Каркасы для солнечных батарей своими руками

Каркасы для солнечных батарей своими руками

Главным элементом любой фотоэлектрической системы является один или несколько слоев полупроводника – материала, способного преобразовывать энергию фотонов в электрический ток. Вместе с защитным покрытием такая конструкция образует ячейку, которая в соединии с другими монтируется в единый каркас для солнечных панелей, который можно изготовить своими руками. Промышленные варианты сборки отличаются большей надежностью, долговечностью и КПД, но сделанные вручную намного дешевле. Рассмотрим один из способов создания гелиобатарей на базе подобного каркаса.

Первый этап – изготовление основы

Процесс сборки модуля начинается с изготовления окантовочной рамки. Для нее понадобятся:

  • уголки из алюминия – 4 шт. (рекомендуемые размеры – 9 х 7 см);
  • алюминиевые рейки – 4 шт. (длина каждой пары подбирается в зависимости от размерных параметров и количества ячеек для модуля).

Внутренняя поверхность всех восьми элементов рамки тщательно промазывается герметиком на силиконовой основе. От качества его нанесения зависит надежность и срок службы всей конструкции.

Далее необходимо подготовить основу, или задний корпус каркаса для солнечных панелей. Материалом для него может служить пластик, дерево, МДФ или ДСП (последний вариант – наиболее дешевый). Конструктивно основа представляет собой неглубокий поддон из нижнего листа и бортиков высотой около 2 см. Соединение бортов с основой производится обычными шурупами-саморезами.

Через каждые 10 см по длине и ширине в днище просверливаются отверстия для вентиляции, внутрь укладывается алюминиевая рамка, а в нее – прозрачное защитное покрытие. Как вариант, может использоваться искусственное акриловое стекло, специальное антибликовое, плексигласовое или сверхпрочное каленое. Основное требование к материалу – устойчивость к механическим повреждениям и высокий уровень прозрачности.

Прозрачный прямоугольник плотно прижимается к днищу каркаса для солнечных батарей, после чего дополнительно крепится своими руками с применением метизов в такой последовательности:

  • угловые – 4 х 1 шт.;
  • вдоль длинных сторон – 2 х 2 шт.;
  • по коротким сторонам – 2 х 1 шт.

Каждый метиз также прикручивается саморезом.

В завершение первого этапа процедуры стеклянная поверхность очищается от пыли и загрязнений ветошью, после чего тщательно обезжиривается спиртосодержащим раствором.

Второй этап – укладка и пайка в корпусе фотоэлектрических ячеек

Самостоятельный монтаж в каркасы будущих батарей солнечных ячеек считается наиболее трудоемкой и ответственной частью сборки. Пошаговый процесс выполнения включает такие операции:

  • нанесение разметки – учитывая промежуток 4 мм между элементами;
  • раскладка фотоэлектрических ячеек – производится рабочей (обычно – синей или черной) стороной вниз;
  • нанесение припоя и флюса на контакты;
  • спайка по схеме с плюсовыми дорожками на «лице» и минусовыми на «обороте» в таком порядке – сначала ячейки в рядах, далее ряды между собой;
  • нанесение герметика на тыльную сторону каждой ячейки – небольшое количество по центру;
  • наклейка на основу – пластины переворачиваются на 180 градусов рабочей (синей, черной) поверхностью вверх, выравниваются по разметке и аккуратно прижимаются вниз, до момента надежной фиксации;
  • внешние контакты элементов, расположенных по краям, выводятся на проводник шины с серебряным покрытием – соответственно, «+» и «–»;
  • на внешние контакты готового каркаса для солнечных панелей с уложенными внутри ячейками, собранного своими руками, подключается блокирующий диод – это необходимо для недопущения саморазряда АКБ в периоды, когда модуль не будет вырабатывать электричество;
  • в поддоне высверливаются отверстия, через которые будут выведены наружу провода;
  • после вывода пучки закрепляются на корпусе силиконовым герметиком, чтобы конструкция выглядела аккуратно, а концы проводов не болтались.

Третий этап – тестирование каркаса и уложенных солнечных ячеек батареи

Прежде чем проводить окончательную герметизацию конструкции, следует убедиться в отсутствии ошибок при сборке. Наиболее частая из них – неверное либо некачественное соединение контактов. Инструментом для проверки служит обычный тестер со встроенным амперметром. Процедура производится так:

  • модуль выносится на улицу – при отсутствии облачности, примерно в середине дня, когда солнце находится в высшей точке – и устанавливается под оптимальным углом;
  • к батарейным контактам подключается амперметр;
  • измеряется ток короткого замыкания – показания от 4,5 ампера и более свидетельствуют о нормальной работоспособности и правильной сборке элементов;
  • если сила тока меньше, все соединения ячеек придется проверять заново в поисках допущенной ошибки.

Примечание: самодельный каркас для солнечных батарей с уложенными в нем своими руками фотоэлементами обычно обеспечивает силу тока 5-10 ампер, что всего на 15 ± 5% ниже, чем у профессиональных промышленных элементов.

Четвертый этан – герметизация каркаса с фотоэлектрическими ячейками

Осуществление этой операции может производиться путем использования разных материалов и методов обеспечения герметичности.

  1. Материалы. Первый, более дорогой вариант – компаунд на базе эпоксидной смолы (стоимость для одного модуля от $40-45). Менее долговечный, но дешевый – герметик на силиконовой основе.
  2. Методы. Экономичный – использование герметика только для стыков между ячейками и промежутков вдоль внутренней стороны рамки. Стандартный – полная поверхностная заливка корпуса вместе с панелями.

В качестве дополнительной амортизационной защиты на дно каркаса для солнечных панелей, между днищем и ячейками, укладывается жесткий лист поролона толщиной около 2 см.

Последний этап – монтаж на почти готовый каркас защитного оргстекла. Для достижения максимальной герметизации, на прижатую к силиконовой или эпоксидной прослойке стеклянную поверхность на 30-40 минут ставится груз. Давление уплотнит герметик и приведет к выдавливанию наружу всех воздушных пузырьков. После этого сборка модуля считается завершенной, а батарея готовой к работе.

Какой тип ячеек использовать в каркасах для солнечных панелей?

В климатических условиях Украины наиболее практичным является выбор не жестких кремниевых элементов, а полужестких тонкопленочных гибридов на редкоземельном теллуриде кадмия (CdTe). Для средней полосы, с большим количеством пасмурных дней, такие батареи в среднем на 20% производительнее «классики». Это позволяет повысить их эффективность при меньших затратах, что для самодельных конструкций немаловажно.

Приобрести лучшие и недорогие тонкопленочные панели данного типа от First Solar (США) можно на сайте официального украинского дилера американцев, компании Green Tech Trade. Тут же на сайте можно приобрести сопутствующие комплектующие для станции и заказать бесплатный расчет СЭС любой мощности.

СТРОИТЕЛЬСТВО СОЛНЕЧНЫХ
ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ "ПОД КЛЮЧ"

ГОТОВЫЕ ИНВЕСТИЦИОННЫЕ ПРОЕКТЫ