DIY solgenerator: instruktioner til fremstilling af en alternativ energikilde

Alternative energikilder, der gør det muligt at forsyne et beboelsesrum med varme og elektricitet i det nødvendige volumen, er ikke en billig "fornøjelse", der kræver betydelige økonomiske omkostninger til indkøb, installation og installation.

At lave en solgenerator med egne hænder er meget billigere og er inden for mange hjemmehåndværkeres muligheder. Lad os se på instruktionerne, som klart beskriver alle nuancerne i fremstillingsprocessen.

Hvordan fungerer en solcellegenerator?

En solgenerator er et kompleks af fotovoltaiske halvlederelementer, der direkte konverterer solenergi til elektrisk.

Når mængden af ​​lys produceret af strålerne rammer den fotografiske plade, slår de en elektron ud fra det arbejdende elements endelige atombane. Denne effekt skaber mange frie elektroner, som danner en kontinuerlig strøm af elektrisk strøm.

Det er slet ikke nødvendigt straks at samle et stort kompleks i stor skala, når du installerer en solgenerator med egne hænder. Du kan starte med en lille enhed og om nødvendigt øge volumen i fremtiden

Silicium anvendes som det aktive materiale.Den er højeffektiv og giver en fotovoltaisk konverteringseffektivitet på 20 % ved normal drift og op til 25 % under gunstige forhold.

På grund af siliciumfotocellers udtalte effektivitet garanterer generatorer baseret på dem høj output med et relativt lille volumen. Effekten af ​​en enhed, der måler 1 meter, producerer 125 W i timen, hvilket betragtes som et meget imponerende resultat.

En tynd belægning af passive kemiske elementer - bor eller fosfor - påføres den ene side af siliciumwaferen. Det er på denne overflade, at der som følge af intens udsættelse for sollys sker aktiv frigivelse af elektroner. Fosforfilm holder dem sikkert på ét sted og tillader dem ikke at flyve fra hinanden.

Der er metal "spor" placeret på selve arbejdspladen. Frie elektroner bygges på dem og skaber således ordnet bevægelse, det vil sige elektrisk strøm.

De eneste ulemper ved wafere omfatter kompleksiteten og omkostningerne ved processen med at rense selve siliciumet, og for at undgå disse problemer udforsker de aktivt brugen af ​​alternativer i form af gallium, cadmium, indium og forskellige kobberforbindelser. Indtil videre er der dog ingen reelle konkurrenter til siliciumelementer.

Den nemmeste måde at bygge en solenergikonverter til elektricitet på er at købe et færdiglavet solbatteri og installere det på taget af et hus eller en garage:

Hvad skal du bruge til arbejdet?

Til fremstilling af en generator bestående af et sæt solpaneler, kræves følgende værktøjer og materialer:

• moduler til omdannelse af sollys til energi;
• aluminium hjørner;
• trælameller;
• spånplader;
• et gennemsigtigt element (glas, plexiglas, plexiglas, polycarbonat) for at skabe beskyttelse af siliciumwafers;
• selvskærende skruer og skruer i forskellige størrelser;
• tæt skumgummi 1,5-2,5 mm tyk;
• højkvalitets fugemasse;
• dioder, terminaler og ledninger;
• skruetrækker eller sæt skruetrækkere;
• loddekolbe;
• hacksav til træ og metal (eller kværn).

Mængden af ​​nødvendige materialer vil direkte afhænge af den planlagte størrelse af generatoren. Stort arbejde vil medføre ekstra omkostninger, men det vil under alle omstændigheder være billigere end et købt modul.

Den beskyttende base til siliciumwafers kan være lavet af glas, plexiglas, polycarbonat eller plexiglas. De første tre materialer skaber minimalt tab af omdannet energi, men det fjerde transmitterer stråler meget værre og reducerer effektiviteten af ​​hele komplekset betydeligt

Til afsluttende test af den samlede enhed anvendes et amperemeter. Det giver dig mulighed for at registrere den reelle effektivitet af installationen og hjælper med at bestemme det faktiske output.

Valg af type fotokonverter

Aktiviteter for at skabe en solgenerator med dine egne hænder begynder med at vælge typen af ​​fotovoltaisk siliciumkonverter.

Disse komponenter kommer i tre typer:

• amorf;
• monokrystallinsk;
• polykrystallinsk.

Hver mulighed har sine egne fordele og ulemper, og valget til fordel for nogen af ​​dem er baseret på mængden af ​​midler, der er afsat til køb af alle systemkomponenter.

Funktioner af amorfe sorter

Amorfe moduler består ikke af krystallinsk silicium, men af ​​dets derivater (silan eller hydrogensilicium). Ved at sprøjte i vakuum påføres de i et tyndt lag på højkvalitets metalfolie, glas eller plast.

De færdige produkter har en falmet, sløret grå nuance. Ingen synlige siliciumkrystaller observeres på overfladen. Den største fordel fleksible solpaneler Prisen anses for overkommelig, men deres effektivitet er meget lav og spænder fra 6-10%.

Amorfe solceller fremstillet af silicium har øget fleksibilitet, udviser høje niveauer af optisk absorption (20 gange større end mono- eller polykrystallinske modparter) og fungerer væsentligt mere effektivt i overskyet vejr

Specifikationer for polykrystallinske typer

Polykrystallinsk solpaneler produceret ved gradvis meget langsom afkøling af siliciumsmelten. De resulterende produkter er kendetegnet ved en rig blå farve, har en overflade med et klart defineret mønster, der minder om et frostmønster, og udviser en effektivitet på omkring 14-18%.

Højere effektivitet hæmmes af de områder, der er til stede inde i materialet, adskilt fra den overordnede struktur af granulære grænser.

Polykrystallinske solceller fungerer kun i 10 år, men i løbet af denne tid falder deres effektivitet ikke. Men for at installere produkter i et enkelt kompleks skal der bruges en stærk, solid base, da pladerne er ret stive og kræver stærk, pålidelig støtte

Karakteristika for monokratyliske varianter

Monokrystallinske moduler er kendetegnet ved en tæt mørk farve og består af solide siliciumkrystaller. Deres effektivitet overstiger andre elementers og beløber sig til 18-22% (under gunstige forhold - op til 25%).

En anden fordel er den imponerende levetid - ifølge producenterne over 25 år.Men ved længere tids brug falder effektiviteten af ​​enkeltkrystaller, og efter 10-12 år er fotoreturn ikke mere end 13-17%.

Monokrystallinske moduler er væsentligt dyrere end andre typer udstyr. De fremstilles ved at save kunstigt dyrkede siliciumkrystaller

For at skabe en solgenerator derhjemme med dine egne hænder tager du hovedsageligt poly- og monokrystallinske plader i forskellige størrelser. De købes fra populære onlinebutikker, herunder eBay eller Aliexpress.

På grund af det faktum, at fotoceller værdsættes ret højt, tilbyder mange leverandører kunder produkter i gruppe B, det vil sige fragmenter, der er egnede til fuld brug med en lille defekt. Deres omkostninger afviger fra standardprisen med 40-60%, så montering af en generator koster en rimelig pris, der ikke er for dyr.

Hvordan laver man en ramme til plader?

For at lave rammen til den fremtidige generator bruges stærke trælameller eller aluminiumshjørner. Træversionen anses for at være mindre praktisk, da materialet kræver yderligere forarbejdning for at undgå efterfølgende råd og delaminering.

For at trærammen kan modstå driftsbelastningen og ikke rådne efter den første regn, skal den imprægneres med en speciel sammensætning, der beskytter træet mod fugt.

Aluminium har meget mere attraktive fysiske egenskaber og på grund af sin lethed belaster det ikke taget eller anden bærende struktur unødvendigt, hvor enheden er planlagt til at blive installeret.

Derudover ruster metallet på grund af anti-korrosionsbelægningen ikke, rådner ikke, absorberer ikke fugt og modstår let virkningerne af eventuelle aggressive atmosfæriske manifestationer.

For at skabe en rammestruktur fra aluminiumshjørner skal du først bestemme størrelsen på det fremtidige panel. I standardversionen anvendes 36 fotoceller, der måler 81 mm x 150 mm pr. blok.

For korrekt efterfølgende drift efterlades et lille mellemrum (ca. 3-5 mm) mellem fragmenterne. Dette rum giver os mulighed for at tage højde for ændringer i de grundlæggende parametre for basen udsat for atmosfæriske manifestationer. Som et resultat er den samlede størrelse af emnet 83 mm x 690 mm med en rammehjørnebredde på 35 mm.

Siliciumskiver placeret i en aluminiumsprofilramme ligner næsten fabriksfremstillede produkter. En holdbar og stærk ramme giver systemet upåklagelig tæthed og giver hele strukturen en høj grad af stivhed

Efter at have bestemt dimensionerne skæres de nødvendige fragmenter ud fra hjørnerne og samles i rammerammer ved hjælp af fastgørelsesmidler. Et lag silikoneforsegling påføres på den indre overflade af strukturen, hvilket sikrer, at der ikke er huller eller hulrum.

Integriteten, styrken og holdbarheden af ​​den monterede struktur afhænger af dette. Et beskyttende gennemsigtigt materiale placeres ovenpå (glas med antireflekterende belægning, plexiglas eller polycarbonat med specielle parametre) og fastgøres sikkert med hardware (1 pr. kort og 2 pr. lang del af rammen og 4 i hjørnerne af kroppen).

Til arbejdet skal du bruge en skruetrækker og skruer med passende diameter. Til sidst renses den gennemsigtige overflade omhyggeligt for støv og små snavs.

Valg af et gennemsigtigt element

De vigtigste kriterier for at vælge et gennemsigtigt element for at skabe en generator:

• evne til at absorbere infrarød stråling;
• niveau af brydning af sollys.

Jo lavere brydningsindeks, jo højere effektivitet vil siliciumskiverne udvise. Plexiglas og plexiglas har den laveste lysreflektionskoefficient. Polycarbonat har også langt fra den bedste ydeevne.

For at skabe rammestrukturer til hjemmesolsystemer anbefales det, hvis det er muligt, at bruge anti-reflekterende gennemsigtigt glas eller en speciel type polycarbonat med en anti-kondensbelægning, der giver det nødvendige niveau af termisk beskyttelse.

De bedste egenskaber med hensyn til absorption af IR-stråling har holdbart termisk-absorberende plexiglas og glas med en IR-absorptionsmulighed. For almindeligt glas er disse tal væsentligt lavere. Effektiviteten af ​​IR-absorption afgør, om siliciumskiverne vil varme op under drift eller ej.

Hvis opvarmningen er minimal, vil fotocellerne holde længe og give stabil ydelse. Overophedning af pladerne vil føre til afbrydelser i driften og hurtig fejl i individuelle dele af systemet eller hele komplekset.

Installation af silicium fotoceller

Umiddelbart før montering renses beskyttelsesglas placeret i aluminiumsrammer godt for støv og affedtes med en alkoholholdig sammensætning.

De indkøbte fotoceller placeres jævnt på markeringssubstratet i en afstand af 3-5 millimeter fra hinanden, og hjørnerne af den samlede struktur er markeret. Så begynder de at lodde elementerne - den vigtigste og mest arbejdskrævende del af arbejdet med at samle generatoren.

Lodning af generatorens driftselementer udføres i henhold til et skema, hvor "+" er sporene på ydersiden, og "-" er kanalerne placeret på undersiden af ​​pladen.

For at forbinde kontakterne korrekt skal du først anvende flux (loddesyre) og lodde, og derefter behandle dem i en streng rækkefølge fra top til bund. Til sidst er alle rækker forbundet med hinanden.

Næste trin er limning af fotocellerne. For at gøre dette presses lidt tætningsmiddel ind i midten af ​​hver siliciumwafer, de resulterende kæder af elementer vendes med ydersiden opad og placeres i nøje overensstemmelse med de tidligere anvendte markeringer.

Tryk forsigtigt på pladerne med dine hænder, og fastgør dem på det rigtige sted. De handler meget omhyggeligt og prøver ikke at beskadige eller bøje materialet.

Kontakterne på fotocellerne langs kanterne udsendes til en separat bus (bred sølvleder), som "+" og "-". Derudover er komplekset udstyret med en blokeringsdiode. Ved at forbinde til kontakterne forhindrer det batterierne i at aflades gennem rammestrukturen om natten.

I den nederste del af rammen laves huller med et bor, hvorigennem ledningerne føres ud. For at forhindre dem i at falde, skal du bruge silikoneforsegling.

Følgende fotogalleri vil introducere dig til trinene til at samle et solpanel fra 60 elementer:

Solcellerne samlet ved lodning skal nu fastgøres til basen. Kan limes på krydsfiner og dækkes med glas. Men i eksemplet limes først på glasset:

For at sikre, at batteriet, der er beregnet til at akkumulere ladning, ikke absorberer den energi, der genereres af fotocellerne, er dets solcellebatteri forbundet gennem en stangdiode:

Vi samler mini-solstationen vist i eksemplet i overensstemmelse med diagrammet vist på billedet. Til tilslutning bruger vi en ledning med et kobberledertværsnit på 1 m²

Dette minikraftværk er i stand til at generere op til 15 V. Det skal bemærkes, at maksimal ydeevne kun vil blive observeret på solrige, skyfri dage. I overskyet vejr vil enheden generere betydeligt mindre energi eller slet ikke generere energi. Derfor er batteriet til det valgt, så reserven rækker til mindst en dag.

Hvordan tester man den installerede enhed?

Før den samlede generator endelig forsegles, skal den testes for at identificere potentielle fejlfunktioner under loddeprocessen. Den mest rimelige mulighed er at kontrollere hver loddet række separat. På denne måde vil det straks blive klart, hvor kontakterne er dårligt forbundet og kræver genbehandling.

For at udføre testen skal du bruge et husholdningsamperemeter. Målingen udføres på en skyfri solskinsdag ved frokosttid (fra kl. 13.00 til 15.00). Strukturen placeres i gården og installeres i den passende hældningsvinkel.

Et husstands amperemeter hjælper med at måle den faktiske strøm. Baseret på dets aflæsninger er det muligt at bestemme ydeevneniveauet for det monterede solsystem og identificere overtrædelser i sekvensen af ​​tilslutning af siliciumfotoceller

Et amperemeter er forbundet til solbatteriets udgangskontakter og kortslutningsstrømmen måles. Hvis enheden viser resultater over 4,5 A, er systemet fuldstændig korrekt, og alle forbindelser er loddet klart og korrekt.

Lavere data, der vises på testerens display, indikerer overtrædelser, der skal spores og loddes igen. Traditionelt viser gør-det-selv-solgeneratorer fra fotoceller med en lille defekt (gruppe B) tal fra 5 til 10 Ampere på testen.

Fabriksproducerede enheder viser data 10-20% højere. Dette forklares med, at produktionen anvender siliciumskiver af gruppe A, som ikke har nogen defekter i strukturen.

Den sidste fase af arbejdet

Hvis testen viser, at batteriet er fuldt funktionsdygtigt, forsegles det med en speciel silikonefugemasse eller en dyrere og mere holdbar epoxyforbindelse.

Arbejdet involverer to måder at gøre det på:

1. Fuldfyldning - når hele overfladen er dækket af en tætningsmasse.
2. Delvis behandling - når tætningsmidlet kun påføres de ydre elementer og det tomme rum mellem elementerne.

Den første mulighed anses for at være mere pålidelig og giver systemet fuldstændig beskyttelse mod eksterne faktorer. Fotoceller er tydeligt fastgjort på plads og fungerer korrekt med maksimal effektivitet.

For at tætne fotoceller inde i huset anbefales det at bruge en frostbestandig fugemasse, der kan modstå pludselige temperaturændringer og lave minusgrader.

Når påfyldningen er færdig, får tætningsmidlet lov til at "sætte sig". Så dækker de det med et gennemsigtigt element og presser det tæt mod pladerne.

For at give yderligere beskyttelse og stødabsorbering anbefaler nogle håndværkere at placere tæt skumgummi mellem overfladen af ​​siliciumpladen og bagsiden af ​​rammen. Dette vil gøre strukturen mere integreret og beskytte skrøbelige fotoceller mod unødvendig belastning.

Derefter lægges en vægt på overfladen, som virker på lagene og presser luftbobler ud af dem. Den færdige generator testes igen og installeres til sidst på et forberedt sted.

Hvor og hvordan placeres generatoren?

Placeringen for installation af solgeneratoren er valgt meget omhyggeligt og uden hastværk. Pladerne, der modtager lys, skal placeres i en vinkel, så strålerne ikke "falder" vinkelret på overfladen, men ser ud til at "flyde" pænt langs den.

Ideelt set er strukturen placeret, så det forbliver muligt, om nødvendigt, at justere hældningsvinklen, på denne måde, "fanger" den maksimale mængde sol.

Det er ganske acceptabelt at installere et solcelleanlæg fra solpaneler på jorden, men oftest vælges taget af et hus eller bryggers til placering, nemlig den del af det, der vender mod den mest indviede, hovedsagelig sydlige side af stedet.

Det er meget vigtigt, at der ikke er høje bygninger eller kraftige, spredte træer i nærheden. Når de er tæt på, skaber de en skygge og forstyrrer enhedens fulde drift.

For at solcelleanlæg skal fungere godt, skal de holdes rene og ryddelige. Et lag af snavs dannet på overfladen af ​​fangpanelet reducerer effektiviteten med 10 %, og vedhæftet sne lukker helt ned for enheden.Derfor er regelmæssig vedligeholdelse et must og hjælper med at holde modulerne i perfekt driftstilstand.

Det gennemsnitlige taghældningsniveau for installation af en solcellegenerator anses for at være 45⁰. Med dette arrangement absorberer fotoceller solflux meget effektivt og producerer den mængde energi, der er nødvendig for husets korrekte funktion.

For at få reelt afkast fra panelerne og forsyne den gennemsnitlige familie med den nødvendige mængde energi, skal du bruge 15-20 kvm tagflade til en solgenerator

For den europæiske del af SNG-landene gælder lidt andre indikatorer. Fagfolk anbefaler at bruge en stationær hældningsvinkel på 50-60⁰ som basis, og i bevægelige strukturer i vintersæsonen at placere batterierne i en vinkel på 70⁰ til horisonten.

Om sommeren skal du ændre positionen og vippe fotocellerne i en vinkel på 30⁰.

Ved at installere generatorpaneler på et skinnesystem udstyret med en automatisk solsporingsmulighed kan du øge udgangseffektiviteten med 50 %. Modulet vil uafhængigt registrere intensiteten af ​​strålerne og vil justere til den maksimale belysning fra daggry til solnedgang

Umiddelbart før installationen er taget yderligere forstærket og udstyret med specielle stærke understøtninger, da ikke enhver struktur er i stand til at modstå den fulde vægt af udstyr til konvertering af solenergi.

For pålideligt og sikkert at installere en solgenerator på taget er det værd at købe specielle fastgørelser. De produceres separat til hver type tagdækning og er altid tilgængelige til salg.Ved montering mellem panelerne og taget er det nødvendigt at efterlade et hul for fuld adgang til luft og korrekt ventilation af de solabsorberende elementer

I nogle tilfælde placeres forstærkede spær under taget for at beskytte taget mod kollaps, potentielt på grund af øget belastning, som øges markant i vinterhalvåret, når der samler sig sne på tagfladen.

For at sætte solsystemet i drift skal du bruge batterier, inverter og laderegulator. Du lærer om reglerne for valg af enheder og deres inklusion i kredsløbet fra de artikler, vi anbefaler.

Konklusioner og nyttig video om emnet

Funktioner og nuancer af loddefotoceller til at lave en effektiv solgenerator derhjemme med dine egne hænder. Hints og tips til håndværkere, interessante ideer og personlige oplevelser.

Hvordan man korrekt tester en fotocelle og måler dens vigtigste parametre. Disse oplysninger vil være nyttige i efterfølgende beregninger af det nøjagtige antal plader, der kræves for fuld drift af systemet.

En komplet trin-for-trin beskrivelse af processen med at samle et solbatteri til en generator derhjemme. Driftsregler, startende fra erhvervelsen af ​​de nødvendige elementer og slutter med en generel test af den fremstillede enhed.

At vide om strukturen af ​​solgeneratorer, samle dem derhjemme vil ikke være svært. Selvfølgelig vil arbejdet kræve opmærksomhed, nøjagtighed og omhyggelighed, men resultatet vil retfærdiggøre alle økonomiske omkostninger og arbejdsomkostninger. Den færdige enhed vil fuldt ud forsyne bygningen med varme og elektricitet, hvilket skaber det nødvendige niveau af komfort for beboerne.

Det nytter ikke noget at påtage sig et større projekt med det samme.Til at begynde med giver det mening at prøve din hånd med at samle en lille enhed, og derefter, efter at have mestret alle nuancerne i processen, begynde at bygge en mere kraftfuld og storstilet installation.

Hvilken metode til at bygge et minikraftværk valgte du til at indrette dit sommerhus? Skriv venligst kommentarer, del nyttig information og fotografier om emnet for artiklen i blokken nedenfor. Stil spørgsmål om kontroversielle eller uklare punkter.