Пан ас 2
Сонячні батареї своїми руками
В добавок мені довелося в іншого продавця замовити спеціальний олівцем флюс, припій, а також плоскі сполучні провідники.
Отримавши всі посилки, я першим ділом став експериментувати - зробив тестову батарею з уламків, що утворилися при пересиланні. Про результати перших експериментів можна почитати тут: Перша сонячна батарея.
Далі пішов тривалий і виснажливий процес припаювання провідників до елементів. Ця робота зайняла дуже багато часу. Кілька разів я робив перерви на тиждень-другий, а то пайка проводів вже починала снитися ночами. Якщо зберетеся піти по моїх стопах і зібрати свою сонячну батарею, послухайте моєї поради - купуйте елементи з вже припаяними провідниками! Збережете час і нерви
Припій без вмісту свинцю для пайки сонячних батарей, який зараз активно продається на eBay, я використовувати не рекомендую. Такий відчуття, що він має високу температуру плавлення. В результаті, при використанні малопотужного паяльника паяти елементи дуже важко. Елемент при пайку працює як радіатор - ви торкаєтеся його паяльником і припой моментально твердне, а розплавити його паяльник нормально не може - елемент відводить тепло в повітря. Саме тому всі американці рекомендують використовувати потужний паяльник - 60-90 Вт.
Я ж, як бачите, обійшовся 25-ти ватним, тому що використовував звичайний вітчизняний припій ПОС-61. У цього припою низька температура плавлення і потужності паяльника цілком вистачає, щоб підтримувати його в розплавленому стані поки ви ведете пайку.
Ще рада - припій беріть у вигляді тонкого дроту (1-3 мм). З прутковим припоєм працювати незручно - для малопотужного паяльника його доводиться різати на шматочки.
Тут показано як визначити який довгі нам потрібні відрізки сполучних проводів. Просто я в мережі постійно зустрічав помилковий рада взяти подвоєну ширину елемента і додати ширину зазору між елементами. Ці порадники не враховують, що на зворотному боці провід припаюється до контактної майданчику, яка приблизно на 1,5 см відстоїть від краю. На кожен елемент треба 2 дроти, заощадивши 1,5 см на кожному ми отримаємо близько 3 метрів (.) Економії дроти на сотні елементів.
Але економія в цьому питанні - не головне. Просто надалі, коли ви будете об'єднувати елементи в батарею, ви все-одно відріже зайві сантиметри дроти, щоб він не бовтався і не приводив до короткого замикання, торкаючись сусідніх проводів. Так навіщо нам потім робити зайву роботу?
Друга порада стосується того, як саме з довгого дроту нарізати відрізки однакової розрахункової довжини.
Мені потрібні були відрізки по 155 мм, я взяв дві смужки картону товщиною 3 мм і шириною приблизно 71-72 мм, намотав на цю котушку провід. Кожен виток, вийшов приблизно 155 мм. Ну а те, як просто тепер це все ріжеться, ви бачите самі. Набагато простіше, ніж вимірювати лінійкою кожен відрізок
Ну ладно ... Провід до елементів припаяні, йдемо далі.
Насамперед треба визначитися з матеріалами, які ми будемо використовувати для нашої сонячної батареї.
Скло - хороший вибір. Матеріал міцний, його можна різати і клеїти, а при наявності вправності навіть свердлити. Якщо використовувати в якості фронтального покриття сонячної батареї спеціальне скло або навіть звичайне, але високої чистоти, то можна зменшити втрати і підвищити підсумкову вихідну потужність. Але зі склом є одна проблема - воно крихке і б'ється. Раз на кілька років у нас стабільно трапляється град, скло може не витримати і тоді робота нашої батареї закінчиться - осколки що розбився скла зашкодять тендітні сонячні елементи.
У підсумку, вибираючи матеріал який не проводить електрику, має еластичність, легко обробляється, не гниє, досить міцний і при цьому легко доступний, я зупинив свій вибір на звичайному оргсклі. Фронтальне покриття - тонке оргскло 2 мм, підкладка - товсте 4 мм. В якості підкладки можна використовувати текстоліт, але мені не вдалося знайти в продажу листи потрібної товщини і розміру.
У промислових сонячних батареях застосовують герметизацію, скло спікається зі спеціальною плівкою, що надає йому додаткову міцність. Фактично, промислова СБ є триплекс. Сильний град звичайно може пошкодити батарею, але розльоту осколків скла не буде. На жаль, такий метод герметизації в домашніх умовах не доступний.
Ще я розглядав різні варіанти герметизації за технологією плівкового і заливного триплекса (склярі знають), але все це виявилося дорого і не реалізовується в домашніх умовах.
Американці радять для герметизації використовувати прозорий епоксидний кампаунд "Sylgard 184". Купити його можна на тому ж eBay за 50 баксів за банку. Проблема тільки в тому, що цієї банки вистачить лише на заливку однієї сонячної батареї. Продавець пише, що вистачить на дві - не вірте.
Коротше, я вирішив зовсім відмовитися від ідеї герметизації елементів. Це звичайно веде до зменшення потужності, але зате сильно спрощує конструкцію.
Для того, щоб в сонячній батареї елементи йшли рівними рядами я зробив просту складальну панель з фанери.
Елементи мають розмір 81х150 мм, на зазори я залишив по 5 мм, тому на фанері намалював сітку з осередками 86х155 мм. Щоб при зборці простіше було укладати елементи і вони не з'їжджали, я приклеїв звичайні пластикові хрестики, що застосовуються при укладанні керамічної плитки.
Трохи напишу про розміри. Я виходив з наявних матеріалів. Оргскло мені вдалося купити розміром 76х68 см. У такий розмір поміщається 4 ланцюжки по 8 елементів - всього 32 шт. Взагалі-то, для збірки сонячної батареї на 12 В рекомендується використовувати 36 елементів (4х9). Однак, з огляду на, що я все-одно буду збирати ланцюжок СБ і використовувати "розумний" контролер, я вирішив трохи пожертвувати напругою і потужністю. Зате виріб вийшов з легкодоступних матеріалів.
32 сонячних елемента дозволять отримати батарею потужністю приблизно 50 Вт. Кожен елемент має пікову потужність близько 1,75 Вт (в сумі 56 Вт), але частина потужності загубиться через переортаженія на склі та відсутності підбору елементів по параметрах.
Також зазначу, що кількість ланцюжків елементів в сонячній батареї бажано робити парних, щоб полюса опинилися з одного боку і їх можна було компактно вивести в одну комутаційну коробку. Якщо зробити, наприклад, три ланцюжки, то полюса батареї у вас виявляться по діагоналі один до одного.
Продовжуємо збірку: встановлюємо вийшла складальну панель на горизонтальну поверхню і укладаємо сонячні елементи.
Після цього треба знову трохи попрацювати паяльником. У мене на пайку пішло 2 вечора, години по 2 кожен день
Ланцюжки між собою з'єднуються за допомогою спеціальної шини - більш широкого плоского дроту. Цими ж шинами робиться висновок полюсів батареї назовні. Крім двох полюсів я вирішив зробити ще й висновок "середньої точки". Трохи пізніше поясню навіщо. Висновок назовні робиться через отвори в підкладці.
Для приклеювання елементів до підкладки я вирішив використовувати знайдену в магазині монтажну стрічку. Вона з якогось пористого полімерного матеріалу, м'яка і має з двох сторін клейкий шар. Тримає дуже міцно і призначена для роботи на відкритому повітрі.
Нарізаємо стрічку на невеликі шматочки і приклеюємо їх до всіх елементів рівно по центру. Пайка на контактних майданчиках у мене вийшла опуклою, тому я клеїв стрічку в два шари.
Треба щоб клейка майданчик височіла над контактами і над пластиковими "хрестиками" складального столу. Потім, коли ми на елементи докладемо підкладку і пригорнемо її, клейкі майданчики приклеїться до неї і кожен елемент виявиться надійно закріплений на підкладці. Після приклеювання елементів, піднімаємо підкладку (з ній піднімаються і всі елементи), перевертаємо і бачимо ось таку красу.
Надалі я за допомогою шматочків монтажної стрічки ще й шини закріпив на підкладці, щоб не бовталися.
Тепер якось треба закріпити фронтальне скло. Для цих цілей я використовував ту ж монтажну стрічку, але тільки більш широку. Колір значення не має у мене виявилася світла.
Борти я теж робив з двох шарів стрічки, як і клейкі майданчики для елементів, щоб вони вийшли приблизно такої ж висоти.
Наклеївши другий шар стрічки на борту я залишив зверху захисну паперову плівку по всій довжині стрічки. Справа в тому, що до оргскла вона приклеюється дуже швидко і міцно, якщо накладати фронтальне скло прямо на клеєння шар, його не вийде викласти рівно з підкладкою - обов'язково буде якийсь перекіс.
У вирішенні цієї проблеми допомогла хитрість, підглянута у склярів, які займаються виготовленням заливного триплекса. На кожному бортику ми відриваємо паперовий шар тільки на кінцях і загинаємо його ось так:
Після цього накладаємо фронтальне скло і вирівнюємо його краю з краями підкладки.
А далі просто витягуємо захисну паперову плівку, злегка піднімаючи край скла. Після опускання воно моментально приклеюється.
Стик виходить рівний і красивий.
Як бачите, я поки залишив на оргсклі захисну плівку. Планую залишити її до самого останнього моменту - до установки, щоб звести до мінімуму кількість можливих подряпин при зберіганні і транспортуванні.
Ось як виглядає моя сонячна батарея на поточний момент. Вигляд спереду:
А ось як вона виглядає ззаду. Прозора підкладка дозволяє візуально контролювати всі контакти, а в разі появи тріщин в елементах, їх буде видно на просвіт.
У верхній частині на зворотному боці батареї прикріплена клемная планка на 3 контакту. У неї виведені полюса сонячної батареї і "середня точка".
Навіщо, питається, потрібен цей третій контакт? В принципі, можна обійтися і без нього. Але з ним можна зробити дві хитрості:
* У разі потреби, можна буде включити в роботу тільки половину сонячної батареї і отримати 6 В, замість 12.
* Але головне, третій контакт дозволяє поставити на кожну половину батареї окремий шунтирующий діод.
Навіщо потрібен шунтирующий діод? Якщо коротко, то він не дозволяє елементам батареї, на які падає тінь, витрачати потужність, що генерується іншими елементами, на які світить сонце. В ідеалі, шунтирующий діод повинен стояти на кожному елементі, але на практиці це роблять рідко. Зазвичай ставлять шунтирующий діод на всю батарею. Хоча ще частіше його взагалі не ставлять, припускаючи, що батарея буде стояти там, де на неї тінь впасти не може. Ну а я вирішив поставити шунтуючі діоди на кожну половину батареї - якщо одна половина потрапить в тінь, друга буде працювати.
А тепер про те, що ще залишилося зробити.
Я планую зробити для батареї рамку. Для цього я вже підшукав алюмінієвий профіль "куточок".
Треба лише випиляти 4 відрізка на кожну сторону сонячної батареї: 2 по 76 см і 2 по 68 см. Спили робляться під кутом 45 градусів, щоб потім вони рівно стикувалися один з одним.
чора, як бачите, почав пиляти. Пиляв ножівкою. Думав, що алюміній пиляти буде легко, але де там. Поки зробив один відрізок (два пропила), весь взимку і зламав полотно Коротше, рамка поки відкладається.
До речі, можна також замовити рамку в багетній майстерні. У них є товстий алюмінієвий профіль, з якого рами для картин роблять. Там же дадуть спеціальні притискні пружини, куточки і "вушка". Але якщо хочеться зробити самому - використовуйте просто алючініевий куточок. Вушка можна зробити з нього ж, а закріпити це все гвинтами, думаю - не проблема.
Тепер "підіб'ємо бабки" $)
Для зручності, всі ціни буду приводити в доларах.
* Елементи куплені на eBay, в посилці було 110 штук. Ціна 199 $. Однак зверху довелося оплатити доставку - 40 $ і митний збір - 60 $. Разом близько 300 $ за сотню елементів (кілька зламалися). На батарею пішло 32 елемента, що в грошах - 96 $
* Там же були куплені шини, олівцем флюс, припій і діоди Шотткі. Всі разом з доставкою від різних продавців в перерахунку на одну батарею обійшлося приблизно в 30 $
* Оргскло - приблизно 20 $ за два листа.
* Монтажна стрічка: половина котушки шириною 9-мм і півтори котушки шириною 2 см - приблизно 5 $
* Алюмінієвий профіль - 5 $ за дві "палиці" по 2 метри.
* Каніфоль, вітчизняний припій, клемная планка, гвинти / гайки - накинемо ще 3-4 $
Разом у мене виходить приблизно 160 $ на одну сонячну батарею.
Зараз, купуючи елементи невеликими партіями (щоб не платити мито) і з уже припаяними проводами і шинами в комплекті, я думаю, що можна вкластися і в меншу суму. Але навіть 160 баксів за сонячну батарею в 50 Ватт - це непоганий результат - сонячна батарея промислового виробництва потужністю 50 Вт коштує до 350 $.
Не треба тільки забувати, що для складання власної сонячної батареї потрібно ЧАС.
P.S. Випробувати батарею в реальних умовах у мене поки не вийшло - весь день працюю а ввечері, сонце вже не те. Якщо вийде, і якщо дозволить погода, проведу випробування на вихідних. Поки я лише переконався в її працездатності - ввечері на заході провів заміри у себе на балконі.
Напруга відкритого контуру 14 вольт.