Солнечная батарея из светодиодов своими руками

Добавил пользователь Алексей Ф.
Обновлено: 18.09.2024

Изготовление настоящей солнечной батареи в домашних условиях – практически нереальное дело. Такое устройство изготовляется не только на специализированном заводском оборудовании, но и с использованием особых химических веществ, которые вам никто так просто не даст.

Но те, кто очень хотят создать что-нибудь в этом роде, могут создать солнечную батарею малой мощности на диодах.

Я изготовлю солнечную панель с напряжением 2 Вольта и током 1,5 Ампера. Такая солнечная батарея, подключенная к повышающему преобразователю, в солнечную погоду даст возможность зарядить мобильный телефон. Для сборки батареи мне нужно взять 100 кремниевых диодов со стеклянным корпусом. У меня как раз для этого дела было сто диодов.

Я беру упаковки с диодами.

Не вытаскиваю из ленты, и начинаю лудить выводы контактов.

После этого начинаю делать параллельное соединение в группы по 11 диодов. Затем группы были соединены последовательно.

В результате получается вот что:

Вырезаю часть тонкого оргстекла и накрываю им сверху. Закрепляю, используя саморезы.
Устройство готово. Вся работа заняла по времени всего полчаса.

Тестирую солнечную батарею

Подключаю мультиметр к выходу и направляю панель в сторону солнца.

Видим показатель: 1,7.

Если закрыть рукой, напряжение сразу снижается.

Если еще поиграть, получится почти 2 Вольта.

Вот так просто можно самостоятельно собрать полностью работоспособную солнечную батарею, заряжать электронные девайсы, и радоваться хоть и небольшой, но экономии энергии.

Видео сборки солнечной батареи из диодов

Поделки из шин для дачи, сада и огорода своими руками..

Делаем арбалет. Чертежи..

Минитрактор своими руками c ломающейся рамой..

Квадроцикл своими руками из мотоцикла Урал..

Усиленный прицеп для легкового автомобиля своими руками..

Самодельный минитрактор..

Однополупериодный выпрямитель на одном диоде здесь возможно применить, ради экономии кабеля? То- есть, не надо будет две вторичных обмотки. Не сгорит ли генератор от плохо выпрямленного тока?

В качестве смазки производители рекомендуют использовать смесь керосина с машинным маслом в пропорции 1 к 1, но как показывает опыт вполне можно обойтись и очищенным "авиационным" керосином, который продается в хозяйственных магазинах.

По информации всемирной организации здравоохранения жир, который попадает с мяса на угли, является причиной возникновения канцерогенного вещества бензипрен – то есть вещества, которое может вызвать такое заболевание как рак. При этом канцерогены не остаются на углях, а с дымом подымается вверх, попадает на еду и в воздух.

Александр Кузнецов | 13 Июня, 2017 - 17:20

В этой статье мы расскажем вам, как можно самостоятельно собрать солнечную панель из нескольких светодиодов, просто соединив их друг с другом. Для сборки такой панели потребуется примерно 5 диодов любого цвета, клеммник или печатная плата, провода, паяльник и припой. Измерить работоспособность этой конструкции можно с помощью мультиметра.

Приобретите или найдите в своей кладовой светодиоды и клеммник. Соедините их последовательно, соблюдая полярность, чтобы получилась такая цепь.

Если увеличить число диодов и вставить в клеммы по два вместо одного, мощность панели удвоится, а если удлинить цепь, вырастет выходное напряжение. Один диод может давать примерно 1,6 вольта, а цепь из нескольких диодов — десятки вольт. Экспериментально вы можете установить оптимальное количество диодов, которые вам нужны для создания панели определённой мощности. Имейте в виду, что напряжение и сила тока будут зависеть от того, сколько света попадает на диоды. В пасмурную погоду они окажутся совершенно бесполезны.

С помощью мультиметра проверьте, генерируют ли они напряжение. Если всё сделано верно, панель будет выдавать несколько вольт, которых достаточно, чтобы запитать не особо ресурсоёмкий прибор — например, для заряда аккумулятора в смартфоне в походных условиях.

Светодиоды не способны накапливать энергию, поэтому как только освещение пропадёт, они перестанут генерировать электричество.

В хозяйстве радиоконструктора всегда найдутся старые диоды и транзисторы от ставших ненужными радиоприемников и телевизоров. В умелых руках это - богатство, которому можно найти дельное применение. Например, сделать полупроводниковую солнечную батарею для питания в походных условиях транзисторного радиоприемника.

Ранее мы уже приводили один из способов, надеемся, вы заметили. Как известно, при освещении светом полупроводник становится источником электрического тока - фотоэлементом. Этим свойством мы и воспользуемся. Сила тока и электродвижущая сила такого фотоэлемента зависят от материала полупроводника, величины его поверхности и освещенности. Но чтобы превратить диод или транзистор в фотоэлемент, нужно добраться до полупроводникового кристалла, а, говоря точнее, его нужно вскрыть.

Как это сделать, расскажем чуть позже, а пока загляните в таблицу, где приведены параметры самодельных фотоэлементов. Все значения получены при освещении лампой мощностью 60 Вт на расстоянии 170 мм, что примерно соответствует интенсивности солнечного света в погожий осенний день.

Энергия, вырабатываемая одним фотоэлементом, очень мала, поэтому их объединяют в батареи. Чтобы увеличить ток, отдаваемый во внешнюю цепь, одинаковые фотоэлементы соединяют последовательно. Но наилучших результатов можно добиться при смешанном соединении, когда фотобатарею собирают из последовательно соединенных групп, каждая из которых составляется из одинаковых параллельно соединенных элементов.

Предварительно подготовленные группы диодов собирают на пластине из гетинакса, органического стекла или текстолита, например, так, как показано на рисунке 4. Между собой элементы соединяются тонкими лужеными медными проводами. Выводы, подходящие к кристаллу, лучше не паять, так как от высокой температуры можно повредить полупроводниковый кристалл. Пластину с фотоэлементом поместите в прочный корпус с прозрачной верхней крышкой. Оба вывода подпаяйте к разъему - к нему будете подключать шнур от радиоприемника.

Солнечная батарея из 20 диодов КД202

Пять групп по четыре параллельно соединенных фотоэлемента на солнце генерирует напряжение до 2,1 В при токе до 0,8 мА. Этого вполне достаточно для того, чтобы питать радиоприемник на одном-двух транзисторах.

Теперь о том, как превратить диоды и транзисторы в фотоэлементы. Приготовьте тиски, бокорезы, плоскогубцы, острый нож, небольшой молоток, паяльник, оловянно-свинцовый припой ПОС-60, канифоль, пинцет, тестер или микроамперметр на 50-300 мкА и батарейку на 4,5 В. Диоды Д7, Д226, Д237 и другие в похожих корпусах следует разбирать так. Сначала отрежьте бокорезами выводы по линиям А и Б (рис.1).

Смятую при этом трубочку В аккуратно расправьте, чтобы освободить вывод Г. Затем диод зажмите в тисках за фланец. Приложите к сварному шву острый нож и, несильно ударив по тыльной стороне ножа, удалите крышку. Следите за тем, чтобы лезвие ножа не проходило глубоко вовнутрь - иначе можно повредить кристалл. Вывод Д очистите от краски - фотоэлемент готов.

У диодов КД202 (а также Д214, Д215, Д242-Д247) плоскогубцами откусите фланец А (рис.2) и отрежьте вывод Б. Как и в предыдущем случае, расправьте смятую трубку В, освободите гибкий вывод Г.

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.

А вот так выглядит фонарик с плафоном из простой прозрачной рюмки:

А вообще включив фантазию, в качестве плафонов можно также применить совершенно неожиданные стеклянные или пластиковые предметы. Это может быть закончившаяся мельница от приправы:

Или маленькая баночка из-под нескафе:

Баночка от детского питания:

Или даже круглая бутылка из-под водки:

А это исторические фотографии одного из самых первых фонариков сделанного из бутылки из-под крымской граппы и уже давно разбившегося:

Для того чтобы показать основные моменты сборки, я изготовил небольшую партию из четырёх фонариков:

В донышке рюмки сверлим отверстие диаметром 6 — 8 миллиметров сверлом по керамограниту, например таким:

Удобнее всего сверлить на сверлильном станке, выставив обороты в пределах 800 – 1000 и опустив рюмку в неглубокую ёмкость с водой для лучшего охлаждения. Но на крайний случай сгодится обычный шуруповёрт, собственно им я практически все свои плафоны для фонариков и сверлил. При сверлении обязательно придерживайте стеклянную деталь рукой одетой в матерчатую защитную перчатку, чтобы не порезаться, если от излишнего усилия, или внутреннего напряжения стекло лопнет. Но в тоже время будьте внимательны, чтобы перчатку не намотало на сверло.

Основание для солнечной батареи вырезается из листового ПВХ пластика толщиной 5 – 6 мм при помощи электролобзика, или как в моём случае на ЧПУ:

Этот пластик широко применяется в рекламе и его обрезками можно разжиться в рекламных конторах.
При помощи паяльного фена в центр вплавляется мебельная гайка М4:

К солнечной батарее припаиваются провода. Для того чтобы исключить возможность короткого замыкания солнечной панели мебельной гайкой, дорожки сразу за точками пайки перерезаются:

Основание панели и низ солнечной батареи обезжириваем спиртом, или растворителем, при этом не допускаем попадания растворителя на лицевую часть солнечной панели во избежание замутнения, затем клеим солнечную батарею к основанию водостойким клеем, например таким:

Излишки клея выдавленные при соединении солнечной панели и основания убираем при помощи ветоши, отверстия через которые выведены провода герметизируем при помощи того же самого клея, или герметика.

Из ПВХ трубки диаметром 4 – 5 миллиметров, отрезанной в длину по размеру плафона, делаем основание для светодиодов 5730. В качестве материала отлично подойдут трубки от воздушных шариков, которые раздают на всяких мероприятиях.
Светодиоды приклеиваем на основание примерно по центру плафона:

Подпаиваем провода и фиксируем их вместе с проводами от солнечной панели термоусадкой белого или нейтрального цвета и обязательно защищаем от влаги двумя слоями цапон – лака, или аналогичного:

Устанавливаем плафон, протягиваем провода и завязываем их в узел, он будет распределять нагрузку по всем точкам пайки предохраняя от обрыва, в случае не аккуратного обращения:

Собираем плафон при помощи пластиковых шайб диаметром 28 миллиметров с прорезью, проставки из отрезка любой пластиковой дюймовой трубы длиной около 10 мм, шпильки, шайбы и гайки М4:

И подпаиваем к проводам плату электроники:

Плату обязательно защищаем от влаги двумя слоями цапон – лака, или аналогичного.

Как видно из таблицы яркость фонариков с уменьшением тока потребления вполне ожидаемо снизилась. Но при этом в самом худшем случае яркость свечения самодельного фонарика превосходит самого лучшего китайца из Леруа практически на порядок. Исходя из этого имеет смысл разделить фонарики по потреблению от АКБ на несколько групп предназначенных к установке на открытом пространстве, в полутени и для тенистых мест, что позволит им светить до рассвета практически независимо от облачности днём раньше. На фотографии слева направо фонарики с током потребления 45 мА (L1 = 47 мкГн), 67 мА (L1 = 33 мкГн) и 109 мА (L1 = 22 мкГн):

Фотосессию фонариков на природе к сожалению провести не удалось, но в домашней обстановке различий по яркости практически не видно. Конечно в реальных условиях разница будет более заметна, но ради стабильной работы фонариков на тенистых участках, яркостью можно немного пожертвовать, выбор за вами.

В качестве стоек для фонариков можно использовать практически любые подходящие по диаметру обрезки полипропиленовых водопроводных труб диаметром 30 — 50 мм оставшихся после ремонтов у вас, или друзей:

Так же вполне сгодятся самые недорогие серые ПП трубы:

Длина стоек выбирается в зависимости от того насколько часто прокашиваются дорожки и газоны на участке, на который вы планируете установить солнечные фонарики. Если трава регулярно косится и её высота небольшая, то лучше выбрать длину стоек 20 – 30 сантиметров, а если трава косится от случая к случаю, то тогда лучше увеличить длину стоек до 35 – 40 сантиметров, иначе фонарики будут просто не видны. Диаметр трубы подбирается исходя из художественного замысла и размеров выбранного плафона фонарика.

Электронику и АКБ в фонарике можно разместить непосредственно в плафоне, если его размеры позволяют, или в стойке. Про фонарики с электроникой в плафоне мы поговорим в следующий раз, для них стойка представляет собой просто крашеную трубу подходящего диаметра, а на примере серой ПП трубы диаметром 30 мм я покажу как изготавливается стойка для фонарика с отсеком под электронику. В уже отрезанной по длине заготовке на расстоянии 9 — 10 см от верха сверлим четыре отверстия диаметром 2 — 3 миллиметра для слива конденсата из будущего батарейного отсека:

Трубы белого цвета неплохо смотрятся в качестве стоек, а вот трубы серого цвета лучше покрасить. Я в основном использую зелёный цвет, в траве он смотрится наиболее органично. С помощью растворителя, например 646, со стоек тщательно оттираются надписи и обезжиривается остальная поверхность. Стойки покрываются грунтовкой предназначенной к применению по пластикам, например такой:

Затем красятся в 2 слоя краской из баллончика, например такой:

Перед покупкой краски надо обязательно убедиться, что она подходит для пластиков.
Хотя материалом труб и является полипропилен, который очень плохо окрашивается, но как показала практика, трубы покрашенные данной краской если их не пинать ногами вполне держаться уже несколько сезонов, сохранив неплохой внешний вид:

Материалом колышков фонариков являются черенки для грабель и лопат диаметром 24, 28 и 30 мм. Для серых ПП труб диаметром 30 мм идеально подходят только колышки диаметром 28 мм. Под видом 30 мм могут продаваться 28 мм черенки, причём частенько по качеству они ни на что кроме колышков не годятся.

При помощи электролобзика колышки нарезаются длиной примерно 20 сантиметров и покрываются двумя слоями яхтного лака.
Будет также неплохо, если перед покраской обработать их антисептиком для дерева:

Если в качестве стойки используется труба внутренним диаметром больше 24 – 30 мм, то для чтобы колышек в ней болтался, можно изготовить проставки, например из листового ПВХ пластика подходящей толщины, прикрепив их при помощи степлера, или мелких обойных гвоздиков. Вот как это выглядит для 40 мм и 50 мм стоек:

В заключение поговорим во сколько же обходится один фонарик. Основные материалы и комплектующие в расчёте на изготовление десяти фонариков без учёта мелочёвки в виде лака, проводов и пластика приведены в таблице:

Читайте также: