Tự làm tấm pin mặt trời cho ngôi nhà riêng. Tự làm tấm pin năng lượng mặt trời cho gia đình

05.03.2020

Mong muốn làm cho hệ thống cung cấp năng lượng của một ngôi nhà riêng hiệu quả hơn, tiết kiệm hơn và thân thiện với môi trường hơn khiến chúng ta phải tìm kiếm những nguồn năng lượng mới. Một trong những phương pháp hiện đại hóa là lắp đặt các tấm pin mặt trời có khả năng chuyển hóa năng lượng mặt trời thành năng lượng điện. Có một giải pháp thay thế tuyệt vời cho thiết bị đắt tiền - pin năng lượng mặt trời tự làm, giúp bạn tiết kiệm tiền từ ngân sách gia đình hàng tháng. Hôm nay chúng ta sẽ nói về cách xây dựng một thứ như vậy. Chúng tôi sẽ xác định tất cả những cạm bẫy và cho bạn biết cách khắc phục chúng.

Để biết thông tin chung về các tính năng thiết kế của tấm pin mặt trời, hãy xem video:

Phát triển dự án hệ thống năng lượng mặt trời

Thiết kế là cần thiết để đặt các tấm trên mái nhà thành công hơn. Càng nhiều ánh sáng mặt trời chiếu vào bề mặt pin và cường độ càng cao thì chúng sẽ tạo ra càng nhiều năng lượng. Để lắp đặt, bạn sẽ cần phía nam của mái nhà. Lý tưởng nhất là các dầm nên nghiêng một góc 90 độ, do đó cần xác định xem hoạt động của các mô-đun ở vị trí nào sẽ mang lại nhiều lợi ích hơn.

Thực tế là pin năng lượng mặt trời tự chế, không giống như pin xuất xưởng, không có cảm biến chuyển động và bộ tập trung đặc biệt. Để thay đổi góc nghiêng, có thể chế tạo cơ cấu điều khiển bằng tay. Nó sẽ cho phép bạn cài đặt các mô-đun gần như theo chiều dọc trong thời kỳ mùa đông, khi mặt trời xuống thấp ở đường chân trời và hạ thấp chúng vào mùa hè, khi điểm chí đạt đến đỉnh điểm. Việc bố trí mùa đông theo chiều dọc cũng có chức năng bảo vệ: nó ngăn tuyết và băng tích tụ trên các tấm pin, từ đó kéo dài tuổi thọ của các mô-đun.

Hiệu quả năng lượng của thiết kế mô-đun có thể được tăng lên bằng cách tạo ra cơ chế đơn giản nhấtđiều khiển, điều này sẽ cho phép bạn thay đổi góc của pin tùy thuộc vào thời gian trong năm và thậm chí cả thời gian trong ngày

Có thể yêu cầu gia cố trước khi lắp pin kết cấu mái, vì một tập hợp nhiều tấm có khối lượng khá lớn. Cần tính toán tải trọng trên mái nhà, có tính đến trọng lượng của không chỉ các tấm pin mặt trời mà còn cả lớp tuyết. Trọng lượng của hệ thống phần lớn phụ thuộc vào vật liệu được sử dụng trong sản xuất.

Số lượng tấm và kích thước của chúng được tính toán dựa trên công suất yêu cầu. Ví dụ, 1 mét vuông mô-đun tạo ra khoảng 120 W, không đủ ngay cả để chiếu sáng đầy đủ các khu dân cư. Khoảng 1 kW năng lượng với 10 m2 tấm pin sẽ cho phép vận hành thiết bị chiếu sáng, TV và máy tính. Tương ứng, thiết kế năng lượng mặt trời với diện tích 20 m2 sẽ đáp ứng được nhu cầu sử dụng của một gia đình 3 người. Khoảng những kích thước này nên được tính toán nếu một ngôi nhà riêng được thiết kế để thường trú.

Chế tạo pin năng lượng mặt trời không nhất thiết phải kết thúc ở việc lắp ráp ban đầu; trong tương lai, các phần tử có thể được tăng lên, từ đó làm tăng hiệu quả của thiết bị

Tùy chọn mô-đun để tự lắp ráp

Mục đích chính của tấm pin mặt trời là tạo ra năng lượng từ tia nắng mặt trời và chuyển đổi thành điện năng. Dòng điện sinh ra là dòng electron tự do được giải phóng bởi sóng ánh sáng. Vì tự lắp ráp Tùy chọn tốt nhất là bộ chuyển đổi đơn tinh thể và đa tinh thể, vì các chất tương tự thuộc loại khác - vô định hình - giảm công suất của chúng xuống 20-40% trong hai năm đầu tiên.

Các tế bào đơn tinh thể tiêu chuẩn có kích thước 3 x 6 inch và có cấu trúc khá mỏng manh, vì vậy chúng phải được xử lý hết sức cẩn thận và chính xác.

Các loại tấm silicon khác nhau đều có ưu và nhược điểm. Ví dụ, các mô-đun đa tinh thể có hiệu suất khá thấp - lên tới 9%, trong khi hiệu suất của các tấm wafer đơn tinh thể đạt 13%. Loại trước duy trì mức công suất ngay cả khi thời tiết nhiều mây, nhưng có tuổi thọ trung bình là 10 năm, công suất của loại sau giảm mạnh vào những ngày nhiều mây, nhưng chúng hoạt động hoàn hảo trong 25 năm.

Một thiết bị tự chế phải có chức năng và đáng tin cậy, vì vậy tốt hơn là bạn nên mua một số bộ phận làm sẵn. Trước khi tạo một tấm pin mặt trời tùy chỉnh, hãy xem eBay, nơi bạn có thể tìm thấy rất nhiều mô-đun có lỗi nhỏ. Thiệt hại nhẹ không ảnh hưởng đến chất lượng công việc nhưng làm giảm đáng kể giá thành của tấm. Giả sử một mô-đun Pin mặt trời đơn tinh thể đặt trên tấm sợi thủy tinh có giá hơn 15 USD một chút và một bộ đa tinh thể gồm 72 mảnh có giá khoảng 90 USD.

Tốt nhất tùy chọn làm sẵn pin mặt trời - một bảng điều khiển có dây dẫn chỉ cần kết nối nối tiếp. Mô-đun không có dây dẫn rẻ hơn nhưng tăng thời gian lắp ráp pin lên nhiều lần

Hướng dẫn làm pin năng lượng mặt trời

Có nhiều lựa chọn để tự lắp ráp các tấm pin mặt trời. Công nghệ phụ thuộc vào số lượng pin mặt trời, mua trước và các vật liệu bổ sung cần thiết để sản xuất vỏ máy. Điều quan trọng cần nhớ là: tổng diện tích của các tấm càng lớn thì thiết bị càng mạnh, nhưng đồng thời trọng lượng của kết cấu cũng tăng lên. Nên sử dụng các mô-đun giống hệt nhau trong một pin, vì mức tương đương hiện tại bằng với các chỉ số của phần tử nhỏ hơn.

Lắp ráp khung mô-đun

Thiết kế của các mô-đun, cũng như kích thước của chúng, có thể tùy ý, vì vậy thay vì các con số, bạn nên dựa vào ảnh và chọn bất kỳ tùy chọn riêng lẻ nào phù hợp cho các phép tính cụ thể.

Pin mặt trời rẻ nhất là những tấm không có dây dẫn. Để sẵn sàng cho việc lắp ráp pin, các dây dẫn trước tiên phải được hàn, đây là một quá trình lâu dài và tốn nhiều công sức.

Để sản xuất vỏ bên trong mà pin mặt trời sẽ được cố định, cần chuẩn bị các vật liệu và dụng cụ sau:

tấm ván ép có kích thước đã chọn;
thanh thấp cho các bên;
keo phổ thông hoặc cho gỗ;
các góc và ốc vít để buộc chặt;
máy khoan;
ván sợi;
mảnh mica;
thuốc nhuộm.

Chúng tôi lấy một miếng gỗ dán làm đế và dán các cạnh thấp xung quanh chu vi. Các thanh dọc theo các cạnh của tấm không được chặn pin mặt trời, vì vậy hãy đảm bảo rằng chiều cao của chúng không vượt quá ¾ inch. Để đảm bảo độ tin cậy, mỗi đường ray dán keo được vặn thêm bằng vít tự khai thác và các góc có thể được cố định bằng các góc kim loại.

Khung gỗ là lựa chọn hợp lý nhất để đặt pin mặt trời. Có thể thay thế bằng khung nhôm góc hoặc bộ khung + kính mua sẵn

Để thông gió, chúng tôi khoan lỗ ở đáy thùng và dọc theo các cạnh. Không được có lỗ trên nắp vì điều này có thể khiến hơi ẩm lọt vào. Các phần tử sẽ được gắn chặt vào các tấm ván sợi, có thể thay thế bằng bất kỳ vật liệu tương tự nào, điều kiện chính là nó không được dẫn dòng điện.

