Солнечная панель из СD-дисков без обмана: практический эксперимент

Размеры панелей

Ошибка №11
Чем больше, тем мощнее, а значит лучше.

Например, попадаются экземпляры на 12В, где в одном корпусе собрано не 36 элементов, как в стандартном варианте, а сразу 72шт. Две цепочки по 36шт включенных параллельно.

Однако во-первых, при монтаже больших размеров высока вероятность повреждения панелей.

А дальше монтажной коробки они не ремонтопригодны.

Кстати, по поводу этой коробки. В последних моделях она как правило залита компаундом и доступа к контактам и диодам вы не имеете.

Ошибка №12
В старых моделях она “пустая”.

Некоторые этим пользовались и переподключали контакты самостоятельно, делая из 12 вольтовой панельки 24-х вольтовую.

Как самостоятельно сделать солнечную батарею

Конечно, фотоэлементы самостоятельно сделать нельзя, их надо покупать. И остальные компоненты батареи продаются в магазинах электроники. Но сборка батареи из готовых компонентов заводского изготовления вполне доступна умелому самодельщику, знакомому с основами электротехники.

Инструменты

Для работы потребуются паяльник, оловянный легкоплавкий припой, ножовка по металлу, острый нож, отвёртки, плоскогубцы. Необходимы измерительные приборы – мультиметр или по отдельности вольтметр, амперметр, омметр.

Рабочий чертёж

Рабочие чертежи в совокупности составляют комплект рабочей документации. В их составе должны быть чертежи конструкции, собранной из фрагментов, и общая электрическая схема всей солнечной батареи, состоящей из нескольких крупных самостоятельных устройств. В проект должно быть включено техническое описание всего устройства, инструкция по эксплуатации и способы устранения некоторых типичных неисправностей.

Подборка компонентов

Для создания солнечной батареи необходимо иметь следующее:

• силикатные пластины — фотоэлементы;
• листы ДСП, алюминиевые уголки и рейки для создания конструктива (основного каркаса);
• жёсткий поролон толщиной 1,5–2,5 см;
• прозрачный элемент, выполняющий роль основания для кремниевых пластин;
• эпоксидный компаунд или заменяющий его силиконовый герметик для наружных работ;
• шурупы, саморезы;
• электрические провода, диоды, клеммы;
• рамку – выполняет роль основного каркаса, в котором располагается вся солнечная батарея. Состоит из основания – ДСП, USB, фанеры и прочих металлических или деревянных планок, уголков и саморезов для их соединения;
• аккумуляторную батарею, которая является накопителем сгенерированной в светлое время суток электрической энергии с целью её дальнейшего использования;
• инвертор – служит для преобразования постоянного напряжения в переменное, которое нужно для подключения к солнечной батарее любых бытовых приборов.

Инструкция по изготовлению

Создание солнечной батареи для многих людей, даже специалистов в технике, является делом незнакомым и непривычным. Особенно это относится к сборке больших солнечных панелей из сравнительно малых по размерам фотоэлементов. Поэтому необходимо тщательно изучить инструкции, пообщаться со специалистами и (желательно) немного потренироваться.

Объединение нескольких отдельных пластин

Отдельные фотоэлементы необходимо собрать в укрупнённые панели. Их раскладывают на столе рядом, между ними создают зазор примерно в 5 мм для температурного расширения отдельных элементов и проводами спаивают соответствующе схеме клеммы. Припой на основе олова, низкотемпературный, рекомендуется ПОС-61. Паяльник мощностью не более 45 Вт, но ещё лучше использовать паяльную станцию.

ФОТО: avatars.mds.yandex.netСборка панели из фотоэлементов

Изготовление рамы и защитного экрана

Рама является основанием солнечной панели. Может быть собрана с маленькими бортами из пластика, дерева или металлического профиля. В днище короба сверлятся отверстия диаметром 10 мм для притока охлаждающего панель воздуха. В короб укладывается демпфирующий лист поролона, а на него – панель спаянных фотоэлементов. Для защиты фотоэлементов от атмосферных осадков они накрываются прозрачным стеклом.

Сборка компонентов

Когда рама с уложенными фотоэлементами и защитным стеклом готова, следует проверить её работоспособность. Надо вынести сборку на солнце и подключить измерительные приборы. Если сборка фотоэлементов заработает, можно начинать сборку солнечной батареи из составляющих её компонентов. Структура солнечной батареи показана на рисунке.

ФОТО: avatars.mds.yandex.netСтруктурная схема солнечной батареи на даче

Перечень необходимых инструментов

Чтобы собрать солнечную батарею из СД-дисков, вам потребуются:

• паяльники с тонким стержнем;
• несколько дисков для солнечной батареи;
• силиконовый герметик для проклеивания;
• двусторонний скотч;
• расходные материалы для пайки;
• медная шина;
• крепежи и дрель для рассверливания отверстий;
• фанера или оргстекло в качестве основы;
• диоды Шоттки.

Чтобы исключить случайные ошибки и добиться работоспособности конструкции с первого раза, лучше приобрести все необходимое непосредственно перед сборкой, а не снимать нужные детали с других конструкций. Чем новее будут комплектующие, тем дольше прослужит изделие без необходимости его ремонта или утомительной доработки.

Принцип работы солнечных батарей:

Чтобы понять, как собрать своими руками солнечные панели, необходимо разобраться в их принципе работы. Это позволит выбрать соответствующий материал при покупке. Я считаю, что необходимо знать следующее:

• Солнечные батареи работают за счет фотоэлементов, которые бывают монокристаллические и поликристаллические. Очень часто фотоэлементы называют солнечные элементы.
• Солнечные элементы своими руками собрать вряд ли получится, поэтому покупать их придется в любом случае. Я их искал в России, но к сожалению сейчас все делают в Китае.

В видео ниже отрывок из научной программы о солнечных панелях, в нем рассказано немного истории и то, как работают фотоэлементы. В конце статьи будет подробное видео о том, как собрать солнечную панель своими руками.

https://youtube.com/watch?v=sJPMlOcjo74

После того, как из видео вы узнали о принципе работы солнечной батареи, мы можем подвести некоторые итоги:

1. У монокристаллических фотоэлементов КПД составляет порядка 13 %, но он выгоднее лишь в том случае, когда количество солнечных дней достаточно высокое.
2. В России эти панели я считаю ставить не выгодно, поэтому существуют поликристаллические фотоэлементы, их КПД составляет примерно 7%, но они лучше работают при облачности и малом количестве солнечного дня.
3. Сейчас существуют технологии, которые позволяют делать фотоэлемент с КПД более 40 %.
4. Примерно один фотоэлемент будет выдавать 2.7 ватт.
5. Цена на поликристаллические и монокристаллические фотоэлементы в принципе одинакова, также она одинакова на солнечные панели.

Нужно понимать сколько мощности вам необходимо и, исходя из этого, вести расчет требуемого количества солнечных панелей, но об этом поговорим в будущих статьях

Важно знать, что солнечные панели можно использовать напрямую, поэтому, если вам необходимо вскипятить воду в чайнике 2 кВт, то для этого потребуется 20 панелей по 100 Вт. Но если использовать аккумуляторы, то можно обойтись 3-5 батареями, которые зарядят аккумулятор после того, как чайник вскипятит воду

Хотелось бы отметить, что зачастую аккумуляторы стоят столько же, сколько и сами панели. Если использовать солнечные панели для освещения, то можно обойтись 200 Вт панелью и ставить в доме энергосберегающие лампочки.

Без мыла

Джеймс Хэмблин пять лет (почти) не моется. Он не сумасшедший, воду у него дома не отключили, более того — он сам врач и даже преподаватель Йельской школы общественного здравоохранения. Просто он, как и некоторые другие врачи, считает, что современный человек моется слишком часто. Принимая душ с мылом, мы смываем в канализацию не только грязь и пот, но и часть микроорганизмов, а вместе с ними естественный кожный жир, который защищает кожу от инфекций и питает полезные бактерии. Хэмблин решил посмотреть, что произойдет, если дать телу возможность вернуться в естественное состояние. Вместо того чтобы принимать душ каждый день, он стал делать это раз в три дня, а потом и полностью отказался от моющих средств. Эксперимент, начатый из любопытства, перерос в образ жизни. 

В итоге — ничего страшного. Наоборот, кожа очистилась и стала менее жирной. А что насчет запаха? Первое время без мыла пришлось потерпеть: пока микробные популяции на коже реорганизовывались, тело пахло сильно и неприятно. Но потом кожная экосистема сбалансировалась, и Хэмблин, по его словам, стал пахнуть ни хорошо и ни плохо, а просто «как человек».

Как собрать солнечную батарею своими руками

Сборка корпуса солнечной батареи

Сборка солнечных батарей, а именно, корпуса может выполняться в разных вариантах. В первом случае ее можно сделать из фанерных листов и деревянных реек, поэтому такой монтаж не представляет особой сложности. Конструкции выпиливаются по размерам, а затем соединяются между собой саморезами. Все стыки и швы предварительно промазываются герметиком. Все деревянные части покрываются краской или специальными защитными составами. Дальнейшие работы проводятся только после полного высыхания конструкции.

Немного сложнее изготовить солнечную батарею из алюминиевого уголка. В этом случае сборка каркаса происходит в следующем порядке:

• Сборка из уголка прямоугольного каркаса.
• В каждом углу конструкции сверлятся отверстия под крепления.
• Внутренняя часть профиля по всему периметру покрывается силиконовым герметиком.
• Внутрь каркаса на обработанные места укладывается текстолит или оргстекло, вырезанные по размеру. Их нужно как можно плотнее прижать к уголкам.
• Внутри корпуса лист прозрачного материала фиксируется крепежными уголками, установленными по углам.
• Дальнейшие работы проводятся после полного высыхания герметика. Предварительно, все внутренние поверхности протираются от пыли и загрязнений.

Пайка проводов и соединение фотоэлементов

Все элементы для солнечных батарей отличаются повышенной хрупкостью и требуют аккуратного обращения. Перед началом пайки они протираются, чтобы поверхность была идеально чистой. Элементы с припаянными проводниками все равно следует проверить и устранить обнаруженные недостатки.

На каждой фотопластинке имеются контакты с различной полярностью. Вначале проводники припаиваются к ним, а уже потом соединяются между собой.

При использовании шин вместо проводов, необходимо учитывать следующие особенности:

• Шины размечаются и разрезаются на требуемое количество полосок.
• Контакты пластин протираются спиртом, после чего на них наносится тонкий слой флюса, с одной стороны.
• Шина прикладывается по всей длине контакта, после чего по ней нужно провести разогретым паяльником.
• Пластина переворачивается, и такая же операция повторяется на другой стороне.

Паяльник во время монтажа нельзя сильно прижимать к пластине, иначе она может лопнуть. На лицевой стороне после пайки не должно оставаться неровностей. Если они остались, нужно еще раз пройти паяльником по шву.

Чтобы не ошибиться с размещением пластин, перед тем как их собирать, на поверхность листа рекомендуется нанести разметку с учетом всех размеров и зазоров. После этого фотоэлементы укладываются на свои места. Затем контакты панелей соединяются между собой с обязательным соблюдением полярности.

Нанесение герметизирующего слоя

Перед тем как самому герметизировать конструкцию, нужно выполнить тестирование и проверить солнечные батареи на работоспособность. Она выносится на солнце, после чего на выводах шин замеряется напряжение. Если оно в пределах нормы, можно приступать к нанесению герметика.

Один из наиболее подходящих вариантов предполагает следующие действия:

• Силиконовый герметик наносится на самодельные солнечные батареи капельками по краям корпуса и между пластинами. После этого края фотоэлементов аккуратно прижимаются к прозрачному основанию и должны прилегать к нему как можно плотнее.
• На каждый край пластинок укладывается небольшой груз, после чего герметик полностью высыхает, а фотоэлементы надежно фиксируются.
• В самом конце аккуратно промазываются края рамки и все стыки между пластинами. На данном этапе герметиком покрывается все, кроме самих пластинок, он не должен попасть на их оборотную сторону.

Окончательная сборка солнечной панели

После всех операций остается лишь полностью собрать солнечную батарею в домашних условиях.

В этом случае порядок действий будет следующий:

• В боковой части корпуса устанавливается соединительный разъем, к которому подключаются диоды Шоттки.
• С лицевой стороны вся сборка пластинок солнечной батареи закрывается прозрачным защитным экраном и герметизируется, чтобы исключить попадание влаги внутрь конструкции.
• Для обработки лицевой стороны рекомендуется использовать специальный лак, например, PLASTIK-71.
• После сборки выполняется окончательная проверка, после чего солнечная батарея из подручных средств сделанная своими руками может устанавливаться на свое место.

Как сделать солнечную батарею своими руками

Повер банк с солнечной батареей

Обзор солнечных батарей для туристов

Установка солнечных батарей

Солнечные батареи: альтернативная энергия

Производство солнечных батарей

Проект счастья

Согласно исследованиям, ощущение счастья в жизни на 50% обусловлено генетикой, еще примерно на 20% — внешними факторами. А оставшиеся 30% зависят от нас. На них и решила сконцентрироваться в своем эксперименте писательница и блогер Гретхен Рубин. Ее план — взять за основу рекомендации мыслителей и психологов, изучавших проблему счастья (от Аристотеля до Даниеля Канемана), и с их помощью за год стать более счастливой

Чтобы подход был системным, она решила посвятить каждый месяц целиком одному важному аспекту жизни: дружбе, еде, отношениям, отдыху и даже организации пространства. Потому что «все мы намного счастливее, когда не устраиваем истерику в поисках ключей или пульта от телевизора». 

В конце года оказалось, что рекомендации сработали: Гретхен действительно почувствовала себя более счастливой. Больше всего ее поразило то, что для этого не понадобились радикальные перемены в жизни: «Я смогла изменить все, практически не меняя ничего». Смущает лишь одно: когда она спросила своего мужа, стал ли он счастливее за время ее проекта, он ответил: «Нет». 

Солнечная батарея из сд дисков

Для создания потребуется:

• Специальный светодиод прямоугольной формы.
• Компакт диск.
• Специальная крышка блокирующая утечку солнечной энергии.
• Болт.
• Пару проводов.

Процесс создания

Первым делом выполняем работу с крышкой. В ней нужно проколоть отверстие. Это можно сделать аккуратно ножницами, гвоздем или шилом.

Далее вкручиваем шуруп в пробку.

После этого берем CD диск и кладем его на крышку. Затем все закручиваем.

В итоге у нас появилась готовая цельная конструкция усиливающая и концентрирующая солнечный свет.

Теперь чтобы получить электричество перенаправляем луч солнца на светодиод. В итоге генерируется около 5 вольт энергии.

Таким образом если это запаковать в нехитрую конструкцию можно получать нужное количество электричества. Затраты при этом будут самые минимальные.

Виды солнечных коллекторов

Наиболее распространёнными считаются плоские и вакуумные гелиоколлекторы.

Вакуумные

Главным элементом вакуумного устройства является тепловая труба. Внешне представляет собой ряд, состоящий из стеклянных трубок, заключённых в алюминиевом каркасе. Каждая трубка состоит из двух трубок разных диаметров, а между ними находится вакуум. Благодаря нему теплоноситель внутри неё намного лучше защищён от воздействия температуры окружающей среды.

Устройство вакуумного гелиоколлектора

Медная труба с меньшим диаметром содержит внутри себя специальную нетоксичную жидкость. При нагревании она испаряется. Пар поднимается к самому верху трубки – к наконечнику. Там он отдаёт тепло теплоносителю, находящемуся в теплопроводе.

Обратите внимание! Нетоксичная жидкость испаряется даже при температуре на улице -30°С, благодаря вакууму между трубками.

Конденсируясь на стенках трубы, жидкость обратно стекает вниз. Далее процесс снова повторяется. Все трубы расположены параллельно. Угол наклона зависит от места монтажа системы и географической широты объекта. Панель должна быть направлена на юг.

Устройство водонагревательной системы с использованием вакуумного гелиоколлектора

Солнечный гелиоколлектор отлично работает даже в пасмурную погоду, так как вакуумные трубки хорошо поглощают инфракрасное излучение, проходящее сквозь тучи. В отличие от плоских устройств на вакуумные оказывает меньшее влияние низкая температура на улице и ветер, благодаря изоляционным свойствам вакуума. Системы с солнечными гелиоколлекторами этого типа могут функционировать до -35°C.

Чтобы внутри трубок как можно дольше сохранялся вакуум, один их конец покрыт толстым слоем бария. Он поглощает различные газы, которые появляются во время эксплуатации и хранения устройства. Также барий является своеобразным индикатором. Если он изменил цвет с серебристого на белый, значит, вакуума в трубке уже нет и её следует заменить на новую.

Чтобы провести замену, не нужно останавливать всю систему. Также, если одна из трубок вышла из строя, то коллекторы всё равно продолжат работать как прежде. В случае необходимости в систему можно добавить трубки или снять лишние.

Преимущества вакуумных гелиоколлекторов:

• удобный монтаж;
• простое обслуживание;
• низкие теплопотери;
• длительный период работы.

К недостаткам относят невозможность самостоятельной очистки от снежных наносов, а также минимальный угол наклона должен быть не менее 20°.

Плоские

Внешне плоские солнечные гелиоколлектора представляют собой прямоугольную панель. Корпус выполнен из алюминия. Для подачи и вывода теплоносителя имеются 2 патрубка. Боковые стороны и одна стена утеплены теплоизолятором толщиной 3-4 см. Это позволяет значительно сократить теплопотери устройства.

Главная часть всего гелиоколлектора – это абсорбер, соединенный с теплопроводом. Именно он поглощает инфракрасное излучение. Сверху он закрыт закалённым стеклом с низким уровнем металла. Чаще всего поглощающий элемент делается из меди, так как она имеет высокую теплопроводность.

Устройство плоского солнечного гелиоколлектора

Принцип действия коллектора следующий: солнечные лучи проникают сквозь стекло и попадают на абсорбер. Он нагревается и передаёт тепло теплоносителю. В отличие от вакуумных систем, плоские коллектора могут самостоятельно очиститься от снега. Их монтаж можно провести под любым углом. Но по сравнению с вакуумными устройствами, у них больше теплопотери, и устанавливать их нужно только в полностью собранном виде. Еще один недостаток – в случае повреждения придётся менять всю панель. Но по сравнению с вакуумными, они более надёжные и простые.

Устройство и принцип работы

Солнечная батарея – это несколько полупроводниковых фотоэлементов, преобразующих световую энергию в электричество. Ее работа основана на использовании барьерного фотоэффекта.

Принцип работы полупроводникового фотоэлемента

В месте соединения полупроводников разных типов проводимости (р и n) возникает электрическое поле, которое препятствует проникновению электронов из области с n-проводимостью в зону р-типа и «дырок» из участка полупроводника с р-проводимостью в участок с n-проводимостью. Если осветить такой кристалл, то элементарные частицы света фотоны будут выбивать электроны со своих орбит и генерировать электронно-дырочную пару.

При этом электроны, генерируемые в р слое рядом с р-n-переходом, под действием электрического поля барьера будут переходить в n-область. Аналогично «дырки», возникающие под действием света n-области, будут выноситься в зону с р-проводимостью. В результате в n-слое  возникнет избыток электронов, и, соответственно, эта область будет заряжена отрицательно. Соответственно, в p-слое появится избыток дырок и положительный заряд. На контактах пластины возникнет разность потенциалов. Отрицательное напряжение будет действовать на контакте, соединенном  с полупроводником n-типа, а положительное на другом выводе.

