Портативная солнечная батарея, сделанная своими руками

Портативная солнечная батарея 15 Вт, сделанная своими руками

Американский астроном Майк Дэвис (Mike Davis) пошагово проследил и выложил в Интернете процесс изготовления своми руками портативной солнечной батареи. Этот материал - свободный перевод англоязычной страницы Майка Дэвиса.

Несколько лет назад я изготовил солнечную батарею мощностью 60 Вт. Это хорошая солнечная батарея, я часто ею пользуюсь. Тем не менее, она большая и тяжелая, и мне не всегда нужно 60 Вт мощности. Иногда просто нужно немного энергии для одного или двух портативных устройств. Я хотел бы иметь возможность заряжать свой сотовый телефон или MP3-плеер, я хотел бы иметь легкую портативную солнечную батарею, которая складывается, чтобы быть более компактной. На этой странице я объясняю и показываю, как я сделал такую ​​портативную солнечную батарею на 15 Вт.

Вот видео, где показаны мои солнечные батареи.

Изготовление портативной солнечной батареи

Самым сложным при построении солнечных батарей является приобретение солнечных элементов по разумной цене. Новые солнечные элементы стоят очень дорого. Поврежденные и отбракованные солнечные элементы можно купить значительно дешевле. Эти второсортные солнечные элементы могут быть использованы для изготовления солнечной батареи, которая будет работать очень хорошо.

В моей первой солнечной батарее используются монокристаллические кремниевые солнечные элементы 3 на 6 дюймов. Они отличаются высокой эффективностью и производят много тока. Но они большие, тонкие и с ними трудно работать. Для портативной солнечной батареи я решил использовать другие солнечные элементы. Я использовал 40 тонкопленочных медь-индий-селенид (CIS) солнечных элементов. Каждый элемент фактически является миниатюрной солнечной батареей 60 мм х 60 мм х 2 мм толщиной, которая производит чуть более 4,5 вольт и 80 мА при ярком солнечном свете (получается около 0.375 Ватт на элемент, но 40 из них вместе будут производить 15 Вт ). Я соединил бы их вместе в группы по 4 элемента в блоке, чтобы получить около 18 Вольт, а затем подключил группы из 4 клеток параллельно. Я разделил бы 40 элементов на две группы по 20 и изготовил бы коробку, которая складывается, для их монтажа. Так что я купил 40 CIS солнечных элементов и принялся за работу.

План_половины_портативной_солнечной_батареи

Вот план половины портативной солнечной батареи. Я составил макет для 20 солнечных элементов и грубо указал размеры половины складывающейся солнечной батареи. Другая половина будет просто ее зеркальным отражением. Я сделал это немного по-другому, когда фактически приступил к изготовлению, но в целом я следовал этому первоначальному плану.

Солнечные_элементы_в_ коробке

Солнечные элементы прибыли хорошо упакованными и не поврежденными.

Солнечные_элементы_вид_спереди

Вот крупным планом фото одного из солнечных элементов. Элементы оказались тонкими, но далеко не такими тонкими, как тонкие, как бумага, кремниевые солнечные элементы, которые я использовал в моей первой панели солнечных батарей.

Солнечный_элемент_вид_сзади

Вот крупным планом фото задней части одного из солнечных элементов. Эти элементы приходят с уже припаянными выводами. Кроме того, негативное вывод обозначен, хотя на этой фотографии это трудно увидеть.

Тестирование_солнечного_элемента

Здесь я тестирую один из солнечных элементов под ярким светом лампы. Мультиметр показывает 4,35 вольт. Неплохо.

Половинка_деревянного_корпуса

Половинка деревянного корпуса. Теперь, когда у меня были солнечные элементы, пришло время начать изготовление панели. Я использовал технику изготовления подобную той, что я использовал в моей первой солнечной батарее, просто сделал меньшего размера и с шарниром в середине. Я сделал два неглубокие деревянные ящики 15 7/8 на 13 дюймов, используя толстую 1/4 дюйма фанеру и 3/4 х 3/4 деревянные боковины.

Половины_соединены

Я соединил шарниром две половинки вместе.

Законченный_корпус

Здесь показан открытый корпус переносной солнечной батареи. Я покрасил его в обычный белый цвет, который, кажется, стал стандартным для всех моих проектов по альтернативной энергетике.

Место_солнечных_элементов_обозначено

Я обозначил положение каждого из 20 солнечных элементов в каждой половине батареи карандашом.

Установка_элементов_на_место

Установка на место солнечных элементов. Я отрезать ленту, которая удерживала выводы на тыльной стороне каждого элемента, и отогнул их вверх и к передней стороне элемента. Я также лучше обозначил отрицательный вывод, чтобы я мог увидеть его спереди элемента. Тогда я начал устанавливать элементы на обозначенных местах. Я выдавливал маленькую каплю силиконового герметика в центре каждой ячейки и нажимал на солнечный элемент, ставя его на место.

Половина_солнечной_батареи_с_наклеенными_элементами

Половина солнечной батареи с наклеенными элементами. После того, как все элементы на одной половине были приклеены, я ждал несколько часов, пока силикон затвердеет, прежде чем начать соединять элементы вместе. Я хотел завершить и настроить одну половину, на всякий случай, если бы я столкнусь с проблемами, прежде чем делать другую половину.

Крупным_планом_выводы_элементов

После того, как силикон затвердел и элементы прочно зафиксировались, я начал пайку выводов вместе. Выводы на закрепленных элементах торчали вверх, как видно на этой фотографии.

Соединение_выводов_солнечных_элементов

Соединение выводов солнечных элементов. Я использовал свои остроносые клещи, чтобы захватить выводы, которые необходимо было соединить, и сжимал их вместе кончиками клещей. Тогда я сплющенные выводы фиксировал маленьким кусочком фольги. Выводы выполнены из тонкой металлической фольги, поэтому будьте осторожны, ведь их нетрудно повредить или сорвать с солнечного элемента.

Пайка_выводов

Наконец, я использовал свой паяльник и немного припоя, чтобы закончить соединение. Нужно при этом быть быстрым. Не позволяйте вашему паяльнику задерживаться на выводах, так как они могут випаяться из элементов.

Соединение_положительных_выводов_солнечных_элементов

Соединение положительных выводов солнечных элементов. После того, как были сделаны пайки всех элементов вместе, у меня было 5 рядов из последовательно соединенных 4 элементов. Теперь я должен был соединить 5рядов вместе параллельно. Я использовал медную оплетку, которую имел под рукой, чтобы подключить вместе все положительные выводы рядов элементов. Я использовал маленькие капли силикона для фиксации оплетки на месте.

Подключение_диода

Подключение диода. Потом я припаял анод диода Шоттки 31DQ03 к положительному выходу. Этот диод действует как блокировочный диод, предотвращая разрядку аккумулятора через солнечные батареи в ночное время или в пасмурную погоду. Каждая половина панели получает блокирующий диод, потому что две половинки будут подключены параллельно.

Подключение_проводов

Здесь я установил провода, выходящие из батареи. Я провел их через отверстие, просверленное в шарнирной части панели. Красный провод припаян к катоду диода, а черный провод к отрицательному выходу. Я связали узел в проводах для предотвращения натяжения и использовал капли силиконового герметика, чтобы зафиксировать узел на месте.

Другая_половина_панели_является_зеркальным_отражением_первой

Другая половина панели является зеркальным отражением первой. Я соединил выходы двух половин вместе за пределами панели.

Провода_выходят_из_панели

Эта фотография показывает провода от обеих половин панели соединеные вместе и с подключенной вилкой. Вы также можете увидеть ряды воздуховодов, высверленные со стороны петель обеих половинок.

Разъем

Это поляризованный быстрого разъединения разъем, который я использовал в портативной солнечной батареи.

Завершенная_портативная_солнечная_батарея_без_крышек

Вот завершена портативная солнечная батарея, готова к испытаниям. Мое тестирование на улице при ярком полуденном солнце показало, что батарея производит около 18,3 Вольта и примерно 0,82 Ампер. Это работает! Я получил почти точно 15 Вт, на которые я надеялся. Я был очень счастлив.

Прилегающие_крышки_плексигласа

Прилегающие крышки плексигласа. Моим следующим шагом было изготовление крышки плексигласа для каждой половины, чтобы защитить солнечные элементы и проводку. Я купил два куска плексигласа и обрезал их, чтобы они соответствовали двум половинкам батареи.

Приклеивание_крышки_плексигласа

Здесь я снимаю защитную пленку на одной стороне оргстекла крышки, выдавливаю шарики силиконового герметика и устанавливаю очищенную сторону плексигласа на ее место, делая такдля каждой половины батареи. Я добавил небольшой груз, чтобы он давил на плексиглас ночью, пока силикон не затвердеет.

Добавлены_войлочные_диски

На следующий день я снял защитную пленку с другой стороны плексигласа. Панель была по сути сделана. Тем не менее, я хотел бы добавить последний штрих. У меня были войлочные диски, которые я использую в моих проектах различных телескопов. Я добавил 2 войлочные диски в батарею, чтобы предотвратить повреждение половинок солнечной батареи при сильном нажатии. Они обеспечивают амортизацию между двумя поверхностями из оргстекла, когда панель сложена.

Зазор_созданный_дисками

Вот фотография зазора, который войлочные диски сделали между поверхностями из оргстекла, когда панель сложена.

Для продолжения щелкните на кнопке с цифрой 2

Испытания портативной солнечной батареи

Солнечная_батарея_на_капоте_автомобиля

Я закончил солнечную батарею вовремя, чтобы взять ее с собой в отпуск на мой участок земли в штате Аризона. Это место и раньше служило испытательным полигоном для моего самодельного ветрогенератора и моей самодельной солнечной панели на 60 Ватт. Здесь показана раскрытая солнечная батарея на капоте моего автомобиля.

Я хотел сделать полноценную проверку переносной солнечной батареи. Я присоединил ее к моему контроллера заряда в дополнение к мощностям, произведенным ветровой турбиной и большой солнечной батареей. Я также присоединял ее к вилке 12V прикуривателя и испытал ее для питания различных приборов, таких как мое автомобильное зарядное устройство сотового телефона и зарядное устройство для моего MP3-плеера. Переносная солнечная батарея работала хорошо, но я заметил нечто странное. Выходное напряжение батареи была всего около 14,5 вольт. Я видел более 18 вольт в моем предыдущем тестировании. Напряжение было все еще достаточно высоким для питания приборов, которые я подключал к ней, но я не понимал, почему напряжение упало.

Батарея_работает

Сделана батарея используется. Я предположил, что выходное напряжение с элементов CIS падает, поскольку они нагреваются внутри закрытых ящиков солнечной батареи. Я проверил это предположение, поставив батарею в тени на некоторое время и дав ей остыть, затем вернул ее на солнце и проверил напряжение, до того как она нагрелась. Конечно же, она произвела около 18 Вольт, когда я впервые поставил ее на солнце, но напряжение быстро снизилась примерно до 14,5 Вольт, как только батарея нагрелась.

Тогда я оторвал в оргстекло и проверил работу батареи без него. Без плексигласа, выходное напряжение панели вернулся примерно до 18 Вольт. Свободный поток воздуха и отсутствие "парникового эффекта" от оргстекла позволили солнечным элементам оставаться холодными.

Я могу просто оставить панель без плексигласа. Эти клетки CIS гораздо прочнее, чем тонкие моно-кристаллические элементы, которые я использовал в моей первой солнечной батареи. Они должны быть защищены от воздействия окружающей среды. Кроме того, я не буду использовать эту батарею в суровых погодных условиях. Я буду использовать ее только для зарядки малой бытовой техники. Поэтому, вероятно, все будет в порядке и без плексигласа.

Так сколько же стоит такая самодельная переносная солнечная батарея? Ну, я сохранил все квитанции для всего, что я купил, работая над этим проектом. Кроме того у меня есть много полезного лома: кусочки дерева, проволоки и всяких других вещей (как сказали бы некоторые, барахла). Поэтому многие материалы у меня было под рукой. Ваши расходы могут измениться.

Часть                                         Происхождение                                Стоимость

Солнечные элементы                                                                           $ 30.00 *

Разное. Пиломатериалы          Были под рукой                                  $ 0.00

Оргстекло (не требуется)       HOMECENTER магазин                       $ 13.95

Петли                                         HOMECENTER магазин                       $ 3.49

Силиконовый герметик           HOMECENTER магазин                       $ 3.95

Провод                                       Был под рукой                                    $ 0.00

Диоды                                                                                                      $ 0,40 ±

Вилка                                          Radio Shack                                         $ 5.50

Краска                                        Была под рукой                                  $ 0.00

Всего                                                                                                        $ 57.29

Не слишком плохо. Это немного дешевле, чем коммерчески сделанная 15-ваттная солнечная батарея ($ 70 на момент написания). Однако, моя панель складывается для экономии места. Коммерческая батарея почти столь же велика, как моя 60-ваттная солнечная батарея. У меня в плане дальнейшие эксперименты с этими элементами CIS.

* Цена солнечных элементов выросла совсем немного, поэтому я купил их.

± Это цена на 2 диода с 25 диодов, которые я купил за $ 5.00.

Обновление 03/20/11.

Новый_контроллер_заряда

Новый контроллер заряда. Я разработал простую схему контроллера заряда для использования с солнечными батареями и ветряными турбинами. Это простая схема, и она использует только распространены компоненты, поэтому такой контроллер заряда очень легко изготовить.

Оригинальный текст Майка Дэвиса можно прочитать на англоязычном сайте www.mdpub.com

Русский

Добавить комментарий

Пользовательский поиск