Современная тенденция роста цен в энергетической сфере способствует развитию альтернативных технологий получения электричества. Один из популярных вариантов предусматривает использование солнечного излучения. Конструкции заводской сборки обходятся недёшево. Доступней разработать проект, по которому впоследствии реально смастерить солнечную батарею своими руками из подручных средств.

Некоторые считают, что данная технология понятна только для избранных. Но это ошибочное мнение. Ознакомиться с нюансами монтажа системы и принципами её работы, конечно же, нужно. Однако в целом процесс несложный, очень доступно описывается в технической литературе и интернете.

Устройство и принцип действия

Солнечная батарея – это, по сути, комплект фотопреобразователей. Между ними создаётся подключение проводниками. Рабочие элементы конструкции улавливают солнечное излучение. Применять энергию в полученном виде для запитки электроприборов нет возможности, она нуждается в преобразовании. С этой задачей справляются специальные приборы, которыми укомплектовывается установка. В производственном процессе принимают участие также: аккумулятор (один или целая группа), где накапливается полученный электрический ток, другие функциональные детали.

Производительность установки зависит в большей степени от параметров улавливателей и количества накопителей тока. Также на процесс оказывает влияние погода. Высокий результат возможен лишь при солнечной активности и отсутствии туч и облачности.

Суть функционирования фотопреобразователей заключается в улавливании активных лучей и накоплении их в приёмнике. Оттуда энергия с помощью инверторов трансформируется из постоянного вида тока в переменный. Это позволяет подключать часть бытовой техники (или всех потребителей хозяйства) к накопителям, в которых хранится произведённое электричество.

Плюсы и минусы самодельной конструкции

Сделанный собственноручно солнечный генератор поможет сэкономить расходы семейного бюджета. На её изготовление не требуется много средств, можно обойтись подручными материалами. Монтировать и обслуживать устройство проще, ведь каждый узел собран своими руками.

При необходимости найти причину поломки и устранить её будет проще, конструкция не содержит сложных элементов. Работают солнечные батареи бесшумно. Небольшой вес установки даёт возможность закреплять панели на кровле строения, не допуская перегрузки на несущие части строения. Ещё одним неоспоримым преимуществом самодельного производителя электроэнергии является отсутствие вреда для окружающей среды. Грамотно разработанная мини станция прослужит долго, не требуя частой замены составляющих деталей.

Каждый собранный собственными усилиями генератор нуждается в усовершенствовании. Любые недочёты снижают эффективность системы. Среди других минусов:

• процесс разработки проекта и монтажа считается трудоёмким;

• при отсутствии солнечных лучей установка не функционирует;

• от количества необходимой энергии увеличиваются параметры фотопреобразователей;

• Фотоэлементы восприимчивы к уличной пыли и другим видам загрязнения.

Место под установку

Ещё до начала проектировочных работ следует выбрать место под установку конструкции. При размещении на кровле важно гармонично вписать её в экстерьер и дизайн участка. С учётом того, что батарея собирается собственноручно, нужно грамотно рассчитать параметры рамки с улавливателями, чтобы габариты соответствовали отведённой площади.

При определении зоны размещения установки принимаются во внимание следующие факторы:

• отсутствие вблизи высоких деревьев, построек;

• точка должна хорошо освещаться солнечными лучами на протяжении всего светового дня;

• расстояние от фотоэлементов до точки расположения аккумуляторов сокращается до пределов разумного (рациональное использование проводника и сокращение потерь в производстве электричества).

Размещённые на кровле фотоэлементы смотрятся вполне прилично, но вариант с установкой на грунте имеет ряд преимуществ:

• исключаются риски повреждения кровельного материала при монтаже и обслуживании системы;

• сокращение трудоёмкости монтажных работ;

• наземный каркас легко поворачивать, если возникает необходимость в изменении положения улавливателей;

• удалять регулярно загрязнения с панелей, закреплённых на поверхности грунта, намного легче.

Справка! Улавливатели должны быть всегда чистыми, чтобы система была максимально эффективной.

Инструкция по монтажу генератора из фотоэлементов

Что нужно подготовить для работы

Для монтажных работ потребуются простые инструменты, используемые в радиомеханике. При сооружении каркаса из металла понадобится сварка, особенно, если предполагается создание габаритных панелей. Основа средних размеров чаще обустраивается на рамке из древесины, что требует подготовки столярного инструмента. Процесс сборки улавливателей осуществляется следующими средствами:

• стеклорез;
• паяльник;
• ножницы, строительный нож;
• отвёртка;
• измерительные устройства (линейка, уровень и пр.).

Расходные материалы, из которых монтируется система:

• провод из меди (многожильный);
• фотопреобразователи;
• диоды Шоттки;
• уголки алюминиевые;
• стекло с антибликовым эффектом;
• рейки и лист фанеры;
• припой;
• герметик на силиконовой основе;
• метизы;
• защитные покрытия для обработки деревянных деталей.

Справка! Если опыт паяльных работ отсутствует, рекомендуется приобрести фотоэлементы, имеющие припаянные выводы. Так удастся избежать порчи ячеек в процессе кропотливой фиксации тонких проводков раскалённым жалом.

Корпус

Один из простых вариантов сборки корпуса под фотоэлементы предусматривает применение реек и алюминиевых уголков. Толщина деревянных деталей, которые планируется разместить по периметру, должна быть до 25 мм. В обратном случае рейка будет создавать тень для фотоэлементов, что снизит эффективность установки.

Параметры рамки определяются с учётом количества используемых улавливателей. Как правило, ячейка для кремниевых элементов составляет 7,62х15,24 см, при этом размеры рамки соответствуют 125х125 см. Если принимается решение о формировании другого соотношения сторон, каркас усиливается поперечной рейкой.

Рамка оснащается подложкой. Сделать её проще из влагостойкой фанеры или другого плитно-стружечного материала. Стыки рамки с фанерным листом тщательно промазывают герметиком для исключения проникновения влаги внутрь панели.

После укладки фотоэлементов внешняя часть панели будет закрываться стеклом. Если в хозяйстве имеется оконное полотно толщиной до 4 мм, удастся сократить расходы на защитном экране.

Справка! В качестве крепежей для стекла выбирают кронштейны уголкового типа. В них просверливают отверстия для фиксации к раме. В оргстекле отверстия проделывают прямо в обозначенных точках специальным инструментом.

После сборки корпуса нужно провести обработку деревянных элементов. Вначале поверхности зачищают мелкой наждачной бумагой. После наносят поочерёдно 2 слоя антисептического раствора (с промежуточной просушкой), затем защитное покрытие (влагостойкий лак или краску).

Пайка пластин

Не стоит спешить с пайкой, вначале следует выложить в подготовленной рамке все фотоэлементы. Их расклад зависит от выбранного количества улавливателей и параметров рамной конструкции. Создавать цепочку путём пайки нужно постепенно, формируя соединения по 5 заготовок. Когда все пятёрки будут размещены на подложке рамы, выполняется их спаивание в одну схему.

Справка! Паять заготовки по 5 пластин нужно на отдельной подложке.

Специалисты рекомендуют после формирования коротких цепочек проверять их работоспособность. Это сделать легко путём помещения каждой пятёрки под включённую настольную лампу. После измерения силы тока и напряжения, полученные значения записывают в блокнот. Затем данные анализируются с целью контроля функциональности модулей.

Пайка производится паяльником небольшой мощности (до 40 Вт). Также в работе используется припой, отличающийся легкоплавкостью. Небольшой фрагмент материала наносят на выводы пластин. После этого детали соединяют между собой.

Важно! Используемые в работе детали отличаются низкой стойкостью к механическому воздействию. Это требует аккуратного выполнения всех действий.

Собранные цепочки нужно приклеить обратной стороной к рабочей поверхности. Сделать это можно с помощью герметика (на основе силикона). Все 15-вольтовые модули фотопреобразователей дополняются диодами Шоттки. Данное решение принудительно направляет ток в одну сторону. Это позволит исключить разряд накопительного оборудования в случае понижения напряжения генератора.

Завершающий этап соединения цепочек пластин осуществляется согласно выбранной схеме. Операция проводится с применением медного проводника либо специальной шины.

Сборка конструкции

В раме или поперечной детали делают несколько отверстий для вывода проводников, которые прочно крепятся на детали каркаса. Для предотвращения путаницы с тонкими проводками специалисты советуют использовать изделия, окрашенные в два цвета:

• красный перебрасывают на «+»;
• синий подводится на «-».

На поверхность рамы по периметру наносится герметик, после чего поверх конструкции укладывают стекло. Нужно дать время на просушку клеящего состава, только потом можно приступить к установке панели.

Используем транзисторы

В качестве рабочего элемента генератора можно использовать разные старые, но находящиеся в рабочем состоянии запчасти, к примеру, транзисторы. Закрепив приборы поочерёдно в лапах тисков, срезать их крышки (линию спила проводить по периметру корпуса). Снять замеры с каждого экземпляра, чтоб выбрать самые перспективные фотопреобразователи.

