Солнечная батарея 5 вольт своими руками

Обновлено: 17.07.2024

Стоимость солнечных панелей ежедневно снижается. Приобретение или самостоятельная сборка и установка автономных солнечных систем стали доступными для простых потребителей. Мы решили создать это руководство, чтобы потребители разобрались с нужными компонентами, и смогли собрать солнечную электростанцию для дома своими руками.

Для самостоятельного проектирования автономной системы нужны знания основ электротехники и определенные познания в математике. Для сборки самой простой солнечной электростанции потребуется 4 компонента:

Солнечная батарея (PV панель);
Контроллер заряда;
Инвертор;
Аккумулятор.

Кроме вышеуказанных компонентов, потребуется медный кабель, коннекторы, устройства защиты и кое-какая мелочевка. Дальше мы пошагово объясним, как можно выбрать компоненты именно под ваши потребности.

Шаг 1: Расчет нагрузки

Прежде, чем выбрать компоненты, необходимо рассчитать нагрузку приборов, которые будут подключаться к вашей солнечной электростанции и сколько времени они будут работать. Для этого нужно сделать следующее:

Определите, какую технику (освещение, вентилятор, телевизор, насос и т.д.) вы будете подключать, и сколько времени (часов) она будет работать;
Ознакомьтесь со спецификациями ваших приборов для определения их мощности;
Рассчитайте величину потребляемого электричества в Ватт-часах (Вт*ч), которая равна произведению номинальной мощности ваших приборов (Вт) на время работы (ч).

Например Вы хотите включить какой-то прибор мощностью 10 ватт на 5 часов от солнечной панели. Количество потребленной электроэнергии будет: 10Вт х 5ч = 50Вт*ч. Таким же образом необходимо рассчитать общую величину потребляемой энергии, а именно рассчитать для каждого прибора и сложить полученные величины.

Пример: настольная лампа = 10Вт х 5ч = 50 Вт*ч + вентилятор = 50Вт х 2ч = 100Вт*ч, телевизор = 50Вт х 2ч = 100 Вт*ч, всего = 50 + 100 + 100 = 250 Вт*ч.

Когда закончите расчет нагрузки, пора приступать к выбору компонентов в соответствии с вашим требованием нагрузки.

Шаг 2: Выбор аккумуляторов

Все солнечные панели являются источниками постоянного тока. Электроэнергию они генерируют только днем. Если есть желание подключить нагрузку постоянного тока днем, то с этим нет никаких проблем, можно подключиться непосредственно от панелей. Но сделать это – не самое хорошее решение, потому что:

Примечание: Перед тем как выбирать компоненты, определите, какую систему по напряжению вы хотите иметь: 12/24 или 48В. Чем выше напряжение, тем меньший ток будет в медных проводниках и тем меньше будут потери. Кроме того, чем выше рабочее напряжение, тем меньше потребуется сечение проводников. Чаще всего в качестве домашней электростанции используют системы с рабочим напряжением 12В или 24В. Это связано с тем, что часть домашних приборов можно питать напрямую от вашей электростанции, без двойного преобразования напряжения (вверх-вниз), которое приводит к потере мощности. В этом проекте рассмотрим систему 12В.

Емкость аккумулятора рассчитывается в ампер-часах (Aч).
Мощность (Вт)= Напряжение (В) х Ток (А). • Вт*час = Напряжение (В) х Ток (А) х Время (ч) = Вт*ч.
Напряжение батареи = 12В (для нашей системы).

Емкость аккумулятора (Ач) = Мощность нагрузки (Вт)*Время работы (ч)/напряжение(В) = 250/12 = 20,83Ач.

Нужно понимать, что КПД аккумуляторов не может быть 100%, чаще всего КПД равен 80%. Учитывая это, имеем емкость аккумулятора (Ач) = 20,83/0,8 = 26Ач. Поскольку мы используем преобразователь напряжения, который имеет свой КПД, обычно его также принимают равным 80%, добавим его: 26/0,8 = 32,5Ач. Но и это еще не все - даже не смотря на использование аккумуляторов глубокого цикла, для продолжительного срока службы, их не рекомендуется разряжать до полной разрядки, и по-хорошему нужно оставлять хотя бы 30% заряда - чем больше оставим, тем дольше он прослужит, получается: 32,5*1,3 = 42,25Ач Округляем вверх, для того что бы получить целое число и выбираем аккумуляторы глубокого разряда емкостью от 45 ампер-часов (Ач).

Шаг 3: Выбор панелей

О том как правильно выбирать солнечных батарей в блоге магазина MyWatt есть отдельная статья, поэтому останавливаться на этом долго не будем. Рассматривать будем только монокристаллические или поликристаллические, а аморфные и прочие тонкопленочные панели рассматривать не будем, в виду их быстрой деградации – потери мощности.

Основные отличия моно и поли:

Монокристаллические панели дороже и эффективнее, чем поликристаллические панели. Но в целом эффективность отличается незначительно, она зависит не только от типа ячейки, но и от качества самих ячеек и добросовестности производителя.

Характеристики солнечных панелей, как правило, приводятся к стандартным условиям испытаний (STC):

освещенность = 1 кВт/м2;
воздушная масса (AM) – 1,5;
температура – 25°C.

Как самостоятельно рассчитать мощность солнечных батарей?

