פאנלים סולאריים הם מקור אנרגיה שניתן להשתמש בהם לייצור חשמל או חום לבניין בגובה נמוך. להלן רק פאנלים סולאריים בעלות גבוהה ואינם זמינים לרוב תושבי ארצנו. אתה מסכים?
זה דבר נוסף כאשר סוללה סולארית מיוצרת בידי עצמו - העלויות מופחתות משמעותית, ועיצוב כזה עובד לא פחות מפאנל תעשייתי. לכן, אם אתם שוקלים ברצינות לרכוש מקור חשמל חלופי, נסו לעשות זאת בעצמכם - זה לא מאוד קשה.
המאמר יתמקד בייצור לוחות סולאריים. אנו נספר לכם אילו חומרים וכלים לכך יידרשו. וקצת למטה תמצאו הוראות שלב אחר שלב עם איורים המדגימים בבירור את התקדמות העבודה.
בקצרה על המכשיר והעבודה
אנרגיה של השמש ניתנת להמרה לחום כאשר מקור האנרגיה הוא נוזל העברת חום או לאנרגיה חשמלית שנאספת בסוללות. הסוללה היא גנרטור הפועל על פי עיקרון האפקט הפוטואלקטרי.
ההמרה של אנרגיה סולארית לחשמל מתרחשת לאחר חשיפה לאור השמש בפאנלים סולאריים, שהם החלק העיקרי של הסוללה.
במקרה זה, קוונטה קלה "משחררת" את האלקטרונים שלהם ממסלול קיצוני. האלקטרונים החופשיים הללו נותנים זרם חשמלי שעובר דרך הבקר ומצטבר בסוללה, ומשם הוא עובר לצרכני אנרגיה.
גלריית תמונות
תמונה מאת
הרכבה של תאי שמש סיליקון
גיבוש נתיב זרם חיובי
יצירת קווי זרם שליליים מאחור
חיבור מוליך ודיודה חוסמת
אלמנטים מסיליקון פועלים כצלחות תא פוטו. רקיק סיליקון מצופה בצד אחד בשכבה דקה מאוד של זרחן או בור - יסוד כימי פסיבי.
במקום זה, בהשפעת אור השמש, משתחררים מספר רב של אלקטרונים, המוחזקים על ידי סרט הזרחן ואינם מתעופפים זה מזה.
ישנם "פסי" מתכת על פני הצלחת, עליהם מתיישרים אלקטרונים חופשיים ויוצרים תנועה מסודרת, כלומר חשמל.
ככל שתאי פוטו סיליקון מעטים יותר כאלה, ניתן להשיג יותר זרם חשמלי. קרא עוד על עקרון הפעולה של סוללת השמש בהמשך.
השכבה העליונה של תאי השמש-הכיסוי מכוסה בשכבה שאינה מאפשרת השתקפות של אור שמש מהצלחות, מה שמגדיל את יעילותם
חומרים ליצירת פלטה סולארית
החל בבניית מצבר סולארי, עליך להצטייד בחומרים הבאים:
- צלחות סיליקט-תאי פוטו;
- יריעות סיבית, פינות אלומיניום וקרבות;
- גומי קצף קשיח בעובי 1.5-2.5 ס"מ;
- אלמנט שקוף שמשמש כבסיס לפלסי סיליקון;
- ברגים, ברגים;
- איטום סיליקון לשימוש חיצוני;
- חוטי חשמל, דיודות, מסופים.
כמות החומרים הנדרשת תלויה בגודל הסוללה, אשר מוגבלת לרוב על ידי מספר תאי השמש הזמינים. מבין הכלים הנחוצים לכם: מברג או סט מברגים, מסור למתכת ועץ, ברזל הלחמה. כדי לבדוק את הסוללה המוגמרת, אתה זקוק למבחן-מד זרם.
כעת שקלו ביתר פירוט את החומרים החשובים ביותר.
פרוסות סיליקון או תאי פוטו
ישנם שלושה סוגים של תאים סולריים לסוללות:
- פולי-קריסטל;
- חד-גבישי;
- אמורפי.