Справка! Из 1000 транзисторных крышек можно смастерить генератор, производящий ток в 200 мА.

Последовательность работ:

• в качестве основы выбирается прямоугольный обрезок пластика;
• в подложке проделывают отверстия под вывод транзисторов;
• создать цепочку из 5 заготовок;
• установить их в проделанные отверстия на подложке;
• соединить между собой, используя выбранную схему.

Для увеличения мощности специалисты рекомендуют подсоединить параллельную цепочку из 5 транзисторных заготовок.

Справка! Параллельное соединение фотоэлементов способствует увеличению показателя силы тока. При последовательной схеме удаётся достичь повышения напряжения.

Фотопреобразователи из листов меди

Листовая медь активно используется в радиомеханике. Для изготовления генераторов она идеально подходит благодаря техническим характеристикам и физическим свойствам.

Набор для работы комплектуется такими предметами:

• медными пластинами;
• зажимами «крокодил» (2 шт.);
• высокочувствительным микроамперметром;
• электрической плитой (не менее 1000 Вт);
• бутылкой из пластика (предварительно срезать верх);
• пищевой солью (2 ст. л.);
• водой;
• наждачной бумагой;
• ножницами по металлу.

Процесс сборки конструкции включает следующие действия.

1. Отрезать фрагмент меди от цельного куска. Размер заготовки должен быть идентичных параметров с ТЭНом плитки. Раскроенный отрезок нужно очистить наждаком, после чего прогреть на плите, выставив максимальную температуру. Вначале станут заметными разноцветные узоры, после детали чернеют. Их термическая обработка продолжается на протяжении 30 минут. После этого меди дают остыть прямо на плите при выключенной конфорке.

2. После отпадания чёрной окиси следует промыть медь, используя проточную воду.

3. Из медного листа вырезать ещё деталь аналогичного размера. Обе заготовки помещаются в бутылку из пластика таким образом, что между ними не было соприкосновения.

4. Зафиксировать пластины к стенкам бутылки специальными зажимами. Проводник от чистой меди подвести к «+» на выходе измерительного прибора, обработанную пластину соединяют с «–».

5. Развести в воде пищевую соль, залить раствор в бутылку. Жидкость должна примерно до половины покрывать прикреплённые медные заготовки.

Генератор к испытаниям готов!

Генератор из диодов

Для работы понадобится большое количество диодов. Размещаются они на листовой заготовке с ровной поверхностью (материал не должен пропускать ток). Соединения выполняются с помощью проводков (шины) и паяльника.

Перед сборкой конструкции нужно вскрыть корпуса, чтоб обнажить кристалл. Именно он улавливает излучающую солнцем энергию. Донышко того фрагмента, где зафиксирован кристалл, немного прогревают над огнём (примерно 20 сек.). Как только начинает расплавляться припой, интересующий элемент диода отслаивается от крышки корпуса. Аналогичные действия выполняются со всеми диодами.

Заготовки впоследствии припаивают к плате. Между собой их соединяют тонкими медными проводками.

Чтобы произвести от 2-х до 4-х В тока, нужно собрать пять модулей, каждый из которых содержит 5 кристаллов. Способ соединения элементов выбирается последовательный. Между собой модули располагаются параллельно.

Банки из алюминия, как производитель тепловой энергии

Более серьёзной версией батареи является система преобразования солнечной энергии в тепловую, В её основе используются алюминиевые банки из-под различных напитков. Для одной установки потребуется примерно 170-240 штук.

Последовательность монтажа состоит из нескольких этапов:

• тщательное мытьё банок;
• обрезка верхней и нижней части;
• соединение модулей в виде труб с помощью клея;
• окрашивание банок чёрной краской для лучшего притягивания солнечной энергии;
• сборка корпуса панели (идеально подходит дерево);
• настилание на подложку каркаса фольгированного материала (лучше использовать с утеплительной прослойкой, типа изолон);
• фиксация баночных труб с параллельным размещением;
• укладка оргстекла поверх модулей, герметизация стыков.

На завершающем этапе производится подключение вентилятора воздушного типа. Он обеспечивает движение теплоносителя в системе. Такой генератор не производит электричество, однако в тёплую зиму позволит существенно сократить расходы на отоплении помещения.

Невзирая на наличие разных тонкостей в технологическом процессе, смонтировать солнечную батарею своими руками из подручных средств доступно всем, кто знаком с азами физики. Основными помощниками в этом деле являются техническая литература и советы специалистов, которые охотно делятся собственным опытом на форумах.

Видео как сделать солнечную батарею своими руками

Фото солнечной батареи из подручных средств