Các lỗ nhỏ để thông gió phải được khoan trên toàn bộ diện tích bề mặt, bao gồm cả hai bên và ray giữa. Nó sẽ cho phép bạn điều chỉnh mức độ ẩm và áp suất bên trong khung

Chúng tôi cắt tấm bìa từ tấm mica, điều chỉnh nó theo kích thước của thân máy. Kính thông thường quá mỏng manh để có thể đặt trên mái nhà. Để bảo vệ các bộ phận bằng gỗ, chúng tôi sử dụng chất tẩm hoặc sơn đặc biệt để xử lý khung và lớp nền ở tất cả các mặt. Sẽ thật tuyệt nếu màu sơn khung phù hợp với màu của mái nhà.

Hội họa không có nhiều chức năng thẩm mỹ mà là chức năng bảo vệ. Mỗi bộ phận cần được phủ ít nhất 2-3 lớp sơn để tránh gỗ bị cong vênh do không khí ẩm hoặc quá nóng về sau.

Lắp đặt pin mặt trời

Chúng tôi bố trí tất cả các mô-đun năng lượng mặt trời thành các hàng chẵn trên đế, lật ngược lại để hàn các dây dẫn. Để làm việc, bạn sẽ cần một mỏ hàn và một vật hàn. Các khu vực hàn trước tiên phải được xử lý bằng bút chì đặc biệt. Để bắt đầu, bạn có thể thực hành trên hai yếu tố, kết nối chúng thành chuỗi. Chúng tôi cũng kết nối tất cả các phần tử trên đế một cách tuần tự, thành một chuỗi và kết quả sẽ là một “con rắn”.

Chúng tôi lắp đặt từng phần tử theo đúng dấu hiệu và đảm bảo rằng dây dẫn của các phần tử lân cận giao nhau tại các điểm hàn

Sau khi kết nối tất cả các phần tử, hãy cẩn thận xoay chúng mặt trước hướng lên. Nếu có nhiều mô-đun, bạn sẽ phải mời người trợ giúp vì rất khó để một người có thể xoay các phần tử được hàn mà không làm hỏng chúng. Nhưng trước đó, chúng tôi phủ keo lên các mô-đun để cố định chúng chắc chắn vào bảng điều khiển. Tốt hơn là sử dụng keo silicon làm keo, và nó phải được dán chặt chẽ ở trung tâm của phần tử, tại một điểm chứ không phải dọc theo các cạnh. Điều này là cần thiết để bảo vệ các tấm khỏi bị vỡ nếu đột ngột xảy ra biến dạng nhẹ ở đế. Một tấm ván ép có thể bị uốn cong hoặc phồng lên do thay đổi độ ẩm và các phần tử được dán ổn định sẽ bị nứt và hỏng.

Sau khi đã cố định các mô-đun vào đế, bạn có thể chạy thử bảng điều khiển và kiểm tra chức năng. Sau đó, chúng tôi đặt đế vào khung đã hoàn thiện và cố định dọc theo các cạnh bằng vít. Để ngăn pin xả qua tấm pin mặt trời, chúng tôi lắp một diode chặn trên tấm pin, cố định nó bằng keo.

Để kết nối chuỗi bạn có thể sử dụng dây đồng hoặc bện cáp, cố định từng phần tử ở cả hai bên và sau đó được cố định bằng keo

Kiểm tra thử giúp thực hiện các tính toán sơ bộ. Trong trường hợp này, hóa ra họ đã đúng - dưới ánh nắng mặt trời không tải, pin tạo ra điện áp 18,88 V

Bên trên phần tử được cài đặt che bằng một màn hình plexiglass bảo vệ. Trước khi sửa nó, chúng tôi kiểm tra lại chức năng của cấu trúc. Nhân tiện, bạn có thể kiểm tra các mô-đun trong toàn bộ quá trình lắp đặt và hàn, theo nhóm nhiều mảnh. Chúng tôi đảm bảo rằng chất bịt kín khô hoàn toàn vì khói của nó có thể bao phủ tấm mica bằng một lớp màng mờ. Chúng tôi trang bị cho dây đầu ra một đầu nối hai chân để có thể sử dụng bộ điều khiển trong tương lai.

Một bảng điều khiển được lắp ráp và hoàn toàn sẵn sàng để sử dụng. Tất cả các thiết bị, bao gồm cả các mặt hàng mua trực tuyến, có giá 105 USD

Hệ thống quang điện của một ngôi nhà riêng

Hệ thống cung cấp năng lượng điện tại nhà sử dụng pin mặt trời có thể chia làm 3 loại:

tự trị;
hỗn hợp;
không có pin.

Nếu ngôi nhà được kết nối với lưới điện trung tâm thì lựa chọn tốt nhất sẽ là hệ thống hỗn hợp: ban ngày nguồn điện được cung cấp từ các tấm pin mặt trời và vào ban đêm từ pin. Mạng trung tâm trong trường hợp này là mạng dự trữ. Khi không thể kết nối với nguồn điện trung tâm, nó được thay thế bằng máy phát điện sử dụng nhiên liệu - xăng hoặc dầu diesel.

Bộ điều khiển là cần thiết để ngăn ngừa đoản mạch vào lúc này tải tối đa, pin - để lưu trữ năng lượng, biến tần - để phân phối và cung cấp năng lượng cho người tiêu dùng

Khi chọn phương án thành công nhất, bạn nên tính đến thời điểm trong ngày mà mức tiêu thụ năng lượng tối đa xảy ra. Ở nhà riêng, thời kỳ cao điểm rơi vào buổi tối, khi mặt trời đã lặn, vì vậy sẽ hợp lý nếu sử dụng kết nối với mạng công cộng hoặc sử dụng thêm máy phát điện, vì việc cung cấp năng lượng mặt trời diễn ra vào ban ngày.

Hệ thống cung cấp điện quang điện sử dụng mạng có cả dòng điện một chiều và xoay chiều, và tùy chọn thứ hai phù hợp để đặt các thiết bị ở khoảng cách hơn 15 m

Đối với những cư dân mùa hè, lịch làm việc thường trùng với giờ ban ngày, hệ thống tiết kiệm năng lượng mặt trời bắt đầu hoạt động khi mặt trời mọc và kết thúc vào buổi tối là phù hợp.

Nội dung:

Bảo vệ điều kiện thoải mái cư trú tại căn hộ hiện đại và nhà riêng không thể làm gì nếu không có năng lượng điện, nhu cầu không ngừng tăng lên. Tuy nhiên, giá của chất mang năng lượng này đang tăng lên đều đặn. Theo đó, tổng chi phí duy trì nhà ở tăng lên. Do đó, pin năng lượng mặt trời tự làm cho nhà riêng, cùng với các nguồn điện thay thế khác, ngày càng trở nên phù hợp. Phương pháp này có thể làm cho một vật thể trở nên độc lập về năng lượng trong điều kiện giá cả tăng cao và mất điện liên tục.

Hiệu suất của tấm pin mặt trời

Vấn đề cung cấp điện tự động cho các thiết bị, dụng cụ trong nhà riêng đã được quan tâm từ lâu. Một trong những lựa chọn năng lượng thay thế là năng lượng mặt trời, điều kiện hiện đạiđã tìm thấy ứng dụng rộng rãi trong thực tế. Yếu tố duy nhất nghi vấn và tranh cãi là hiệu quả của các tấm pin mặt trời không phải lúc nào cũng đáp ứng được mong đợi.

Hiệu suất của các tấm pin mặt trời phụ thuộc trực tiếp vào lượng năng lượng mặt trời. Vì vậy, pin sẽ hoạt động hiệu quả nhất ở những vùng có nhiều ngày nắng. Thậm chí ở lý tưởng Hiệu suất của pin chỉ là 40% và trong điều kiện thực tế con số này thấp hơn nhiều. Một điều kiện khác để hoạt động bình thường là sự hiện diện của các khu vực quan trọng để lắp đặt hệ thống tự hành hệ mặt trời. Nếu cho nhà ở miền quêĐây không phải là vấn đề nghiêm trọng nhưng chủ sở hữu căn hộ phải giải quyết thêm nhiều vấn đề kỹ thuật.

Thiết kế và nguyên lý hoạt động

Hoạt động của các tấm pin mặt trời dựa trên khả năng của tế bào quang điện để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện. Tất cả chúng kết hợp với nhau dưới dạng một trường đa ô, hợp nhất thành một hệ thống chung. Hoạt động của năng lượng mặt trời biến mỗi tế bào thành một nguồn dòng điện, được thu thập và lưu trữ trong pin. Kích thước của tổng diện tích của trường như vậy ảnh hưởng trực tiếp đến sức mạnh của toàn bộ thiết bị. Nghĩa là, với sự gia tăng số lượng tế bào quang điện, lượng điện được tạo ra cũng tăng theo.

Điều này hoàn toàn không có nghĩa là khối lượng bắt buộcđiện chỉ có thể được tạo ra trên những khu vực rất rộng lớn. Có rất nhiều thiết bị gia dụng nhỏ sử dụng năng lượng mặt trời - máy tính, đèn pin và các thiết bị khác.