Как устроен фотоэлемент

Из чего состоит

Для изготовления солнечных батарей используют такие материалы:

• кремний (Si);
• германий (Ge);
• арсенид галлия (GaAs);
• селен (Se);
• теллурид кадмия (CdTe).

Самое большое распространение получили солнечные элементы, изготовленные на основе кремния. Они отличаются хорошим КПД и сравнительно невысокой стоимостью.

Солнечные источники питания бывают трех видов: монокристаллические, поликристаллические и аморфные.

1. Монокристаллические элементы сделаны из одного цельного кристалла кремния. Эти элементы изготавливают, разрезая искусственно выращенные кристаллы кремния. Их КПД находится в пределах от 13 до 25%. Они могут работать в течение 25 лет, однако, их коэффициент полезного действия со временем уменьшается. Такие элементы теряют свою эффективность при слабом освещении.
2. Поликристаллические фотоэлементы изготавливают, расплавляя, а потом охлаждая кристалл кремния. КПД таких приборов находится в пределах от 9 до 18%. Срок их службы 10 лет, но при этом коэффициент полезного действия не уменьшается с течением времени. Эти модули могут работать даже в плохую погоду.
3. Солнечные элементы на основе аморфного кремния изготавливают путем напыления полупроводника на основание из полимера. Такие элементы способны гнуться, поэтому их легко монтировать. Однако КПД у них небольшой от 5 до 10%, а срок службы не более 2-х лет. Неплохо работают при слабом освещении.

Более подробно читайте в статье: из чего состоит и как работает солнечная батарея.

Разноцветное молоко, которое движется

Некоторые эксперименты строятся на использовании молока, его химические свойства отлично подходят, чтобы показывать, как действуют моющие средства. Этот эксперимент для дома объясняет, как устроить настоящий цветной взрыв в тарелке.

Что понадобится: тарелка, обычное коровье молоко, ватные палочки, пищевой краситель, средство для мытья посуды.

Что делаем:

1. Вылейте молоко в тарелку, но не до самых краев;
2. С помощью ватной палочки точечно нанесите пищевой краситель, можно использовать несколько цветов;
3. Потрогайте сухой ватной палочкой молоко и покажите ребенку, что ничего не происходит;
4. Смочите другую палочку в моющем средстве и аккуратно коснитесь краски;
5. Наблюдайте, как краски начинают «разбегаться» от ватной палочки.

Сколько времени занимает эксперимент: 15 минут

Вашему ребенку нравятся эксперименты? Это нравится нам обоим – и мне, и ребенку 63.64%

Не особо увлекается экспериментами 10.91%

Еще е пробовали такие эксперименты, но обязательно попробуем! 25.45%

Тотальный самомониторинг

«Самый подключенный человек в мире» Крис Дэнси каждый день фиксирует свою жизнедеятельность с помощью десятков гаджетов. И его знают все. Профессор Медицинской школы Стэнфордского университета Майкл Снайдер почти пять лет отслеживал 40 000 показателей своего организма. Но об этом знают немногие. Изначально ученый выделил для отслеживания восемь основных параметров, которые он называет «омиксным профилем»: геном (вся совокупность генов), эпигеном (модификации ДНК под влиянием среды, которые регулируют работу генов), транскриптом (экспрессия генов), протеом (набор белков в крови), цитокином (маркеры воспаления), метаболом (продукты метаболизма в крови), антибодиом (работа антител) и, конечно, микробиом — микрофлора кишечника, мочи, носоглотки и кожи.

За время исследования Снайдер обнаружил у себя нарушение усвоения глюкозы, связанное с метилированием ДНК, и смог диагностировать болезнь Лайма на ранней стадии. Теперь он хочет сделать такой подход к диагностике массовым. Вслед за ним к самомониторингу подключились 100 добровольцев. У многих благодаря этому уже выявили признаки преддиабета и еще десятки серьезных отклонений, которые иначе остались бы незамеченными.