan krug. Svaka takva ploča je poseban modul koji proizvodi određeni napon i struju kada je izložen sunčevoj svjetlosti.

Povezivanjem takvih modula u bateriju i kombinacijom njihove paralelno-serijske veze, možete dobiti širok raspon vrijednosti izlazne snage.

Glavni nedostaci solarnih panela:

• Velika neravnomjernost i nepravilan izlaz energije u zavisnosti od vremena i sezonske visine sunca.
• Ograničava snagu cijele baterije ako je barem jedan njen dio zasjenjen.
• Ovisnost o smjeru sunca u različito doba dana. Za maksimum efektivna upotreba Baterija mora biti osigurana da uvijek bude usmjerena prema suncu.
• U vezi sa navedenim, potreba za skladištenjem energije. Najveća potrošnja energije javlja se u vrijeme kada je njena proizvodnja minimalna.
• Za strukturu dovoljne snage potrebna je velika površina.
• Krhkost dizajna baterije, potreba za stalnim čišćenjem njene površine od prljavštine, snijega itd.
• Solarni moduli rade najefikasnije na 25°C. Tokom rada, sunce ih zagrijava na mnogo više visoke temperature, što značajno smanjuje njihovu efikasnost. Za održavanje efikasnosti na optimalan nivo, potrebno je osigurati hlađenje baterije.

Treba napomenuti da razvoj solarnih ćelija koristi najnoviji materijali i tehnologije. Ovo vam omogućava da postepeno eliminišete nedostatke svojstvene solarnim panelima ili smanjite njihov uticaj. Da, efikasnost najnoviji elementi korišćenjem organskih i polimernih modula, već je dostigao 35% i očekuje se da će dostići 90%, a to omogućava da se dobije mnogo veća snaga sa istim dimenzijama baterije ili, uz očuvanje energetske efikasnosti, značajno smanje dimenzije baterije. baterija.