Päikesepaneelid on energiaallikas, mida saab kasutada madala kõrgusega hoone elektri või soojuse tootmiseks. Siin on lihtsalt päikesepaneelid, mis on kallid ja pole enamiku meie riigi elanike jaoks saadaval. Kas sa nõustud?
Päikesepatarei valmistamine on oma kätega teine asi - kulud vähenevad märkimisväärselt ja selline disain töötab halvemini kui tööstuspaneel. Seetõttu, kui mõtlete tõsiselt alternatiivse elektrienergia allika ostmisele, proovige seda ise teha - see pole väga keeruline.
Artikkel keskendub päikesepaneelide tootmisele. Me ütleme teile, milliseid materjale ja tööriistu selleks vaja on. Ja pisut allpool leiate samm-sammult juhised illustratsioonidega, mis näitavad selgelt töö edenemist.
Lühidalt seadme ja töö kohta
Päikese energia saab soojuseks muuta siis, kui energiaallikaks on soojusülekandevedelik, või akudesse kogutud elektrienergiaks. Aku on generaator, mis töötab fotoelektrilise efekti põhimõttel.
Päikeseenergia muundamine elektriks toimub pärast päikesevalgust päikesepaneelidel, mis on aku peamine osa.
Sel juhul vabastavad valguskvoodid oma elektronid äärmuslikest orbiitidest. Need vabad elektronid annavad elektrivoolu, mis läbib kontrolleri ja koguneb akusse ning sealt edasi läheb see energiatarbijateni.
Pildigalerii
Foto
Räni vahvli päikesepatareide komplekt
Positiivse praeguse tee kujunemine
Negatiivsete voolujoonte loomine tagantpoolt
Juhi ja blokeeriva dioodi ühendamine
Ränielemendid toimivad fotoelementide plaatidena. Ränivahv on ühelt poolt kaetud väga õhukese fosfori- või boorikihiga - passiivse keemilise elemendiga.
Selles kohas eraldub päikesevalguse mõjul suur hulk elektrone, mida hoiab kinni fosforkile ja ei lenda laiali.
Plaadi pinnal on metallist "jäljed", millel vabad elektronid rivistuvad, moodustades korraldatud liikumise, s.o. elekter.
Mida rohkem selliseid ränivahv-päikeseelemente, seda rohkem saab elektrivoolu. Päikesepatarei tööpõhimõtte kohta saate lugeda allpool.
Plaatide-fotoelementide pealmine kiht on kaetud kihiga, mis ei võimalda plaatidelt päikesevalgust peegeldada, suurendades nende tõhusust
Materjalid päikeseplaadi loomiseks
Päikesepatarei tootmist alustades peate varuma järgmiste materjalidega:
- silikaatplaadid-fotoelemendid;
- puitlaastplaadilehed, alumiiniumist nurgad ja plaadid;
- jäik vahtkumm paksusega 1,5-2,5 cm;
- läbipaistev element, mis toimib räni vahvlite alusena;
- kruvid, kruvid;
- välistingimustes kasutatav silikoonhermeetik;
- elektrijuhtmed, dioodid, klemmid.
Vajalike materjalide hulk sõltub teie aku suurusest, mida tavaliselt piirab saadaolevate fotoelementide arv. Vajalikest tööriistadest: kruvikeeraja või kruvikeerajate komplekt, metalli ja puidu ratas, joodisraud. Valmis aku testimiseks vajate tester-ampermeetrit.
Nüüd kaaluge kõige olulisemaid materjale üksikasjalikumalt.
Ränivahvlid või fotoelemendid
Patareide jaoks on kolme tüüpi päikeseelemente:
- polükristalliline;
- monokristalliline;
- amorfne.
Polükristallilisi vahvleid iseloomustab madal efektiivsus.Kasuliku mõju suurus on umbes 10 - 12%, kuid see näitaja ei vähene aja jooksul. Polükristallide kestus on 10 aastat.
Päikesepatarei on kokku pandud moodulitest, mis omakorda koosnevad fotogalvaanilistest muunduritest. Kõvade räni fotoelementidega akud on omamoodi võileib, mille järjestikused kihid on fikseeritud alumiiniumprofiilis
Monokristalliliste fotoelementide efektiivsus on suurem 13–25% ja pikk kasutusiga üle 25 aasta. Aja jooksul väheneb üksikute kristallide efektiivsus.
Üksikristallmuundurid saadakse kunstlikult kasvatatud kristallide saagimisel, mis selgitab kõrgeimat fotojuhtivust ja tootlikkust.