Ở thời hiện đại nhà ở nông thôn Các thiết bị chiếu sáng sử dụng năng lượng mặt trời ngày càng trở nên phổ biến. Những thiết bị đơn giản và tiết kiệm này chiếu sáng lối đi trong vườn, sân thượng và những nơi cần thiết khác. Vào ban đêm, điện dự trữ vào ban ngày khi có ánh nắng mặt trời sẽ được sử dụng. Việc sử dụng đèn tiết kiệm năng lượng cho phép bạn tiêu thụ điện tích lũy trong một thời gian dài. Việc giải quyết các vấn đề chính về cung cấp năng lượng được thực hiện với sự trợ giúp của các hệ thống khác mạnh hơn cho phép tạo ra đủ lượng điện.

Các loại tấm pin mặt trời chính

Trước khi bắt đầu tự làm các tấm pin mặt trời, bạn nên làm quen với các loại chính của chúng để chọn ra phương án phù hợp nhất cho mình.

Tất cả các bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời được chia thành màng và silicon, phù hợp với cấu trúc và đặc điểm thiết kế của chúng. Tùy chọn đầu tiên được thể hiện bằng pin màng mỏng, trong đó bộ chuyển đổi được chế tạo dưới dạng màng được làm bằng công nghệ đặc biệt. Những cấu trúc này còn được gọi là cấu trúc polymer. Chúng có thể được lắp đặt ở bất kỳ nơi nào có sẵn, tuy nhiên, chúng đòi hỏi nhiều không gian và có hệ số chênh lệch thấp. hành động hữu ích. Ngay cả độ mây trung bình cũng có thể làm giảm 20% hiệu suất của thiết bị quay phim.

Pin silicon có ba loại:

. Thiết kế bao gồm nhiều tế bào có bộ chuyển đổi silicon tích hợp. Chúng được nối với nhau và chứa đầy silicone. Chúng rất dễ sử dụng, nhẹ, linh hoạt và không thấm nước. Nhưng để đảm bảo hoạt động hiệu quả của những loại pin như vậy, cần phải tiếp xúc trực tiếp với ánh nắng mặt trời. Mặc dù hiệu suất tương đối cao - lên tới 22%, nhưng khi có mây, việc phát điện có thể giảm đáng kể hoặc dừng hoàn toàn.
. So với các loại đơn tinh thể, chúng có nhiều bộ chuyển đổi được đặt trong các tế bào hơn. Việc lắp đặt chúng được thực hiện theo các hướng khác nhau, giúp tăng đáng kể hiệu quả hoạt động ngay cả trong điều kiện ánh sáng yếu. Những loại pin này phổ biến nhất, đặc biệt là trong môi trường đô thị.
Vô định hình. Chúng có hiệu quả thấp - chỉ 6%. Tuy nhiên, chúng được coi là rất có triển vọng do khả năng hấp thụ luồng ánh sáng lớn hơn nhiều lần so với hai loại đầu tiên.

Tất cả các loại tấm pin mặt trời được xem xét đều được sản xuất tại nhà máy nên giá của chúng vẫn rất cao. Về vấn đề này, bạn có thể thử tự chế tạo pin năng lượng mặt trời bằng vật liệu rẻ tiền.

Lựa chọn vật liệu và phụ tùng để sản xuất pin năng lượng mặt trời

Do chi phí cao của các nguồn năng lượng mặt trời tự trị khiến chúng không thể tiếp cận được để sử dụng rộng rãi, những người thợ thủ công tại nhà có thể cố gắng tự tay tổ chức sản xuất các tấm pin mặt trời từ vật liệu phế liệu. Cần nhớ rằng khi chế tạo pin không thể chỉ làm bằng những vật liệu sẵn có. Bạn chắc chắn sẽ phải mua các bộ phận của nhà máy, ngay cả khi chúng không phải là mới.

Một bộ chuyển đổi năng lượng mặt trời bao gồm một số yếu tố cơ bản. Trước hết, đây là loại pin nhất định, đã được thảo luận ở trên. Tiếp theo là bộ điều khiển pin, điều khiển mức sạc của pin bằng dòng điện tạo ra. Yếu tố tiếp theo là pin lưu trữ điện. biến đổi D.C. thành biến. Như vậy, tất cả các thiết bị gia dụng được thiết kế ở điện áp 220 volt sẽ có thể hoạt động bình thường.

Mỗi yếu tố này có thể được mua tự do trên thị trường điện tử. Nếu bạn có kiến thức lý thuyết và kỹ năng thực tế nhất định thì hầu hết chúng có thể được thu thập một cách độc lập bằng cách sử dụng đề án tiêu chuẩn, bao gồm cả bộ điều khiển pin năng lượng mặt trời. Để tính toán công suất của bộ chuyển đổi, bạn cần biết nó sẽ được sử dụng cho mục đích gì. Đây có thể chỉ là chiếu sáng hoặc sưởi ấm, cũng như đáp ứng đầy đủ nhu cầu của cơ sở. Về vấn đề này, vật liệu và thành phần sẽ được lựa chọn.

Khi tự tay mình chế tạo pin năng lượng mặt trời, bạn cần xác định không chỉ công suất mà còn cả điện áp hoạt động của mạng. Thực tế là mạng lưới năng lượng mặt trời có thể hoạt động bằng dòng điện một chiều hoặc xoay chiều. Tùy chọn thứ hai được coi là thích hợp hơn vì nó cho phép phân phối điện đến người tiêu dùng trong khoảng cách hơn 15 mét. Khi sử dụng pin đa tinh thể, trung bình từ một mét vuông bạn có thể nhận được khoảng 120 W trong một giờ. Nghĩa là, để có được 300 kW mỗi tháng, sẽ cần có các tấm pin mặt trời có tổng diện tích 20 m2. Đây chính xác là số tiền mà một gia đình bình thường gồm 3-4 người chi tiêu.

Trong nhà riêng và nhà nhỏ kiểu nông thôn, các tấm pin mặt trời được sử dụng, mỗi tấm bao gồm 36 phần tử. Công suất của một bảng là khoảng 65 W. Trong một ngôi nhà riêng hoặc nhà ở nông thôn nhỏ, 15 tấm pin có khả năng tạo ra năng lượng điện lên tới 5 kW mỗi giờ là đủ. Sau khi thực hiện tính toán sơ bộ, bạn có thể mua tấm chuyển đổi. Có thể chấp nhận mua những mặt hàng bị hư hỏng với những khiếm khuyết nhỏ chỉ ảnh hưởng đến vẻ bề ngoài pin. Trong điều kiện hoạt động, mỗi phần tử có khả năng cung cấp khoảng 19 V.

Sản xuất tấm pin mặt trời

Sau khi chuẩn bị tất cả các vật liệu và bộ phận, bạn có thể bắt đầu lắp ráp bộ chuyển đổi. Khi hàn các phần tử, cần tạo khoảng cách giãn nở giữa chúng trong phạm vi 5 mm. Việc hàn phải được thực hiện rất cẩn thận và cẩn thận. Ví dụ: nếu bản ghi không có hệ thống dây điện, chúng sẽ cần được hàn thủ công. Để hoạt động, bạn sẽ cần một mỏ hàn 60 watt, được nối nối tiếp với đèn sợi đốt 100 watt thông thường.

Tất cả các tấm được hàn nối tiếp với nhau. Các tấm có đặc điểm là dễ vỡ hơn, vì vậy nên hàn chúng bằng khung. Trong quá trình khử mối hàn, các điốt được lắp vào mạch cùng với các tấm ảnh, bảo vệ các tế bào quang điện khỏi bị phóng điện khi mức ánh sáng giảm hoặc bóng tối hoàn toàn bao trùm. Với mục đích này, các nửa của bảng điều khiển được kết hợp trong một bus chung, bus này lần lượt xuất ra khối đầu cuối, nhờ đó tạo ra điểm giữa. Các điốt tương tự bảo vệ pin khỏi bị xả vào ban đêm.

Một trong những điều kiện chính để pin hoạt động hiệu quả là việc hàn tất cả các điểm và linh kiện chất lượng cao. Trước khi lắp đặt lớp nền, những nơi này phải được kiểm tra. Để tạo ra dòng điện, nên sử dụng dây dẫn có tiết diện nhỏ, ví dụ như cáp loa cách điện bằng silicon. Tất cả các dây được bảo đảm bằng keo. Sau đó, vật liệu cho bề mặt mà các tấm sẽ được gắn vào sẽ được chọn. Đặc tính phù hợp nhất là đặc tính của thủy tinh, truyền ánh sáng tốt hơn nhiều so với cacbonat hoặc thủy tinh plexi.

Khi chế tạo pin năng lượng mặt trời từ vật liệu ngẫu hứng, bạn cần chăm sóc hộp đựng cẩn thận. Thông thường hộp được làm bằng dầm gỗ hoặc góc nhôm, sau đó kính được đặt vào trong đó bằng keo dán. Chất trám kín phải lấp đầy mọi khuyết điểm và sau đó khô hoàn toàn. Nhờ đó, bụi sẽ không lọt vào bên trong và tấm ảnh sẽ không bị bẩn trong quá trình hoạt động.

Tiếp theo, một tấm có các tế bào quang điện hàn được lắp trên kính. Nó có thể được sửa những cách khác, tuy nhiên, nhất lựa chọn tối ưuđược coi là nhựa epoxy hoặc chất bịt kín trong suốt. Toàn bộ bề mặt kính được phủ đều bằng nhựa epoxy, sau đó các đầu dò được lắp đặt trên đó. Khi sử dụng chất bịt kín, việc buộc chặt được thực hiện tại các điểm ở trung tâm của mỗi phần tử. Khi kết thúc quá trình lắp ráp, bạn sẽ nhận được một hộp kín, bên trong có đặt pin năng lượng mặt trời. Thiết bị đã hoàn thành sẽ tạo ra khoảng 18-19 volt, đủ để sạc pin 12 volt.

Khả năng sưởi ấm nhà

Sau khi pin năng lượng mặt trời tự chế được lắp ráp, mọi chủ sở hữu có thể sẽ muốn thử nghiệm hoạt động của nó. Vấn đề quan trọng nhất là sưởi ấm ngôi nhà, vì vậy điều đầu tiên cần kiểm tra là khả năng sưởi ấm bằng năng lượng mặt trời.

Bộ thu năng lượng mặt trời được sử dụng để sưởi ấm. Với sự trợ giúp của bộ thu chân không, ánh sáng mặt trời được chuyển thành nhiệt. Các ống thủy tinh mỏng chứa đầy chất lỏng, được làm nóng bởi mặt trời và truyền nhiệt sang nước đặt trong bể chứa. Trong trường hợp của chúng tôi, phương pháp này không phù hợp vì Chúng ta đang nói về riêng về việc chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện.

Tất cả phụ thuộc vào sức mạnh của thiết bị được sử dụng. Trong mọi trường hợp, việc đun nóng nước trong lò hơi sẽ tiêu tốn phần lớn năng lượng nhận được. Nếu đun nóng 100 lít nước đến 70-80 độ thì sẽ mất khoảng 4 giờ. Công suất tiêu thụ điện của nồi hơi nước có bộ phận làm nóng 2 kW sẽ là 8 kW. Khi tạo ra điện 5 kW mỗi giờ sẽ không có vấn đề gì. Tuy nhiên, khi diện tích pin nhỏ hơn 10 m2, việc sưởi ấm một ngôi nhà riêng với sự trợ giúp của chúng trở nên bất khả thi.

Nguyên liệu thô được sử dụng là cát thạch anh có hàm lượng silicon dioxide (SiO 2) cao. Nó trải qua quá trình thanh lọc nhiều giai đoạn để loại bỏ oxy. Xảy ra bằng cách nấu chảy và tổng hợp ở nhiệt độ cao với việc bổ sung hóa chất.

Tinh thể đang phát triển.

Silicon tinh khiết chỉ đơn giản là những mảnh vụn rải rác. Để sắp xếp cấu trúc, các tinh thể được phát triển bằng phương pháp Czochralski. Nó xảy ra như thế này: các miếng silicon được đặt trong nồi nấu kim loại, nơi chúng nóng lên và tan chảy. Một hạt giống được hạ xuống trong sự tan chảy - có thể nói, một mẫu tinh thể trong tương lai. Các nguyên tử được sắp xếp theo cấu trúc rõ ràng và phát triển trên từng lớp hạt. Quá trình phát triển kéo dài nhưng kết quả là một tinh thể lớn, đẹp và quan trọng nhất là đồng nhất.

Sự đối đãi.

Giai đoạn này bắt đầu bằng việc đo, hiệu chỉnh và xử lý tinh thể đơn thành hình dạng mong muốn. Thực tế là khi ra khỏi nồi nấu theo mặt cắt ngang, nó có hình tròn, không thuận tiện cho lắm cho công việc tiếp theo. Do đó, nó có dạng hình vuông giả. Tiếp theo, tinh thể đơn đã được xử lý với các sợi thép ở dạng huyền phù cacbua-silic hoặc bằng dây tẩm kim cương được cắt thành các tấm có độ dày 250-300 micron. Chúng được làm sạch, kiểm tra các khuyết tật và lượng năng lượng được tạo ra.

Tạo ra một tế bào quang điện.

Để cho phép silicon tạo ra năng lượng, boron (B) và phốt pho (P) được thêm vào nó. Nhờ đó, lớp phốt pho nhận được các electron tự do (phía loại n), trong khi phía boron nhận được sự vắng mặt của các electron, tức là. lỗ (phía loại p). Vì vậy, giữa phốt pho và bo xuất hiện tiếp giáp p-n. Khi ánh sáng chiếu vào tế bào, từ mạng nguyên tử các lỗ trống và các electron sẽ bị đánh bật ra, xuất hiện trong lãnh thổ của điện trường, chúng phân tán theo hướng tích điện của chúng. Nếu bạn kết nối một dây dẫn bên ngoài, chúng sẽ cố gắng bù lại các lỗ ở phần còn lại của tấm, điện áp và dòng điện sẽ xuất hiện. Để sản xuất nó, dây dẫn được hàn ở cả hai mặt của tấm.

Lắp ráp các mô-đun.

Các tấm đầu tiên được kết nối thành chuỗi, sau đó thành khối. Thông thường một tấm có công suất 2 W và điện áp 0,6 V. Càng có nhiều cell thì pin sẽ càng mạnh. Kết nối chúng nối tiếp sẽ tạo ra một mức điện áp nhất định, trong khi kết nối chúng song song sẽ làm tăng cường độ dòng điện tạo ra. Để đạt được các thông số điện cần thiết của toàn bộ mô-đun, các phần tử nối tiếp và song song được kết hợp. Tiếp theo, các tế bào được bao phủ màng bảo vệ, chuyển sang kính và đặt trong khung hình chữ nhật, gắn chặt hộp đựng mối nối hai mạch điện. Mô-đun hoàn thiện sẽ trải qua bài kiểm tra cuối cùng - đo các đặc tính dòng điện-điện áp. Mọi thứ đều có thể được sử dụng!

Trước khi tạo tác giả, tôi đã đọc rất nhiều về việc sử dụng năng lượng tái tạo năng lượng thay thế, và hơn hết, anh bị thu hút bởi việc sử dụng năng lượng mặt trời bằng các tấm pin mặt trời, vì phương pháp này đơn giản nhất và các tấm pin không cần bảo trì đặc biệt trong quá trình vận hành. Điểm trừ duy nhất là giá của các mẫu tấm pin mặt trời do nhà máy sản xuất rất cao. Vì vậy, tác giả quyết định tự mình làm chúng.

Hãy xem xét các giai đoạn chính của việc mô hình hóa và tạo ra các tấm pin mặt trời.

Tác giả đã đặt hàng các yếu tố cơ bản để tạo ra các tấm pin mặt trời thông qua eBay. Bộ linh kiện chính có giá khoảng 100 USD và nhựa epoxy, vốn đã được đặt hàng từ một công ty ở St. Petersburg, có giá 1.300 rúp mỗi kg. Chiếc kính gắn mọi thứ có giá 350 rúp mỗi chiếc.

Mục tiêu chính của tác giả là tạo ra các tấm pin mặt trời chất lượng cao tại nhà, trông bình thường và có tuổi thọ rất dài. Chính vì lý do này mà tác giả đã không tiết kiệm nhựa epoxy quang học và bản thân các phần tử.

Đây là tập hợp tất cả các yếu tố cơ bản để lắp ráp một tấm pin mặt trời. Bộ chính cũng bao gồm lốp xe và bút chì có chất trợ dung, những thứ cần thiết trong quá trình hàn các phần tử:

Và đây là bức ảnh về chất quang học siêu trong suốt rất đặc biệt đó nhựa epoxy:

Để kiểm tra nhựa epoxy trong suốt cũng như tốc độ đông cứng của nó, trước tiên tác giả chỉ sử dụng nó trên một phần tử. Hình ảnh dưới đây cho thấy kết quả của hành động này.

Kết quả là độ trong suốt trở nên hoàn hảo và giá của nhựa epoxy hoàn toàn hợp lý.

Lấy cảm hứng từ kết quả chất lượng cao như vậy, tác giả tiếp tục lắp ráp tất cả các phần tử thành một tấm pin mặt trời.
Nhưng trước khi hàn các phần tử chính, người ta đã quyết định làm một đế để gắn các phần tử này vào, để trong quá trình hàn có thể tập trung vào các kích thước nhất định của bảng điều khiển trong tương lai.

Một khung nhôm được làm từ sắt góc. Sau đó tác giả áp dụng một lớp keo silicone và lắp kính. Kết quả là tạo ra một khung kín cho các tế bào quang điện của tấm pin mặt trời trong tương lai.

Trong khi khung đang khô, tác giả bắt đầu hàn các phần tử.

250 gam nhựa epoxy đã được chuẩn bị, tác giả phủ một lớp đều lên kính trên toàn bộ bề mặt. Trong loại nhựa này, tôi đã cài đặt tất cả 36 phần tử theo thứ tự hàng, sau đó hàn chúng lại với nhau.

