Как самостоятельно сделать солнечную панель

Оценить преимущества альтернативной энергетики на практике хотят многие. Но далеко не все готовы тратить лишние деньги на приобретение промышленных солнечных батарей или заводских зарядок на фотоэлементах. Самое логичное решение в такой ситуации – сделать солнечную панель самостоятельно, чтобы оценить ее преимущества и понять, стоит ли затрат покупка такого изделия.

По сути, самому собрать фотобатарею, даже в домашних условиях, не так уж сложно. Главная трудность – наличие самих фотоэлементов. Получить их можно двумя способами. Во-первых, приобрести готовые комплекты для сборки солнечных батарей (в них входят фотоячейки с уже припаянными проводниками), а во-вторых – разобрать старые полупроводниковые транзисторы или диоды. В последнем случае выходные параметры готового изделия будут очень небольшими из-за слишком малой производительности полупроводниковых кристаллов. Однако даже на базе транзисторов вполне можно собрать, к примеру, зарядное устройство для Li-ion аккумуляторов.

Помимо фотоэлементов, потребуются материалы для корпуса, защитное стекло для лицевой панели и силиконовый герметик (если речь идет о батарее из фотоячеек). Также для нее понадобится паяльное оборудование (для пайки проводников).

Из фотоэлементов

Проще всего собирать солнечную панель на базе уже готового набора фотоячеек. Сегодня приобрести их не составляет труда (либо на крупных интернет-порталах, либо в специализированных магазинах). В таких наборах фотоячейки уже подобраны по параметрам (размер, КПД и т.д.), а проводники к ним уже припаяны. Благодаря этому можно избежать самого трудоемкого этапа – пайки проводников к хрупким фотоэлементам.

Как правило, в такой комплект входит 36 или 72 ячейки. Выходное напряжение панели из 36 ячеек варьируется от 12 до 18 В (в зависимости от их исходных характеристик). Этого вполне достаточно для запитывания энергосберегающей бытовой нагрузки. По сути, количество фотоэлементов в готовой панели зависит только от требуемых выходных параметров, которые определяются заранее. Исходя из них рассчитывается нужное число фотоячеек. При сборке ячейки соединяются между собой последовательно, параллельно или последовательно-параллельно. Это позволяет сделать батарею с заданными параметрами мощности/напряжения. Очень часто используется схема с выводом «средней точки».

Этот вариант более рационален, он позволяет сделать панель как бы из двух половин, для каждой из которых будет установлен свой запирающий диод (используется диод Шоттки). Запирающий диод – обязательный элемент любой солнечной батареи на фотоячейках, он предотвращает появление обратных токов разрядки при затенениях (полных или частичных) лицевой поверхности. Таким образом, схема «со средней точкой» получается более надежной.

При сборке фотоячейки выкладываются на защитное стекло (лицевой частью вниз) и соединяются согласно выбранной схеме. Между ячейками обязательны промежутки в 3-5 мм для компенсации термических расширений/сжатий. Затем проверяется качество пайки, после чего ячейки герметизируются (силиконовым герметиком). После застывания герметика конструкция помещается в заранее сделанный корпус (он может быть как деревянным, из брусков и фанеры, так и металлическим, из алюминиевых уголков).

Более того, если фотоячеек немного и панель компактная, то в качестве корпуса можно использовать, например, любой подходящий по размерам кожух старой бытовой техники. Все соединительные клеммы (как правило, они тоже входят в готовые наборы) должны быть выведены наружу.

Из транзисторов/диодов

Чтобы сделать своими руками солнечную батарею из транзисторов или диодов нужно, прежде всего, найти их достаточное количество. Чтобы получить сколько-нибудь заметные показатели выходного тока и напряжения потребуется несколько десятков элементов. Отлично подойдут, к примеру, транзисторы серий КТ (801..805) или П (213-217) или же диоды КД (202, 203).

Затем надо превратить закрытые полупроводниковые элементы в фотогенераторы. Для этого верхнюю часть корпуса транзистора или диода «откусывают» плоскогубцами. Это необходимо для снятия крышки и обеспечения попадания света на p-n-зону. Число транзисторов (диодов) рассчитывается заранее, как и в случае с классическими фотоячейками. Все зависит от нужных выходных параметров. Причем в случае с транзисторами учитывается как напряжение, так и ток. Связано это с тем, что в деталях одних серий ранее использовались разные кремниевые кристаллы, которые, соответственно, генерировали ток разной силы. И расхождения иногда бывали довольно ощутимыми.

Устанавливаются подготовленные элементы навесным монтажом на обычной (к примеру, текстолитовой) подложке. Что же касается схемы соединения, то тут возможно несколько вариантов. Как правило, для получения нужных параметров используют последовательно-параллельные соединения групп элементов. В каждой такой группе может быть от четырех до шестнадцати последовательно спаянных транзисторов. Последовательное соединение групп дает прирост по напряжению, параллельное – по току.

Стоит также заметить, что кроме простоты сборки и минимальной стоимости исходников такие солнечные батареи из транзисторов обладают еще одним достоинством – они не боятся коротких замыканий. Однако нужно помнить, что при перегревах их выходное напряжение резко падает.

Видео об изготовлении солнечной панели: