Как сделать самодельную солнечную батарею из обычных транзисторов

Солнечные батареи на фотоячейках стали уже вполне привычными и широко используются во многих сферах. Более того, их достаточно просто сделать своими руками, главная сложность – найти подходящие фотомодули. Но и эту проблему легко обойти. Прекрасная альтернатива — солнечная батарея из транзисторов.

Что понадобится

Прежде всего необходимо запастись определенными транзисторами. Отлично подойдут, скажем, кремниевые детали серии КТ (такие, как весьма распространенные КТ801..КТ805). Их легко найти, они просто монтируются, а вероятность испортить «начинку» при их вскрытии минимальна. Также неплохо зарекомендовали себя транзисторы П213-П217, П306 или 2N3055.

Перед установкой каждый транзистор необходимо аккуратно вскрыть плоскогубцами (снять крышку). Это нужно для того, чтобы солнечный свет попадал непосредственно на p-n-область детали. Если используются П-транзисторы, то из них надо дополнительно высыпать порошок. Помимо самих транзисторов (их число зависит от выбранной схемы и требуемой мощности) понадобится пластина для установки деталей или корпус, а также паяльник.

Рассчитывая количество транзисторов, нужно обязательно учитывать не только его выходное напряжение, но и силу тока. Дело в том, что в разные года выпускались детали одних серий, но с разными кристаллами кремния внутри. Соответственно, они выдавали разный ток, причем разница зачастую была довольно значительной. В среднем, в зависимости от типа и года выпуска, старые транзисторы выдают токи 0,13 мА – 3 мА при напряжениях 0,1 – 0,5 В.

Схема

Самодельная солнечная батарея может быть собрана по различным схемам, все зависит от требуемых выходных параметров. Простейший вариант – блок из четырех последовательных транзисторов. Если использовать детали 2N3055, то параметры получатся порядка 3,7-4 В при токе 10-15 мА (зависит от интенсивности освещения). Разумеется, это очень маленькие показатели, тем не менее, даже их достаточно для запитки небольшого светильника или часов. Для увеличения параметров можно соединить несколько блоков, последовательная коммутация дает увеличение по напряжению (рис.а), параллельная – по току (рис.б).

Закрепляют транзисторы обычно простым навесным монтажом, так как это существенно облегчает сборку устройства. Причем подобные батареи обладают одним немаловажным достоинством – входящие в их состав элементы не боятся коротких замыканий. Однако их надо оберегать от перегревов, поскольку при очень высоких температурах выходное напряжение устройства падает.

Зарядное устройство из транзисторов

На базе таких солнечных батарей из транзисторов можно собрать зарядное устройство, например, для Li-ion аккумулятора. Для этого потребуются дополнительные конденсаторы, которые будут служить накопителями энергии и выравнивать ток нагрузки при изменениях освещенности.

Также понадобится светодиод (HL1), в сочетании с токоограничивающим резистором R1 он сыграет роль низковольтного стабилизатора напряжений (порядка 1,5 В) и будет питать звуковой сигнализатор. Сигнализатор используется для оповещения о накоплении полного заряда, его можно взять готовый, к пример, из старого электромеханического будильника. Транзисторы VT5, VT6 создают параллельный стабилизатор, предохраняющий сам аккумулятор (GB1) от превышения заряда. Диод VD1 необходим для предотвращения обратного разряда аккумуляторного блока при отсутствии света.