Мощность солнечных батарей должна выбираться таким образом, чтобы потребляемая мощность нашими электроприборами, была восполнена обратно. Иными словами – сколько взяли, столько и нужно отдать + потери на преобразование, а также собственное потребления инвертора с контроллером заряда.

В связи с тем, что солнечный свет в течение дня поступает непостоянно и с разной интенсивностью, нельзя знать сколько выработает та или иная панель сегодня, но исходя их статистических данных это можно предположить достаточно точно.

Например, для средней полосы России в летнее время хорошим показателем считается если каждый 1 Ватт солнечной батареи выработал 6Вт*ч за световой день, но если рассматривать пасмурный, дождливый день этот показатель может быть в несколько раз меньше, поэтому при расчетах учтем этот факт и вместо 6Вт*ч, подставим 3Вт*ч.

Итак, наше потребление в Ватт-часах, с учетом КПД составило 32,5Ач * 12В = 390Вт*ч, разделим на 3Вт*ч и получим мощность солнечной батареи 130Вт, если у Вас получается не целое число – округляйте вверх.

Зимой и в весенне - осенний период запас по мощности требуется делать значительно больше, поскольку световой день короче - солнце находится над горизонтом меньше времени.

Шаг 4: Выбор контроллера заряда для солнечных батарей

Контроллер представляет собой устройство, которое помещается между солнечной панелью и аккумулятором. Он регулирует напряжение и ток, приходящий от солнечных панелей для поддержания надлежащего качества зарядки аккумуляторных батарей.

Чаще всего используют 12-вольтовые аккумуляторы, однако солнечные панели могут вырабатывать гораздо большее напряжение, чем требуется для зарядки аккумуляторов. Контроллер заряда фактически преобразует лишнее напряжение в ток, тем самым уменьшая время, необходимое для полной зарядки аккумуляторных батарей. Это позволяет солнечным батареям быть достаточно эффективными в любой момент дня.

Типы контроллеров заряда:

Вкл./Выкл. (ON/OFF);
ШИМ — широтно - импульсная модуляция (PWM — pulse-width modulation);
ТММ — слежение за точкой максимальной мощности (MPPT — Maximum power point tracker).

Рекомендуем Вам отказаться от контроллера заряда Вкл./Выкл. (ON/OFF), так как это наименее эффективный контроллер. ТММ (MPPT) контроллеры имеют самую высокую эффективность, но цена на них выше. Таким образом, мы рекомендуем Вам использовать либо ШИМ (PWM), либо ТММ (MPPT) контроллеры, в зависимости от того, какими финансами вы оперируете.

Так как наша система рассчитана на 12В, контроллер заряда также должен поддерживать 12В;
Контроллер заряда выбирается по мощности солнечных батарей, для каждого контроллера в паспорте указывается максимальная мощность, которую к нему можно подключить. Для данной системы 12В на 130Вт прекрасно подойдет контроллер на 10А;
Если Вы хотите получать максимум энергии - выбирайте MPPT контроллер заряда, а если Вы хотите снизить стоимость системы, выбирайте ШИМ (PWM) контроллер заряда, но желательно проверенного производителя.

Шаг 5: Выбор инвертора

Солнечные батареи получают солнечные лучи и конвертируют их в электричество, они являются источниками постоянного тока (DC), также как аккумуляторная батарея, а нам для подключения розеток требуется переменный ток с напряжением 220В. Постоянный ток (DC) преобразуется в переменный ток (AC) через устройство под названием инвертор.

Виды волн переменного тока на выходе инвертора:

Прямоугольная волна – меандр;
Модифицированная синусоида;
Чистая синусоида.

Инвертор прямоугольной волны дешевле всех, но подходит не для всех приборов. Инвертор модифицированной синусоиды тоже не предназначен для обеспечения электричеством приборов с электромагнитными или ёмкостными компонентами, типа: микроволновых печей; холодильников; различных типов электродвигателей. Инверторы с модифицированной синусоидой работают с меньшей эффективностью, чем инверторы с чистой синусоидой.

Мощность инвертора должна быть равной или больше, чем мощность всех приборов нагрузки, включенных одновременно;
Если есть приборы с пусковыми токами (электродвигатели), нельзя чтобы она превышала максимальную мощность инвертора с учетом других электропотребителей;
Предположим, что у нас будет: телевизор (50Вт) + вентилятор (50Вт) + настольная лампа (10Вт) = 110Вт;
Чтобы иметь запас по мощности, выбираем инвертор от 150Вт. Так как наша система 12В, мы должны выбрать инвертор постоянного тока 12В в 220В/50Гц переменного тока с чистой синусоидой.

Примечание: Такая техника как стиральная машина, холодильник, фен, пылесос и т.д. имеют начальную потребляемую мощность во много раз больше, чем их нормальная рабочая мощность. Как правило, это вызвано наличием электрических двигателей или конденсаторов в таких приборах. Это должно быть принято во внимание при выборе мощности преобразователя (инвертора).

Шаг 6: Монтаж солнечных модулей

После того как все рассчитано и куплены все комплектующие приходит время монтажа солнечной электростанции своими руками. Сначала выберите подходящее место на крыше, где нет никаких препятствий для солнечного света – никакой тени от деревьев и других построек.

