Teknologi pembuatan panel surya. Panel surya (baterai) untuk rumah Bahan apa saja yang dibutuhkan untuk memproduksi panel surya

Umat ​​​​manusia sedang berupaya untuk beralih ke sumber pasokan listrik alternatif yang akan membantu menjaga kebersihan lingkungan dan mengurangi biaya pembangkitan energi. Produksi adalah metode industri modern. termasuk penerima tenaga surya, baterai, perangkat kontrol, inverter, dan perangkat lain yang dirancang untuk fungsi tertentu.

Baterai surya adalah elemen utama dari mana akumulasi sinar dimulai. DI DALAM dunia modern Bagi konsumen, ketika memilih panel, ada banyak kendala, karena industri menawarkan banyak produk yang disatukan dalam satu nama.

Sel surya silikon

Produk-produk ini populer di kalangan konsumen modern. Produksi mereka didasarkan pada silikon. Cadangannya di kedalaman tersebar luas, dan produksinya relatif murah. Sel silikon memiliki tingkat kinerja yang lebih baik dibandingkan dengan baterai surya lainnya.

Jenis elemen

Jenis silikon berikut diproduksi:

• monokristalin;
• polikristalin;
• amorf.

Bentuk perangkat di atas berbeda dalam cara atom silikon disusun dalam kristal. Perbedaan utama antara elemen-elemen tersebut adalah perbedaan indikator konversi energi cahaya, yang untuk dua jenis pertama kira-kira berada pada tingkat yang sama dan melebihi nilai perangkat yang terbuat dari silikon amorf.

Industri saat ini menawarkan beberapa model penangkap cahaya matahari. Perbedaannya terletak pada peralatan apa yang digunakan untuk produksi panel surya. Teknologi manufaktur dan jenis bahan awal berperan.

Tipe monokristalin

Elemen-elemen ini terdiri dari sel-sel silikon yang diikat menjadi satu. Menurut metode ilmuwan Czochralski, silikon yang benar-benar murni dihasilkan, dari mana kristal tunggal dibuat. Proses selanjutnya adalah pemotongan produk setengah jadi yang dibekukan dan dikeraskan menjadi pelat dengan ketebalan 250 hingga 300 mikron. Lapisan tipis dijenuhkan dengan jaring elektroda logam. Meskipun biaya produksinya tinggi, unsur-unsur tersebut digunakan cukup luas karena tingkat konversinya yang tinggi (17-22%).

Pembuatan elemen polikristalin

Sel surya polikristalin terdiri dari fakta bahwa massa silikon cair didinginkan secara bertahap. Produksinya tidak memerlukan peralatan yang mahal, sehingga biaya perolehan silikon berkurang. Perangkat penyimpanan tenaga surya polikristalin memiliki faktor efisiensi yang lebih rendah (11-18%), berbeda dengan perangkat penyimpanan surya monokristalin. Hal ini dijelaskan oleh fakta bahwa selama proses pendinginan, massa silikon jenuh dengan gelembung granular kecil, yang menyebabkan pembiasan sinar tambahan.

Elemen silikon amorf

Produk tersebut tergolong jenis khusus, karena tergolong dalam jenis silikon berasal dari nama bahan yang digunakan, dan produksi sel surya dilakukan dengan menggunakan teknologi perangkat film. Selama proses pembuatan, kristal digantikan oleh silikon hidrogen atau silan, lapisan tipis yang menutupi substrat. Baterainya paling banyak nilai rendah efisiensinya, hanya sampai 6%. Meskipun demikian, ada beberapa elemen kelemahan yang signifikan, memiliki sejumlah keunggulan yang tidak dapat disangkal yang memberi mereka hak untuk berdiri di samping tipe-tipe yang disebutkan di atas:

• nilai penyerapan optik dua lusin kali lebih tinggi dibandingkan perangkat penyimpanan monokristalin dan polikristalin;
• Memiliki ketebalan minimal lapisan, hanya 1 mikron;
• cuaca mendung tidak mempengaruhi pekerjaan konversi cahaya, tidak seperti jenis lainnya;
• Karena kekuatan lenturnya yang tinggi, dapat digunakan di tempat yang sulit tanpa masalah.

Ketiga jenis konverter tenaga surya yang dijelaskan di atas dilengkapi dengan produk hybrid yang terbuat dari bahan dengan sifat ganda. Karakteristik tersebut dicapai jika elemen jejak atau nanopartikel dimasukkan dalam silikon amorf. Bahan yang dihasilkan mirip dengan silikon polikristalin, tetapi berbeda dengan indikator teknis baru.

Bahan baku produksi sel surya tipe film dari CdTe

Pilihan bahan ditentukan oleh kebutuhan untuk mengurangi biaya produksi dan meningkatkan kinerja teknis. Bahan penyerap cahaya yang paling umum digunakan adalah kadmium telurida. Pada tahun 70-an abad terakhir, CdTe dianggap sebagai pesaing utama penggunaan ruang angkasa, dalam industri modern telah banyak digunakan dalam energi surya.

Bahan ini diklasifikasikan sebagai racun kumulatif, sehingga perdebatan mengenai bahayanya terus berlanjut. Penelitian para ilmuwan telah membuktikan fakta bahwa tingkat tersebut zat berbahaya memasuki atmosfer dapat diterima dan tidak membahayakan lingkungan. Tingkat efisiensinya hanya 11%, namun biaya konversi listrik dari elemen tersebut 20-30% lebih rendah dibandingkan perangkat jenis silikon.

Akumulator sinar terbuat dari selenium, tembaga dan indium

Semikonduktor dalam perangkat ini adalah tembaga, selenium, dan indium; terkadang indium dapat diganti dengan galium. Hal ini disebabkan tingginya permintaan indium untuk produksi monitor tipe datar. Oleh karena itu, opsi substitusi ini dipilih, karena bahan tersebut memiliki sifat yang serupa. Namun dalam hal indikator efisiensi, penggantian memainkan peran penting; memproduksi baterai surya tanpa galium akan meningkatkan efisiensi perangkat sebesar 14%.

Kolektor surya berbasis polimer

Elemen-elemen ini tergolong teknologi muda karena baru-baru ini muncul di pasar. Semikonduktor organik menyerap cahaya untuk mengubahnya menjadi energi listrik. Fullerene dari gugus karbon, polifenilen, tembaga phthalocyanine, dll digunakan untuk produksi, sehingga diperoleh film tipis (100 nm) dan fleksibel, yang dalam pengoperasiannya memberikan koefisien efisiensi 5-7%. Nilainya memang kecil, namun produksi panel surya fleksibel memiliki beberapa aspek positif:

• sejumlah besar uang tidak dihabiskan untuk produksi;
• kemampuan untuk memasang baterai fleksibel pada tikungan yang mengutamakan elastisitas;
• kemudahan komparatif dan aksesibilitas instalasi;
• baterai fleksibel tidak menyediakan efek berbahaya pada lingkungan.

Etsa kimia selama produksi

Sel surya yang paling mahal adalah wafer silikon multikristalin atau monokristalin. Untuk efisiensi maksimum, bentuk persegi semu dipotong; bentuk yang sama memungkinkan pelat dikemas rapat di modul masa depan. Setelah proses pemotongan, lapisan mikroskopis dari permukaan yang rusak tetap berada di permukaan, yang dihilangkan dengan menggunakan etsa dan tekstur untuk meningkatkan penerimaan sinar datang.

Permukaan yang diproses dengan cara ini adalah mikropiramida yang letaknya kacau, yang memantulkan cahaya dari tepinya mengenai permukaan samping tonjolan lainnya. Prosedur melonggarkan tekstur mengurangi reflektifitas material sekitar 25%. Selama proses etsa, serangkaian perlakuan asam dan basa digunakan, tetapi pengurangan ketebalan lapisan secara signifikan tidak dapat diterima, karena pelat tidak dapat menahan perlakuan berikut.

Semikonduktor dalam sel surya

Teknologi manufaktur sel surya mengasumsikan bahwa konsep dasar elektronik solid-state adalah sambungan p-n. Jika Anda menggabungkan konduktivitas elektronik tipe-n dan konduktivitas lubang tipe-p dalam satu pelat, maka sambungan p-n akan muncul pada titik kontak. Utama sifat fisik Dengan definisi ini, menjadi mungkin untuk berfungsi sebagai penghalang dan memungkinkan listrik mengalir dalam satu arah. Efek inilah yang memungkinkan Anda melakukan pekerjaan penuh sel surya.

Akibat difusi fosfor, lapisan tipe-n terbentuk di ujung pelat, yang terletak di permukaan elemen pada kedalaman hanya 0,5 mikron. Produksi baterai surya melibatkan penetrasi dangkal pembawa tanda berlawanan yang muncul di bawah pengaruh cahaya. Jalur mereka ke zona pengaruh persimpangan pn harus pendek, jika tidak mereka dapat membatalkan satu sama lain ketika bertemu, tanpa menghasilkan listrik dalam jumlah berapa pun.

Penggunaan etsa kimia plasma

Desain baterai surya meliputi permukaan depan dengan kisi-kisi terpasang untuk mengumpulkan arus dan sisi belakang yang merupakan kontak kontinu. Pada fenomena difusi, terjadi korsleting listrik antara dua bidang dan disalurkan ke ujung.

Untuk menghilangkan korsleting, peralatan panel surya digunakan, yang memungkinkan hal ini dilakukan dengan menggunakan bahan kimia plasma, etsa kimia, atau laser mekanis. Metode paparan bahan kimia plasma sering digunakan. Pengetsaan dilakukan secara bersamaan pada tumpukan wafer silikon yang ditumpuk menjadi satu. Hasil dari proses ini bergantung pada lamanya perawatan, komposisi produk, ukuran persegi bahan, arah pancaran aliran ion, dan faktor lainnya.

Penerapan lapisan anti-reflektif

Dengan menerapkan tekstur pada permukaan elemen, pantulan dikurangi menjadi 11%. Artinya sepersepuluh sinar hanya dipantulkan dari permukaan dan tidak ikut serta dalam pembentukan listrik. Untuk mengurangi kerugian tersebut, pelapisan dengan penetrasi yang dalam pulsa cahaya tanpa memantulkannya kembali. Para ilmuwan, dengan mempertimbangkan hukum optik, menentukan komposisi dan ketebalan lapisan, sehingga produksi dan pemasangan panel surya dengan lapisan seperti itu mengurangi pantulan hingga 2%.

Hubungi metalisasi di sisi depan

Permukaan elemen dirancang untuk menyerap radiasi dalam jumlah terbesar; persyaratan inilah yang menentukan karakteristik dimensi dan teknis dari bahan yang diterapkan. jaring logam. Saat memilih desain muka, para insinyur menangani dua masalah yang berlawanan. Pengurangan kerugian optik terjadi dengan garis yang lebih tipis dan lokasinya pada jarak yang lebih jauh satu sama lain. Produksi baterai surya dengan ukuran jaringan yang lebih besar menyebabkan fakta bahwa beberapa muatan tidak punya waktu untuk mencapai kontak dan hilang.

Oleh karena itu, para ilmuwan telah membakukan nilai jarak dan ketebalan garis untuk setiap logam. Strip yang terlalu tipis membuka ruang pada permukaan elemen untuk menyerap sinar, namun tidak menghantarkan banyak arus. Metode modern penerapan metalisasi terdiri dari sablon. Sebagai bahan, pasta yang mengandung perak paling bisa dibenarkan. Karena penggunaannya, efisiensi elemen meningkat 15-17%.

Metalisasi di bagian belakang perangkat

Logam diterapkan ke bagian belakang perangkat sesuai dengan dua skema, yang masing-masing melakukan tugasnya sendiri. Aluminium disemprotkan dalam lapisan tipis terus menerus ke seluruh permukaan, kecuali lubang individual, dan lubang tersebut diisi dengan pasta yang mengandung perak, yang berperan sebagai kontak. Lapisan aluminium padat berfungsi sebagai semacam perangkat cermin di sisi belakang untuk muatan bebas yang dapat hilang dalam ikatan kisi kristal yang rusak. Dengan lapisan ini, panel surya beroperasi 2% lebih bertenaga. Ulasan konsumen mengatakan bahwa elemen tersebut lebih tahan lama dan tidak terlalu bergantung pada cuaca mendung.

Membuat panel surya dengan tangan Anda sendiri

Tidak semua orang bisa memesan dan memasang sumber tenaga surya di rumah, karena biayanya saat ini cukup mahal. Oleh karena itu, banyak perajin dan perajin yang menguasai produksi panel surya di rumah.

Beli set fotosel untuk perakitan mandiri dapat ditemukan di Internet di berbagai situs. Biayanya tergantung pada jumlah pelat yang digunakan dan kapasitasnya. Misalnya, kit berdaya rendah, dari 63 hingga 76 W dengan 36 pelat, berharga 2.350-2560 rubel. masing-masing. Di sini mereka juga membeli barang-barang kerja yang ditolak jalur produksi untuk beberapa alasan.

Saat memilih jenis konverter fotolistrik, pertimbangkan fakta bahwa elemen polikristalin lebih tahan terhadap cuaca mendung dan bekerja lebih efisien daripada elemen monokristalin, tetapi memiliki masa pakai lebih pendek. Yang monokristalin memiliki efisiensi lebih tinggi dalam cuaca cerah, dan akan bertahan lebih lama.

Untuk mengatur produksi panel surya di rumah, Anda perlu melakukan perhitungan beban total semua perangkat yang akan ditenagai oleh konverter masa depan, dan menentukan kekuatan perangkat. Ini menentukan jumlah fotosel, sekaligus memperhitungkan sudut kemiringan panel. Beberapa pengrajin menyediakan kemungkinan untuk mengubah posisi bidang akumulasi tergantung pada ketinggian titik balik matahari, dan di musim dingin - pada ketebalan salju yang turun.

Berbagai bahan digunakan untuk membuat bodi. Paling sering, sudut aluminium atau baja tahan karat dipasang, kayu lapis, chipboard, dll digunakan.Bagian transparan terbuat dari kaca organik atau biasa. Ada fotosel yang dijual dengan konduktor yang sudah disolder, lebih baik membelinya, karena tugas perakitannya disederhanakan. Pelat tidak ditumpuk satu di atas yang lain - pelat bawah dapat menimbulkan retakan mikro. Solder dan fluks sudah diterapkan sebelumnya. Lebih mudah untuk menyolder elemen dengan menempatkannya langsung di sisi kerja. Pada akhirnya, pelat luar dilas ke busbar (konduktor yang lebih lebar), setelah itu "minus" dan "plus" dikeluarkan.

Setelah pekerjaan selesai, panel diuji dan disegel. Pengrajin luar negeri menggunakan senyawa untuk ini, tetapi bagi pengrajin kami harganya cukup mahal. Konverter buatan sendiri disegel dengan silikon, dan bagian belakangnya dilapisi dengan pernis berbahan dasar akrilik.

Sebagai kesimpulan, harus dikatakan bahwa review dari para master yang telah melakukan ini selalu positif. Setelah mengeluarkan uang untuk pembuatan dan pemasangan konverter, keluarga tersebut dengan cepat membayarnya dan mulai menghemat uang dengan menggunakan energi gratis.

Memperoleh listrik dari sumber listrik alternatif merupakan upaya yang sangat mahal. Misalnya, penggunaan energi matahari saat membeli peralatan yang sudah jadi akan mengharuskan Anda mengeluarkan banyak uang. Namun saat ini dimungkinkan untuk merakit panel surya dengan tangan Anda sendiri untuk rumah musim panas atau rumah pribadi dari sel surya yang sudah jadi atau bahan lain yang tersedia. Dan sebelum Anda mulai membeli komponen yang diperlukan dan merancang suatu struktur, perlu dipahami apa itu baterai surya dan prinsip pengoperasiannya.

Baterai surya: apa itu dan bagaimana cara kerjanya?

Orang yang pertama kali dihadapkan pada tugas ini langsung memiliki pertanyaan: “Bagaimana cara merakit baterai surya?” atau “Bagaimana cara membuat panel surya?” Namun setelah mempelajari perangkat dan prinsip pengoperasiannya, masalah dalam implementasi proyek ini akan hilang dengan sendirinya. Toh, desain dan prinsip pengoperasiannya sederhana dan tidak menimbulkan kesulitan saat membuat sumber listrik di rumah.

Baterai surya (SB) - ini adalah pengubah energi fotovoltaik yang dipancarkan matahari menjadi energi listrik, yang dihubungkan dalam bentuk serangkaian elemen dan dibungkus dalam struktur pelindung. Pengonversi - elemen semikonduktor yang terbuat dari silikon untuk pembangkitan arus searah . Mereka diproduksi dalam tiga jenis:

• Monokristalin;
• Polikristalin;
• Amorf (film tipis).

Prinsip pengoperasian perangkat didasarkan pada efek fotoelektrik. Sinar matahari yang mengenai fotosel melumpuhkan elektron bebas dari orbit terakhir setiap atom pada wafer silikon. Bergerak jumlah besar Elektron bebas di antara elektroda baterai menghasilkan arus searah. Selanjutnya diubah menjadi arus bolak-balik untuk mengalirkan listrik ke rumah.

Pemilihan fotosel

Sebelum memulai pekerjaan desain untuk membuat panel di rumah, Anda harus memilih salah satu dari tiga jenis konverter energi surya. Untuk memilih elemen yang sesuai, Anda perlu mengetahui karakteristik teknisnya:

• Monokristalin. Efisiensi pelat ini adalah 12–14%. Namun, mereka sensitif terhadap jumlah cahaya yang masuk. Awan tipis secara signifikan mengurangi jumlah listrik yang dihasilkan. Kehidupan pelayanan hingga 30 tahun.
• Polikristalin. Elemen-elemen ini mampu memberikan efisiensi 7–9%. Namun mereka tidak terpengaruh oleh kualitas penerangan dan mampu mengalirkan jumlah arus yang sama dalam cuaca berawan dan bahkan berawan. Masa operasional - 20 tahun.
• Amorf. Diproduksi dari silikon fleksibel. Mereka menghasilkan efisiensi sekitar 10%. Jumlah listrik yang dihasilkan tidak berkurang oleh kualitas cuaca. Namun produksi yang mahal dan rumit membuat mereka sulit diperoleh.

Untuk membuat SB sendiri, Anda dapat membeli konverter tipe B (kelas dua). Ini termasuk elemen dengan cacat kecil, meskipun beberapa komponen diganti, biaya baterai akan 2-3 kali lebih murah dari harga pasar, sehingga Anda akan menghemat uang Anda.

Untuk menyediakan listrik ke rumah pribadi dari sumber energi alternatif, dua jenis pelat pertama paling cocok.

Pemilihan dan desain lokasi

Lebih baik menempatkan baterai sesuai dengan prinsip: semakin tinggi semakin baik. Tempat yang bagus ada atap rumah, tidak ada bayangan pohon atau bangunan lain di atasnya. Jika desain langit-langit tidak memungkinkan untuk menopang berat pemasangan, maka lokasi sebaiknya dipilih di area dacha yang menerima radiasi matahari paling banyak.

Panel yang dirakit harus diposisikan sedemikian rupa sehingga sinar matahari jatuh tegak lurus mungkin ke elemen silikon. Pilihan ideal Seluruh instalasi dapat disesuaikan ke arah belakang matahari.

Membuat baterai Anda sendiri

Anda tidak akan dapat menyediakan listrik 220 V ke rumah atau pondok Anda dari baterai surya, karena... Ukuran baterai seperti itu akan sangat besar. Satu piring menghasilkan listrik dengan tegangan 0,5 V. Pilihan terbaik adalah bank daya dengan tegangan pengenal 18 V. Berdasarkan ini, dihitung jumlah yang dibutuhkan fotosel untuk perangkat.

Perakitan bingkai

Pertama-tama, kebutuhan baterai surya buatan sendiri bingkai pelindung (perumahan). Bisa dibuat dari sudut aluminium 30x30 mm atau dari balok kayu di rumah. Saat menggunakan profil logam, salah satu rak dilubangi dengan file pada sudut 45 derajat, dan rak kedua dipotong pada sudut yang sama. Bagian rangka, dipotong sesuai ukuran yang diinginkan dengan ujung mesin, dipelintir menggunakan kotak yang terbuat dari bahan yang sama. Kaca pelindung direkatkan ke bingkai yang sudah jadi menggunakan silikon.

Pelat solder

Saat menyolder elemen di rumah, Anda perlu mengetahuinya untuk meningkatkan tegangan perlu dihubungkan secara berurutan, dan untuk meningkatkan kekuatan saat ini - paralel. Pelat batu api diletakkan di atas kaca, menyisakan jarak 5 mm di antara keduanya di setiap sisi. Kesenjangan ini diperlukan untuk meredam kemungkinan ekspansi termal elemen saat dipanaskan. Konverter memiliki dua jalur: di satu sisi " plus", dengan yang lain - " dikurangi" Semua bagian dihubungkan secara seri menjadi satu rangkaian. Kemudian konduktor dari komponen terakhir rantai dibawa ke bus umum.

Untuk menghindari pelepasan daya sendiri pada perangkat di malam hari atau dalam cuaca mendung, para ahli merekomendasikan untuk memasang dioda Schottky 31DQ03 atau analognya pada kontak dari titik "tengah".

Setelah menyelesaikan pekerjaan menyolder, gunakan multimeter untuk memeriksa tegangan keluaran, yang seharusnya 18–19 V untuk memasok listrik sepenuhnya ke rumah pribadi.

Perakitan panel

Konverter yang disolder ditempatkan ke dalam wadah yang sudah jadi Silikon diterapkan ke bagian tengah setiap elemen batu api, dan ditutup dengan alas papan serat di atasnya untuk mengencangkannya. Setelah itu struktur ditutup dengan penutup, dan semua sambungan disegel dengan sealant atau silikon. Panel yang sudah jadi dipasang pada dudukan atau bingkai.

Baterai surya dari bahan bekas

Selain merakit SB dari fotosel yang dibeli, SB juga dapat dirakit dari bahan bekas yang dimiliki oleh setiap amatir radio: transistor, dioda, dan foil.

Baterai transistor

Untuk tujuan ini, bagian yang paling cocok adalah Transistor tipe KT atau P. Di dalamnya ada sebuah lubang yang agak besar sel semikonduktor silikon, diperlukan untuk produksi listrik. Setelah memilih jumlah komponen radio yang diperlukan, Anda perlu memotong penutup logamnya. Untuk melakukan ini, Anda perlu menjepitnya dengan golok dan menggunakan gergaji besi untuk memotong bagian atasnya dengan hati-hati. Di dalamnya Anda dapat melihat piring yang berfungsi sebagai fotosel.

Transistor untuk baterai dengan tutup gergajian

Semua bagian ini memiliki tiga kontak: basis, emitor dan kolektor. Saat merakit SB, Anda harus memilih sambungan kolektor karena perbedaan potensial terbesar.

Perakitan dilakukan pada bidang datar dari bahan dielektrik apa pun. Transistor perlu disolder ke sirkuit serial terpisah, dan rantai ini, secara bergantian terhubung secara paralel.

Perhitungan sumber arus yang sudah jadi dapat dilakukan dari karakteristik komponen radio. Satu transistor menghasilkan tegangan 0,35 V dan arus dengan hubung singkat 0,25 μA.

Baterai dioda

Baterai surya terbuat dari dioda D223B sebenarnya bisa menjadi sumber arus listrik. Dioda ini punya tegangan tertinggi dan dibuat dalam wadah kaca yang dilapisi cat. Tegangan keluaran produk jadi dapat ditentukan dari perhitungan bahwa satu dioda di bawah sinar matahari menghasilkan 350 mV.

1. Tempatkan komponen radio dalam jumlah yang diperlukan dalam wadah dan isi dengan aseton atau pelarut lain dan biarkan selama beberapa jam.
2. Maka Anda perlu mengambil piringnya ukuran yang tepat dari tidak bahan logam dan membuat tanda untuk menyolder komponen catu daya.
3. Setelah direndam, cat dapat dengan mudah terkelupas.
4. Berbekal multimeter, di bawah sinar matahari atau di bawah bola lampu kita menentukan kontak positif dan membengkokkannya. Dioda disolder secara vertikal, Karena Pada posisi ini, kristal menghasilkan listrik paling baik dari energi matahari. Oleh karena itu, pada keluarannya kita mendapatkan tegangan maksimum yang akan dihasilkan baterai surya.

Selain dua cara yang dijelaskan di atas, sumber listrik dapat dirakit dari foil. Baterai surya buatan sendiri, dibuat sesuai dengan petunjuk langkah demi langkah yang dijelaskan di bawah ini, akan mampu menghasilkan listrik, meskipun dayanya sangat rendah:

1. Untuk buatan sendiri, Anda perlu kertas tembaga luas 45 m2. cm Potongan yang dipotong diolah dalam air sabun untuk menghilangkan lemak dari permukaan. Disarankan juga untuk mencuci tangan agar tidak meninggalkan noda minyak.
2. Emery diperlukan lepaskan lapisan oksida pelindung dan segala jenis korosi lainnya dari bidang pemotongan.
3. Selembar kertas timah diletakkan di atas pembakar kompor listrik dengan daya minimal 1,1 kW dan dipanaskan hingga terbentuk bintik-bintik merah jingga. Dengan pemanasan lebih lanjut, oksida yang dihasilkan diubah menjadi oksida tembaga. Hal ini dibuktikan dengan warna hitam pada permukaan potongan.
4. Setelah terbentuk oksida, pemanasan harus dilanjutkan dalam waktu 30 menit sehingga terbentuk lapisan oksida dengan ketebalan yang cukup.
5. Pemanggangan berhenti dan lembaran menjadi dingin bersama dengan kompor. Dengan pendinginan lambat, tembaga dan oksida mendingin pada kecepatan yang berbeda, yang membuatnya mudah terkelupas.
6. Di bawah air mengalir residu oksida dihilangkan. Dalam hal ini, Anda tidak boleh membengkokkan lembaran dan merobek potongan-potongan kecil secara mekanis agar tidak merusak lapisan tipis oksida.
7. Lembaran kedua dipotong sesuai ukuran lembar pertama.
8. Tempatkan dua lembar kertas timah ke dalam botol plastik berukuran 2-5 liter dengan bagian leher terpotong. Amankan mereka dengan klip buaya. Mereka harus diposisikan sedemikian rupa tidak terhubung.
9. Terminal negatif dihubungkan ke bagian yang diproses, dan terminal positif dihubungkan ke bagian kedua.
10. Larutan garam dituangkan ke dalam toples. Miliknya ketinggiannya harus 2,5 cm di bawah tepi atas elektroda. Untuk menyiapkan campuran 2–4 sendok makan garam(tergantung volume botol) larutkan dalam sedikit air.

Semua panel surya tidak cocok untuk menyediakan listrik ke pondok atau rumah pribadi karena dayanya yang rendah. Tapi mereka bisa berfungsi sebagai sumber listrik untuk radio atau mengisi daya peralatan listrik kecil.

Video tentang topik tersebut

Energi yang dihasilkan oleh satu modul tidak cukup untuk memenuhi kebutuhan energi. Konverter fotolistrik dihubungkan satu sama lain melalui satu rangkaian seri.

Bagian-bagian yang menyusun baterai surya:

1. Modul surya,digabungkan menjadi bingkai.Dari unit hingga beberapa lusin elemen fotovoltaik digabungkan dalam satu bingkai. Untuk menyediakan listrik ke seluruh rumah, Anda memerlukan beberapa panel dengan elemen.
2. . Berfungsi untuk mengakumulasi energi yang diterima, yang kemudian dapat digunakan dalam kegelapan.
3. Pengendali. Ini memonitor pengosongan dan pengisian baterai.
4. . Mengubah arus searah yang diterima dari modul surya menjadi arus bolak-balik.

Modul surya (atau sel fotovoltaik) berdasarkan prinsip p-n transisi, dan strukturnya sangat mirip dengan transistor. Jika Anda memotong tutup transistor dan mengarahkan sinar matahari ke permukaan, maka arus listrik kecil dapat ditentukan dengan perangkat yang terhubung dengannya. Modul surya bekerja dengan prinsip yang sama, hanya saja permukaan transisi sel surya jauh lebih besar.

Seperti banyak jenis transistor, sel surya terbuat dari silikon kristal.

Berdasarkan teknologi manufaktur dan bahan, ada tiga jenis modul:

1. Monokristalin. Diproduksi dalam bentuk ingot silikon silinder. Keunggulan elemen ini adalah kinerja tinggi, kekompakan, dan masa pakai paling lama.
2. Film pendek. Lapisan konverter fotolistrik disemprotkan ke substrat tipis. Efisiensi modul film tipis relatif rendah (7-13%).
3. Polikristalin. Silikon cair dituangkan ke dalam cetakan persegi, kemudian bahan yang didinginkan dipotong menjadi wafer persegi. Secara eksternal, mereka berbeda dari modul monokristalin karena tepi sudut pelat polikristalin tidak terpotong.

Baterai. Baterai timbal-asam paling umum digunakan pada panel surya. Baterai standar memiliki tegangan 12 volt, untuk mendapatkan tegangan yang lebih tinggi, paket baterai dirakit. Dengan cara ini Anda bisa merakit unit dengan tegangan 24 dan 48 volt.

Pengontrol muatan surya. Pengontrol muatan beroperasi berdasarkan prinsip pengatur tegangan di dalam mobil. Pada dasarnya 12 volt menghasilkan tegangan 15 hingga 20 volt, dan tanpa pengontrol dapat rusak karena kelebihan beban. Saat baterai terisi 100%, pengontrol mematikan modul dan melindungi baterai agar tidak mendidih.

Pembalik. Modul surya menghasilkan arus searah, dan untuk digunakan peralatan Rumah Tangga dan peralatan memerlukan arus bolak-balik dan tegangan 220 volt. Inverter dirancang untuk mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik.

Pemilihan komponen untuk pembuatan

Untuk mengurangi biaya pembangkit listrik tenaga surya, Anda perlu mencoba merakitnya sendiri. Untuk melakukan ini, Anda perlu membeli komponen yang diperlukan, beberapa elemen dapat dibuat sendiri.

Anda dapat merakitnya sendiri:

• bingkai dengan konverter fotolistrik;
• pengontrol pengisian daya;
• inverter tegangan;

Biaya terbesar akan terkait dengan pembelian sel surya itu sendiri. Suku cadang dapat dipesan dari China atau eBay, opsi ini akan lebih murah.

Adalah bijaksana untuk membeli konverter fungsional yang rusak dan cacat - konverter tersebut hanya ditolak oleh pabrikan, tetapi cukup berguna. Barang tidak dapat dibeli ukuran yang berbeda dan daya - arus maksimum baterai surya akan dibatasi oleh arus elemen terkecil.

Untuk membuat bingkai dengan sel surya, Anda memerlukan:

• profil aluminium;
• sel surya (biasanya 36 buah untuk satu bingkai);
• solder dan fluks;
• mengebor;
• membuat pengikat;
• segel silikon;
• busbar tembaga;
• selembar bahan transparan (kaca plexiglass, polikarbonat, kaca plexiglass);
• lembaran kayu lapis atau textolite (kaca plexiglass);
• dioda Schottky;

Merakit inverter sendiri hanya masuk akal jika konsumsi dayanya rendah. Pengontrol pengisian daya masuk desain sederhana Harganya tidak terlalu mahal, jadi tidak ada gunanya membuang waktu untuk membuat perangkat tersebut.

Teknologi manufaktur DIY

Untuk merakit panel surya Anda membutuhkan:

1. Desain bingkai (kotak).
2. Solder semua sel surya dalam rangkaian paralel.
3. Pasang sel surya ke bingkai.
4. Buat wadahnya tertutup rapat - paparan langsung sel fotovoltaik terhadap presipitasi atmosfer tidak dapat diterima.
5. Tempatkan baterai di tempat yang paling banyak terkena sinar matahari.

Untuk memenuhi kebutuhan energi rumah pribadi, satu panel surya (rangka) tidak akan cukup. Berdasarkan latihan, dari satu meter persegi Panel surya tersebut mampu menghasilkan daya sebesar 120 watt. Untuk pasokan energi normal ke bangunan tempat tinggal, dibutuhkan sekitar 20 meter persegi. m.luas sel surya.

Paling sering, baterai ditempatkan di atap rumah di sisi yang cerah.

Perakitan perumahan

Badannya dapat dirakit dari lembaran dan bilah kayu lapis, atau dari sudut dan lembaran aluminium serta kaca plexiglass (textolite). Anda perlu memutuskan berapa banyak elemen yang akan ditempatkan dalam bingkai. Harus diingat bahwa diperlukan celah 3-5 mm antara elemen, dan ukuran bingkai dihitung dengan mempertimbangkan jarak ini. Jarak ini diperlukan agar selama ekspansi termal pelat tidak saling bersentuhan.

Merakit struktur dari profil aluminium dan kaca plexiglass:

• bingkai persegi panjang terbuat dari sudut aluminium;
• Lubang untuk pengikat dibor di sudut badan aluminium;
• pada bagian dalam Sealant silikon diterapkan di sekeliling seluruh profil rumah;
• selembar kaca plexiglass (textolite) dipasang di bingkai dan ditekan dengan kuat ke bingkai;
• Sudut pemasangan ditempatkan di sudut casing menggunakan sekrup yang mengencangkan lembaran bahan transparan ke dalam casing dengan aman;
• sealant dibiarkan kering seluruhnya;

Itu saja, bodinya sudah siap. Sebelum menempatkan sel surya di dalam housing, Anda harus menyeka permukaan secara menyeluruh dari kotoran dan debu.

Koneksi fotosel

Saat menangani elemen fotoelektronik, Anda harus ingat bahwa elemen tersebut sangat rapuh dan memerlukan penanganan yang hati-hati. Sebelum menyambungkan pelat-pelat dalam rantai serial, pelat-pelat tersebut terlebih dahulu diseka dengan hati-hati namun lembut - pelat harus benar-benar bersih.

Jika fotosel dibeli dengan konduktor yang disolder, ini menyederhanakan proses penyambungan modul. Tetapi sebelum perakitan, dalam hal ini, perlu untuk memeriksa kualitas penyolderan yang sudah selesai, dan jika ada penyimpangan, hilangkan.

Pelat fotovoltaik memiliki kontak di kedua sisi - ini adalah kontak dengan polaritas berbeda. Jika konduktor (bus) belum disolder, Anda harus menyoldernya terlebih dahulu ke kontak pelat, dan kemudian menghubungkan elemen fotovoltaik satu sama lain.

Untuk menyolder busbar ke modul fotovoltaik, Anda memerlukan:

1. Ukur panjang ban yang dibutuhkan dan potong-potong kuantitas yang dibutuhkan garis-garis.
2. Bersihkan kontak pelat dengan alkohol.
3. Oleskan lapisan tipis fluks ke kontak di sepanjang kontak di satu sisi.
4. Tempatkan busbar tepat di sepanjang kontak dan gerakkan perlahan besi solder yang dipanaskan ke seluruh permukaan solder.
5. Balikkan pelat dan ulangi semua operasi penyolderan di sisi lainnya.

Jangan menekan besi solder terlalu keras ke pelat; elemennya bisa pecah. Penting juga untuk memeriksa kualitas penyolderan - apakah ada penyimpangan sisi depan Seharusnya tidak ada fotosel. Jika benjolan dan kekasaran masih ada, Anda harus hati-hati memeriksa kembali lapisan kontak dengan besi solder. Anda harus menggunakan besi solder berdaya rendah.

Apa yang perlu dilakukan untuk menyambungkan sel fotovoltaik dengan benar dan akurat:

1. Jika Anda tidak memiliki pengalaman dalam merakit elemen, disarankan untuk menggunakan permukaan penanda untuk meletakkan elemen (lembaran kayu lapis).
2. Posisikan panel surya secara ketat sesuai dengan penandaannya. Saat menandai, jangan lupa memberi jarak 5 mm antar elemen.
3. Saat menyolder kontak pelat, pastikan untuk memantau polaritasnya. Fotosel harus dipasang dengan benar dalam rangkaian seri, jika tidak baterai tidak akan berfungsi dengan baik.

Pemasangan mekanis panel:

1. Buat tanda untuk pelat di badan.
2. Tempatkan sel surya di dalam wadahnya, letakkan di atas kaca plexiglass. Amankan di bingkai dengan lem silikon di tempat yang ditandai. Lemnya jangan terlalu banyak, cukup setetes saja di tengah piring. Tekan dengan hati-hati agar tidak merusak pelat. Sebaiknya pindahkan pelat ke dalam wadah secara bersamaan, karena akan merepotkan satu orang.
3. Hubungkan semua kabel di sepanjang tepi pelat ke busbar umum.

Sebelum menyegel panel, Anda perlu menguji kualitas penyolderan. Strukturnya secara hati-hati didekatkan ke sinar matahari dan tegangan pada bus umum diukur. Itu harus berada dalam nilai yang diharapkan.

Alternatifnya, penyegelan dapat dilakukan sebagai berikut:

1. Oleskan tetesan segel silikon di antara lempengan-lempengan itu dan di sepanjang tepi badan, tekan dengan hati-hati tepi fotosel ke kaca plexiglass dengan jari Anda. Elemen-elemen tersebut harus pas sekencang mungkin dengan alas transparan.
2. Tempatkan beban kecil di semua tepi elemen, misalnya, kepala dari peralatan mobil.
3. Biarkan sealant benar-benar kering, pelat akan terpasang dengan aman selama waktu ini.
4. Kemudian lapisi dengan hati-hati semua sambungan antara pelat dan tepi bingkai. Artinya, Anda perlu melumasi semua yang ada di tubuh kecuali pelat itu sendiri. Sealant diperbolehkan untuk menempel di tepi sisi belakang pelat.

Perakitan akhir baterai surya

1. Pasang konektor di sisi rumahan, Hubungkan konektor ke Schottky.
2. Tutupi bagian luar pelat dengan layar pelindung terbuat dari bahan transparan. Dalam hal ini, kaca plexiglass. Strukturnya harus tertutup rapat dan mencegah masuknya uap air ke dalamnya.
3. Disarankan untuk merawat sisi depan (plexiglass), misalnya pernis (pernis PLASTIK-71).

Untuk apa dioda Schottky? Jika cahaya hanya menyinari sebagian baterai surya, dan bagian lainnya menjadi gelap, sel mungkin rusak.

Dioda membantu menghindari kegagalan struktural dalam kasus seperti itu. Dalam hal ini, daya hilang sebesar 25%, tetapi Anda tidak dapat melakukannya tanpa dioda - mereka memutus arus, arus melewati fotosel. Untuk meminimalkan penurunan tegangan, perlu menggunakan semikonduktor resistansi rendah, seperti dioda Schottky.

Keuntungan dan kerugian baterai surya

Panel surya memiliki kelebihan dan kekurangan. Jika hanya ada satu keuntungan dari penggunaan konverter fotolistrik, seluruh dunia pasti sudah lama beralih ke pembangkit listrik jenis ini.

Keuntungan:

1. Otonomi catu daya, tidak ada ketergantungan pada gangguan tegangan pada jaringan listrik terpusat.
2. Tidak ada biaya berlangganan untuk penggunaan listrik.

Kekurangan:

1. Harga tinggi peralatan dan elemen.
2. Ketergantungan pada sinar matahari.
3. Kemungkinan kerusakan elemen baterai surya karena kondisi cuaca buruk (hujan es, badai, angin topan).

Dalam kasus apa disarankan untuk menggunakan instalasi sel fotovoltaik:

1. Jika benda (rumah atau pondok) terletak sangat jauh dari saluran listrik. Ini mungkin sebuah pondok pedesaan di pedesaan.
2. Ketika properti berlokasi di daerah selatan yang cerah.
3. Saat digabungkan berbagai jenis energi. Misalnya memanaskan rumah pribadi menggunakan pemanas kompor dan energi matahari. Biaya pembangkit listrik tenaga surya berdaya rendah tidak akan terlalu mahal, dan dalam hal ini dapat dibenarkan secara ekonomi.

Instalasi

Baterai harus dipasang di lokasi dengan paparan sinar matahari maksimal. Panel dapat dipasang di atap rumah, pada braket kaku atau berputar.

Bagian depan panel surya harus menghadap ke selatan atau barat daya dengan sudut 40 hingga 60 derajat. Selama pemasangan, faktor eksternal harus diperhitungkan. Panel tidak boleh terhalang oleh pohon atau benda lain, dan tidak boleh terkena kotoran.

1. Lebih baik membeli fotosel dengan cacat kecil. Mereka juga fungsional, hanya saja tidak seindah itu penampilan. Elemen baru sangat mahal, perakitan baterai surya tidak dapat dibenarkan secara ekonomi. Jika tidak terburu-buru, lebih baik memesan piring di eBay, biayanya lebih murah. Anda harus berhati-hati dengan pengiriman dari China - ada kemungkinan besar menerima suku cadang yang rusak.
2. Fotosel perlu dibeli dengan margin kecil, ada kemungkinan besar kerusakannya selama pemasangan, terutama jika tidak ada pengalaman dalam merakit struktur tersebut.
3. Jika elemennya belum digunakan, Anda harus menyembunyikannya di tempat yang aman untuk menghindari kerusakan pada bagian yang rapuh. Jangan menumpuk piring dalam tumpukan besar karena bisa pecah.
4. Selama perakitan pertama, Anda harus membuat templat, di mana lokasi pelat akan ditandai sebelum perakitan. Hal ini memudahkan untuk mengukur jarak antar elemen sebelum menyolder.
5. Penyolderan harus dilakukan dengan besi solder berdaya rendah., dan dalam keadaan apa pun jangan menggunakan tenaga saat menyolder.
6. Lebih nyaman menggunakan sudut aluminium untuk merakit casing, struktur kayu kurang dapat diandalkan. Lebih baik menggunakan kaca plexiglass atau bahan serupa lainnya sebagai lembaran di bagian belakang elemen, lebih andal daripada kayu lapis yang dicat dan terlihat estetis.
7. Panel fotovoltaik sebaiknya ditempatkan di tempat yang mendapat sinar matahari maksimal sepanjang siang hari.

Diagram catu daya rumah

Rangkaian catu daya sekuensial untuk rumah pribadi bertenaga surya adalah sebagai berikut:

1. Baterai surya multi-panel, yang letaknya pada kemiringan atap rumah, atau pada braket. Tergantung pada konsumsi energi, jumlah panel bisa mencapai 20 panel atau lebih. Baterai menghasilkan arus searah sebesar 12 volt.
2. Pengontrol pengisian daya. Perangkat ini melindungi baterai dari pelepasan dini dan juga membatasi tegangan di sirkuit DC. Dengan demikian, pengontrol melindungi baterai dari kelebihan beban.
3. Inverter tegangan. Mengubah arus searah menjadi arus bolak-balik, sehingga memungkinkan peralatan rumah tangga mengonsumsi listrik.
4. Baterai. Untuk rumah dan pondok pribadi, beberapa baterai dipasang, menghubungkannya secara seri. Berfungsi untuk menyimpan energi. Energi baterai digunakan pada malam hari ketika sel baterai surya tidak menghasilkan arus.
5. Meteran listrik.

Seringkali di rumah-rumah pribadi, sistem catu daya dilengkapi dengan generator cadangan.

Secara umum, merakit baterai surya dengan tangan Anda sendiri tidaklah sulit. Yang Anda butuhkan hanyalah alat tertentu, kesabaran dan ketelitian.

Selama beberapa dekade, umat manusia telah mencari sumber energi alternatif yang setidaknya dapat menggantikan sebagian sumber energi yang sudah ada. Dan yang paling menjanjikan saat ini tampaknya ada dua: energi angin dan matahari.

Benar, tidak satu pun yang dapat menyediakan produksi berkelanjutan. Hal ini disebabkan oleh variabilitas angin naik dan fluktuasi cuaca harian-musiman dalam intensitas fluks matahari.

Industri energi saat ini menawarkan tiga metode utama untuk memperolehnya energi listrik, namun semuanya berbahaya bagi lingkungan dalam satu atau lain cara:

• Industri tenaga listrik bahan bakar- yang paling mencemari lingkungan, disertai dengan emisi yang signifikan ke atmosfer karbon dioksida, jelaga dan panas yang terbuang sehingga menyebabkan lapisan ozon menyusut. Ekstraksi sumber bahan bakar juga menyebabkan kerusakan lingkungan yang signifikan.
• Pembangkit listrik tenaga air dikaitkan dengan perubahan bentang alam yang sangat signifikan, banjirnya lahan yang berguna, dan menyebabkan kerusakan pada sumber daya perikanan.
• Daya nuklir- paling ramah lingkungan dari ketiganya, namun membutuhkan biaya yang sangat besar untuk menjaga keselamatannya. Kecelakaan apa pun dapat dikaitkan dengan kerusakan alam jangka panjang yang tidak dapat diperbaiki. Selain itu, diperlukan tindakan khusus untuk pembuangan limbah bahan bakar bekas.

Sebenarnya, dapatkan listrik dari radiasi sinar matahari Hal ini dimungkinkan dalam beberapa cara, tetapi kebanyakan dari mereka menggunakan transformasi antara menjadi mekanis, memutar poros generator, dan baru kemudian menjadi listrik.

Pembangkit listrik seperti itu ada, mereka menggunakan mesin pembakaran eksternal Stirling, mereka memiliki efisiensi yang baik, tetapi mereka juga memiliki kelemahan yang signifikan: untuk mengumpulkan energi radiasi matahari sebanyak mungkin, perlu dibuat cermin parabola besar dengan sistem untuk melacaknya. posisi matahari.

Harus dikatakan bahwa ada solusi untuk memperbaiki situasi, namun semuanya cukup mahal.

Ada metode yang memungkinkan untuk mengubah energi cahaya menjadi arus listrik secara langsung. Dan meskipun fenomena efek fotolistrik dalam semikonduktor selenium telah ditemukan pada tahun 1876, baru pada tahun 1953, dengan ditemukannya fotosel silikon, muncul kemungkinan nyata untuk menciptakan sel surya untuk menghasilkan listrik.

Pada saat ini, telah muncul teori yang memungkinkan untuk menjelaskan sifat-sifat semikonduktor dan menciptakan teknologi praktis untuknya. produksi industri. Hingga saat ini, hal ini telah menghasilkan revolusi semikonduktor yang nyata.

Pengoperasian baterai surya didasarkan pada fenomena efek fotolistrik semikonduktor persimpangan pn, yang pada dasarnya adalah dioda silikon biasa. Saat menyala, tegangan foto 0,5~0,55 V muncul di terminalnya.

Menggunakan generator listrik dan baterai, maka perlu memperhitungkan perbedaan yang ada di antara keduanya. Dengan menghubungkan motor listrik tiga fase ke jaringan yang sesuai, Anda dapat melipatgandakan daya keluarannya.

Mengikuti rekomendasi tertentu, dengan biaya minimal dalam hal sumber daya dan waktu, dimungkinkan untuk memproduksi bagian daya dari konverter pulsa frekuensi tinggi untuk kebutuhan Rumah tangga. Anda dapat mempelajari diagram struktural dan sirkuit catu daya tersebut.

Secara struktural, setiap elemen baterai surya dibuat dalam bentuk wafer silikon dengan luas beberapa cm2, di mana banyak fotodioda yang dihubungkan ke dalam satu rangkaian terbentuk. Setiap pelat tersebut merupakan modul terpisah yang menghasilkan tegangan dan arus tertentu saat terkena sinar matahari.

Dengan menghubungkan modul-modul tersebut ke dalam baterai dan menggabungkan koneksi serial paralelnya, Anda dapat memperoleh berbagai nilai daya keluaran.

Kerugian utama dari panel surya:

• Keluaran energi yang sangat tidak merata dan tidak teratur bergantung pada cuaca dan ketinggian musiman matahari.
• Membatasi daya seluruh baterai jika setidaknya satu bagian baterai diarsir.
• Ketergantungan pada arah matahari pada waktu yang berbeda dalam sehari. Untuk maksimal penggunaan yang efektif Baterai harus dipastikan selalu diarahkan ke sinar matahari.
• Sehubungan dengan hal tersebut di atas, perlunya penyimpanan energi. Konsumsi energi terbesar terjadi pada saat produksinya minimal.
• Diperlukan area yang luas untuk struktur dengan daya yang cukup.
• Kerapuhan desain baterai, kebutuhan untuk terus-menerus membersihkan permukaannya dari kotoran, salju, dll.
• Modul surya beroperasi paling efisien pada suhu 25°C. Selama pengoperasian, mereka lebih panas dari sinar matahari suhu tinggi, sangat mengurangi efektivitasnya. Untuk menjaga efisiensi pada tingkat optimal, baterai perlu didinginkan.

Perlu diperhatikan perkembangan sel surya yang menggunakan bahan terbaru dan teknologi. Hal ini memungkinkan Anda untuk secara bertahap menghilangkan kelemahan yang melekat pada panel surya atau mengurangi dampaknya. Ya, efisiensi elemen terbaru menggunakan modul organik dan polimer, telah mencapai 35% dan diharapkan mencapai 90%, dan hal ini memungkinkan memperoleh daya yang jauh lebih besar dengan dimensi baterai yang sama, atau, dengan tetap menjaga efisiensi energi, mengurangi dimensi baterai secara signifikan baterai.