Сборные солнечные батареи

Каждому, кто любит и умеет мастерить, известно, что все, что он сделает своими руками, будет исправно служить и выполнять свои функции ничуть не хуже, а порою даже лучше промышленного изделия. А стоить такое устройство будет намного меньше, чем готовое фирменное изделие. Не стала исключением и бурно развивающаяся сейчас солнечная фотовольтаика. Широкий ассортимент гелиевых модулей различных производителей наводнил рынок. Тем не менее, многие умельцы предпочитают самодельные сборные солнечные батареи более дорогим фирменным.

Наборы для сборки солнечных батарей

В продаже имеются различные наборы для сборки гелиевых батарей. Эти наборы рассчитаны на создание гелиевых модулей различной мощности и выполнены на разной элементной базе. Первый набор состоит из 36 пластин, изготовленных из поликристаллического кремния. Пластины имеют размеры 80×150 миллиметров. Одна такая солнечная ячейка способна генерировать электрический ток до четырех ампер. При напряжении 0.53 вольта с каждой такой ячейки будет сниматься 2.1 ватта электрической мощности. Соединенные последовательно, эти ячейки представляют собой уже полноценную гелиевую панель, мощностью в 76 ватт.

Солнечная ячейка поликристаллического кремния

«Минус» постоянного напряжения, генерируемого солнечной ячейкой, снимается с двух токопроводящих дорожек, расположенных на лицевой стороне элемента.

Контакты «минус»

«Плюс» снимается с шести контактов, расположенных на тыльной стороне.

Контакты «плюс»

Все эти гелиевые ячейки располагаются на жесткой основе с зазором между элементами в три-пять миллиметров. Оптимальное расположение ячеек – четыре ряда по девять элементов в каждом ряду. При расположении элементов на основе необходимо соблюдать определенные условия. Для того, чтобы соединить все элементы в единую цепь, следует второй и четвертый ряды развернуть относительно первого ряда на 180°.

В комплекте набора имеется также диод Шоттки, назначение которого блокировать разряд аккумуляторной батареи в темное время суток или в пасмурную погоду.

Солнечная ячейка и диод Шоттки

Минус этого диода припаивается к контакту положительного вывода солнечного модуля. Срок службы правильно собранной гелиевой панели не менее 30 лет.

Основные технические данные:
Диапазон рабочих температур От -40°С до +85°С
Напряжение под нагрузкой 19 вольт
Ток под нагрузкой 4 ампера
Номинальная мощность 76 ватт
Гарантированная мощность 90% после 10 лет эксплуатации, 80% после 20 лет эксплуатации
Габаритные размеры в сборе 620×765 миллиметров
Гарантийный срок 2 года
Стоимость комплекта 2990 рублей

Есть в продаже наборы на базе монокристаллического кремния мощностью 172 ватта и 250 ватт. В набор мощностью 250 ватт входят 56 кремниевых элементов, размером 156×156 миллиметров каждый. Одна такая ячейка генерирует мощность 4.5 ватта при постоянном напряжении 0.62 вольта (при токе 7.1 ампера). Будучи соединены последовательно, эти гелиевые ячейки дают на выходе 250 ватт мощности при напряжении 17.4 вольта.

Комплект монокристаллических элементов

Эти монокристаллические ячейки имеют на лицевой стороне три токопроводящие дорожки («минус» постоянного тока).

Контакты «минус»

Контактная группа «плюс» находится на тыльной стороне ячейки.

Контакты «плюс»

Ячейки располагаются на основе в семь рядов по восемь элементов в ряду. При этом элементы четных рядов развернуты диаметрально противоположной стороной относительно элементов нечетных рядов для того, чтобы обеспечить соединение всех элементов в последовательную цепочку. В комплект также входит диод Шоттки, который предотвращает разряд аккумуляторной батареи в темное время суток или в пасмурную погоду. Минус диода Шоттки припаивается к контактам положительного выхода собранного модуля. Срок службы правильно собранного модуля – не менее 30 лет.

Основные технические данные:
Диапазон рабочих температур От -40°С до +85°С
Напряжение 17.4 вольт
Ток 14.2 ампера
Номинальная мощность 250 ватт
Гарантированная мощность 90% после 10 лет эксплуатации, 80% после 20 лет эксплуатации
Габаритные размеры в сборе 1150×1320 миллиметров
Гарантийный срок 2 года
Стоимость комплекта 8350 рублей

Сборка солнечной батареи

Прежде чем приступать к сборке солнечной батареи, следует определиться с ее размерами. Затем подобрать соответственно этим размером прозрачное покрытие и материал для корпуса. Самый дешевый материал – отечественное оргстекло. Можно использовать поликарбонат с противоконденсатным покрытием. Это не очень дорогой материал, обеспечивающий к тому же хорошую теплозащиту. Можно подобрать обычное стекло, но обладающее высоким коэффициентом прозрачности.

Для рамы корпуса целесообразно использовать алюминиевый уголок. Кроме того, что он придаст готовой солнечной батарее «товарный» вид, он еще обеспечит и хорошую герметичность корпуса и прочность самой конструкции.

Та внутренняя часть уголка, которая будет соприкасаться со стеклом, покрывается двойным слоем силиконового герметика. При этом необходимо проследить, чтобы герметик лег равномерно и не оставил бы незаполненных мест.

Стекло укладывается на герметик и крепится небольшими метизными угольниками. Эти угольники крепятся к алюминиевому профилю рамы винтовыми соединениями. От того, как качественно будет нанесен герметик, зависит долговечность гелиевого модуля и его герметичность. После того, как стекло будет укреплено в корпусе, его необходимо тщательно очистить от пыли и жира. Это обеспечит в дальнейшем полноценную работу гелиевых элементов.

Распаянные тыльные стороны ячеек

Далее следует подготовить солнечные элементы к монтажу. Для этого к контактным группам пластин припаиваются гибкие проводники, с помощью которых будет осуществляться монтаж батареи. Флюс и припой наносятся на контакты аккуратно, без нажима, чтобы не повредить хрупкую кремниевую пластину. После того, как таким образом будут подготовлены все солнечные элементы, их следует аккуратно выложить на подложке, которая будет выполнять функции задней стенки солнечной батареи. Выкладывать элементы следует так, как описано выше – четные ряды должны быть развернуты на 180 градусов по отношению к нечетным. Расстояние между пластинами должно быть от трех до пяти миллиметров.

Солнечный модуль после тестирования

Далее следует закрепить пластины на подложке. Закрепление производится либо с помощью двусторонней монтажной ленты, либо силиконом. В случае применения силикона необходимо проследить, чтобы пластины не были закреплены на подложке неподвижно. Это необходимо для обеспечения свободного расширения элементов при повышении температуры. После этого распаиваются все соединения по схеме: плюс предыдущей пластины соединяется с минусом последующей. Когда все соединения будут произведены, необходимо вначале тщательно визуально проверить правильность соединений, при необходимости тестером прозвонить сомнительные места. Затем, убедившись в правильности монтажа, протестировать смонтированную панель.

Модуль в сборе

Удостоверившись в нормальной работе собранной конструкции, следует надежно закрепить монтажные проводники, накрыть подложку с пластинами застекленной рамой, предварительно выведя два выходных проводника за подложку, надежно закрепить и загерметизировать. Солнечная панель готова к работе.

После того, как будет собрана первая панель, каждая следующая будет изготавливаться быстрее – скажется приобретенный опыт. И за несколько дней можно будет самому собрать столько солнечных батарей, сколько необходимо для вашей домашней электростанции.