Угол наклона солнечных батарей

Чтобы получить максимум от солнечной электростанции для дома или дачи, необходимо установить их в направлении, которое позволит захватить максимум солнечного света. Чем дольше панель будет находиться перпендикулярно солнцу, тем больше она выработает электроэнергии. Для средней полосы России оптимальный угол наклона 30° - 40° для лета и 70° - 80° для зимы.

С углом наклона разобрались, ориентация же панелей должна быть на юг, если нет такой возможности, то Юго-восток или юго-запад, но стоит понимать, что в таком случае выработки будет меньше. Существуют системы с изменяемым положением панелей (солнечный трекер), но его в этой статье рассматривать не будем в силу дороговизны реализации и наличием трущихся деталей.

Если у вас нет компаса, можете скачать приложение на свой смартфон и по нему определить, где у вас находится юг. Если нет возможности найти компас или установить приложение – запомните положение солнца в 12-00 часов – это и будет юг.

Стойку или крепеж для крыши солнечных батарей можно купить или смастерить своими руками хоть из дерева, хоть из металла. Главное, чтобы она была надежна, ведь панель имеет большую парусность, плюс нужно учесть расстояние между панелью и крышей – плотное прилегание недопустимо. Мы используем и рекомендуем Вам воспользоваться специальными крепежными элементами, именно для солнечных батарей.

На обратной стороне панели есть небольшая по размеру распаячная коробка, в ней находятся диоды Шоттки. Из распределительной коробки выводятся провода с уже установленными разъемами стандарта MC4. Всегда старайтесь использовать промаркированные провода, например красный и черный для подключения положительного и отрицательного разъемов. Если есть возможность подключить заземление, то используйте для этого желтый провод с зеленой полоской.

Шаг 7: Выбор последовательного или параллельного подключения

После расчета мощности аккумулятора и выбора солнечной панели вы должны подключить их. Во многих случаях довольно тяжело получить одной панелью или одним аккумулятором расчетные мощности, поэтому приходится объединять несколько панелей или объединять несколько аккумуляторов. Если у нас отдельно взятый аккумулятор или отдельно взятая панель соответствуют требованиям по напряжению, то соединяем их параллельно, через контроллер заряда, но бывают ситуации, когда нам понадобится последовательное соединение, например, для увеличения напряжения.

Шаг 8: Размещение оборудования

На этом моменте не будем долго задерживаться, тут нужно отталкиваться в от места установки. Главный момент - расположить оборудование недалеко друг от друга, чтобы использовать перемычки небольшой длины, для уменьшения потерь напряжения. Оборудование имеет активное или пассивное охлаждение и необходимо оставлять воздушный зазор согласно документации.

Шаг 9: Схема подключения солнечной электростанции

Сначала подсоединяем контроллер заряда. Обычно в нижней части контроллера заряда есть 3 пары контактов. Первый слева — подключение солнечной панели с отметками (+) и (-). Второй — выход для подключения аккумуляторов с отметками (+) и (-), и третий — выход для прямого подключения нагрузки постоянного тока, например, лампочки на 12В – инвертор туда подключать нельзя!

Нужно подсоединить контроллер заряда к аккумуляторам: черный (-) и красный (+). В этом случае контроллер сможет определить необходимое рабочее напряжение (12В, 24В или 48В), можно сразу настроить контролер заряда на нужный тип аккумулятора.

Примечание: Сначала подсоедините черный/отрицательный провод от батареи к отрицательному выводу контроллера, а затем подключите положительный провод. После подключения батареи к контроллеру вы увидите, как светится светодиод индикации уровня заряда.

Теперь нужно подключить панели к контроллеру. На тыльной стороне панели установлена распределительная коробка с 2 проводами (+) и (-) и коннекторами MC4, как правило, они небольшие по длине. Чтобы подсоединить панель к контроллеру заряда, необходимы провода со ответной частью разъемов MC4. После подключения солнечных панелей к контроллеру заряда загорится светодиодный индикатор, если солнечный свет присутствует.

Затем устанавливаем инвертор на место и подключаем его к АКБ. В подключении инвертора, тоже ничего сложно нет, главное соблюдать полярность подключения.

Безопасность

Важно отметить, что мы имеем дело с постоянным током. Так положительный контакт панели (+) должен быть подключен к положительному контакту контроллера заряда (+) и отрицательный контакт панели (-) должен быть подключен к отрицательному контакту контроллера заряда (-). Если вы перепутаете контакты произойдет неполадка, которая может привести к пожару. Рекомендуется использовать провода разного цвета, красный (+) и черный (-). Если у вас нет возможности использовать провода разного цвета, то можно обернуть красной и черной изолентой провода рядом с клеммами.

Последними должны подключаться: нагрузка постоянного тока и инвертор.

Дополнительная защита

Хотя контроллер заряда и инвертор имеют встроенные предохранители для защиты, вы можете поставить выключатели и предохранители в следующих местах для обеспечения защиты:

В разрыве между солнечной панелью и контроллером заряда;
В разрыве между контроллером заряда и аккумуляторами;
В разрыве между аккумуляторами и инвертором.

Измерение и регистрация данных

Если вы заинтересованы в том, чтобы знать, сколько энергии вырабатывается Вашей солнечной электростанцией, то стоит сделать выбор контроллера заряда, который способен регистрировать данные по выработке электроэнергии и другие показатели.

После подключения всего вышеописанного система готова к использованию.

Глубокие технические подробности компонентов мы сознательно затрагивать не стали. Дело в том, что принцип построения солнечных электростанций небольшой мощности, остается почти неизменным.