Kile fotokonverterid saadakse õhukese amorfse räni kihi kandmisega elastsele polümeerpinnale
Paindlikumad amorfsed silikoonpatareid on kõige arenenumad. Fotoelektriline muundur pihustatakse või laotatakse polümeerialusele. Kasutegur on umbes 5–6%, kuid filmisüsteeme on äärmiselt mugav paigaldada.
Amorfsete fotokonverteritega filmisüsteemid ilmusid suhteliselt hiljuti. See on äärmiselt lihtne ja äärmiselt odav vorm, kuid kiirem kui konkurendid, kaotades tarbijaomadused.
Erineva suurusega fotoelemente pole kohane kasutada. Sel juhul piirab patareide tekitatavat maksimaalset voolu väikseima elemendi vool. Seega ei tööta suuremad plaadid täisvõimsusel.
Fotoelementide ostmisel küsige müüjalt tarneviisi kohta, enamik müüjaid kasutab habraste elementide hävitamise vältimiseks vahatamismeetodit
Kõige sagedamini kasutatakse omavalmistatud akude jaoks monokristallilisi ja polükristallilisi fotoelemente suurusega 3x6 tolli, mida saab tellida veebipoodidest nagu E-osta.
Päikesepatareide maksumus on üsna kõrge, kuid paljud kauplused müüvad rühma B niinimetatud elemente. Sellesse rühma määratud tooted on defektsed, kuid sobivad kasutamiseks ning nende maksumus on tavapäraste plaatide omast madalam 40–60%.
Enamik veebipoode müüb päikesepatareisid 36 või 72 fotogalvaanilise muundamise plaadi komplektides. Üksikute moodulite ühendamiseks akuga on vaja busse, süsteemiga ühendamiseks on vaja klemme.
Pildigalerii
Foto
Polükristalliline fotogalvaaniline plaat
Silikoonvahvli esi- ja tagaosa
Monokristalliline fotogalvaaniline plaat
Üksiku kristallplaadi tagakülg
Raamiraam ja läbipaistev element.
Tulevase paneeli raam võib olla valmistatud puidust ribadest või alumiiniumist nurkadest.
Teine võimalus on eelistatavam mitmel põhjusel:
- Alumiinium on kerge metall, mis ei anna tõsist koormust tugikonstruktsioonile, millele aku plaanitakse paigaldada.
- Korrosioonivastase töötlemise käigus ei ole alumiinium rooste suhtes tundlik.
- Ei ima keskkonnast niiskust, ei mädane.
Läbipaistva elemendi valimisel tuleb pöörata tähelepanu sellistele parameetritele nagu päikesevalguse murdumisnäitaja ja võime neelata infrapunakiirgust.
Fotoelementide efektiivsus sõltub otseselt esimesest indikaatorist: mida madalam on murdumisnäitaja, seda kõrgem on ränivahvlite efektiivsus.
Pleksiklaasil või selle odavamal versioonil pleksiklaasil on minimaalne valguse peegeldus. Polükarbonaadil on pisut madalam murdumisnäitaja.
Teise indikaatori väärtus määrab, kas räni fotoelemendid ise soojenevad või mitte. Mida vähem plaate kuumutatakse, seda kauem need püsivad. IR-kiirgust neelab kõige paremini spetsiaalne soojust neelav pleksiklaas ja IR-neeldumisega klaas. Veidi hullem - tavaline klaas.
Kui võimalik, oleks parim võimalus kasutada peegeldusvastast läbipaistvat klaasi läbipaistva elemendina.
Vastavalt kulude ja murdumisnäitajate suhtele ning infrapunakiirguse neeldumisele on pleksiklaas parimaks võimaluseks päikesepatareide tootmisel
Süsteemi kujundamine ja saidi valik
Päikesesüsteemi projekteerimine hõlmab päikeseplaadi vajaliku suuruse arvutamist. Nagu eespool mainitud, piiravad aku suurust tavaliselt kallid fotoelemendid.
Päikesepatarei tuleb paigaldada kindla nurga alla, mis tagaks päikesevalguse maksimaalse kokkupuute ränivahvlitega. Parim võimalus on patareid, mis võivad nurka muuta.
Päikesepaneelide paigaldamise koht võib olla väga mitmekesine: maapinnal, maja kald- või lamekatusel, majapidamisruumide katustel.
Ainus tingimus on see, et aku tuleks paigutada saidi või maja päikselisele küljele, mida ei varjuta kõrge puude võra. Sel juhul tuleb optimaalne kaldenurk arvutada valemi abil või spetsiaalse kalkulaatori abil.
