Hogyan készítsünk napelemet saját kezűleg: utasítások az önszereléshez

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 iparilag előállított panel. Ezért, ha komolyan gondolkodik egy alternatív áramforrás vásárlásán, próbálja meg saját maga elkészíteni - ez nem túl nehéz.

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

Röviden a készülékről és működéséről

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 az extrém pályákról. Ezek a szabad elektronok elektromos áramot állítanak elő, amely a vezérlőn áthaladva az akkumulátorban halmozódik fel, és onnan az energiafogyasztókhoz kerül.

A szilícium elemek fotocellás lemezként működnek. A szilícium lapka egyik oldalán vékony foszfor- vagy bórréteggel van bevonva, amely passzív kémiai elem.

Ezen a helyen a napfény hatására nagyszámú elektron szabadul fel, amelyeket a foszforfilm megtart, és nem repülnek szét.

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 További.

A fotocellás lemezek felső rétegét egy olyan 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 meg részletesebben a legfontosabb anyagokat.

Szilícium lapkák vagy napelemek

Az akkumulátorokhoz való fotocellák három típusban kaphatók:

• polikristályos;
• monokristályos;
• amorf.

A polikristályos ostyákat alacsony hatékonyság jellemzi. A jótékony hatás mértéke 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 – 13-25%-kal – és hosszú élettartammal – 25 év felett – büszkélkedhetnek. 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 legújabbak. 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.

Különböző méretű fotocellák használata nem célszerű. Ebben az esetben az akkumulátorok által termelt maximális áramot a legkisebb elem 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

A házi készítésű akkumulátorokhoz leggyakrabban 3x6 hüvelyk méretű mono- és polikristályos fotocellákat használnak, amelyek megrendelhetők az olyan online áruházakban, 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.

Keret és átlátszó elem

A jövő panel kerete fa lécekből vagy alumínium sarkokból készülhet.

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 környezetből és nem rothad.

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 lehetséges, a legjobb megoldás a tükröződésmentes átlátszó üveg használata átlátszó elemként.

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 projektje tartalmazza a napelemlemez szükséges méretének számításait. 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 megoldás az akkumulátorok, amelyek megváltoztathatják a dőlésszöget.

A napelemek beépítési helye nagyon változatos lehet: a földön, a ház ferde vagy lapos tetején, 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 50-60 º. Ha a kialakítás eszközt biztosít a dőlésszög megváltoztatására, akkor télen jobb, ha az akkumulátorokat a horizonthoz képest 70 ° -os, nyáron pedig 30 ° -os szögben helyezi el.

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 javasoljuk, hogy ismerkedjen meg a szükséges mennyiség kiszámításának elvével napelemek.

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 napelemes rendszer akkumulátora. A napelemet kiszolgáló berendezés a házon belül található, ezért szükséges külön helyiséget biztosítani számára.

Amikor az akkumulátorokat a ház lejtős tetejére helyezi, ne feledkezzen meg a panel dőlésszögéről; az ideális megoldás az, ha az akkumulátor rendelkezik a dőlésszög szezonális megváltoztatására szolgáló eszközzel

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 kivitelezés során kész panel beépítése a ház tetején. Nézzünk meg egy lépésről lépésre algoritmust, 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.

A fém sarkok belső oldalára szilikon tömítőanyagot kell felvinni. A sarkokat gondosan le kell zárni, ettől függ a teljes szerkezet tartóssága.

Miután az alumínium keret elkészült, folytatjuk a hátsó ház gyártását. A hátsó tok egy fadoboz faforgácslapból, alacsony oldalakkal.

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

A szellőzőnyílások a doboz alján forgácslapból készülnek. A lyukak közötti távolság körülbelül 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 barkácsolt napelemek 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 külső fotocellák érintkezőit csatlakoztatjuk a buszhoz, rendre „+” és „-”.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.

4. lépés – Tesztelje az akkumulátort 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.

Általában házilag napelemA B csoportba tartozó fotocellákból épített 5-10 A leolvasást produkál, ami 10-20%-kal alacsonyabb, mint az iparilag gyártott napelemeké.

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, 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 biztosítása 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 megsérülhetnek.

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:

A napelem készítése saját kezűleg nem könnyű 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.