Otthon összeállítunk egy napelemet. A nap, mint ingyenes energiaforrás: napelem készítése saját kezűleg

Beillesztés
17.04.2019

Valószínűleg nincs olyan ember, aki ne szeretne függetlenebbé válni. Teljes ellenőrzési lehetőség saját ideje, utazás a határok és távolságok ismerete nélkül, nem gondolni a lakhatásra és az anyagi problémákra – ez adja az igazi szabadság érzését. Ma arról fogunk beszélni, hogy a napsugárzás segítségével hogyan szabadíthatja meg magát az energiafüggőség terhétől. Ahogy sejtette, a napelemekről fogunk beszélni. Pontosabban pedig arról, hogy lehet-e saját kezűleg valódi naperőművet építeni.

Létrehozás története és felhasználási kilátásai

Az emberiség már régóta táplálja a napenergia elektromos árammá alakításának gondolatát. Elsőként jelentek meg a napkollektoros berendezések, amelyekben a koncentrált napsugarak által túlhevített gőz generátorturbinákat forgat. A közvetlen átalakítás csak a 19. század közepén vált lehetségessé, miután a francia Alexandre Edmond Baccarelle felfedezte a fotoelektromos hatást. A jelenségre épülő működő napelem létrehozására tett kísérleteket csak fél évszázaddal később, a kiváló orosz tudós, Alekszandr Sztoletov laboratóriumában koronázták sikerre. A fotoelektromos hatás mechanizmusát még később is sikerült teljes mértékben leírni – az emberiség ezt Albert Einsteinnek köszönheti. Egyébként ezért a munkájáért kapott Nobel-díjat.

Baccarelle, Stoletov és Einstein azok a tudósok, akik lefektették a modern napenergia alapjait

Az első kristályos szilícium alapú napelem fotocella megalkotását a Bell Laboratories munkatársai még 1954 áprilisában jelentették be a világnak. Valójában ez a dátum a technológia kiindulópontja, amely hamarosan a szénhidrogén üzemanyag teljes értékű helyettesítője lehet.

Mivel egy fotovoltaikus cella áramerőssége milliamper, megfelelő teljesítményű villamos energia előállításához moduláris felépítésben kell őket összekapcsolni. A külső hatásoktól védett napelemes fotocellák tömbjei egy napelem (lapos formája miatt a készüléket gyakran napelemnek is nevezik).

A napsugárzás elektromos árammá alakításának óriási kilátásai vannak, mert minden négyzetméter A földfelszín átlagosan 4,2 kW/óra energiát igényel naponta, amivel évente közel egy hordó olajat takarítanak meg. A kezdetben csak az űriparban használt technológia már a múlt század 80-as éveiben olyan általánossá vált, hogy a fotocellákat háztartási célokra kezdték használni - számológépek, fényképezőgépek, lámpák stb. áramforrásaként. komoly” napelemes-elektromos létesítmények jöttek létre. A házak tetejére rögzítve lehetővé tették a vezetékes áram teljes elhagyását. Ma az erőművek születését figyelhetjük meg, amelyek több kilométeres szilíciumpanel-mezők. Az általuk termelt energia egész városokat képes ellátni, így bátran kijelenthetjük, hogy a jövő a napenergiáé.

A modern naperőművek több kilométeres fotocellák mezői, amelyek otthonok tízezreit képesek ellátni árammal.

Napelem: hogyan működik

Miután Einstein leírta a fotoelektromos hatást, egy ilyen bonyolultnak tűnő jelenség teljes egyszerűsége feltárult a világ előtt. fizikai jelenség. Olyan anyagon alapul, amelynek egyes atomjai instabil állapotban vannak. Amikor a fény fotonjai „bombázzák”, az elektronok kiesnek pályájukról – ezek az áramforrások.

Csaknem fél évszázadig nem volt fotoelektromos hatás praktikus alkalmazás egyetlen egyszerű okból - nem volt technológia instabil atomszerkezetű anyagok előállítására. További kutatási lehetőségek csak a félvezetők felfedezésével jelentek meg. Ezen anyagok atomjaiban elektronfelesleg van (n-vezetőképesség), vagy hiányzik (p-vezetőképesség). Kétrétegű, n-típusú (katód) és p-típusú (anód) rétegű szerkezet alkalmazásakor a fényfotonok bombázása elektronokat üt ki az n-rétegű atomokból. Helyeiket elhagyva a p-réteg atomjainak szabad pályáira rohannak, majd a kapcsolódó terhelés révén visszatérnek eredeti helyzetükbe. Valószínűleg mindannyian tudja, hogy az elektronok mozgása zárt hurokban elektromosság. De ennek köszönhetően nem lehet mozgásra kényszeríteni az elektronokat mágneses mező, mint az elektromos generátorokban, de a napsugárzás részecskéinek áramlása miatt.

A napelem a fotovoltaikus effektusnak köszönhetően működik, amelyet még benn fedeztek fel eleje XIX század

Mivel egy fotovoltaikus modul teljesítménye nem elegendő a tápellátáshoz elektronikus eszközök, akkor a szükséges feszültség eléréséhez használjuk soros csatlakozás sok sejt. Ami az áramerősséget illeti, azt bizonyos számú ilyen szerelvény párhuzamos csatlakoztatása növeli.

A félvezetők áramtermelése közvetlenül függ a napenergia mennyiségétől, ezért a fotocellákat nem csak a kültéri, hanem próbálja meg a felületüket a beeső sugarakra merőlegesen orientálni. És hogy megvédje a sejteket attól mechanikai sérülésés az időjárási hatásoknak, merev alapra vannak felszerelve, felül üveggel védik.

A modern fotocellák osztályozása és jellemzői

Az első napelem szelén (Se) alapján készült, de a szelén napelemek alacsony hatásfoka (kevesebb, mint 1%), gyors öregedése és nagy kémiai aktivitása más, olcsóbb ill. hatékony anyagok. És kristályos szilícium (Si) formájában találták meg őket. Mivel a periódusos rendszer ezen eleme dielektrikum, vezetőképességét különféle ritkaföldfémek zárványai biztosították. A gyártási technológiától függően többféle szilícium fotocella létezik:

  • monokristályos;
  • polikristályos;
  • amorf Si-ből.

Az elsők úgy készülnek, hogy a legvékonyabb rétegeket levágják a legnagyobb tisztaságú szilícium tuskóból. Külsőleg a monokristályos fotocellák egyszínű, sötétkék üveglapoknak tűnnek, kifejezett elektródráccsal. Hatékonyságuk eléri a 19%-ot, élettartamuk pedig akár 50 év. És bár a monokristályokból készült panelek teljesítménye fokozatosan csökken, bizonyíték van arra, hogy a több mint 40 éve gyártott akkumulátorok ma is működőképesek, és eredeti teljesítményük 80%-át adják le.

A monokristályos napelemek egységes sötét színés vágott sarkok – ezek a jelek nem teszik lehetővé, hogy összetévesztjük őket más fotocellákkal

A polikristályos napelemek gyártása során kevésbé tiszta, de olcsóbb szilíciumot használnak. A technológia egyszerűsítése befolyásolja a lemezek megjelenését - nem egységes árnyalatúak, hanem világosabb mintázattal rendelkeznek, amelyet sok kristály határai alkotnak. Az ilyen napelemek hatékonysága valamivel alacsonyabb, mint a monokristályosoké - nem több, mint 15%, és élettartama akár 25 év. El kell mondani, hogy az alapvető teljesítménymutatók csökkenése egyáltalán nem befolyásolta a polikristályos napelemek népszerűségét. Előnyük az alacsonyabb ár és a külső szennyezéstől való kisebb függés, az alacsony felhőzet és a Nap felé való tájolásuk.

A polikristályos napelemek világosabb kék árnyalatúak és egyenetlen mintázatúak – ami annak a következménye, hogy szerkezetük sok kristályból áll

Mert napelemek Az amorf szilíciumból nem kristályos szerkezetet használnak, hanem egy nagyon vékony szilíciumréteget, amelyet üvegre vagy polimerre szórnak. Bár ez a gyártási módszer a legolcsóbb, az ilyen panelek élettartama a legrövidebb, amit az amorf réteg elhalványulása és lebomlása okoz a napon. Az ilyen típusú fotocellák szintén nem elégedettek a teljesítményével - hatékonyságuk nem haladja meg a 9% -ot, és működés közben jelentősen csökken. A sivatagokban indokolt az amorf szilíciumból készült napelemek alkalmazása - a magas naptevékenység ellensúlyozza a termelékenység visszaesését, a hatalmas kiterjedések pedig tetszőleges méretű naperőművek elhelyezését teszik lehetővé.

A szilícium szerkezet bármilyen felületre porlasztása lehetővé teszi rugalmas napelemek készítését

A fotovoltaikus cellák gyártási technológiájának további fejlesztését az árak csökkentésének és fejlesztésének szükségessége vezérli teljesítmény jellemzők. Napjainkban a filmes fotocellák a legnagyobb teljesítménnyel és tartóssággal rendelkeznek:

  • kadmium-tellurid alapú;
  • vékony polimerekből;
  • indium és rézszelenid felhasználásával.

Túl korai még arról beszélni, hogy a vékonyfilmes fotocellákat házilag készített készülékekben is lehet használni. Manapság a technológiailag „legfejlettebb” cégek közül csak néhány foglalkozik gyártásával, így leggyakrabban a rugalmas napelemek a kész napelemek részeként láthatók.

Melyek a legjobb fotovoltaikus cellák egy napelemhez, és hol találhatók meg?

A házi készítésű napelemek mindig egy lépéssel lemaradnak gyári társaikhoz képest, és ennek több oka is van. Először, híres gyártók A fotocellákat gondosan választják ki, kiküszöbölve az instabil vagy csökkentett paraméterekkel rendelkező cellákat. Másodszor, az elektromos napelemek gyártása során speciális üveget használnak fokozott fényáteresztő képességgel és csökkentett visszaverődéssel - ezt szinte lehetetlen megtalálni az értékesítésben. És harmadszor, a sorozatgyártás megkezdése előtt az ipari formatervezési minták összes paraméterét tesztelik matematikai modellek. Ennek eredményeként a cellák fűtésének hatása az akkumulátor hatékonyságára minimálisra csökken, a hőelvezető rendszer javul, és optimális keresztmetszet Kutatás alatt állnak a buszok összekötése, a fotocellák lebomlási sebességének csökkentésének módjai, stb.. Felszerelt laboratórium és megfelelő képesítés nélkül nem lehet ilyen problémákat megoldani.

A házi készítésű napelemek alacsony költsége lehetővé teszi olyan telepítés megépítését, amely lehetővé teszi az energiavállalatok szolgáltatásainak teljes elhagyását

Ennek ellenére a saját gyártású napelemek jó teljesítményt mutatnak, és nem maradnak el olyan messze ipari társaiktól. Ami az árat illeti, itt több mint kétszeres nyereségünk van, vagyis azonos költség mellett a házi termékek kétszer annyi áramot adnak.

A fentieket figyelembe véve kialakul egy kép arról, hogy mely napelemek alkalmasak a mi körülményeinkre. A filmesek az akciós elérhetőség hiánya miatt tűnnek el, az amorfok pedig - miatt rövid időszak szolgáltatás és alacsony hatékonyság. A kristályos szilíciumból készült sejtek maradnak. Azt kell mondani, hogy az első házi készítésű készülékben jobb olcsóbb „polikristályokat” használni. És csak miután kipróbálta a technológiát és rászokott, váltson monokristályos cellákra.

Az olcsó, színvonaltalan fotocellák alkalmasak a technológiák tesztelésére – akárcsak minőségi eszközök, külföldi kereskedési platformokon vásárolhatók meg

Ami azt a kérdést illeti, hogy hol lehet olcsó napelemeket beszerezni, ezek megtalálhatók olyan külföldi kereskedelmi platformokon, mint a Taobao, Ebay, Aliexpress, Amazon stb. Ott mindkettőt egyedi napelemek formájában értékesítik. különféle méretek mind a termelékenység, mind kész készletek bármilyen teljesítményű napelem összeszereléséhez.

Az eladók gyakran kínálnak úgynevezett „B” osztályú napelemeket, amelyek sérült mono- vagy polikristályos napelemek. A kis forgácsok, repedések vagy hiányzó sarkok gyakorlatilag nincsenek hatással a cellák teljesítményére, de lehetővé teszik, hogy sokkal alacsonyabb áron vásárolja meg őket. Emiatt a legjövedelmezőbb a házi készítésű napelemes berendezésekben történő felhasználásuk.

Lehetséges a fotovoltaikus lemezek cseréje mással?

Ritkán csinálja valaki otthoni ezermester nincs kincses doboz régi rádióalkatrészekkel. De a régi vevőkészülékekből és televíziókból származó diódák és tranzisztorok még mindig ugyanazok a félvezetők p-n átmenettel, amelyek megvilágítva napfényáramot generálni. Ezen tulajdonságok kihasználásával és több félvezető eszköz csatlakoztatásával valódi napelemet készíthet.

Alacsony fogyasztású napelem gyártásához használhatja a félvezető eszközök régi elembázisát

A figyelmes olvasó azonnal megkérdezi, mi a fogás. Miért fizessen gyárilag gyártott mono- vagy polikristályos cellákért, ha használhatja azt, ami szó szerint a lába alatt van. Mint mindig, az ördög a részletekben rejlik. A helyzet az, hogy a legerősebb germánium tranzisztorok legfeljebb 0,2 V feszültség elérését teszik lehetővé erős napfényben mikroamperben mért áram mellett. A lapos szilícium napelem által termelt paraméterek eléréséhez több tucat vagy akár több száz félvezetőre lesz szükség. A régi rádióalkatrészekből készült akkumulátor csak egy kemping LED zseblámpa vagy egy kis akkumulátor töltésére alkalmas mobiltelefon. A nagyobb projektek megvalósításához nem nélkülözheti a vásárolt napelemeket.

Mekkora teljesítményre számíthat a napelemektől?

Amikor saját naperőmű építésén gondolkodik, mindenki arról álmodik, hogy teljesen elhagyja a vezetékes villamos energiát. Annak érdekében, hogy elemezzük ennek az elképzelésnek a valóságát, néhány apró számítást végzünk.

A napi áramfogyasztás megállapítása egyszerű. Ehhez elég megnézni az energiaszolgáltató szervezet által kiküldött számlát, és el kell osztani az ott feltüntetett kilowattszámot a hónap napjainak számával. Például, ha felajánlják, hogy 330 kWh-ért fizet, ez azt jelenti, hogy a napi fogyasztás 330/30 = 11 kWh.

A napelemek teljesítményének grafikonja a megvilágítástól függően

Számításainál mindenképpen figyelembe kell venni, hogy a napelem csak a nappali órákban termel áramot, a termelés akár 70%-a reggel 9 és 16 óra között történik. Ezenkívül a készülék hatékonysága közvetlenül függ a napfény beesési szögétől és a légkör állapotától.

Az enyhe felhősödés vagy köd 2-3-szorosára csökkenti a napelemes létesítmény áramteljesítményének hatékonyságát, míg a folyamatos felhők által borított égbolt 15-20-szoros teljesítménycsökkenést okoz. BAN BEN ideális körülmények 11 kW×óra energia előállításához elegendő lenne egy 11/7 = 1,6 kW kapacitású napelem. A természeti tényezők hatását figyelembe véve ezt a paramétert körülbelül 40-50%-kal kell növelni.

Ezen kívül van egy másik tényező, amely arra kényszerít bennünket, hogy növeljük a használt fotocellák területét. Először is ne felejtsük el, hogy az akkumulátor éjszaka nem fog működni, ami azt jelenti, hogy nagy teljesítményű akkumulátorokra lesz szükség. Másodszor a táplálkozáshoz Háztartási gépek 220 V áramfeszültségre van szüksége, tehát szüksége lesz egy erős feszültség átalakítóra (inverterre). A szakértők szerint a villamos energia felhalmozódása és átalakítása során keletkező veszteségek a teljes mennyiség 20-30%-át teszik ki. Ezért a napelem tényleges teljesítményét 60-80%-kal kell növelni számított érték. Ha 70%-os hatástalansági értéket veszünk, azt kapjuk névleges teljesítmény napelemünk esetében 1,6 + (1,6×0,7) = 2,7 kW.

Erősáramú szerelvények használata lítium akkumulátorok az egyik legelegánsabb, de korántsem a legolcsóbb módja a napenergia tárolásának

Az elektromos áram tárolásához alacsony feszültségű akkumulátorokra van szükség, amelyeket 12, 24 vagy 48 V feszültségre terveztek. Kapacitásukat a napi energiafogyasztásra, valamint az átalakítási és átalakítási veszteségekre kell tervezni. A mi esetünkben egy sor akkumulátorra lesz szükségünk, amelyet 11 + (11 × 0,3) = 14,3 kW × óra energia tárolására terveztek. Ha normál 12 voltos autóakkumulátort használ, akkor egy 14300 Wh / 12 V = 1200 Ah-s szerelvényre lesz szüksége, azaz hat darab, egyenként 200 amperórás akkumulátorra.

Amint látja, ahhoz is, hogy egy átlagos család háztartási szükségleteit biztosítsuk árammal, komoly napelemes telepítésre lesz szükség. Ami a házi készítésű napelemek fűtési használatát illeti, ezen a ponton egy ilyen vállalkozás még az önellátás határait sem éri el, arról nem is beszélve, hogy meg lehet majd menteni valamit.

Az akkumulátor méretének számítása

Az akkumulátor mérete a szükséges teljesítménytől és az áramforrások méretétől függ. Utóbbi kiválasztásakor mindenképpen figyelni fog a kínált fotocellák sokféleségére. Házi készítésű készülékekben való használatra a legkényelmesebb a közepes méretű napelemek kiválasztása. Például a 3x6 hüvelyk méretű polikristályos paneleket 0,5 V kimeneti feszültségre és legfeljebb 3 A áramerősségre tervezték.

A napelem gyártása során 30 darabos blokkokba sorba kötik, ami lehetővé teszi a 13-14 V-os autóakkumulátor töltéséhez szükséges feszültség elérését (veszteségeket is figyelembe véve). Egy ilyen egység maximális teljesítménye 15 V × 3 A = 45 W. Ezen érték alapján nem lesz nehéz kiszámítani, hogy hány elemre lesz szükség az építkezéshez napelem adott teljesítményt, és meghatározza annak méreteit. Például egy 180 wattos elektromos napkollektor építéséhez 120 fotocellára lesz szüksége, amelyek összterülete 2160 négyzetméter. hüvelyk (1,4 négyzetméter).

Házi készítésű napelem építése

Mielőtt elkezdené a napelem gyártását, meg kell oldania az elhelyezésével kapcsolatos problémákat, ki kell számítania a méreteket és elő kell készítenie szükséges anyagokatés szerszám.

Fontos a megfelelő telepítési hely kiválasztása

Mivel a napelem kézzel készül, a képaránya tetszőleges lehet. Ez nagyon kényelmes, mert házi készítésű készülék sikeresebben integrálható a tető vagy a design külső részébe külvárosi terület. Ugyanebből az okból kifolyólag a tervezési tevékenységek megkezdése előtt ki kell választania az akkumulátor beszerelésének helyét, ne felejtse el figyelembe venni számos tényezőt:

  • a hely nyitottsága a napfényre a nappali órákban;
  • árnyékoló épületek és magas fák hiánya;
  • minimális távolság attól a helyiségtől, amelybe a tárolót és az átalakítókat telepítik.

Természetesen a tetőre szerelt akkumulátor organikusabbnak tűnik, de a készülék földre helyezése több előnnyel jár. Ebben az esetben a károsodás lehetősége megszűnik tetőfedő anyagok A tartókeret felszerelésekor az eszköz telepítésének bonyolultsága csökken, és lehetővé válik a „napsugarak támadási szögének” időben történő megváltoztatása. És ami a legfontosabb, alacsonyabb elhelyezéssel sokkal könnyebb lesz tisztán tartani a napelem felületét. És ez garancia arra, hogy a telepítés teljes kapacitással fog működni.

A napelem tetőre történő felszerelését inkább a helyszűke határozza meg, mintsem a szükségesség vagy a könnyű használat.

Amire szüksége lesz a munkafolyamat során

A házi készítésű napelemek készítésének megkezdésekor készletezzen be:

  • fotocellák;
  • sodrott rézhuzal vagy speciális sínek a napelemek csatlakoztatására;
  • forrasztás;
  • Schottky diódák, amelyeket egy fotocella áramkimenetére terveztek;
  • kiváló minőségű tükröződésmentes üveg vagy plexi;
  • lécek és rétegelt lemez keret készítéséhez;
  • szilikon tömítő;
  • hardver;
  • festék és védő összetétel fafelületek megmunkálásához.

A munkához szüksége lesz a legegyszerűbb eszközre, amely egy otthonos tulajdonosnak mindig kéznél van - forrasztópáka, üvegvágó, fűrész, csavarhúzó, ecset stb.

Gyártási útmutató

Az első napelemes akkumulátor elkészítéséhez a legjobb, ha már forrasztott vezetékekkel ellátott fotocellákat használunk - ebben az esetben csökken a cellák összeszerelés közbeni sérülésének veszélye. Ha azonban jártas a forrasztópákában, pénzt takaríthat meg nyitott érintkezős napelemek vásárlásával. A fenti példákban bemutatott panel elkészítéséhez 120 lemezre lesz szüksége. Körülbelül 1:1 képarányt használva 15 sornyi, egyenként 8-as fotocellára lesz szükség. Ebben az esetben minden két „oszlopot” tudunk majd sorba kötni, és négy ilyen blokkot párhuzamosan kötni. Így elkerülheti az összekuszálódott vezetékeket, és sima, gyönyörű telepítést kaphat.

Az otthoni naperőmű elektromos bekötési rajza

Keret

A napelem összeszerelését mindig a ház elkészítésével kell kezdeni. Ehhez legfeljebb 25 mm magas alumínium sarkokra vagy fa lécekre lesz szükségünk - ebben az esetben nem vetnek árnyékot a fotocellák külső soraira. A 3 x 6 hüvelykes (7,62 x 15,24 cm) szilícium celláink méretei alapján a keret mérete legalább 125 x 125 cm legyen. Ha más képarány (például 1:2) mellett dönt, a keret tovább erősíthető egy keresztrúddal, amely ugyanabból a szakaszból készült lécből.

A karosszéria hátoldalát rétegelt lemezzel vagy OSB lappal kell lefedni, a keret alsó végébe pedig fúrót kell fúrni. szellőzőnyílások. A páratartalom kiegyenlítéséhez a panel belső ürege és a légkör közötti kapcsolatra lesz szükség - ellenkező esetben az üveg párásodása nem kerülhető el.

Napelem ház gyártásához a legalkalmasabb egyszerű anyagok- fa lécek és rétegelt lemez

Által külső méret keret, plexiből vagy jó minőségű, nagy átlátszóságú üvegből panelt vágnak ki. Utolsó lehetőségként használhatja ablaküveg 4 mm vastagságig. Rögzítéséhez sarokkonzolokat készítenek, amelyekben fúrások készülnek a kerethez való rögzítéshez. A plexi használatakor lyukakat készíthet közvetlenül az átlátszó panelen - ez leegyszerűsíti az összeszerelést.

A napelem fa testének nedvességtől és gombásodástól való védelme érdekében antibakteriális vegyülettel impregnálják és olajfestékkel festik.

Az elektromos rész összeszerelésének megkönnyítése érdekében a hordozót farostlemezből vagy más dielektromos anyagból kell kivágni a szabvány szerint. belső méret keretek A jövőben fotocellákat telepítenek rá.

Forrasztólapok

A forrasztás megkezdése előtt érdemes „találni” a fotocellák elhelyezésére. Esetünkben 4 db, egyenként 30 lemezes cellatömbre lesz szükségünk, és ezek tizenöt sorban helyezkednek el a tokban. Egy ilyen hosszú lánccal kényelmetlen lesz dolgozni, és megnő a törékeny üveglapok károsodásának kockázata. Racionális lenne összekötni 5 részt, ill végső összeszerelés végezze el, miután a fotocellákat az aljzatra szerelték.

A kényelem kedvéért a fotocellák nem vezetőképes textolitból, plexiből vagy farostlemezből készült hordozóra szerelhetők.

Az egyes láncok csatlakoztatása után ellenőrizze annak működőképességét. Ehhez minden szerelvényt alá kell helyezni asztali lámpa. Az áram- és feszültségértékek rögzítésével nem csak a modulok teljesítményét tudja nyomon követni, hanem a paramétereiket is összehasonlíthatja.

A forrasztáshoz kis teljesítményű forrasztópákát (maximum 40 W) és jó, alacsony olvadáspontú forrasztóanyagot használunk. Kis mennyiségben felhordjuk a lemezek ólomrészeire, majd a csatlakozás polaritását betartva összekötjük az alkatrészeket egymással.

A fotocellák forrasztásakor rendkívül óvatosnak kell lenni, mivel ezek az alkatrészek nagyon törékenyek.

Miután összegyűjtöttük az egyes láncokat, háttal az aljzat felé fordítjuk és szilikon tömítőanyaggal a felületre ragasztjuk. Minden 15 voltos fotocellás egység Schottky diódával van felszerelve. Ez az eszköz csak egy irányba engedi az áramot, így nem engedi lemerülni az akkumulátorokat, ha a napelem panel feszültsége alacsony.

Az egyes fotocellasorok végső összekapcsolása a fentiek szerint történik elektromos diagram. Ezekre a célokra használhat speciális buszt vagy sodrott rézdrót.

A napelem akasztóelemeit olvadó ragasztóval vagy önmetsző csavarokkal kell rögzíteni.

Panel összeszerelés

A rajtuk elhelyezett fotocellákkal ellátott aljzatokat a házba helyezik és önmetsző csavarokkal rögzítik. Ha a keretet kereszttartóval erősítik meg, akkor több fúrás készül benne a huzalok rögzítéséhez. A kivezetett kábelt biztonságosan rögzítik a kerethez és forrasztják a szerelvény kapcsaihoz. A polaritással való összetévesztés elkerülése érdekében a legjobb, ha kétszínű vezetékeket használ, amelyek a piros kivezetést az akkumulátor „pluszához”, a kéket pedig a „mínuszához” kötik. A keret felső kontúrja mentén egy folyamatos szilikon tömítőréteget alkalmaznak, amelyre az üveget helyezik. A végső rögzítést követően a napelem összeszerelése befejezettnek minősül.

Miután a védőüveget felhelyezték a tömítőanyagra, a panel a beszerelés helyére szállítható

Napelem telepítése és fogyasztókhoz való csatlakoztatása

A házi készítésű napelem több okból is meglehetősen törékeny eszköz, ezért megbízható tartókeretre van szükség. Az ideális megoldás egy olyan kialakítás lenne, amely lehetővé tenné a szabad áramforrás mindkét síkban történő irányítását, de egy ilyen rendszer összetettsége leggyakrabban erős érv az egyszerű ferde rendszer mellett. Ez egy mozgatható keret, amely bármilyen szögben állítható a fényhez. Az egyik lehetőség a keret készült fa gerenda, az alábbiakban mutatjuk be. Fém sarkokat, csöveket, gumikat stb. használhat az elkészítéséhez – bármit, ami kéznél van.

Napelem vázrajz

A napelem akkumulátorokhoz való csatlakoztatásához töltésvezérlőre lesz szüksége. Ez a készülék figyeli az akkumulátorok töltöttségi és kisütési állapotát, figyeli az áramkimenetet, és jelentős feszültségesés esetén hálózati tápellátásra kapcsol. A szükséges teljesítményű és szükséges funkcionalitású készüléket ugyanazokban a kiskereskedelmi üzletekben lehet megvásárolni, ahol a fotocellákat árusítják. Ami a háztartási fogyasztók táplálását illeti, ehhez a kisfeszültségű feszültséget 220 V-ra kell átalakítani. Ezzel egy másik eszköz - egy inverter - sikeresen megbirkózik. El kell mondani, hogy a hazai ipar megbízható, jó teljesítményjellemzőkkel rendelkező eszközöket gyárt, így az átalakító helyben megvásárolható - ebben az esetben a „valódi” garancia bónusz lesz.

Egy napelem nem elég az otthonának teljes áramellátásához – szükség lesz akkumulátorokra, töltésvezérlőre és inverterre is

Az értékesítés során azonos teljesítményű invertereket találhat, amelyek árban többször különböznek. Ezt a szóródást a kimeneti feszültség „tisztasága” magyarázza, ami az szükséges feltétel egyes elektromos készülékek tápellátása. Az úgynevezett tiszta szinuszhullámú konverterek bonyolultabb felépítésűek, és ennek következtében magasabbak a költségek.

Videó: napelem készítése saját kezűleg

Az otthoni naperőmű építése nem triviális feladat, és anyagi és időköltségeket, valamint minimális elektrotechnikai ismereteket igényel. A napelem összeszerelésének megkezdésekor ügyeljen a maximális figyelemre és pontosságra - csak ebben az esetben számíthat a probléma sikeres megoldására. Végül szeretném emlékeztetni, hogy az üvegszennyeződés a termelékenységet befolyásoló tényezők egyike. Ne felejtse el időben megtisztítani a napelem felületét, különben nem fog megfelelően működni. teljes erő.

A napelemek hosszú ideig vagy terjedelmes műholdas panelek voltak, vagy űrállomások, vagy zsebszámológépek kis teljesítményű fotocellái. Ennek oka az első monokristályos szilícium napelemek primitívsége: nemcsak alacsony hatásfokkal rendelkeztek (elméletileg legfeljebb 25%, a gyakorlatban körülbelül 7%), hanem észrevehetően veszítettek a hatékonyságukból is, amikor a fény beesési szöge eltér. 90˚-tól. Tekintettel arra, hogy Európában felhős időben a napsugárzás fajlagos teljesítménye 100 W/m 2 alá is csökkenhet, túl sok teljesítményre volt szükség a jelentős teljesítmény eléréséhez. nagy területek napelemek. Ezért az első naperőművek csak körülmények között épültek maximális teljesítmény fényáramés tiszta idő, vagyis az Egyenlítőhöz közeli sivatagokban.

A fotocellák létrehozásában bekövetkezett jelentős áttörés visszahozta az érdeklődést a napenergia iránt: például a legolcsóbb és leginkább hozzáférhető polikristályos szilícium cellák, bár hatásfokuk alacsonyabb, mint a monokristályosoké, az üzemi körülményekre is kevésbé érzékenyek. A polikristályos ostyákon alapuló napelem eleget fog termelni stabil feszültség részben felhős körülmények között. A modernebb gallium-arzenid alapú napelemek hatékonysága akár 40% is lehet, de túl drágák ahhoz, hogy saját kezűleg készítsenek napelemet.

A videó a napelem megépítésének ötletéről és annak megvalósításáról szól

Érdemes megtenni?

Sok esetben a napelem nagyon hasznos lesz: például egy magánház vagy nyaraló tulajdonosa, aki távol van az elektromos hálózattól, akár egy kompakt panelt is használhat telefonja töltésére, és alacsony fogyasztású fogyasztókat, például autóhűtőket csatlakoztathat.

Ebből a célból kész kompakt paneleket gyártanak és értékesítenek, szintetikus szövet alapon gyorsan összehajtogatott szerelvények formájában. BAN BEN középső sáv Oroszországban egy ilyen, körülbelül 30x40 cm-es panel 5 W-on belül 12 V-os feszültség mellett képes teljesítményt adni.

Egy nagyobb akkumulátor akár 100 wattot is képes szolgáltatni elektromos erő. Úgy tűnik, hogy ez nem olyan sok, de érdemes megjegyezni a kicsik működési elvét: bennük a teljes terhelést egy impulzusátalakító táplálja egy akkumulátorból, amelyet egy kis teljesítményű szélmalomból töltenek fel. Ez lehetővé teszi erősebb fogyasztók használatát.

Ha hasonló elvet alkalmazunk egy otthoni naperőmű építésénél, az jövedelmezőbb, mint a szélturbina: nyáron a nap nagy részében süt a nap, ellentétben az ingatag és gyakran hiányzó széllel. Emiatt az akkumulátorok sokkal gyorsabban tudnak majd tölteni napközben, és magát a napelemet is sokkal könnyebb felszerelni, mint egy magas árbocot igénylőt.

Annak is van értelme, hogy a napelemet kizárólag vészenergia-forrásként használjuk. Például, ha egy gázfűtési kazánnal keringető szivattyúk, amikor a tápellátás ki van kapcsolva, impulzusátalakítóval (inverterrel) táplálhatja azokat akkumulátorokról, melyeket napelemről töltenek, így a fűtési rendszer működőképes.

TV-sztori ebben a témában

"Organic" stílusban élni, ilyen népszerű ötlet utóbbi évek, harmonikus „viszonyt” feltételez az ember és a környezet között. Bármilyen környezetvédelmi megközelítés buktatója az ásványi anyagok energiatermelése.

A fosszilis tüzelőanyagok elégetése során a légkörbe kibocsátott mérgező anyagok és szén-dioxid fokozatosan megöli a bolygót. Ezért a „zöld energia” koncepciója, amely nem károsítja a környezetet, számos új energiatechnológia alapja. A környezetbarát energia előállításának egyik ilyen területe a napfény elektromos árammá alakításának technológiája. Igen, ez így van, beszélni fogunk a napelemekről és az autonóm energiaellátó rendszerek vidéki házban történő telepítésének lehetőségéről.

Jelenleg a nyaraló teljes energia- és hőellátására használt, napelemes ipari erőművek legalább 15-20 ezer dollárba kerülnek, körülbelül 25 éves garantált élettartammal. Bármely hélium rendszer költsége a garantált élettartam és az átlagos éves közmű-fenntartási költségek arányának újraszámításában Kúria elég magas: először is ma átlagköltség a napenergia összemérhető a központi áramhálózatról történő energiaforrás beszerzésével, másodsorban egyszeri tőkebefektetés szükséges a rendszer telepítéséhez.

Általában a hő- és energiaellátásra szánt napelemes rendszereket szokás elkülöníteni. Az első esetben a technológiát használják napkollektor, a másodikban - a fotoelektromos hatás az elektromos áram előállításához napelemekben. Arról szeretnénk beszélni, hogy saját magunk készíthetünk napelemeket.

Technológia kézzel összeszerelve A napelemes rendszer meglehetősen egyszerű és megfizethető. Szinte minden orosz képes egyedi energiarendszereket nagy hatékonysággal, viszonylag alacsony költségek mellett összeállítani. Jövedelmező, megfizethető és még divatos is.

Napelemek kiválasztása napelemhez

A napelemes rendszer gyártásának megkezdésekor ügyelni kell arra, hogy egyedi összeszereléssel ne legyen szükség egy teljesen működőképes rendszer egyszeri telepítésére, fokozatosan bővíthető. Ha az első tapasztalat sikeres volt, akkor érdemes bővíteni a napelemes rendszer funkcionalitását.

A napelem magja egy generátor, amely a fotovoltaikus hatás alapján működik, és a napenergiát elektromos energiává alakítja. A szilícium ostyába csapódó fénykvantumok kiütnek egy elektront a szilícium utolsó atompályájáról. Ez a hatás elegendő számú szabad elektront hoz létre az elektromos áram áramlásához.

Az akkumulátor összeszerelése előtt el kell döntenie a fotoelektromos átalakító típusát, nevezetesen: monokristályos, polikristályos és amorf. Mert önszerelés A napelemek a kereskedelemben kapható monokristályos és polikristályos napelem modulokat választják.


Fent: Monokristályos modulok forrasztott érintkezők nélkül. Alul: Polikristályos modulok forrasztott érintkezőkkel

A polikristályos szilícium alapú panelek hatásfoka meglehetősen alacsony (7-9%), de ezt a hátrányt ellensúlyozza az a tény, hogy a polikristályok gyakorlatilag nem csökkentik a teljesítményt felhős és felhős időben, az ilyen elemek garantált tartóssága körülbelül 10 év. A monokristályos szilícium alapú panelek hatékonysága körülbelül 13%, élettartama körülbelül 25 év, de ezek az elemek nagymértékben csökkentik a teljesítményt közvetlen napfény hiányában. A szilíciumkristályok hatékonysági mutatói a különböző gyártók jelentősen eltérhet. Munkagyakorlat szerint naperőművek V terepviszonyok a monokristályos modulok élettartama több mint 30 év, a polikristályos moduloké pedig több mint 20 év. Ezenkívül a teljes működési időszak alatt a szilícium mono- és polikristályos cellák teljesítményvesztesége nem haladja meg a 10%-ot, míg a vékonyfilmes amorf akkumulátorok teljesítménye az első két évben 10-40% -kal csökken.



Evergreen napelemek érintkezőkkel 300 db-os készletben.

Az eBay aukción megvásárolhat egy napelem készletet 36 és 72 napelemes napelem összeszereléséhez. Az ilyen készletek Oroszországban is kaphatók. A napelemek önszereléséhez általában B-típusú napelem modulokat használnak, vagyis az ipari termelésben elutasított modulokat. Ezek a modulok nem veszítik el teljesítményük jellemzőit, és sokkal olcsóbbak. Egyes beszállítók napelem modulokat kínálnak üvegszálas lapon, ami azt jelenti magas szint az elemek tömörsége, és ennek megfelelően a megbízhatóság.

Név Jellemzők Költség, $
Everbright Solar Cells (Ebay) nincs kapcsolat polikristályos, készlet - 36 db, 81x150 mm, 1,75 W (0,5 V), 3A, hatásfok (%) - 13
készletben diódákkal és savval a ceruza forrasztásához		 $46.00
8,95 USD szállítás
Napelemek (USA új) monokristályos, 156x156 mm, 81x150 mm, 4W (0,5 V), 8A, hatásfok (%) - 16,7-17,9 $7.50
monokristályos, 153x138 mm, U hideg. löket - 21,6V, én rövidre. helyettes - 94 mA, P - 1,53 W, hatásfok (%) - 13 $15.50
Napelemek egy üvegszálas táblán polikristályos, 116x116 mm, U hideg. löket - 7,2V, rövidre zárom. helyettes - 275 mA., P - 1,5 W, hatásfok (%) - 10 $14.50
$87.12
9,25 USD szállítás
Napelemek (Ebay) érintkezők nélkül polikristályos, szett - 72 db, 81x150 mm 1,8W $56.11
9,25 USD szállítás
Napelemek (Ebay) érintkezőkkel monokristályos, készlet - 40 db, 152x152 mm $87.25
14,99 USD szállítás

Hélium energiarendszer projekt kidolgozása

A jövőbeli napelemes rendszer kialakítása nagymértékben függ a telepítési és telepítési módtól. A napelemeket ferdén kell felszerelni, hogy a közvetlen napfény derékszögben legyen biztosítva. A napelemek teljesítménye nagymértékben függ a fényenergia intenzitásától, valamint a napsugarak beesési szögétől. A napelem naphoz viszonyított elhelyezkedése és dőlésszöge a héliumrendszer földrajzi elhelyezkedésétől és az évszaktól függ.


Felülről lefelé: A monokristályos napelemek (egyenként 80 watt) szinte függőlegesen (télen) vannak felszerelve. A monokristályos napelemek az országban kisebb szögű (rugós) Mechanikus rendszer a napelem szögének szabályozására.

Az ipari napelemes rendszereket gyakran szerelik fel érzékelőkkel, amelyek biztosítják a napelem forgómozgását a napsugarak mozgásának irányában, valamint napelem-koncentrátor tükrökkel. Az egyes rendszerekben az ilyen elemek jelentősen bonyolítják és növelik a rendszer költségét, ezért nem használják őket. A legegyszerűbb használható mechanikus rendszer dőlésszög szabályozás. BAN BEN téli idő a napelemeket szinte függőlegesen kell felszerelni, ez megvédi a panelt a hó felhalmozódásától és a szerkezet jegesedésétől.



A napelem dőlésszögének kiszámítási sémája az évszaktól függően

A napelemek beépítése a napos oldalépületeket, hogy a nappali órákban elérhető maximális mennyiségű napenergiát biztosítsák. A földrajzi helytől és a napforduló szintjétől függően a rendszer kiszámítja az Ön tartózkodási helyének legmegfelelőbb akkumulátor-szöget.

Ha a tervezés bonyolultabbá válik, lehetőség van egy olyan rendszer létrehozására, amely az évszaktól függően szabályozza a napelem dőlésszögét és a napszaktól függően a panel forgásszögét. Egy ilyen rendszer energiahatékonysága magasabb lesz.

A háztetőre telepítendő napelemes rendszer tervezésekor meg kell vizsgálni, hogy a tetőszerkezet elbírja-e a szükséges súlyt. A projekt független fejlesztése magában foglalja a tetőterhelés kiszámítását, figyelembe véve a téli hótakaró súlyát.



Az optimális statikus dőlésszög kiválasztása monokristályos típusú tetőfedő napelemes rendszerhez

A napelemek gyártásához választhat különféle anyagokÁltal fajsúlyés egyéb jellemzők. Az építőanyagok kiválasztásakor figyelembe kell venni a maximumot megengedett hőmérséklet a napelem fűtése, mivel a teljes teljesítménnyel működő napelem modul hőmérséklete nem haladhatja meg a 250C-ot. A csúcshőmérséklet túllépése után a napelem modul hirtelen elveszíti azt a képességét, hogy a napfényt elektromos árammá alakítsa át. Az egyéni használatra szánt kész napelemes rendszerek általában nem igényelnek napelemek hűtését. A barkácsolás magában foglalhatja a napelemes rendszer hűtését vagy a napelem szögének szabályozását a modul funkcionális hőmérsékletének biztosítása érdekében, valamint megfelelő átlátszó anyag kiválasztását, amely elnyeli az infravörös sugárzást.

A napelemes rendszer megfelelő kialakítása lehetővé teszi a napelem szükséges teljesítményének biztosítását, amely közel lesz a névlegeshez. A szerkezet számításánál figyelembe kell venni, hogy az azonos típusú elemek azonos feszültséget adnak, függetlenül az elemek méretétől. Sőt, a nagyméretű elemek áramerőssége is nagyobb lesz, de az akkumulátor is sokkal nehezebb lesz. Napelemes rendszer gyártásához mindig azonos méretű napelem modulokat veszünk, mivel a maximális áramerősséget a kis elem maximális árama korlátozza.

A számítások azt mutatják, hogy egy tiszta napsütéses napon átlagosan legfeljebb 120 W teljesítmény érhető el 1 méteres napelemből. Ekkora teljesítmény még egy számítógépet sem táplál. Egy 10 m-es rendszer több mint 1 kW energiát ad, és az alapvető háztartási gépek: lámpák, TV, számítógép működéséhez képes áramot biztosítani. Egy 3-4 fős családnál kb havi 200-300 kW szükséges, így Naprendszer 20 m-es, déli oldalra telepített, teljes mértékben ki tudja elégíteni a család energiaszükségletét.

Ha az egyes lakóépületek áramellátásának átlagos statisztikai adatait vesszük figyelembe, akkor: napi energiafogyasztás 3 kWh, napsugárzás tavasztól őszig 4 kWh/m naponta, csúcsfogyasztás 3 kW (bekapcsolt állapotban). ). mosógép, hűtőszekrény, vasaló és elektromos vízforraló). A házon belüli világítás energiafogyasztásának optimalizálása érdekében fontos, hogy alacsony energiafogyasztású AC lámpákat használjunk - LED-es és fénycsöves.

Napelem váz készítése

A szoláris akkumulátor kereteként egy alumínium sarkot használnak. Az eBay aukción kész kereteket vásárolhat napelemekhez. Átlátszó bevonat tetszés szerint kiválasztva, az adott tervezéshez szükséges jellemzők alapján.



Napelem keretkészlet üveggel, 33 dollártól

Átlátszó védőanyag kiválasztásakor arra is koncentrálhat a következő jellemzőket anyag:

Anyag Törésmutató Fényáteresztés, % Fajsúly ​​g/cm 3 Lapméret, mm Vastagság, mm Költség, dörzsölés/m2
Levegő 1,0002926 — — — — —
Üveg 1,43-2,17 92-99 3,168 — — —
Plexiüveg 1,51 92-93 1,19 3040x2040 3 960.00
Polikarbonát 1,59 92-ig 0,198 3050 x 2050 2 600.00
Plexiüveg 1,491 92 1,19 2050x1500 11 640.00
Ásványi üveg 1,52-1,9 98 1,40 — — —

Ha a fény törésmutatóját tekintjük az anyagválasztás kritériumának. A plexi a legalacsonyabb törésmutatóval rendelkezik, az átlátszó anyag olcsóbb megoldása a háztartási plexi, a polikarbonát pedig kevésbé alkalmas. Eladó páralecsapódásgátló bevonatú polikarbonát, mely magas szintű hővédelmet is nyújt. Ha átlátszó anyagokat választunk a fajsúly ​​és az IR spektrum elnyelésének képessége alapján, a polikarbonát lesz a legjobb. A napelemek legjobb átlátszó anyagai közé tartoznak a nagy fényáteresztő képességű anyagok.

Napelem készítésénél fontos a választás átlátszó anyagok, amelyek nem továbbítják az IR spektrumot, és ezáltal csökkentik a szilícium elemek felmelegedését, amelyek 250 C feletti hőmérsékleten veszítenek erejükből. Az iparban speciális fém-oxid bevonatú üvegeket használnak. A napelemek ideális üvegének azt az anyagot tartják, amely az infravörös tartomány kivételével a teljes spektrumot átadja.



Az UV- és infravörös sugárzás elnyelésének diagramja különböző üvegek által.
a) közönséges üveg, b) üveg infravörös elnyeléssel, c) duplex hőelnyelővel és közönséges üveg.

Az IR spektrum maximális abszorpciója védelmet biztosít szilikát üveg vas-oxiddal (Fe 2 O 3), de zöldes árnyalatú. Az IR spektrumot a kvarc kivételével bármely ásványi üveg jól elnyeli, a plexi és a plexi a szerves üvegek osztályába tartozik. Az ásványi üveg jobban ellenáll a felületi sérüléseknek, de nagyon drága és nem elérhető. A napelemekhez speciális tükröződésmentes, ultra-átlátszó üveget is használnak, amely a spektrum 98%-át továbbítja. Ez az üveg az IR spektrum nagy részének abszorpcióját is feltételezi.

Az üveg optikai és spektrális jellemzőinek optimális megválasztása jelentősen növeli a napelem fotokonverziós hatékonyságát.



