مولد الطاقة الشمسية DIY: تعليمات لصنع مصدر بديل للطاقة
مصادر الطاقة البديلة التي تتيح توفير مساحة للعيش بالحرارة والكهرباء بالحجم المطلوب ليست "متعة" رخيصة تتطلب تكاليف مالية كبيرة للشراء والتركيب والتركيب.
إن صنع مولد للطاقة الشمسية بيديك أرخص بكثير وهو ضمن قدرات العديد من الحرفيين المنزليين. دعونا نلقي نظرة على التعليمات التي تصف بوضوح جميع الفروق الدقيقة في عملية التصنيع.
محتوى المقال:
كيف يعمل مولد الطاقة الشمسية؟
مولد الطاقة الشمسية عبارة عن مجمع من عناصر أشباه الموصلات الكهروضوئية التي يتم تحويلها مباشرة طاقة شمسية إلى الكهربائية.
عندما تصطدم كميات الضوء التي تنتجها الأشعة بلوحة التصوير الفوتوغرافي، فإنها تطرد إلكترونًا من المدار الذري الأخير للعنصر العامل. يؤدي هذا التأثير إلى إنشاء العديد من الإلكترونات الحرة، والتي تشكل تدفقًا مستمرًا للتيار الكهربائي.
يستخدم السيليكون كمادة فعالة.إنه عالي الكفاءة ويوفر كفاءة تحويل كهروضوئية بنسبة 20% في التشغيل العادي وما يصل إلى 25% في ظل الظروف المواتية.
يتم وضع طبقة رقيقة من العناصر الكيميائية السلبية - البورون أو الفوسفور - على جانب واحد من رقاقة السيليكون. على هذا السطح يحدث إطلاق نشط للإلكترونات نتيجة التعرض المكثف لأشعة الشمس. فيلم الفوسفور يحملهم بشكل آمن في مكان واحد ولا يسمح لهم بالتطاير.
توجد "مسارات" معدنية موجودة على لوحة العمل نفسها. وتُبنى عليها إلكترونات حرة، مما يؤدي إلى خلق حركة منظمة، أي تيار كهربائي.
تشمل العيوب الوحيدة للرقائق تعقيد وتكلفة عملية تنقية السيليكون نفسها، ومن أجل تجنب هذه المشاكل، فإنهم يستكشفون بنشاط استخدام البدائل في شكل الغاليوم والكادميوم والإنديوم ومركبات النحاس المختلفة. ومع ذلك، حتى الآن لا يوجد منافسين حقيقيين لعناصر السيليكون.
أسهل طريقة لتحويل الطاقة الشمسية إلى كهرباء هي شراء بطارية شمسية جاهزة وتركيبها على سطح المنزل أو المرآب:
ماذا تحتاج للعمل؟
لتصنيع مولد مكون من عدة الألواح الشمسية، الأدوات والمواد التالية مطلوبة:
- وحدات لتحويل ضوء الشمس إلى طاقة؛
- زوايا الألومنيوم
- الشرائح الخشبية؛
- صفائح من اللوح
- عنصر شفاف (زجاج، زجاج شبكي، زجاج شبكي، بولي كربونات) لتوفير الحماية لرقائق السيليكون؛
- مسامير ومسامير ذاتية التنصت بأحجام مختلفة ؛
- مطاط رغوي كثيف بسمك 1.5-2.5 مم؛
- مانع التسرب عالي الجودة
- الثنائيات والمحطات والأسلاك.
- مفك البراغي أو مجموعة من المفكات.
- لحام حديد؛
- منشارا للخشب والمعادن (أو طاحونة).
سيعتمد حجم المواد المطلوبة بشكل مباشر على الحجم المخطط للمولد. سوف يستلزم العمل على نطاق واسع تكاليف إضافية، ولكن على أي حال سيكون أرخص من الوحدة النمطية المشتراة.
للاختبار النهائي للوحدة المجمعة، يتم استخدام مقياس التيار الكهربائي. فهو يسمح لك بتسجيل الكفاءة الحقيقية للتثبيت ويساعد في تحديد الإخراج الفعلي.
اختيار نوع المحول الضوئي
تبدأ أنشطة إنشاء مولد للطاقة الشمسية بيديك باختيار نوع محول السيليكون الكهروضوئي.
هذه المكونات تأتي في ثلاثة أنواع:
- عديم الشكل؛
- أحادي البلورية.
- الكريستالات.
كل خيار له مزاياه وعيوبه، ويتم الاختيار لصالح أي منها على أساس مبلغ الأموال المخصصة لشراء جميع مكونات النظام.
ملامح الأصناف غير المتبلورة
لا تتكون الوحدات غير المتبلورة من السيليكون البلوري، بل من مشتقاته (السيلان أو السيليكون الهيدروجيني). ومن خلال الرش في الفراغ، يتم تطبيقها في طبقة رقيقة على رقائق معدنية أو زجاجية أو بلاستيكية عالية الجودة.
المنتجات النهائية لها لون رمادي باهت وغير واضح. لا توجد بلورات السيليكون مرئية على السطح. الميزة الرئيسية الألواح الشمسية المرنة يعتبر سعرها في المتناول، إلا أن كفاءتها منخفضة للغاية وتتراوح بين 6-10%.
تفاصيل الأنواع متعددة البلورات
متعدد البلورات الألواح الشمسية يتم إنتاجه عن طريق التبريد البطيء جدًا لصهر السيليكون. تتميز المنتجات الناتجة باللون الأزرق الغني، ولها سطح ذو نمط محدد بوضوح يذكرنا بنمط فاتر، وتظهر كفاءة تبلغ حوالي 14-18٪.
يتم إعاقة الأداء العالي الكفاءة من خلال المناطق الموجودة داخل المادة، والتي يتم فصلها عن الهيكل العام بحدود حبيبية.
خصائص المتغيرات أحادية اللون
تتميز الوحدات أحادية البلورية بلون داكن كثيف وتتكون من بلورات السيليكون الصلبة. تتجاوز كفاءتها كفاءة العناصر الأخرى وتصل إلى 18-22٪ (في ظل ظروف مواتية - تصل إلى 25٪).
ميزة أخرى هي عمر الخدمة المثير للإعجاب - وفقًا للمصنعين، أكثر من 25 عامًا.ومع ذلك، مع الاستخدام لفترة طويلة، تنخفض كفاءة البلورات المفردة وبعد 10-12 سنة، لا تزيد نسبة الإرجاع الضوئي عن 13-17٪.
لإنشاء مولد للطاقة الشمسية في المنزل بيديك، فإنك تأخذ بشكل أساسي ألواحًا متعددة وأحادية البلورية بأحجام مختلفة. يتم شراؤها من المتاجر الشهيرة عبر الإنترنت، بما في ذلك eBay أو Aliexpress.
نظرًا لحقيقة أن الخلايا الكهروضوئية ذات قيمة عالية جدًا، فإن العديد من الموردين يقدمون للعملاء منتجات من المجموعة ب، أي أجزاء مناسبة للاستخدام الكامل مع وجود عيب بسيط. تختلف تكلفتها عن السعر القياسي بنسبة 40-60%، لذا فإن تجميع المولد يكلف سعرًا معقولًا وليس باهظ الثمن.
كيفية صنع إطار للوحات؟
لتصنيع إطار المولد المستقبلي، يتم استخدام شرائح خشبية قوية أو زوايا من الألومنيوم. تعتبر النسخة الخشبية أقل عملية، لأن المادة تتطلب معالجة إضافية لتجنب التعفن والتصفيح اللاحق.
يتمتع الألومنيوم بخصائص فيزيائية أكثر جاذبية، ونظرًا لخفته، فإنه لا يضع ضغطًا غير ضروري على السطح أو أي هيكل داعم آخر حيث من المقرر تركيب الوحدة.
بالإضافة إلى ذلك، بسبب الطلاء المضاد للتآكل، فإن المعدن لا يصدأ ولا يتعفن ولا يمتص الرطوبة ويقاوم بسهولة آثار أي مظاهر جوية عدوانية.
لإنشاء هيكل إطار من زوايا الألومنيوم، حدد أولاً حجم اللوحة المستقبلية. في الإصدار القياسي، يتم استخدام 36 خلية ضوئية بقياس 81 مم × 150 مم لكل كتلة.
للتشغيل اللاحق الصحيح، يتم ترك فجوة صغيرة (حوالي 3-5 ملم) بين الشظايا. تسمح لنا هذه المساحة بمراعاة التغييرات في المعلمات الأساسية للقاعدة المعرضة للمظاهر الجوية. ونتيجة لذلك، فإن الحجم الإجمالي لقطعة العمل هو 83 مم × 690 مم مع عرض زاوية الإطار 35 مم.
بعد تحديد الأبعاد، يتم قطع الأجزاء اللازمة من الزوايا وتجميعها في إطارات الإطار باستخدام السحابات. يتم وضع طبقة من مادة السيليكون المانعة للتسرب على السطح الداخلي للهيكل، مع التأكد من عدم وجود فجوات أو فراغات.
تعتمد سلامة وقوة ومتانة الهيكل المثبت على هذا. يتم وضع مادة شفافة واقية في الأعلى (زجاج بطبقة مضادة للانعكاس أو زجاج شبكي أو بولي كربونات بمعلمات خاصة) ويتم تثبيتها بشكل آمن بأجهزة (1 لكل جزء قصير و2 لكل جزء طويل من الإطار و4 في زوايا الجسم).
للعمل، استخدم مفك البراغي ومسامير ذات قطر مناسب. في النهاية، يتم تنظيف السطح الشفاف بعناية من الغبار والحطام الصغير.
اختيار عنصر شفاف
المعايير الرئيسية لاختيار عنصر شفاف لإنشاء المولد:
- القدرة على امتصاص الأشعة تحت الحمراء.
- مستوى انكسار ضوء الشمس.
كلما انخفض معامل الانكسار، زادت كفاءة رقائق السيليكون. يتمتع زجاج شبكي وزجاج شبكي بأقل معامل انعكاس للضوء. البولي كربونات أيضًا ليس لديه أفضل أداء.
لإنشاء هياكل إطارية لأنظمة الطاقة الشمسية المنزلية، يوصى، إن أمكن، باستخدام زجاج شفاف مضاد للانعكاس أو نوع خاص من البولي كربونات مع طلاء مضاد للتكثيف يوفر المستوى اللازم من الحماية الحرارية.
أفضل الخصائص من حيث امتصاص الأشعة تحت الحمراء هي زجاج شبكي متين يمتص الحرارة وزجاج مع خيار امتصاص الأشعة تحت الحمراء. بالنسبة للزجاج العادي، هذه الأرقام أقل بكثير. تحدد كفاءة امتصاص الأشعة تحت الحمراء ما إذا كانت رقائق السيليكون ستسخن أثناء التشغيل أم لا.
إذا كانت التدفئة في حدها الأدنى، فإن الخلايا الكهروضوئية سوف تستمر لفترة طويلة وتوفر مخرجات مستقرة. سيؤدي ارتفاع درجة حرارة اللوحات إلى انقطاع التشغيل والفشل السريع للأجزاء الفردية من النظام أو المجمع بأكمله.
تركيب خلايا ضوئية من السيليكون
مباشرة قبل التثبيت، يتم تنظيف الزجاج الواقي الموجود في إطارات الألومنيوم جيدًا من الغبار وإزالة الشحوم بتركيبة تحتوي على الكحول.
يتم وضع الخلايا الكهروضوئية المشتراة بالتساوي على الركيزة المميزة على مسافة 3-5 ملم من بعضها البعض ويتم تحديد زوايا الهيكل العام. ثم يبدأون في لحام العناصر - وهو الجزء الأكثر أهمية والأكثر كثافة في العمل في تجميع المولد.
يتم لحام عناصر تشغيل المولد وفقًا لمخطط تكون فيه "+" هي المسارات من الخارج، و"-" هي القنوات الموجودة على الجانب السفلي من اللوحة.