В данной статье мы рассмотрим, как сделать зарядное устройство для мобильного телефона на солнечной батарее. Данное устройство легко изготавливается, имеет малый вес и габариты, но выполняет очень полезную функцию. Оно станет незаменимым помощником во время путешествий, а ваши гаджеты будут всегда заряжены. С помощью ее можно запитать любые устройства, будь то мобильный телефон, планшет, MP3-плеер или даже Power Bank. Скорость работы будет зависеть от размеров и мощности солнечной батареи, которую вы будете использовать при сборке. Приятным моментом станет крайне низкая стоимость деталей.

Понадобится

Из инструментов нам нужны только паяльник, нож или ножницы.
Все комплектующие покупал на Али Экспресс. Там есть масса вариантов на выбор, можно поэкспериментировать с размерами солнечных элементов или выбрать другой разъем, если у вас, к примеру, айфон.

Процесс сборки

К минусовому параллельно припаиваем еще один. Теперь плюсовой провод необходимо соединить с крайней ножкой стабилизатора, а минусовой в месте соединения с центральной.

Свободную ножку соединяем с крайним контактом USB порта. Оставшийся провод паяем к второму боковому контакту разъема.

Наличие под рукой пинцета и увеличительного стекла облегчат работу, так как все детали имеют маленькие размеры и расстояния между контактами. Это касается и размера жала паяльника – чем меньше, тем лучше.
Вставляем разъем в гнездо смартфона, батарею располагаем на солнечном свету.

Разрядка идет. Устройство готово к работе!
Теперь хорошей идеей будет закрепить данную зарядку на задней части чехла или корпуса сотового телефона или другого устройства. Это можно сделать при помощи двухстороннего скотча или же горячего клея. Используя тонкие проводки провести во внутрь под крышку питание. Для компактности использовать малогабаритный чип-корпус стабилизатора 7805, тогда можно аккуратно вмонтировать все во внутрь.
Теперь зарядное устройство будет невозможно забыть дома, а процесс зарядки станет еще проще. В пасмурную погоду работает не так, как хотелось бы, но все же работает. Но стоит заметить, что вы больше никак не сможете зарядить свое устройство, находясь на пляже или в лесу, тем более бесплатно.

Смотрите видео

Нам пришло немало вопросов о том, как можно сделать солнечную зарядку для телефона своими руками. Это популярный вопрос среди пользователей, поскольку многие в летнее время уезжают на дачу или просто на отдых на природу, где нет бытовой электрической сети. Поэтому остро становится проблема зарядки телефона. Можно собрать несложное устройство, которая будет заряжать смартфон от солнечной панели. Но для его успешной работы потребуется выполнить определённые требования. В этой небольшой заметке мы попытаемся представить решение этой проблемы.

Для начала перечислим, что нам потребуется.

Фотоэлемент;
Контроллер заряда для литиевых аккумуляторов выходом USB;
Давай отрезка проводов длиной 10-15 сантиметров;
Паяльник, канифоль, припой;
Силикон или клей.

Вопросы могут возникнуть фотоэлементу (солнечной панели) и контроллеру заряда. Что касается первого, то лучше брать готовый фотоэлемент с припаянными проводами. Даже если он будет стоить дороже, чем без проводов, лучше взять готовый.

Фотоэлемент на 5 вольт

Теперь по электрическим характеристикам солнечной панели. Некоторые используют солнечные панели от садовых светильников на фотоэлементах. Сразу стоит сказать, что это неудачное решение. Такие панели имеют очень маленькую мощность. Их размер примерно 7 на 7 сантиметров и они выдают напряжение на выходе до 3,5 вольт. И это на пике своих возможностей в солнечный день. В этом случае придется использовать дополнительную повышающую схему, поскольку аккумулятор телефона должен заряжаться при подаче 5 вольт. А такая схема ─ это дополнительные потери.

В результате тока на аккумулятор телефона продается очень маленький и процент зарядки сильно затягивается. Модели напряжением 5 вольт и мощностью 0,8 ватта стоят примерно 350─400 руб. Они способны заряжать телефон током на 150─200 миллиампер. С такими параметрами зарядка также не будет быстрой, но всё же лучше, чем использовать панельки от садовых светильников.

Если возьмёте солнечный фотоэлемент с напряжением на выходе больше 5 вольт, то придётся дополнительно ставить понижающую схему. Поэтому сразу ищите солнечную панель на 5 вольт.

Теперь по контроллеру заряда. В интернете их продаётся множество. На изображении ниже представлен типовой вариант.

Контроллер заряда аккумулятора телефона с USB

На плате есть две контактные площадки для пайки проводов от солнечной панели, а также порт USB для подключения к телефону. Цена вопроса на Алиэкспрессе около 100 рублей. Также есть варианты, как на следующем изображении.

Контроллер заряда для литиевой батареи

У таких контроллеров есть ещё контактные площадки BAT+ и BAT-, к которым подключается литиевая батарея. Это может пригодиться, если вы будете делать полноценный Power Bank. В нашем случае нужно заряжать телефон через интерфейс USB и эта возможность будет лишней.

После того, как комплектующие подобраны, остаются пустяки. Выводы от солнечной панели с соблюдением полярности припаиваются к входным контактным площадкам платы контроллера заряда. Фотоэлемент устанавливается так, чтобы на него максимально падал солнечный свет. Затем подключается телефон через кабель USB и зарядка пошла. Правда, не стоит ждать быстрой зарядки. С током 150─200 мА зарядка будет довольно продолжительной. Чтобы сократить время процесса, нужен ток зарядки хотя бы 0,5 ампера, а ещё лучше 1 ампер.

P.S. Есть также вариант зарядки телефона от солнечной панели напрямую без контроллера. В этом случае провода от фотоэлемента с соблюдением полярности подключаются к соответствующим выводам кабеля USB, который будет подключаться к телефону. В этом случае в разрыв минусового провода вставляется диод Шоттки, чтобы не происходило разряда батареи. Признаться честно, не очень элегантный вариант.

Опрос

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.

Современную жизнь трудно представить без электроэнергии. Вся бытовая техника, созданная для улучшения качества жизни человека, любые производственные процессы, не могут обойтись без источников энергии. Стоимость электроэнергии довольно высокая для конечного потребителя. Например, в себестоимости продукции машиностроения составляет более 25%. Кроме того, рост цен на электроэнергию сопровождает нас ежегодно. Электростанции наносят серьезный экологический ущерб. Эти причины заставляют задумываться об альтернативных источниках энергии, таких как ветер, солнце.

Особенности самодельных солнечных батарей

Рост цен, перепады в снабжении электроэнергией, частые ее отключения, а в некоторых случаях и отсутствие централизованного энергообеспечения, заставили многих домовладельцев пристально взглянуть на солнечные батареи и домашние электростанции.

Из-за довольно высокой цены, которая может подкосить бюджет семьи, народные умельцы делают их своими руками. Принцип действия домашней электростанции достаточно простой: солнечные (фотоэлектрические) элементы, обычно установленные на крыше, заряжают аккумуляторы, которые обеспечивают энергией домашние приборы.

Фотоэлементы делятся на 4 типа:

Фотоэлементы (кремниевые пластины) преобразуют попадающий на них солнечный свет в электрическую энергию, проходящую в аккумулятор через контроллер (следит за уровнем зарядки и разрядки), и, благодаря инвертору, преобразуется из постоянного тока в переменный. Затем доводится до нужного объекта.

Соединенные фотоэлементы являются единым полем, от размера поля зависит производительность (мощность) батареи.

Как сделать солнечные батареи в домашних условиях

Материалы и инструменты для работы

В процессе изготовления потребуются:

ячейки из фотоэлементов (лучше, если сразу припаяны проводники);
алюминиевый уголок (80 мм) или профиль;
диоды Шоттки;
силиконовый герметик;
проводники;
шурупы;
поликарбонат или оргстекло (лучше всего подойдет прозрачное антибликовое стекло);
ДСП или влагостойкая фанера;
паяльник;
амперметр (тестер);
ножовка.

При выборе типа ячеек необходимо еще учесть, что чем больше размер ячейки, тем больше электроэнергии она произведет, ячейки должны быть примерно одинакового размера (количество полученного тока определяется по ячейке с самым маленьким ее размером).

Для определения их количества, нужно рассчитать мощность будущей панели, для чего учесть потребность энергии в сутки, уточнить среднюю продолжительность светового дня на местности.

Затем следует посчитать вес и размеры будущей панели (чтобы выдержала крыша).

Место для установки солнечной панели нужно выбрать без затенения, перпендикулярно падающим солнечным лучам. Лучший вариант, чтобы панель могла изменять свое положение в зависимости от перемещения солнца и изменения угла падающих лучей.

Пошаговая инструкция по монтажу солнечной батареи

Изготовление корпуса-каркаса. Из алюминиевых уголков собрать и склеить герметиком рамку. Снизу закрепить фанеру или ДСП с подготовленными бортами (высота бортика примерно 2 см) и просверленными отверстиями (расстояние между которыми примерно 10 см). Сделать вывод для проводов.
Сборка ячеек. При сборке к фотоэлементам нужно относиться крайне бережно, они очень хрупкие! На прозрачную основу выкладываются ячейки синей стороной вниз на расстоянии около 0,5 см друг от друга (на случай расширения от температуры) и наносится разметка. Закрепить преобразователи последовательно – если нужно большее напряжение, или параллельно – если нужен больший ток. К плюсовому проводнику подключить диод Шоттки, чтобы аккумулятор не разрядился ночью (без солнечного света). Аккуратно спаять все элементы цепи между собой. Протестировать.
На заднюю часть спаянных фотоэлементов (не на синюю!) нанести герметик и аккуратно приклеить синей стороной вверх всю цепь по разметке. Протестировать.
Произвести герметизацию фотоэлементов либо способом полной заливки, либо только между фотоэлементами.
Закрепить конструкцию саморезами в корпусе.
На конструкцию аккуратно поставить груз, чтобы вышел лишний воздух.
Установить изделие на выбранное и подготовленное место.

Солнечная батарея из различных материалов своими руками

Вместо готовых панелей фотоэлементов можно использовать другие материалы, которые будут преобразовывать солнечную энергию в электрическую.

Солнечная батарея из CD-дисков

Такая батарея имеет довольно низкую выработку электроэнергии. Конструкция из 16-18 дисков способна стать источником питания для радиоприемника, электронных часов.

Сначала готовится основа с бортиками, в уголках просверливаются отверстия для крепления. Материалом для основы может послужить фанера, оргстекло.

На основу выкладывается подложка из картона, на которую уже двусторонним скотчем крепятся диски рабочей стороной вверх.

Паяльные выходы делают на обратной стороне диска и паяют все элементы, присоединяя их между собой. Диод Шоттки подключают к соединяющему разъему.

Полученную отражающую панель закрывают прозрачным оргстеклом. Стоит протестировать, чтобы убедиться в работоспособности батареи. Загерметизировать. Плотно зафиксировать оргстекло.

Солнечная батарея из медной фольги

Взять два листа медной фольги. Обезжирить и очистить наждачкой от коррозии и оксидной пленки.

Один лист накалить на электрической плите или газовой горелке до почернения (образовался оксид меди) и продолжить накаливание еще минут тридцать. Дать полностью остыть. Аккуратно смыть отслаивающуюся черную пленку.

Солнечные батареи из подручных средств

При изготовлении самодельных солнечных батарей можно использовать:

транзисторы, в которых имеется кремниевый полупроводниковый элемент (если срезать крышку, пластина внутри легко выполнит роль фотоэлемента.);
диоды;
пивные алюминиевые банки;
калькуляторы;
фонарики на солнечных батареях.

Светильник

Из вышедших из строя готовых светильников на солнечных батареях вполне можно собрать новый, оригинальный и более долговечный.

Для работы понадобятся:

солнечные модули из старых светильников (предварительно проверить их тестером на работоспособность);
аккумулятор;
светодиоды;
многожильный провод (лучше медный);
резисторы;
транзисторы;
диоды – или готовая электронная плата.

Для корпуса светильника подойдет обычная стеклянная банка с закручивающейся крышкой

В подготовленном листе влагостойкой фанеры сделать отверстие под крышку банки. На фанеру наклеить двусторонним скотчем модули в 2 ряда, спаять их.
Выходное напряжение должно быть 4,4 В. Светодиоды соединить с платой. В разрыв питания светодиодов можно подключить датчик движения, срабатывающий на проходящих людей, и фотоэлемент, тогда светильник будет включаться сам при наступлении темноты и выключаться с рассветом.
В крышке сделать два отверстия для проводов. В корпусе разместить электронику. Позаботиться о герметичности конструкции.

Фонарь

На дачном или садовом участке хочется, чтобы и ночью было освещение. Готовые фонари китайского производства часто не удовлетворяют запросам даже самого неприхотливого потребителя:

Фонарь на солнечных батареях легко можно изготовить своими руками, используя готовые солнечные модули и подручные материалы. В качестве плафона подойдут рюмка, стакан, бутылка, банка.
В донышке просверлить отверстие 6-8 мм. Вырезать основание из пластика ПВХ. К солнечной батарее (панели), состоящей из 4 фотоэлементов, припаять провода.
До закрепления панели к основанию нужно проверить ее работоспособность тестером.
Приклеить панель к основанию герметиком или водостойким клеем. Загерметизировать отверстия с выведенными проводами.
Из пластиковой трубки диаметром около 1 см сделать основание для светодиодов. Приклеить их, ориентируясь на центр плафона. Припаять провода и закрепить их вместе с проводами от панели. Установить плафон. Припаять к его проводам плату электроники. В качестве ножки для фонарика можно использовать обрезок пластиковой трубы.

Зарядка для телефона

Довольно просто сделать зарядку для телефона. Взять 4 полупроводника (фотоэлемента) из калькулятора или фонарика, работающего на солнечных батареях. В таких приборах источником питания служат аморфные фотоэлементы, размещенные на пластинке из стекла. Один такой блок дает 1,5 вольта. Соединить их между собой последовательно. У плюсового выхода припаять диод Шоттки.

В цепь после батареи поставить линейный стабилизатор на 5 Вольт и USB разъем. Термоклеем покрыть грани модулей.

При наличии свободного времени и желании, своими руками можно сделать не только простенький прибор на солнечных батареях, но и серьезную конструкцию, которая будет являться альтернативным источником энергии для дачи или собственного дома и экономить на расходах по оплате счетов за электроэнергию.

Человечество в целях заботы об экологии и экономии денежных средств начало использовать альтернативные источники энергии, к которым, в частности, принадлежат солнечные батареи. Покупка такого удовольствия обойдется довольно дорого, но не составляет сложности сделать данное устройство своими руками. Поэтому вам не помешает узнать, как самому сделать солнечную батарею. Об этом и пойдет речь в нашей статье.

Устройство и принципы работы

Солнечные батареи — устройства, генерирующие электроэнергию с помощью фотоэлементов.

Прежде чем говорить о том, как сделать солнечную батарею своими руками, необходимо понять устройство и принципы ее работы. Солнечная батарея включает в себя фотоэлементы, соединенные последовательно и параллельно, аккумулятор, накапливающий электроэнергию, инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный и контроллер, следящий за зарядкой и разрядкой аккумулятора.

Как правило, фотоэлементы изготавливают из кремния, но его очистка обходится дорого, поэтому в последнее время начали использовать такие элементы, как индий, медь, селен.

Каждый фотоэлемент является отдельной ячейкой, генерирующей электроэнергию. Ячейки сцеплены между собой и образуют единое поле, от площади которого зависит мощность батареи. То есть, чем больше фотоэлементов, тем больше электроэнергии генерируется.

Для того чтобы изготовить солнечную панель своими руками в домашних условиях, необходимо понимать сущность такого явления, как фотоэффект. Фотоэлемент – кремниевая пластинка, при попадании света на которую с последнего энергетического уровня атомов кремния выбивается электрон. Передвижение потока таких электронов вырабатывает постоянный ток, который впоследствии преобразуется в переменный. В этом и заключается явление фотоэффекта.

Преимущества

Солнечные батареи имеют следующие преимущества:

безвредность для экологии;
долговечность;
бесшумная работа;
легкость изготовления и монтажа;
независимость поставки электричества от распределительной сети;
неподвижность частей устройства;
незначительные финансовые затраты;
небольшой вес;
работа без механических преобразователей.

Разновидности

Солнечные батареи подразделяются на следующие виды.

Кремниевые

Кремний — самый популярный материал для батарей.

Кремниевые батареи также делятся на:

Монокристаллические: для производства таких батарей используется очень чистый кремний.
Поликристаллические (дешевле монокристаллических): поликристаллы получают постепенным охлаждением кремния.

Пленочные

Такие батареи подразделяются на следующие виды:

На основе теллурида кадмия (КПД 10%): кадмий обладает высоким коэффициентом светопоглощения, что и позволяет использовать его в производстве батарей.
На основе селенида меди — индия: КПД выше, чем у предыдущих.
Полимерные.

Солнечные батареи из полимеров начали изготавливать относительно недавно, обычно для этого используют фуреллены, полифенилен и др. Пленки из полимеров очень тонкие, порядка 100 нм. Несмотря на КПД 5%, батареи из полимеров имеют свои преимущества: дешевизна материала, экологичность, эластичность.

Аморфные

КПД аморфных батарей составляет 5%. Такие панели изготавливаются из силана (кремневодорода) по принципу пленочных батарей, поэтому их можно отнести, как к кремниевым, так и к пленочным. Аморфные батареи эластичны, генерируют электричество даже в непогоду, поглощают свет лучше других панелей.

Материалы

Для изготовления солнечной батареи потребуются следующие материалы:

фотоячейки;
алюминиевые уголки;
диоды Шоттки;
силиконовые герметики;
проводники;
крепежные винты и метизы;
поликарбонатный лист/оргстекло;
паяльное оборудование.

Эти материалы обязательны для того, чтобы сделать солнечную батарею своими руками.

Выбор фотоэлементов

Чтобы сделать солнечную батарею для дома своими руками, следует правильно подобрать фотоэлементы. Последние подразделяются на монокристаллические, поликристаллические и аморфные.

КПД первых составляет 13%, но такие фотоэлементы малоэффективны в непогоду, внешне представляют собой ярко-синие квадраты. Поликристаллические фотоэлементы способны генерировать электроэнергию даже в непогоду, хотя их КПД всего лишь 9%, внешне темнее монокристаллических и срезаны по краям. Аморфные фотоячейки изготавливаются из гибкого кремния, их КПД составляет 10%, работоспособность не зависит от погодных условий, но изготовление таких ячеек слишком затратное, поэтому их редко используют.

Если вы планируете применять генерируемую фотоэлементами электроэнергию на даче, то советуем собрать солнечную батарею своими руками из поликристаллических ячеек, так как их КПД достаточно для ваших целей.

Следует покупать фотоячейки одной марки, так как фотоэлементы нескольких марок могут сильно отличаться — это может стать причиной возникновения проблем со сборкой батареи и ее функционированием. Следует помнить, что количество производимой ячейкой энергии прямо пропорционально ее размеру, то есть чем крупнее фотоячейка, тем больше электроэнергии она производит; напряжение ячейки зависит от ее типа, а никак не от размера.

Количество производимого тока определяется габаритами самого маленького фотоэлемента, поэтому следует покупать фотоячейки одинакового размера. Конечно же, не стоит приобретать дешевую продукцию, ведь это значит, что она не прошла проверку. Также не следует покупать фотоэлементы, покрытые воском (многие производители покрывают фотоячейки воском для сохранности продукции при перевозке): при его удалении можно испортить фотоэлемент.

Расчеты и проект

Устройство солнечной панели своими руками — несложная задача, главное, подойти к ее выполнению ответственно. Чтобы изготовить солнечную панель своими руками, следует подсчитать дневное потребление электроэнергии, затем узнать среднесуточное солнечное время в вашей местности и рассчитать нужную мощность. Таким образом, станет понятно, сколько ячеек и какого размера нужно приобрести. Ведь как было сказано выше, генерируемый ячейкой ток зависит от ее габаритов.

Зная необходимый размер ячеек и их количество, нужно рассчитать габариты и вес панели, после чего необходимо выяснить выдержит ли кровля или другое место, куда планируется установка солнечной батареи, задумываемую конструкцию.

Устанавливая панель, следует не только выбрать самое солнечное место, но и постараться закрепить ее под прямым углом к солнечным лучам.

Этапы работы

Корпус

Прежде чем начать делать солнечную панель своими руками, необходимо соорудить для нее каркас. Он защищает батарею от повреждений, влаги и пыли.

Корпус собирается из влагостойкого материала: фанеры, покрытой влагоотталкивающим средством, или алюминиевых уголков, к которым силиконовым герметиком приклеивается оргстекло или поликарбонат.

При этом нужно соблюдать отступы между элементами (3-4 мм), так как необходимо учитывать расширение материала при повышении температуры.