Napelem plexi házban

Sok napelem-műhely javasolja plexi használatát az első és a hátsó panelekhez. Ez lehetővé teszi az érintkezés ellenőrzését. Egy plexi szerkezet azonban aligha nevezhető teljesen tömítettnek, amely 20 éven át képes biztosítani a panel megszakítás nélküli működését.

A napelem házának beszerelése

A mesterkurzus bemutatja, hogyan lehet napelemet készíteni 36 db 81x150 mm méretű polikristályos napelemből. Ezen méretek alapján kiszámíthatja a jövőbeli napelemek méretét. A méretek kiszámításakor fontos, hogy az elemek között kis távolságot tegyünk, ami figyelembe veszi az alap légköri hatás alatti méretének változását, vagyis 3-5 mm legyen az elemek között. Az így kapott munkadarab mérete 835x690 mm, sarokszélessége 35 mm.

Házi készítésű napelem felhasználásával alumínium profil, leginkább egy gyári napelemhez hasonlít. Ez nagyfokú tömítettséget és szerkezeti szilárdságot biztosít.
A gyártáshoz alumínium sarkot vesznek, és 835x690 mm-es keretdarabokat készítenek. A vasalat rögzítésének lehetővé tétele érdekében lyukakat kell készíteni a kereten.
Tovább belső rész sarkot kétszer alkalmazzuk szilikon tömítő.
Ügyeljen arra, hogy ne legyenek üres helyek. Az akkumulátor tömörsége és tartóssága a tömítőanyag felhordásának minőségétől függ.
Ezután a keretbe kerül átlátszó lap a kiválasztott anyagból: polikarbonát, plexi, plexi, tükröződésmentes üveg. Fontos, hogy a szilikont szabad levegőn hagyjuk megszáradni, különben a gőzök filmréteget képeznek az elemeken.
Az üveget óvatosan meg kell nyomni és rögzíteni.
A védőüveg biztonságos rögzítéséhez hardverre lesz szüksége. Rögzítenie kell a keret 4 sarkát, és két vasalatot kell elhelyeznie a kerület mentén a keret hosszú oldalán, és egy hardvert a rövid oldalon.
A hardver csavarokkal van rögzítve.
A csavarokat csavarhúzóval szorosan meg kell húzni.
A napelem keret készen áll. A napelemek felszerelése előtt meg kell tisztítani az üveget a portól.

Napelemek kiválasztása és forrasztása

Jelenleg az eBay-aukció a napelemek saját készítésére alkalmas termékek hatalmas választékát kínálja.



A Solar Cells készlet 36 polikristályos szilícium cellát, cella vezetékeket és gyűjtősíneket, Schottke diódákat és egy forrasztósavas tollat ​​tartalmaz

Mivel egy saját kezűleg készített napelem közel 4-szer olcsóbb, mint egy kész, saját készítésű elem, jelentős költségmegtakarítást jelent. Az eBay-en vásárolhat olyan napelemeket, amelyek hibásak, de még működőképesek, így a napelem költsége jelentősen csökkenthető, ha plusz adományt tud adni kinézet akkumulátorok.



A sérült fotocellák nem veszítik el funkcionalitásukat

Első tapasztalatként érdemesebb napelem készítő készleteket vásárolni, forrasztott vezetős napelemek kaphatók. Az érintkezők forrasztása elég nehéz folyamat, a komplexitást tetézi a napelemek törékenysége.

Ha vezeték nélküli szilícium elemeket vásárolt, először az érintkezőket kell forrasztania.

Így néz ki egy polikristályos szilícium cella vezetők nélkül.
A vezetékeket egy kartonlappal vágják le.
A vezetőt óvatosan kell a fotocellára helyezni.
Vigyen fel forrasztósavat és forrasztóanyagot a forrasztási területre. A kényelem érdekében a vezetőt az egyik oldalon nehéz tárggyal rögzítik.
Ebben a helyzetben óvatosan kell forrasztani a vezetőt a fotocellához. Forrasztás közben ne nyomja a kristályt, mert nagyon törékeny.

Az elemek forrasztása meglehetősen fáradságos munka. Ha nem tud normális kapcsolatot létrehozni, meg kell ismételnie a munkát. A szabványok szerint a vezető ezüst bevonatának 3 forrasztási ciklust kell kibírnia elfogadható termikus körülmények között, de a gyakorlatban azzal kell szembesülni, hogy a bevonat megsemmisül. Az ezüstözés tönkremenetele a szabályozatlan teljesítményű (65 W) forrasztópáka használata miatt következik be, ez elkerülhető, ha a következőképpen csökkenti a teljesítményt - 100 W-os izzóval sorba kell kapcsolni a konnektort a forrasztópáka. A nem szabályozott forrasztópáka névleges teljesítménye túl magas a szilícium érintkezők forrasztásához.

Még akkor is, ha a vezetékeladók azt állítják, hogy forrasztóanyag van a csatlakozón, jobb, ha ezt kiegészíti. Forrasztáskor próbálja meg óvatosan kezelni az elemeket, minimális erővel felrobbannak; Ne rakja egymásra az elemeket, mert a súly miatt az alsó elemek megrepedhetnek.

Napelemes akkumulátor összeszerelése, forrasztása

Amikor először saját maga állít össze egy napelemet, jobb, ha jelölőfelületet használ, amely segít az elemeket egymástól pontosan meghatározott távolságra (5 mm) helyezni.



Napelem cellák jelölőfelülete

Az alaplap rétegelt lemezből készül, sarokjelzésekkel. Az egyes elemek forrasztása után hátoldal Egy darab rögzítőszalag van rögzítve, csak nyomja a hátlapot a szalaghoz, és az összes elem átkerül.



Szerelőszalag, rögzítésre használt, a napelem hátoldalán

Ennél a rögzítésnél maguk az elemek nincsenek külön tömítve, a hőmérséklet hatására szabadon tágulhatnak, ez nem károsítja a napelemet, nem töri el az érintkezőket, elemeket. Csak a szerkezet csatlakozó részei tömíthetők. Ez a fajta rögzítés inkább prototípusokhoz alkalmas, de aligha garantálja a hosszú távú terepen való működést.

A szekvenciális akkumulátor-összeszerelési terv így néz ki:

Helyezze az elemeket üvegfelületre. Az elemek között olyan távolságnak kell lennie, amely lehetővé teszi a szabad méretváltoztatást a szerkezet károsodása nélkül. Az elemeket súlyokkal kell préselni.
A forrasztást az alábbi elektromos rajz szerint végezzük. A „pozitív” áramvezető utak az elemek elülső oldalán, a „negatívak” a hátsó oldalon találhatók.
Forrasztás előtt folyasztószert és forraszt kell alkalmazni, majd óvatosan forrasztani az ezüst érintkezőket.
Minden napelem csatlakozik ezen az elven.
A külső elemek érintkezői a buszra, illetve „plusz”-ra, illetve „mínuszra” kerülnek. A busz a napelem készletben található szélesebb ezüst vezetőt használja.
Azt is javasoljuk, hogy távolítsa el a „középső” pontot, amelynek segítségével két további söntdióda kerül telepítésre.
A terminál is telepítve van kívül keretek
Így néz ki az összekötő elemek diagramja megjelenített felezőpont nélkül.
Így néz ki a sorkapocsléc a „középső” ponttal. A „középső” pont lehetővé teszi, hogy az akkumulátor mindkét felére söntdiódát szereljen, amely megakadályozza az akkumulátor lemerülését, ha a világítás csökken, vagy az egyik fele elsötétül.
A képen egy bypass dióda látható a "pozitív" kimeneten, amely ellenáll az akkumulátorok éjszakai lemerülésének és más akkumulátorok kisülésének részleges sötétségben.
Leggyakrabban Schottke diódákat használnak söntdiódákként. Kevesebb veszteséget biztosítanak az elektromos áramkör teljes teljesítményében.
A szilikon szigetelésű akusztikus kábel áramvezető vezetékként használható. Az elkülönítéshez használhat csepegtető csöveket.
Minden vezetéket szilikonnal kell szilárdan rögzíteni.
Az elemek sorba köthetők (lásd a fotót), és nem keresztül közös busz, akkor a 2. és 4. sort 1800-al kell elforgatni az 1. sorhoz képest.

A napelem összeszerelésének fő problémái a forrasztási érintkezők minőségével kapcsolatosak, ezért a szakértők azt javasolják, hogy a panel lezárása előtt teszteljék.



Panelvizsgálat tömítés előtt, hálózati feszültség 14 volt, csúcsteljesítmény 65 W

A tesztelés az egyes elemcsoportok forrasztása után végezhető el. Ha odafigyel a mesterkurzus fotóira, akkor az asztal napelemek alatti részét kivágják. Ez szándékosan történik a funkcionalitás meghatározására elektromos hálózat az érintkezők forrasztása után.

A napelem tömítése

Napelemek tömítése a saját termelés- ez a legtöbb vitatott kérdés szakemberek között. A tömítőpanelek egyrészt a tartósság növeléséhez szükségesek, az ipari termelésben mindig használják. A tömítéshez a külföldi szakértők a „Sylgard 184” epoxi keverék használatát javasolják, amely átlátszó polimerizált, rendkívül rugalmas felületet ad. A „Sylgard 184” ára az eBay-en körülbelül 40 dollár.



Tömítőanyag -val magas fokozat rugalmasság "Sylgard 184"

Másrészt, ha nem akar többletköltséget vállalni, teljesen lehetséges szilikon tömítőanyag használata. Ebben az esetben azonban nem szabad teljesen kitölteni az elemeket, hogy elkerülje őket lehetséges károkat operáció közben. Ebben az esetben az elemek szilikon segítségével rögzíthetők a hátlapra, és csak a szerkezet szélei zárhatók le. Nehéz megmondani, hogy mennyire hatékony egy ilyen tömítés, de nem javasoljuk a nem ajánlott vízszigetelő masztix használatát, nagyon nagy a valószínűsége az érintkezők és az elemek törésének.

A tömítés megkezdése előtt el kell készíteni a Sylgard 184 keveréket.
Először az elemek illesztéseit töltik ki. A keveréknek meg kell állnia, hogy rögzítse az elemeket az üveghez.
Az elemek rögzítése után folyamatos polimerizáló réteget készítünk elasztikus tömítőanyagból, amelyet ecsettel lehet elosztani.
Így néz ki a felület a tömítőanyag felhordása után. A tömítőrétegnek meg kell száradnia. A teljes száradás után a napelemet letakarhatja a hátlappal.
Így néz ki egy házi készítésű napelem előlapja lezárás után.

Ház áramellátási diagramja

A napelemeket használó otthoni áramellátó rendszereket általában fotovoltaikus rendszereknek nevezik, vagyis olyan rendszereknek, amelyek fotoelektromos effektus segítségével termelnek energiát. Három fotovoltaikus rendszert fontolgatnak az egyes lakóépületekhez: autonóm rendszer energiaellátás, hibrid akkumulátor-rács fotovoltaikus rendszer, akkumulátor nélküli fotovoltaikus rendszer, amely a központi áramellátó rendszerhez kapcsolódik.

Mindegyik rendszernek megvan a maga célja és előnyei, de leggyakrabban lakóépületek használjon fotovoltaikus rendszereket tartalékkal ujratölthető elemekés csatlakozik egy központi elektromos hálózathoz. Az elektromos hálózat energiaellátása napelemekkel történik, sötétben akkumulátorokról, lemerülésükkor pedig a központi áramhálózatról. A távoli területeken, ahol nincs központi hálózat, folyékony tüzelőanyag-generátorokat használnak tartalék energiaforrásként.

Több gazdaságos alternatíva A hibrid akkumulátoros hálózati energiarendszer egy akkumulátor nélküli napelemes rendszer lenne, amely egy központi áramhálózathoz kapcsolódik. Az áramot napelemekről, éjszaka pedig a központi hálózatról látják el. Egy ilyen hálózat inkább az intézmények számára alkalmazható, mert a lakóépületekben az energia nagy részét az esti órákban fogyasztják el.



Háromféle fotovoltaikus rendszer diagramja

Mérlegeljük tipikus telepítés akkumulátor-rács fotovoltaikus rendszer. Az elosztódobozon keresztül csatlakoztatott napelemek villamosenergia-termelőként működnek. Ezt követően egy napelemes töltésvezérlőt telepítenek a hálózatba, hogy elkerüljék a rövidzárlatokat a csúcsterhelés alatt. Az elektromos energia tartalék akkumulátorokban halmozódik fel, és inverteren keresztül jut el a fogyasztókhoz: világítás, Háztartási gépek, villanytűzhely és esetleg vízmelegítésre is használható. Fűtési rendszer kiépítéséhez hatékonyabb az alternatív napkollektoros technológiához tartozó napkollektorok alkalmazása.



Hibrid akkumulátor-rács fotovoltaikus rendszerrel váltakozó áram

A fotovoltaikus rendszerekben kétféle áramhálózatot használnak: DC és AC. A váltakozó áramú hálózat használata lehetővé teszi az elektromos fogyasztók 10-15 m-t meghaladó távolságra történő elhelyezését, valamint feltételesen korlátlan hálózati terhelést.

Egy magánlakóépülethez általában a fotovoltaikus rendszer következő összetevőit használják:

  • a napelemek összteljesítménye 1000 W legyen, körülbelül 5 kWh teljesítményt biztosítanak;
  • 800 A/h összkapacitású akkumulátorok 12 V feszültség mellett;
  • az inverter névleges teljesítménye 3 kW, csúcsterhelése legfeljebb 6 kW, bemeneti feszültsége 24-48 V;
  • napelemes kisülés szabályzó 40-50 A 24 V feszültségen;
  • forrás szünetmentes tápegység rövid távú töltés biztosítására legfeljebb 150 A áramerősséggel.

Így egy fotovoltaikus tápegységhez 15 panelre lesz szüksége 36 elemmel, amelyek összeszerelési példáját a mesterkurzus tartalmazza. Mindegyik panel 65 watt összteljesítményt biztosít. A monokristályokon alapuló napelemek erősebbek lesznek. Például egy 40 monokristályból álló napelem csúcsteljesítménye 160 W, de az ilyen panelek érzékenyek a felhős időjárásra. Ebben az esetben a polikristályos modulokon alapuló napelemek optimálisak Oroszország északi részén való használatra.

A napelemek olyan energiaforrások, amelyek segítségével elektromos vagy hőt lehet termelni egy alacsony épületben. De a napelemek drágák, és hazánk legtöbb lakosa számára hozzáférhetetlenek. Egyetértesz?

Más kérdés, ha saját maga készít napelemet - a költségek jelentősen csökkennek, és ez a kialakítás nem működik rosszabbul, mint egy panel ipari termelés. Ezért ha komolyan gondolkodik a vásárláson alternatív forrás villany, próbáld meg magad elkészíteni – nem túl nehéz.

Ez a cikk a napelemek gyártását tárgyalja. Elmondjuk, milyen anyagokra és eszközökre lesz szüksége ehhez. És egy kicsit lejjebb találsz lépésről lépésre utasításokat olyan illusztrációkkal, amelyek egyértelműen bemutatják a munka előrehaladását.

A napenergia hővé alakítható, ha az energiahordozó egy hűtőfolyadék, vagy elektromos árammá, amelyet akkumulátorokban gyűjtenek össze. Az akkumulátor egy generátor, amely a fotoelektromos hatás elvén működik.

A napenergia elektromos árammá alakul át, miután a napsugarak elérik a fotocella lemezeket, amelyek az akkumulátor fő részét képezik.

Ebben az esetben a fénykvantumok „kiszabadítják” elektronjaikat a külső pályáról. Ezek a szabad elektronok elektromos áramot állítanak elő, amely a vezérlőn áthaladva az akkumulátorban halmozódik fel, és onnan az energiafogyasztókhoz kerül.

Képgaléria

A szilícium elemek fotocellás lemezként működnek. A szilícium ostya egyik oldalán bevonattal van ellátva a legvékonyabb réteg foszfor vagy bór - passzív kémiai elem.

Ezen a helyen a napfény hatására felszabadul nagyszámú elektronok, amelyeket a foszforfilm tart, és nem repülnek el.

A lemez felületén fém „pályák” helyezkednek el, amelyeken szabad elektronok sorakoznak fel, rendezett mozgást alkotva, azaz. elektromosság.

Minél több ilyen szilícium lapka-fotocella, annál több elektromos áram nyerhető. Olvasson többet a napelem működési elvéről.

Felső réteg A fotocellás lemezeket egy réteg borítja, amely megakadályozza a napfény visszaverődését a lemezekről, növelve a hatékonyságukat

Anyagok napelem lemez készítéséhez

A napelemes akkumulátor építésének megkezdésekor a következő anyagokat kell felhalmozni:

  • szilikát lemezek-fotocellák;
  • forgácslapok, alumínium sarkok és lécek;
  • kemény habszivacs 1,5-2,5 cm vastag;
  • átlátszó elem, amely a szilícium lapkák alapjaként szolgál;
  • csavarok, önmetsző csavarok;
  • szilikon tömítőanyag kültéri használatra;
  • elektromos vezetékek, diódák, kivezetések.

A szükséges anyagok mennyisége az akkumulátor méretétől függ, amelyet legtöbbször a rendelkezésre álló napelemek száma korlátoz. A szükséges eszközök: csavarhúzó vagy csavarhúzókészlet, fém- és fafűrész, forrasztópáka. A kész akkumulátor teszteléséhez ampermérő teszterre lesz szüksége.

Most nézzük a legtöbbet fontos anyagok részletekben.

Szilícium lapkák vagy napelemek

Az akkumulátorokhoz való fotocellák három típusban kaphatók:

  • polikristályos;
  • monokristályos;
  • amorf.

A polikristályos ostyákat alacsony hatékonyság jellemzi. Méret hasznos akció körülbelül 10-12%, de ez a szám idővel nem csökken. A polikristályok élettartama 10 év.

A napelemet modulokból állítják össze, amelyek viszont fotoelektromos átalakítókból állnak. A merev szilícium napelemekkel ellátott akkumulátorok egyfajta szendvicsek, amelyek egymást követő rétegei alumíniumprofilba vannak szerelve

A monokristályos napelemek nagyobb hatásfokkal büszkélkedhetnek - 13-25% és hosszú távú munka – több mint 25 év. Idővel azonban az egykristályok hatékonysága csökken.

A monokristályos konvertereket mesterségesen növesztett kristályok fűrészelésével állítják elő, ami magyarázza a legmagasabb fényvezető képességet és termelékenységet.

A filmes fotokonvertereket úgy állítják elő, hogy vékony amorf szilíciumréteget helyeznek fel egy rugalmas polimer felületre

Az amorf szilícium flexibilis akkumulátorok a legmodernebbek. A fotoelektromos átalakítójukat polimer alapra szórják vagy olvasztják. A hatásfok 5-6% körüli, de a fóliarendszerek telepítése rendkívül egyszerű.

Viszonylag nemrégiben jelentek meg az amorf fotokonverterekkel ellátott filmrendszerek. Ez egy rendkívül egyszerű és rendkívül olcsó típus, de gyorsabban veszít fogyasztói tulajdonságaiból, mint riválisai.

Nem célszerű fotocellákat használni különböző méretű. BAN BEN ebben az esetben Az akkumulátorok által termelt maximális áramot a legkisebb cella árama korlátozza. Ez azt jelenti, hogy a nagyobb lemezek nem működnek teljes kapacitással.

Napelemek vásárlásakor kérdezze meg az eladót a szállítás módjáról, a legtöbb eladó a gyantázásos módszert használja a törékeny elemek tönkremenetelének megakadályozására

Leggyakrabban azért házi készítésű akkumulátorok 3x6 hüvelyk méretű mono- és polikristályos fotocellákat használnak, amelyek megrendelhetők olyan webáruházakban, mint az E-bye.

A fotocellák ára meglehetősen magas, de sok üzletben úgynevezett B csoportba tartozó elemeket árulnak. Az ebbe a csoportba sorolt ​​termékek hibásak, de használatra alkalmasak, költségük 40-60%-kal alacsonyabb, mint a szabványos lemezeké.

A legtöbb online áruház 36 vagy 72 db fotovoltaikus átalakító lemezből álló készletekben árulja a fotovoltaikus cellákat. Az egyes modulok akkumulátorhoz való csatlakoztatásához buszokra lesz szükség, és terminálokra lesz szükség a rendszerhez való csatlakozáshoz.

Képgaléria

Keret és átlátszó elem

A jövő panel kerete elkészíthető fa lécek vagy alumínium sarkok.

A második lehetőség több okból is előnyösebb:

  • Az alumínium könnyűfém, amely nem jelent jelentős terhelést a tartószerkezetre, amelyre az akkumulátort tervezik.
  • A korróziógátló kezelés során az alumínium nem érzékeny a rozsdára.
  • Nem szívja fel a nedvességet a környezet, nem rohad.

Az átlátszó elem kiválasztásakor ügyelni kell az olyan paraméterekre, mint a napfény törésmutatója és az infravörös sugárzás elnyelésének képessége.

A fotocellák hatékonysága közvetlenül az első mutatótól függ: minél alacsonyabb a törésmutató, annál nagyobb a szilícium lapkák hatékonysága.

A minimális reflexiós együttható a plexire vagy annak olcsóbb változatára - plexire vonatkozik. A polikarbonát törésmutatója valamivel alacsonyabb.

A második indikátor értéke határozza meg, hogy maguk a szilícium napelemek felmelegszenek-e vagy sem. Minél kevésbé vannak kitéve a lemezek hőhatásnak, annál tovább tartanak. Az infravörös sugárzást a speciális hőelnyelő plexi és az infravörös elnyeléssel rendelkező üveg nyeli el a legjobban. Egy kicsit rosszabb a közönséges üveg.

Ha lehet, akkor a legjobb lehetőségÁtlátszó elemként tükröződésmentes átlátszó üveget használnak.

A költség és a fénytörés arányát és az infravörös sugárzás elnyelését tekintve a plexi a legjobb megoldás napelemek gyártásához

Rendszertervezés és helyszínválasztás

A napelemes rendszer projekt számításokat tartalmaz szükséges méret napelem lemez. Mint fentebb említettük, az akkumulátor méretét általában a drága napelemek korlátozzák.

A napelemet bizonyos szögben kell beszerelni, ami biztosítja a szilíciumlapkák maximális napfénynek való kitettségét. A legjobb lehetőség– akkumulátorok, amelyek megváltoztathatják a dőlésszöget.

A napelemek beépítési helye nagyon változatos lehet: talajon, lejtőn ill lapos tető otthon, a háztartási helyiségek tetején.

Az egyetlen feltétel az, hogy az akkumulátort a telek vagy ház napos oldalára kell helyezni, nem árnyékolva a magas fák koronáját. Ebben az esetben az optimális dőlésszöget képlet vagy speciális számológép segítségével kell kiszámítani.

A dőlésszög a ház helyétől, az évszaktól és az éghajlattól függ. Kívánatos, hogy az akkumulátor képes legyen megváltoztatni a dőlésszöget a nap magasságának szezonális változásait követően, mert Akkor működnek a leghatékonyabban, ha a nap sugarai szigorúan merőlegesen esnek a felületre.

A FÁK-országok európai részén az ajánlott álló dőlésszög 50-60º. Ha a kialakítás eszközt biztosít a dőlésszög megváltoztatására, akkor téli időszak jobb, ha az elemeket a horizonthoz képest 70°-os szögben helyezi el nyári időszámítás 30°-os szögben

A számítások azt mutatják, hogy 1 négyzetméter napelemes rendszer 120 W-ot tesz lehetővé. Ezért számításokkal megállapítható, hogy az átlagos család havi 300 kW áramellátásához legalább 20 négyzetméteres napelemes rendszerre van szükség.

Problémás lesz egy ilyen napelemes rendszer azonnali telepítése. De még egy 5 méteres akkumulátor beszerelése is segít megtakarítani az áramot, és szerényen hozzájárul bolygónk ökológiájához. Azt is tanácsoljuk, hogy ismerkedjen meg a számítási elvvel szükséges mennyiség.

A napelemes akkumulátor tartalék energiaforrásként használható a központi áramellátás gyakori kimaradásai során. Az automatikus átkapcsoláshoz szünetmentes tápegységet kell biztosítani.

Egy ilyen rendszer kényelmes, mivel hagyományos áramforrás használatakor a töltés egyidejűleg történik. A napelemet kiszolgáló berendezés a házon belül található, ezért szükséges külön helyiséget biztosítani számára.

Amikor az elemeket a ház lejtős tetejére helyezi, ne felejtse el a panel szögét, tökéletes lehetőség amikor az akkumulátornak van eszköze szezonális változás hajlásszög

Napelem telepítése lépésről lépésre

Miután kiválasztotta a napelem és a napelemes rendszer szervizeléséhez szükséges berendezések elhelyezésének helyét, valamint minden szükséges anyag és szerszám rendelkezésre áll, megkezdheti az akkumulátor beszerelését.

A telepítés során be kell tartani a biztonsági óvintézkedéseket, különösen a ház tetején történő végrehajtáskor. Mérlegeljük lépésről lépésre algoritmus hogyan készítsünk napelemet.

1. lépés – szilícium lapkák érintkezőinek forrasztása

A házi készítésű napelem telepítése gyakran a fotocellák vezetőinek forrasztásával kezdődik. Természetesen, ha van rá lehetőség, a legjobb, ha azonnal veszünk vezetős fotocellákat, mert A forrasztás nagyon nehéz és fáradságos munka, amely sok időt vesz igénybe.

A forrasztás a következőképpen történik:

  1. Vezetők nélküli szilícium fotocellát és fém vezetőcsíkot veszünk.
  2. A vezetékeket kartonlappal vágják, hosszuk kétszerese a szilícium lapka méretének.
  3. A vezetőt óvatosan fektetjük le a lemezre. Elemenként két vezető található.
  4. A forrasztópákával való munkához savat kell felvinni arra a helyre, ahol a forrasztást végzik.
  5. Forrasztás forrasztópáka segítségével, óvatosan rögzítve a vezetőt a lemezhez.

A forrasztás során nem lehet nyomást gyakorolni a szilikát elemre, mert nagyon törékeny és eltörhet! Ha olyan szerencsés, hogy kész érintkezőkkel ellátott fotocellákat vásárolt, akkor megkímélheti magát a hosszadalmas és összetett munkától, ha egyenesen a jövőbeli akkumulátor keretének elkészítéséhez kezd.

A B csoport hibás fotocellák érintkezőinek forrasztása ugyanúgy és ugyanabban az irányban történik, mint az egész lemezeknél

2. lépés - keret készítése napelemhez

A keret az a hely, ahol a fotocellákat beépítik. A keret elkészítéséhez alumínium sarkokat és léceket vesznek, amelyekből a kereteket készítik. Az ajánlott sarokméret 70-90 mm.

Befelé fém sarkok Szilikon tömítőanyagot alkalmazunk. A sarkokat gondosan le kell zárni, ettől függ a teljes szerkezet tartóssága.

Miután az alumínium keret készen áll, megkezdjük a hátsó ház gyártását. A hátsó ház az fadoboz faforgácslapból, alacsony oldalakkal.

A magas oldalak árnyékot képeznek a fotocellákon, ezért magasságuk nem haladhatja meg a 2 cm-t.Az oldalakat önmetsző csavarokkal és csavarhúzóval kell becsavarni.

Képgaléria

A szellőzőnyílások a doboz alján forgácslapból készülnek. A furatok közötti távolság kb. 10 cm Az alumínium keretbe átlátszó elem (plexi, tükröződésmentes üveg, plexi) kerül beépítésre.

Az átlátszó elemet préseljük és rögzítjük, rögzítése hardverrel történik: 4 a sarkokban, valamint 2 a keret hosszú és 1 rövid oldalán. A hardver csavarokkal van rögzítve.

A napelem kerete készen áll, és folytathatja a legfontosabb részt - a fotocellák felszerelését. A beszerelés előtt meg kell tisztítani a plexit a portól, és alkoholtartalmú folyadékkal zsírtalanítani kell.

3. lépés - szilícium lapkák-fotocellák felszerelése

A szilíciumlapkák felszerelése és forrasztása a napelem saját kezű elkészítésének legidőigényesebb része. Először a kék lapokkal lefelé helyezzük a fotocellákat a plexire.

Ha először szerel össze akkumulátort, akkor egy jelölőlap segítségével pontosan kis (3-5 mm) távolságra helyezheti el a lemezeket egymástól.

  1. A fotocellákat a következő elektromos rajz szerint forrasztjuk: a lemez elülső oldalán „+”, hátul „-” - sínek találhatók. Forrasztás előtt óvatosan alkalmazzon folyasztószert és forrasztást az érintkezők csatlakoztatásához.
  2. Az összes fotocellát egymás után, sorban fentről lefelé forrasztjuk. Ezután a sorokat is össze kell kapcsolni egymással.
  3. Kezdjük el a fotocellák ragasztását. Ehhez vigyen fel kis mennyiségű tömítőanyagot minden egyes szilíciumlapka közepére.
  4. A kapott fotocellákkal ellátott láncokat fejjel lefelé fordítjuk (ahol a kék táblák vannak), és a lemezeket a korábban készített jelölések szerint helyezzük el. Óvatosan nyomja meg az egyes lemezeket, hogy rögzítse a helyükön.
  5. A legkülső fotocellák érintkezői a buszra csatlakoznak, rendre „+”, illetve „-”. A buszhoz szélesebb ezüst vezeték használata javasolt.
  6. A napelemes akkumulátort blokkoló diódával kell ellátni, amely az érintkezőkhöz kötve megakadályozza az akkumulátorok éjszakai lemerülését a szerkezeten keresztül.
  7. A keret aljába lyukakat fúrunk, hogy kihozzuk a vezetékeket.

A vezetékeket úgy kell a kerethez rögzíteni, hogy ne lógjanak; ezt szilikon tömítőanyaggal lehet megtenni.

Képgaléria

4. lépés – Az akkumulátor tesztelése a lezárás előtt

A napelem tömítését megelőzően tesztelni kell, hogy a forrasztás során gyakran előforduló hibákat ki lehessen küszöbölni. A legjobb az egyes elemek sorainak forrasztása után tesztelni - így sokkal könnyebben észlelhető, hol vannak rosszul csatlakoztatva az érintkezők.

A teszteléshez rendszeres háztartási ampermérőre lesz szüksége. A méréseket napsütéses napon 13-14 órakor kell elvégezni, a napot ne takarja el a felhő.

Kivesszük az akkumulátort, és az előre kiszámított dőlésszögnek megfelelően beépítjük. Csatlakoztatjuk az ampermérőt az akkumulátor érintkezőihez, és megmérjük a rövidzárlati áramot.

A tesztelés lényege, hogy az elektromos áram üzemi teljesítménye 0,5-1,0 A-rel legyen kisebb, mint a zárlati áram. A készülék leolvasásának 4,5 A felett kell lennie, ami a napelem működőképességét jelzi.

Ha a teszter alacsonyabb értékeket ad, akkor valahol valószínűleg megszakadt a fotocellák csatlakoztatásának sorrendje.

5. lépés – a házban elhelyezett fotocellák tömítése

A tömítés csak az akkumulátor működőképességének ellenőrzése után végezhető el. A tömítéshez a legjobb epoxi keveréket használni, de tekintettel arra, hogy az anyagfelhasználás nagy lesz, és a költsége körülbelül 40-45 dollár. Ha kicsit drága, akkor használhatja helyette ugyanazt a szilikon tömítőanyagot.

Szilikon tömítőanyag használatakor előnyben kell részesíteni azt, amelyiknek a csomagolása jelzi, hogy alkalmas 0 m alatti hőmérsékleten történő használatra

Két tömítési módszer létezik:

  • teljes töltés, amikor a panelek tömítőanyaggal vannak feltöltve;
  • tömítőanyag felhordása a fotocellák közötti térre és a külső elemekre.

Az első esetben a tömítés megbízhatóbb lesz. Kiöntés után a tömítőanyagnak meg kell állnia. Ezután a tetejére plexit helyeznek, és szorosan hozzányomják a szilikon bevonatú lemezekhez.

Az ütéselnyelés és a fotocellák hátsó felülete és a forgácslapkeret közötti további védelem érdekében sok kézműves 1,5-2,5 cm széles kemény habszivacs beszerelését javasolja.

Ez nem szükséges, de tanácsos, mivel a szilícium ostyák meglehetősen törékenyek és könnyen sérülhetnek.

A plexi beszerelése után súlyt helyeznek a szerkezetre, amelynek hatására a légbuborékok kinyomódnak. A napelem készen áll és ismételt tesztelés után egy előre kiválasztott helyre telepíthető és csatlakoztatható otthona napelemes rendszeréhez.

Következtetések és hasznos videó a témában

Egy kínai webáruházból rendelt fotocellák áttekintése:

Videós útmutató a napelem készítéséhez:

Saját kezűleg napelemet készíteni nem egyszerű feladat. A legtöbb ilyen akkumulátor hatásfoka 10-20%-kal alacsonyabb, mint az iparilag gyártott paneleké. A napelem tervezésénél a legfontosabb a fotocellák helyes kiválasztása és felszerelése.

Ne próbáljon meg azonnal hatalmas panelt létrehozni. Először próbáljon meg egy kis eszközt építeni, hogy megértse ennek a folyamatnak az összes árnyalatát.

Rendelkezik gyakorlati ismeretekkel a napelemek elkészítésében? Kérjük, ossza meg tapasztalatait oldalunk látogatóival – írja meg észrevételeit az alábbi blokkban. Itt kérdéseket tehet fel a cikk témájával kapcsolatban.

Az a vágy, hogy egy magánlakás energiaellátó rendszerét hatékonyabbá, gazdaságosabbá és környezetbarátabbá tegyük, új energiaforrások keresésére késztet. A korszerűsítés egyik módja olyan napelemek telepítése, amelyek képesek a napenergiát elektromos árammá alakítani. Van egy kiváló alternatíva a drága berendezésekhez - egy barkácsolt napelem, amely lehetővé teszi, hogy minden hónapban pénzt takarítson meg. családi költségvetés. Ma arról fogunk beszélni, hogyan építsünk egy ilyen dolgot. Azonosítjuk az összes buktatót, és elmondjuk, hogyan kerüld ki őket.

Általános információk a tervezési jellemzők napelemek, nézze meg a videót:

Napenergia rendszer projekt kidolgozása

Tervezés szükséges a panelek sikeresebb elhelyezéséhez a ház tetején. Minél több napfény éri az akkumulátorok felületét, és minél nagyobb az intenzitásuk, annál több energiát termelnek. A telepítéshez szüksége lesz déli oldalán tetők. Ideális esetben a gerendáknak 90 fokos szögben kell esniük, ezért meg kell határozni, hogy a modulok működése melyik helyzetben hoz nagyobb hasznot.

A helyzet az, hogy egy házi készítésű napelem a gyárival ellentétben nem rendelkezik speciális mozgásérzékelőkkel és koncentrátorokkal. A dőlésszög megváltoztatásához kézi vezérlésű mechanizmust lehet gyártani. Lehetővé teszi a modulok szinte függőleges beépítését télen, amikor a nap alacsonyan van a horizont felett, és leengedni nyáron, amikor a napforduló eléri a csúcspontját. A függőleges téli elrendezésnek védő funkciója is van: megakadályozza a hó és jég felhalmozódását a paneleken, ezáltal meghosszabbítja a modulok élettartamát.

A moduláris felépítés energiahatékonysága létrehozásával növelhető legegyszerűbb mechanizmus vezérlés, amely lehetővé teszi az akkumulátor szögének megváltoztatását az évszaktól és akár a napszaktól függően

Az akkumulátorok behelyezése előtt megerősítésre lehet szükség tetőszerkezet, mivel egy több panelből álló készlet meglehetősen nagy tömegű. Ki kell számítani a tető terhelését, figyelembe véve nemcsak a napelemek súlyát, hanem a hóréteget is. A rendszer súlya nagymértékben függ a gyártás során felhasznált anyagoktól.

A panelek számát és méretét a szükséges teljesítmény alapján számítják ki. Például 1 m²-es modul körülbelül 120 W-ot termel, ami még a lakóhelyiségek teljes megvilágításához sem elegendő. Körülbelül 1 kW energia 10 m²-es panelekkel teszi lehetővé a működést lámpatestek, TV és számítógép. Illetőleg, napelemes tervezés 20 m² alapterülettel egy 3 fős család igényeit elégíti ki. Körülbelül ezeket a méreteket kell kiszámítani, ha egy magánházállandó lakhelyre szánták.

A napelem gyártása nem feltétlenül fejeződik be a kezdeti összeszereléssel, a jövőben az elemek bővíthetők, ezzel is növelve a berendezés hatékonyságát

Modulopciók az önálló összeszereléshez

A napelemek fő célja, hogy a napsugarakból energiát állítsanak elő és elektromos árammá alakítsák át. A keletkező elektromos áram a fényhullámok által felszabaduló szabad elektronok folyama. Az önszereléshez a legjobb megoldás a mono- és polikristályos konverterek, mivel egy másik típusú - amorf - analógok az első két évben 20-40% -kal csökkentik teljesítményüket.

A szabványos monokristályos cellák 3 x 6 hüvelyk méretűek és meglehetősen törékeny szerkezetűek, ezért rendkívül óvatosan és pontosan kell kezelni őket

A különböző típusú szilícium lapkáknak megvannak az előnyei és hátrányai. Például a polikristályos modulok meglehetősen alacsony hatásfokkal rendelkeznek - akár 9%, míg a monokristályos ostyák hatékonysága eléri a 13% -ot. Előbbiek felhős időben is megtartják teljesítményszintjüket, de átlagosan 10 évig kitartanak, utóbbiak teljesítménye erősen csökken felhős napokon, de 25 évig tökéletesen működnek.

A házi készítésű készüléknek működőképesnek és megbízhatónak kell lennie, ezért jobb, ha néhány alkatrészt készen vásárol. Napelem készítés előtt egyéni projekt, vessen egy pillantást az eBay oldalára, ahol megtalálhatja hatalmas választék modulok kisebb hibákkal. Az enyhe sérülés nem befolyásolja a munka minőségét, de jelentősen csökkenti a panelek költségét. Tegyük fel, hogy egy üvegszálas lapon elhelyezett monokristályos napelem modul valamivel több, mint 15 dollár, egy 72 darabból álló polikristályos készlet pedig körülbelül 90 dollárba kerül.

Legjobb kész opció napelem - olyan vezetőkkel ellátott panel, amelyhez csak soros csatlakozás szükséges. A vezeték nélküli modulok olcsóbbak, de többszörösére növelik az akkumulátor összeszerelési idejét

Útmutató a napelem készítéséhez

A napelemek önálló összeszerelésének számos lehetősége van. A technológia az előre vásárolt napelemek számától függ, ill kiegészítő anyagok, a test gyártásához szükséges. Fontos megjegyezni: minél több teljes terület panelek, annál erősebb a berendezés, ugyanakkor nő a szerkezet súlya. Javasoljuk, hogy egy akkumulátorban azonos modulokat használjon, mivel az áram egyenértéke megegyezik a kisebb elem mutatóival.

Moduláris keret összeszerelése

A modulok kialakítása, valamint méreteik tetszőlegesek lehetnek, ezért számok helyett érdemes a fotóra hagyatkozni, és kiválasztani a konkrét számításokhoz megfelelő egyedi lehetőséget.

A legolcsóbb napelemek a vezeték nélküli panelek. Ahhoz, hogy készen álljanak az akkumulátor-összeszerelésre, a vezetőket először forrasztani kell, ami hosszú és fáradságos folyamat.

A ház gyártásához, amelyben a napelemek rögzítésre kerülnek, elő kell készíteni következő anyagés szerszám:

  • a kiválasztott méretű rétegelt lemez lapok;
  • alacsony lécek az oldalakhoz;
  • univerzális ragasztó vagy fa;
  • sarkok és csavarok rögzítéshez;
  • fúró;
  • farostlemez táblák;
  • plexi darabok;
  • festék.

Vegyünk egy rétegelt lemezdarabot, amely alapként működik, és az alsó oldalakat a kerület mentén ragasztjuk. A lap szélei mentén lévő lécek nem takarhatják el a napelemeket, ezért ügyeljen arra, hogy magasságuk ne haladja meg a ¾ hüvelyket. A megbízhatóság érdekében minden ragasztott sín önmetsző csavarokkal van felcsavarozva, és a sarkok fémsarkokkal rögzíthetők.

A fa keret a leginkább megfizethető lehetőség napelemek elhelyezésére. Cserélhető belőle készült kerettel alumínium sarok vagy vásárolt keret + üvegkészlet

A szellőzés érdekében lyukakat fúrunk a tok aljába és az oldalakon. A fedélen ne legyenek lyukak, mert ez nedvesség bejutását eredményezheti. Az elemek farostlemez lapokra lesznek rögzítve, amelyek bármilyen hasonló anyaggal helyettesíthetők, fő feltétel, hogy ne vezessen elektromos áramot.

A szellőzéshez kis lyukakat kell fúrni az aljzat teljes területén, beleértve az oldalakat és a középső sínt is. Lehetővé teszi a nedvesség és a nyomás szintjének szabályozását a kereten belül

A fedelet plexiből vágjuk ki, a test méretéhez igazítva. Normál üveg túl törékeny ahhoz, hogy tetőre helyezzék. A fa részek védelmére speciális impregnálást vagy festéket használunk, amivel a keretet és az aljzatot minden oldalról kell kezelni. Jó lenne, ha a keretfesték árnyalata megegyezne a tetőfedés színével.

A festészet nem annyira esztétikai, mint inkább védő funkciót tölt be. Minden alkatrészt legalább 2-3 réteg festékkel kell bevonni, hogy a fa a jövőben ne vetemedjen el a nedves levegő hatására vagy túlmelegedjen.

Napelemek telepítése

Az összes napelem modult egyenletes sorokban helyezzük el az aljzaton, hátoldalával felfelé, a vezetékek forrasztásához. A munkához forrasztópáka és forrasztóanyag szükséges. A forrasztási területeket először speciális ceruzával kell kezelni. Kezdetben két elemen gyakorolhat, sorba kapcsolva őket. Az aljzaton lévő összes elemet egymás után, láncban is összekapcsoljuk, és az eredmény egy „kígyó” legyen.

Az egyes elemeket szigorúan a jelölések szerint szereljük fel, és ügyeljünk arra, hogy a szomszédos elemek vezetői metsszék egymást a forrasztási pontokon

Miután csatlakoztatta az összes elemet, óvatosan fordítsa őket képpel felfelé. Ha sok modul van, akkor segítőket kell hívnia, mivel egy személynek meglehetősen nehéz elfordítani a forrasztott elemeket anélkül, hogy károsítaná őket. Előtte azonban ragasztóval vonjuk be a modulokat, hogy szilárdan rögzítsük a panelhez. Ragasztóként jobb szilikon tömítőanyagot használni, és szigorúan az elem közepén, egy ponton kell felhordani, nem pedig a szélek mentén. Ez azért szükséges, hogy megvédjük a lemezeket a töréstől, ha az alap hirtelen enyhe deformációja következik be. A rétegelt lemez a páratartalom változása miatt meghajolhat vagy megduzzad, a stabilan ragasztott elemek pedig egyszerűen megrepednek és meghibásodnak.

Miután rögzítette a modulokat az aljzathoz, tesztelheti a panelt és ellenőrizheti a működését. Ezután az alapot a kész keretbe helyezzük, és a szélek mentén csavarokkal rögzítjük. Annak érdekében, hogy megakadályozzuk az akkumulátor lemerülését a napelemen keresztül, blokkoló diódát szerelünk a panelre, tömítőanyaggal rögzítve.

A láncok csatlakoztatásához használhat rézhuzalt vagy kábelfonatot, amely mindkét oldalon rögzíti az egyes elemeket, majd tömítőanyaggal rögzíti

Próbateszt segít megtenni előzetes számítások. Ebben az esetben helyesnek bizonyultak - terhelés nélküli napon az akkumulátor 18,88 V-ot termel

Fedje le a telepített elemeket a tetejére védő képernyő plexiből készült. A javítás előtt ismét ellenőrizzük a szerkezet működőképességét. A modulokat egyébként a teljes telepítési és forrasztási folyamat során, több darabból álló csoportokban tesztelheti. Gondoskodunk arról, hogy a tömítőanyag teljesen megszáradjon, mivel gőzei átlátszatlan fóliával boríthatják be a plexit. A kimeneti vezetéket kétpólusú csatlakozóval látjuk el, hogy a vezérlő a jövőben is használható legyen.

Az egyik panel össze van szerelve és teljesen használatra kész. Az összes felszerelés, beleértve az online vásárolt termékeket is, 105 dollárba kerül

Magánház fotovoltaikus rendszerei

A napelemes otthoni elektromos energiaellátó rendszerek 3 típusra oszthatók:

  • autonóm;
  • hibrid;
  • akkumulátor mentes.

Ha a ház csatlakozik a központi elektromos hálózathoz, akkor a legjobb megoldás a vegyes rendszer lenne: napközben az áramellátás napelemekből, éjszaka pedig akkumulátorokból történik. A központi hálózat ebben az esetben tartalék. Ha nem lehet csatlakozni a központi tápegységhez, akkor üzemanyag-generátorral helyettesítik - benzin vagy dízel.

Szabályozóra van szükség a rövidzárlatok megelőzésére a maximális terhelés pillanatában, akkumulátorra van szükség az energia tárolására, egy inverterre, amely elosztja és ellátja a fogyasztót.

A legtöbb kiválasztásakor jó lehetőség Figyelembe kell venni azt a napszakot, amikor a maximális energiafogyasztás bekövetkezik. A magánházakban a csúcsidőszak az esti órákra esik, amikor a nap már lenyugodott, így logikus lenne, ha vagy egy kapcsolatot megosztott hálózat, vagy további felhasználás generátorok, mivel a napenergia-ellátás napközben történik.

A fotovoltaikus áramellátó rendszerek egyen- és váltóáramú hálózatokat is használnak, a második lehetőség pedig 15 m-nél nagyobb távolságra történő eszközök elhelyezésére alkalmas.

A nyári lakosok számára, akiknek az üzemideje gyakran egybeesik a nappali órákkal, egy napenergia-takarékos rendszer alkalmas, amely napkeltekor kezd működni, és este fejeződik be.