لتوصيل جهات الاتصال بشكل صحيح، قم أولاً بتطبيق التدفق (حمض اللحام) واللحام، ثم قم بمعالجتها بتسلسل صارم من الأعلى إلى الأسفل. في النهاية، جميع الصفوف متصلة ببعضها البعض.
والخطوة التالية هي لصق الخلايا الضوئية. للقيام بذلك، يتم ضغط القليل من مانع التسرب في وسط كل شريحة سيليكون، ويتم قلب سلاسل العناصر الناتجة مع الجانب الخارجي لأعلى ووضعها بما يتفق بدقة مع العلامات المطبقة مسبقًا.
اضغط برفق على الألواح بيديك، ثم ثبتها في المكان المناسب. إنهم يتصرفون بعناية فائقة، ويحاولون عدم إتلاف المواد أو ثنيها.
يتم إخراج جهات الاتصال الخاصة بالخلايا الكهروضوئية الموجودة على طول الحواف إلى ناقل منفصل (موصل فضي عريض)، مثل "+" و"-". بالإضافة إلى ذلك، تم تجهيز المجمع مع صمام ثنائي مانع. من خلال الاتصال بجهات الاتصال، فإنه يمنع البطاريات من التفريغ من خلال هيكل الإطار ليلاً.
في الجزء السفلي من الإطار، يتم عمل ثقوب باستخدام المثقاب الذي يتم من خلاله إخراج الأسلاك. لمنعهم من الترهل، استخدم مانع التسرب السيليكون.
سيعرفك معرض الصور التالي على خطوات تجميع الألواح الشمسية من 60 عنصرًا:
يجب الآن تثبيت الخلايا الشمسية المجمعة عن طريق اللحام على القاعدة. يمكن لصقها على الخشب الرقائقي وتغطيتها بالزجاج. ومع ذلك، في المثال، يتم اللصق أولاً على الزجاج:
للتأكد من أن البطارية المخصصة لتجميع الشحنات لا تمتص الطاقة المولدة من الخلايا الكهروضوئية، يتم توصيل بطاريتها الشمسية من خلال صمام ثنائي رود:
محطة الطاقة الصغيرة هذه قادرة على توليد ما يصل إلى 15 فولت. وتجدر الإشارة إلى أنه سيتم ملاحظة الحد الأقصى من الأداء فقط في الأيام المشمسة الصافية. في الطقس الغائم، سيولد الجهاز طاقة أقل بكثير أو لن يولد الطاقة على الإطلاق. لذلك يتم اختيار البطارية الخاصة بها بحيث يكون الاحتياطي كافياً لمدة يوم على الأقل.
كيفية اختبار الوحدة المثبتة؟
قبل إغلاق المولد المجمع أخيرًا، يجب اختباره لتحديد الأعطال المحتملة أثناء عملية اللحام. الخيار الأكثر منطقية هو التحقق من كل صف ملحوم بشكل منفصل. بهذه الطريقة سيتضح على الفور مكان ضعف اتصال جهات الاتصال وتتطلب إعادة المعالجة.
لإجراء الاختبار، استخدم مقياس التيار الكهربائي المنزلي. يتم إجراء القياس في يوم مشمس صافٍ في وقت الغداء (من الساعة 1 إلى الساعة 3 بعد الظهر). يتم وضع الهيكل في الفناء وتثبيته بزاوية الميل المناسبة.
يتم توصيل مقياس التيار الكهربائي بملامسات إخراج البطارية الشمسية ويتم قياس تيار الدائرة القصيرة. إذا أظهر الجهاز نتائج أعلى من 4.5 أمبير، فإن النظام صحيح تمامًا وجميع التوصيلات ملحومة بشكل واضح وصحيح.
تشير البيانات المنخفضة التي تظهر على شاشة الاختبار إلى الانتهاكات التي يجب تتبعها وإعادة لحامها. تقليديا، تظهر مولدات الطاقة الشمسية المصنوعة من الخلايا الكهروضوئية التي بها عيب طفيف (المجموعة ب) أرقامًا من 5 إلى 10 أمبير في الاختبار.
تظهر الوحدات المنتجة في المصنع بيانات أعلى بنسبة 10-20%. ويفسر ذلك حقيقة أن الإنتاج يستخدم رقائق السيليكون من المجموعة أ، والتي لا تحتوي على أي عيوب في الهيكل.
المرحلة النهائية من العمل
إذا أظهر الاختبار أن البطارية تعمل بكامل طاقتها، فهي مختومة بمادة مانعة للتسرب من السيليكون أو مركب إيبوكسي أكثر تكلفة ومتينًا.
يتضمن العمل طريقتين للقيام به:
- الحشوة الكاملة - عندما يتم تغطية السطح بالكامل بمركب مانع للتسرب.
- المعالجة الجزئية - عندما يتم تطبيق المادة المانعة للتسرب فقط على العناصر الخارجية والمساحة الفارغة بين العناصر.
يعتبر الخيار الأول أكثر موثوقية ويوفر للنظام حماية كاملة من العوامل الخارجية. يتم تثبيت الخلايا الكهروضوئية بشكل واضح في مكانها وتعمل بشكل صحيح وبأقصى قدر من الكفاءة.
عند اكتمال التعبئة، يُسمح للمادة المانعة للتسرب "بالضبط". ثم يغطونه بعنصر شفاف ويضغطون عليه بإحكام على الألواح.
ثم يتم وضع وزن على السطح، والذي يعمل على الطبقات ويخرج منها فقاعات الهواء. يتم اختبار المولد النهائي مرة أخرى وتثبيته أخيرًا في مكان مُجهز مسبقًا.
أين وكيف تضع المولد؟
يتم اختيار موقع تركيب المولد الشمسي بعناية فائقة وبدون تسرع. يجب وضع الألواح التي تستقبل الضوء بزاوية بحيث لا "تسقط" الأشعة بشكل عمودي على السطح، بل يبدو أنها "تتدفق" بدقة على طوله.
من الناحية المثالية، يتم وضع الهيكل بحيث يظل من الممكن، إذا لزم الأمر، ضبط زاوية الميل، وبهذه الطريقة، "التقاط" أقصى قدر من الشمس.
من المقبول تمامًا تركيب نظام شمسي منه الألواح الشمسية على الأرض، ولكن في أغلب الأحيان يتم اختيار سقف المنزل أو غرفة المرافق لوضعه، أي ذلك الجزء منه الذي يواجه الجانب الأكثر تكريسًا، وخاصة الجانب الجنوبي من الموقع.
من المهم جدًا عدم وجود مباني عالية أو أشجار قوية منتشرة في مكان قريب. كونها على مقربة من بعضها البعض، فإنها تخلق ظلًا وتتداخل مع التشغيل الكامل للوحدة.
يعتبر متوسط \u200b\u200bمستوى انحدار السقف لتركيب مولد للطاقة الشمسية 45 درجة. مع هذا الترتيب، تمتص الخلايا الضوئية التدفق الشمسي بكفاءة عالية وتنتج كمية الطاقة اللازمة لتشغيل المنزل بشكل صحيح.
بالنسبة للجزء الأوروبي من بلدان رابطة الدول المستقلة، تنطبق مؤشرات مختلفة قليلا. يوصي المحترفون باستخدام زاوية ميل ثابتة تبلغ 50-60 درجة كأساس، وفي الهياكل المتحركة خلال فصل الشتاء، يتم وضع البطاريات بزاوية 70 درجة مع الأفق.
في الصيف، قم بتغيير موضع الخلايا الكهروضوئية وإمالة الخلايا الضوئية بزاوية 30 درجة.
مباشرة قبل التثبيت، يتم تعزيز السقف بشكل إضافي وتجهيزه بدعم قوي خاص، حيث أنه ليس كل هيكل قادر على تحمل الوزن الكامل لمعدات تحويل الطاقة الشمسية.
في بعض الحالات، يتم وضع عوارض خشبية معززة تحت السقف لحماية السقف من الانهيار، ربما بسبب زيادة الحمل، والذي يزداد بشكل كبير في فصل الشتاء عندما يتراكم الثلج على سطح السقف.
ستحتاج إلى تشغيل النظام الشمسي البطارياتوالعاكس و متحكم الشحن. سوف تتعرف على قواعد اختيار الأجهزة وإدراجها في الدائرة من المقالات التي نوصي بها.
استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع
الميزات والفروق الدقيقة في لحام الخلايا الكهروضوئية لصنع مولد شمسي فعال في المنزل بيديك. تلميحات ونصائح للحرفيين، وأفكار مثيرة للاهتمام وتجارب شخصية.
كيفية اختبار الخلية الكهروضوئية بشكل صحيح وقياس معالمها الرئيسية. ستكون هذه المعلومات مفيدة في الحسابات اللاحقة للعدد الدقيق للوحات المطلوبة للتشغيل الكامل للنظام.
وصف كامل خطوة بخطوة لعملية تجميع البطارية الشمسية للمولد في المنزل. قواعد التشغيل تبدأ من اقتناء العناصر الضرورية وتنتهي باختبار عام للجهاز المصنع.
إن معرفة هيكل مولدات الطاقة الشمسية وتجميعها في المنزل لن يكون بالأمر الصعب. وبطبيعة الحال، سيتطلب العمل الاهتمام والدقة والدقة، ولكن النتيجة تبرر جميع التكاليف المالية وتكاليف العمالة. وستقوم الوحدة النهائية بتزويد المبنى بالكامل بالحرارة والكهرباء، مما يخلق المستوى الضروري من الراحة للسكان.
ليس هناك فائدة من البدء بمشروع كبير على الفور.لتبدأ، من المنطقي تجربة يدك في تجميع وحدة صغيرة، وبعد ذلك، بعد أن أتقنت بالكامل جميع الفروق الدقيقة في العملية، ابدأ في بناء تثبيت أكثر قوة وواسعة النطاق.
ما هي طريقة بناء محطة طاقة صغيرة اخترتها لترتيب كوخك الصيفي؟ يرجى كتابة التعليقات ومشاركة المعلومات والصور المفيدة حول موضوع المقالة في المربع أدناه. اطرح أسئلة حول النقاط المثيرة للجدل أو غير الواضحة.
منذ وقت طويل، بدأت أشعر بالقلق بشأن مدفوعات الكهرباء المتزايدة باستمرار، لذلك بدأت أفكر في مشكلة المصادر البديلة. كنت أرغب في تركيب ألواح شمسية على موقعي، لكنني لم أتمكن من ذلك، كما أن مواردي المالية لم تسمح بذلك. ولكن، كما أفهم، فإن صنعها بنفسك ليس بالأمر الصعب للغاية، بالطبع، تحتاج إلى الخلط قليلا، ولكن في وقت لاحق سيكون لديك كهرباء مجانية، وكذلك ضرر أقل للبيئة.
يمكنك جمعها، ولكن لا يمكنك تحقيق الكفاءة الكافية إلا إذا كنت تعيش في جنوب بلدنا. في وقت من الأوقات كنت مهتمًا بموضوع مولدات الطاقة الشمسية، لكن لسوء الحظ، في سيبيريا لدينا ما يكفي من الطاقة الشمسية خلال بضعة أشهر صيفية فقط.
لم أفكر مطلقًا من قبل أنه يمكنك تجميع مولد للطاقة الشمسية بنفسك. لقد نظرت إلى قائمة المواد الضرورية - يبدو أنه لا يوجد شيء معقد بشكل خاص. كل ما عليك فعله هو التفكير في مكان الحصول على الوحدات. إذا لم أتمكن من العثور عليه في المدينة، سأطلبه عبر الإنترنت. لقد سئمت من دفع مبالغ زائدة للحكومة مقابل الكهرباء، ولا أفهم من أين تأتي المبالغ الكبيرة في الفاتورة، إذا كنت بالكاد أستخدم الكهرباء في دارشا.