Преобразование солнечного света в электрический ток посредством фотоэлементов – перспективное направление. Однако стоимость автономной энергосистемы на солнечных батареях пока еще очень высока, что серьезно тормозит повсеместное внедрение «зеленых» технологий.
Создать подобную систему для своего дома с минимально возможными затратами, но чтобы КПД был высокий… Возможно ли это? Постараемся ответить на данный вопрос подробно, тем более что самостоятельно собранные батареи обходятся втрое дешевле заводских аналогов. А еще – наращивать мощность системы можно постепенно.
Какие бывают фотоэлементы
В первую очередь, для того, чтобы собрать солнечную батарею, понадобятся кремниевые монокристаллические и поликристаллические фотоэлементы, которые можно приобрести как на сайтах зарубежных, так и российских производителей.
Первый вид имеет чуть более высокий КПД, но у второго – более весомое преимущество: такой вид полупроводникового преобразователя эффективно работает не только в ясную, но и в пасмурную погоду.
Есть еще одна разновидность – это тонкопленочные аморфные батареи. Хотя они и более дешевые, но для использования в своем доме не подходят по ряду причин.
Недостатки аморфных фотоэлементов:
- ухудшение физических свойств элемента под действием солнечной радиации: за короткое время (год-два) происходит существенное (до 40 процентов) снижение мощности;
- меньший коэффициент полезного действия.
Из отдельных фотоячеек формируется панель – это и есть солнечная батарея в привычном понимании. Чтобы можно было точно просчитать мощность, рекомендуется приобретать готовые сегменты у одного и того же производителя. Изделия различных компаний, при заявленных одинаковых параметрах, могут отличаться, и причем серьезно.
Для сборки панели понадобятся:
- фотоэлементы;
- проводники для соединения ячеек. В продаже есть фотоэлементы с припаянными проводниками – покупка таких изделий значительно облегчит работу;
- алюминиевые пластины-уголки или деревянные рейки для корпуса;
- оргстекло для внешнего покрытия.
Если фотоэлементы были куплены без припаянных проводов, в первую очередь нужно выполнить эту работу.
Закрепление проводников:
- нарезаются проводники (соединительные провода) нужной длины;
- провод кладут на фотоэлемент, на место пайки наносят припой и кислоту;
- проводник закрепляется тяжелым предметом и припаивается к фотоэлементу. Эти действия производятся с особой осторожностью, во избежание повреждения хрупких кристаллов.
Каркас своими руками
В продаже есть готовые каркасы, но если приобрести их, можно столкнуться с тем, что трудно будет подобрать необходимый размер. К тому же, раму несложно сделать и самостоятельно.
Прозрачное верхнее покрытие может быть выполнено не только из оргстекла – подойдет также поликарбонат (лучше – с антиконденсатным покрытием для термозащиты) или закаленное стекло.
Итак, в достаточно жестком и прочном алюминиевом уголке просверливаются отверстия, где впоследствии будут крепиться метизы. В подготовленную раму, на внутреннюю поверхность металлического уголка, наносится силиконовый герметик. Затем на него укладывается оргстекло требуемых размеров. После этого необходимо дождаться высыхания герметика, и закрепить прозрачный материал метизами.
Объединение фотоэлементов и сборка батареи
Для облегчения работы можно сделать предварительную разметку, использовав подложку. Без разметки процесс размещения фотоячеек будет более трудоемким. На стекле размещаются элементы, которые требуется спаять в соответствии с электрической схемой.
Расстояние между ними должно составлять примерно 5 мм – это необходимо для возможного температурного расширения. «Плюс» располагаем на лицевой поверхности элементов, «минус» – на обратной.
Рекомендуется включить в схему шунтирующие диоды, в качестве выводящих проводов подойдет акустический кабель в силиконовой изоляции.
Не стоит пренебрегать таким важным этапом работ, как тестирование. Проверка работоспособности каждой группы элементов позволит выявить некачественную пайку и не допустить сбоев в функционировании батареи.
Каждый фотоэлемент должен быть надежно зафиксирован с помощью герметика. Чтобы закрыть собранную конструкцию, понадобится задняя панель. Для ее изготовления можно использовать пластик или поликарбонат. Все швы должны быть тщательно герметизированы. Следующий этап – установка конструкции.
Монтаж панелей
- Батареи должны быть установлены так, чтобы солнечные лучи падали на них под прямым углом – это обеспечит максимальную производительность.
- При установке на крыше нужно учитывать сторону света.
- Если конструкция будет размещаться на крыше, нужно убедиться, что стропильная система и кровельное покрытие способны выдержать дополнительную нагрузку.
Составляющие системы
Когда панели готовы и смонтированы, нужно уделить внимание остальным компонентам системы. Необходимое приобретение, которое также имеет высокую цену – это аккумуляторные батареи, в которых будет храниться накопленная установленными солнечными батареями энергия. Также для успешной работы автономной системы требуется контролер заряда. Кроме того, необходимо установить инвертор: на выходе батарей будет постоянный ток, который нужно преобразовать в переменный, чтобы подать на домашние электроприборы.
Важным преимуществом самостоятельного изготовления преобразователей энергии является то, что можно делать батареи постепенно, например, по одной в месяц – и поэтапно увеличивать мощность всей системы.