إنتاج البطاريات الشمسية: التكنولوجيا والمعدات. الألواح الشمسية DIY الألواح الشمسية من المرتجلة

الحصول على الكهرباء من مصادر الطاقة البديلة مكلف للغاية. على سبيل المثال ، سيتعين على استخدام الطاقة الشمسية عند شراء معدات جاهزة إنفاق مبلغ كبير من المال. ولكن في الوقت الحاضر ، من الممكن تجميع الألواح الشمسية بيديك من أجل إقامة صيفية أو منزل خاص من الخلايا الكهروضوئية الجاهزة أو غيرها من المواد المرتجلة. وقبل أن تبدأ في شراء المكونات الضرورية وتصميم الهيكل ، عليك أن تفهم ماهية البطارية الشمسية وكيف تعمل.

البطارية الشمسية: ما هي وكيف تعمل

الأشخاص الذين يواجهون هذه المهمة لأول مرة لديهم أسئلة على الفور: "كيف تجمع البطاريات الشمسية؟ أو "كيف تصنع بطارية شمسية؟". لكن بعد دراسة الجهاز ومبدأ تشغيله ، تختفي مشاكل تنفيذ هذا المشروع من تلقاء نفسها. بعد كل شيء ، فإن التصميم ومبدأ التشغيل بسيطان ولا ينبغي أن يسببا صعوبات عند إنشاء مصدر طاقة في المنزل.

البطارية الشمسية (SB)- هذه محولات كهروضوئية للطاقة المنبعثة من الشمس إلى طاقة كهربائية ، وهي متصلة في شكل مجموعة من العناصر ومحاطة ببنية واقية. المحولات- عناصر أشباه الموصلات السيليكونية للتوليد التيار المباشر. يتم إنتاجها في ثلاثة أنواع:

• أحادي البلورية.
• متعدد البلورات.
• غير متبلور (غشاء رقيق).

يعتمد مبدأ تشغيل الجهاز على التأثير الكهروضوئي. ضوء الشمس ، الذي يسقط على الخلايا الضوئية ، يقطع الإلكترونات الحرة من المدارات الأخيرة لكل ذرة من رقاقة السيليكون. تولد حركة عدد كبير من الإلكترونات الحرة بين أقطاب البطارية تيارًا مباشرًا. علاوة على ذلك ، يتم تحويله إلى تيار متناوب لكهربة المنزل.

اختيار الخلايا الضوئية

قبل البداية عمل التصميملإنشاء لوحة في المنزل ، تحتاج إلى اختيار واحد من ثلاثة أنواع من محولات الطاقة الشمسية. لتحديد العناصر المناسبة ، تحتاج إلى معرفة خصائصها التقنية:

• أحادي البلورية. كفاءة هذه اللوحات 12-14٪. ومع ذلك ، فهي حساسة لكمية الضوء التي تدخل. يقلل الضباب الخفيف بشكل كبير من كمية الكهرباء المولدة. عمر الخدمة يصل إلى 30 سنة.
• متعدد البلورات. هذه العناصر قادرة على إنتاج كفاءة 7-9٪. لكنهم لا يتأثرون بجودة الإضاءة ويمكنهم توصيل نفس الكمية من التيار في الطقس الغائم وحتى الغائم. فترة التشغيل - 20 سنة.
• عديم الشكل. مصنوعة من السيليكون المرن. تنتج كفاءة حوالي 10٪. لا تقل كمية الكهرباء المنتجة بسبب جودة الطقس. لكن الإنتاج المكلف والمعقد يجعل الحصول عليها أمرًا صعبًا.

لتصنيع SBs بمفردها ، يمكنك شراء محولات من النوع B (الدرجة الثانية). وتشمل هذه الخلايا ذات العيوب الصغيرة ، حتى إذا قمت باستبدال بعض المكونات ، فإن تكلفة البطاريات ستكون 2-3 مرات أقل من سعر السوق ، وبفضل هذا ، وفر أموالك.

لتزويد منزل خاص بالكهرباء من مصدر بديلالطاقة الأنسب للنوعين الأولين من اللوحات.

اختيار وتصميم الموقع

من الأفضل وضع البطاريات وفقًا لمبدأ: كلما كان ذلك أفضل. المكان الرائع سيكون سقف المنزل ، فلا يوجد ظل من الأشجار أو المباني الأخرى. إذا كان هيكل الأسقف لا يسمح بدعم وزن التثبيت ، فيجب اختيار المكان في منطقة الكوخ ، والتي ترى في الغالب إشعاعًا من الشمس.

يجب وضع الألواح المجمعة في زاوية بحيث تسقط أشعة الشمس بشكل عمودي قدر الإمكان على عناصر السيليكون. الخيار المثاليسيكون هناك إمكانية تصحيح التثبيت بالكامل في الاتجاه خلف الشمس.

صنع بطارية بيديك

لن تتمكن من تزويد منزل أو كوخ بالكهرباء عند 220 فولت من بطارية شمسية ، لأن. سيكون حجم هذه البطارية ضخمًا. لوحة واحدة تولد كهرباءبجهد 0.5 فولت أفضل خيار هو SB بجهد اسمي يبلغ 18 فولت ، وبناءً على ذلك ، يتم حساب العدد المطلوب من الخلايا الكهروضوئية للجهاز.

تجميع الاطار

بادئ ذي بدء ، تحتاج البطارية الشمسية محلية الصنع إلى إطار واقي (علبة). يمكن أن تكون مصنوعة من زوايا الألومنيوم 30x30 مم أو من قضبان خشبية في المنزل. عند استخدام ملف تعريف معدني على أحد الأرفف ، تتم إزالة الشطب بملف بزاوية 45 درجة ، ويتم قطع الرف الثاني بنفس الزاوية. يتم لف أجزاء الإطار المقطوعة للأبعاد المطلوبة بنهايات آلية باستخدام مربعات مصنوعة من نفس المادة. يتم لصق الزجاج الواقي على الإطار النهائي للسيليكون.

لحام لوحة

عند لحام العناصر في المنزل ، عليك أن تعرف أنه لزيادة الجهد ، من الضروري الاتصال في سلسلة ، وزيادة القوة الحالية - بالتوازي. يتم وضع رقائق الصوان على الزجاج ، مع ترك فجوة 5 مم بينهما على كل جانب. هذه الفجوة ضرورية لتعويض التمدد الحراري المحتمل للعناصر أثناء التسخين. المحولات لها مساران: من ناحية "زائد" ، من ناحية أخرى - "ناقص". جميع الأجزاء متصلة في سلسلة في دائرة واحدة. ثم يتم إخراج الموصلات من المكونات الأخيرة للدائرة إلى ناقل مشترك.

لتجنب التفريغ الذاتي للجهاز في الليل أو الطقس الغائم ، يوصي الخبراء بتثبيت 31DQ03 Schottky diode أو ما يعادله على جهة اتصال من النقطة "الوسطى".

بعد الانتهاء من أعمال اللحام بمقياس متعدد ، تحتاج إلى التحقق من جهد الخرج ، والذي يجب أن يكون 18-19 فولت لتزويد منزل خاص بالكامل بالكهرباء.

تجميع لوحة

يتم وضع محولات الطاقة الملحومة في العلبة النهائية ، ثم يتم وضع السيليكون على مركز كل عنصر من السيليكون ، ويتم تغطية الجزء العلوي بركيزة من الألواح الليفية لإصلاحها. بعد ذلك ، يتم إغلاق الهيكل بغطاء ، ويتم ختم جميع الوصلات بمادة مانعة للتسرب أو سيليكون. اللوحة النهائية مثبتة على حامل أو إطار.

الألواح الشمسية من مواد الخردة

بالإضافة إلى تجميع SBs من الخلايا الكهروضوئية المشتراة ، يمكن تجميعها من مواد مرتجلة يمتلكها أي هواة راديو: الترانزستورات والثنائيات والرقائق.

بطارية الترانزستور

لهذه الأغراض ، فإن أنسب الأجزاء هي الترانزستورات من النوع KT أو P. بداخلها يوجد عنصر كبير نسبيًا من أشباه الموصلات السيليكونية اللازمة لإنتاج الكهرباء. بعد التقاط العدد المطلوب من مكونات الراديو ، من الضروري قطع الغطاء المعدني عنها. للقيام بذلك ، تحتاج إلى تثبيته في tesk وقطع الجزء العلوي بعناية باستخدام منشارا للمعادن. في الداخل يمكنك أن ترى صفيحة ستكون بمثابة خلية ضوئية.

ترانزستور لبطارية بغطاء منشور

تحتوي كل هذه الأجزاء على ثلاث جهات اتصال: القاعدة والباعث والمجمع. عند تجميع SB ، تحتاج إلى اختيار تقاطع مجمّع نظرًا لأكبر فرق محتمل.

يتم التجميع على مستوى مسطح من أي مادة عازلة. تحتاج إلى لحام الترانزستورات في سلاسل متسلسلة منفصلة ، وهذه السلاسل ، بدورها ، متصلة بالتوازي.

يمكن حساب مصدر التيار النهائي من خصائص المكونات الراديوية. ينتج ترانزستور واحد جهدًا قدره 0.35 فولت وتيار دائرة قصر قدره 0.25 ميكرو أمبير.