Kaldenurk sõltub maja asukohast, aastaajast ja kliimast. On soovitav, et aku suudaks muuta kaldenurka pärast päikese kõrguse hooajalisi muutusi, kuna need töötavad kõige tõhusamalt, kui päikesevalgus langeb pinnaga rangelt risti.
SRÜ riikide Euroopa osas on statsionaarse kalde soovitatav kaldenurk 50–60 º. Kui disain pakub seadet kaldenurga muutmiseks, siis talvel on parem patareid paigutada 70 ° nurga alla, suvel 30 ° nurga alla.
Arvutused näitavad, et 1 ruutmeeter päikesesüsteemi võimaldab saada 120 vatti. Seetõttu saab arvutuste abil kindlaks teha, et keskmise pere tarnimiseks elektrienergiaga 300 kW kuus on vaja vähemalt 20 ruutmeetri suurust päikesesüsteemi.
Sellise päikesesüsteemi viivitamatu paigaldamine on problemaatiline. Kuid isegi 5-meetrise aku paigaldamine aitab säästa energiat ja annab meie planeedi ökoloogiale tagasihoidliku panuse. Samuti soovitame teil tutvuda päikesepaneelide vajaliku arvu arvutamise põhimõttega.
Päikesepatareid saab kasutada varuenergiaallikana tsentraliseeritud toiteallika sagedase väljalülitamise korral. Automaatseks lülitamiseks peab olema katkematu toitesüsteem.
Selline süsteem on mugav seetõttu, et traditsioonilise elektrienergiaallika kasutamisel laaditakse päikesesüsteemi aku samaaegselt. Päikesepatareid teenindavad seadmed asuvad maja sees, seetõttu on vaja varustada selle jaoks spetsiaalne ruum.
Patareide paigutamisel maja kaldus katusele ärge unustage paneeli kaldenurka, mis on ideaalne juhul, kui akul on seade kaldenurga hooajaliseks muutmiseks
Päikesepaneeli paigaldamine sammhaaval
Päikesepaneeli ja päikesesüsteemi hooldamiseks vajalike seadmete valimise koha valimisel ning kõigi vajalike materjalide ja tööriistade olemasolul võite alustada aku paigaldamist.
Paigaldamise ajal on vaja järgida ettevaatusabinõusid, eriti valmis paneeli paigaldamisel maja katusele. Mõelge päikesepatareide valmistamise samm-sammult algoritmile.
1. samm - ränivahvli kontaktide jootmine
Koduse päikesepatarei paigaldamine algab sageli fotoelementide juhtide jootmisega. Muidugi, kui teil on võimalus, on kõige parem osta päikesepatareid kohe koos juhtmetega, nagu jootmine on väga keeruline ja vaevarikas töö, mis võtab palju aega.
Jootmine toimub järgmiselt:
- Võetakse ilma juhtmeteta ränifotokkel ja metallribajuht.
- Juhid lõigatakse papist tooriku abil, nende pikkus on kaks korda suurem kui ränivahvli suurus.
- Juht on korralikult plaadile asetatud. Ühel elemendil - kaks juhti.
- Kohas, kus jootmine toimub, on jootekolbiga töötamiseks vaja hapet rakendada.
- Jootekolbiga jootmine, ühendades dirigendi ettevaatlikult plaadiga.
Jootmise ajal ärge vajutage silikaadielementi, nagu see on väga habras ja võib kokku kukkuda! Kui teil veab ja olete ostnud valmiskontaktidega fotoelemente, säästate end pikkadest ja rasketest töödest, jätkates kohe tulevase aku jaoks raami valmistamist.
Puudulike B-rühma fotoelementide kontaktide jootmine toimub samas suunas samamoodi kui tervete plaatide puhul
2. samm - päikesepaneeli raami valmistamine
Raam on koht, kuhu fotoelemendid paigaldatakse. Raami valmistamiseks võetakse alumiiniumist nurgad ja liistud, millest raamid volditakse. Soovitatav nurga suurus on 70–90 mm.
Metallnurkade siseküljele kantakse silikoonhermeetik. Tihendusnurgad tuleb teha hoolikalt, sellest sõltub kogu konstruktsiooni vastupidavus.
Kui alumiiniumraam on valmis, jätkake tagumise korpuse valmistamist. Tagumine ümbris on puitkast, mis on valmistatud puitlaastplaadist ja millel on madalad küljed.
