ソーラーパネルは、低層ビルの電気や熱を生成するために使用できるエネルギー源です。ここにあるのは、太陽電池パネルのコストが高く、我が国のほとんどの居住者が利用できないものです。同意しますか?
ソーラーパネルが自分の手で作られる場合、これは別の問題です。コストが大幅に削減され、そのような設計は工業用パネルよりも悪くはありません。したがって、代替の電源を購入することを真剣に考えている場合は、自分で試してみてください。これはそれほど難しくありません。
この記事では、太陽電池パネルの製造に焦点を当てます。このために必要な材料とツールについて説明します。また、少し下には、作業の進行状況を明確に示すイラスト付きの手順が示されています。
デバイスと作業について簡単に
エネルギー源が伝熱流体である場合、太陽のエネルギーは熱に変換されるか、バッテリーに収集された電気エネルギーに変換されます。バッテリーは、光電効果の原理で動作する発電機です。
太陽エネルギーの電気への変換は、バッテリーの主要部分であるソーラーパネルで太陽光にさらされた後に発生します。
この場合、光量子は極限軌道から電子を「放出」します。これらの自由電子は、コントローラーを通過してバッテリーに蓄積される電流を与え、そこからエネルギー消費者に送られます。
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シリコンウェーハ太陽電池組立
正の電流経路の形成
裏面からの負の電流ラインの作成
導体とブロッキングダイオードの接続
シリコン素子はフォトセルプレートとして機能します。片側のシリコンウェーハは、リンまたはボロン(パッシブ化学元素)の薄層で覆われています。
この場所では、太陽光の影響下で、多数の電子が放出されます。これらの電子は、リンフィルムに保持され、飛び散ることはありません。
プレートの表面に金属の「トラック」があり、そこに自由電子が整列し、秩序だった動きを形成します。電気。
そのようなシリコンウエハー太陽電池が多いほど、より多くの電流を得ることができます。太陽電池の動作原理については、以下をご覧ください。
プレートフォトセルの最上層は、プレートからの太陽光の反射を許容しない層で覆われているため、効率が向上します
ソーラープレートを作成するための材料
太陽電池の作成を開始するには、次の材料を購入する必要があります。
- ケイ酸塩プレート-フォトセル;
- 合板シート、アルミコーナー、バテン;
- 1.5〜2.5 cmの厚さの硬質フォームゴム。
- シリコンウェーハのベースとして機能する透明な要素。
- ネジ、ネジ;
- 屋外用シリコーンシーラント。
- 電線、ダイオード、端子。
必要な材料の量はバッテリーのサイズによって異なりますが、これはほとんどの場合、使用可能なフォトセルの数によって制限されます。必要なツール:ドライバーまたはドライバーのセット、金属と木材の弓のこ、はんだごて。完成したバッテリーをテストするには、テスター電流計が必要です。
次に、最も重要な資料をさらに詳しく検討します。
シリコンウェーハまたはフォトセル
バッテリー用の太陽電池には3つのタイプがあります。
- 多結晶;
- 単結晶;
- まとまりのない。
多結晶ウェーハは、効率が低いという特徴があります。有益な効果のサイズは約10〜12%ですが、このインジケーターは時間の経過とともに減少しません。多結晶の期間は10年です。
太陽電池はモジュールから組み立てられ、モジュールは太陽光発電コンバーターで構成されています。ハードシリコンフォトセルを備えたバッテリーは、アルミニウムプロファイルに固定された、順次配置された層を備えた一種のサンドイッチです。
単結晶フォトセルは、13〜25%の高い効率と25年以上の長い寿命を誇ります。ただし、時間の経過とともに、単結晶の効率は低下します。
単結晶コンバーターは、人工的に成長させた結晶を鋸で切ることによって得られます。これは、最高の光伝導性と生産性を説明します。
フィルムフォトコンバーターは、アモルファスシリコンの薄層をポリマーの柔軟な表面に適用することで得られます。
柔軟なアモルファスシリコンバッテリーが最も進んでいます。光電変換器は、ポリマーベースにスプレーまたは堆積されます。効率は5〜6%程度ですが、フィルムシステムの設置は非常に便利です。
アモルファスフォトコンバーターを備えたフィルムシステムが比較的最近登場しました。これは非常にシンプルで非常に安価な形式ですが、消費者の資質を失うライバルよりも高速です。
異なるサイズのフォトセルを使用することは不適切です。この場合、バッテリーによって生成される最大電流は、最小のセルの電流によって制限されます。したがって、より大きなプレートは全能力で機能しません。
フォトセルを購入するときは、配送方法について販売者に尋ねます。ほとんどの販売者は、ワックス処理方法を使用して壊れやすい要素の破壊を防ぎます。
ほとんどの場合、自作の電池には、サイズが3x6インチの単結晶および多結晶のフォトセルが使用され、E-buyなどのオンラインストアで注文できます。
太陽電池のコストはかなり高いですが、多くの店はグループBのいわゆる要素を販売しています。このグループに割り当てられた製品は欠陥がありますが、使用に適しています。そのコストは標準プレートより40〜60%低くなります。
ほとんどのオンラインストアでは、36個または72個の太陽電池変換プレートのセットで太陽電池を販売しています。個々のモジュールをバッテリーに接続するにはバスが必要であり、システムに接続するには端子が必要になります。
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多結晶太陽電池プレート
シリコンウェーハの表裏
単結晶太陽電池プレート
単結晶板の裏側
ワイヤーフレームと透明な要素。
将来のパネルのフレームは、木製のバテンまたはアルミニウムのコーナーで作成できます。
2番目のオプションは、いくつかの理由でより望ましい方法です。
- アルミニウムは、バッテリーが設置される予定の支持構造に重大な負荷を与えない軽金属です。
- 防錆処理を行う場合、アルミは錆びにくいです。
- 環境から水分を吸収せず、腐敗しません。
透明な要素を選択するとき、太陽光の屈折率や赤外線を吸収する能力などのパラメータに注意を払う必要があります。
フォトセルの効率は、最初の指標に直接依存します。屈折率が低いほど、シリコンウェーハの効率は高くなります。
プレキシガラスまたはそのより安価なバージョンであるプレキシガラスは、光の反射率が最小です。ポリカーボネートはわずかに低い屈折率を持っています。
2番目のインジケーターの値は、シリコンフォトセル自体が加熱するかどうかを決定します。プレートの加熱が少ないほど、プレートは長持ちします。赤外線は、特殊な熱吸収プレキシガラスと赤外線吸収ガラスで最もよく吸収されます。少し悪い-通常のガラス。
可能な場合、最適なオプションは、反射防止透明ガラスを透明要素として使用することです。
光の屈折率と赤外線の吸収に対するコストの比率によると、プレキシグラスは太陽電池の製造に最適なオプションです
システム設計とサイト選択
ソーラーシステムの設計には、必要なソーラープレートのサイズの計算が含まれます。上述のように、バッテリーのサイズは通常、高価なフォトセルによって制限されます。
太陽電池は、太陽光のシリコンウエハーへの最大の露出を保証する特定の角度で設置する必要があります。最適なオプションは、角度を変更できるバッテリーです。
ソーラープレートを設置する場所は非常に多様です。地上、家の傾斜した屋根、平らな屋根、ユーティリティルームの屋根などです。
唯一の条件は、バッテリーがサイトや家の日当たりの良い側に置かれ、高い樹冠で日陰にならないことです。この場合、最適な傾斜角度は、公式または専用の計算機を使用して計算する必要があります。
傾斜角度は、家の場所、季節、気候によって異なります。バッテリーは、太陽の高さの季節変化に応じて傾斜角を変更できることが望ましいです。太陽光が表面に完全に垂直に当たるときに最も効率的に機能します。
CIS諸国のヨーロッパ地域では、静止傾斜の推奨角度は50〜60度です。デザインが傾斜角度を変更するためのデバイスを提供する場合、冬にはバッテリーを地平線に対して70度に、夏には30度に配置することをお勧めします
計算によれば、1平方メートルの太陽光発電システムで120ワットを得ることができます。したがって、計算により、平均的な家族に1か月あたり300 kWの電力を供給するためには、少なくとも20平方メートルのソーラーシステムが必要であることがわかります。
このようなソーラーシステムをすぐに設置すると問題が発生します。しかし、5メートルのバッテリーを設置するだけでも、エネルギーを節約し、地球の生態系に少し貢献することができます。また、必要な太陽電池パネルの数を計算する原理を理解することもお勧めします。
太陽電池は、集中型電源を頻繁にシャットダウンするバックアップエネルギー源として使用できます。自動切り替えの場合、無停電電源システムを提供する必要があります。
このようなシステムは、従来の電源を使用する場合、太陽電池が同時に充電されるという点で便利です。太陽電池の設備は家の中にあるため、専用の部屋を用意する必要があります。
電池を家の傾斜した屋根の上に置くときは、パネルの傾斜角度を忘れないでください。電池に傾斜角度の季節変動のデバイスがある場合に最適です。
段階的にソーラーパネルを設置する
太陽電池パネルと、太陽電池システムを整備するための機器を配置する場所を選択し、必要なすべての材料とツールを用意したら、バッテリーの取り付けを開始できます。
設置中は、特に完成したパネルを家の屋根に設置する場合は、安全上の注意を守る必要があります。太陽電池を作る方法について、段階的なアルゴリズムを検討してください。
ステップ#1-シリコンウェーハコンタクトのはんだ付け
自家製の太陽電池の設置は、多くの場合、フォトセル導体のはんだ付けから始まります。もちろん、機会があれば、導体を備えた太陽電池をすぐに購入することをお勧めします。はんだ付けは非常に困難で骨の折れる作業であり、多くの時間がかかります。
はんだ付けは次のように行われます。
- 導体のないシリコンフォトセルと金属ストリップ導体をとります。
- 導体は段ボールのブランクを使用して切断され、その長さはシリコンウェーハのサイズの2倍です。
- 導体はプレート上に整然と配置されています。 1つの要素-2つの導体。
- はんだ付けを行う場所では、はんだごてで作業するために酸を適用する必要があります。
- 慎重に導体をプレートに接続することにより、はんだごてではんだ付けします。
はんだ付け中は、シリケートエレメントを押さないでください。非常に壊れやすく、倒れる可能性があります。あなたが幸運であり、既製の接点を備えたフォトセルを購入した場合、長くて難しい作業から身を守り、すぐに将来のバッテリー用のフレームの製造に進みます。
欠陥のあるグループBフォトセルのはんだ付けコンタクトは、プレート全体の場合と同じ方法で同じ方向に実行されます
ステップ2-ソーラーパネルのフレームを作る
フレームは、フォトセルが設置される場所です。フレームの製造のために、フレームが折り畳まれているアルミニウムのコーナーとスラットが採用されています。推奨される角のサイズは70〜90 mmです。
金属コーナーの内側にはシリコーンシーラントが塗布されています。コーナーのシーリングは注意深く行う必要があります。構造全体の耐久性はこれに依存します。
アルミフレームの準備ができたら、リアケースの製作に進みます。リアケースは、チップボードで作られた木製の箱です。
高い側はフォトセルに影を作るため、高さは2 cmを超えないようにしてください。
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太陽電池のケースを作る
筐体側面の通気口
シリコンウェーハサポート
防水用ハウジング部品の塗装
ボックスケースの底部には、合板製の通気孔があります。穴の間隔は約10cmで、アルミフレーム(プレキシガラス、反射防止ガラス、プレキシガラス)に透明エレメントが取り付けられています。
透明な要素が押されて固定され、その固定はハードウェアを使用して行われます:コーナーで4つ、フレームの長い方から2つ、短い方から1つ。ハードウェアはネジで固定します。
太陽電池のフレームの準備が整い、最も重要な部分である太陽電池の設置に進むことができます。設置する前に、プレキシガラスをほこりや脱脂からアルコール含有液体できれいにする必要があります。
ステップ#3-シリコンウェーハフォトセルの取り付け
シリコンウェーハの取り付けとはんだ付けは、独自のソーラーパネルを作成する上で最も時間がかかる部分です。最初に、青いプレートを下にしてプレキシガラス上にフォトセルをレイアウトします。
バッテリーを初めて組み立てる場合は、マーキング用の素材を使用して、プレートを互いにわずかな距離(3〜5 mm)に正確に配置できます。
- 次の配線図に従ってフォトセルをはんだ付けします。「+」トラックはプレートの前面にあり、「-」は背面にあります。はんだ付けする前に、フラックスとはんだを穏やかに塗布して、接点を接続します。
- すべてのフォトセルを上から下に順番にはんだ付けします。次に、行も相互接続する必要があります。
- フォトセルの貼り付けについて。これを行うには、各シリコンウェーハの中央に少量のシーラントを塗布します。
- フォトセルを上に向けて(青いプレートがある場所)、結果として生じるチェーンを上に向け、先に適用されたマーキングに従ってプレートを配置します。各プレートを慎重に押して、所定の位置に固定します。
- 極端なフォトセルの接点は、バスにそれぞれ「+」と「-」で表示されます。タイヤには幅広の銀導体が推奨されます。
- 太陽電池には、接点に接続し、夜間構造物を介した電池の放電を防ぐブロッキングダイオードを装備する必要があります。
- フレームの下部に、ワイヤを外部に出力するための穴を開けます。
ワイヤーが垂れないようにワイヤーをフレームに取り付ける必要があります。これは、シリコーンシーラントを使用して行うことができます。
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はんだ付け用シリコンウェーハの準備
ワックスフリーバッテリーセルの乾燥
基板上のプレートの輪郭を描く
太陽電池をはんだ付けするプロセス
シリコンウェーハをソーラーパネルに接続する
シリコンウェーハボンディング
デバイスの銅通電バスバーのデバイス
バッテリー性能の確認
ステップ#4-シーリング前のバッテリーのテスト
ソーラーパネルのテストは、はんだ付け中に頻繁に発生する誤動作を排除できるように、封止する前に行う必要があります。エレメントの各行をはんだ付けした後にテストするのが最善です。接点の接続が不十分な場所を検出する方がはるかに簡単です。
テストには、通常の家庭用電流計が必要です。測定は晴れた日に13〜14時間で行う必要があります。太陽が雲に隠れてはいけません。
バッテリーを路上に出し、先に計算した傾斜角に合わせて取り付けます。電流計をバッテリー接点に接続し、短絡電流を測定します。
テストの意味は、電流の作用力が短絡電流よりも0.5〜1.0 A低いことです。デバイスの読み取り値は、太陽電池の効率を示す4.5 Aを超える必要があります。
テスターの読み取り値が少ない場合、フォトセルの接続シーケンスがどこかで壊れている可能性があります。
通常、グループBのフォトセルで構成された自家製の太陽電池の読み取り値は5〜10 Aで、工業用太陽電池パネルの読み取り値よりも10〜20%低くなります。
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ステップ9:基板に密封されたバッテリー部品の操作性をチェックした後、それらはハウジングに配置されます
ステップ10:ケース内にプレートがある基板を4本のネジで固定します。バッテリー部品を接続するワイヤーは、通気口を通して配線されます。
ステップ11:ショットキーダイオードは、構築されたバッテリーの各半分に直列に接続されます。そのマイナスはシステムのプラスに接続されています
ステップ12:穴を開けて、ワイヤーをハウジングから引き出します。ワイヤーは結び目で固定され、垂れ下がらず、シーラントで固定されています。
ステップ13:シーラントを塗布した後、組成物の重合のために解放された技術的な休憩を取る必要があります
ステップ14:ソーラーパネルから取り外したワイヤーに2ピンコネクタを接続します。それに属するソケットは、バッテリーを充電するデバイスのバッテリーに取り付けられています
ステップ15:デバイスの両方の部品を組み立て、電力線を外部に出力した後、事前に準備された画面でバッテリーを閉じます
ステップ16:ソーラーデバイスの接合部を封止する前に、ヘルスチェックが再度実行され、削除された接点が検出された場合に削除されます
準備したケースにバッテリーの両方の部品を取り付ける
ソーラーパネルのベースをハウジング内に取り付ける
ショットキーブロッキングダイオードの取り付け
ハウジングからデバイスワイヤの外側への結論
シーラント硬化
2ピンコネクタをワイヤに接続する
デバイスに光透過スクリーンを取り付ける
シーリング前の性能監視
ステップ#5-ハウジングに配置されたフォトセルを密封する
シーリングは、バッテリーが機能していることを確認することによってのみ行うことができます。封止にはエポキシ化合物を使用するのが最適ですが、材料消費が大きく、そのコストは約40〜45ドルです。少し高価な場合は、代わりに同じシリコーンシーラントを使用できます。
シリコーンシーラントを使用し、氷点下の温度での使用に適しているとパッケージに記載されているものを優先してください
封印する方法は2つあります。
- パネルがシーラントで満たされているときの完全な充填;
- フォトセル間のスペースと最も外側の要素にシーラントを塗布します。
最初のケースでは、シーリングの信頼性が高くなります。注ぐ後、シーラントは固まるはずです。次に、プレキシガラスを上部に取り付け、シリコンでコーティングされたプレートにしっかりと押し付けます。
フォトセルの背面とチップボード製のフレームの間のクッション性と追加の保護を確保するために、多くの職人は幅1.5〜2.5 cmの硬質フォームゴム製のガスケットを取り付けることを勧めています。
これは必須ではありませんが、シリコンウェーハは非常に壊れやすく、簡単に損傷を受けるため、望ましいものです。
プレキシガラスを取り付けた後、構造に負荷がかかり、その影響を受けて気泡が押し出されます。ソーラーパネルは準備ができており、繰り返しテストを行った後、事前に選択した場所に設置して、ご家庭のソーラーシステムに接続できます。
中国のオンラインストアで注文したフォトセルの概要:
太陽電池の製造のためのビデオ命令:
自分の手で太陽電池を作るのは簡単なことではありません。これらのバッテリーのほとんどの効率は、産業用パネルの効率よりも10〜20%低くなっています。太陽電池の設計で最も重要なことは、太陽電池を正しく選択して設置することです。
すぐに巨大なエリアパネルを作成しようとしないでください。このプロセスのすべてのニュアンスを理解するために、最初に小さなデバイスを構築するようにしてください。
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