0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как сделать солнечную батарею из транзисторов или диодов?

Самодельная солнечная батарея

В хозяйстве радиоконструктора всегда найдутся старые диоды и транзисторы от ставших ненужными радиоприемников и телевизоров. В умелых руках это — богатство, которому можно найти дельное применение. Например, сделать полупроводниковую солнечную батарею для питания в походных условиях транзисторного радиоприемника.

Ранее мы уже приводили один из способов, надеемся, вы заметили. Как известно, при освещении светом полупроводник становится источником электрического тока — фотоэлементом. Этим свойством мы и воспользуемся. Сила тока и электродвижущая сила такого фотоэлемента зависят от материала полупроводника, величины его поверхности и освещенности. Но чтобы превратить диод или транзистор в фотоэлемент, нужно добраться до полупроводникового кристалла, а, говоря точнее, его нужно вскрыть.

Как это сделать, расскажем чуть позже, а пока загляните в таблицу, где приведены параметры самодельных фотоэлементов. Все значения получены при освещении лампой мощностью 60 Вт на расстоянии 170 мм, что примерно соответствует интенсивности солнечного света в погожий осенний день.

Энергия, вырабатываемая одним фотоэлементом, очень мала, поэтому их объединяют в батареи. Чтобы увеличить ток, отдаваемый во внешнюю цепь, одинаковые фотоэлементы соединяют последовательно. Но наилучших результатов можно добиться при смешанном соединении, когда фотобатарею собирают из последовательно соединенных групп, каждая из которых составляется из одинаковых параллельно соединенных элементов.

Предварительно подготовленные группы диодов собирают на пластине из гетинакса, органического стекла или текстолита, например, так, как показано на рисунке 4. Между собой элементы соединяются тонкими лужеными медными проводами. Выводы, подходящие к кристаллу, лучше не паять, так как от высокой температуры можно повредить полупроводниковый кристалл. Пластину с фотоэлементом поместите в прочный корпус с прозрачной верхней крышкой. Оба вывода подпаяйте к разъему — к нему будете подключать шнур от радиоприемника.

Солнечная батарея из 20 диодов КД202

Пять групп по четыре параллельно соединенных фотоэлемента на солнце генерирует напряжение до 2,1 В при токе до 0,8 мА. Этого вполне достаточно для того, чтобы питать радиоприемник на одном-двух транзисторах.

Теперь о том, как превратить диоды и транзисторы в фотоэлементы. Приготовьте тиски, бокорезы, плоскогубцы, острый нож, небольшой молоток, паяльник, оловянно-свинцовый припой ПОС-60, канифоль, пинцет, тестер или микроамперметр на 50-300 мкА и батарейку на 4,5 В. Диоды Д7, Д226, Д237 и другие в похожих корпусах следует разбирать так. Сначала отрежьте бокорезами выводы по линиям А и Б (рис.1).

Смятую при этом трубочку В аккуратно расправьте, чтобы освободить вывод Г. Затем диод зажмите в тисках за фланец. Приложите к сварному шву острый нож и, несильно ударив по тыльной стороне ножа, удалите крышку. Следите за тем, чтобы лезвие ножа не проходило глубоко вовнутрь — иначе можно повредить кристалл. Вывод Д очистите от краски — фотоэлемент готов.

У диодов КД202 (а также Д214, Д215, Д242-Д247) плоскогубцами откусите фланец А (рис.2) и отрежьте вывод Б. Как и в предыдущем случае, расправьте смятую трубку В, освободите гибкий вывод Г.

Солнечная батарея своими руками из старых транзисторов

Этим полезным свойством полупроводникового элемента мы и воспользуемся в рамках наших домашних самоделок.

Для создания солнечного элемента нам потребуются P-N переходы их было решено взять из устаревших кремниевых транзисторов КТ801. В СССР они выпускались в металлическом корпусе и поэтому их можно вскрыть обычными пассатижами не портя кристалл. Достаточно лишь надавить крышку радиокомпонента.

При дневном свете, каждый наш транзистор генерирует 0.53В (База — плюс, а Коллектор и Эмиттер — минус). А дальше выяснилась одна интересная особенность. Транзисторы 1972 года выпуска имели большой белый кремневый кристалл, и генерируют 1.1мА. Транзисторы более поздних годов выпуска способны выдать около 0.9мА. Для своего эксперимента в альтернативной энергетике я собрал батарею из двух параллельно соединенных цепочек по четыря транзистора в каждом. Под нагрузкой транзисторная солнечная батарея способна генерировать около 1.8В, 2-2.5мА. Питать таким источником можно только китайские часы, или зарядить аккумулятор и подключить к нему мигающий светодиод, жучок и т.п.

Для удобства крепления полупроводников и точности измерений можно закрепить компоненты на печатной плате или собрать конструкцию навесным монтажом, так как это ускоряет сборку, но снижает качество.

Для получения кристаллов полупроводников из диодов КД–202, КД–203 или другие в похожих корпусах в этом примере нам потребуются: тиски, пассатижи, острый нож, молоток. Переходим к операции по извлечению кристалла: зажимаем полупроводник в тисках за фланец, прикладываем к сварному шву ножик и, несильными ударами молотком по нему, демонтируем крышку корпуса. Только обязательно следите за тем, чтобы ножа не проник глубоко вовнутрь, иначе можно деформировать кремнеевый кристалл.

Для сборки солнечной батареи потребуется корпус. Для его изготовления используем текстолитовую пластину. В ней дрелью просверлим отверстия, в которые установим диоды, размещая по два участка из последовательно соединенных шестнадцати полупроводников; полученные участки подключаем параллельно.

При среднем дневном освещении сила тока самодельной панели изготовленной в домашних условиях составила 0,1А, при напряжение около 2 вольт. Если использовать большее количество фотоэлементов, то можно получить большую выходную мощность.

Чтобы превратить трехэлектродный полупроводник в солнечный элемент, требуется срезать крышку радиокомпонента. Для этого фиксируем транзистор за металлический ободок в тисках и ножовкой аккуратно спиливаем крышку, но только очень осторожно, чтобы не повредить кристалл.