Kõrged küljed loovad fotoelementidele varju, nii et nende kõrgus ei tohiks ületada 2 cm. Küljed kruvitakse kruvide ja kruvikeerajaga.
Pildigalerii
Foto
Päikesepatarei jaoks ümbrise valmistamine
Korpuse külgedel asuvad õhuavad
Räni vahvli tugi
Korpuseosade värvimine hüdroisolatsiooniks
Karbikapi allosas on ventilatsiooniavad tehtud puitlaastplaadist. Aukude vaheline kaugus on umbes 10 cm. Alumiiniumraami (pleksiklaas, peegeldusvastane klaas, pleksiklaas) on paigaldatud läbipaistev element.
Läbipaistev element surutakse ja fikseeritakse, selle kinnitamine viiakse läbi riistvara abil: 4 nurkades, samuti 2 pikast ja 1 raami lühikesest küljest. Riistvara kinnitatakse kruvidega.
Päikesepatarei raam on valmis ja võite liikuda kõige kriitilisemas osas - päikesepatareide paigaldamises. Enne paigaldamist on vajalik pleksiklaasi puhastamine tolmust ja rasvaärastus alkoholi sisaldava vedelikuga.
3. samm - ränivahvli fotoelementide paigaldamine
Rämplaatide paigaldamine ja jootmine on oma päikesepaneeli loomisel kõige aeganõudvam osa. Esiteks paigutame fotoelemendid pleksiklaasist sinised plaadid allapoole.
Kui monteerite aku esimest korda, saate märgistamiseks substraadi abil plaadid paigutada täpselt üksteisest väikese (3-5 mm) kaugusele.
- Fotoelemendid jootame vastavalt järgmisele elektriskeemile: “+” rajad asuvad plaadi esiküljel, “-” - tagaküljel. Enne jootmist kandke kontaktide ühendamiseks õrnalt räbusti ja jootet.
- Joome kõik fotoelemendid järjestikku ridadena ülalt alla. Seejärel tuleks ka read omavahel ühendada.
- Fotoelementide kleepimine. Selleks kandke iga ränivahvli keskele väike kogus hermeetikut.
- Me keerame saadud fotoelementidega ahelad ülespoole (kus on sinised plaadid) ülespoole ja asetage plaadid vastavalt varem kinnitatud märgistustele. Vajutage iga plaati ettevaatlikult, et see oma kohale lukustuda.
- Äärmuslike fotoelementide kontaktid kuvatakse siinil vastavalt kas “+” ja “-“. Rehvi jaoks on soovitatav laiem hõbedajuht.
- Päikesepatarei peab olema varustatud blokeeriva dioodiga, mis ühendatakse kontaktidega ja hoiab ära akude tühjenemise läbi konstruktsiooni öösel.
- Raami põhjas puurime augud juhtmete väljutamiseks väljapoole.
Juhtmed tuleb raami külge kinnitada, nii et need ei ripuks, saate seda teha silikoonhermeetiku abil.
Pildigalerii
Foto
Ränivahvlite ettevalmistamine jootmiseks
Vahavabade akuelementide kuivatamine
Plaatide kontuuri joonistamine aluspinnale
Fotoelementide jootmise protsess
Ränivahvlite ühendamine päikesepaneeliga
Räni vahvli sidumine
Seade seadme vasest voolu kandvate siinide jaoks
Aku jõudluse kontrollimine
4. samm - aku testimine enne sulgemist
Päikesepaneeli tuleb enne selle tihendamist testida, et kõrvaldada jootmise ajal sageli esinevad rikked. Parim on testida pärast iga elementide rea jootmist - palju lihtsam on tuvastada, kus kontaktid on halvasti ühendatud.
Katsetamiseks vajate tavalist majapidamismõõdikut. Mõõtmised tuleb läbi viia päikeselisel päeval kell 13-14 tundi, päike ei tohiks pilvede eest varjuda.
Me võtame aku tänavale välja ja paigaldame vastavalt eelnevalt arvutatud kaldenurgale. Me ühendame ampermeetri aku kontaktidega ja mõõdame lühise voolu.
Testimise mõte on see, et elektrivoolu tööjõud peaks olema lühisvoolust 0,5–1,0 A madalam. Seadme näidud peaksid olema kõrgemad kui 4,5 A, mis näitab päikesepatarei töökindlust.
Kui tester annab vähem näitu, siis on kusagil tõenäoliselt fotoelementide ühendamise järjekord katki.
Tavaliselt annab B-rühma fotoelementidest valmistatud kodus valmistatud päikesepatarei näit 5-10 A, mis on 10-20% madalam kui tööstuslikel päikesepaneelidel.
Pildigalerii
Foto
9. samm: Pärast aluspinnale suletud akuosade töökindluse kontrollimist pannakse need korpusesse
10. samm: korpuse sees olevate plaatidega aluspinnad kinnitatakse nelja kruvi külge. Aku osi ühendav juhe juhitakse läbi tuulutusavade.
11. samm: Schottky diood on ühendatud järjestikku konstrueeritud aku iga poolega. Selle miinus on ühendatud süsteemi plussiga
12. samm: juhtmete korpusest välja viimiseks puuritakse auk. Juhtmed kinnitatakse sõlmega, nii et need ei hanguks, ja kinnitatakse hermeetikuga
13. samm: pärast hermeetiku pealekandmist on vaja teha tehnoloogiline paus, mis vabastatakse kompositsiooni polümerisatsiooniks
14. samm: päikesepaneelilt eemaldatud juhtmega on ühendatud kahe kontaktiga pistik. Selle juurde kuuluv pistikupesa on paigaldatud seadme akule, mis akut laadib
15. samm: pärast seadme mõlema osa kokkupanekut ja elektriliini väljundit väliselt suletakse aku eelnevalt ettevalmistatud ekraaniga
16. samm: enne päikeseenergia seadme vuukide tihendamist tehakse veelkord toimimiskontroll, et eemaldatud kontaktid õigeaegselt kõrvaldada, kui need tuvastatakse
Aku mõlema osa paigaldamine ettevalmistatud korpusesse
Päikesepaneeli aluse kinnitamine korpuse sisse
Schottky blokeerimise dioodi paigaldamine
Järeldus korpusest seadme juhtmete välisküljele
Hermeetiku kõvenemine
2-kontaktilise pistiku kinnitamine juhtmele
Valgust läbilaskva ekraani paigaldamine seadmesse
Toimivuse jälgimine enne sulgemist
5. samm - korpusesse paigutatud fotoelementide tihendamine
Tihendada saab ainult siis, kui aku töötab. Tihendamiseks on kõige parem kasutada epoksüühendit, kuid arvestades, et materjali tarbimine on suur ja selle maksumus on umbes 40-45 dollarit. Kui natuke kallis, siis võite selle asemel kasutada sama silikoontihendit.
Kasutage silikoontihendit, eelistage seda, mille pakendil on märgitud, et see sobib kasutamiseks temperatuuridel, mis ei ületa nulli.
Pitseerimiseks on kaks võimalust:
- täielik täitmine, kui paneelid on täidetud hermeetikuga;
- hermeetiku kandmine fotoelementide ja otsaelementide vahelisse ruumi.
Esimesel juhul on tihendus usaldusväärsem. Pärast valamist peaks hermeetik seadma. Seejärel paigaldatakse pleksiklaas peal ja surutakse tihedalt silikooniga kaetud plaatide külge.
Polümeerimise ja täiendava kaitse tagamiseks fotoelementide tagumise pinna ja puitlaastplaadi raami vahel soovitavad paljud käsitöölised paigaldada 1,5–2,5 cm laiuse jäiga vahtkummist padja.
See pole vajalik, kuid soovitatav, arvestades, et ränivahvlid on üsna habras ja kergesti kahjustatavad.
Pärast pleksiklaasi paigaldamist pannakse konstruktsioonile koormus, mille mõjul õhumullid välja pigistatakse. Päikesepaneel on valmis ja pärast korduvat testimist saab selle paigaldada eelnevalt valitud kohta ja ühendada teie kodu päikesesüsteemiga.
Ülevaade Hiina veebipoest tellitud fotoelementidest:
Videojuhend päikesepatarei tootmiseks:
Päikesepatarei valmistamine oma kätega pole lihtne ülesanne. Enamiku nende akude kasutegur on madalam kui tööstuslike paneelide puhul 10-20%. Päikesepatarei kujundamisel on kõige olulisem valida ja paigaldada päikesepatareid õigesti.
Ärge proovige kohe tohutu ala paneeli luua. Proovige kõigepealt ehitada väike seade, et mõista selle protsessi kõiki nüansse.
Kas teil on päikesepaneelide loomisel praktilisi oskusi? Palun jagage oma kogemusi meie saidi külastajatega - kirjutage kommentaarid allolevasse lahtrisse. Seal saate esitada küsimusi artikli teema kohta.