بطارية ديود

يمكن للبطارية الشمسية المصنوعة من الثنائيات D223B أن تصبح بالفعل مصدرًا للتيار الكهربائي. تتميز هذه الثنائيات بأعلى جهد ويتم تصنيعها في علبة زجاجية مطلية بالطلاء. انتاج التيار الكهربائي منتج منتهييمكن تحديد أن أحد الصمامات الثنائية في الشمس يولد 350 ميغا فولت.

1. نضع العدد المطلوب من مكونات الراديو في وعاء ونملأه بالأسيتون أو بمذيب آخر ونتركه لعدة ساعات.
2. بعد ذلك ، تحتاج إلى أخذ صفيحة بالحجم المناسب من مادة غير معدنية ووضع علامات عليها من أجل لحام مكونات مصدر الطاقة.
3. بمجرد البلل ، يمكن كشط الطلاء بسهولة.
4. مسلحين بمقياس متعدد ، في الشمس أو تحت المصباح الكهربائي ، نحدد الاتصال الإيجابي ونثنيه. يتم لحام الثنائيات عموديًا ، لأن البلورة في هذا الوضع تولد الكهرباء بشكل أفضل من طاقة الشمس. لذلك ، عند الإخراج نحصل على أقصى جهد تولده البطارية الشمسية.

بالإضافة إلى الطريقتين الموصوفتين أعلاه ، يمكن تجميع مصدر الطاقة من رقائق معدنية. بطارية شمسية منزلية الصنع وفقا ل تعليمات خطوه بخطوه، الموصوف أدناه ، سيكون قادرًا على إنتاج الكهرباء ، وإن كانت منخفضة جدًا:

1. بالنسبة محلية الصنع ، ستحتاج إلى رقائق نحاسية بمساحة 45 مترًا مربعًا. انظر .. تتم معالجة القطعة المقطوعة في محلول صابوني لإزالة الدهون من على السطح. كما يُنصح بغسل يديك حتى لا تترك بقع الشحوم.
2. من الضروري إزالة طبقة الأكسيد الواقية وأي نوع آخر من التآكل من مستوى القطع بالصنفرة.
3. توضع ورقة من القصدير على موقد كهربائي بقوة لا تقل عن 1.1 كيلو وات ويتم تسخينها حتى تتشكل بقع حمراء برتقالية. عند مزيد من التسخين ، يتم تحويل الأكاسيد الناتجة إلى أكسيد النحاس. يتضح هذا من خلال اللون الأسود لسطح القطعة.
4. بعد تكوين الأكسيد ، يجب أن يستمر التسخين لمدة 30 دقيقة من أجل تكوين فيلم أكسيد بسماكة كافية.
5. تتوقف عملية القلي وتبرد الصفيحة مع الفرن. مع التبريد البطيء ، يبرد النحاس والأكسيد بمعدلات مختلفة ، مما يجعل من السهل تقشير الأخير.
6. تحت المياه الجاريةتتم إزالة بقايا الأكسيد. في هذه الحالة ، من المستحيل ثني الورقة وتمزيق القطع الصغيرة ميكانيكيًا حتى لا تتلف الطبقة الرقيقة من الأكسيد.
7. تقطع الورقة الثانية حسب حجم الأولى.
8. في زجاجة بلاستيكية بحجم 2-5 لتر مع رقبة مقطوعة ، يجب وضع قطعتين من ورق القصدير. قم بتثبيتها بمشابك التمساح. يجب أن يتم وضعهم بحيث لا يتصلون.
9. يتم توصيل الطرف السالب بالقطعة المعالجة ، ويتم توصيل الطرف الموجب بالقطعة الثانية.
10. يسكب محلول الملح في الجرة. يجب أن يكون مستواه 2.5 سم تحت الحافة العلوية للأقطاب الكهربائية. لتحضير الخليط ، يتم إذابة 2-4 ملاعق كبيرة من الملح (حسب حجم الزجاجة) في كمية قليلةماء.

جميع الألواح الشمسية غير مناسبة لتزويد بيت صيفي أو منزل خاص بالكهرباء بسبب قوتها المنخفضة. لكنها يمكن أن تكون بمثابة مصدر طاقة لأجهزة الراديو أو شحن الأجهزة الكهربائية الصغيرة.

فيديوهات ذات علاقة

كيف تصنع بطارية شمسية في المنزل ، الصورة التصنيع خطوة بخطوةلوحة شمسية.

يمكنك صنع بطارية شمسية بنفسك ، وستكلفك أقل من شراء بطارية جاهزة.

عادةً ما يتم استخدام بطارية شمسية لشحن البطاريات عند 12 فولت ، ولضمان الشحن الكامل ، ستحتاج إلى تجميع لوحة شمسية تولد حوالي 17-18 فولت دون تحميل في الطقس المشمس.

تُباع الخلايا الشمسية في مجموعات ، وغالبًا ما يمكنك العثور على مجموعات من 36 و 72 (+ 2 قطع غيار) بحجم 152 × 76 ملم. من الضروري قياس لوحة واحدة بمقياس متعدد وتحديد خصائصها الدقيقة ، ومقدارها في الشمس ، ثم حساب عدد اللوحات التي يجب وضعها وتوصيلها في سلسلة متتالية.

على سبيل المثال ، يعطي مقبس واحد 4.5 فولت ، للحصول على 18 فولت ، نحتاج إلى 4 مقابس على التوالي. من خلال عدد الصفوف ، يمكنك تحقيق القوة المطلوبة التي ستعطيها اللوحة. ستضع لوحة من 36 خلية حوالي 50 واط و 3.5 أمبير.

تشتمل المجموعة مع الخلايا الشمسية أيضًا على قلم رصاص مع تدفق وسلك شريطي (ناقل موصل) وسلك توصيل.

اعتمادًا على عدد الخلايا الشمسية التي سيتم وضعها ، تحتاج إلى حساب حجم اللوحة المستقبلية.

لتصنيع علبة البطارية يمكنك استخدام زاوية ألمنيوم 25 × 25 أو ما شابه ، وشرائح خشبية.

يمكن صنع الغطاء العلوي الشفاف من زجاج عالي الشفافية أو زجاج شبكي. الجدار الخلفييمكن أن تكون مصنوعة من الخشب الرقائقي.

نحن بحاجة أيضا:

• شوتكي الصمام الثنائي.
• محطات.
• سلك نحاس.
• الشريط شفاف.
• سيليكون مانع التسرب.
• طلاء أكريليك.
• مفكات ذاتية الطرق.

صنع لوح شمسي في المنزل.

نضع الخلايا الشمسية على الزجاج مع مسارات التجميع الحالية إلى الأعلى ، ونصلحها مؤقتًا بشريط لاصق على الزجاج. قمنا بقص سلك الشريط بحجم أكبر قليلاً من عرض الألواح.

نحن نغطي نقاط اللحام بالتدفق ونلحم الأسلاك على الألواح. على ال الجانب الاماميوضعت الألواح المسارات الحاملة للتيار زائد ، على الجانب الخلفي من ناقص.

على التوالي ، نقوم بتوصيل اللوحات في سلسلة ، والصفوف نفسها متوازية بالفعل ، ونخرج الألواح المتطرفة إلى ناقل مشترك.

نحن نلحم الاستنتاجات ، عند الإخراج إلى الطرف الموجب ، نقوم بلحام الصمام الثنائي Schottky في سلسلة لتجنب تفريغ البطارية في الليل ، عندما تصبح اللوحة الشمسية نفسها مستهلكًا للطاقة.

تجهيز إطار الألمنيوم الجزء الداخليإطارات الغراء ضاغط مطاطي. نقوم بإدخال الزجاج مع الألواح في الإطار.

لمنع الزجاج من الانفجار في الشمس أثناء التمدد ، من الضروري توقع وجود فجوة بين الزجاج والإطار على طول محيط يبلغ حوالي 5 مم. لمنع تسرب الماء إلى أسفل الزجاج أثناء المطر ، نقوم بمعالجة الوصلات بين الزجاج والإطار باستخدام مادة مانعة للتسرب. نقوم أيضًا بغراء حواف الألواح بالزجاج باستخدام مادة مانعة للتسرب ، ونفتح الجانب الخلفي بالكامل بورنيش الأكريليك.

هي محولات ضوئية (وحدات شمسية) تقوم بتحويل طاقة ضوء الشمس إلى كهرباء. من أجل استخدام الأجهزة المنزلية على حساب البطارية الشمسية في المنزل ، يجب أن يكون هناك الكثير من هذه الوحدات.

الطاقة المولدة من وحدة واحدة لا تكفي لتلبية احتياجات الطاقة. المحولات الكهروضوئية مترابطة بواسطة دائرة سلسلة واحدة.

الأجزاء التي تتكون منها بطارية شمسية:

1. الوحدات الشمسيةمجتمعة في إطارات. في إطار واحد ، يتم دمج من وحدات إلى عدة عشرات من الخلايا الكهروضوئية. لتزويد المنزل بأكمله بالكهرباء ، ستحتاج إلى عدة ألواح بها عناصر.
2. . إنه يعمل على تجميع الطاقة المتلقاة ، والتي يمكن استخدامها بعد ذلك في الليل.
3. مراقب. يراقب شحن وتفريغ البطارية.
4. . يحول التيار المباشر المستلم من الوحدات الشمسية إلى التيار المتردد.

وحدة شمسية (أو خلية ضوئية)على أساس المبدأ السندات الإذنية تقاطع، وفي هيكله يشبه إلى حد بعيد الترانزستور. إذا قطعت قبعة الترانزستور ووجهت أشعة الشمس إلى السطح ، فيمكن تحديد تيار كهربائي هزيل بواسطة الجهاز المتصل به. تعمل الوحدة الشمسية على نفس المبدأ ، فقط السطح الانتقالي للخلية الشمسية أكبر بكثير.

مثل العديد من أنواع الترانزستورات ، تتكون الخلايا الشمسية من السيليكون البلوري.

وفقًا لتكنولوجيا التصنيع والمواد ، هناك ثلاثة أنواع من الوحدات:

1. أحادي البلورية. مصنوعة على شكل سبائك سيليكون أسطوانية. مزايا العناصر هي الأداء العالي والاكتناز وأطول عمر خدمة.
2. رقيقة. تترسب طبقات المحول الكهروضوئي على ركيزة رفيعة. كفاءة وحدات الأغشية الرقيقة منخفضة نسبيًا (7-13٪).
3. متعدد البلورات. يُسكب السيليكون المصهور في قالب مربع ، ثم يتم تقطيع المادة المبردة إلى ألواح مربعة. ظاهريًا ، تختلف عن الوحدات أحادية البلورة في عدم قطع حواف زوايا الألواح متعددة الكريستالات.

بطارية.تستخدم بطاريات الرصاص الحمضية على نطاق واسع في الألواح الشمسية. يبلغ الجهد الكهربي للبطارية القياسية 12 فولتًا ، ويتم تجميع مجموعات البطاريات للحصول على جهد أعلى. لذلك يمكنك تجميع كتلة بجهد 24 و 48 فولت.

تحكم شحن الطاقة الشمسية.يعمل جهاز التحكم في الشحن كمنظم للجهد الكهربائي في السيارة. بشكل أساسي ، ينتج 12 فولت جهدًا من 15 إلى 20 فولت ، وبدون وحدة تحكم يمكن أن تتلف بسبب الحمل الزائد. عندما تكون البطارية مشحونة بنسبة 100٪ ، تقوم وحدة التحكم بإيقاف تشغيل الوحدات وتحمي البطارية من الغليان.

العاكس.تولد الوحدات الشمسية تيارًا مباشرًا ، بينما تتطلب الأجهزة المنزلية والأجهزة المنزلية تيارًا متناوبًا وجهدًا كهربائيًا يبلغ 220 فولت. تم تصميم العواكس لتحويل التيار المباشر إلى تيار متردد.

اختيار مكونات التصنيع

لتقليل تكلفة محطة الطاقة الشمسية ، عليك محاولة تجميعها بنفسك. للقيام بذلك ، ستحتاج إلى شراء المكونات الضرورية ، ويمكن صنع بعض العناصر بنفسك.

سيكون من الممكن جمع:

• إطارات مع محولات كهروضوئية ؛
• متحكم الملئ؛
• العاكس الجهد

سوف تترافق أكبر التكاليف مع اقتناء الخلايا الشمسية نفسها. يمكن طلب قطع الغيار من الصين أو على موقع eBay ، سيكلف هذا الخيار أقل.

من الحكمة شراء محولات قابلة للخدمة بها تلف وعيوب - يتم رفضها ببساطة من قبل الشركة المصنعة ، لكنها قابلة للخدمة تمامًا. لا يمكنك شراء عناصر ذات أحجام وقوة مختلفة - سيكون الحد الأقصى الحالي للبطارية الشمسية مقيدًا بتيار أصغر عنصر.

لإنشاء إطار بالخلايا الشمسية ، ستحتاج إلى:

• خارجيا من الالومنيوم؛
• الخلايا الشمسية (عادة 36 قطعة لإطار واحد) ؛
• اللحام والتدفق.
• تدريبات؛
• فعلت السحابات
• مانع تسرب السيليكون
• حافلة نحاسية
• ورقة من مادة شفافة (شبكي ، بولي كربونات ، زجاج شبكي) ؛
• ورقة من الخشب الرقائقي أو النسيج (زجاج شبكي) ؛
• الثنائيات شوتكي

من المنطقي تجميع العاكس بنفسك فقط باستهلاك منخفض للطاقة. وحدة تحكم الشحن البسيطة ليست باهظة الثمن ، لذا لا معنى خاصقضاء الوقت في صنع الجهاز.

تكنولوجيا التصنيع DIY

لتجميع الألواح الشمسية سوف تحتاج إلى:

1. تصميم إطار (علبة).
2. جندى جميع الخلايا الشمسية في دائرة موازية.
3. ثبت الخلايا الشمسية في الإطار.
4. اجعل السكن محكم الإغلاق - الاتصال المباشر مع هطول الأمطار في الغلاف الجوي على الخلايا الكهروضوئية غير مقبول.
5. حدد موقع البطارية في منطقة بها أكبر قدر من ضوء الشمس.

لتلبية احتياجات الطاقة لمنزل خاص ، لن تكون الألواح الشمسية (الإطار) كافية. على أساس الممارسة ، من واحد متر مربعيمكن أن تحصل الألواح الشمسية على 120 واط من الطاقة. بالنسبة لإمدادات الطاقة العادية لمبنى سكني ، سيستغرق الأمر حوالي 20 مترًا مربعًا. م مساحة الخلايا الشمسية.

في أغلب الأحيان ، يتم وضع البطاريات على سطح المنزل على الجانب المشمس.

تجميع القضية

يمكن تجميع الجسم من ألواح وشرائح الخشب الرقائقي ، أو من زوايا وألواح من الألومنيوم وزجاج شبكي (منسوج).من الضروري تحديد عدد العناصر التي سيتم وضعها في الإطار. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أن فجوة من 3-5 مم مطلوبة بين العناصر ، ويتم حساب حجم الإطار مع مراعاة هذه المسافات. المسافة ضرورية حتى لا تلمس الألواح بعضها البعض أثناء التمدد الحراري.

تجميع هيكل من خارجيا من الالومنيوموزجاج شبكي:

• إطار مستطيل مصنوع من زاوية من الألومنيوم ؛
• يتم حفر ثقوب السحابات في الزوايا في علبة الألمنيوم ؛
• يتم تطبيق مانع التسرب السيليكوني على داخل ملف تعريف الجسم حول المحيط بالكامل ؛
• يتم تثبيت ورقة من زجاج شبكي (textolite) في الإطار ويتم ضغطها بإحكام على الإطار ؛
• في زوايا العلبة ، بمساعدة البراغي ، يتم وضع زوايا التثبيت ، والتي تثبت بشكل آمن ورقة المادة الشفافة في العلبة ؛
• يُسمح لمانع التسرب أن يجف تمامًا ؛

كل شيء ، الجسد جاهز. قبل وضع الخلايا الشمسية في الغلاف ، من الضروري مسح السطح تمامًا من الأوساخ والغبار.

اتصال ضوئي

عند التعامل مع العناصر الكهروضوئية ، يجب أن نتذكر أنها هشة للغاية وتتطلب معالجة دقيقة. قبل توصيل اللوحات في سلسلة متسلسلة ، يتم مسحها أولاً بعناية ولكن برفق - يجب أن تكون الألواح نظيفة تمامًا.

إذا تم شراء الخلايا الضوئية بالفعل بموصلات ملحومة ، فإن هذا يبسط عملية توصيل الوحدات. ولكن قبل التجميع ، في هذه الحالة ، من الضروري التحقق من جودة اللحام النهائي ، وإذا كانت هناك مخالفات ، فقم بإزالتها.

على الألواح الكهروضوئية ، توجد جهات اتصال على كلا الجانبين - هذه جهات اتصال ذات قطبية مختلفة. إذا لم يتم لحام الموصلات (الحافلات) بعد ، فيجب عليك أولاً لحامها بملامسات الألواح ، ثم توصيل الخلايا الكهروضوئية ببعضها البعض.

لتلحيم قضبان التوصيل بالوحدات الكهروضوئية ، تحتاج إلى:

1. قم بقياس الطول المطلوب للإطار وقم بتقطيع العدد المطلوب من الشرائط إلى قطع.
2. امسح نقاط تلامس الألواح بالكحول.
3. ضع طبقة رقيقة من التدفق على جهة الاتصال على طول طول جهة الاتصال على جانب واحد.
4. قم بتوصيل الإطار تمامًا بطول التلامس واسحب ببطء مكواة لحام ساخنة على سطح اللحام بالكامل.
5. اقلب اللوحة وكرر جميع عمليات اللحام على الجانب الآخر.

لا يمكنك الضغط بقوة على مكواة اللحام على اللوحة ، فقد ينفجر العنصر. من الضروري أيضًا التحقق من جودة اللحام - يجب ألا تكون هناك مخالفات في الجانب الأمامي للخلايا الكهروضوئية. إذا بقيت النتوءات والخشونة ، فأنت بحاجة إلى السير بحذر مع مكواة اللحام على طول خط التماس مرة أخرى. من الضروري استخدام مكواة لحام منخفضة الطاقة.

ما يجب القيام به لربط الخلايا الكهروضوئية بشكل صحيح ودقيق:

1. إذا لم تكن هناك خبرة في تجميع العناصر ، فمن المستحسن استخدام سطح تعليم يجب وضع العناصر عليه (لوح خشب رقائقي).
2. قم بترتيب الألواح الشمسية بدقة وفقًا للترميز. عند وضع العلامات ، لا تنس أن تترك مسافة 5 مم بين العناصر.
3. عند لحام ملامسات الألواح ، تأكد من مراقبة القطبية. يجب توصيل الخلايا الكهروضوئية بشكل صحيح في سلسلة ، وإلا فلن تعمل البطارية بشكل صحيح.

التركيب الميكانيكي للوحات:

1. في الحالة ، ضع علامات على اللوحات.
2. ضع الخلايا الشمسية في السكن ، وضعها على زجاج شبكي. في الإطار ، ثبت بغراء السيليكون في الأماكن المحددة. لا تضع الكثير من الغراء ، فقط قطرة صغيرة في منتصف اللوحة. اضغط بعناية حتى لا تتلف الألواح.من الأفضل تحريك الألواح معًا في العلبة ، ولن يكون ذلك مناسبًا لأحد.
3. قم بتوصيل جميع الأسلاك عند حواف اللوحات باستخدام قضبان التوصيل المشتركة.

قبل إغلاق اللوحة ، تحتاج إلى اختبار جودة اللحام.يتم إخراج الهيكل بعناية بالقرب من ضوء الشمس ويتم قياس الجهد على الإطارات المشتركة. يجب أن يكون ضمن القيم المتوقعة.

بدلاً من ذلك ، يمكن عمل الختم على النحو التالي:

1. ضع القطرات مانع تسرب السيليكونبين الأطباقوعلى طول حواف العلبة ، اضغط برفق على حواف الخلايا الضوئية مقابل زجاج شبكي بأصابعك. من الضروري أن تكون العناصر قريبة قدر الإمكان من القاعدة الشفافة.
2. ضع وزنًا صغيرًا على جميع حواف العناصر، على سبيل المثال ، رؤوس من مجموعة أدوات السيارات.
3. دع مانع التسرب يجف جيدًا.، سيتم إصلاح اللوحات بشكل آمن خلال هذا الوقت.
4. ثم ادهن بعناية جميع الوصلات بين الألواح وحواف الإطار.أي أنك تحتاج إلى تشحيم كل شيء في العلبة ، باستثناء اللوحات نفسها. من المقبول الحصول على مانع التسرب على حواف الجانب الخلفي للوحات.

التجميع النهائي للوحة الشمسية

1. قم بتثبيت الموصل على جانب العلبة ،موصل تواصل مع شوتكي.
2. أغلق الجانب الخارجي للوحة بشاشة واقيةمن مادة شفافة. في هذه الحالة ، زجاج شبكي. يجب أن يكون التصميم محكم الإغلاق ومنع تغلغل الرطوبة فيه.
3. من المستحسن معالجة الجانب الأمامي (زجاج شبكي)، على سبيل المثال ، ورنيش (ورنيش PLASTIK-71).

ما هو الصمام الثنائي شوتكي؟ إذا سقط الضوء فقط على جزء من اللوحة الشمسية ، وكان الجزء الآخر مظلماً ، فقد تفشل العناصر.

تساعد الثنائيات على تجنب الفشل الهيكلي في مثل هذه الحالات. في هذه الحالة ، تُفقد الطاقة بنسبة 25٪ ، لكن لا يمكن الاستغناء عن الثنائيات - فهي تحوّل التيار ، والتيار يتجاوز الخلايا الضوئية. لتقليل انخفاض الجهد ، من الضروري استخدام أشباه الموصلات منخفضة المقاومة ، مثل ثنائيات شوتكي.

مزايا وعيوب البطاريات الشمسية

الألواح الشمسية لها مزايا وعيوب. إذا كانت هناك مزايا واحدة فقط من استخدام المحولات الكهروضوئية ، لكان العالم كله قد تحول إلى هذا النوع من توليد الكهرباء منذ فترة طويلة.

مزايا:

1. استقلالية مصدر الطاقة، لا يوجد اعتماد على انقطاع التيار الكهربائي في شبكة الكهرباء المركزية.
2. لا توجد رسوم اشتراكلاستخدام الكهرباء.

سلبيات:

1. التكلفة العاليةالمعدات والعناصر.
2. الاعتماد على ضوء الشمس.
3. إمكانية تلف العناصرالبطارية الشمسية بسبب الظروف الجوية السيئة (البرد ، العاصفة ، الإعصار).

في أي الحالات يُنصح باستخدام التثبيت على الخلايا الكهروضوئية:

1. إذا كان الكائن (منزل أو كوخ) يقع على مسافة كبيرة من خط الكهرباء. يمكن ان تكون كوخ ريفيفي المناطق الريفية النائية.
2. عندما يقع الكائن في المنطقة الجنوبية المشمسة.
3. عند الجمع بينهما أنواع مختلفةطاقة. على سبيل المثال ، تدفئة منزل خاص باستخدام تدفئة الموقد والطاقة الشمسية. لن تكون تكلفة محطة الطاقة الشمسية منخفضة الطاقة مرتفعة للغاية ، ويمكن تبريرها اقتصاديًا في هذه الحالة.

تثبيت

من الضروري تركيب البطارية في مكان أقصى إضاءة بأشعة الشمس. يمكن تركيب الألواح على سطح المنزل ، على حامل صلب أو دوار.

يجب أن تواجه مقدمة اللوحة الشمسية الجنوب أو الجنوب الغربي بزاوية 40 إلى 60 درجة. عند التثبيت ، ضع في الاعتبار عوامل خارجية. لا ينبغي للأشجار أو الأشياء الأخرى أن تسد الألواح ، ولا ينبغي أن تتسرب الأوساخ عليها.

1. من الأفضل شراء الخلايا الضوئية ذات العيوب الصغيرة.هم أيضا قابلة للتطبيق ، فقط لديهم ليست جميلة جدا مظهر خارجي. العناصر الجديدة باهظة الثمن ، ولن يكون تجميع البطارية الشمسية مبررًا اقتصاديًا. إذا لم يكن هناك تسرع معين ، فمن الأفضل طلب اللوحات على موقع eBay ، وسيكلف ذلك أقل. مع الشحن والصين ، يجب أن تكون أكثر حرصًا - فهناك احتمال كبير لتلقي الأجزاء التالفة.
2. يجب شراء الخلايا الضوئية بهامش صغيرهناك احتمال كبير لانهيارها أثناء التثبيت ، خاصة إذا لم تكن هناك خبرة في تجميع مثل هذه الهياكل.
3. إذا لم يتم استخدام العناصر بعدعليك إخفاؤها في مكان آمن لتجنب كسر الأجزاء الهشة. لا يمكنك تكديس اللوحات في أكوام كبيرة - يمكن أن تنفجر.
4. في التجمع الأول ، يجب عمل قالب، والتي ستحدد موقع اللوحات قبل التجميع. هذا يجعل من السهل قياس المسافة بين العناصر قبل اللحام.
5. اللحام ضروري بمكواة لحام منخفضة الطاقة، ولا تطبق القوة بأي حال من الأحوال عند اللحام.
6. إنه أكثر ملاءمة لاستخدام زوايا الألومنيوم لتجميع العلبة, هيكل خشبيأقل موثوقية. كصفيحة على الجزء الخلفي من العناصر ، من الأفضل استخدام زجاج شبكي أو مادة أخرى مماثلة وأكثر موثوقية من الخشب الرقائقي المطلي ويبدو مبهجًا من الناحية الجمالية.
7. يجب وضع الألواح الكهروضوئية في الأماكن التي يكون فيها ضوء الشمس قصوى.طوال ساعات النهار.

مخطط إمداد الطاقة في المنزل

سلسلة إمداد الطاقة لمنزل خاص يعمل بالطاقة الشمسية هي كما يلي:

1. مجموعة الطاقة الشمسية متعددة الألواح، والتي تقع على منحدر سطح المنزل أو على قوس. اعتمادًا على استهلاك الطاقة ، يمكن أن يكون هناك ما يصل إلى 20 لوحة أو أكثر. تولد البطارية تيارًا مباشرًا يبلغ 12 فولت.
2. متحكم الملئ. يحمي الجهاز البطاريات من التفريغ المبكر ، كما يحد من الجهد الكهربائي في دائرة التيار المستمر. وبالتالي ، فإن وحدة التحكم تحمي البطاريات من الحمل الزائد.
3. العاكس الجهد. يحول التيار المباشر إلى التيار المتردد ، مما يتيح للأجهزة المنزلية استهلاك الكهرباء.
4. بطاريات. بالنسبة للمنازل والبيوت الخاصة ، يتم تثبيت العديد من البطاريات ، وربطها في سلسلة. أنها تعمل على تخزين الطاقة. يتم استخدام طاقة البطاريات في الليل ، عندما لا تنتج الخلايا الشمسية تيارًا.
5. عداد الكهرباء.

في كثير من الأحيان ، في المنازل الخاصة ، يتم استكمال نظام إمداد الطاقة بمولد احتياطي.

بشكل عام ، ليس من الصعب تجميع بطارية شمسية بيديك. هناك حاجة إلى وسائل معينة فقط والصبر والدقة.

إن الطاقة الكامنة لأشعة الشمس هائلة - لا يمكن تقدير تأثيرها إلا بسبب وجود حياة عنيفة على الكوكب ، مما أدى إلى ظهور شخص ذكي يستهلك الطاقة ويعالجها بنشاط. لمليارات السنين ، تراكم جزء من طاقة الشمس في رواسب الكائنات الميتة (المعادن) ، والتي تكون في شكل يسهل الوصول إليه نسبيًا للاستخراج والمعالجة.

لكن التلوث بيئةوالإمداد المحدود لأحشاء الأرض يجعل البشرية تلقي نظرة جديدة على إمكانيات الاستخدام المباشر لطاقة ضوء الشمس.

لتلبية الاحتياجات الحالية للبشرية من الطاقة ، سيكون كافياً ملء منطقة صغيرة نسبياً في الصحراء الكبرى بمحطات الطاقة الشمسية. نظرًا لأن الكهرباء هي أكثر أشكال الطاقة ملاءمة للاستخدام والمعالجة ، فإن التحويل المباشر لضوء الشمس إلى كهرباء باستخدام الألواح الشمسية من الخلايا الكهروضوئية.

توضح المربعات الحمراء المساحة المطلوبة لاستيعاب محطات الطاقة الشمسية من أجل تلبية احتياجات الطاقة للأرض وأوروبا وألمانيا على التوالي.

مبدأ تشغيل الخلايا الضوئية

الخلية الضوئية هي جهاز يحول طاقة فوتونات الضوء إلى كهرباء. حاليًا ، تعد التقنيات الواعدة لإنشاء محولات كهروضوئية أشباه الموصلات تعتمد على التأثير الكهروضوئي الداخلي. مع التأثير الكهروضوئي الداخلي ، يتم إعادة توزيع الإلكترونات وفقًا لحالة طاقتها في أشباه الموصلات تحت تأثير الإشعاع.

توضيح ووصف للتأثير الكهروضوئي الداخلي

يحدث تحويل الطاقة الضوئية إلى كهرباء في هياكل أشباه الموصلات غير المتجانسة. يتم إنشاء عدم تجانس الهياكل عن طريق تعاطي المنشطات والانضمام والتغيير التركيب الكيميائيأشباه الموصلات. وبالتالي ، هناك تغير متدرج في فجوة النطاق لأشباه الموصلات تحت تأثير الإشعاع ، مما يؤدي إلى ظهور قوة دافعة كهربائية.

وصف تطبيق التأثير الكهروضوئي

تعتمد كفاءة الخلية الكهروضوئية على العوامل التالية:

• الموصلية الضوئية لأشباه الموصلات.
• تشتت وانعكاس الضوء المسقط ؛
• تمرير جزء من الإشعاع عبر المحول الكهروضوئي دون تحويل ؛
• إعادة تركيب أزواج الإلكترونات الناتجة ؛
• المقاومة الداخلية للخلية الكهروضوئية.
• الخصائص الفيزيائية والكيميائية الأخرى.

القوانين الأساسية للتأثير الكهروضوئي

يعرف هواة الراديو أنه إذا قطعت صمامًا ثنائيًا أو ترانزستورًا وألقيت الضوء على تقاطع أشباه الموصلات ، فيمكنك الحصول على جهد صغير عند أطراف العنصر. غالبًا ما يستخدم هذا التأثير لإنشاء أجهزة استشعار حساسة للضوء أو مساعدات توضيحية ، ولكن هذه الطريقة غير مربحة لتحويل الضوء إلى طاقة على نطاق واسع.

من الواضح أنه لا يمكن صنع بطارية شمسية في المنزل "من نقطة الصفر" بسبب التعقيد التكنولوجي للعملية ، لذلك ، بالنسبة للمستهلك العادي ، من المنطقي إنشاء لوحات توليد من الخلايا الكهروضوئية الجاهزة باستخدامه. بأيدينا.

الخلايا الكهروضوئية الجاهزة للألواح الشمسية في عبوات نقل واقية

كفاءة الخلايا الضوئية

تعتمد فجوة النطاق الفعالة لتقاطع أشباه الموصلات على الطول الموجي (طيف اللمعان). لذلك ، بدأ استخدام تقنيات الشلال في المختبر والخلايا الضوئية الصناعية ، مما يجعل من الممكن فصل الضوء إلى أطياف وتشعيع المحولات الكهروضوئية المصممة لنطاق ضيق من موجات الضوء بشكل منفصل.

هذه التقنيات تنطوي على استخدام المعرفة في مختلف الصناعاتالعلم مع استخدام البحوث المعقدة في المختبرات. لتصنيع الخلايا الضوئية ، يتم استخدام رقائق السيليكون التي تحتوي على شوائب من عناصر ومركبات كيميائية مختلفة. سمحت الآفاق المربحة لتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء بتطوير صناعة بأكملها ، يمكن مقارنتها في الطاقة بإنتاج الإلكترونيات اللاسلكية.

يعمل مصنعو الخلايا الكهروضوئية على تحسين الخصائص البصرية والكهربائية للخلايا الكهروضوئية من خلال الطلاء ، وإنشاء طلاء مضاد للانعكاس ، واستخدام هيكل متعدد المراحل.

في الوقت الحالي ، يبلغ متوسط ​​كفاءة التحويل الصناعي للضوء إلى كهرباء (كفاءة) حوالي 14٪ ، ولأفضل العينات حوالي 25٪. في ظروف المختبر ، تم تحقيق كفاءة حوالي 45٪.

تكوين بطارية مولدة

مبدأ عمل الألواح الشمسية اتصال الخلايا الضوئيةفي هيكل واحد يولد الكهرباء ، والتي تتراكم في البطاريات ، مع المعالجة اللاحقة إلى كهرباء من الجهد الصناعي والتردد.

الخلايا الضوئية ، مثل البطاريات الأخرى ، عند توصيلها في سلسلة ، تعطي جهدًا أكبر ، وعند الاتصال بالتوازي ، يزداد التيار الناتج وتنخفض المقاومة الداخلية الإجمالية للبطارية.

هذا المبدأ الخاص بتكوين بطارية شمسية قابل للتطوير ، أي أنه قابل للتطبيق لتوصيل الخلايا الكهروضوئية الفردية ولربط التجميعات المجمعة بالفعل في لوحة واحدة.

نظرًا لأن أبعاد تقاطعات أشباه الموصلات تقاس بالميكرونات ، فإن الشركات المصنعة تجمع بين المحولات الكهروضوئية في الخلايا الكهروضوئية الجاهزة التي تتميز بخصائص خرج (الجهد والتيار والطاقة) وتكون مناسبة لمزيد من الدمج في البطارية.

قبل أن تصنع لوحة شمسية بيديك ، تحتاج إلى معرفة طاقة الخرج المتوقعة ، والتي يتم حسابها من تيار الشحن للبطاريات المتصلة بالعاكسات لتوليد جهد التيار الكهربائي. وبالتالي ، بمعرفة الحد الأقصى لتيار الشحن للبطاريات المتاحة ، من الممكن حساب عدد ومساحة الخلايا الكهروضوئية المطلوبة لبطارية شمسية ، مع مراعاة كفاءتها.

ملحقات البطاريات الشمسية

كما يتضح من الشكل أدناه ، فإن الصين وألمانيا هما الرائدتان في العالم في إنتاج الخلايا الكهروضوئية للبطاريات الشمسية ذات السعات المختلفة. لذلك ، في معظم الحالات ، يقوم كبار مصنعي محطات الطاقة الشمسية والمستخدمين الأفراد بتقديم الطلبات عبر الإنترنت ، وشراء الخلايا الكهروضوئية الصينية لتجميع لوحات التوليد.

ديناميات النمو في إنتاج الخلايا الكهروضوئية لتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء

لأن لوحة الخلية الكهروضوئية هشة للغاية ، هناك حاجة إلى هيكل قوي لحماية الخلية الكهروضوئية من الانحناء والتأثيرات البيئية. يجب أن يوفر هذا التصميم:

• موثوق بها الربط الكهربائيالخلايا الضوئية.
• قوة وثبات المعلمات الهندسية للتجميع ؛
• الحماية من التلف الميكانيكي ؛
• الحماية من الرطوبة والتساقط والغبار والأوساخ ؛
• انعكاس الضوء المنخفض (طلاء مضاد للانعكاس) ؛
• شفافية جيدة للزجاج الواقي.

أحدث التقنياتتسمح لك بجعل الألواح الشمسية مرنة ، مما يقلل بشكل كبير من المشاكل أثناء تركيبها

تقدم الشركات المصنعة الخلايا الضوئية بأحجام وأنواع مختلفة ، والتي لها فروق دقيقة في التجميع والتركيب والتوصيل. غالبًا ما يتم إرفاق الفيلم ضد اللمعانالطلاءات التي سيتعين على السيد أن يطبقها بنفسه على الألواح الشمسية المجمعة. لذلك ، تحتاج إلى دراسة جميع الوثائق المتاحة للخلايا الشمسية المشتراة بعناية قبل تجميع الألواح الشمسية. يعرض الفيديو أدناه نظرة عامة على الخلايا الضوئية الأكثر شيوعًا.

الحصول على الكهرباء من بطارية شمسية

يجب أن نتذكر أن التيار الناتج والجهد الكهربائي للبطارية الشمسية يعتمدان على كثافة تدفق الضوء وزاوية حدوث أشعة الشمس. لذلك ، في الطقس الغائم ، وكذلك في الصباح والمساء ، ستكون طاقة خرج البطارية أقل عدة مرات من وقت الظهيرة المشمس.

نظرًا لأنه لا يمكن تغيير الظروف الجوية ، فمن الممكن زيادة العدد الإجمالي للأشعة الموجهة للبطارية الشمسية باستخدام عاكساتمصنوعة من احباط.

باستخدام عاكسات رقائق معدنية محلية الصنع ، يمكنك زيادة كفاءة الألواح الشمسية بشكل كبير

كقاعدة عامة ، يتم تثبيت الألواح الشمسية بشكل عمودي على خط افتراضي من الشمس ، والذي يكون في السماء عند الظهيرة. بمعنى آخر ، يجب ألا يلقي الوضع العمودي على منطقة الألواح الشمسية بظلاله. ستتغير زاوية التثبيت هذه وفقًا لتغير الفصول - في يوم الانقلاب الصيفي ، تشرق الشمس فوق الأفق عند أعلى نقطة لها.

في معظم الحالات ، يتم تثبيت الألواح الشمسية بشكل دائم وبدون تعديل ، وأحيانًا على جوانب مختلفة من سطح المنزل ، ولا تتلقى توليدًا فعالًا للكهرباء إلا في ساعات معينة من اليوم.

لتعظيم كفاءة اللوح الشمسي ، تحتاج إلى تثبيت جهاز يتتبع حركة الشمس عبر السماء ، ويوجه اللوحة بشكل عمودي على الأشعة الساقطة.

يتم تثبيت البطارية الشمسية على جهاز دوار يتتبع حركة الشمس خلال ساعات النهار.

يجب أن تحتوي البطاريات الشمسية متحكم الملئللحفاظ على المعلمات الحالية للشحن الصحيح. من خلال مراقبة تيار الشحن في الفترة الأكثر ملاءمة ، مع ملاحظة الوقت المطلوب ، من الممكن التخطيط لزيادة مساحة الألواح الشمسية أو تركيب بطاريات إضافية.

مع أبسط اتصال للألواح الشمسية بالبطارية ، يوصى بتوصيل الصمام الثنائي في سلسلة بينهما لمنع تفريغ التيار العكسي.

في العالم الحديثمن الصعب تخيل الوجود بدون طاقة كهربائية. الإضاءة والتدفئة والاتصالات وغيرها من أفراح حياة مريحةيعتمدون عليه بشكل مباشر. هذا يدفعنا للبحث عن مصادر بديلة ومستقلة ، أحدها هو الشمس. هذا المجال من الطاقة لم يتم تطويره بعد بشكل كبير ، و المنشآت الصناعيةليست رخيصة. سيكون الناتج هو تصنيع الألواح الشمسية بأيديهم.

ما هي البطارية الشمسية

البطارية الشمسية عبارة عن لوحة تتكون من خلايا ضوئية مترابطة.يقوم بتحويل الطاقة الشمسية مباشرة إلى تيار كهربائي. اعتمادًا على تصميم النظام ، تتراكم الطاقة الكهربائية أو تذهب فورًا إلى مصدر الطاقة للمباني والآليات والأجهزة.

تتكون البطارية الشمسية من خلايا ضوئية مترابطة.

استخدم الجميع تقريبًا أبسط الخلايا الضوئية. إنها مدمجة في الآلات الحاسبة ، والمصابيح ، والبطاريات لإعادة شحن الأدوات الإلكترونية ، فوانيس الحديقة. لكن الاستخدام لا يقتصر على هذا. توجد مركبات كهربائية تعمل بالطاقة الشمسية ، وتعتبر في الفضاء أحد المصادر الرئيسية للطاقة.

في البلدان ذات الأيام المشمسة كثيرًا ، تُركب البطاريات على أسطح المنازل وتستخدم للتدفئة والماء الساخن. هذا النوع يسمى المجمعات ، يقومون بتحويل طاقة الشمس إلى حرارة.

في كثير من الأحيان ، يحدث إمداد الطاقة لمدن وبلدات بأكملها فقط بسبب هذا النوع من الطاقة. يجري بناء محطات الطاقة الشمسية. تحظى بشعبية خاصة في الولايات المتحدة الأمريكية واليابان وألمانيا.

جهاز

يعتمد جهاز البطارية الشمسية على ظاهرة التأثير الكهروضوئي ، التي اكتشفها أ. أينشتاين في القرن العشرين. اتضح أنه في بعض المواد ، تحت تأثير أشعة الشمس أو غيرها من المواد ، يتم فصل الجسيمات المشحونة. أدى هذا الاكتشاف في عام 1953 إلى إنشاء أول وحدة شمسية.

المواد المستخدمة في تصنيع العناصر عبارة عن أشباه موصلات - ألواح مدمجة من مادتين ذات موصلية مختلفة. في أغلب الأحيان ، يتم استخدام السيليكون متعدد البلورات أو أحادي البلورية مع إضافات مختلفة لتصنيعها.

تحت تأثير أشعة الشمس ، يظهر فائض من الإلكترونات في طبقة واحدة ، ونقصها في الطبقة الأخرى. الإلكترونات "الإضافية" تذهب إلى المنطقة بنقصها ، وقد تلقت هذه العملية اسم الحيانتقال.

تتكون الخلية الشمسية من طبقتين من أشباه الموصلات ذات موصلية مختلفة

بين المواد التي تشكل فائضًا ونقصًا في الإلكترونات ، توضع طبقة حاجزة تمنع الانتقال. هذا ضروري حتى لا يحدث التيار إلا عندما يكون هناك مصدر لاستهلاك الطاقة.

تضرب فوتونات الضوء على السطح الإلكترونات وتزودها بالطاقة اللازمة للتغلب على الطبقة الحاجزة. تمر الإلكترونات السالبة من الموصل p إلى الموصل n ، وتشكل الإلكترونات الموجبة المسار المعاكس.

بسبب الموصلية المختلفة لمواد أشباه الموصلات ، من الممكن إنشاء حركة موجهة للإلكترونات. وهكذا ، يتم توليد تيار كهربائي.

ترتبط العناصر في سلسلة مع بعضها البعض ، وتشكل لوحة من مساحة أكبر أو أصغر ، تسمى البطارية. يمكن توصيل هذه البطاريات مباشرة بمصدر الاستهلاك. لكن منذ النشاط الشمسييتغير خلال النهار ، وفي الليل يتوقف تمامًا ، يستخدمون بطاريات تتراكم الطاقة أثناء غياب ضوء الشمس.

عنصر ضروري في هذه الحالة هو وحدة التحكم. إنه يعمل على التحكم في شحن البطارية وإيقاف تشغيل البطارية عند الشحن الكامل.

التيار الذي تولده البطارية الشمسية ثابت ، ولا بد من تحويله إلى تيار متناوب لاستخدامه. هذا ما هو العاكس.

منذ كل شيء اجهزة كهربائية، استهلاك الطاقة ، مصمم لجهد معين ، يحتاج النظام إلى عامل استقرار يوفر القيم المطلوبة.

يتم تثبيت أجهزة إضافية بين الوحدة الشمسية والمستهلك

فقط في حالة وجود كل هذه المكونات ، يمكن الحصول على نظام وظيفي يوفر الطاقة للمستهلكين ولا يهدد بتعطيلها.

أنواع عناصر الوحدات

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الألواح الشمسية: الكريستالات ، أحادي البلورية والأغشية الرقيقة. في أغلب الأحيان ، جميع الأنواع الثلاثة مصنوعة من السيليكون مع إضافات مختلفة. كما يستخدم الكادميوم تيلورايد وسيلينيد النحاس والكادميوم ، خاصة لإنتاج ألواح الفيلم. تساهم هذه المواد المضافة في زيادة كفاءة الخلية بنسبة 5-10٪.

بلوري

الأكثر شعبية هي أحادي البلورية. إنها مصنوعة من بلورات مفردة ، لها هيكل موحد. هذه اللوحات لها شكل مضلع أو مستطيل بزوايا مقطوعة.

الخلية أحادية البلورة لها شكل مستطيل بزوايا مشطوفة.

تتميز البطارية المجمعة من عناصر أحادية البلورة بإنتاجية أعلى مقارنة بالأنواع الأخرى ، وكفاءتها 13٪. إنه خفيف ومضغوط ، ولا يخاف من الانحناء الطفيف ، ويمكن تثبيته على أرض غير مستوية ، وعمر خدمة يصل إلى 30 عامًا.

تشمل العيوب انخفاضًا ملحوظًا في الطاقة أثناء الغيوم ، وصولاً إلى التوقف التام عن توليد الطاقة. يحدث الشيء نفسه عندما يحل الظلام ، فلن تعمل البطارية في الليل.

تحتوي الخلية متعددة الكريستالات على شكل مستطيل ، مما يسمح لك بتجميع اللوحة بدون فجوات

يتم إنتاج الكريستالات عن طريق الصب ، ولها شكل مستطيل أو مربع وبنية غير متجانسة. كفاءتها أقل من تلك أحادية البلورة ، وكفاءتها فقط 7-9٪ ، لكن الانخفاض في الناتج في الغيوم أو الغبار أو عند الغسق ليس مهمًا.

لذلك ، يتم استخدامها في بناء إنارة الشوارع ، ولكن يتم استخدامها في كثير من الأحيان بواسطة المصنوعات المنزلية. تكلفة هذه الألواح أقل من البلورات المفردة ، وعمر الخدمة 20 عامًا.

فيلم

تتكون الأغشية الرقيقة أو العناصر المرنة من شكل غير متبلور من السيليكون. مرونة الألواح تجعلها متحركة ، ملفوفة ، يمكنك اصطحابها معك في رحلات والحصول على مصدر طاقة مستقل في أي مكان. تسمح لك نفس الخاصية بتثبيتها على الأسطح المنحنية.

بطارية الفيلم مصنوعة من السيليكون غير متبلور

من حيث الكفاءة ، تعد ألواح الفيلم أقل شأنا من الألواح البلورية مرتين ؛ لإنتاج نفس الكمية ، يلزم توفير مساحة بطارية مزدوجة. ولا يختلف الفيلم في المتانة - في أول عامين ، تنخفض كفاءته بنسبة 20-40 ٪.

ولكن عندما يكون الجو غائمًا أو مظلمًا ، يقل إنتاج الطاقة بنسبة تتراوح بين 10 و 15٪ فقط. يمكن اعتبار رخصتها النسبية ميزة لا شك فيها.

ماذا يمكنك صنع لوحة شمسية في المنزل

على الرغم من جميع مزايا البطاريات المنتجة تجاريًا ، إلا أن عيبها الرئيسي هو ارتفاع سعرها. يمكن تجنب هذه المشكلة عن طريق صنع أبسط لوحةبأيديهم من مواد الخردة.

من الثنائيات

الصمام الثنائي هو بلورة في علبة بلاستيكية تعمل كعدسة. يركز أشعة الشمس على الموصل ، مما ينتج عنه تيار كهربائي. ربط بعضنا البعض عدد كبير منالثنائيات ، نحصل على بطارية شمسية. يمكن استخدام الورق المقوى كلوحة.

المشكلة هي أن قوة الطاقة المستلمة صغيرة ، لتوليد كمية كافية ، ستكون هناك حاجة إلى عدد كبير من الثنائيات. من حيث التكاليف المالية والعمالة ، فإن مثل هذه البطارية أفضل بكثير من بطارية المصنع ، ومن حيث القوة فهي أقل شأنا منها بكثير.

بالإضافة إلى ذلك ، ينخفض ​​الإنتاج بشكل حاد مع انخفاض الإضاءة. نعم ، والثنائيات نفسها تتصرف بشكل غير صحيح - غالبًا ما يحدث التوهج التلقائي. أي أن الثنائيات نفسها تستهلك الطاقة المتولدة. الاستنتاج يوحي بنفسه: غير فعال.

من الترانزستورات

كما هو الحال في الثنائيات ، فإن العنصر الرئيسي في الترانزستور هو البلورة. لكنها محاطة بصندوق معدني لا يسمح بدخول ضوء الشمس. لصنع بطارية ، يتم قطع غطاء العلبة بمنشار.

يمكن تجميع بطارية منخفضة الطاقة من الترانزستورات

ثم يتم إرفاق العناصر بلوحة من القماش أو مادة أخرى مناسبة لدور اللوح ، ومتصلة ببعضها البعض. بهذه الطريقة ، يمكنك تجميع بطارية تكفي طاقتها لتشغيل مصباح يدوي أو راديو ، لكن لا ينبغي أن تتوقع قدرًا كبيرًا من الطاقة من مثل هذا الجهاز.

ولكن كما مصدر المخيمالطاقة المنخفضة مناسبة تمامًا. خاصة إذا كنت مفتونًا بعملية الخلق نفسها والفوائد العملية للنتيجة ليست مهمة جدًا.

يقترح الحرفيون استخدام الأقراص المدمجة وحتى الألواح النحاسية كخلايا ضوئية. من السهل صنع شاحن الهاتف المحمول من الخلايا الضوئية من فوانيس الحديقة.

أفضل حل هو شراء أطباق جاهزة. تبيع بعض المواقع على الإنترنت وحدات بها عيب صغير في التصنيع بسعر مناسب ، وهي مناسبة تمامًا للاستخدام.

التنسيب العقلاني للبطاريات

يحدد وضع الوحدات إلى حد كبير مقدار الطاقة التي سينتجها النظام. كلما زاد عدد الأشعة التي تصطدم بالخلايا الضوئية ، زادت الطاقة التي ستنتجها. للحصول على موقع مثالي ، يجب استيفاء الشروط التالية:

الأهمية! يتم تحديد القوة الحالية للبطارية من خلال أداء أضعف خلية. حتى الظل الصغير على وحدة واحدة يمكن أن يقلل من أداء النظام بنسبة 10 إلى 50٪.

كيفية حساب القوة المطلوبة

قبل الشروع في تجميع البطارية ، من الضروري تحديد الطاقة المطلوبة. هذا يعتمد على عدد الخلايا المشتراة و المساحة الكليةالبطاريات الجاهزة.

يمكن أن يكون النظام إما مستقلاً (يوفر الكهرباء للمنزل بمفرده) أو مجمعًا ، ويجمع بين طاقة الشمس والمصدر التقليدي.

يتكون الحساب من ثلاث خطوات:

1. اكتشف إجمالي استهلاك الطاقة.
2. تحديد سعة البطارية الكافية وسعة العاكس.
3. احسب العدد المطلوب من الخلايا بناءً على بيانات التشمس في منطقتك.

استهلاك الطاقة

بالنسبة للنظام المستقل ، يمكنك تحديده بواسطة عداد الكهرباء. اقسم إجمالي كمية الطاقة المستهلكة شهريًا على عدد الأيام للحصول على متوسط ​​الاستهلاك اليومي.

إذا كان سيتم تشغيل جزء فقط من الأجهزة من البطارية ، فاكتشف قوتها وفقًا لجواز السفر أو العلامة الموجودة على الجهاز. اضرب القيم الناتجة في عدد ساعات العمل في اليوم. بجمع القيم التي تم الحصول عليها لجميع الأجهزة والحصول على متوسط ​​الاستهلاك اليومي.

سعة AB (البطارية) وقوة العاكس

AB لـ أنظمة الطاقة الشمسيةيجب أن تتحمل عددًا كبيرًا من دورات التفريغ والتفريغ ، ولديها تفريغ ذاتي صغير ، وتحمل تيار شحن كبير ، وتعمل على ارتفاع و درجات الحرارة المنخفضةبينما تتطلب الحد الأدنى من الصيانة. هذه المعلمات هي الأمثل لبطاريات الرصاص الحمضية.

مؤشر مهم آخر هو السعة ، أقصى شحنة يمكن أن تقبلها البطارية وتخزنها. يتم زيادة السعة غير الكافية عن طريق توصيل البطاريات بالتوازي أو بالتسلسل أو من خلال الجمع بين كلا الوصلات.

سيساعد الحساب في معرفة العدد المطلوب من AB. ضع في اعتبارك ذلك لتركيز احتياطيات الطاقة لمدة يوم واحد في بطارية بسعة 200 أمبير وبجهد 12 فولت.

افترض أن الطلب اليومي هو 4800Vh ، وأن جهد خرج النظام هو 24V. بافتراض أن فقدان العاكس هو 20٪ ، أدخل معامل تصحيح 1.2.

4800: 24х1.2 = 240 آه

يجب ألا يتجاوز عمق تفريغ AB 30-40٪ ، وسوف نأخذ ذلك في الاعتبار.

240х0.4 = 600 آه

القيمة الناتجة هي ثلاثة أضعاف سعة البطارية ، لذلك يلزم توصيل 3 بطاريات متصلة بالتوازي لتوفير الكمية المطلوبة. لكن في نفس الوقت ، جهد البطارية هو 12 فولت ، من أجل مضاعفته ، ستحتاج إلى 3 بطاريات أخرى متصلة في سلسلة.

للحصول على جهد 48 فولت ، قم بتوصيل سلسلتين متوازيتين متوازيتين من 4 ABs

يستخدم العاكس لتحويل التيار المباشر إلى تيار متردد. اختره حسب الذروة ، الحمولة القصوى.في بعض الأجهزة الاستهلاكية ، يكون تيار البدء أعلى بكثير من التيار الاسمي. هذا هو المؤشر الذي يؤخذ في الاعتبار. في حالات أخرى ، يتم أخذ القيم الاسمية في الاعتبار.

شكل التوتر مهم أيضا. أفضل طريقةهي موجة جيبية نقية. مناسب للأجهزة غير الحساسة لانخفاض الجهد شكل مربع. يجب أن تفكر أيضًا في إمكانية تحويل الجهاز من AB مباشرة إلى الألواح الشمسية.

عدد الخلايا المطلوب

مؤشرات التشمس في مناطق مختلفة مختلفة جدًا. للحصول على حساب صحيح ، تحتاج إلى معرفة هذه الأرقام لمنطقتك ، فمن السهل العثور على البيانات على الإنترنت أو في محطة الطقس.

جدول التشمس الشهري للمناطق المختلفة

لا يعتمد التشمس على الوقت من العام فحسب ، بل يعتمد أيضًا على زاوية البطارية

عند الحساب ، استرشد بمؤشرات أقل تشمس خلال العام ، وإلا فلن تنتج البطارية طاقة كافية خلال هذه الفترة.

لنفترض أن الحد الأدنى من المؤشرات - في يناير ، 0.69 ، الحد الأقصى - في يوليو ، 5.09.

معامل التصحيح لفصل الشتاء - 0.7 ، لفصل الصيف - 0.5.

الكمية المطلوبة من الطاقة - 4800 واط.

تبلغ قدرة اللوحة الواحدة 260 واط وبجهد 24 فولت.

تبلغ الخسائر في AB والعاكس 20٪.

نحسب الاستهلاك مع مراعاة الخسائر: 4800 × 1.2 = 5760 Wh = 5.76 kWh.

نحدد أداء لوحة واحدة.

الصيف: 0.5 × 260 × 5.09 = 661.7 واط.

الشتاء: 0.7 × 260 × 0.69 = 125.5 واط ساعة.

نحسب العدد المطلوب من البطاريات بقسمة الطاقة المستهلكة على أداء الألواح.

الصيف: 5760 / 661.7 = 8.7 قطعة.

في الشتاء: 5760 / 125.5 = 45.8 قطعة.

اتضح أنه من أجل توفير كامل ، ستكون هناك حاجة إلى خمس مرات أكثر من الوحدات في الشتاء مقارنة بالصيف. لذلك ، فإن الأمر يستحق تركيب المزيد من البطاريات أو فترة الشتاءتوفير نظام إمداد طاقة هجين.

كيف تجمع بطارية شمسية بيديك

يتكون التجميع من عدة مراحل: تصنيع العلبة ، لحام العناصر ، تجميع النظام وتركيبه. قبل أن تبدأ ، قم بتخزين كل ما تحتاجه.

البطارية مكونة من عدة طبقات.

المواد والأدوات

• الخلايا الضوئية.
• موصلات مسطحة
• تدفق الكحول الصنوبري.
• لحام حديد؛
• خارجيا من الالومنيوم؛
• زوايا الألمنيوم
• المعدات؛
• مانع تسرب السيليكون
• منشارا للمعادن
• مفك براغي؛
• زجاج أو شبكي أو زجاج شبكي ؛
• الثنائيات.
• أدوات القياس.

من الأفضل طلب الخلايا الكهروضوئية كاملة مع الموصلات ، فهي مصممة خصيصًا لهذا الغرض. الموصلات الأخرى أكثر هشاشة ، والتي يمكن أن تكون مشكلة عند اللحام والتجميع. توجد خلايا بها موصلات ملحومة بالفعل. إنها تكلف أكثر ، لكنها توفر الكثير من الوقت والجهد.

شراء لوحات مع الموصلات ، وهذا سوف يقلل من وقت التشغيل

عادة ما يكون إطار الجسم مصنوعًا من زاوية من الألومنيوم ، ولكن من الممكن استخدامه الشرائح الخشبيةأو قضبان مقطع مربع 2x2. هذا الخيار غير مفضل لأنه لا يوفر حماية كافية للطقس.

للوحة شفافة ، اختر مادة ذات أدنى معامل انكسار للضوء. أي عائق في مسار الأشعة يزيد من فقدان الطاقة. من المرغوب فيه أن تنقل المادة أقل قدر ممكن من الأشعة تحت الحمراء.

الأهمية! كلما زادت سخونة اللوحة ، قلت الطاقة التي تولدها.

حساب الإطار

يتم حساب أبعاد الإطار بناءً على حجم الخلايا. من المهم توفير مسافة صغيرة من 3-5 مم بين العناصر المجاورة ومراعاة عرض الإطار بحيث لا يتداخل مع حواف العناصر.

يتم إنتاج الخلايا بأحجام مختلفة ، مع مراعاة خيار 36 لوحة ، بحجم 81 × 150 مم. نرتب العناصر في 4 صفوف ، 9 قطع في واحد. بناءً على هذه البيانات ، تبلغ أبعاد الإطار 835 × 690 مم.

تصنيع الصناديق

عناصر اللحام ووحدات التجميع

إذا تم شراء العناصر بدون جهات اتصال ، فيجب أولاً لحامها بكل لوحة. للقيام بذلك ، اقطع الموصل إلى أجزاء متساوية.

1. قم بقص مستطيل بالحجم المطلوب من الورق المقوى وقم بلف الموصل حوله ، ثم قصه من كلا الجانبين.
2. قم بتطبيق التدفق على كل موصل ، اربط شريطًا بالعنصر.
3. قم بلحام الموصل بعناية بطول الخلية بالكامل.

   جندى الموصلات لكل لوحة

4. ضع الخلايا في صف واحدًا تلو الآخر مع وجود فجوة من 3-5 مم ولحامها معًا بالتتابع.

   أثناء التثبيت ، تحقق بشكل دوري من وظائف الوحدات

5. انقل الصفوف النهائية المكونة من 9 خلايا إلى الجسم وقم بمحاذاة مع بعضها البعض ومخطط الإطار.
6. لحام بالتوازي باستخدام إطارات أوسع ومراقبة القطبية.

   ضع صفوفًا من العناصر على ركيزة شفافة ولحامها معًا

7. أخرج جهات الاتصال "+" و "-".
8. ضع 4 قطرات من المادة المانعة للتسرب على كل عنصر وضع الزجاج الثاني في الأعلى.
9. دع الصمغ يجف.
10. املأ المحيط بمادة مانعة للتسرب حتى لا تدخل الرطوبة إلى الداخل.
11. اربط اللوح بالمبيت باستخدام الزوايا ، ثم اربطها في جوانب ملف الألومنيوم.
12. قم بتركيب صمام ثنائي شوتكي مع مادة مانعة للتسرب لمنع تفريغ البطارية من خلال الوحدة.
13. قم بتزويد سلك الإخراج بموصل ثنائي السنون ، ثم قم بتوصيل وحدة التحكم به.
14. اربط الزوايا بالإطار لتأمين البطارية بالدعم.

فيديو: لحام وتجميع الوحدة الشمسية

البطارية جاهزة ، ويبقى تثبيتها. للحصول على عمل أكثر كفاءة ، يمكنك إنشاء جهاز تعقب.

إنتاج آلية دوارة

أبسط آلية دوارة من السهل أن تصنعها بنفسك. يعتمد مبدأ عملها على نظام الأثقال الموازنة.

1. من الكتل الخشبية أو الألومنيوم ، قم بتجميع دعامة للبطارية على شكل سلالم.
2. باستخدام محملين وقضيب أو أنبوب معدني ، قم بتركيب البطارية في الأعلى بحيث يتم تثبيتها في منتصف الجانب الأكبر.
3. وجّه الهيكل من الشرق إلى الغرب وانتظر حتى تصل الشمس إلى أوجها.
4. قم بتدوير اللوحة بحيث تضربها الأشعة عموديًا.
5. ثبت وعاء ماء في أحد طرفيه ، وازنه في الطرف الآخر بوزن.
6. اصنع ثقبًا في الحاوية حتى يتدفق الماء شيئًا فشيئًا.

مع تدفق الماء ، سينخفض ​​وزن الوعاء وترتفع حافة اللوحة ، وتحول البطارية نحو الشمس. يجب تحديد حجم الحفرة بشكل تجريبي.

أبسط متعقب شمسي مصنوع على مبدأ الساعة المائية

كل ما تحتاجه هو صب الماء في وعاء في الصباح. لا يمكنك تثبيت مثل هذا الهيكل على السطح ، ولكن من أجل مؤامرة حديقةأو المروج الأمامية ، ستعمل بشكل جيد. هناك تصميمات أخرى أكثر تعقيدًا للمتعقبات ، لكنها ستكلف أكثر.

فيديو: كيف تصنع متعقب الطاقة الشمسية الإلكتروني الخاص بك

تركيب البطارية

يمكنك الآن اختبار الكهرباء المجانية والاستمتاع بها.

صيانة الوحدة

لا تتطلب الألواح الشمسية صيانة خاصة لأنها لا تحتوي على أجزاء متحركة. من أجلهم الأداء الطبيعيويكفي بين الحين والآخر تنظيف السطح من الأوساخ والغبار وفضلات الطيور.

اغسل البطاريات بخرطوم الحديقة ، بضغط ماء جيد ، لن تحتاج حتى للصعود إلى السطح لهذا الغرض. تحقق من حالة المعدات الإضافية.

متى ستؤتي التكاليف ثمارها

يجب ألا تتوقع فوائد لحظية من نظام إمداد الطاقة الشمسية. يبلغ متوسط ​​مردودها حوالي 10 سنوات لنظام مستقل في المنزل.

كلما زادت الطاقة التي تستهلكها ، زادت تكاليفك بشكل أسرع. بعد كل شيء ، بالنسبة للاستهلاك الصغير والكبير ، يلزم شراء معدات إضافية: بطارية ، وعاكس ، وجهاز تحكم ، وتترك جزءًا صغيرًا من التكاليف.

ضع في اعتبارك أيضًا عمر المعدات ، وعمر الألواح نفسها ، حتى لا تضطر إلى تغييرها قبل أن تؤتي ثمارها.

على الرغم من كل التكاليف والعيوب ، فإن الطاقة الشمسية هي المستقبل. الشمس هي مصدر للطاقة المتجددة وسوف تستمر على الأقل 5000 سنة أخرى. نعم ، والعلم لا يزال قائما ، تظهر مواد جديدة للخلايا الضوئية ، بكفاءة أعلى بكثير. لذلك ، سيكونون في متناول الجميع قريبًا. لكن يمكنك استخدام طاقة الشمس بالفعل الآن.