Солнечная панель из поврежденных солнечных элементов. Солнечные элементы панели


Элементы для солнечных батарей

Элемент солнечной батареи: как работает, виды, схемы

Солнечные батареи незаметно просочились в нашу жизнь: ими покрыты крыши домов и автомобилей, они используются в компактных гаджетах и даже в наручных часах. Солнечные батареи могут выступать альтернативой для электроэнергии или ее дополнением. Решив ознакомиться с работой естественных систем энергообеспечения, потенциальный покупатель может столкнуться с рядом вопросов.

В этом материале подробно рассказывается, что представляют собой элементы для солнечных батарей (модули). Мы узнаем, как они работают и по каким схемам элементы собираются в полноценную батарею.

Принцип работы и виды

Солнечный модуль является основным компонентом в составлении фотоэлектрических систем. Представляют собой панель, состоящую из набора различных видов солнечных элементов изготовленных из кремния.

Чтобы получать электрическую энергию из солнечной, компоненты собираются в блоки, обтягивают ламинированной пленкой для герметичности, заключаются в жесткий каркас. Как видите устройство панели довольно простое. Но изготовить фотоэлектрические элементы из которых состоит батарея, в домашних условиях практически нереально, а вот собрать из них панель можно.

При попадании, изменении солнечной активности на поверхности батареи, меняется сила тока, напряжение остается стабильным. Благодаря этой особенности системы можно использовать без угрозы безопасности для техники и различных приборов.

Делятся фотоэлектрические элементы солнечной батареи на три вида:

  • Монокристаллические. В качестве основного материала для изготовления модулей используется чистый кремний. Он давно используется в производстве полупроводников, его параметры и возможности тщательно изучены. Это лучшая основа, так как она обеспечивает наивысшую эффективность для получения энергии. КПД – 15-20%.
  • Аморфно-кремниевые. Изготовляются по системе «испарительной фазы». Кремний покрывается защитным слоем, этого можно добиться при осаждении на несущий материал. Основным преимуществом аморфного кремния является низкая цена, полученная за счет простой технологии производства. Также модули могут быть большой площади, чего нельзя добиться с моно- и поликристаллическими аналогами. Аморфно-кремниевые компоненты обладают низким потреблением энергии. Главный недостаток – процесс деградации, которому подвержены элементы. КПД – 5-8%.
  • Поликристаллические. Элементы, изготовленные на аморфно-кремниевой основе, менее энергоемкие, чем монокристаллические аналоги. Основным преимуществом является низкая стоимость. При изготовлении «пропускается» операция вытягивания. Из-за участков на поверхности кристалла, разделенными границами, уменьшается эффективность пластин. Поликристаллические компоненты является средним вариантом, поэтому используются как для бытовых нужд, так и в промышленности, например, сельскохозяйственной. КПД – 10-14%.

Схемы соединения

Отдельные модули составляют цельную батарею. Соединение солнечных элементов в батарею выполняется параллельно и последовательно, чтобы увеличить мощность, ток и напряжение. При необходимости собрать систему можно и самостоятельно, схема соединения достаточно простая. Соединение модулей проводится тремя схемами.

Последовательное

В этом варианте неважно, сколько элементов будут соединены в одну систему. В последовательной схеме плюсовая клемма первого солнечного компонента соединяется с минусовой клеммой второго. От «минуса» первого элемента и «плюса» второго осуществляется вывод внешних проводов. При создании системы нужно помнить, что принцип схемы нельзя нарушать. Далее плюсовую клемму второго модуля следует соединить с минусовой клеммой третьего, принцип должен быть ясен.

Сама схема:

В конце работы от незадействованного «плюса» последнего компонента и «минуса» первого останутся незадействованные провода. Их необходимо вывести на аккумуляторную батарею или контроллер.

Параллельное

В следующей схеме клеммы с одной полярностью присоединяются друг к другу («минус» – к «минусу», «плюс» – к «плюсу»). От клемм одного из элементов выводятся провода – они подключатся к аккумуляторной батареи или к контроллеру. Если последовательная схема хороша для использования одной батареи, то параллельная система позволяет объединить любое количество батарей.

Параллельная схема:

При составлении такого соединения важно следить, чтобы между собой соединились одинаковые клеммы.

Последовательно-параллельное

Более сложная система, которая тоже часто используется для жилых домов и предприятий. Начинается схема с созданиях двух групп модулей, которое подключены параллельно (между собой объединяются клеммы с одной полярностью). После этого группы соединяются между собой последовательно. Для понимания можно представить их как единичные элементы. Набор элементов схемы и число батарей неограниченны.

Схема:

Зачем нужные разные схемы

Выходные параметры могут меняться в зависимости от выбранной схемы. К примеру, нам необходимо получить напряжение 12 B и мощность 160 Вт, но мощность одной системы модулей составляет только 80 Вт. Чтобы получить нужные параметры, следует использовать параллельную схему на двух батареях. В результате выходная мощность возрастет до 160 Вт, а напряжение останется прежним -12 Вт.

С этим же параметрами можно взять пример для последовательной схемы. Нам нужно получить на выходе 24 B, а не 12 B. Для этого используется последовательное соединение. Чтобы регулировать мощность и напряжение используют смешанную схему.

Стоимость и где можно купить

Сегодня солнечная энергия набрала большую популярность, поэтому появилось множество компаний, предоставляющих не только готовые панели, а так-же солнечные элементы которые годятся для самостоятельной сборки.

Стоит обратить внимание и на интернет-маркеты, где солнечные элементы для сборки солнечной батареи купить можно для разных задач.

Рекомендуется выбирать фирму с большим сроком работы на рынке энергии, не стоит забывать и про настоящие отзывы покупателей (их можно перепутать с покупными).

Элементы солнечной батареи цена:

Стоит отметить, что несмотря на отечественные заводы, солнечные пластины для батарей, не производят в нашей стране, поскольку нет собственного первичного сырья, они как правило экспортируются. Поэтому купить элементы нашего производства вряд ли получится.

Естественно возникнет вопрос: где можно купить солнечные фотоэлементы?

Самый быстрый способ приобрести такой редкий для нашей страны товар, это заказать его в интернете. Торговые марки, онлайн магазины в сети, продающие солнечные батареи, нередко приторговывают их (запчастями) солнечными элементами -ячейками, диодами шотки, соединительными шинами, всем тем, что может понадобиться для самостоятельной сборки.

Однако цены в таких магазинах, естественно будут составлены с их интересом, поэтому стоимость солнечной пластины будет немного завышена, а их для ручной сборки потребуется не мало. Но если вам нужно срочно, то это самый быстрый путь.

Самый дешевый способ купить фотоэлектрические элементы, в тоже время очень длительный, это заказ напрямую из Китая. Возможно вы думаете что это нереально или вашу голову посетила мысль что скромный ваш заказ мало кого заинтересует- тогда вы сильно ошибаетесь! Китайцы готовы высылать посылки даже стоимостью в 1 доллар.

Как купить из Китая? Для покупок из-за границы есть отличная международная торговая площадка под названием «eBay» (ebay.com) или русская площадка russian.alibaba.com где можно заказать товар напрямую от производителя.

Большим недостатком приобретения отдельных элементов для сборки, является их качество, зачастую в продажу попадают пластины прошедшие отбраковку, каждая ячейка выдает разную мощность. Если собрать батарею из таких элементов, вся цепь будет работать по принципу самой слабой.

solar-batarei.ru

Перовскитные солнечные элементы: особенности технологии и эффективность

Перовскитные солнечные элементы являются уникальным научным достижением. Благодаря ему в обозримом будущем появится возможность замены уже привычных панелей, основу которых составляет кремний. Минерал перовскит обеспечивает получение того же количества энергии, что и при использовании кремниевых батарей. Однако финансовые затраты, при производстве будут значительно меньше.

Сейчас учеными в разных странах ведется последовательная работа в плане совершенствования новой технологии. Существует международная группа специалистов, которые уже смогли установить серьезное достижение показателя КПД. Речь идет об элементах, имеющих обратный переход. Показатель напряжения одной ячейки был увеличен до одного вольта — причем, без повреждения хрупкого материала. И КПД солнечной батареи получился высоким — 20,9%. Это в разы повышает производительность новых элементов. Но обо всем по порядку.

Из истории перовскита: происхождение и перспективная альтернатива

Вещество перовскит было открыто более ста лет назад. Широкое же распространение стало получать только сейчас. На заре нынешнего столетия о нем уже говорили как о перспективном материале, который позволял бы изготавливать солнечные батареи более дешевыми и доступными для потребителей.

Другое название вещества — титанат кальция. Впервые его обнаружил геолог из Германии Густав Розе в 1839 году, в уральских месторождениях. Название минерал получил в честь графа Льва Алексеевича Перовского. Граф Перовский, кроме государственной деятельности на благо России, славился еще и тем, что коллекционировал редкие камни. Поэтому его имя и стало основой для названия нового вещества.

Раньше титанат кальция применялся в качестве диэлектрика, когда изготавливались керамические конденсаторы, имеющие большое количество слоев. Теперь его пытаются использовать с целью создания солнечных панелей, обладающих высокой эффективностью, так как он прекрасно поглощает световые частицы.

Известно, что уже привычные батареи из кремния имеют толщину в 180 мкрн. Перовскитная панель при показателе толщины всего в 1 мкрн вберет в себя столько же света, сколько кремниевая при 180-ти.

И кремний, и титанат кальция — оба полупроводники. Следовательно, очень хорошо осуществляют передачу электрического заряда под воздействием светового потока. Однако, что касается светового спектра, который преобразуется в электрическую энергию, у титаната кальция он значительно выше.

Поскольку сам перовскит стоит недорого, это позволит изготавливать элементы по более низкой цене, нежели кремний. А производимая электрическая энергия останется такой же.

Ученые утверждают, что если в будущем технология обработки титаната кальция станет более совершенной, это позволит производить перовскитные солнечные элементы уже для широкого круга потребителей. Сам производственный процесс со временем станет несложным, и цена на производство электрической энергии станет меньше во много раз.

Недостатки материала и выход из положения

Титанат кальция состоит из трех химических элементов:

  • кальция;
  • титана;
  • водорода.

В кристаллической решетке вещества они располагаются в определенном порядке и получили название перовскитных структур (ячеек). Они собирают свет и поглощают его внутри. Как уже было сказано, обходятся они недорого, легко «вписываются» в конструкцию солнечных панелей и не требуют установки дорогостоящего оборудования. Но когда эти структуры подвергаются сильному нагреву от Солнца, они становятся нестабильными. Это представляет собой серьезный недостаток, который нуждается в корректировке.

Путем долгих исследований и опытного производства международной группой ученых материал был реструктурирован. Его довели до определенной степени совершенства. Если говорить простым языком, из него удалось создать реальное инновационное вещество. Структура материала обрела нужную стабильность, не меняющуюся при нагревании.

Все это связано с технологией производства, которая позволила создать тандемные ячейки солнечных панелей, имеющих в основе не один, а два работающих вещества. Поскольку два материала позволяют панели собирать больше солнечного света, тандемные конструкции являются предпочтительнее стандартных.

В стандартных, как известно, ранее применялся только кремний. Теперь же, благодаря более совершенной структуре титаната кальция, в батареях могут успешно быть применены и он, и кремний — без риска получения короткого замыкания, которое возникало до того, как ученым удалось усовершенствовать перовскит.

Преимущества инновационных солнечных панелей

Итак, усовершенствованный титанат кальция позволяет создавать перовскитные солнечные элементы, которые обладают следующими преимуществами:

  • Неорганичность. Благодаря ей система получает достаточный уровень термостабильности. Панели меньше подвержены деградации вследствие теплового воздействия.
  • Более низкий уровень светопоглощения, который обеспечивает максимальную отдачу энергии вовне. В целях улучшения показателя производительности специалисты добавили в ячейки обычный марганец, и этот эксперимент также увенчался успехом.
  • Каждая панель снабжена электродами, переносящими ток с ячеистой структуры к внешним проводникам. Раньше электроды изготавливались из золота. Это, конечно, очень дорого, поэтому золото заменили на более дешевый, но не менее эффективный углерод, который можно просто нанести на элементы путем обыкновенной печати.

Дискуссия по поводу долговечности и дальнейшие перспективы

К сожалению, пока перовскитные солнечные батареи не могут быть долговечными. Срок службы их составляет не более года, максимум — двух лет, в то время как кремний может работать и до двадцати. Однако работа специалистов над усовершенствованием технологии производства этого ноу-хау продолжается.

Несмотря на то, что это только начало, уже идут серьезные разговоры о крупномасштабном производстве панелей данного типа. Кстати, впервые титанат кальция был применен при изготовлении ячеек элементов совсем недавно, в 2009 году. С того момента прошло еще совсем немного времени, а поскольку первые успешные результаты уже есть, дальнейшая перспектива вполне может обещать человечеству очень многое.

batteryk.com

Устройство солнечной батареи позволяет собрать ее в домашних условиях и получить автономный экологически чистый источник энергии

Содержание:

  • Виды солнечных батарей и их предназначение
  • Из какого материала изготавливаются солнечные батареи
  • Основные элементы солнечной батареи
  • Технология изготовления
  • Как работает солнечная батарея
  • Как подключить солнечную батарею

Современная солнечная батарея представляет собой соединение фотоэлементов, которое может преобразовывать солнечное электромагнитное излучение в электрическую энергию. Ее основными составляющими являются фотоэлементы, от количества которых зависит вырабатываемое напряжение и сила тока. Устройство солнечной батареи основано на явлении внутреннего фотоэлектрического эффекта, которое впервые было открыто ученым Эдмондом Беккерелем еще в 1839 году. В 1873 году другой ученый Уиллоуби Смит заметил такой эффект во время облучения солнечным светом пластины селена. Наибольшее распространение солнечные батареи получили, начиная с середины двадцатого века.

Виды солнечных батарей и их предназначение

В настоящее время используется несколько разновидностей солнечных батарей. Все они отличаются длительным сроком эксплуатации, который зачастую превышает 30 лет. Это достигается за счет отсутствия в конструкции механических компонентов и расходных частей.

Наибольшее распространение сегодня получили три вида фотоэлементов:

  1. Монокристаллические;
  2. Поликристаллические;
  3. Тонкопленочные.

Самым распространенным видом являются поликристаллические панели, которые отличаются оптимальным соотношением цены и эффективности. В большинстве случаев их КПД достигает 12-13 %. Эти батареи отличаются кристаллической структурой и синим цветом. Монокристаллические солнечные панели являются более эффективными, так как их КПД достигает 15-16%. Однако, с учетом стоимости одиного ватта мощности, их использовании обходиться дороже.

Монокристаллические и поликристаллические батареи имеют схожие функции:

  • освещение жилых домов, хозяйств, тепличных комплексов;
  • освещение садовой, парковой зоны, улиц;
  • обеспечение электроэнергией медицинские и телекоммуникационные приборы;
  • энергоснабжение систем подачи и очистки воды;
  • подзарядка ноутбуков, мобильных телефонов.

Тонкопленочные обладают самым низким КПД, который не превышает 12%. В то же время, за счет низкой цены фотоэлементов, которые входят в конструкцию, один ватт мощности электроэнергии здесь обходиться дешевле, чем в остальных батареях. К тому же, тонкопленочные панели занимают в 2-3 раза большую площадь, чем моно- и поликристаллические. Поэтому, их лучше использовать для питания крупных систем мощностью более 10 кВт.

Из какого материала изготавливаются солнечные батареи

Наиболее распространенным материалом для изготовления солнечных панелей является кристаллический кремний. Монокристаллический кремний изготавливается по методу Чохральского или тигельным способом. Более простым для изготовления считается поликристаллический кремний, который по структуре представляет собой совокупность кристаллов. Также в качестве материала для изготовления фотоэлементов может использоваться ленточный кремний. Для его производства два тонких слоя кремния накладываются друг на друга. Он более дешевый в изготовлении, но и менее эффективный.

Основные элементы солнечной батареи

Современное устройство солнечной батареи предусматривает обязательное наличие прочного корпуса, в котором будут размещаться фотоэлементы. Это связано с хрупкостью панелей. Корпус представляет собой коробку небольшого размера с небольшими боковыми ребрами. При этом, ребра не должны мешать солнечному свету попадать на выходы элементов. Размер коробки определяется количеством солнечных элементов. Следующим элементом конструкции является подложка, которая располагается в корпусе прямо на панели. Перед установкой подложки корпус нужно обработать специальными красками, которые имеют стойкость к микроорганизмам и влаге. Кроме того, в корпусе должны быть вентиляционные отверстия, за счет которых будет поддерживаться определенная температура и выводиться газы, которые выделяются при работе батареи в незначительном количестве.

Технология изготовления

Вначале следует спаять фотоэлементы между собой. Если вы купили элементы с металлическими выступами, то тогда можно просто спаять ушки батарей между собой. Делать это нужно очень внимательно и аккуратно. После пайки соединенные компоненты необходимо приклеить к подложке в верхней части панели. Это лучше сделать при помощи специального силиконового клея, который никак не препятствует проникновению солнечных лучей. Кроме того, он способствует нормальному теплообмену. Однако, не переусердствуйте с клеем, так как это может привести к повреждению батарей. Клеить нужно только центр клеток. Далее все элементы нужно соединить с проводом, который подается в одной из заранее предусмотренных вентиляционных отверстий. Для закрепления провода к солнечным элементам лучше использовать силиконовую замазку.

На следующем этапе поверх панелей устанавливается оргстекло. Однако, до этого следует подключить диод Шоттки от чувствительных теплопроводящих компонентов. Этот диод послужит блокирующим устройством, которое защитит фотоэлементы при перепадах напряжения. Кроме того, диод Шоттки будет отключать питание системы при маленькой мощности электросети. Так аккумуляторы, заряжаемые от солнца, не будут разряжаться при прекращении питания. Когда диод будет подключен, можно ставить оргстекло и закреплять его винтами. Технология изготовления солнечных панелей является достаточно простой и понятной. Единственное, важно правильно соблюдать последовательность соединения, иначе вся система не будет работать.

Как работает солнечная батарея

Принцип работы солнечной батареи основан на наличии полупроводника в виде двух пластин, соединенных друг с другом. Каждая пластина изготавливается из кремния с использованием дополнительных примесей. Благодаря этому пластины обладают своими уникальными свойствами. Первая из них имеет избыток валентных электронов, а вторая имеет недостаток этих электронов. Эти полупроводники получили название n и p. Если эти полупроводники соединить в единое целое, то можно получить PN-переход в месте контакта между ними. В то время, когда на батарею попадают прямые солнечные лучи, на обеих сторонах этого перехода начинают накапливаться положительные и отрицательные плавающие нагрузки. В результате генерируется напряжение и возникает магнитное поле. Если подсоединить к такому элементу провод, по нему потечет электричество.

Как подключить солнечную батарею

Как только вы изготовите солнечную панель, можно начинать заниматься ее подключением. Можно не подключать ее напрямую к сети, чтобы избежать потерь электроэнергии. То есть, желательно установить автономную систему с аккумуляторами. Они будут заряжаться от солнечных батарей каждый день и быстро разряжаться. При этом, глубина разрядки может быть довольно существенной. Поэтому, аккумуляторы могут быстро выйти из строя. Для того, чтобы этого не произошло, лучше оставить подключение к сети через гибридный батарейный инвертор. Это устройство будет отдавать фотоэлементам приоритет при распределении нагрузки. Инвертор не будет отдавать излишки электроэнергии в сеть, а будет передавать ее на аккумуляторы. Такой вариант является одним из наиболее оптимальных. Эта система состоит из гибридного инвертора, контроллера заряда солнечных панелей и аккумуляторов. Такой механизм сможет работать не только как основная, но и как резервная система электропитания.

Подписаться на рассылку

Подписаться

ekobatarei.ru

Как сделать солнечные батареи своими руками

С каждым днем выбросы углекислоты и токсичных веществ в атмосферу увеличивается, токсичные вещества вырабатываются при сгорании ископаемого топлива, вследствии чего постепенно уничтожают нашу планету. Поэтому внедрение «зеленой энергии», у которой вовсе отсутствует негативное влияние на окружающую среду, уже закрепила себя как базой основ новых электротехнологий. Одной из основ таких технологий получения экологически чистой электроэнергии это технология которая преобразует солнечнй свет в электроэнергию. Далее пойдет речь о солнечных батареях, а так же их возможности в собственном доме. В нынешнее время электроустановки в виде солнечных батарей изготовленных в промышленных условиях, используются для полного и частичного энергообеспчения и теплообеспечения дома, и стоят в районе 15-20 тысячь долларов при гарантии работы 25 лет. Гелиосистемы разделяют на теплообеспечения и энергообеспечения. В случае теплообеспечения используются технологии солнечного коллектора. В случае энергообеспечения происходит фотоэлектрический эффект, с помощью которого происходит генерация электричества в солнечных батареях. Далее я опишу технологию ручной сборки солнечной батареи. Технология ручной сборки солнечной батареи вовсе не сложна и даже очень проста и доступна всем. Почти каждый человек может собрать солнечные батареи с относительно высоким КПД при давольно низких затратах. Это экологично, выгодно, доступно и в последнее время модно.

Выбор солнечных элементов для солнечной панели

Приступив к созданию солнечной электростанции, нужно учитывать, что при ручной сборке солнечных батарей нет нужды сразу собирать полнофункциональную солнечную электростанцию, её в будущем можно будет наращивать. Если первый эксперемент ручной сборки оказался положительным, то после имеет смысл увеличить функциональность солнечнойэлектростанции.

Прежде всего нужно знать что такое солнечная батарея, солнечная батарея — это прежде всего генератор, который работает на основе фотоэлектрического эффекта и преобразует солнечную тепловую энергию в электрическую энергию. Кванты света, которые вырабатывает солнце, попадают на кремниевую пластину и выбивает электрон с последней атомной орбиты кремния. Данный эффект создает большое количество свободных электронов, которые образуют поток электрического тока.

Перед тем как приступить к сборке солнечной батареи нужно сделать выбор в типе фотоэлектрического преобразователя. Фотоэлектрические преобразователи: монокристаллические, поликристаллические и аморфные. Для ручной сборки солнечной батареи чаще всего выбирают легко доступные в продаже поликристаллические и монокристаллические солнечные модули.

Солнечные панели из поликристаллического кремния имеют достаточно низкий КПД от 7 до 9%, но этот недостаток компенсируется тем, что поликристаллические панели практически не понижают КПД при облачной и пасмурной погоде, гарантийная работоспособности поликристаллических элементов составляет примерно 10 лет. Солнечные панели на основе элекментов монокристаллического кремния имеют более высокий КПД около 13% и сроки работоспособности приблезительно 25 лет, но монокристаллические элементы сильно понижают мощность при отсутствии прямого попадения солнечного света. Величина КПД кристаллов кремния может существенно изменятся от разных производителей . На практике работы солнечных электростанций в полевых условиях можно сказать о сроке службы монокристаллических панелей более 30 лет, а для поликристаллических модулей — более чем 20 лет. Причем за весь период эксплуатации потеря мощности у кремниевых монокристалических и поликристаллических модулей составляет не более 10 процентов, а у тонкопленочных аморфных модулей только за первые два года мощность может снизится на 10-40%. Набор Solar Cells можно приобрести на аукционе Еbay для сборки солнечной батареи из 36 и 72 солнечных элементов. Эти наборы так же доступны в продаже в Украине и в России. Зачастую, для ручной сборки солнечных батарей используются солнечные модули В-типа, это те модули, которые отбраковали на промышленном производстве. Они не теряют своих эксплуатационных показателей, но зато намного дешевле.    Разработка проекта гелиевой энергосистемы

Проектирование задуманной солнечной электростанции зависит от способа её монтажа и установки. К примеру солнечные батареи должны устанавливаться под определенным наклоном, чтобы обеспечить прямое попадание солнечных лучей под перпедикулярным углом. КПД солнечной панели так же зависит от интенсивности световой энергии, а также зависит от угла попадания солнечных лучей.Смотреть сверху вниз: Монокристаллические солнечные панели (по 80 ватт) на даче установлены практически вертикально (зима). Монокристаллические солнечные панели на даче имеют меньший угол (весна)ю Механическая система управления углом наклона солнечной батареи.

Промышленные солнечные панели очень часто снабжены специальными датчиками, которые обеспечивают движение солнечных панелей по направлению движения солнечных лучей, что очень увеличивает стоимость солнечных панелей. Но так же тут может быть применено ручное механическое управление углом наклона солнечных панелей. В зимнее время солнечные панели должны быть практически вертикальными, чтобы исключить налегание снега на солнечных панелях. Схема расчета угла наклона солнечной панели в зависимости от времени года

Солнечные батареи следует устнавливать с солнечной стороны вашего дома, чтобы за световой день пребывание солнечных лучей на солнечных батареях было максимально. В зависимости от географического расположения вашего дома и времени года вычисляется оптимальный угол наклона для вашего месторасположения. Выбор оптимального статического угла наклона для кровельной солнечной системы монокристаллического типа

При сооружении солнечных панелей можно выбирать самые разные материалы по массе и другим характеристикам. Но при выборе материалов следует учитывать максимально допустимые температуры нагрева материалов, т.к. при работе солнечных модулей на полную мощность температура не должна превышать 250 градусов по цельсию. При пиковой температуре солнечные модули теряют свою функцию производства электрического тока. Готовые гелиосистемы зачастую не предпологают охлаждения солнечных модулей. Ручное изготовление может включать в себя охлаждение гелиосистемы и управление углом наклона солнечных панелей для регулировки температуры модуля, а так же выбор прозрачного материала, который будет поглощать ИК-излучение.

Как показали расчеты, в ясный солнечный день из 1 метра солнечных панелей можно получить 120 Вт мощности, но этого не хватит чтоб запустить даже компьютер. Солнечные панели размером в 10 метров производит уже более 1кВт электроэнергии, что позволит снабдить электроэнергией светильники, телевизоры и ваш компьютер. Для обычной семьи 3-4 человека необходимо около 300 кВт в месяц, поэтому солнечные панели должны быть размеров 20м, при условии что солнечные панели будут установлены с солнечной стороны вашего дома. Для уменьшения месячного электропотребления советую использовать для освещения вместо обычных лампочек, светодиодые лампочки.

Изготовление каркаса солнечной батареи

Для изготовления корпуска солнечной панел в основном используют алюминиевые уголки. В интернет магазинах можно приобрести уже готовые корпуса для солнечных батарей. А так же для изготовления корпуса солнечной панели выбирают по желанию прозрачное покрытие. Комплект рамы со стеклом для солнечной батареи, примерная стоимость от 33 долларов

При выборе прозрачного материала можно опиратся на следущие характеристики материалов: Если в качестве критерия выбора рассматривать показатель преломления солнечного света, то самый минимальный коэффициэнт у плексиглас, более дешевый вариант это обычное стекло, менее подходящий это поликарбонат. Но в продаже сейчас имеется поликарбонат с антиконденсатным покрытием, что обеспечивает качественный уровень термозащиты.

Важно про изготовлении солнечных панелей выбирать прозрачные материалы которые не пропускают ИК-спектр, что снизит нагревание кремниевых элементов. Схема поглощения УФ и ИК излучения различными стеклами. а) обычное стекло, б) стекло с ИК-поглощением, в) дуплекс с термопоглощающим и обычным стеклом.

Защитное силикатное стекло с оксидом железа обеспечивает максимальное поглощение ИК-спектра. ИК-спектр хорошо поглощает любое минеральное стекло, а так же минеральное стекло более устойчиво к повреждениям, но в тоже время является очень дорогим и недоступным.

Так же зачестую для солнечных панелей применяют специальные антибликовые сверхпрозрачные стекла, которые пропускают до 98% спектра. Солнечная панель в корпусе из оргстекла

Монтаж корпуса солнечной батареи

В данном случае будет показано изготовление солнечной панели из 36 поликристаллических солнечных модулей размером 81х150мм. Отсюда вычисляем размеры будущей солнечной панели. Важно при расчете между модулями оставлять небольшое расстояние, которое может менятся при воздействии атмосферных воздействий, т.е. оставляйте между модулями примерно 3-5мм. В итоге получим размер заготовки 835х690мм при ширине уголка 35мм.

Самодельная солнечная батарея изготовленная вручную, сделанная с использованием алюминиевого профиля, очень похожа на солнечную панель фабричного изготовления. При этом обеспечивается высокая степень герметичности и прочности конструкции. Для изготовления берем алюминиевый уголок, и выполняем заготовки рамки 835х690 мм. Чтобы можно было провести крепление метизов, в раме следует сделать отверстия. На внутреннюю часть уголка дважды наносим силиконовый герметик. Важно чтобы не было незаполненных мест. От качества нанесения герметика зависит герметичность и долговечность батареи. Далее в раму кладется прозрачный лист из выбранного материала: поликарбоната, оргстекла, плексигласа, антибликового стекла. Важно силикону дать высохнуть на открытом воздухе, иначе испарения создадут пленку на элементах. Стекло требуется тщательно прижать и зафиксировать. Для надежного крепления защитного стекла используем метизы. Нужно закрепить 4 угла рамки и по периметру разместить два метиза с длинной стороны рамки и по одному метизу с короткой стороны. Метизы фиксируются при помощи шурупов. Каркас солнечной батареи готов. Важно перед креплением солнечных элементов, нужно очистить стекло от пыли.

Подбор и пайка солнечных элементов

В данное время в интернет магазинах представлен огромный ассортимент изделий для самостоятельного изготовления солнечных батарей. Набор Solar Cells включает комплект из 36 поликристаллических кремниевых элементов, проводники для элементов и шины, диоды Шотке и карандаш с кислотой для паяния

Из-за того что солнечная батарея, сделанная своими руками, ориентировочно в 4 раза дешевле заводской готовой, собственное изготовление — это огромная экономия средств. В интернет магазинах можно приобрести солнечные модули, элементы с дефектами, при этом они не теряют своей функциональности, но придется пожертвовать внешним видом солнечной батареи. Поврежденные фотоэлементы не теряют своей функциональности

Если вы впервые занимаетесь изготовлением солнечных батарей, то лучше приобретать наборы для изготовления солнечных панелей, в продаже имеются солнечные элементы с припаянными проводниками. Так как пайка контактов — это достаточно сложный процесс, сложность заключается в хрупкости солнечных элементов.

Если вы купили кремниевые элементы без проводников, то в первую очередь необходимо провести пайку контактов.

Так выглядит поликристаллический кремниевый элемент без проводников. Проводники нарезаются с помощью картонной заготовки. Необходимо аккуратно положить проводник на фотоэлемент. На место припаивания нанести кислоту для паяния и припой. Проводник для удобства фиксируется с одной стороны тяжелым предметом. В таком положении необходимо аккуратно припаять проводник к фотоэлементу. Во время пайки нельзя нажимать на кристалл, потому что он очень хрупкий.

Пайка элементов для солнечных панелей — это весьма кропотливая работа. Если с первого раза не удастся получить нормального соединения, то нужно повторить работу. По нормативам серебряное напыление на проводнике должно выдерживать 3 цикла пайки при допустимых тепловых режимах, на практике сталкиваешься с тем, что напыление разрушается. Разрушение серебряного напыления происходит из-за использования паяльников с нерегулируемой мощностью (65Вт), этого нужно избегать, можно уменьшить мощность паяльника таким образом — для этого нужно последовательно с паяльником включить патрон с лампочкой в 100 Вт. Помните, что номинальная мощность  паяльника  нерегулируемого слишком большая для пайки кремниевых контактов.

Если вам продавцы проводников будут говорить, что припой на соединителе имеется, но вы его лучше нанесите дополнительно. Во время пайки будьте аккуратны, при минимальном усилии солнечные элементы лопаются, а так же не нужно складывать солнечные элементы пачкой, от массы нижние элементы могут треснуть.

Сборка и пайка солнечной батареи При первой ручной сборке солнечной батареи лучше воспользоваться разметочной подложкой, которая поможет расположить элементы ровно на некотором расстоянии друг от друга (5 мм). Разметочная подложка для элементов солнечной батареи

Основа выполняется из листа фанеры с маркированием уголков. После пайки на каждый элемент с обратной стороны крепится кусок монтажной ленты, достаточно прижать заднюю панель к скотчу, и все элементы переносятся. Монтажная лента, использованная для крепления, с обратной стороны солнечного элемента

При данном типе крепления сами элементы дополнительно не герметизируются, они могут свободно расширяться под действием температуры и это не приведет к повреждению солнечной батареи и разрыву контактов и элементов. Герметизации поддаются только соединительные части конструкции. Такой вид крепления больше подходит для опытных образцов, но вряд ли может гарантировать долгосрочную эксплуатацию в полевых условиях.

Последовательный план сборки батареи выглядит так:

Выкладываем элементы на стеклянную поверхность. Между элементами должно быть расстояние, что предполагает свободное изменение размеров без ущерба конструкции. Элементы нужно прижать грузами.

Пайку производим по приведенной ниже электросхеме. «Плюсовые» токоведущие дорожки размещены на лицевой стороне элементов, «минусовые» — на обратной стороне. Перед пайкой нужно нанести флюс и припой, после аккуратно припаять серебряные контакты.

По такому принципу соединяются все солнечные элементы.

Контакты крайних элементов выводятся на шину, соответственно, на «плюс» и «минус». Для шины используется более широкий серебряный проводник, который имеется в наборе Solar Cells. Рекомендуем также вывести «среднюю» точку, с ее помощью ставятся два дополнительных шунтирующих диода.

Клемма устанавливается также с внешней стороны рамы.

Так выглядит схема подключения элементов без выведенной средней точки.

Так выглядит клеммная планка с выведенной «средней» точкой. «Средняя» точка позволяет на каждую половину батареи поставить шунтирующий диод, который не даст батарее разряжаться при снижении освещения или затемнении одной половины.

На фото показан шунтирующий диод на «плюсовом» выходе, он противостоит разрядке аккумуляторов через батарею в ночное время и разрядке других батарей во время частичного затемнения. Чаще в качестве шунтирующих диодов используют диоды Шотке. Они дают меньшую потерю на общей мощности электрической цепи. В качестве токовыводящих проводов может быть использован акустический кабель в силиконовой изоляции. Для изоляции можно применить трубки из-под капельницы. Все провода должны быть прочно зафиксированы силиконом.

Элементы могут быть соединены последовательно (см. фото), а не посредством общей шины, тогда 2-й и 4-й ряд необходимо повернуть на 1800 относительно 1-го ряда.

Основные проблемы сборки солнечной панели связаны с качеством пайки контактов, поэтому специалисты предлагают перед герметизацией панели ее протестировать. Тестирование панели перед герметизацией, напряжение сети 14 вольт, пиковая мощность 65 Вт

Тестирование можно делать после пайки каждой группы элементов. Если вы обратите внимание на фотографии в мастер-классе, то часть стола под солнечными элементами вырезана. Это сделано намеренно, чтобы определить работоспособность электрической сети после пайки контактов.

Герметизация солнечной панели

Герметизация солнечных панелей при самостоятельном изготовлении — это самый спорный вопрос среди специалистов. С одной стороны, герметизация панелей необходима для повышения долговечности, она всегда применяется при промышленном изготовлении. Для герметизации зарубежные специалисты рекомендуют использовать эпоксидный компаунд «Sylgard 184», который дает прозрачную полимеризованную высокоэластичную поверхность. Стоимость «Sylgard 184»  составляет около 40 долларов. Герметик с высокой степенью эластичности «Sylgard 184»

Но с другой стороны, если вы не хотите тратить дополнительные деньги, то вполне можно задействовать силиконовый герметик. Однако в этом случае не стоит полностью заливать элементы, чтобы избежать их возможного повреждения в процессе эксплуатации. В таком случае элементы к задней панели можно прикрепить при помощи силикона и герметизировать только края конструкции.  

Перед началом герметизации необходимо подготовить смесь «Sylgard 184».

Сначала заливаются места стыков элементов. Смесь должна схватиться, чтобы закрепить элементы на стекле.

После фиксации элементов делается сплошной полимеризирующий слой эластичного герметика, распределить его можно с помощью кисточки.

Так выглядит поверхность после нанесения герметика. Герметизирующий слой должен просохнуть. После полного высыхания можно закрыть солнечную батарею задней панелью.

Так выглядит лицевая сторона самодельной солнечной панели после герметизации.

Схема электроснабжения дома

Систему электроснабжения дома с использованием солнечных батарей принято называть фотоэлектрическими системами, т.е. системами, генерирующими энергию с использованием фотоэлектрического эффекта. Для собственных жилых домов рассмотрены три фотоэлектрические системы: автономная система энергообеспечения, гибридная батарейно-сетевая фотоэлектрическая система, безаккумуляторная фотоэлектрическая система, подключенная к центральной системе энергоснабжения.

Каждая из вышеперечисленных систем имеет свое предназначение и преимущества, но наиболее часто в жилых домах применяют фотоэлектрические системы с резервными аккумуляторными батареями и подключением к централизованной энергосети. Питание электросети осуществляется при помощи солнечных батарей, в темное время суток от аккумуляторов, а при их разрядке — от центральной энергосети. В труднодоступных районах, где нет центральной сети, в качестве резервного источника энергоснабжения используются генераторы на жидком топливе.

Более экономной альтернативой гибридной батарейно-сетевой системе электроснабжения будет безаккумуляторная солнечная система, подсоединенная к центральной сети энергоснабжения. Электроснабжение осуществляется от солнечных батарей, а в темное время суток сеть питается от центральной сети. Такая сеть более применима для учреждений, потому что в жилых домах большая часть энергии потребляется в вечернее время. Схемы трех типов фотоэлектрических систем

Рассмотрим типичную установку батарейно-сетевой фотоэлектрической системы. В качестве генератора электроэнергии выступают солнечные панели, которые подсоединены через соединительную коробку. Далее в сети устанавливается контроллер солнечного заряда, чтобы избежать короткого замыкания при пиковой нагрузке. Электроэнергия накапливается в резервных батареях-аккумуляторах, а также подается через инвертор на потребители: освещение, бытовую технику, электроплиту и, возможно, используется для нагревания воды. Для установки системы отопления эффективнее применять гелиоколлекторы, которые относятся к альтернативной гелиотехнологии. Гибридная батарейно-сетевая фотоэлектрическая система с переменным током

Существует два типа электросетей, которые используются в фотоэлектрических системах: на базе постоянного и переменного тока. Использование сети переменного тока позволяет размещать электропотребители на расстоянии, превышающем 10–15 м, а также обеспечивать условно-неограниченную нагрузку сети.

Для частного жилого дома обычно используют следующие комплектующие фотоэлектрической системы: -суммарная мощность солнечных панелей должна составлять 1000 Вт, они обеспечат выработку около 5 кВт ч; -аккумуляторы с общей емкостью в 800 А/ч при напряжении 12 В; -инвертор должен иметь номинальную мощность 3кВт с пиковой нагрузкой до 6 кВт, входное напряжение 24–48 В; -контроллер солнечного разряда 40–50 А при напряжении в 24 В; -источник бесперебойного питания для обеспечения кратковременного заряда с током до 150 А.

Из этого следует, что для фотоэлектрической системы электроснабжения понадобится 15 панелей на 36 элементов, пример сборки которых описан выше. Каждая солнечная панель дает суммарную мощность в 65 Вт. Более мощными будут солнечные батареи на монокристаллах. Например, солнечная панель из 40 монокристаллов имеет пиковую мощность 160 Вт, однако такие панели чувствительны к пасмурной погоде и облачности. В этом случае солнечные панели на базе поликристаллических модулей оптимальны для использования.

Всего комментариев: 0

ukrelektrik.com

Солнечные батареи своими руками. Расчет и выбор солнечных элементов

Разновидности солнечных батарей. На что обращать внимание, вычисляя рабочие параметры солнечной электростанции – опыт пользователей .

Солнечные батареи редко рассматриваются в качестве единственного источника электроэнергии, тем не менее, целесообразность в их установке есть. Так, в безоблачную погоду правильно рассчитанная автономная система сможет обеспечивать электроэнергией подключенные к ней электроприборы практически круглые сутки. Впрочем, грамотно скомплектованные солнечные панели, аккумуляторы и вспомогательные устройства даже в пасмурный зимний день позволят значительно снизить затраты на оплату электроэнергии по счетчику.

Использую солнечные панели из элементов уже 2-й год. Был вынужден, так как в кооперативе, где мой гараж, очень надолго отключили свет. Собрал 2 шт. по 60 Ватт, контроллер купил и инвертер на 1500 Вт. Полная независимость просто окрыляет. И свет есть, и работа ручным инструментом доставляет удовольствие.

Правильная организация автономных систем электроснабжения на основе солнечных батарей – это целая наука, но, опираясь на опыт пользователей нашего портала, мы можем рассмотреть общие принципы их создания.

Что такое солнечная батарея

Солнечная батарея (СБ) представляет собой несколько фотоэлектрических модулей, объединенных в одно устройство с помощью электрических проводников.

И если батарея состоит из модулей (которые еще называют панелями), то каждый модуль сформирован из нескольких солнечных элементов (которые называют ячейками). Солнечная ячейка является ключевым элементом, который находится в основе батарей и целых гелиоустановок.

На фото представлены солнечные ячейки различных форматов.

А вот фотоэлектрическая панель в сборе.

На практике фотоэлектрические элементы используются в комплекте с дополнительным оборудованием, которое служит для преобразования тока, для его аккумуляции и последующего распределения между потребителями. В комплект домашней солнечной электростанции входят следующие устройства:

  • Фотоэлектрические панели – основной элемент системы, генерирующий электричество при попадании на него солнечного света.
  • Аккумуляторная батарея – накопитель электроэнергии, позволяющий обеспечивать потребителей альтернативным электричеством даже в те часы, когда СБ его не вырабатывают (например, ночью).
  • Контроллер – устройство, отвечающее за своевременную подзарядку аккумуляторных батарей, одновременно защищающее аккумуляторы от перезарядки и глубокого разряда.
  • Инвертор – преобразователь электрической энергии, позволяющий получать на выходе переменный ток с требуемой частотой и напряжением.
  • Схематично система электроснабжения, работающая от солнечных батарей, выглядит следующим образом.

    Схема довольно проста, но для того, чтобы она эффективно работала, необходимо правильно рассчитать рабочие параметры всех задействованных в ней устройств.

    Расчет фотоэлектрических панелей

    Первое, что необходимо знать, собираясь рассчитывать конструкцию фотоэлектрических преобразователей (панелей ФЭП), это количество электроэнергии, которое будет потреблять оборудование, подключенное к солнечным батареям. Просуммировав номинальную мощность будущих потребителей солнечной энергии, которая измеряется в Ваттах (Вт или кВт), можно вывести среднемесячную норму потребления электроэнергии – Вт*ч (кВт*ч). А требуемая мощность солнечной батареи (Вт) будет определяться, исходя из полученного значения.

    Вычисляя суммарную потребляемую мощность, следует учитывать не только номинал электроприборов, но и среднесуточное время работы каждого устройства.

    Для примера рассмотрим перечень электрооборудования, которое сможет обеспечивать энергией небольшая солнечная электростанция мощностью 250 Вт.

    Таблица взята с сайта одного из производителей солнечных панелей.

    Налицо несоответствие между суточным потреблением электроэнергии – 950 Вт*ч (0,95 кВт*ч) и значением мощности солнечной батареи – 250 Вт, которая при непрерывной работе должна генерировать в сутки 6 кВт*ч электроэнергии (что намного больше обозначенных потребностей). Но раз уж мы говорим именно о солнечных панелях, то следует помнить, что свою паспортную мощность эти устройства способны развивать только в светлое время суток (примерно с 9-ти до 16-ти часов), да и то в ясный день. В пасмурную погоду выработка электроэнергии также заметно падает. А утром и вечером объем электроэнергии, вырабатываемой батареей, не превышает 20–30% от среднесуточных показателей. К тому же, номинальная мощность может быть получена с каждой ячейки только при наличии оптимальных для этого условий.

    Почему номинал батареи 60 Вт, а она выдает 30? Значение 60 Вт производители ячеек фиксируют при инсоляции в 1000Вт/м² и температуре батареи – 25 градусов. Таких условий на земле, а тем более в средней полосе России, нет.

    Все это учитывается, когда в конструкцию солнечных панелей закладывается определенный запас мощности.

    Теперь поговорим о том, откуда взялся показатель мощности – 250 кВт. Указанный параметр учитывает все поправки на неравномерность солнечного излучения и представляет собой усредненные данные, основанные на практических экспериментах. А именно: измерение мощности при различных условиях эксплуатации батарей и вычисление ее среднесуточного значения.

    Когда узнаете объем потребления, выбирайте фотоэлектрические элементы, исходя из требуемой мощности модулей: каждые 100Вт модулей вырабатывают 400-500 Вт*ч в сутки.

    Идем дальше: зная среднесуточные потребности в электричестве, можно рассчитать требуемую мощность солнечных батарей и количество рабочих ячеек в одной фотоэлектрической панели.

    Для более точного определения потребностей в электричестве необходимо учитывать не только мощность электроприборов, но и дополнительные потери электроэнергии: естественные потери на сопротивление проводников, а также потери на преобразование энергии в контроллере и инверторе, которые зависят от КПД этих устройств.

    При осуществлении дальнейших расчетов будем ориентироваться на данные уже знакомой нам таблицы. Итак, предположим, что суммарная мощность потребления равна примерно 1 кВт*ч в сутки (0,95 кВт*ч). Как мы уже знаем, нам понадобится солнечная батарея, обладающая номинальной мощностью – не менее 250 Вт.

    Предположим, что для сборки рабочих модулей вы планируете использовать фотоэлектрические ячейки с номинальной мощностью – 1,75 Вт (мощность каждой ячейки определяется произведением силы тока и напряжения, которые генерирует солнечный элемент). Мощность 144-х ячеек, объединенных в четыре стандартных модуля (по 36 ячеек в каждом), будет равна 252 Вт. В среднем с такой батареи мы получим 1 – 1,26 кВт*ч электроэнергии в сутки, или 30 – 38 кВт*ч в месяц. Но это в погожие летние дни, зимой даже эти значения можно получить далеко не всегда. При этом в северных широтах результат может быть несколько ниже, а в южных – выше.

    Есть солнечные батареи – 3,45 кВт. Работают параллельно с сетью, поэтому КПД – максимально возможный:

    • июнь 467кВт*ч.
    • июль 480 кВт*ч.
    • август 497 кВт*ч.
    • сентябрь 329 кВт*ч.
    • октябрь 305 кВт*ч.
    • ноябрь 320 кВт*ч.
    • декабрь 216 кВт*ч.
    • январь 2014 пока 126 кВт*ч.

    Эти данные чуть выше средних значений, т. к. солнца было больше обычного. Если циклон затяжной будет, то выработка в зимний месяц может не превысить 100-150 кВт*ч.

    Представленные значения – это киловатты, которые можно получить непосредственно с солнечных батарей. Сколько же энергии дойдет до конечных потребителей – это зависит от характеристик дополнительного оборудования, встроенного в систему электроснабжения. О них мы поговорим позже.

    Как видим, количество солнечных элементов, необходимых для генерирования заданной мощности, можно рассчитать лишь приблизительно. Для более точных расчетов рекомендуется использовать специальные программы и онлайн калькуляторы солнечной энергии, которые помогут определить требуемую мощность батареи в зависимости от многих параметров (в том числе, и от географического положения вашего участка).

    Каким бы ни получилось конечное значение рекомендуемой мощности, всегда необходимо иметь ее некоторый запас. Ведь со временем электротехнические характеристики солнечной батареи снижаются (батарея стареет). За 25 лет эксплуатации среднестатистическая потеря мощности солнечных панелей составляет 20%.

    Если с первого раза произвести правильный расчет фотоэлектрических панелей не удалось (а непрофессионалы очень часто сталкиваются с подобной проблемой), это не беда. Недостающую мощность всегда можно будет восполнить, установив несколько дополнительных фотоэлементов.

    Напряжение и сила тока на выходе из панелей должны соответствовать параметрам контроллера, который будет к ним подключен. Это необходимо предусмотреть на стадии расчета солнечной электростанции.

    Разновидности фотоэлектрических элементов

    С помощью настоящей главы постараемся развеять заблуждения, касающиеся преимуществ и недостатков наиболее распространенных фотоэлектрических элементов. Это упростит вам выбор подходящих устройств. Широкое распространение сегодня получили монокристаллические и поликристаллические кремниевые модули для солнечных батарей.

    Так выглядит стандартный солнечный элемент (ячейка) монокристаллического модуля, который можно безошибочно отличить по скошенным углам.

    Ниже представлено фото поликристаллической ячейки.

    Какой модуль лучше? Пользователи активно спорят по этому поводу. Кто-то считает, что поликристаллические модули работают более эффективно при пасмурной погоде, при этом монокристаллические панели демонстрируют превосходные показатели в солнечные дни.

    У меня моно – 175 Вт дают на солнце под 230 Вт. Но я отказываюсь от них и перехожу на поликристаллы. Потому что, когда небо чистое, электричества хоть залейся с любого кристалла, а вот когда пасмурно – мои вообще не работают.

    При этом всегда найдутся оппоненты, которые после проведения практических замеров полностью опровергают представленное утверждение.

    У меня получается все наоборот: поликристаллы очень чувствительны к затемнению. Стоит маленькому облачку пройти по солнцу, как это сразу отражается на количестве вырабатываемого тока. Напряжение, кстати, практически не меняется. Монокристаллическая же панель ведет себя более стабильно. При хорошем освещении обе панели ведут себя очень хорошо: заявленная мощность обеих панелей – 50Вт, обе эти самые 50Вт выдают. Отсюда мы видим, как улетучивается миф о том, что монопанели дают больше мощности при хорошем освещении.

    Второе утверждение касается срока службы фотоэлектрических элементов: поликристаллы стареют быстрее монокристаллических элементов. Рассмотрим данные официальной статистики: стандартный срок службы монокристаллических панелей составляет 30 лет (некоторые производители утверждают, что такие модули могут работать до 50 лет). При этом период эффективной эксплуатации поликристаллических панелей не превышает 20-ти лет.

    Действительно, мощность солнечных батарей (даже с очень высоким качеством) с каждым годом эксплуатации уменьшается на определенные доли процента (0,67% – 0,71%). При этом в первый год эксплуатации их мощность может снизиться сразу на 2% и 3% (у монокристаллических и поликристаллических панелей – соответственно). Как видим, разница есть, но она незначительна. А если учесть, что представленные показатели во многом зависят от качества фотоэлектрических модулей, то разницу и вовсе можно не брать во внимание. Тем более, известны случаи, когда дешевые монокристаллические панели, изготовленные нерадивыми производителями, теряли до 20% своей мощности в первый же год эксплуатации. Вывод: чем надежнее производитель фотоэлектрических модулей, тем долговечнее его продукция.

    Многие пользователи нашего портала утверждают, что монокристаллические модули всегда дороже поликристаллических.  У большинства производителей разница в цене (в пересчете на один ватт генерируемой мощности) на самом деле ощутима, что делает покупку поликристаллических элементов более привлекательной. Поспорить с этим нельзя, но не поспоришь и с тем, что КПД монокристаллических панелей выше, чем у поликристаллов. Следовательно, при одинаковой мощности рабочих модулей поликристаллические батареи будут иметь большую площадь. Иными словами, выигрывая в цене, покупатель поликристаллических элементов может проиграть в площади, что при недостатке свободного пространства под установку СБ может лишить его так очевидной на первый взгляд выгоды.

    У распространенных монокристаллов КПД, в среднем, равняется 17%-18%, у поли – около 15%. Разница – 2%-3%. Однако по площади эта разница составляет – 12%-17%. С аморфными панелями разница еще нагляднее: при их КПД – 8-10% монокристаллическая панель может быть по площади в два раза меньше аморфной.

    Аморфные панели – это еще одна разновидность фотоэлектрических элементов, которые пока не успели стать достаточно востребованными, несмотря на свои очевидные преимущества: низкий коэффициент потери мощности при повышении температуры, способность генерировать электроэнергию даже при очень слабом освещении, относительная дешевизна одного производимого кВт энергии и так далее. А одна из причин низкой популярности кроется в их весьма ограниченном КПД. Аморфные модули еще называют гибкими модулями. Гибкая структура значительно облегчает их установку, демонтаж и хранение.

    Не знаю, кто это аморфные рекламирует. КПД у них низкий, места почти в два раза больше занимают, при этом с возрастом КПД, так же, как и у кристаллических, снижается. Классические модули рассчитаны на 25 лет эксплуатации с потерей КПД в 20%. Плюс у аморфных пока только один: выглядят, как черное стекло (можно весь фасад такими покрыть).

    Выбирая рабочие элементы для строительства солнечных батарей, в первую очередь следует ориентироваться на репутацию их производителя. Ведь именно от качества зависят их реальные рабочие характеристики. Также нельзя упускать из вида условия, при которых будет производиться монтаж солнечных модулей: если площадь, отведенная под установку солнечных батарей, у вас ограничена, то целесообразно использовать монокристаллы. Если недостатка в свободном пространстве нет, то обратите внимание на поликристаллические или аморфные панели. Последние могут оказаться даже практичнее панелей кристаллических.

    Еще одно преимущества аморфных панелей перед панелями кристаллическими состоит в том, что их элементы можно устанавливать непосредственно в оконные проемы (на месте обычных стекол) или даже использовать их для отделки фасадов.

    Приобретая готовые панели от производителей, можно значительно упростить себе задачу по строительству солнечных батарей. Для тех же, кто предпочитает все создавать своими руками, процесс изготовления солнечных модулей будет описан в продолжении настоящей статьи. Также в ближайшее время мы планируем рассказать о том, по каким критериям следует выбирать аккумуляторы, контроллеры и инверторы – устройства, без которых ни одна солнечная батарея не сможет функционировать полноценно. Следите за обновлениями нашей статейной ленты.

    На фото изображены 2 панели: самодельная монокристаллическая на 180Вт (слева) и поликристаллическая от производителя на 100 Вт (справа).

    О самых популярных альтернативных источниках энергии вы сможете узнать в соответствующей теме, открытой для обсуждения на нашем портале. В разделе, посвященном строительству автономного дома, можно узнать много интересного об альтернативной энергетике и о солнечных батареях, в частности. А небольшой видеосюжет расскажет об основных элементах стандартной солнечной электростанции и об особенностях установки солнечных панелей.

     

    alexbego.ru

    Герметизация элементов нейтральным герметиком - самодельная батарея

    Представляю вам свой маленький фото отчет о том как я собрал солнечную панель с помощью простых и доступных материалов в домашних условиях. Идея сделать солнечную панель и попробовать что это такое не оставляла меня уже долгое время и наконец я это сделал.

    Кстати ища информацию в интернете по изготовлению самодельных солнечных панелей заметил что просто целая "армия" людей интересуется альтернативными источниками энергии и в частности солнечными панелями. Некоторые прямо в глобальном смысле хотят полностью перейти и переходят на энергию солнца отказавшись от розетки. У меня в планах пока такого нет, просто это все интересно, хотя может в будущем я рассмотрю отказ от розетки плотнее.

    А пока вот проба первой солнечной панели изготовленной дома.

    >

    Хочу отметить что перед тем как самим что-то сделать много раз взвесьте все за и против. На самодельных панелях, особенно если надо много панелей, можно существенно сэкономить, но главное чтобы это не было в ущерб сроку службы батарей. Если же вы хотите долго радоваться солнечной энергией, то наверно лучше все таки купить заводские панели и сэкономить кучу времени и возможно даже деньги.

    Я когда собирал свою панель руководствовался только низкой ценой, и использовал самые дешевые и доступные материалы, ну и конечно как смог защитил элементы панели от окружающей среды, а сколько лет она протянет там видно будет.

    Для сборки этой панель мне понадобились солнечные элементы (набор вместе с шинами и флюсом), которые купил через интернет, стекло, алюминиевый уголок для рамки, и герметик. Ну и конечно олово, паяльник, мультиметр. Поискав в интернет магазинах солнечные элементы и всё взвесив, заказал набор из 72 элементов размером 156 x78mm. Солнечную панель я решил сделать не из 36 элементов, а из 48 чтобы даже в самую пасмурную погоду с нее все равно шла какае-та энергия. Панель из 48 элементов должна получится 85ватт мощности. Прикинул размер стекла под 4 ряда элементов, по 12 шт в каждом и заказал его размером 1050*700мм. Так же приобрел алюминиевый уголок 20*20мм для рамы. Раму сделал на 5мм шире с каждой стороны, чтобы между стеклом и уголком вошел толстый слой силикона для прочности будущей солнечной панели.

    После сборки рамы принялся за элементы.

    Так как заказывал элементы без проводников на лицевой стороне ( так дешевле), то сначала напаял шинки на лицевую сторону. Процесс пайки долгий, но совсем не сложный и получается все надежно. За пару часов не торопясь все шинки были на своих местах.

    Дальше после тщательного обезжиривания стекла все элементы были разложены ровными рядами и спаяны между собой. После этого оставалось только засиликонить элементы и солнечная панель готова. Герметизация это самый важный момент. Если элементы будут долгое время подвержены кислороду и влажному воздуху в целом, то проводники будут неизбежно окисляться что приведет к их полному сгниванию, особенно самых тоненьких проводников, которые как ниточки на лицевой стороне элементов.

    Для герметизации элементов я решил использовать самый дешевый силиконовый герметик, взял 2 тюбика по 300мл. При нанесении герметика выяснилось что он густоват и достаточно трудно нанести его тонким слоем, но размазать все таки его удалось вроде достаточно хорошо.

    Через примерно 10 часов,силикон немного затвердел, я попытался в качестве эксперимента отодрать один из элементов от стекла. Скажу откровенно, оказалось крайне сложно это сделать. Он сильно тянется, при этом не рвётся, сохраняет свою прежнюю форму. В принципе в качестве дешёвого материала для герметизации элементов он довольно не плох. Посмотрим, что покажет время.

    Первый тест самодельной панели.

    Первые замеры на нагрузку при проглянувшим из-за туч солнышке показали почти 15 вольт и 5,5А что соответствует примерно 80 ватт. Конечно панель не всегда сможет отдавать такую мощность, но все-же когда будет солнце, а оно бывает почти каждый день, то с панели каждый час можно запасать а аккумулятор 50-80 ватт энергии, что очень не плохо. Ниже фото крупным планом как выглядит герметизация силиконом.

    >

    >

    >

    >

    Вот такая получилась солнечная панель. На будущее все-таки планирую собрать панелей общей мощностью около 1кВт. Так-же купить хороший контроллер для них и инвертор, ну и про аккумуляторы надо будет подумать.

    Статья написана по материалам >>источник

    e-veterok.ru

    Солнечная панель из поврежденных солнечных элементов

    Представляем Вашему вниманию практическое руководство по сборке большой солнечной панели из разбитых или поломанных солнечных элементов. Фрагменты поврежденных солнечных батарей являются рабочими, несмотря на свой внешний вид. При этом они достаточно дешево стоят, их можно купить как на Ebay.com, так и в онлайн магазинах, торгующих радиодеталями. Для сборки солнечной панели из поврежденных элементов Вам понадобится следующее оборудование:

    1. 15-25-тиваттный паяльник. 2. Трубчатый припой с канифолью. Вы можете использовать припой на основе серебра, но он является довольно дорогим, а разница в сопротивлении при этом минимальна. Поэтому стоит остановить свой выбор на обычном припое. 3. Мультиметр. 4. Карандашный ластик. 5. Лента из фольги для присоединения к выводам солнечных элементов (купить на Ebay.com). Можно заменить фольгой для охранных систем. 6. Плоская прочная рабочая поверхность. Можно использовать ровно отрезанный кусок стекла, но подойдет и любая другая, которая удовлетворяет требованиям.

    Купите поврежденные солнечные элементы.Solar Cell Grab BagElectronics goldmine Solar cellsEbay Всего лишь несколько примеров, где их можно приобрести, но для начала Вам будет достаточно и их.

    А теперь поговорим о параллельном и последовательном соединении. Параллельное соединение повышает силу тока, а напряжение остается неизменным. Каждый элемент в параллельной цепи соединен плюс к плюсу и минус к минусу. Последовательное соединение (которое главным образом Вы и будете использовать для солнечных батарей) повышает напряжение, а сила тока не меняется. Каждый элемент в такой цепи соединен плюсом к минусу последующего элемента. Как Вы можете убедиться сами, подобным образом соединены батарейки в фонариках. Теперь, когда Вы заполучили свою порцию поврежденных солнечных батарей, мы можем начать! Во-первых, рассортируйте поломанные элементы на партии по размерам (приблизительно равным). Запомните, что если Вы соедините группу элементов последовательно, то самый маленький по размерам осколок батареи будет определять силу тока вашей солнечной панели.

    Независимо от размеров солнечных элементов, каждый будет вырабатывать около 0,5 вольт. Обычно, чем больше размер элемента, тем большую силу тока от него получите. Таким образом, Вам не захочется соединять в цепь пять элементов площадью поверхности 15 см² и один площадью 2,5 см², потому что Вы потеряете силу тока, вырабатываемую большими по размеру батареями, и на выходе она будет равна показателю самого малого элемента в цепи. Старайтесь подбирать фрагменты солнечных батарей одинакового размера. У большинства солнечных элементов (поли- и монокристаллических) положительной стороной является тыльная сторона элемента, а отрицательной – лицевая. Теперь Вы должны убедиться в том, что на шинах солнечных элементов не припаяна фольга-проводник. После этого переходим к следующему шагу. С помощью карандашного ластика Вам нужно очистить поверхность шины у каждого осколка элемента. Сделать это нужно как можно мягче и аккуратней, так как и поли- и монокристаллические элементы являются весьма хрупкими. Приложив к стиранию слишком большие усилия, Вы рискуете раздавить элемент. Некоторые темные пятна на шине будут препятствовать прилипанию припоя, поэтому постарайтесь устранить их. Не переживайте, если это не получится – пока достаточное количество припоя напаивается на шину, все идет по плану. Чем больше Вы поработаете на данном этапе ластиком, тем лучше. Теперь “залудите” жало паяльника хорошей каплей припоя и подождите несколько секунд, пока не исчезнет дымок (часть канифоли расплавится), после чего напаивайте олово на шину солнечного элемента. Не расстраивайтесь, если у Вас не получится напаять на всем ее протяжении, нескольких участков вполне достаточно. Затем, отрежьте кусок фольги и приплавьте его к покрытой оловом шине при помощи паяльника. Позвольте ему выполнить работу, не давите на фольгу слишком сильно. Вот почему мы посоветовали использовать 25-тиваттный паяльник, так что Вам не потребуется сильно нажимать на фрагменты солнечных батарей при пайке. Итак, после того, как Вы напаяли олово и приплавили фольгу на свой первый элемент, продолжайте и проделайте это с оставшимися. Теперь Вы должны припаять проводники к задней части солнечного элемента. У большинства поликристаллических элементов имеются участки темного цвета, именно там и надо припаивать фольгу. На монокристаллических, в свою очередь, имеются маленькие квадраты, они и являются местами для пайки. Как и в предыдущем пункте, покройте жало паяльника припоем и напаяйте его на обратную сторону элемента, непосредственно под шиной (впоследствии это облегчит процесс выстраивания элементов в линию). Затем приплавьте маленький (3 см) отрезок фольги к припою. Когда проводники припаяны к элементам, можно переходить к следующему пункту. Приступим к объединению солнечных элементов в цепь. Вам будет нужно присоединить полоски фольги, припаянные к обратной стороне каждого фрагмента солнечной батареи, к лицевой поверхности следующего в цепи элемента. Для этого выложите элементы в линию и приплавьте полоску фольги выходящую с тыльной стороны одного из них к полоске фольги, проходящей по шине следующего за ним элемента. Продолжайте соединять их таким образом и Вы получите столько вольт, сколько захотите. Помните, что если Вы не планируете использовать контроллер зарядки, необходимо будет установить со стороны положительного вывода панели диод, предотвращающий разрядку аккумуляторов, что может случиться с ними ночью. Это была основная работа. Теперь Вам предстоит заключить все это в какой-либо корпус, закрепить элементы в нем и у Вас появится собственная солнечная панель. В примере использовались подложка из окрашенной фанеры, несколько сосновых досок для рамки и плексиглас, “посаженный ” на сбитую основу конструкции при помощи силикона. После окончания работ Вы можете с гордостью поместить свою панель под лучи солнца и рассказать знакомым, что потратили на ее сборку сущие гроши.

    По материалам www.instructables.com

    electronics-lab.ru