Ở giai đoạn này, vấn đề đầu tiên nảy sinh mà tác giả không nhận ra ngay. Bản thân các phần tử hóa ra không hoàn toàn phẳng mà hơi cong ở các cạnh, vì vậy để gắn chúng chắc chắn vào kính bằng nhựa, bạn phải dùng vật nặng ấn cẩn thận và đợi cho đến khi chúng dính chặt; quá trình này mất khá nhiều thời gian. rất nhiều nỗ lực, vì bản thân các thành phần của tấm pin mặt trời rất dễ vỡ . Chính vì lý do này mà tác giả đã quyết định hàn các phần tử trực tiếp vào bên trong khung chứ không phải hàn trước. Xét cho cùng, khi chuyển cấu trúc các phần tử đã được hàn lên kính, nguy cơ làm hỏng các phần tử đã hàn sẽ tăng lên gấp nhiều lần. Ngoài ra, việc cố định các bộ phận vào kính trước khi hàn mang lại một số lợi thế về hình thức thẩm mỹ của bảng điều khiển. Nhờ cách tiếp cận này, không còn bọt khí nào bên dưới các bộ phận và toàn bộ cấu trúc cuối cùng trông giống như nguyên khối.

Đây là hình ảnh các tấm đã được lắp ráp:

Sau đó anh ấy bắt đầu thử nghiệm tấm pin mặt trời. Để làm điều này, ông đặt nó với các tế bào quang điện hướng về phía ánh sáng mặt trời và đo dòng điện ngắn mạch, cường độ của nó là 3,6 A. Chính con số này đã được thể hiện trong đặc tính của các phần tử, và do đó bảng điều khiển được lắp ráp chính xác và đầy đủ. hoạt động.

Dưới đây là hình ảnh mặt sau của tấm pin mặt trời. Như bạn có thể thấy, tất cả các phần tử đều được bảo vệ khỏi hiện tượng tự nhiên môi trường bên ngoài (mưa, tuyết, gió, bụi bẩn), đảm bảo tuổi thọ lâu dài của chúng.

Các tấm thậm chí có thể chịu được mưa đá như thế này:

Suy thoái sinh thái, giá năng lượng tăng cao, mong muốn tự chủ và độc lập khỏi những ý tưởng bất chợt của các chính khách - đây chỉ là một vài yếu tố buộc những người bình thường cứng rắn nhất phải từ bỏ ánh mắt mơ mộng của mình tài nguyên thay thế năng lượng. Đối với hầu hết đồng bào của chúng tôi, suy nghĩ về năng lượng “xanh” vẫn là một ý tưởng cố định - chúng có tác động giá cao về thiết bị, và kết quả là sự thua lỗ của liên doanh. Nhưng không ai cấm bạn thực hiện cài đặt để tự mình nhận được năng lượng miễn phí! Hôm nay chúng ta sẽ nói về cách chế tạo pin năng lượng mặt trời bằng chính đôi tay của bạn và xem xét triển vọng sử dụng nó trong cuộc sống hàng ngày.

Pin năng lượng mặt trời: nó là gì?

Nhân loại bừng lửa ý tưởng biến đổi bức xạ năng lượng mặt trời vào năng lượng điện từ những năm 30 của thế kỷ trước. Sau đó, các nhà khoa học của Viện Hàn lâm Khoa học Liên Xô đã công bố việc tạo ra các tinh thể đồng-tali bán dẫn, trong đó dòng điện bắt đầu chạy dưới tác động của các tia sáng. Ngày nay, hiện tượng này được gọi là hiệu ứng quang điện và được sử dụng rộng rãi cả trong các nhà máy điện mặt trời cũng như trong nhiều loại cảm biến.

Những tấm pin mặt trời đầu tiên được biết đến từ những năm 50 của thế kỷ trước.

Cường độ dòng điện của một tế bào quang điện được đo bằng microamp, do đó, để thu được bất kỳ năng lượng điện đáng kể nào, chúng được kết hợp thành các khối. Nhiều mô-đun như vậy tạo thành nền tảng của pin năng lượng mặt trời (SB), có thể được sử dụng để kết nối nhiều loại pin khác nhau. các thiết bị điện tử. Nếu chúng ta nói về một thiết bị hoàn chỉnh có thể được cài đặt dưới bầu trời rộng mở, thì sẽ đúng hơn khi nói về một tấm pin mặt trời (SP) với thiết kế bảo vệ việc lắp ráp các mô-đun quang điện khỏi các yếu tố bên ngoài.

Phải nói rằng hiệu suất của các hệ thống điện mặt trời đầu tiên thậm chí không đạt tới 10% - cả những thiếu sót của công nghệ bán dẫn và những tổn thất không thể khắc phục liên quan đến sự phản xạ, phân tán hoặc hấp thụ của luồng ánh sáng bị ảnh hưởng. Nhiều thập kỷ làm việc chăm chỉ của các nhà khoa học đã mang lại kết quả và ngày nay hiệu suất của pin mặt trời hiện đại nhất đạt tới 26%. Đối với những phát triển đầy hứa hẹn, ở đây thậm chí còn cao hơn - lên tới 46%! Tất nhiên, người đọc chú ý có thể lập luận rằng các máy phát điện khác hoạt động với hiệu suất năng lượng 95–98%. Tuy nhiên, chúng ta không nên quên rằng chúng ta đang nói về năng lượng hoàn toàn tự do, giá trị của năng lượng này vào một ngày nắng vượt quá 100 W trên một mét vuông. tôi bề mặt trái đất môi giây.

Các tấm pin mặt trời hiện đại tạo ra điện ở quy mô công nghiệp

Điện thu được nhờ sự trợ giúp của các tấm pin mặt trời có thể được sử dụng tương tự như điện thu được ở các nhà máy điện thông thường - để cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện tử khác nhau, chiếu sáng, sưởi ấm, v.v. Điểm khác biệt duy nhất là đầu ra của mô-đun quang điện tử là không đổi, không thay đổi. hiện tại thực sự là một lợi thế. Vấn đề là bất kỳ hệ mặt trời nào chỉ hoạt động vào ban ngày và sức mạnh của nó phụ thuộc rất nhiều vào độ cao của mặt trời so với đường chân trời. Vì SB không thể hoạt động vào ban đêm nên điện phải được tích trữ trong pin và chúng đều là nguồn điện một chiều.

Thiết bị và nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động của pin điện dựa trên nguyên tắc sau: hiện tượng vật lý như tính bán dẫn và hiệu ứng quang điện. Bất kỳ pin mặt trời nào cũng dựa trên chất bán dẫn, các nguyên tử thiếu electron (độ dẫn loại p) hoặc dư thừa chúng (loại n). Nói cách khác, cấu trúc hai lớp được sử dụng với lớp n làm cực âm và lớp p làm cực dương. Do lực giữ của các điện cực “phụ” trong lớp n bị suy yếu (các nguyên tử không có đủ năng lượng cho chúng), nên chúng dễ dàng bị bật ra khỏi vị trí khi bị bắn phá bởi các photon ánh sáng. Tiếp theo, các electron di chuyển vào các “lỗ” tự do của lớp p và quay trở lại cực âm thông qua tải điện (hoặc pin) được kết nối - đây là cách dòng điện chạy qua, bị kích thích bởi dòng bức xạ mặt trời.

Việc chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng điện có thể thực hiện được nhờ hiệu ứng quang điện, được Einstein mô tả trong công trình của ông

Như đã nói ở trên, năng lượng từ một tế bào quang điện cực kỳ nhỏ nên chúng được kết hợp thành các mô-đun. Bằng cách kết nối nối tiếp một số bộ phận như vậy, điện áp của pin sẽ tăng lên và song song đó là dòng điện tăng lên. Do đó, khi biết các thông số điện của một ô, bạn có thể lắp ráp một cục pin có công suất cần thiết.

Điện nhận được từ pin mặt trời có thể được lưu trữ trong pin và sau khi chuyển đổi thành 220 V, được sử dụng để cấp nguồn cho các thiết bị gia dụng thông thường

Để bảo vệ khỏi ảnh hưởng của khí quyển, các mô-đun bán dẫn được lắp đặt trong một khung cứng và được phủ bằng kính để tăng khả năng truyền ánh sáng. Vì năng lượng mặt trời chỉ có thể được sử dụng vào ban ngày nên pin được sử dụng để tích lũy năng lượng - điện tích của chúng có thể được sử dụng khi cần thiết. Biến tần được sử dụng để tăng điện áp và điều chỉnh nó theo nhu cầu của các thiết bị gia dụng.

Video: cách thức hoạt động của tấm pin mặt trời

Phân loại mô-đun quang điện

Ngày nay, việc sản xuất các tấm pin mặt trời đi theo hai con đường song song. Một mặt, thị trường chứa các mô-đun quang điện được tạo ra trên cơ sở silicon, mặt khác là các mô-đun phim được tạo ra bằng cách sử dụng các nguyên tố đất hiếm, polyme hiện đại và chất bán dẫn hữu cơ.

Pin mặt trời silicon phổ biến hiện nay được chia thành nhiều loại:

đơn tinh thể;
đa tinh thể;
vô định hình.

Để sử dụng trong pin mặt trời tự chế, tốt nhất nên sử dụng các mô-đun silicon đa tinh thể. Mặc dù hiệu suất của loại thứ hai thấp hơn so với các nguyên tố đơn tinh thể, hiệu suất của chúng không bị ảnh hưởng mạnh bởi ô nhiễm bề mặt, mây thấp hoặc góc tới của ánh sáng mặt trời.

Không khó để phân biệt các mô-đun silicon đa tinh thể với các mô-đun đơn tinh thể - trước đây có màu nhạt hơn tông màu xanh với các hoa văn “băng giá” rõ rệt trên bề mặt. Ngoài ra, loại tấm quang điện có thể được xác định bằng hình dạng của chúng - đơn tinh thể có các cạnh tròn, trong khi đối thủ cạnh tranh gần nhất của nó (đa tinh thể) là một hình chữ nhật rõ rệt.

Đối với pin làm từ silicon vô định hình, chúng thậm chí còn ít phụ thuộc vào điều kiện thời tiết và do tính linh hoạt của chúng, chúng thực tế không có nguy cơ bị hư hỏng trong quá trình lắp ráp. Tuy nhiên, việc sử dụng chúng cho mục đích riêng của chúng bị hạn chế bởi công suất riêng khá thấp trên mỗi 1. mét vuông bề mặt và do chi phí cao.

Pin mặt trời silicon là loại tấm quang điện phổ biến nhất, vì vậy chúng thường được sử dụng để chế tạo các thiết bị tự chế.

Sự xuất hiện của các mô-đun quang điện dạng màng được thúc đẩy bởi cả nhu cầu giảm chi phí của các tấm pin mặt trời và nhu cầu có được các hệ thống bền bỉ và hiệu quả hơn. Ngày nay ngành công nghiệp này đang làm chủ việc sản xuất các mô-đun điện mặt trời mỏng dựa trên:

cadmium Telluride có hiệu suất lên tới 12% và chi phí 1 W thấp hơn 20–30% so với các tinh thể đơn lẻ;
selenua đồng và indium - hiệu suất 15–20%;
hợp chất polymer - độ dày lên tới 100 nm, với hiệu suất - lên tới 6%.

Vẫn còn quá sớm để nói về khả năng sử dụng mô-đun phim để xây dựng một trạm điện mặt trời bằng chính đôi tay của bạn. Mặc dù chi phí phải chăng nhưng chỉ có một số công ty tham gia sản xuất pin mặt trời Telluride-cadmium, polymer và đồng-indium.

Những ưu điểm như vậy của tế bào quang điện dạng phim như hiệu suất cao và độ bền cơ học cho phép chúng tôi hoàn toàn tin tưởng rằng chúng là tương lai của năng lượng mặt trời

Mặc dù bạn có thể tìm thấy những loại pin được sản xuất bằng công nghệ phim được bày bán nhưng hầu hết chúng đều được trình bày dưới dạng những sản phẩm hoàn chỉnh. Chúng tôi quan tâm đến các mô-đun riêng lẻ mà từ đó bạn có thể chế tạo một tấm pin mặt trời tự chế rẻ tiền - chúng vẫn còn thiếu trên thị trường.

Dữ liệu tóm tắt cho Hiệu suất năng lượng mặt trời các yếu tố được sản xuất bởi ngành công nghiệp được trình bày trong bảng.

Bảng: Hiệu suất của pin mặt trời hiện đại

Tôi có thể lấy tế bào quang điện ở đâu và có thể thay thế chúng bằng thứ khác không?

Ngày nay, việc mua các tấm wafer đơn tinh thể hoặc đa tinh thể phù hợp để lắp ráp tấm pin mặt trời không phải là vấn đề khó khăn. Câu hỏi đặt ra là bản thân ý tưởng đó là gì? máy phát điện tự chếđiện miễn phí ngụ ý kết quả là sẽ rẻ hơn đáng kể so với điện tương đương tại nhà máy. Nếu bạn mua mô-đun quang điện tại địa phương, bạn sẽ không thể tiết kiệm được nhiều.

Trên các sàn giao dịch nước ngoài, pin mặt trời được trình bày dưới dạng phạm vi rộng- bạn có thể mua một sản phẩm hoặc một bộ mọi thứ cần thiết để lắp ráp và kết nối pin năng lượng mặt trời

Với mức giá hợp lý, pin mặt trời có thể được tìm thấy trên các nền tảng giao dịch nước ngoài, chẳng hạn như eBay hoặc AliExpress.. Ở đó chúng được trình bày với nhiều chủng loại và giá cả rất phải chăng. Ví dụ, đối với dự án của chúng tôi, các tấm đa tinh thể thông thường có kích thước 3x6 inch là phù hợp. Trong điều kiện lý tưởng, chúng có thể tạo ra dòng điện 0,5 V và lên đến 3 A, tức là 1,5 W năng lượng điện.

Nếu bạn mong muốn tiết kiệm càng nhiều càng tốt hoặc cố gắng sức mạnh riêng, thì không cần phải mua ngay toàn bộ mô-đun tốt - bạn có thể sử dụng những mô-đun không đạt tiêu chuẩn. Trên cùng một eBay hoặc AliExpress, bạn có thể tìm thấy những bộ đĩa có vết nứt nhỏ, sứt mẻ các góc và các khuyết tật khác - những sản phẩm được gọi là loại “B”. TRÊN đặc điểm kỹ thuật Với tế bào quang điện, hư hỏng bên ngoài không ảnh hưởng đến giá cả, điều này không thể nói về giá cả - những bộ phận bị lỗi có thể được mua rẻ hơn 2-3 lần so với những bộ phận có hình thức bán trên thị trường. Đó là lý do tại sao nên sử dụng chúng để thử nghiệm công nghệ trên tấm pin mặt trời đầu tiên của bạn.

Khi chọn mô-đun quang điện tử, bạn sẽ thấy các phần tử nhiều loại khác nhau và kích thước. Đừng cho rằng diện tích bề mặt của chúng càng lớn thì điện áp chúng tạo ra càng cao. Cái này sai. Các phần tử cùng loại tạo ra cùng một điện áp bất kể kích thước. Điều tương tự không thể nói về sức mạnh hiện tại - ở đây quy mô là rất quan trọng.

Mặc dù các thành phần lỗi thời có thể được sử dụng làm tế bào quang điện, nhưng các điốt và bóng bán dẫn mở có điện áp và dòng điện quá thấp - sẽ cần hàng nghìn thiết bị như vậy

Tôi muốn cảnh báo ngay với bạn rằng không có ích gì khi tìm kiếm một thiết bị tương tự giữa các thiết bị điện tử khác nhau trong tay. Có, bạn có thể có được một mô-đun quang điện tử đang hoạt động từ các điốt hoặc bóng bán dẫn mạnh mẽ được lấy từ đài hoặc TV cũ. Và thậm chí còn tạo ra pin bằng cách kết nối một số phần tử này thành một chuỗi. Tuy nhiên, sẽ không thể cấp nguồn cho bất cứ thứ gì mạnh hơn máy tính hoặc đèn pin LED bằng một “tấm năng lượng mặt trời” như vậy do đặc tính kỹ thuật quá yếu của một mô-đun duy nhất.

Nguyên lý tính năng lượng pin

Để tính toán công suất cần thiếtĐối với hệ thống điện năng lượng mặt trời tự chế, bạn cần biết lượng điện tiêu thụ hàng tháng. Thông số này dễ xác định nhất - lượng điện tiêu thụ tính bằng kilowatt giờ có thể được nhìn thấy trên đồng hồ hoặc tìm ra bằng cách xem các hóa đơn mà doanh nghiệp bán năng lượng thường xuyên gửi. Vì vậy, nếu chi phí là 200 kWh chẳng hạn thì pin năng lượng mặt trời sẽ tạo ra khoảng 7 kWh điện mỗi ngày.

Khi tính toán, cần lưu ý rằng các tấm pin mặt trời chỉ tạo ra điện vào ban ngày và hiệu suất của chúng phụ thuộc vào cả góc của Mặt trời phía trên đường chân trời và điều kiện thời tiết. Trung bình, có tới 70% tổng lượng năng lượng được tạo ra từ 9 giờ sáng đến 4 giờ chiều, và khi có mây hoặc sương mù nhẹ, công suất của các tấm pin sẽ giảm 2-3 lần. Nếu bầu trời bị bao phủ bởi những đám mây liên tục thì tốt nhất bạn có thể nhận được 5–7% công suất tối đa của hệ mặt trời.

Biểu đồ hiệu suất năng lượng của pin mặt trời cho thấy phần lớn năng lượng được tạo ra xảy ra trong khoảng thời gian từ 9 đến 16 giờ

Xem xét tất cả những điều trên, có thể tính toán rằng để thu được 7 kWh năng lượng trong điều kiện lý tưởng, bạn sẽ cần một dãy tấm pin có công suất ít nhất là 1 kW. Nếu chúng ta tính đến sự giảm năng suất liên quan đến những thay đổi về góc tới của tia, các yếu tố thời tiết, cũng như tổn thất trong pin và bộ chuyển đổi năng lượng, thì con số này phải tăng ít nhất 50–70%. Nếu chúng ta tính đến hình trên, thì đối với ví dụ đang xem xét, chúng ta sẽ cần một tấm pin mặt trời có công suất 1,7 kW.

Tính toán thêm phụ thuộc vào loại tế bào quang điện nào sẽ được sử dụng. Ví dụ: hãy lấy các tế bào đa tinh thể 3˝×6˝ đã đề cập trước đó (diện tích 0,0046 m2) với điện áp 5 V và dòng điện lên đến 3 A. Để thu thập một dãy tế bào quang điện có điện áp đầu ra là 12 V và dòng điện 1.700 W/ 12 V = 141 A, bạn sẽ cần kết nối 24 phần tử liên tiếp (kết nối nối tiếp cho phép bạn tính tổng điện áp) và sử dụng 141 A / 3 A = 47 hàng như vậy (1.128 tấm). Diện tích của pin khi được đặt càng dày đặc càng tốt sẽ là 1.128 x 0,0046 = 5,2 mét vuông. tôi

Để tích lũy và chuyển đổi năng lượng mặt trời thành điện áp 220 Volt thông thường, bạn sẽ cần một loạt pin, bộ điều khiển sạc và bộ biến tần tăng áp.

Để lưu trữ điện, người ta sử dụng pin có điện áp 12 V, 24 V hoặc 48 V và công suất của chúng phải đủ để chứa cùng 7 kWh năng lượng đó. Nếu chúng ta lấy loại pin chì 12 volt thông thường (khác xa loại pin phổ biến nhất sự lựa chọn tốt nhất), thì công suất của chúng ít nhất phải là 7.000 Wh/12 V = 583 Ah, tức là ba cục pin lớn 200 ampe-giờ mỗi cục. Cần lưu ý rằng hiệu suất của pin không quá 80% và khi điện áp được chuyển đổi bằng biến tần thành 220 V, 15 đến 20% năng lượng sẽ bị mất. Hậu quả là bạn sẽ phải mua thêm ít nhất một cục pin cùng loại để bù đắp mọi tổn thất.

Về câu hỏi về khả năng sử dụng các tấm pin mặt trời điện cho mục đích sưởi ấm

Như bạn có thể đã nhận thấy, cụm từ “pin năng lượng mặt trời” hoặc “tấm pin mặt trời” liên tục được nhắc đến trong bối cảnh một thiết bị có tính chất điện. Điều này không được thực hiện một cách tình cờ, vì các tấm pin mặt trời hoặc pin khác thường được gọi là bộ thu địa chất theo cách tương tự.

Một số bộ thu năng lượng mặt trời có thể cung cấp một ngôi nhà nước nóng và sẽ chịu một phần chi phí sưởi ấm

Khả năng chuyển đổi trực tiếp năng lượng bức xạ mặt trời thành nhiệt có thể làm tăng đáng kể năng suất của việc lắp đặt như vậy. Do đó, các bộ thu địa kỹ thuật hiện đại với lớp phủ ống chân không chọn lọc có hiệu suất 70–80% và có thể được sử dụng cả trong hệ thống cấp nước nóng và sưởi ấm cơ sở.

Thiết kế bộ thu năng lượng mặt trời với ống chân không giảm thiểu truyền nhiệt ra môi trường bên ngoài

Quay trở lại câu hỏi có thể sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời để cung cấp năng lượng hay không thiết bị sưởi ấm, chúng ta hãy xem lượng nhiệt cần thiết, chẳng hạn như đối với một ngôi nhà rộng 70 mét vuông. mét. Dựa trên các khuyến nghị tiêu chuẩn về 100 W nhiệt trên 1 mét vuông. m diện tích phòng, chúng tôi nhận được chi phí 7 kW năng lượng mỗi giờ hoặc khoảng 70 kWh mỗi ngày (các thiết bị sưởi sẽ không được bật liên tục).

Tức là 10 cục pin tự chế có tổng diện tích 52 m2. Bạn có thể tưởng tượng một bức tượng khổng lồ rộng 4 m và dài hơn 13 m cũng như một khối pin 12 volt có tổng công suất 7200 ampe giờ không? Một hệ thống như vậy thậm chí sẽ không thể tự cung cấp năng lượng trước khi hết pin. Như bạn có thể thấy, vẫn còn quá sớm để nói về tính khả thi của việc sử dụng các tấm pin mặt trời cho mục đích sưởi ấm.

Lựa chọn vị trí lắp đặt tấm pin năng lượng mặt trời

Cần phải chọn nơi lắp đặt tấm pin mặt trời ở giai đoạn thiết kế. Đây có thể là mái dốc hướng về phía Nam hoặc một khu vực mở trên khu vực ngoại thành. Tất nhiên, cách thứ hai được ưa chuộng hơn vì nhiều lý do:

pin năng lượng mặt trời lắp bên dưới dễ bảo trì hơn;
việc gắn thiết bị quay trên mặt đất dễ dàng hơn;
loại bỏ tải trọng bổ sung trên mái nhà và hư hỏng của nó khi lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời.

Vị trí lắp đặt bảng điện phải có ánh sáng mặt trời suốt cả ngày, không để cây cối, nhà cửa gần đó có thể tạo bóng trên bề mặt bảng điện.

Khi chọn nơi lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời, hãy nhớ tính đến khả năng che nắng cho các tấm pin mặt trời với các vật thể xung quanh

Tình huống thứ hai buộc chúng ta phải tìm kiếm địa điểm như vậy trước khi bắt đầu lắp ráp pin năng lượng mặt trời có liên quan đến việc xác định kích thước của tấm pin. Bằng cách tự tay lắp ráp thiết bị, chúng ta có thể khá linh hoạt trong việc lựa chọn kích thước của nó. Kết quả là, bạn có thể có được một bản cài đặt hoàn toàn phù hợp với bên ngoài.

Hãy bắt đầu chế tạo pin năng lượng mặt trời bằng chính đôi tay của chúng ta

Sau khi thực hiện tất cả các tính toán cần thiết và quyết định vị trí lắp đặt pin năng lượng mặt trời, bạn có thể bắt đầu sản xuất nó.

Bạn sẽ cần gì ở nơi làm việc?

Ngoài pin mặt trời đã mua, khi chế tạo một tấm pin năng lượng mặt trời điện bạn sẽ cần những vật liệu sau:

dây đồng bện;
hàn;
xe buýt đặc biệt để kết nối các dây dẫn của tế bào quang điện;
Điốt Schottky, được thiết kế cho dòng điện tối đa của một tế bào;
hàn;
thanh gỗ hoặc góc nhôm;
ván ép hoặc OSB;
Ván sợi hoặc vật liệu điện môi dạng tấm cứng khác;
tấm mica (bạn có thể sử dụng polycarbonate, kính siêu trong suốt chống phản chiếu hoặc kính cửa sổ hấp thụ tia hồng ngoại có độ dày ít nhất 4 mm);
keo silicone;
vít tự khai thác;
ngâm tẩm kháng khuẩn cho gỗ;
Sơn dầu.

Khi chọn kính cho tấm pin năng lượng mặt trời, bạn nên chọn loại hấp thụ tia hồng ngoại có khả năng truyền ánh sáng tối đa và phản xạ ánh sáng tối thiểu

Để làm việc, bạn sẽ cần công cụ đơn giản này:

hàn sắt;
cưa sắt hoặc ghép hình;
một bộ tua vít hoặc tuốc nơ vít;
những cây chổi sơn.

Nếu một giá đỡ bổ sung hoặc giá đỡ quay được chế tạo dưới bảng điều khiển năng lượng mặt trời thì theo đó, danh sách vật liệu và công cụ cần được bổ sung dầm gỗ hoặc góc kim loại, Thanh thép, máy hàn v.v. Khi lắp đặt SB trên mặt đất, địa điểm có thể được bê tông hóa hoặc lát gạch.

Hướng dẫn tiến độ công việc

Ví dụ, hãy xem xét quá trình xây dựng một hệ thống điện mặt trời từ pin mặt trời 3x6 inch được thảo luận ở trên với điện áp 0,5 V và dòng điện lên tới 3A. Để sạc pin 12 volt, pin của chúng ta phải “tạo ra” ít nhất 18 V, tức là cần 36 tấm. Việc lắp ráp phải được thực hiện theo từng giai đoạn, nếu không thì không thể tránh khỏi những sai sót trong quá trình vận hành. Cần nhớ rằng bất kỳ thay đổi nào cũng như thao tác quá mức với tế bào quang điện đều có thể dẫn đến hư hỏng - những thiết bị này có đặc điểm là dễ vỡ hơn.

Để tạo ra pin năng lượng mặt trời chính thức, bạn sẽ cần vài chục tế bào quang điện.

Sản xuất vỏ

Vỏ pin năng lượng mặt trời là một hộp phẳng, một mặt được đóng bằng ván ép và kính trong. Để làm khung, bạn có thể sử dụng cả góc nhôm và thanh gỗ. Tùy chọn thứ hai dễ làm việc hơn, vì vậy chúng tôi khuyên bạn nên chọn tùy chọn này để tạo bảng điều khiển đầu tiên của mình.

Khi bắt đầu xây dựng một tấm pin mặt trời, hãy vẽ một bản vẽ nhỏ - trong tương lai điều này sẽ giúp tiết kiệm thời gian và tránh sai sót về kích thước

Từ những thanh có tiết diện 20x20 mm, một khung hình chữ nhật có kích thước bên ngoài 118x58 cm được lắp ráp, gia cố bằng một thanh ngang.

Vỏ pin năng lượng mặt trời là một tấm gỗ có cạnh cao không quá 2 cm - trong trường hợp này chúng sẽ không che các tế bào quang điện

Họ khoan vào phần dưới của thân máy, cũng như vào thanh đệm. thiết bị thông gió. Chúng sẽ kết nối khoang bên trong với không khí nên kính sẽ không bị mờ do bên trong. Sau đó, một hình chữ nhật tương ứng với kích thước bên ngoài của khung được cắt ra khỏi tấm mica.

Các lỗ được tạo ra trên các thanh gỗ để thông gió không gian bên trong tấm

Mặt sau của hộp được phủ bằng ván ép hoặc OSB. Cơ thể được xử lý bằng chất khử trùng và sơn bằng sơn dầu.

B ả o V ệ hộp gỗ khỏi ảnh hưởng của khí quyển, nó được sơn bằng sơn dầu

2 chất nền cho tế bào quang điện được cắt theo kích thước của các khoang bên trong của vỏ. Việc sử dụng chúng trong quá trình lắp đặt các tấm sẽ không chỉ giúp công việc thuận tiện hơn mà còn giảm nguy cơ làm hỏng kính dễ vỡ. Đối với chất nền, bạn có thể lấy bất kỳ vật liệu dày đặc nào - ván sợi, textolite, v.v. Điều chính là nó không dẫn dòng điện và chịu nhiệt tốt.

Bất kỳ chất điện môi thích hợp nào, ví dụ như tấm ván sợi đục lỗ, đều có thể được sử dụng làm chất nền cho tế bào quang điện

lắp ráp tấm

Việc lắp ráp các tấm bắt đầu bằng việc giải nén. Thông thường, để bảo quản tế bào quang điện, chúng được tập hợp lại thành chồng và chứa đầy parafin. Trong trường hợp này, các sản phẩm được ngâm trong thùng chứa nước và đun nóng trong nồi cách thủy. Sau khi parafin tan chảy, các đĩa phải được tách ra khỏi nhau và sấy khô.

Tốt nhất nên loại bỏ sáp khỏi gói đĩa trong nồi cách thủy. Phương pháp thể hiện trong hình chưa được chứng minh Cách tốt nhất có thể- khi sôi, các đĩa bắt đầu rung động và va vào nhau

Các tế bào quang điện được đặt trên đế sao cho dây dẫn của chúng được định hướng theo hướng mong muốn. Trong trường hợp của chúng tôi, tất cả 36 tấm được kết nối nối tiếp - điều này sẽ cho phép chúng tôi “quay số” 18 V. Để dễ lắp đặt, nên hàn 6 tấm, tạo thành 6 chuỗi riêng biệt.

Trước khi hàn, các tế bào quang điện được xếp thành chuỗi có độ dài cần thiết.

Biết được nguyên lý hình thành các tấm pin mặt trời, bạn có thể dễ dàng lựa chọn điện áp và dòng điện cần thiết. Mọi thứ rất đơn giản: đầu tiên, một nhóm các tấm nối tiếp được lắp ráp, sẽ cung cấp điện áp cần thiết. Sau đó, các khối riêng lẻ được kết nối song song - cường độ hiện tại của chúng sẽ được tổng hợp. Vì vậy, bạn có thể có được một bảng điều khiển có sức mạnh bất kỳ.

Chất hàn được áp dụng cho các đường dẫn điện của tế bào quang điện và các bộ phận được kết nối với nhau bằng mỏ hàn công suất thấp.

Khi mua các tế bào quang điện rẻ hơn không có dây dẫn, hãy chuẩn bị cho công việc hàn dây dẫn tốn nhiều công sức

Sau khi tập hợp tất cả sáu nhóm, bôi một giọt keo silicone vào giữa mỗi tấm. Các chuỗi tế bào quang điện sau đó được trải ra và dán cẩn thận vào chất nền.

Chất bịt kín silicon hoặc keo cao su được sử dụng để cố định các tế bào quang điện vào đế.

Một diode Schottky được hàn vào cực dương của mỗi chuỗi - nó sẽ bảo vệ pin khỏi bị phóng điện qua bảng điều khiển trong bóng tối hoặc trong những đám mây dày đặc. Sử dụng một thanh cái đặc biệt hoặc dây bện bằng đồng, các khối riêng lẻ được kết nối thành một mạch duy nhất.

Trong sơ đồ kết nối điện, các phần tử của tấm pin mặt trời được phác thảo bằng một đường chấm.

Khi mắc nối tiếp, cực dương phải được nối với tiếp điểm âm và song song với cùng một tiếp điểm.

Lắp đặt các tấm vào vỏ

Các tế bào quang điện được lắp ráp trên đế được đặt trong một vỏ và cố định vào ván ép bằng vít tự khai thác. Các bộ phận riêng lẻ của pin mặt trời được kết nối với nhau bằng dây dẫn đồng. Nó có thể được đưa qua một trong các lỗ thông gió trên thanh ngang - điều này sẽ không cản trở việc lắp đặt kính.

Cáp đa lõi được hàn vào điểm “cộng” và “trừ”, được dẫn ra ngoài qua một lỗ ở dưới đáy hộp - cần phải kết nối bảng điều khiển với pin. Để tránh làm hỏng các tấm, cáp được cố định chắc chắn vào khung gỗ.

Sau khi lắp đặt các tấm, tất cả các bộ phận treo được cố định bằng keo nóng hoặc keo dán

Pin năng lượng mặt trời được phủ lên trên một tấm mica, được cố định bằng các góc hoặc vít tự khai thác. Để bảo vệ các tế bào quang điện khỏi độ ẩm, một lớp keo silicon được dán giữa khung và kính. Tại thời điểm này, việc lắp ráp có thể được coi là hoàn thành - bạn có thể mang pin mặt trời lên mái nhà và kết nối nó với người tiêu dùng.

Sau khi lắp đặt và cố định lớp kính, tấm pin mặt trời đã sẵn sàng để sử dụng.

Hiệu suất của pin mặt trời phụ thuộc vào hướng của nó với mặt trời - công suất tối đa đạt được khi tia nắng chiếu vuông góc. Để tăng năng suất lắp đặt, nó được đặt trên khung quay. Thiết kế này là khung bằng gỗ hoặc kim loại được gắn trên trục quay ngang.

Vì hiệu quả tối đa Tấm pin năng lượng mặt trời phải được hướng thẳng về phía Mặt trời. Cài đặt tự động được gọi là máy theo dõi năng lượng mặt trời sẽ đáp ứng tốt nhất nhiệm vụ này.

Để xoay và cố định khung, nó có thể được sử dụng như một bộ truyền động cơ học (ví dụ: truyền xích) và một thanh hỗ trợ có thể điều chỉnh từng bước. Các thiết bị quay tiên tiến nhất được trang bị bộ phận quay trong mặt phẳng thẳng đứng và hệ thống theo dõi năng lượng mặt trời tự động. Những thiết bị như vậy có thể được lắp ráp bằng động cơ bước và bộ vi điều khiển hiện đại, ví dụ như Arduino.

Xây dựng một máy theo dõi năng lượng mặt trời tại nhà là một nhiệm vụ cực kỳ khó khăn, vì vậy hầu hết các thợ thủ công thường làm được khung đơn giản với khung nghiêng hoặc cố định

Việc kết nối pin năng lượng mặt trời với hệ thống cung cấp điện tự động phải được thực hiện bằng bộ điều khiển sạc. Thiết bị này không chỉ phân phối chính xác dòng năng lượng điện mà còn ngăn chặn việc xả pin sâu, tăng tuổi thọ của pin. Tất cả các kết nối, bao gồm cả kết nối biến tần 220 volt, phải được thực hiện bằng dây đồng có tiết diện ít nhất 3-4 mét vuông. mm - điều này sẽ tránh tổn thất năng lượng ohmic.

Bộ điều khiển sạc pin năng lượng mặt trời sẽ cho phép nó hoạt động ở mức dòng điện tối đa và bảo vệ pin khỏi bị xả quá mức

Cuối cùng, tôi muốn khuyên bạn nên theo dõi pin năng lượng mặt trời không chỉ bằng các chỉ số và kim đo. Hãy nhớ rằng kính bẩn có thể làm giảm hiệu suất của nhà máy từ 50% trở lên. Đừng quên chi tiêu vệ sinh thường xuyên, và hệ thống lắp đặt do chính tay bạn lắp ráp sẽ mang lại cho bạn những kilowatt năng lượng hoàn toàn miễn phí và quan trọng nhất là thân thiện với môi trường.

Video: Tự lắp ráp tấm pin mặt trời

Ngày nay không có trở ngại nào cho việc lắp ráp một tấm pin mặt trời bằng chính đôi tay của bạn. Không có vấn đề gì với việc mua tế bào quang điện hoặc mua bộ điều khiển hoặc bộ chuyển đổi năng lượng. Chúng tôi hy vọng rằng bài viết này sẽ trở thành điểm khởi đầu cho bạn trên con đường hướng tới một ngôi nhà tự trị và cuối cùng bạn sẽ bắt tay vào công việc kinh doanh. Chúng tôi mong nhận được câu hỏi, ý tưởng và đề xuất của bạn về việc thiết kế và cải tiến các tấm pin mặt trời. Hẹn gặp lại!