Солнечная батарея даст максимальные результаты под воздействием максимального светового потока, чтоб узнать в каком положении он наилучший в соответствии с нашими транзисторами, приступаем к измерению напряжения на всех выводах, и экспериментальным путем определяем на каких выводах можно получить лучший результат.

Для получения уровня в 1,5В на выходе солнечной батареи, транзисторы необходимо соединить последовательно (для этого нам понадобится как минимум пять транзисторов). Хотя для более стабильной работы калькулятора, рекомендую подключить параллельно вторую цепочку транзисторов.

Напоследок предлагаю посмотреть видео руководство по изготовлению транзисторной солнечной батареи:

Солнечная батарея своими руками на фотоэлементах

Своими руками можно соединить между собой отдельные заводские фотоэлементы и получить неплохую солнечную батарею по не высокой цене, которая способна генерировать достаточный объем электроэнергии, которую затем можно аккумулировать в аккумуляторах.

Фотоэлементы, как и остальные элементы питания, при последовательном соединении дают более высокое напряжение, а при параллельном — увеличивается сила тока и снижается суммарное внутреннее сопротивление питающего источника.

Данная методика сборки солнечной батареи считается масштабируемой, т.е она подходит как для отдельных фотоэлементов, так и для соединения ранее собранных сборок в одну большую панель.

Перед тем, как собрать конструкцию своими руками, нужно задаться расчетной выходной мощностью, которая вычисляется из значения тока зарядки аккумуляторов, подсоединенных к инверторам для генерации напряжения. Т.е, зная максимальный ток зарядки имеющихся батарей можно легко определить площадь и количество необходимых фотоэлементов для солнечной панели, учитывая их КПД (коэффициент полезного действия).

Поскольку солнечная панель является очень хрупкой, требуется прочная конструкция, способная защитить светочувствительный элемент от механических воздействий и влияния окружающей среды. К конструкции самодельной солнечной батареи можно предъявить следующие требования:

Напряжение и выходной ток солнечной панели зависит от угла падения солнечных лучей и плотности светового потока. Поэтому в пасмурный день, рано утром и поздно вечером, выходная мощность батареи будет в разы ниже, чем в солнечный день.

Увеличить световой поток, направленный на солнечную батарею можно с помощью сделанных своими руками светоотражателей из фольги.

Солнечные батареи рекомендуется монтировать перпендикулярно гипотетической линии от светила в полдень. Точнее, перпендикуляр, установленный на площадь панели не должен давать тень. Этот угол установки для лучшего КПД рекомендуется меняться согласно времени года. Рекомендуется также установить специальное устройство, отслеживающее положение Солнца, всегда направляющее солнечную батарею перпендикулярно идущим с неба лучам.

При самом простом подсоединении солнечных батарей к аккумулятору желательно между ними последовательно подсоединить защитный диод, для исключения протекания обратного разрядного тока.

Солнечная панель из транзисторов своими руками

Дата публикации: 11 сентября 2019

  • Общий принцип действия солнечной батареи
  • Материалы для сборки солнечной батареи из транзисторов
  • Особенности солнечной панели из диодов

Популярность солнечных батарей во многом обусловлена возможностью получения бесплатной электроэнергии. Тем более что затраты на приобретение панели можно свести к нулю, самостоятельно изготовив ее из подручных материалов. Это могут быть, например, транзисторы от старых радиоприемников и ТВ, которым не осталось места в современном мире. Немного терпения и четкое понимание процесса – и в вашем распоряжении окажется эффективная солнечная батарея из транзисторов, которую можно подключить к бытовым устройствам низкой и средней энергоемкости.

Общий принцип действия солнечной батареи

Физический закон, положенный в основу действия солнечной батареи, — внутренний фотоэффект на так называемом p-n переходе. Так называют возникновение в полупроводниковом элементе новых носителей электрического заряда в процессе поглощения световой энергии – электронов или дырок. При этом первые концентрируются в n-области, а вторые – в р-области, и между ними возникает электродвижущая сила, обозначаемая аббревиатурой ЭДС. При подключении внешней нагрузки под воздействием освещения в р-n переходе возникает электрический ток, и энергия света трансформируется в электрическую.

Количество получаемой энергии зависит от нескольких факторов. Это материал полупроводника, площадь поверхности р-n перехода и качество его освещенности. В большинстве случаев сила тока солнечной батареи невелика, и для достижения ею требуемого уровня нужно собрать панель из значительного количества отдельных элементов. Зато солнечные батареи не боятся короткого замыкания, для возникновения которого имеющегося напряжения попросту недостаточно.

Материалы для сборки солнечной батареи из транзисторов

Выбор в пользу транзисторов и диодов для монтажа солнечной панели оправдан наличием у них р-n перехода. У диода имеется один такой переход, а у транзистора – два: между базой, коллектором и эмиттером. Использовать такую радиодеталь при сборке солнечной батареи можно в случаях, если:

  • площадь перехода должна быть достаточно большой;
  • есть возможность открыть p-n переход для доступа солнечной энергии.

Первое условие полностью выполнимо для плоскостных транзисторов большой мощности. Чтобы не возникло сложностей с открытием перехода, стоит выбрать элементы наподобие кремниевого транзистора КТ801 (а) или германиевых транзисторов П210-П217. Для первого достаточно снять крышку корпуса, для вторых – разрезать корпус по линии АА и снять с детали полученные фрагменты.

Перед использованием транзисторов для сборки солнечной батареи необходимо проверить их работоспособность. Для этого потребуется обычный мультиметр. Следует переключить режим устройства на показания в несколько миллиампер, чтобы оно смогло распознать незначительный по величине заряд. Мультиметр включается между базой и коллектором или базой и эмиттером, а деталь располагается таким образом, чтобы переход был хорошо освещен. Если прибор покажет 1 мА или чуть меньше, транзистор рабочий. Переключив режим на измерение напряжения, следует произвести еще один замер. Если показание мультиметра составит несколько десятых вольта, деталь можно смело использовать, т.к. все условия для сборки рабочей солнечной панели выполнены.

Обратите внимание: выполняя тестовые замеры, транзисторы стоит сразу группировать в зависимости от полученных показаний – чуть больше или чуть меньше нормы. Близкие значения выходной силы тока и напряжения в элементах сделают готовую солнечную панель более надежной, исключая перегревание более «слабых» комплектующих.

Читать еще:  Какой кирпич выбрать для цоколя?

Чтобы увеличить выходной ток и рабочее напряжение, используют метод смешанного соединения элементов. Внутри групп выполняется параллельное соединение транзисторов с близкими выходными значениями, которые были отобраны на этапе тестирования. Группы соединяют между собой последовательно. Общий уровень выходной силы тока и напряжения равен сумме аналогичных параметров всех групп.

Оптимальным решением для сборки источника тока будет разработка монтажной платы на основе фольгированного стеклотекстолита. Ее можно поместить в подходящий по размеру корпус и закрыть оргстеклом. Нескольких десятков транзисторов достаточно, чтобы сгенерировать ток напряжением несколько вольт для питания маломощных устройств или подзарядки аккумуляторов.

Особенности солнечной панели из диодов

Если вместо транзисторов решено использовать диоды, стоит отдать предпочтение кремниевым моделям КД202 или выпрямителям типа Д242, Д237, Д226 или Д223. Для открывания перехода р-n следует:

  1. Надежно зажать диод за фланец.
  2. Отрезать и расправить вывод анода, чтобы появилась возможность освободить медный провод р-n перехода.
  3. Отделить защитный фланец с помощью острого металлического предмета.

Аналогичным образом отделяются фланцы всех диодов, которые планируется использовать для сборки солнечной батареи. Проще всего сделать это с диодами марки Д223. Их достаточно выдержать в ацетоне, который растворит краску на стеклянном корпусе и откроет для света р-n переход.

Соединение диодных элементов полностью аналогично сборке батареи на основе транзисторов. Внутри групп диоды соединяют параллельно: с одной стороны – только аноды, с другой – только катоды. Тестирование и классификация диодов по группам в зависимости от выходных параметров осуществляется так же, как и отбор транзисторов.

Чем больше элементов использовано для сборки солнечной батареи, тем выше будут выходные параметры мощности конструкции. Так, пяти групп по 10 диодов достаточно, чтобы получить напряжение в 2,5 В силой тока до 25 мА. Аналогичные расчеты можно произвести для любого количества диодов, если вам требуется более или менее мощная солнечная батарея.

Обратите внимание: диоды и транзисторы чувствительны к температурному воздействию и легко выходят из строя при перегреве. Поэтому для их пайки следует использовать маломощный паяльник. Его будет достаточно, чтобы надежно соединить элементы между собой в единую полупроводниковую систему.

  • Солнечная энергетика захватывает новые стихии
  • Красота в деталях: солнечные батареи для клавиатуры и ноутбуков
  • Раз, два, три….расчет произвели…
  • 5 солнечных автомобилей

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Мастерим солнечную батарею из диодов

Дата публикации: 4 марта 2014

  • В чем заключается принцип работы
  • Процесс сборки
  • Опыт разрешит все споры

Многие бы хотели перейти на альтернативные источники энергии, ведь это гарантирует не только чистоту окружающей среды, но и экономию денежных средств, но не у каждого из нас есть возможности, чтобы следить и уж тем более использовать последние достижения человечества в этой сфере. Но как говорится, голь на выдумки хитра. Под этим девизом и появилась солнечная батарея из диодов, которую может собрать каждый, кто любит эксперименты и устройства, собранные своими руками.

Но у каждой вещи, изготовленной в домашних условиях из подручных материалов, есть две стороны. Первая – это явная экономия и чувство морального удовлетворения, которое получаешь, когда держишь в руках предмет, который своим появлением обязан только тебе, а вторая – это отсутствие гарантии работоспособности и практичности самодельного устройства. Не обошла стороной эта участь и диодную солнечную батарею. Ну а какая сторона окажется сильнее, Вы узнаете дальше.

В чем заключается принцип работы

В основе всего лежит тот факт, что под действием солнечных лучей диод вырабатывает напряжение. Именно это знание и послужило толчком к тому, что на свет родилась идея изготовления солнечных модулей из диодов. Но проблема в том, что величина вырабатываемого напряжение крайне мала, поэтому для получения более или менее мощной батареи понадобится неограниченное количество диодов.

Если вы хоть раз видели диод, то вы знаете, что он представляет собой, для других же поясним, что диод – это кристалл, заключенный в пластиковый корпус, который выступает в роли линзы, концентрирующей солнечный свет на небольшом проводнике. Исходя из этого, можно предложить, что в теории солнечная батарея может быть изготовлена из диодов. Но как дела обстоят на практике?

Собираем солнечный модуль. 1 часть:

Процесс сборки

Первый шаг – избавиться от корпуса. Для этой цели подойдут любые подручные средства, можно воспользоваться молотком, но очень аккуратно, удары должны быть несильными и осторожными, чтобы не повредить сам кристалл. Но этот шаг можно и пропустить, оставив диоды в их первоначальном состоянии. В таблице 1 приведены значения напряжения для светодиодов разных цветов.

СветодиодНапряжение, В
Красный прозрачный1,37
Красный полупрозрачный0,52
Инфракрасный0,93
Зеленый прозрачный1,48
Зеленый непрозрачный1,51
Белый0,32
Оранжевый непрозрачный1,52

В качестве платы можно использовать обычную картонку, в которой делаются небольшие отверстия. При параллельном соединении диодов суммируется их сила тока, а при последовательном – напряжение. Наибольший эффект дает сочетание обоих этих видов. Как вы понимаете, сам процесс сборки достаточно простой, но времени на него уходит много. Тем более что, чем большее количество диодов Вы используете, тем большее напряжение будет выдавать Ваша солнечная батарея.

Опыт разрешит все споры

Солнечная батарея из светодиодов готова, теперь остается проверить ее показатели. 100 диодов выдали нам ток всего в 0,3 мА, и стоило ради этого столько возиться?! Если сравнить самодельную СБ с заводской, мы получим крайне неутешительные результаты. Площадь в 7 раз больше, стоимость в 3 раза, а мощность на выходе в 8 раз меньше. Вывод можно сделать не в нашу пользу.

В теории напряжение должно возрастать пропорционально количеству используемых светодиодов, но на практике все совсем не так. Тем более чем больше количество, тем большая площадь потребуется для их размещения, а значит, возрастут потери при их соединении. Еще одна проблема – самопроизвольное свечение. Некоторая часть светодиодов будет генерировать электроэнергию, а другая наглым образом ее потреблять. И устранить этот недостаток невозможно. Ну и 3-я проблема – выработка энергии диодами возможна лишь под прямыми солнечными лучами, небольшое облачко на небе – и напряжение на выходе равно нулю.

Вывод напрашивается сам собой: идея изготовления солнечной батареи из доступных диодов с самого начала обречена на провал. Выгоднее переплатить и приобрести заводской модуль, чем изготовить его своими руками. Есть, конечно, неплохие варианты, но о них мы уже рассказывали в одной из наших предыдущих статей.

Статью подготовила Абдуллина Регина

Собираем солнечный модуль. 2 часть:

Солнечная батарея из транзисторов своими руками: правильная схема для сборки

Чтобы собрать солнечную батарею из транзисторов, следует предварительно посмотреть мастер-класс Источники для энергии альтернативного типа становятся все более популярными каждый год. Одной из причин этому являются повышенные тарифы на оплату электричества. Кроме того создать такую установку людей толкает невозможность подключения к общей пользовательской сети. Самыми востребованными альтернативными источниками питания на рынке стали солнечные батареи. Данные установки способны вырабатывать электрическую энергию под воздействием солнечного света на структуры, которые изготовлены из кремния. А можно ли сделать солнечную батарею своими руками?

Самодельные солнечные батареи: подбираем материалы

Первое, что от вас потребуется это найти определенные транзисторы. Самыми подходящими станут детали из кремния, которые относятся к КТ серии. Найти такие компоненты легко, установка их проста, а вероятность того, что вы испортите внутренности, сведена к 0.

Перед тем как устанавливать транзисторы, нужно аккуратно снять крышку при помощи плоскогубец. Такое действие необходимо, чтобы создать попадание света именно на p-n-область деталей. Если вы используете П-транзистор, то не забудьте из них удалить порошок.

Материалы для самодельных солнечных батарей можно найти на барахолке

Кроме транзисторов вам потребуются пластины для крепления деталей или специальный корпус и паяльник для соединения.

Число деталей зависит от выбранной вами схемы.

Когда вы будете рассчитывать, какое количество транзисторов вам необходимо, учтите не только напряжение на выходе, но и показатель тока. Все дело в том, что транзисторы могли изготовляться в разные года, соответственно и кристаллы кремния находящиеся внутри могли быть разными, что значительно меняло показатель. В среднем показатель транзистора старого типа может составлять от 0.13 до 3 мА при условном напряжении от 0.1 до 0.5 В.

Солнечная батарея своими руками из подручных материалов: схема сборки

Сразу следует сказать, что одной общей схемы для создания солнечной батареи нет, сборки могут быть разными, и зависят они от выходных параметров. Самым простым вариантом можно назвать сборку из 4-х транзисторов последовательного расположения. Так например если в сборке будут присутствовать детали 2N3055, то при токе в 10-15мА вы сможете получить результат до 4 В. Конечно нельзя сказать что это хороший показатель, но даже используя такую конструкцию вы сможете подпитать небольшой светильный прибор и даже часы.

Для того чтобы улучшить параметры, можно скомпоновать пару блоков. Их последовательное соединение даст прибавку к напряжению.

Чтобы сделать самодельную солнечную батарею, не нужно затрачивать много финансовых средств

Для того чтобы закрепить транзисторы в основном выбирают навесной монтаж, так как это значительно облегчает сборку. Кроме того, в основном все подобные устройства обладают немаловажным качеством, они не боятся короткого замыкания. Однако старайтесь оберегать их от возможных перегревов, так как при перегреве их напряжение на выходе может упасть.

Зарядное устройство и солнечная батарея из транзисторов

Солнечные батареи из транзисторов дают возможность собрать зарядные устройства, которые смогут, подойди к Li-ion аккумуляторам. Для такой конструкции нужно несколько дополнительных конденсаторов, которые смогут накапливать энергию и выравнивать ток в случае изменения освещенности.

Кроме того понадобятся несколько световых диодов и токоограничивающие резисторы, которые сыграют роль стабилизатора напряжения, а так же смогут питать звуковые сигнализаторы.

Сигнализаторы должны использоваться в обязательном порядке, чтобы свидетельствовать о том, что заряд полностью накоплен. Сделать его можно при помощи старого будильника электромеханического типа.

Транзисторы смогут создать параллельную стабилизацию, которая будет предохранять аккумулятор от превышения заряда. Диод требуется для того чтобы предотвратить обратный разряд аккумуляторного блока в случае отсутствия света.

Как сделать солнечную батарею из фольги

Как мы смогли выяснить из выше написанного в статье, самодельную батарею солнечного типа можно сделать из разных компонентов. Некоторые из составляющих могут даже улучшить работоспособность установки. Установку можно сделать не только из транзисторов, но даже с использованием консервных банок.

Солнечная батарея из фольги не сильно эффективная, но дешевая

Сюда же можно записать и использование фольги в качестве подложки, которая позволит увеличить отражающие способности панели.

Самым простым вариантом стает создание солнечного коллектора, используя обычный поливочный шланг, как основной элемент, деревянную раму и фольгу. К шлангу подводим несколько труб и наш водонагреватель готов.

Кроме того установка фольги может быть проведена и за панелями, таким образом вы сможете уменьшить риск перегрева, а так же улучшить производительность панелей и увеличить срок их эксплуатации. Фольга, подложенная за старые радиаторы, значительно улучшит теплоотдачу. Самодельные установки включают в себя разные компоненты.

Читать еще:  Отделка цоколя частного дома своими руками

Делаем сами: солнечная батарея из транзисторов своими руками (видео)

Подводя итоги можно дать один простой совет. Никогда не бойтесь проводить эксперименты, ведь без экспериментов не появились бы вещи, которыми мы пользуемся в повседневной жизни и уже не представляем, как без них быть. Только с помощью экспериментов наука может продвинуться на шаг вперед. Кто может знать, вдруг именно вы сможете придумать новый метод создания батареи солнечного типа своими руками, и уже очень скоро мы будем знакомиться именно с ней.

Солнечная батарея из транзисторов своими руками: пошаговая инструкция, видео по сборке

Альтернативные источники электроэнергии набирают популярность с каждым годом. Постоянные повышения тарифов на электроэнергию способствуют этой тенденции. Одна из причин, заставляющая людей искать нетрадиционные источники питания — это полное отсутствие возможности подключения к сетям общего пользования.

Наиболее востребованными на рынке альтернативных источников питания являются солнечные батареи. Эти источники используют эффект получения электрического тока при воздействии солнечной энергии на полупроводниковые структуры, изготовленные из чистого кремния.

Первые солнечные фотопластины были слишком дорогими, их использование для получения электроэнергии не было рентабельным. Технологии производства кремниевых солнечных батарей постоянно совершенствуются и сейчас можно приобрести солнечную электростанцию для дома по доступной цене.

Энергия света бесплатна, и если мини-электростанции на кремниевых элементах будут достаточно дешевы, то такие альтернативные источники питания станут рентабельными и получат очень широкое распространение.

Подходящие подручные материалы

Схема солнечной батареи на диодах Многие горячие головы задают себе вопрос: а можно ли изготовить солнечную батарею из подручных материалов. Конечно же, можно! У многих со времен СССР сохранилось большое количество старых транзисторов. Это наиболее подходящий материал для создания мини-электростанции собственными руками.

Также можно изготовить солнечную батарею из кремниевых диодов. Еще одним материалом для изготовления солнечных батарей является медная фольга. При применении фольги для получения разницы потенциалов используется фотоэлектрохимическая реакция.

Этапы изготовления транзисторной модели

Подбор деталей

Наиболее подходящими, для изготовления солнечных батарей, являются мощные кремниевые транзисторы с буквенной маркировкой КТ или П. Внутри они имеют большую полупроводниковую пластину, способную генерировать электрический ток под воздействием солнечных лучей.

Следующий этап – это механическая подготовка ваших транзисторов. Необходимо, механическим путем, удалить верхнюю часть корпуса. Проще всего произвести эту операцию с помощью небольшой ножовки по металлу.

Подготовка

Зажмите транзистор в тисках и аккуратно сделайте пропил по контуру корпуса. Вы видите кремниевую пластину, которая будет выполнять роль фотоэлемента. Транзисторы имеют три вывода – базу, коллектор и эмиттер.

В зависимости от структуры транзистора (p-n-p или n-p-n), будет определена полярность нашей батареи. Для транзистора КТ819 база будет плюсом, эмиттер и коллектор минусом.

Наибольшая разница потенциалов, при подаче света на пластину, создается между базой и коллектором. Поэтому в нашей солнечной батарее будем использовать коллекторный переход транзистора.

Статью о солнечных электростанциях для дома читайте здесь.

Проверка

После спиливания корпуса транзисторов их необходимо проверить на работоспособность. Для этого нам необходим цифровой мультиметр и источник света.

Базу транзистора подключаем к плюсовому проводу мультиметра, а коллектор к минусовому. Измерительный прибор включаем в режим контроля напряжения с диапазоном 1В.

Направляем источник света на кремниевую пластину и контролируем уровень напряжения. Оно должно быть в пределах от 0.3В до 0.7В. В большинстве случаев один транзистор создает разницу потенциалов 0.35В и силу тока 0.25 мкА.

Для подзарядки сотового телефона нам необходимо создать солнечную панель примерно из 1000-ти транзисторов, которая будет выдавать ток в 200-ти мА.

Сборка

Собирать солнечную батарею из транзисторов можно на любой плоской пластине из материала, не проводящего электричество. Все зависит от вашей фантазии.

При параллельном соединении транзисторов увеличивается сила тока, а при последовательном повышается напряжение источника.

Кроме транзисторов, диодов и медной фольги для изготовления солнечных батарей можно использовать алюминиевые банки, например, пивные, но это будут батареи нагревающие воду, а не вырабатывающие электроэнергию.

Смотрите видео, в котором специалист подробно объясняет, как сделать солнечную батарею из транзисторов своими руками:

МОЩНАЯ САМОДЕЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ

В общем от диодной солнечной панели я желал получить номинальное напряжение при нормальном солнечном освещении 9 вольт, напряжение при облачной погоде не менее 6 вольт, а при ярком солнечном освещении планировалось получить до 14-16 вольт напряжения, про силу тока поговорим потом. Итак, поскольку пиковое значение напряжение в 0,7 вольт мои кристаллы отдавали очень редко (в течении 3-х дней испытании на солнце мультиметр только один раз показал такое значение от одного кристалла), то решил для удобства проведения расчетов использовать расчетную величину тока одного кристалла 0,5 вольт. Для получения 12 вольт напряжения нужно последовательно соединить 24 кристалла полупроводниковых диодов. Теперь поясню, как достать кристалл из диода. Берем сам диод и при помощи молотка разбиваем стеклянный держатель верxнего контакта диода. Затем при помощи плоскогубцев нужно открыть диод. Там мы увидим кристалл, который припаян к основании диода. К кристаллу припаян медный многожильный провод на конце которого прикреплен верxний контакт диода. Берем нижнее основание диода на который припаян кристалл и идем к газовой плите. Держим его при помощи плоскогубцев на огне (так, что полупроводниковый кристалл наxодился сверxу). Через пол-минуты олово кристалла расплавится и уже можно спокойно взять его при помощи пинцета. Так нужно делать со всеми диодами. У меня на это ушло пару дней. Работа действительно трудная, но дело стоит того. Как уже было сказано, каждый полупроводный кристалл способен отдавать до 7 миллиампер тока на ярком солнце. Для удобства расчета использовал значение силы тока одного кристалла 5 миллиампер. То есть, если параллельно соединить 32 кристалла мы получим силу тока 160 миллиампер, почему именно 160 миллиампер? Просто у меня диодов xватило как раз только для получения такого тока. Нужно подключить 24 диода последовательно для получения 12 вольт напряжения и собрать 32 блока по 12 вольт и включить параллельно для получения желаемой емкости. В итоге когда панель была готова (после почти недели работ) я почему то получил иные параметры которые меня очень обрадовали. Максимальное напряжение при ярком солнечном освещении до 18 вольт, а сила тока достигала 200 миллиампер, иногда до 220 миллиампер.

Для корпуса панели были использованы два каркаса от советского стабилизатора напряжения. На стабилизаторе есть отверстия для вентиляции и именно в ниx были поставлены полупроводные кристаллы.

Поскольку солнечный свет не всегда будет освещать нашу панель, то было решено зарезервировать напряжение от панели в аккумулятораx. Аккумуляторы были использованы от китайскиx фонариков. Каждый аккумулятор имеет следующие параметры: напряжение 4 вольт, емкость до 1500 миллиампер.

То есть наша панель за сутки успеет зарядить такой аккумулятор, точнее три такиx аккумулятора, поскольку аккумуляторы были включены последовательно для получения 12 вольт напряжения, потом переделал панель и она также при желании могла отдавать 8 вольт 300 миллиампер. Также была изготовлена небольшая панель из стеклодиодов. Стеклодиод при ярком солнечном освещении отдавал напряжение до 0,3 вольт, а сила тока до 0,2 миллиампер.

Стеклодиодная панель у меня дает напряжение 4 вольта, сила тока до 80 миллиампер. Все напряжение от солнечныx панелей накапливалось в свинцовыx аккумулятораx от фонарей, однако желательно использовать аккумулятор с большой емкостью, даже и от автомобиля. Все напряжение от аккумуляторов тратилось с одной целью — осветить дом в ночное время. Освещение выполнялось светодиодами.

Для этого из магазина были куплены светодиодные китайские фонарики. Затем были созданы светодиодные панельки.

На каждой панельке 42 светодиода. В общей сложности были созданы три идентичные панели которые вместе потребляли всего 20 ватт. Но освещенность равна 100 ваттной лампе накаливания и даже больше.

Свет, которые дают светодиоды, более приятный и успокаивающий. К тому же светодиоды имеют ничтожные тепловые потери.

Ну в прочем думаю все отлично знают, что светодиоды более эффективны. Все светодиоды были подключены параллельно и питаются от 4-х вольт напряжения, но напряжение нужно подать через токоограничивающий резистор 10 ом — мощность резистора 1 ватт, и нагрева резистора не наблюдалась. Ака.

Обсудить статью МОЩНАЯ САМОДЕЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ

Самодельная солнечная батарея — возможно ли такое?

Солнечная энергия – одна из немногих природных видов энергии, которые человек может получить достаточно несложным образом. Конечно, в теплых регионах это более актуально, так как солнца там больше, но тем не менее практически во всех регионах используются солнечные батареи. Но фабричные устройства стоят достаточно дорого, поэтому многие предпочитают больше узнать о том, что такое «самодельная солнечная батарея». Как и из чего ее можно сделать, мы и попробуем разобраться.

Самодельная солнечная батарея своими руками

Вы удивитесь, когда узнаете, какое многообразие материалов используют умельцы для изготовления подобных батарей. В ход идут банки из алюминия, фольга, транзисторы, светодиоды. В случае изготовления батарей из подручных материалов ваши затраты сводятся к минимуму, а вы получаете достаточно эффективное устройство для генерации энергии.

Один из самых простых вариантов – это изготовление конструкции солнечной батареи из банок из алюминия. Думаю, вы на своем веку выкинули не один десяток таких баночек, а между тем они еще могут пригодиться.
Давайте уточним только тот момент, что подобная конструкция из банок подходит для генерации тепловой, а не электрической энергии, так что вы сможете использовать такую батарею только непосредственно для обогрева помещения. Но с учетом минимальных затрат на ее изготовление этот вариант тоже достаточно хорош.
Собирается конструкция для батареи в этом случае очень несложно.

  • Прежде всего нужно сделать из картона каркас для банок. Каркас нужно заполнить пустыми алюминиевыми банками.
  • После этого советуем покрасить всю конструкцию черной краской. В этом случае степень поглощения тепла будет выше. Но это еще не все.
  • Последним этапом нужно покрыть получившуюся конструкцию прозрачным материалом, это может быть стекло, пластик, поликарбонат. У каждого из этих материалов есть свои нюансы: стекло отличается хрупкостью, у пластика не слишком большой срок службы, а поликарбонат чаще всего небольшой ширины, которой может быть недостаточно, чтобы закрыть батарею целиком.

Размещается готовая батарея в южной части дома и выступает в роли достаточно эффективного прибора для обогрева. Но если помимо этой задачи вам нужно еще вырабатывать электрическую энергию, то стоит выбрать другой вид конструкции.

Самодельная солнечная батарея из транзисторов

Сборка батареи из транзисторов – тоже достаточно популярный и не слишком сложный вариант. При этом вы сможете получать в результате ее работы электрическую энергию. Стоит понимать, что эта батарея вряд ли позволит снабдить электричеством весь дом, но для питания одного электроприбора или зарядки телефона она вполне может использоваться.

Читать еще:  Как выполнить расчёт количества цемента на фундамент

Для батареи хорошо подходят кремниевые транзисторы серий КТ. С ними просто работать, их легко купить. Также можно применять транзисторы серии П.

Для сборки батареи вам потребуется снять крышку с каждого транзистора, это можно сделать плоскогубцами. Таким образом обеспечивается попадание солнечного света на p-n-области транзисторов. Из П-транзисторов следует высыпать содержимое в виде порошка.

В этом случае, как и в предыдущем, вам потребуется собрать корпус, куда будут устанавливаться детали. Для того чтобы понять, сколько транзисторов нужно использовать, важно знать величины напряжения и силы тока. Транзисторы разных годов выпуска одной серии могут отличаться значением силы тока.

Самый простой вариант сборки батареи из транзисторов – это последовательное соединение четырех штук. Для того чтобы батарея получилась мощней, можно соединить между собой несколько подобных секций. Если вы соединяете их последовательно, то тем самым увеличивается напряжение, а если параллельно – то возрастает сила тока. Блок из четырех транзисторов дает силу тока 10-15мА.

Самодельная солнечная батарея из светодиодов

Еще один вариант изготовления батареи – это использование светодиодов. Всем известно, что под действием солнца у диода начинается выработка напряжения. Но при этом напряжение это очень мало, а значит, для изготовления из этих деталей батареи более-менее мощной потребует очень большого числа светодиодов.

Светодиод – это кристалл в пластиковом корпусе, выполняющий роль линзы, на которой концентрируется свет солнца. Для использования этих элементов в батарее нам сперва потребуется избавиться от корпусов.
После этого диоды устанавливаются на общую основу, в качестве которой может использоваться картон с отверстиями для крепления диодов. Здесь все достаточно просто: чем больше светодиодов, тем мощней батарея. Но следует помнить, что при последовательном соединении следует суммировать значения напряжения, а при параллельном – силу тока.

У подобных солнечных батарей есть ряд недостатков. Например, они вырабатывают энергию только под прямыми солнечными лучами, а при облачной погоде – нет. Кроме того, для светодиодов характерно самопроизвольное свечение, а это означает, что энергия, вырабатываемая одними диодами, может потребляться другими.

Следует также отметить тот факт, что от цвета диодов зависит их величина напряжения, эти значения можно посмотреть в таблице ниже.

СветодиодНапряжение, В
Красный прозрачный1,37
Красный полупрозрачный0,52
Инфракрасный0,93
Зеленый прозрачный1,48
Зеленый непрозрачный1,51
Белый0,32
Оранжевый непрозрачный1,52

Солнечная батарея из фольги

Возможно, вам это покажется удивительным, но самодельная солнечная батарея своими руками может быть собрана при помощи обыкновенной фольги. Фольга увеличивает отражающую способность. Данное устройство также подходит для подогрева, а не для выработки электроэнергии. Но, например, на дачном участке при помощи фольги и шлангов можно оборудовать вполне рабочую конструкцию для подогрева воды. Для этого фольга натягивается на деревянную раму, там же располагается шланг для полива, от которого отводятся в сторону трубки.

Как видите, оборудование солнечной батареи своими руками – не такая уж сложная задача. Но далеко не все конструкции отличаются высоким уровнем эффективности.

Как сделать солнечную батарею в домашних условиях

Если говорить об экономической целесообразности, то для изготовления небольшой солнечной батареи своими руками в домашних условиях выгодней купить фабричную панель, а не несколько десятков новых диодов или транзисторов. При одинаковой производительности (мощности) такая самоделка будет дешевле, а ее изготовление займет меньше времени. Единственное условие, оправдывающее потраченное время — это возможность дешево купить старые комплектующие, которые были списаны как «неликвиды».

Устройство и принцип работы

Есть два основных способа использования солнечной энергии:

  • Прямое использование для нагрева воды и аккумулирования тепла в гелио системах отопления и горячего водоснабжения.
  • Преобразование света в электроэнергию.

Справка. Основные законы преобразования света в электроэнергию были сформулированы в конце XIX века российским ученым Александром Столетовым.

Первые солнечные панели появились еще в семидесятые годы прошлого столетия, но несовершенные технологии и низкая эффективность делали производство батарей дорогим и низкорентабельным. И только последние разработки в этой области сделали производство «солнечной» электроэнергии технически и экономически доступными.

Есть несколько типов панелей, использующих разные материалы. Но все они построены на полупроводниках. Преобразование света основано на внутреннем фотоэффекте p-n перехода — возникновении дополнительных «дырок» и свободных электронов под воздействием света. Электроны «стремятся» в n-область, дырки — в p-область. Как результат перераспределения заряда между областями, возникает разность потенциалов и через переход протекает ток.

Стационарные солнечные батареи дополнительно оборудуют инверторами, преобразующими постоянный ток в переменный. Компактным модулям для питания устройств, работающих от аккумуляторов, инвертор не нужен.
Аналогичный компактный модуль можно сделать своими руками из диодов или транзисторов и подключить его к «промежуточному» аккумулятору. А уже от него заряжать мобильный телефон (как от Power Box) или использовать для питания LED светильника.

Солнечная панель из диодов

Для изготовления панели можно использовать диоды в металлических и стеклянных корпусах. Первый вариант мощнее, но более трудоемкий. Второй — проще, хотя для достижения такой же мощности понадобится больше элементов.

Панель из диодов в металлическом корпусе

Если говорить о максимальной мощности, которую можно получить с одного кристалла полупроводника, то лучшими в этом отношении будут диоды серии КД203 (КД2010).

Чтобы вынуть кристалл кремниевого полупроводника и «открыть» его для освещения, надо:

  • аккуратно разбить керамику и освободить верхний контакт;
  • раскрыть корпус, сняв с основания «крышку»;
  • разогреть диод до температуры плавления олова, которым к кристаллу припаяны контакты;
  • освободить от верхнего жесткого контакта кристалл, а вместо него припаять гибкий проводник.

Диоды средней мощности в металлическом или металлостеклянном корпусе серии Д7, Д214, Д215, Д226, Д237, Д242-Д247 разбирать проще. Сначала бокорезами обрезают жесткий контакт и часть корпуса в виде трубки со стороны анода. А затем вставив нож в шов между основанием и крышкой, открывают корпус. Для облегчения процесса можно предварительно слегка сжать фланец корпуса в тисках, чтобы раскрылась щель между основанием и крышкой.

И эту процедуру надо выполнить с каждым диодом, а их должно быть несколько десятков. В реальных условиях напряжение на одном кристалле будет ниже максимума раза в полтора — около 0.5 В. Чтобы получить на выходе 5 В, надо последовательно соединить в блок 10 кристаллов.

Приблизительно такое же соотношение максимальной и реальной силы тока — рассчитывать надо на величину 4-5 мА. Чтобы «нарастить» силу тока и повысить мощность солнечной батареи, надо параллельно соединить на панели несколько таких блоков.

Сама панель должна иметь вид решетки из расположенных в несколько рядов ячеек двух разных диаметров, расположенных поочередно. Большое отверстие — для посадки корпуса, меньшее — для гибкого проводника, которым соединяют в цепь расположенные рядом диоды. Такая заготовка для диодов в металлическом корпусе без крышки глядит так:

Возможны и другие варианты конструкции панели, но принцип прежний — последовательно-параллельное соединение элементов. Принцип как сделать солнечную батарею из диодов был описан еще в советское время. Ниже приведено фото иллюстрации тех времен, на которой показаны способы разборки элементов и принципиальная схема соединения:

Панель из диодов в стеклянных корпусах

Эти элементы менее мощные и способны «генерировать» токи менее одного миллиампера, но их достоинство в том, что кристалл полупроводника не надо «открывать».

У некоторых серий корпус изначально прозрачный, а у тех элементов, корпуса которых окрашены, надо просто смыть краску растворителем.

К таким относятся диоды Д223Б, которые способны при оптимальной ориентации относительно яркого солнца выдавать напряжение около 0,3 В, что почти сопоставимо с более мощными аналогами.

Пошаговый процесс изготовления солнечной панели выглядит так:

  • помещают на некоторое время диоды в емкость с растворителем;
  • достают из растворителя элементы и счищают с них размягченную краску;
  • сгибают под 180° выводы анодов (это необходимо для правильного положения кристалла полупроводника относительно плоскости монтажной платы;
  • монтируют на монтажной плате элементы, объединяя их в последовательно параллельные группы согласно схеме соединения.

Вот так выглядит панель, состоящая из 9 параллельно соединенных блоков по 12 элементов в каждом:

Как видно, помещенная на солнце, она выдает напряжение в 2.5 В, а ее мощности хватает, чтобы полностью зарядить за 2 часа ионистор емкостью 0,47 Ф.

Панель из светодиодов

Любой светодиод обладает обратимостью: он не только излучает свет под напряжением, но и наоборот — генерирует электричество под воздействием света. Максимальная ЭДС у сверхярких элементов — до 1.65 В, но ток при этом получается очень маленьким — до 20 мкА. Зеленые индикаторные светодиоды с линзой диаметром 3 или 5 мм при освещении выдают почти 1.6 В. Совсем немного уступают им красные и оранжевые светодиоды с линзой 5 мм.

Панель солнечной батареи из транзисторов

Так же как и у диодов, открытый полупроводниковый кристалл транзистора при освещении образует разность потенциалов на p-n переходах. Если провести измерения, то в результате окажется, что всегда есть пара контактов, которая выдает максимально возможную мощность.

Но перед этим надо «открыть» корпус транзистора — аккуратно снять крышку. Вот так выглядит транзистор 2Т908А «внутри»:

Обычно наибольшая ЭДС возникает между коллектором и базой или эмиттером и базой. Перед сборкой домашней солнечной панели надо протестировать все заготовленные элементы и рассортировать их по группам (блокам) с наиболее близкими значениями суммарных напряжений.

Примечание: Один из основных недостатков мощных транзисторов отечественного производства — это «нестабильность» характеристик.

Например, чтобы подобрать приблизительно одинаковую пару для двухкаскадного усилителя, надо было «прозвонить» вручную несколько транзисторов.

Для увеличения общего напряжения и тока применяют смешанное соединение.

Первый вариант. Соединяют параллельно группы (блоки) с одинаковым суммарным напряжением последовательно собранных элементов, и получают на выходе сумму токов от каждого блока. Схема приведена ниже:

Второй вариант. Элементы с приблизительно одинаковыми напряжениями соединяют в группе параллельно (выходной ток будет равен сумме токов). А чтобы нарастить напряжение, несколько таких групп соединяют последовательно.

Сборка корпуса

Самый простой корпус для панели домашней солнечной батареи изготавливают из фанеры или листового пластика:

  • Вырезают по размеру лист, к которому крепят панель.
  • По периметру листа крепят саморезами или на клей небольшие бортики высотой чуть больше толщины панели.
  • Сверлят отверстия под выходной кабель с клеммами для подключения аккумулятора.
  • Подключают к панели кабель через диод Шотки (это надо, чтобы обезопасить аккумулятор от короткого замыкания).
  • Сверху накрывают лист светопрозрачным листом — оргстеклом или монолитным поликарбонатом. Крепят его к бортам саморезами.

В качестве средства повышения эффективности панели из одного блока иногда используют алюминиевые банки. Такая солнечная батарея своими руками выглядит так:

В этой конструкции донышко от алюминиевой банки выполняет роль вогнутого зеркала, которое «собирает» в фокусе отраженные лучи света.

Даже если кристалл полупроводника не лежит в главном фокусе, он все равно расположен на главной оптической оси, а это уже увеличивает концентрацию светового потока. Но такая конструкция оправдана в случае, если размеры панели не имеют значения, а количество диодов или транзисторов ограничено.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector