Як в домашніх умовах зробити сонячну батарею з доступних матеріалів?

Протягом майже двох століть людство думає про те, як забезпечити електричною енергією винаходи і зростаючі потреби. За цей період були побудовані електростанції, сила розщепленого атома, масштабні ГЕС, а бурхливі річки прийшли на допомогу людству. Стрімко розвиваються альтернативні джерела енергії в різних регіонах Землі. Сюди слід віднести вітрові станції і сонячні батареї. Якщо врахувати той факт, що згасання Сонця прогнозується лише через 5 мільярдів років, це джерело енергії можна вважати невичерпним. Взаємодія між електричною енергією та світлом першим виявив фізик Генріх Герц. Він з'ясував, що ультрафіолет сприяє виникненню та проходження розряду між провідниками електричної енергії.


Першу схему з вироблення і передачі енергії з використанням променів виробив вчений Олександр Столєтов. Він створив перший фотоелемент. А от відкриття фотоефекту, яке було вироблено Ейнштейном, призвело до того, що індустрія сонячних батарей стала розвиватися.

Пристрій батареї

Якщо ви вирішили зробити сонячну батарею самостійно, то повинні для початку ознайомитися з її пристроєм. Вона являє собою систему взаємопов'язаних елементів, структура яких дозволяє використовувати принцип фотоефекту. Сонячне світло падає на елементи під певним кутом і перетворюється в електричний струм. Пристрій сонячної батареї і принцип роботи будуть описані в статті. Для початку необхідно вивчити першу частину питання. Конструкція передбачає наявність наступних комплектуючих:

матеріалу-напівпровідника;

джерела електроживлення;

контролера;

заряду акумулятора;

інвертора-перетворювача;

стабілізатор напруги.

Матеріал-напівпровідник являє собою сполучені шари з різною провідністю. Це може бути полікристалічний або монокристалічний кремній з додаванням деяких хімічних сполук. Останні дозволяють отримати потрібні властивості для виникнення фотоефекту.


Один з шарів повинен мати надлишок електронів, щоб забезпечити перехід електронів з одного матеріалу до іншого. Додатковий шар повинен мати недолік електронів. Тонкий шар елемента в системі необхідний для протистояння переходу електронів. Він розташовується між вищеописаними шарами. Якщо підключити джерело електроживлення до протистояв шару, то електрони будуть долати запірну зону. Це дозволяє домогтися впорядкованого руху заряджених частинок, що і називається електричним струмом. Для збереження та накопичення енергії застосовується акумулятор. Для перетворення електричного струму в змінний використовується інвертор-перетворювач. А ось для створення напруги потрібного діапазону застосовується стабілізатор.

Принцип роботи

Якщо ви задумалися над питанням про те, як в домашніх умовах зробити сонячну батарею, то повинні ознайомитися ще й з принципом її функціонування. Він полягає в тому, що фотони світла, які є сонячним випромінюванням, падають на поверхню напівпровідника. Вони передають свою енергію при зіткненні з поверхнею електронів напівпровідника. Електрони, вибиті з напівпровідника, долають захисний шар. Вони володіють додатковою енергією.
Негативні електрони залишають провідник р-виду, а далі слідують в провідник n. З позитивними електронами все відбувається навпаки. Цьому сприяють переходу електричні поля, наявні в провідниках. Це збільшує силу і різницю зарядів. Сила електричного струму в елементі буде залежати від декількох факторів, серед них:

кількість світла;

інтенсивність випромінювання;

площа приймаючої поверхні;

кут падіння світла;

час експлуатації;

ККД системи;

температура зовнішнього повітря.

Інструкція по виготовленню

Перед тим як в домашніх умовах зробити сонячну батарею, ви повинні ознайомитися з декількома варіантами складання таких елементів. Технологія буде залежати від кількості сонячних елементів і додаткових матеріалів. Чим більше ширина, тим потужнішим виявиться обладнання, але це спричинить збільшення ваги конструкції. В одній батареї слід використовувати однакові модулі, адже еквівалентність струму буде прирівнюватися до показників меншого елемента.

Підготовка інструментів і матеріалів

Деякі власники приватних будинків замислюються, як в домашніх умовах зробити сонячну батарею. Якщо ви теж опинилися в їх числі, то повинні знати, що дизайн модулів та їх габарити можуть бути обрані вами самостійно. Для виготовлення корпусу, всередині якого будуть перебувати елементи, слід підготувати:

листи фанери;

універсальний клей;

дриль;

шматки оргскла;

невисокі рейки;

куточки і саморізи;

плити ДВП;

фарбу.

Збірка каркаса

На першому етапі слід взяти фанеру, яка буде виконувати роль основи. По її периметру приклеюються бортики. Рейки не повинні загороджувати сонячні елементи, тому їх висота не повинна бути більше 3/4 дюйма. Для надійності приклеєні рейки пригвинчуються саморізами, а кути фіксую куточками. Для вентиляції в нижній частині корпусу і по бортах висвердлюються отвори. У кришці їх бути не повинно, так як це може стати причиною потрапляння вологи.
Якщо перед вами постало питання про те, як в домашніх умовах зробити сонячну батарею, ви повинні ознайомитися з технологією. Вона передбачає кріплення елементів на листи ДВП, які можуть бути замінені іншим матеріалом. В якості основної умови виступає те, що полотно не повинна проводити електрострум.

Методика проведення робіт

З оргскла слід вирізати кришку і підігнати під розміри корпусу. Для захисту дерев'яних частин слід використовувати просочення. Сонячні модулі розкладаються на підкладці зворотною стороною вгору, щоб здійснити пайку провідників. Для роботи слід підготувати припій і паяльник. Якщо ви хочете знати, як в домашніх умовах зробити сонячну батарею самому, то слід враховувати: місця пайки обробляються олівцем. Для початку ви можете потренуватися на двох елементах. Всі елементи з'єднуються послідовної ланцюжком, в результаті повинна вийти змійка. Елементи з'єднуються, а після система повертається лицьовою стороною вгору. Модулі наклеюються на панелі. В якості клею можна використовувати силіконовий герметик. Справжнім помічником у господарстві для вас може стати сонячна батарея. Своїми руками батарея для будинку виготовляється досить просто. Після кріплення модулів на підкладку можна перевірити функціональність системи. Потім основа поміщається в каркас і фіксується шурупами.

На закінчення

Для того щоб виключити розряд акумулятора через батарею, на панель встановлюється блокувальний діод, який після кріпиться герметиком. Встановлені елементи зверху накриваються екраном із оргскла. Перед фіксацією ще раз слід перевірити працездатність конструкції. Тепер вам відомо, як зробити сонячну батарею в домашніх умовах. Додатково слід знати ще й про те, що тестувати модулі ви можете в процесі установки і пайки, робити це можна групами по кілька штук.