Как собрать солнечную батарею своими руками

Есть категория людей, которые все привыкли делать своими руками. И не потому, что «самоделки», как правило, обходятся дешевле аналогичных устройств, изготовленных промышленным способом. А потому, что этим людям доставляет удовольствие сам процесс творчества. И не удивительно, что народные умельцы обратили свои взгляды на солнечную фотовольтаику. Здесь перед ними открывается широкое поле деятельности. Своими руками они собирают солнечные батареи различной мощности и назначения, компоненты солнечных электростанций, причем, порой их изделия превосходят по своим показателям промышленные образцы.

Выбор материала

Прежде чем начать собирать солнечную батарею, следует определиться, где, как, для каких целей она будет использоваться. От этого во многом зависит и выбор материала для фотоэлектрического преобразователя. Обычно для солнечных батарей используют разновидности кремния. Это могут быть пластины монокристаллического кремния, это могут быть тонкие пленки поликристаллического кремния или аморфного кремния. На базе кремниевых фотоэлектрических преобразователей можно самостоятельно собрать зарядные устройства, походные солнечные батареи, а при желании и полноценные гелиевые модули для домашней электростанции.

Кремниевые фотоэлектрические преобразователи

Кроме кремния в качестве материала для элементов гелиевой батареи можно использовать медную фольгу. Для применения в схемах электропитания различных приборов или зарядных устройств медные фотоэлектрические преобразователи мало пригодны из-за низкой эффективности и малой мощности, но в самодельных сигнальных устройствах их вполне можно использовать. Например, для изготовления датчика освещенности.

Медная фольга

При выборе материала следует еще учитывать и его доступность. На сегодняшний день в интернет-магазинах можно купить практически все. Для серьезных систем можно, например, на еВау купить высококачественные монокристаллические кремниевые пластины размером 156×156 миллиметров. Но по значительно низкой цене можно купить и пластины с небольшим браком (небольшие сколы, царапины, незначительное повреждение токоведущей дорожки). Эти пластины можно использовать, например, в походных зарядных устройствах, в системах освещения в палатках, для зарядки различных гаджетов. Все зависит от того, для каких целей будет использована эта самодельная солнечная панель.

Солнечная батарея из медной фольги

Гелиевую батарею из медной фольги можно изготовить примерно за один час. Но вначале нужно подготовить все необходимое. Понадобятся медная фольга, паяльник, припой, прозрачный чехол от компакт-диска, синтетический клей, провод, наждак, электрическая плита, шприц, поваренная соль, стакан.

Вырезать из меди кусок, который бы помещался в одну из сторон чехла от компакт-диска. Тщательно обезжирить медь с обеих сторон, зачистить наждаком. Включить плиту, подождать, пока спираль не раскалится докрасна, и положить на спираль медную фольгу. В процессе нагревания медь окисляется, и на ее поверхности появляется оксид. Вначале это будут небольшие пятнышки, но затем эти пятна распространятся на всю поверхность меди. Примерно через полчаса вся поверхность будет черного цвета – от оксида меди. Выключить плиту и дать меди возможность естественно остывать.

Оксид меди на листе

В процессе остывания от поверхности будут откалываться кусочки оксида, так как коэффициенты температурного расширения меди и оксида различны. После остывания пластину следует промыть проточной водой. Когда пластина высохнет, припаять к ней проводник. Это будет «минус» батареи. Место припоя следует тщательно обработать синтетическим клеем. После этого приклеить пластину по периметру к внутренней стороне крышки чехла от компакта. Взять другой кусок медной фольги (не подвергавшейся температурной обработке), по размерам аналогичный первому. Вырезать из нее П-образную форму, тщательно зачистить, припаять проводник. Место припоя также тщательно залить синтетическим клеем. Этот проводник буде «плюс» батареи.

Элементы солнечной батареи перед сборкой

П-образный электрод наклеивается на внутреннюю сторону второй крышки чехла. Крышки закрываются, проводники выводятся наружу. Места соединения крышек проклеиваются синтетическим клеем. Далее готовится соляной раствор – на стакан воды две столовые ложки обычной поваренной соли. Когда соль полностью растворится, раствор шприцем вводится в изготовленную конструкцию. Солнечная батарея готова к работе. На свету эта самоделка вырабатывает ток до 35 микроампер.

Проверка работоспособности медной солнечной батареи

Солнечная батарея из кремниевых пластин

Для более серьезных целей потребуются и более серьезные компоненты солнечных батарей. На том же еВау можно приобрести по сравнительно невысокой цене вполне нормальные целые гелиевые монокристаллические ячейки стандартных размеров. Там же можно купить и все необходимые элементы конструкции – токоведущие проводники, алюминиевый уголок, оргстекло или поликарбонат, подложку, крепеж, специальный герметик, припой. И уже из этого набора, следуя инструкции, собрать солнечную панель.

Но можно пойти и другим путем. Можно купить некондиционные кремниевые пластины (как правило, они почти в половину меньше стандартных). У них имеются токоведущие шины, полностью распаянные по элементам.

Некондиционная кремниевая пластина

Каждая пластина вполне работоспособна, при облучении светом при тестировании показывает неплохие результаты. Для получения необходимого напряжения эти пластины необходимо соединить последовательно между собой. Величину выходного напряжения можно рассчитать, измерив это значение у каждой пластины.
А теперь о сборке. Для тыльной стенки корпуса вполне подойдет фанера толщиной в девять миллиметров, вместо алюминиевого уголка для рамы можно использовать деревянные рейки, имеющие в сечении квадрат со стороной 18 миллиметров. Если количество пластин таково, что их суммарная длина превышает 1000 миллиметров, то есть смысл разделить корпус рейками на две части.

Деревянный корпус

Рейки следует приклеить к фанере и для прочности закрепить шурупами. Затем полученный короб следует покрасить в несколько слоев для обеспечения надежной защиты от влаги и от воздействия окружающей среды. Цвет особого значения не имеет.

Корпус после покраски

Для монтажа пластин необходимо изготовить подложку. Ее можно изготовить из ДВП или любого другого жесткого диэлектрика. В подложке на всю дину и ширину необходимо просверлить отверстия с шагом примерно 25 миллиметров. Подложку также следует покрасить в цвет корпуса.

Подложка

После сборки корпуса подгоняется под размер стекло. Обычное стекло использовать не рекомендуется ввиду его хрупкости. Для покрытия вполне подойдет оргстекло или поликарбонат. В рейке, которая делит корпус на две части, следует просверлить отверстия для соединительных проводников. Такие же отверстия нужно просверлить в одной из торцевых реек. Эти отверстия должны служить для вывода излишних испарений и вентиляции.

Пайка элементов

Силовые провода выводятся на тыльную сторону панели. Теперь осталось только смонтировать на подложке пластины, соединить их должным образом, протестировать работоспособность всей батареи, закрыть стеклом и закрепить его шурупами на корпусе. Солнечная батарея готова к работе.

Солнечная батарея в сборе

В заключение следует отметить, что солнечная батарея, изготовленная описанным способом из некондиционных кремниевых пластин, генерировала электричество мощностью до 80 ватт.