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.

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 прибули добре упакованими і не пошкодженими.

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.

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.

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

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.

Я з’єднав шарніром дві половинки разом.

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.

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

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. 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.

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. 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.

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.

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. 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.

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

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

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. 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.

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 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.

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

 

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. 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. 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.