ופלים פולי-קריסטליים מאופיינים ביעילות נמוכה.גודל ההשפעה המיטיבה הוא בערך 10 - 12%, אך אינדיקטור זה אינו פוחת עם הזמן. פולי-קריסטלים נמשכים 10 שנים.
הסוללה הסולארית מורכבת ממודולים, אשר בתורם מורכבים ממירים פוטו-וולטאים. מצברים עם תאי פוטון סיליקון קשיחים הם סוג של כריך עם שכבות מסודרות ברצף קבועות בפרופיל אלומיניום
תאים פוטנציאליים מונוקריסטליים מתהדרים ביעילות גבוהה יותר של 13-25% וחיים ארוכים של מעל 25 שנה. עם זאת, עם הזמן היעילות של גבישים בודדים פוחתת.
ממירים גבישים בודדים מתקבלים על ידי ניסור גבישים שגדלו באופן מלאכותי, מה שמסביר את המוליכות הפוטו-מוליכות הגבוהה ביותר.
ממירי פוטו-סרטים מתקבלים על ידי מריחה של שכבה דקה של סיליקון אמורפי על משטח גמיש של פולימר
סוללות סיליקון אמורפיות גמישות הן המתקדמות ביותר. הממיר הפוטואלקטרי מרוסס או מופקד על בסיס פולימר. יעילות באזור 5 - 6%, אך מערכות סרטי קולנוע נוחות מאוד להתקנה.
מערכות קולנוע עם ממירי פוטו אמורפיים הופיעו לאחרונה יחסית. זוהי צורה פשוטה מאוד וזולה במיוחד, אך מהירה יותר ממתחרים שמאבדים תכונות צרכניות.
לא ראוי להשתמש בתאי צילום בגדלים שונים. במקרה זה, הזרם המרבי שנוצר על ידי הסוללות יוגבל על ידי הזרם של התא הקטן ביותר. מכאן שצלחות גדולות יותר לא יעבדו במלוא יכולתן.
כשאתה קונה תאי צילום, שאל את המוכר לגבי שיטת המסירה, רוב המוכרים משתמשים בשיטת שעווה כדי למנוע הרס של אלמנטים שבירים
לרוב, עבור סוללות מתוצרת עצמית משתמשים בתאים פוטנציאליים מונוקריסטליים ופולי-קריסטליים בגודל 3X6 אינץ ', אותם ניתן להזמין בחנויות מקוונות כמו E-buy.
עלותם של תאים סולאריים גבוהה למדי, אך חנויות רבות מוכרות את מה שמכונה אלמנטים מקבוצה B. מוצרים שהוקצו לקבוצה זו פגומים, אך מתאימים לשימוש, ועלותם נמוכה משל 40-60% מאלו של לוחיות סטנדרטיות.
רוב החנויות המקוונות מוכרות תאים סולאריים בסטים של 36 או 72 לוחות המרה פוטו-וולטאיים. יידרשו אוטובוסים כדי לחבר מודולים בודדים לסוללה; דרושים מסופים כדי להתחבר למערכת.
גלריית תמונות
תמונה מאת
צלחת פוטו-וולטאית פולי-קריסטלית
קדמי ואחורי רקיק סיליקון
צלחת פוטו-וולטאית מונוקריסטלית
הצד האחורי של צלחת קריסטל בודדת
מסגרת חוט ואלמנט שקוף.
המסגרת ללוח העתידי יכולה להיות עשויה מלהקות עץ או פינות אלומיניום.
האפשרות השנייה עדיפה ממספר סיבות:
- אלומיניום הוא מתכת קלה שאינה מעניקה עומס רציני למבנה התמיכה עליו מתוכננת להתקין הסוללה.
- בעת ביצוע טיפול נגד קורוזיה, אלומיניום אינו חשוף לחלודה.
- אינו סופג לחות מהסביבה, אינו נרקב.
בבחירת אלמנט שקוף, יש לשים לב לפרמטרים כמו אינדקס השבירה של אור השמש והיכולת לספוג קרינה אינפרא אדום.
היעילות של תאי פוטו תהיה תלויה ישירות במדד הראשון: ככל שמדד השבירה נמוך יותר, כך היעילות של פרוסות הסיליקון גבוהה יותר.