Пайка элементов

Фотоэлементы выкладываются на лицевую сторону прозрачной поверхности, так, чтобы расстояние между ними со всех сторон было 5 мм: таким образом учитывается возможное расширение фотоячеек при повышении температуры.

Фиксируются преобразователи, имеющие два полюса: положительный и отрицательный. Если вы хотите увеличить напряжение, соединяйте элементы последовательно, если ток — параллельно.

Во избежание разрядки аккумулятора ночью, в единую цепь, состоящую из всех необходимых деталей, включают диод Шоттки, подсоединяя его к плюсовому проводнику. Затем все элементы спаивают между собой.

Сборка

В готовый каркас размещаются спаянные преобразователи, на фотоячейки наносится силикон — все это накрывается слоем из ДВП, закрывается крышкой, а места соединений деталей обрабатываются герметиком.

Даже городской житель может сделать и разместить солнечную батарею на балконе своими руками. Желательно, чтобы балкон был застеклен и утеплен.
Вот мы и разобрали, как сделать солнечную батарею в домашних условиях, оказалось, это совсем несложно.

Идеи из подручных материалов

Можно сделать солнечную батарею своими руками из подручных материалов. Рассмотрим самые популярные варианты.

Солнечная батарея из фольги

Многие удивятся, узнав, что фольгу можно применять для изготовления солнечной батареи своими руками. На самом деле, в этом нет ничего удивительного, ведь фольга увеличивает отражающие способности материалов. Например, для уменьшения перегрева панелей, их кладут на фольгу.

Как сделать солнечную батарею из фольги?

Очистив медный лист и вымыв руки, отрезаем кусок фольги, кладем его на раскаленную электроплиту, нагреваем полчаса, наблюдая почернение, затем убираем фольгу с плиты, даем остыть и видим, как от листа отслаиваются куски. После нагревания оксидная пленка пропадает, поэтому черный оксид можно аккуратно удалить водой.

Затем вырезается второй кусок фольги такого же размера, как и первый, две части сгибаются, опускаются в бутылку так, чтобы у них не было возможности соприкоснуться.

Также фольгу можно применять для подогрева. Для этого ее необходимо натянуть на раму, к которой затем нужно подсоединить шланги, подведенные, например, к лейке с водой.

Вот мы и узнали, как самому сделать солнечную батарею для дома из фольги.

Солнечная батарея из транзисторов

У многих дома завалялись старые транзисторы, но не все знают, что они вполне подойдут для изготовления солнечной батареи для дачи своими руками. Фотоэлементом в таком случае является полупроводниковая пластина, находящаяся внутри транзистора. Как же изготовить солнечную батарею из транзисторов своими руками? Сначала необходимо вскрыть транзистор, для чего достаточно срезать крышку, так мы сможем разглядеть пластину: она небольших размеров, чем и объясняется низкий КПД солнечных батарей из транзисторов.

Далее нужно проверить транзистор. Для этого используем мультиметр: подключаем прибор к транзистору с хорошо освещенным p-n переходом и замеряем ток, мультиметр должен зафиксировать ток от нескольких долей миллиампера до 1 или чуть больше; далее переключаем прибор в режим измерения напряжения, мультиметр должен выдать десятые доли вольта.

Прошедшие проверку транзисторы размещаем внутри корпуса, например, листового пластика и спаиваем. Можно изготовить такую солнечную батарею своими руками в домашних условиях и использовать ее для зарядки аккумуляторов и радиоприемников маленькой мощности.

Солнечная батарея из диодов

Также подходят для сборки батарей старые диоды. Сделать солнечную батарею своими руками из диодов совсем несложно. Нужно вскрыть диод, оголив кристалл, являющийся фотоэлементом, затем нагревать диод 20 секунд на газовой плите, и, когда припой расплавится, извлечь кристалл. Остается припаять вытащенные кристаллы к корпусу.

Мощность таких батарей невелика, но для электропитания небольших светодиодов ее достаточно.

Солнечная батарея из пивных банок

Такой вариант изготовления солнечной батареи своими руками из подручных средств большинству покажется очень странным, но сделать солнечную батарею своими руками из пивных банок просто и дешево.

Корпус сделаем из фанеры, на которую поместим поликарбонат или оргстекло, на задней поверхности фанеры зафиксируем пенопласт или стекловату для изоляции. Фотоэлементами нам послужат алюминиевые банки. Важно выбрать именно банки из алюминия, так как алюминий менее подвержен коррозии, чем, например, железо и обладает лучшим теплообменом.

Далее в нижней части банок проделываются отверстия, крышка срезается, и ненужные элементы загибаются для обеспечения лучшей циркуляции воздуха. Затем необходимо очистить банки от жира и грязи с помощью специальных средств, не содержащих кислоты. Далее необходимо герметично скрепить банки между собой: силиконовым гелем, выдерживающим высокие температуры, или паяльником. Обязательно нужно очень хорошо просушить склеенные банки в неподвижном положении.

Прикрепив банки к корпусу, окрашиваем их в черный цвет и закрываем конструкцию оргстеклом или поликарбонатом. Такая батарея способна нагревать воду или воздух с последующей подачей в помещение.

Мы рассмотрели варианты того, как сделать солнечную панель своими руками. Надеемся, что теперь у вас не возникнет вопроса, как сделать солнечную батарею.

Читайте также: