Солнечные элементы: собираем своими руками

0
562

Изменение стоимость энергоносителей происходит стремительно, поэтому все больше сограждан задумывается о том, чтобы воспользоваться альтернативными источниками. Среди последних особо востребованной остается энергия, вырабатываемая при помощи солнечных лучей. Такое оборудование можно разместить на территории загородного дома или дачи. Если должным образом настроить и укомплектовать устройство, то оно сможет работать с высокой производительностью, обеспечивая потребности каждого потребителя.

Что такое фотоэффект?

Перед тем, как собрать солнечные элементы, стоит разобраться в том, как именно они работают и устроены. Только после этого можно приступать к работам своими руками. Для человека, незнакомого с нюансами выработки энергии, весь процесс покрыт загадочностью. Установленная пластина просто ловит лучи света, а на выходе получается ток определенного напряжения. Но на практике все несколько иначе, ведь работа любого элемента основана на явлении, изученном десятилетия назад. Речь идет о фотоэффекте, особенность которого состоит в структуре самих материалов.

Полупроводниковым элементам удается генерировать напряжение под воздействием лучей, что связано с простой последовательностью действий. Электроны, составляющие структуру полупроводника, аккумулируют энергию, заключенную в потоке лучей. Это действие приводит к созданию дополнительного импульса, при котором электроны сбиваются с привычной траектории. В итоге эффекта создается поток, который называют стабильным фототоком.

Для получения такого результата потребуется соединить между собой полупроводниковые элементы, имеющие n- и p- проводимость. Одна из разновидностей имеет недостаточное количество электронов в своей структуре, в то время как вторая обладает их избытком. В итоге удается создавать элементы двухслойного типа, в которых слои полупроводниковых элементов наслаиваются.

Работа батарей осуществляется так. N-проводниковый элемент, который находится выше, поддается воздействию солнечных лучей, которые изменяют вращение электронов. Дополнительный импульс перемещает поток электронов на p-проводниковый элемент, что приводит к формированию направленного потока. Фактически структура имеет вид электродной батареи, где анодом является нижний слой, а катодом – верхний. Снять образованный в ходе эффекта фототок помогают проводники с нагрузкой.

Читайте также:  Усиливаем сигнал антенны на даче

Для получения p-/n-полупроводниковых элементов пользуются кремнием, который оснащаются различными добавками. Дело в том, что этот химический элемент добывается промышленным путем, что гарантирует минимизацию расходов и стоимости фотоэлементов. Несмотря на то, что КПД устройств остается невысоким, массовость применения кремниевых батарей позволяет нивелировать недостаток. Переход к другим элементам повышает производительность батареи, но на текущий момент о массовости их производства речь не идет.

Виды фотоэлементов

Собираясь изготовить фотоэлементы, важно определиться с тем, какая разновидность будет применена для получения высокой производительности. Солнечные создаются по нескольким технопроцессам, поэтому перед покупкой стоит детальнее изучить особенности. представленные на рынке элементы относятся к:

  • Поликристаллическим;
  • Аморфным;
  • Монокристаллическим;
  • Транзисторным фотоэлементам.

Изделия на транзисторах отличаются тем, что создать подобные устройства собственноручно будет не сложно. Для выполнения работ потребуется воспользоваться старыми транзисторами, с которых удаляется крышка для снятия ограничения на p-n-переход. Выработка тока подобными элементами незначительная, но они способны объединяться с масштабные конструкции, что приводит к получению желаемых выходных показателей. Получить производительную станцию вряд ли удастся, но для запитки уличного освещения или часов способностей устройства будет достаточно.

Поликристаллическая модель отличается КПД на уровне 9 процентов. На подобные элементы не оказывает влияние качество освещения, поэтому элементы способны производить электричество даже в условиях высокой облачности. Продолжительность эксплуатации достигает 15-20 лет.

Элементы на аморфных кристаллах создаются с применением гибкой разновидности кремния. Выработка электричества происходит при 10 процентах КПД. Объемы полученной энергии не связаны с погодными условиями. Единственным недостатком является высокая цена, что обусловлено сложностью производства изделий.

Монокристаллическое оборудование показывает КПД на уровне 14 процентов. Но достичь такой производительности удается только в условиях хорошего освещения, а в противном случае чувствительность быстро падает. Продолжительность эксплуатации может составить больше 25 лет.

Советы при выборе фотоэлементов?

Если устройство планируется применять в домашних условиях, то лучше остановить выбор на моделях, напряжение которых достигает 12 В. С такими параметрами работают многие бытовые приборы, окружающие человека. Примеров техники, работающей под 48 В значительно меньше. Для определения других показателей можно использовать паспорт устройства или интернет.

Читайте также:  Как правильно выбрать генератор

Лучше не пользоваться лапами накаливания, запитанными от солнечных элементов. Дело в том, что данные устройства отличает повышенный расход энергии, а также режим работы под 220 В. Заменить их лучше светодиодными элементами. Для их работы требуется напряжение 12 В, что лишь стимулирует переход на данный технологический процесс.

Не стоит пытаться приобрести станцию высокой производительности сразу, чтобы таким образом покрыть все потребности. Правильным выбором станет установка на участке нескольких моделей и подключение к ним тех приборов, которым требуется постоянный ток.

Изготовление батареи в домашних условиях

Чтобы запитать все приборы, размещенные на территории дома, не стоит пытаться использовать 220 В. Такое напряжение стандартная станция просто не сможет сгенерировать, так как для достижения этой производительности нужна очень масштабная ферма. Пластина создает в среднем 0.5 В. По этой причине наилучшим вариантом станет проект, в котором напряжение составляет 18 В. Используя эту информацию, можно рассчитать число элементов, требуемых для устройства.

Для начала следует разработать каркас, где и расположатся солнечные элементы. Для этой цели подходит ящик, подобранный для солнечных батарей по габаритам. Высоту бортов следует делать минимальной, что исключить образование теней. Материал, применяемый для построения конструкции:

  • Дерево;
  • Фанера;
  • Пластик.

Крепление бортов осуществляется с помощью саморезов или клея. Для спайки блоков следует разделить конструкцию на два равных элемента планкой, закрепленной по центру. При создании каркаса потребуется алюминиевый уголок, который можно заменить цельными брусами из дерева. При применении металлического профиля потребуется удалить фаску для создания угла в 45 градусов.

После завершения подготовительной части, следует соединить готовые элементы уголками. Защитный элемент представлен стеклом, закрепить которое позволяет силикон. В качестве подложки стоит воспользоваться несколькими кусками ДВП. Они будут использованы в качестве креплений при монтаже фотоэлементов.

Скрепление пластин

Для соединения элементов, потребуется обладать определенными знаниями. Так для повышения напряжения в домашних условиях потребуется создать последовательное соединение. Если же требуется нарастить ток, то воспользуйтесь параллельным соединением. Расстояние между соседними кремниевыми элементами должно равняться 5 мм. Данное требование следует выполнять, так как в противном случае происходит расширение пластин. У каждого преобразователя обязательно содержится две дорожки с плюсовым и минусовым значением. Они должны быть объединены в последовательном порядке для создания общей сети. Пайка выполняется так, чтобы проводники солнечных элементов были выведены на главную шину.

Читайте также:  Как упростить задачу по поверке счетчиков

Тестирование устройства

Испытания проводятся для того, чтобы исключить любые недочеты, которые могли остаться после выполнения предшествующих этапов. Большинство из них связано с некачественной припайкой, но повлиять может и резка отдельных солнечных элементов. Начинать тестирование следует после монтажа каждого следующего ряда компонентов, что позволит быстрее обнаружить наличие некачественного соединения. Процедура выполняется при помощи стандартного амперметра. Проводить проверку следует в середине дня, когда интенсивность солнечных лучей максимальна. После размещения устройства на открытом воздухе и установки подходящего угла, следует подключить амперметр и выполнить измерения ТКЗ. Задача тестирования сводится к тому, чтобы получить ток на 1А меньше, чем значение ТКЗ. В то же время прибор должен показать силу свыше 4,5 А, что отвечает значениям работоспособного агрегата.

Герметизация солнечных элементов

После того, как удалось проверить собранные солнечные элементы, можно переходить к герметизации, которая выступает завершающим этапом. Для этой задачи стоит воспользоваться эпоксидным компаундом. Но следует учесть, что для выполнения работ потребуется значительное количество материала, а его стоимость существенная. Если бюджет не позволяет воспользоваться этим компонентом, то выбор можно сделать в пользу герметика силиконового типа.

Сама процедура выполняется двумя способами. В первом случае предусматривается полная заливка, при которой панели должны быть покрыты греметиком. Второй вариант состоит в том, чтобы залить материал в расщелину между отдельными компонентами, а также погрузить в герметик элементы, находящиеся на краях конструкции. Первый вариант принято считать наиболее надежным. После завершения заливки следует дождаться, когда герметик подсохнет. После этого можно крепить защитное стекло, плотно прижимая его к фотоэлементам. Остается только покрыть изделие силиконом и работа завершена.

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here