פרספקס או הגרסה הזולה יותר שלו, פרספקס, יש את ההחזר המינימלי של האור. לפוליקרבונט מדד שבירה מעט נמוך יותר.
הערך של המחוון השני קובע אם צילומי הסיליקון עצמם יתחממו או לא. ככל שהפלטות מחוממות פחות, הן יימשכו זמן רב יותר. קרינת ה- IR נספגת בצורה הטובה ביותר על ידי פרספקס זכוכית מיוחדת הסופגת חום וזכוכית עם ספיגת IR. קצת יותר גרוע - זכוכית רגילה.
במידת האפשר, האפשרות הטובה ביותר תהיה להשתמש בזכוכית שקופה אנטי-רפלקטיבית כאלמנט שקוף.
על פי היחס בין עלות למדדי שבירה של אור וספיגת קרינת אינפרא אדום, פרספקס הוא האפשרות הטובה ביותר לייצור תאים סולאריים
תכנון מערכות ובחירת אתרים
תכנון מערכת השמש כולל חישוב הגודל הנדרש של לוח השמש. כאמור, גודל המצבר בדרך כלל מוגבל על ידי תאים פוטו יקרים.
יש להתקין את הסוללה הסולארית בזווית מסוימת, שתבטיח חשיפה מקסימאלית לוופל סיליקון לאור השמש. האפשרות הטובה ביותר היא סוללות שיכולות לשנות את הזווית.
המקום להתקנת צלחות סולאריות יכול להיות מגוון מאוד: על הקרקע, על גג פנוי או שטוח של בית, על גגות חדרי השירות.
התנאי היחיד הוא שיש להציב את המצבר בצד השמש של האתר או הבית, ולא להיות מוצל על ידי כתר עצים גבוה. במקרה זה, יש לחשב את זווית הנטייה האופטימלית על ידי הנוסחה או באמצעות מחשבון ייעודי.
זווית הנטייה תהיה תלויה במיקום הבית, בעונה ובאקלים. רצוי שלמצבר יש את היכולת לשנות את זווית הנטייה בעקבות שינויים עונתיים בגובה השמש, מכיוון הם עובדים בצורה היעילה ביותר כאשר אור השמש נופל לחלוטין בניצב לפני השטח.
עבור החלק האירופי של מדינות חבר העמים, הזווית המומלצת של הנטייה הנייחת היא 50 - 60 º. אם העיצוב מספק מכשיר לשינוי זווית הנטייה, אז בחורף עדיף להציב סוללות בגובה 70 מעלות לאופק, בקיץ בזווית של 30 מעלות
החישובים מראים כי מטר מרובע ממערכת השמש מאפשר להשיג 120 וואט. לפיכך, על ידי חישובים ניתן לקבוע כי על מנת לספק למשפחה הממוצעת חשמל בסכום של 300 קילוואט בחודש יש צורך במערכת סולארית של לפחות 20 מ"ר.
התקנה מיידית של מערכת סולארית כזו תהיה בעייתית. אך אפילו התקנת סוללה בגודל 5 מטר תעזור לחסוך אנרגיה ולתרום תרומה צנועה לאקולוגיה של כדור הארץ שלנו. אנו ממליצים גם שתכירו את העיקרון של חישוב המספר הדרוש של פאנלים סולאריים.
הסוללה הסולארית יכולה לשמש כמקור אנרגיה לגיבוי עם כיבוי תכוף של אספקת החשמל הריכוזית. עבור מיתוג אוטומטי, יש לספק מערכת חשמל ללא הפרעה.
מערכת כזו נוחה בכך שמשתמשים במקור חשמל מסורתי, סוללת מערכת השמש נטענת בו זמנית. הציוד המשרת את סוללת השמש ממוקם בתוך הבית, ולכן יש צורך לספק לו חדר מיוחד.
כשאתם מניחים סוללות על גג משופע של הבית, אל תשכחו מזווית הטיה של הפאנל, אידיאלית כאשר יש לסוללה מכשיר לשונות עונתית של זווית הטיה
התקנת פאנל סולארי בשלבים
בחירת מקום להצבת הפאנל הסולארי והציוד לשירותי מערכת השמש, כמו גם בעלת כל החומרים והכלים הדרושים, תוכלו להתחיל בהתקנת הסוללה.
