Портативна сонячна батарея, зроблена своїми руками

Портативна сонячна батарея 15 Вт, зроблена своїми руками

Процес виготовлення своїми руками портативної сонячної батареї покроково простежив і виклав в Інтернеті американський астроном Майк Девіс (Mike Davis). Цей матеріал - вільний переклад англомовної сторінки Майка Девіса.

Кілька років тому я виготовив сонячну батарею потужністю 60 Вт. Це хороша сонячна батарея, я все ще часто нею користуюсь. Тим не менш, вона велика і важка, і мені не завжди потрібно 60 Вт потужності. Іноді просто потрібно трохи енергії для одного або двох портативних пристроїв. Я б хотів мати можливість заряджати свій стільниковий телефон або MP3-плеєр, я б хотів мати легку портативну сонячну батарею, яка складається, щоб бути більш компактною. На цій сторінці я пояснюю і показую, як я зробив таку портативну сонячну батарею на 15 Вт.

Ось відео, де показані мої сонячні батареї.

Виготовлення портативної сонячної батареї

Найважчим при побудові сонячних батарей є придбання сонячних елементів за розумною ціною. Нові сонячні елементи коштують дуже дорого. Пошкоджені та відбраковані сонячні елементи можна купити значно дешевше. Ці другосортні сонячні елементи можуть бути використані для виготовлення сонячної батареї, яка буде працювати дуже добре.

У моїй першій сонячній батареї використовуються моно-кристалічні кремнієві сонячні елементи 3 на 6 дюймів. Вони відрізняються високою ефективністю і виробляють багато струму. Але вони також є великі, тонкі і з ними важко працювати. Для портативної сонячної батареї я вирішив використовувати інший вид сонячних елементів. Я використав 40 тонкоплівкових мідь-індій-селенід (CIS) сонячних елементів. Кожен елемент є фактично мініатюрною сонячною батареєю 60 мм х 60 мм х 2 мм завтовшки, що виробляє трохи більш ніж 4,5 вольт і 80 мА при яскравому сонячному світлі (виходить близько 0.375 Ватт на елемент, але 40 з них разом будуть виробляти 15 Вт). Я б з’єднав їх разом в групи по 4 елементи в блоці, щоб отримати близько 18 Вольт, а потім підключив групи з 4 клітин паралельно. Я б розділив 40 елементів на дві групи по 20 і виготовив би коробку, що складається, для їх монтажу. Отже я купив 40 CIS сонячних елементів і взявся за роботу.

План_половини_портативної_сонячної_батареї

Ось план половини портативної сонячної батареї. Я склав макет для 20 сонячних елементів і грубо вказав розміри половини складаної сонячної батареї. Інша половина буде просто її дзеркальним відображенням. Я зробив це трохи по-іншому, коли я фактично приступив до виготовлення, але загалом я дотримувався цього початкового плану.

Сонячні_елементи_упаковані_в_коробку

Сонячні елементи прибули добре упакованими і не пошкодженими.

Вигляд_спереду_сонячного_елемента

Ось великим планом фото одного з сонячних елементів. Елементи є тонкими, але далеко не такими тонкими, як тонкі, наче папір, кремнієві сонячні елементи, котрі я використовував у моїй першій панелі сонячних батарей.

Задня_частина_сонячного_елементу

Ось великим планом фото задньої частини одного з сонячних елементів. Ці елементи приходять з вже припаяними виводами. Крім того, негативний вивід позначений, хоча на цій фотографії це важко побачити.

Тестування_одного_із_сонячних_елементів

Тут я тестую один із сонячних елементів під яскравим світлом лампи. Мультиметр показує 4,35 вольт. Непогано.

Половинка_дерев'яного_корпусу

Половинка дерев'яного корпусу. Тепер, коли у мене були сонячні елементи, прийшов час почати виготовлення панелі. Я використовував техніку виготовлення подібну до тої, що я використовував в моїй першій панелі сонячних батарей, просто зробив меншого розміру і з шарніром в середині. Я зробив два неглибокі дерев'яні ящики 15 7/8 на 13 дюймів, використовуючи товсту 1/4 дюйма фанеру і 3/4 х 3/4 дерев’яні боковини.

Дві_половинки_шарнірно_з’єднані

Я з’єднав шарніром дві половинки разом.

Закінчений_корпус

Тут показаний відкритий корпус переносної сонячної батареї. Я пофарбував його у звичайний білий колір, який, здається, став стандартним для всіх моїх проектів з альтернативної енергетики.

Позиції_сонячних_елементів_позначені

Я позначив положення кожного з 20 сонячних елементів в кожній половині батареї олівцем.

Встановлення_на_місце_сонячних_елементів

Встановлення на місце сонячних елементів. Я відрізати стрічку, що утримувала виводи на тильній стороні кожного елементу, і відігнув їх вгору та до передньої сторони елементу. Я також позначив негативний вивід краще, щоб я міг побачити його спереду елементу. Тоді я почав встановлювати елементи на позначених місцях. Я видавлював маленьку краплю силіконового герметика в центрі кожного осередку і натискав на сонячний елемент, встановлюючи його на місце.

Половина_сонячної_батареї_з_наклеєними_елементами

Половина сонячної батареї з наклеєними елементами. Після того, як всі елементи на одній половині були приклеєні, я чекав кілька годин допоки силікон затвердне, перш ніж почати з’єднувати елементи разом. Я хотів, завершити і налаштувати одну половину, на всякий випадок, якщо б я зіткнуся з проблемами, перш ніж робити іншу половину.

Великим_планом_виводи_на_сонячних_елементах

Після того, як силікон затвердів і елементи міцно зафіксувались, я почав пайку виводів разом. Виводи на закріплених елементах стирчали вгору, як видно на цій фотографії.

З’єднання_виводів_сонячних_елементів

З’єднання виводів сонячних елементів. Я використовував свої гостроносі кліщі, щоби захопити виводи, які необхідно було з'єднати, і стискував їх разом кінчиками кліщів. Тоді я сплющені фіксував маленьким рулоном фольги. Виводи виконані з тонкої металевої фольги, тому будьте обережні, адже їх неважко пошкодити або зірвати з сонячного елементу.

Пайка_виводів_разом

Нарешті, я використовував свій паяльник і трохи припою, щоб закінчити з’єднання. Потрібно при цьому бути швидким. Не дозволяйте вашому паяльнику затримуватися на виводах, тому що вони можуть випаятись з елементів.

Підключення_позитивних_виводів_сонячних_елементів

З’єднання позитивних виводів сонячних елементів. Після того, як я були зроблені пайки всіх елементів разом, у мене було 5 рядків 4 елементів послідовно з’єднаних. Тепер я мав з'єднати 5 рядків разом паралельно. Я використав мідну оплітку, котру мав під рукою, щоб підключити разом всі позитивні виводи рядів елементів. Я використовував маленькі краплі силікону для фіксації оплітки на місці.

Підключення_діода

Підключення діода. Потім я припаяв анод діода Шоттки 31DQ03 до позитивного виходу. Цей діод діє як блокувальний діод, запобігаючи розряду акумулятора через сонячні батареї в нічний час або в похмуру погоду. Кожна половина панелі отримує блокуючий діод, тому що дві половинки будуть підключені паралельно.

Підключення_проводів

Тут я встановив проводи, що виходять з батареї. Я провів їх через отвір, просвердлений в шарнірної частини панелі. Червоний дріт припаяний до катода діода, а чорний дріт до негативного виходу. Я зв'язали вузол в проводах для запобігання натягу і використав краплі силіконового герметика, щоб зафіксувати все на місці.

Інша_половина_є_дзеркальним_відображенням_першої

Інша половина панелі є дзеркальним відображенням першої. Я з’єднав виходи двох половин разом за межами панелі.

Проводи_виходять_з_панелі

Ця фотографія показує дроти від обох половин панелі з'єднані разом і підключені вилки. Ви також можете побачити ряди вентиляційних отворів, висвердлених з боку петель обох половинок.

Рознім_портативної_сонячної_батареї

Це поляризований швидкого роз'єднання рознім, який я використав на портативній сонячній батареї.

Завершена_портативна_сонячна_батарея_без_кришок

Ось завершена портативна сонячна батарея, готова до випробувань. Моє тестування на вулиці при яскравому полуденному сонці показало, що панель виробляє близько 18,3 Вольта і приблизно 0,82 Ампер. Це працює! Я отримав майже точно 15 Вт, на які я сподівався. Я був дуже щасливий.

Прилеглі_кришки_плексигласу

Прилеглі кришки плексигласу. Моїм наступним кроком було виготовлення кришки плексигласу до кожної половини, щоби захистити сонячні елементи і проводку. Я купив два шматки плексигласу і обрізав їх, щоб вони відповідали двом половинкам батареї.

Приклеювання_кришки_плексигласу

Тут я знімаю захисну плівку на одній стороні оргскла кришки, видавлюю кульки силіконового герметика і встановлюю очищену сторону плексигласу на її місце роблячи такдля кожної половини батареї. Я додав деякий вантаж, щоб він тиснув на плексиглас уночі, поки силікон не затвердіє.

Додані_повстяні_диски

Додані повстяні диски Наступного дня я зняв захисну плівку з іншого боку плексигласу. Панель була по суті зроблена. Тим не менше, я хотів би додати останній штрих. У мене були повстяні диски , котрі я використовую в моїх проектах різних телескопів. Я додав 2 повстяні диски в батарею, щоби запобігти пошкодженню половинок сонячної батареї при сильному натискуванню. Вони забезпечують амортизацію між двома поверхнями з оргскла, коли панель складена.

Зазор_створений_повстяними_дисками

Ось фотографія зазору, який повстяні диски зробили між поверхнями з оргскла, коли панель складена.

Для продовження клацніть на кнопці з цифрою 2

Випробовування портативної сонячної батареї

 

Зроблена_переносна_сонячна_батарея_на_капоті_мого_автомобіля

Я закінчив сонячну батарею вчасно, щоби взяти її з собою у відпустку на мою ділянку землі в штаті Арізона. Це місце і раніше служило випробувальним полігоном для мого саморобного вітрогенератора і моєї саморобної сонячної панелі на 60 Ватт. Тут розкрита сонячна батарея лежить на капоті мого автомобіля, щоб піймати сонце.

Я хотів зробити повноцінну перевірку переносної сонячної батареї. Я приєднав її до мого контролера заряду на додаток до потужностей, вироблених вітровою турбіною і великою сонячною батареєю. Я також приєднував її до вилки 12V прикурювача і випробував її для живлення різних приладів, таких як мій автомобільний зарядний пристрій стільникового телефону і зарядний пристрій для мого MP3-плеєра. Переносна сонячна батарея працювала добре, але я помітив щось дивне. Вихідна напруга батареї була всього близько 14,5 вольт. Я ж бачив більш як 18 вольт в моєму попередньому тестуванні. Напруга була все ще досить високою для живлення приладів, які я підключав до неї, але я не розумів, чому напруга впала.

Зроблена_батарея_використовується

Зроблена батарея використовується. Я припустив, що вихідна напруга з елементів CIS падала, оскільки вони нагріваються всередині закритих ящиків сонячної батареї. Я перевірив це припущення, поставивши панель в тіні на деякий час і дав їй охолонути, потім повернув її на сонце і перевірив напругу, до того як вона нагрілася. Звичайно ж, вона виробила близько 18 Вольт, коли я вперше поставив її на сонці, але напруга швидко знизилась приблизно до 14,5 Вольт, як тільки батарея нагрілася.

Тоді я відірвав в оргскло і перевірив роботу батареї без нього. Без плексигласу, вихідна напруга панелі повернувся приблизно до 18 Вольт. Вільний потік повітря і відсутність "парникового ефекту" від оргскла дозволив сонячним елементам залишатися холодними.

Я можу просто залишити панель без плексигласу. Ці клітини CIS набагато міцніші, ніж тонкі моно-кристалічні елементи, які я використовував у моїй першій сонячній батареї. Вони повинні бути захищені від впливу навколишнього середовища. Крім того, я не буду використовувати цю батарею в суворих погодних умовах. Я буду використовувати її лише для зарядки малої побутової техніки. Тому, ймовірно, все буде в порядку і без плексигласу.

Так скільки ж коштує така саморобна переносна сонячна батарея? Ну, я зберіг всі квитанції для всього, що я купив, працюючи над цим проектом. Крім того у мене є багато корисного брухту: шматочки дерева, дроту і всіляких інших речей (як сказали б деякі, барахла). Тому багато матеріалів у мене було під рукою. Ваші витрати можуть змінитися.

Частина                           Походження                      Вартість

Сонячні елементи                                                      $ 30.00 *

Різне. Пиломатеріали    Були під рукою                   $ 0.00

Оргскло (не потрібне)   HOMECENTER магазин       $ 13.95

Петлі                                HOMECENTER магазин       $ 3.49

Силіконовий герметик   HOMECENTER магазин       $ 3.95

Провід                              Був під рукою                     $ 0.00

Діоди                                                                              $ 0,40 ±

Вилка                                Radio Shack                          $ 5.50

Фарба                                Була під рукою                   $ 0.00

Загалом                                                                          $ 57.29

Не надто погано. Це трохи дешевше, ніж комерційно зроблені 15-ватна сонячна батарея ($ 70 на момент написання). Проте, моя панель складається для економії місця. Комерційна батарея майже настільки ж велика, як моя 60-ватна сонячна батарея. У мене в плані подальші експерименти з цими елементами CIS.

* Ціна сонячних елементів виросла зовсім небагато, тому я купив їх.

± Це ціна на 2 діоди з 25 діодів, які я купив за $ 5.00.

Оновлення 03/20/11.

Новий_контролер_заряду

Новий контролер заряду. Я розробив просту схему контролера заряду для використання з сонячними батареями і вітряними турбінами. Це проста схема, і вона використовує тільки поширені компоненти, тому такий контролер заряду дуже легко виготовити.

Оригінальний текст Майка Девіса можна прочитати на англомовному сайті www.mdpub.com.

Українська

Коментарі

Де можна купити сонячні елементи?

У великих містах є радіоринки - можна там або в магазинах, де продаються радіокомпоненти (вибачаюсь за те, що не відповів одразу - не було можливості працювати з сайтом).

Додати новий коментар

Користувацький пошук