Пайка солнечных элементов своими руками: делаем самодельные солнечные панели


Содержание1 Немного теории: типы фотоэлементов для солнечных батарей2 Где и как купить фотоэлементы3 Как собрать3.1 Способ первый: установка на окне3.2 Способ второй: установка на стене, крыше и т.д.4 Как паять элементы для солнечной батареи5 Итоги Как собрать солнечную батарею Солнечная энергетика — это просто здорово, но вот в чем проблема: даже одна батарея стоит немалых […]

Изготовление фотоэлектрических модулей

Стандартный фотоэлектрический модуль (панель) состоит из трех основных элементов.

Где:

  1. Корпус панели.
  2. Рамка.
  3. Фотоэлектрические ячейки.

Самым простым по конструкции элементом солнечного модуля является его корпус. Как правило, его лицевая сторона представляет собой обыкновенный лист стекла, размеры которого соответствуют количеству солнечных ячеек.

thumb_585.jpg

AdoronkinПользователь FORUMHOUSE

Стекло использовал обычное оконное – 3 мм (самое недорогое). Проводил тест: производительность модуля стекло ухудшает незначительно, так что не вижу особого смысла брать закалённое или просветлённое стекло.

Оконное стекло часто используется при изготовлении защитного корпуса для солнечных панелей. Если же вы сомневаетесь в прочности этого материала, то можно использовать стекло закаленное или обычное, но более толстое (5…6 мм). В этом случае можно не сомневаться, что фотоэлектрические элементы будут надежно защищены от проявлений разрушительной природной стихии (от града, например).

Не рекомендуется использовать в составе корпуса оргстекло, так как при нагреве этот материал может деформироваться.

Тыльная сторона корпуса может быть изготовлена из влагостойкого материала, который будет защищать его от попадания пыли и влаги на солнечные элементы. Это может быть металлическая жесть, герметично прикрепленная к рамке с помощью заклепок и силикона или, опять же, обыкновенное стекло.

При этом наличие задней стенки на корпусе самодельной солнечной панели некоторые умельцы и вовсе не приветствуют.

thumb_585.jpg

Adoronkin

Тыльная сторона батареи открыта (для лучшего охлаждения), но покрыта акриловым лаком, смешанным с прозрачным герметиком.

Учитывая, что при нагреве панелей значительно падает их мощность, подобное решение выглядит оправданно. Ведь оно обеспечивает эффективное охлаждение полупроводниковых элементов и одновременно – качественную герметизацию солнечных ячеек. Все вместе гарантированно продлевает срок эксплуатации солнечных панелей.

Необходимые инструменты и расходные материалы для пайки солнечных панелей

Понятие «пайка солнечных элементов» подразумевает соединение проводников и готовых фотоэлементов. Учитывая кропотливость данного процесса, можно с уверенностью сказать: с ним справятся только терпеливые и аккуратные мастера. Любая ошибка здесь не пройдет, и придется делать работу заново.

Для сборки панелей потребуются:

  • Солнечные элементы;
  • Тонкие и широкие плоские проводники;
  • Паяльник;
  • Флюс;
  • Припой.

Как показывает практический опыт, спаять солнечные панели из 32-36 элементов вы сможете за пару дней активной работы. Для небольших солнечных систем это вполне допустимая трата времени, которая будет полностью оправдана низкой ценой готовой панели. Если же в ваших планах сборка огромной батареи из нескольких сотен элементов, их самостоятельная пайка экономически нецелесообразна. Гораздо более выгодным решением будет покупка готовой панели, не требующей доработки и усовершенствования.

Необходимые инструменты и расходные материалы для пайки солнечных панелей

Обратите внимание: толщина панелей фотоэлементов составляет всего 0,2 мм. Поэтому случайное неловкое движение приведет к поломке хрупкой батареи. При монтаже соединений не стоит спешить, тем более что в этом случае велик риск совершить ошибку и испортить готовую конструкцию.

Как сделать ремонт солнечной батареи своими руками

Солнечный фонарьСолнечный фонарь

Были приобретены дешёвые садовые фонари на солнечных элементах. Приобретено сразу двадцать штук. Целое лето они стояли в саду и в ночное время радовали глаз. Но к концу лета часть фонарей перестала работать. На следующий год история повторилась. К концу сезона все фонари перестали работать. Это ОБИДНО!

Причины поломок светильников

Разбор светильников выявил причину поломок. Крепление солнечного элемента негерметично. Вода легко проникала в корпус фонаря и вызывала электрокоррозию. И…  быструю смерть электроники. В некоторых фонарях после разборки наблюдалась очень печальная картина. На платах все дорожки  исчезли или окислились до порошка. Схемы были фактически уничтожены. Даже у светодиодов ножки съедены коррозией. (Автор подтверждает такую проблему. В благополучном по экологии районе подобная картина была замечена в разрушении электроники светильников через 6 — 8 лет при отсутствии протечек воды)

Выкинуть светильники конечно просто. Но настоящий мастер попытается своими руками восстановить то, что можно использовать в дальнейших поделках. Самое ценное в садовом фонаре это солнечная батарея.

При разборке ни одна солнечная батарея не была рабочей. Коррозия не щадила металл. На фото хорошо видно как съедено коррозией металлической покрытие у положительного электрода. На одном элементе коррозия съела и электроды!

Съеденная коррозией металлизацияСъеденная коррозией металлизацияСъеденный коррозией электродСъеденный коррозией электрод

Восстанавливаем солнечные элементы

Аккуратно разбираем фонарь. Главное не оторвать металлические электроды  припаянные к солнечному элементу.

Но как же можно припаять провод к стеклу с которого слетел электрод?

Приступим к восстановлению солнечного элемента.

  1. Для ремонта необходимо приобрести токопроводящий клей, например такой, как на фото.

    Токопроводящий клей Отпаиваем проводники Зачищаем повреждения Наносим проводящий клейТокопроводящий клей

  2. Отпаиваем провода от электродов, если таковы ещё остались.

    Отпаиваем проводникиОтпаиваем проводники

  3. Зачищаем от краски, лака, если есть плёнка, то убираем её тоже. Ширина зачистки несколько миллиметров в том месте где были провода припаяны.

    Зачищаем поврежденияЗачищаем повреждения

  4. Обезжириваем поверхность.
  5. Клеем восстанавливаем съеденный коррозией электрод. Наносим на зачищенное место клей. Даём клею высохнуть.

    Наносим токопроводящий клейНаносим токопроводящий клей

  6. Прислоняем провод к месту нанесения клея и капаем припой, буквально чуть-чуть и не более. В этом состоянии провода ещё слабо держатся на элементе, при малейшем рывке провод оторвется. Провод закрепляем на стекле термоклеем.

    Присоединяем проводникПрисоединяем проводник

В принципе на этом шаге восстановление солнечного элемента своими руками и заканчивается.

Ремонт солнечной батареиПрисоединяем проводникРемонт солнечной батареиЗакрепляем проводник термоклеемРемонт солнечной батареиОтремонтированный солнечный элемент

Итоги ремонта

Из двадцати солнечных элементов удалось восстановить девятнадцать штук, это хороший процент. В солнечный день каждый элемент дает напряжение 2…2.5 вольт при токе в десятки миллиампер, что вполне достаточно для построения питания от солнечной энергии различных поделок или изготовления солнечного зарядного устройства.

Материал для публикации любезно предоставил автор Cosmogor. Спасибо Cosmogor!

Смотрите интересные поделки на солнечных батареях

Коротко об устройстве и работе

Энергию солнца можно преобразовать в тепловую, когда энергоносителем является жидкость-теплоноситель или в электрическую, собираемую в аккумуляторах. Батарея представляет собой генератор, работающий на принципе фотоэлектрического эффекта.

Преобразование энергии солнца в электроэнергию происходит после попадания солнечных лучей на пластины-фотоэлементы, которые являются основной частью батареи.

При этом световые кванты «отпускают» свои электроны с крайних орбит. Эти свободные электроны дают электрический ток, который проходит через контроллер и скапливается в аккумуляторе, а оттуда поступает энергопотребителям.

Галерея изображений

Фото из

Сборка солнечной батареи из кремниевых пластинок

Формирование плюсовой токоведущей дорожки

Создание минусовых токоведущих линий с задней стороны

Подключение проводника и блокирующего диода

В роли пластин-фотоэлементов выступают элементы из кремния. Кремниевая пластина с одной стороны покрыта тончайшим слоем фосфора или бора — пассивного химического элемента.

В этом месте под действием солнечных лучей высвобождается большое количество электронов, которые удерживаются фосфорной плёнкой и не разлетаются.

На поверхности пластины имеются металлические «дорожки», на которых выстраиваются свободные электроны, образуя упорядоченное движение, т.е. электрический ток.

Чем больше таких кремниевых пластин-фотоэлементов, тем больше электрического тока можно получить. Подробнее о принципе работы солнечной батареи читайте далее.

Принцип работы

Верхний слой пластин-фотоэлементов покрыт слоем, который не допускает отражение солнечного света от пластин, повышая их КПД

Классификация фотоэлектрических модулей

Солнечные электростанции различаются по интенсивности и принципу действия встроенных фотоэлектрических элементов. Некоторые модули значительно проигрывают в мощности, однако, меньше стоят. Отличаются методом изготовления из кремния деталей и бывают:

  • тонкопленочные, являющиеся недорогими и маломощными модулями. Ключевым компонентом в этой батарее является пленка, изготовленная из аморфного кремния. Она занимает большую площадь батареи, однако, энергию генерирует в малом количестве. При установке монтируется как на крышу, так и на любые поверхности;
  • полимерные, изготовленные их кремневодорода. Силан наносят на подложный изоляционный материал батареи. Кроме того полимерный элемент можно нанести на мягкую подложку, поэтому монтировать аморфную станцию можно на любой неровной поверхности;
  • монокристаллические, имеющие собственный надежный корпус, защищенный от попадания влаги и пыли. Благодаря одиночным кристаллам отличаются надежной генерацией энергии в течение большого промежутка времени. Стабильные в работе модули, которые чаще всего устанавливаются в России, Украине и Белоруси;
  • мультикристаллические, изготовленные из солнечных элементов со множеством разнонаправленных кристаллов. Меньше подвержены воздействию высокой и низкой температуры. Однако для генерации энергии этим батареям нужна большая площадь.

Солнечная Батарея

Собирают солнечные модули только из фотоэлектрических элементов одного размера. В противном случае максимальная мощность тока маленьких пластин будут ограничивать работу крупных.

Подготовка инструментов и выбор материалов

Помимо преобразователей, для сборки полноценной солнечной панели вам понадобятся такие материалы:

  • Припой – для солнечной батареи необходимы легкоплавкие оловянные сплавы.
  • Соединительные провода – подбираются однопроволочные медные марки. Для соединения монокристаллических и поликристаллических пластин применяются голые проводники, а для отвода электроэнергии изолированные.
  • Рамка – создает основной каркас, в котором располагается вся солнечная батарея. Состоит из основания – ДСП, USB, фанеры и прочих, металлических или деревянных планок, уголков и саморезов для их соединения.
  • Стекло или полимерная пластина – создают защитный слой поверх монокристаллических пластин, также, в сочетании с рамой, служат для скрытия элементов от воздействия атмосферных осадков и механических воздействий.
  • Герметик – наилучшим материалом для герметизации является эпоксидный компаунд, но это достаточно дорогостоящее удовольствие, поэтому его можно заменить силиконовым герметиком.
  • Аккумуляторная батарея – предназначена для накопления электрической энергии в светлое время суток с целью дальнейшего использования. Экономить при выборе батареи не стоит, так как качественная модель прослужит гораздо дольше.
  • Инвертор – используется для преобразования постоянного напряжения в переменное. Преобразователь напряжения необходим для подключения к солнечной батареи любых бытовых приборов.

Из инструментов вам пригодиться ножовка, дрель, шуруповерт или обычная отвертка для закручивания саморезов, мультиметр или амперметр для определения работоспособности солнечной батареи, паяльник.

Пайка солнечных элементов

Самым ответственным этапом сборки солнечных модулей является спаивание фотоэлектрических элементов. Солнечные ячейки изготовлены из очень хрупкого материала, поэтому и обращения они требуют соответствующего. Те люди, которые уже имели с ними дело, впредь при покупке солнечных элементов заказывают себе ячейки с некоторым запасом по количеству (10 – 15%). Например, для изготовления панели, рассчитанной на 36 элементов, они приобретают 39 – 42 ячейки.

Для пайки солнечных элементов рекомендуется приобретать специальные плоские проводники (шинки), на поверхность которых уже нанесен тонкий слой олова.

Тонкие шинки для спаивания солнечных ячеек, более толстые шинки (с помощью которых соседние ряды панели объединяются между собой) и солнечные ячейки лучше приобретать у одного и того же продавца. Это экономит время на поиски подходящих элементов и дает определенные гарантии их совместимости.

Пайка элементов в случае их последовательного соединения производится по следующей схеме.

Отрицательный (лицевой) контакт солнечного элемента припаивается к положительному (тыльному) контакту следующей ячейки и т. д.

Так выглядит готовая панель.

Для работы понадобятся следующие инструменты и материалы:

  • Мощный паяльник 40-60 Вт (не менее).
  • Флюс (флюс-маркер) – обязательно должен быть нейтральным (в противном случае припаянные контакты быстро окислятся).
  • Шинки разной ширины.
  • Резиновые перчатки – чтобы не вымазывать солнечные элементы (особенно их лицевую часть).

Еще нам понадобится олово. Это на тот случай, если шинка будет плохо припаиваться к контактам. Ячейки, с которыми ведется работа, располагаются на твердой и ровной поверхности. Это может быть дощечка или стекло. Для того, чтобы ячейки не скользили по рабочей поверхности стола, их можно зафиксировать с помощью кусочков изоленты, проклеенных по периметру элемента. Клеить изоленту на саму ячейку (особенно на ее лицевую часть) не следует. Свободный конец шинки следует прикрепить к столу с помощью двухстороннего скотча.

Пайка элементов и сборка панелей производятся в следующем порядке: первым делом контактная канавка пластины по всей длине промазывается флюсом. Затем плоская шинка укладывается в канавку и припаивается к контакту пластины по всей ее ширине (на отрицательном полюсе элемента).

Или в трех точках (как правило – на положительном полюсе элемента).

Количество точек припаивания зависит от конструкции элемента.

Поочередно контакты припаиваются ко всем солнечным элементам. Дополнительный припой используется только в тех случаях, когда с первого раза шинку не удается надежно припаять к пластине.

В первую очередь контакты припаиваются к лицевой (отрицательной) стороне каждой ячейки, которая будет ложиться на стеклянный корпус панели.

Шинка необходимого размера подготавливается заранее. Ее длина должна соответствовать ширине 2-х соседних пластин.

Пластины с припаянными контактами выкладываются на стеклянный корпус панели лицевой стороной вниз. После этого их можно припаивать друг к другу согласно полярности («–» каждой ячейки припаивается к «+» соседней ячейки и так далее).

Для того чтобы элементы было удобнее располагать на стеклянном корпусе панели, его поверхность можно предварительно разметить.

thumb_585.jpg

SliderrrПользователь FORUMHOUSE

На стекле нанес черным фломастером точки расположения ячеек. Расположил ячейки и зафиксировал их головками, гайками и болтами.

Гайки, ключи и другие металлические предметы в данном случае использовались в качестве груза. Зафиксировать ячейки можно также с помощью прозрачного силикона, который наносится на стекло по углам каждого элемента.

Объединяя между собой соседние ряды фотоэлектрических элементов, следует использовать дополнительный припой. Это повысит надежность пайки в местах соединения проводников различной ширины.

thumb_585.jpg

SliderrrПользователь FORUMHOUSE

Во время спаивания всех элементов между собой клал маленькие кусочки припоя (тот, что с канифолью внутри) в места спаивания. Здесь фломастер был без надобности.

Когда все ячейки спаяны между собой, а проводники выведены наружу сквозь алюминиевую рамку панели, можно приступать к заливке солнечных элементов.

Для этого швы между соседними элементами заливаются силиконовым герметиком.

thumb_585.jpg

Sliderrr

Залил силиконом зазоры между панелями (немного приплюснул и срезал сопло шприца, чтобы обеспечить эстетичность шва и хороший контакт силикона со стеклом). Когда подсохло, промазал по периметру каждую панельку ещё раз. После того, как высох герметик, два раза покрыл ячейки яхтовым лаком. В дальнейшем попробую лак изоляционный.

Пользователь Mirosh вместо лака использует для заливки ячеек белый силикон, который наносит на поверхность тонким слоем при помощи шпателя. Результат – вполне удовлетворителен.

Перед окончательной сборкой каждый элемент желательно протестировать на предмет генерируемой им мощности. Сделать это можно с помощью мультиметра. Если существенных различий между силой тока и напряжением, которые генерирует каждая отдельная ячейка, нет, то можно смело включать их в состав фотоэлектрического модуля.

Опрос

Примите участие в опросе!

Загрузка ...

 Загрузка …

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.

Вернуться к содержанию

Последний шаг —  герметизация

Для герметизации используют (в основном за рубежом) компаунды. Но стоят они прилично, поэтому наши мастера используют или силиконовый герметик, или защитную пленку (как выше описано), или смешанным с герметикам, акриловым лаком.

Cолнечная батарея своими руками дома

Установка диодов Шоттки

В конструкции солнечных панелей зачастую используются элементы, о которых мы ранее не упоминали. Это шунтирующие диоды Шоттки.

К их установке прибегают по двум причинам.

Во-первых, шунтирующие диоды ставят для того, чтобы в темное время суток или в пасмурную погоду солнечные панели не разряжали аккумулятор, входящий в комплект солнечной электростанции.

thumb_585.jpg

Alex МАППользователь FORUMHOUSE

В случае прямого подключения солнечных батарей к аккумулятору ночью на панелях высаживается напряжение, и они греются. Поэтому в схему примитивного солнечного контроллера, разработанного ещё лет 10 назад, был введён диод Шоттки (защита от ночного разряда АКБ).

Если к солнечным панелям подключен современный контроллер, то особой необходимости в защите от ночного разряда нет. Исправный контроллер, без помощи дополнительных устройств, вовремя отключит СБ от аккумулятора.

Во-вторых, если солнечный модуль закрывается тенью от стоящего рядом здания (или другого массивного предмета), то мощность этого элемента снижается. Последствия снижения мощности таковы: по отношению к остальным панелям, подключенным к затененному элементу последовательно, затененный элемент из источника тока превращается в резистивную нагрузку. Сопротивление затененного модуля сильно возрастает, а его температура значительно увеличивается.

Значительное снижение мощности – это самое безобидное из того, к чему может привести частичное затенение последовательно соединенной солнечной батареи. Ведь в конечном итоге затененный модуль перегреется и выйдет из строя. Это явление получило название «эффект горячего пятна».

Для того чтобы избежать этого эффекта, параллельно каждому последовательно подключенному модулю (или последовательному ряду солнечных ячеек) устанавливается диод Шоттки. Диод позволяет пустить электричество в обход затененной панели. В этом случае генерируемое напряжение снизится, но большой просадки тока удастся избежать.

thumb_585.jpg

Alex МАП

Большой ток от остальных панелей цепи, которые освещены, не прервётся, а пойдёт в обход затенённых частей панелей через диоды. Итоговое напряжение станет чуть меньше, но контроллеру это не важно. Если бы в панелях не были встроены диоды, тогда при малейшем затенении хотя бы кусочка 1 панели вся цепочка полностью бы переставала давать ток.

Иными словами, потери мощности будут соизмеримы с площадью затенения.

Диоды можно устанавливать параллельно всему модулю, а можно параллельно его отдельным рядам.

Здесь изображена схема, при которой каждый ряд ячеек, установленных в одном модуле, имеет свой диод. На практике же модуль чаще всего разделяется на 2 равные части.

thumb_585.jpg

HouzeRПользователь FORUMHOUSE

Обычно для четырехрядной панели выводится средняя точка, то есть ячейки шунтируются пополам. Диоды ставят в клеммной коробке.

В любом случае, все модули солнечной панели следует располагать так, чтобы свет попадал на них равномерно. Тогда не придется решать проблему шунтирования отдельных модулей или даже ячеек.

Клеммные коробки для удобства располагают на тыльной стороне солнечных панелей.

Если несколько последовательно соединенных групп панелей подключается к контроллеру параллельно, то в этом случае каждая последовательная цепочка включается в общую цепь через развязывающий диод. Это позволяет избежать потерь при рассогласовании отдельных последовательных цепочек и дополнительно защитить аккумулятор от разряда в ночное время (если, вдруг, контроллер выйдет из строя).

Диоды подбираются по двум основным параметрам: по максимальной силе тока, которая будет проходить в прямом направлении (прямой ток), и по обратному напряжению. Максимальное напряжение обратного тока (Uобр.макс.) не должно привести к пробою диода. При этом рабочие характеристики диода должны немного превышать номинал панели (примерно в 1,3 – 1,5 раза).

Но здесь есть одна хитрость.

thumb_585.jpg

Мax94Пользователь FORUMHOUSE

Нормальных Шоттки на большие напряжения не бывает. Это просто столбы с падением по прямому току. Так что лучше брать обычные с Urev. Max ≈ 30…100В.

Подключение нескольких солнечных элементов

Панель состоит из микросекций, число которых в ряду всегда будет нечетным. А количество рядов, напротив, обязательно равняется четному числу. Чтобы получить определенное количество электроэнергии, вы можете собрать систему из нескольких батарей. На схеме показано соединение нескольких батарей в систему:

Сборка солнечных панелей своими руками: пайка солнечных панелей

Используемые источники:

greentechtrade.com.ua, altenergiya.ru

Материал подготовил

Наш эксперт

Оценка статьи:

1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд

(голосов:

1

, средняя оценка:

5,00

из 5)

loading.gif

Загрузка…

Пайка солнечных панелей своими руками: что нужно знать домашнему мастеру Ссылка на основную публикацию

Пайка солнечных панелей своими руками: что нужно знать домашнему мастеру
Солнечные батареи

Установка панелей

Как правильно крепить панели и где их устанавливать? Ответы на эти вопросы зависят от конструкции СБ и от возможностей их владельца. Единственное, о чем должны позаботиться все без исключения – это о соблюдении угла наклона. Для каждого региона этот угол будет свой, а зависит он напрямую от широты местности.

В таблице представлены оптимальные рекомендации. И если угол наклона не планируется изменять в течение года, то можно просто следовать ее данным. Смена этого параметра хотя бы 2 раза в год поможет значительно увеличить КПД батареи.

В среднем зимой угол наклона должен быть на 10°…15° выше оптимального значения, летом – на такую же величину – ниже. Статистические данные по солнечной энергии в различных городах можно посмотреть в разделе FORUMHOUSE.

Пайка фотоэлементов

В продаже можно найти  фотоэлементы с припаянными проводниками, но чаще это приходится делать самому. Что нужно знать? Первой – работать с фотоэлементами нужно очень осторожно – они хрупки е и дорогие.

Где купить фотоэлементы?

Проще всего набрать в браузере запрос – результатов появится достаточно, в том числе частные предприниматели, которые предлагают элементы, необходимые для создания солнечной батареи. Правда, стоят они достаточно дорого – значительно дешевле можно найти на Ebay. Можно, конечно, купить элементы,  по разным причинам отбракованные в производстве: стоить они будут намного дешевле, но есть риск, что окажутся они непригодными и для использования народными умельцами. К тому же доставка может стоить до тридцати долларов.

Какие  выбрать фотоэлементы

Как правило, можно найти монокристаллические и поликристаллические фотоэлектрические преобразователи. У первых более длительный срок эксплуатации – до тридцати лет, но они чувствительны к изменениям погоды. Вторые, напротив, не слишком снижают мощность при облачности, но отличаются меньшим сроком эксплуатации. К тому же, по сравнению с монокристаллическими с КПД 13%, у них он составляет от семи до девяти процентов.

Чтобы более эффективно использовать солнечную батарею, необходимо предусмотреть изменение угла наклона.


Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.