במהלך ההתקנה, יש להקפיד על אמצעי זהירות בטיחות, במיוחד בעת התקנת הלוח המוגמר על גג הבית. שקול אלגוריתם שלב אחר שלב כיצד ליצור סוללה סולארית.
שלב מס '1 - קשרים עם פרוסות סיליקון הלחמה
התקנת סוללה סולארית ביתית מתחילה לרוב בהלחמה של מוליכי תא פוטו. כמובן שאם יש לכם אפשרות, עדיף לקנות תאים סולאריים מייד עם מוליכים, כמו הלחמה היא עבודה קשה מאוד וקפדנית שגוזלת המון זמן.
ההלחמה מתבצעת באופן הבא:
- נלקחים תא פוטון מסיליקון ללא מוליכים ומוליך פסי מתכת.
- המוליכים נחתכים בעזרת ריקון קרטון, אורכם גדול פי 2 מגודל רקמת הסיליקון.
- המוליך מונח על הצלחת בצורה יפה. על אלמנט אחד - שני מוליכים.
- במקום בו תבוצע ההלחמה, יש צורך למרוח חומצה לעבודה עם הברזל.
- הלחמה עם מגהץ על ידי חיבור בזהירות של המוליך לצלחת.
במהלך ההלחמה, אל תלחץ על אלמנט הסיליקט, כמו זה שביר מאוד ויכול לקרוס! אם התמזל מזלכם ורכשתם תאי צילום עם אנשי קשר מוכנים, תחסכו מעצמכם מעבודה ארוכה וקשה, והמשיכו מייד לייצור המסגרת לסוללה העתידית.
אנשי קשר הלחמה לתאי צילום פגומים בקבוצה B מתבצע באותו כיוון באותו אופן כמו עבור צלחות שלמות
שלב 2 - ביצוע המסגרת ללוח הסולארי
המסגרת היא המקום בו יותקנו תאי הצילום. לייצור המסגרת נלקחות פינות אלומיניום ופסלים מהם הקיפולים של המסגרות. גודל פינתי מומלץ 70-90 מ"מ.
איטום סיליקון מוחל על החלק הפנימי של פינות המתכת. פינות איטום חייבות להיעשות בזהירות, עמידות המבנה כולו תלויה בכך.
לאחר שמסגרת האלומיניום מוכנה, המשך לייצור הדיור האחורי. המארז האחורי הוא קופסת עץ עשויה סיבית עם צדדים נמוכים.
צדדים גבוהים יוצרים צל על גבי תאי הצילום, כך שגובהם לא יעלה על 2 ס"מ. הצדדים דפוקים בברגים ומברג.
גלריית תמונות
תמונה מאת
ביצוע תיק לסוללה סולארית
פתחי אוורור בצידי הדיור
תמיכת רקיק סיליקון
צביעת חלקי דיור לאיטום מים
בתחתית מארז הקופסא, חורי אוורור עשויים סיבית. המרחק בין החורים כ- 10 ס"מ. מותקן אלמנט שקוף במסגרת האלומיניום (פרספקס, זכוכית אנטי רפלקטיבית, פרספקס).
האלמנט השקוף נלחץ ומקובע, הידוקו מתבצע באמצעות חומרה: 4 בפינות, כמו גם 2 מהארוך ו- 1 מהצד הקצר של המסגרת. מהדקים חומרה באמצעות ברגים.
המסגרת עבור סוללת השמש מוכנה ותוכלו להמשיך לחלק הקריטי ביותר - התקנת תאים סולאריים. לפני ההתקנה, יש לנקות את פרספקס האבק ולהשמין עם נוזל המכיל אלכוהול.
שלב מס '3 - הרכבת תאי פוטו סיליקון רקיקים
הרכבה ופיתולי סיליקון והלחמה הם החלק הגוזל ביותר ביצירת פאנל סולארי משלך. ראשית, הנחנו את תאי הצילום על פרספקס עם צלחות כחולות כלפי מטה.
אם אתה מרכיב את הסוללה בפעם הראשונה, אתה יכול להשתמש במצע לסימון כדי להציב את הצלחות בדיוק במרחק קטן (3-5 מ"מ) אחד מהשני.
- אנו מבצעים הלחמה של תאי הצילום על פי תרשים החיווט הבא: פסי "+" ממוקמים בצד הקדמי של הצלחת, "-" - בגב. לפני ההלחמה יש להחיל בעדינות שטף והלחמה כדי לחבר את המגעים.
- אנו מבצעים הלחמה של כל תאי הצילום ברצף בשורות מלמעלה למטה. לאחר מכן יש לחבר בין השורות זו לזו.
- הגעה לתאי פוטו נדבקים. לשם כך יש למרוח כמות קטנה של חומר איטום במרכז כל רקיק הסיליקון.
- אנו מפנים את השרשראות המתקבלות כאשר תאי הצילום פונים כלפי מעלה (היכן שהלוחות הכחולים נמצאים) כלפי מעלה ומניחים את הלוחות בהתאם לסימונים שהוחלו קודם לכן. לחץ בזהירות על כל צלחת כדי לנעול אותה במקומה.
- אנשי הקשר של תאי הצילום הקיצוניים מוצגים באוטובוס בהתאמה, "+" ו- "-". מוליך כסף רחב יותר מומלץ לצמיג.
- על הסוללה הסולארית להיות מצוידת בדיודה חסימת, שמתחברת למגעים ומונעת פריקת מצברים דרך המבנה בלילה.
- בחלק התחתון של המסגרת אנו מקדחים חורים לפלט החוטים מבחוץ.
יש לחבר את החוטים למסגרת כך שלא יתלו, תוכלו לעשות זאת באמצעות איטום סיליקון.
גלריית תמונות
תמונה מאת
הכנת פרוסות סיליקון להלחמה
ייבוש תאי סוללה נטולי שעווה
משרטט את קווי המתאר של הלוחות על המצע
תהליך הלחמת תאים פוטו-וולטאים
חיבור פרוסות סיליקון לפאנל סולארי
מליטה רקיק סיליקון
מכשיר הסורגים הנושאים זרם נחושת של המכשיר
בדיקת ביצועי הסוללה
שלב 4 - בדיקת הסוללה לפני איטום
בדיקת לוח השמש חייבת להתבצע לפני שהוא אטום כדי להיות מסוגל לסלק תקלות המתרחשות לעיתים קרובות במהלך ההלחמה. עדיף לבדוק לאחר הלחמת כל שורה של אלמנטים - הרבה יותר קל לזהות היכן המגעים קשורים בצורה גרועה.
לצורך הבדיקה תצטרך מד זרם רגיל לבית. יש לבצע מדידות ביום שמש בשעה 13-14 שעות, אין להסתיר את השמש על ידי עננים.
אנו מוציאים את הסוללה לרחוב ומתקינים בהתאם לזווית הנטייה שחושבה בעבר. אנו מחברים את מד הזרם למגעי הסוללה ומודדים את זרם הקצר.
משמעות הבדיקה היא שכוח העבודה של הזרם החשמלי צריך להיות 0.5-1.0 A נמוך מהזרם הקצר. קריאות המכשיר צריכות להיות גבוהות מ- 4.5 A, מה שמלמד על יעילות הסוללה הסולארית.
אם הבוחן נותן פחות קריאות, אז איפשהו שבור רצף החיבור של תאי הצילום.
בדרך כלל סוללה סולארית ביתית הבנויה מתאי פוטו מקבוצה B נותנת קריאה של 5-10 A, שהיא נמוכה ב-10-20% מזו של לוחות סולאריים תעשייתיים.
גלריית תמונות
תמונה מאת
שלב 9: לאחר בדיקת יכולת הפעולה של חלקי הסוללה אטומים על המצע, הם מונחים בתוך הדיור
שלב 10: מצעים עם צלחות בתוך המארז קבועים על ארבעה ברגים. החוט המחבר בין חלקי הסוללה מנותב דרך פתחי האוורור.
שלב 11: דיודה של שוטקי מחוברת בסדרה לכל אחד מחצי הסוללה הבנויה. המינוס שלו קשור ליתרון של המערכת
שלב 12: נקדח חור שיוביל את החוטים אל מחוץ לדיור. החוטים מהודקים בעזרת קשר כך שלא יסתובבו ומתקבעים עם איטום
שלב 13: לאחר מריחת האיטום, יש צורך לבצע הפסקה טכנולוגית, ששוחררה לצורך פילמור הרכב
שלב 14: מחבר עם שני פינים מחובר לחוט שהוצא מלוח השמש. השקע השייך אליו מותקן על סוללת המכשיר, שתטען את הסוללה
שלב 15: לאחר הרכבת שני חלקי המכשיר ויציאת קו הכוח כלפי חוץ, הסוללה סגורה באמצעות מסך שהוכן מראש
שלב 16: לפני איטום המפרקים של המכשיר הסולארי, מבוצעת שוב בדיקה פונקציונלית בכדי לחסל את המגעים שהוסרו בזמן אם הם מתגלים
התקנת שני חלקי הסוללה במקרה מוכנה
הרכבת בסיס לוח השמש בתוך הדיור
התקנת דיודה חסימת שוטקי
מסקנה מהדיור לחלק החיצוני של חוטי המכשיר
התקשות איטום
חיבור מחבר דו-פיני לחוט
התקנת מסך המשדר אור במכשיר
ניטור ביצועים לפני איטום
שלב מס '5 - איטום תאי הצילום שהונחו בבית
איטום יכול להיעשות רק על ידי כך לוודא שהסוללה פועלת. לצורך איטום, עדיף להשתמש בתרכובת אפוקסי, אך בהתחשב בעובדה שצריכת החומרים תהיה גדולה, ועלותה היא בערך 40-45 דולר. אם מעט יקר, אתה יכול להשתמש באותו איטום סיליקון במקום.
בעזרת איטום סיליקון, העדיפו את זה שעל אריזתו מציין שהוא מתאים לשימוש בטמפרטורות תת אפסיות.
ישנן שתי דרכים לאטום:
- מילוי מלא כאשר לוחות מלאים באיטום;
- מריחת חומר איטום על החלל שבין תאי הצילום ועל האלמנטים החיצוניים ביותר.
במקרה הראשון, האיטום יהיה אמין יותר. לאחר המזיגה, איטום צריך להתקין. לאחר מכן, פרספקס מותקן על גבי ולחץ בחוזקה אל הצלחות המצופות בסיליקון.
כדי להבטיח ריפוד והגנה נוספת בין המשטח האחורי של תאי הצילום למסגרת העשויה סיבית, בעלי מלאכה רבים ממליצים להתקין כרית מגומי קצף קשיח ברוחב 1.5-2.5 ס"מ.
זה לא הכרחי, אך רצוי בהתחשב בעובדה כי פרוסות הסיליקון שבירות למדי ונפגעות בקלות.
לאחר התקנת פרספקס, מוטל עומס על המבנה, תחת השפעתו נלחצות בועות אוויר. לוח השמש מוכן ולאחר בדיקות חוזרות ונשנות ניתן להתקין אותו במקום שנבחר מראש ולחבר אותו למערכת הסולארית של ביתכם.
סקירה של תאי פוטו שהוזמנו בחנות המקוונת הסינית:
הוראות וידאו לייצור סוללה סולארית:
הכנת מצבר סולארי במו ידיכם אינה משימה קלה. היעילות של מרבית הסוללות הללו נמוכה מזו של לוחות התעשייה ב-10-20%. הדבר החשוב ביותר בתכנון סוללה סולארית הוא לבחור ולהתקין נכון את תאי השמש.
אל תנסה מייד ליצור פאנל שטח ענק. נסה לבנות מכשיר קטן תחילה בכדי להבין את כל הדקויות בתהליך זה.
האם יש לך כישורים מעשיים ביצירת פאנלים סולאריים? אנא שתפו את החוויה שלכם עם המבקרים באתר שלנו - כתבו תגובות בבלוק שלמטה. שם תוכלו לשאול שאלות על נושא המאמר.