Como fazer uma bateria solar com as próprias mãos: instruções para automontagem

Os painéis solares são uma fonte de energia que pode ser usada para gerar eletricidade ou calor para um edifício baixo. Mas os painéis solares são caros e inacessíveis à maioria dos residentes do nosso país. Você concorda?

É outra questão quando você mesmo fabrica uma bateria solar - os custos são significativamente reduzidos e esse design não funciona pior do que um painel produzido industrialmente. Portanto, se você está pensando seriamente em comprar uma fonte alternativa de eletricidade, tente fazer você mesmo - não é muito difícil.

Este artigo discutirá a fabricação de painéis solares. Diremos quais materiais e ferramentas você precisará para isso. E um pouco mais abaixo você encontrará instruções passo a passo com ilustrações que demonstram claramente o andamento do trabalho.

Resumidamente sobre o dispositivo e operação

A energia solar pode ser convertida em calor, quando o transportador de energia é um fluido refrigerante, ou em eletricidade, coletada em baterias. A bateria é um gerador que funciona segundo o princípio do efeito fotoelétrico.

A conversão da energia solar em eletricidade ocorre após os raios solares atingirem as placas das fotocélulas, que são a parte principal da bateria.

Neste caso, os quanta de luz “liberam” seus elétrons de órbitas extremas. Esses elétrons livres produzem uma corrente elétrica que passa pelo controlador e se acumula na bateria, e de lá segue para os consumidores de energia.

Os elementos de silício atuam como placas fotocélulas. Uma pastilha de silício é revestida em um dos lados com uma fina camada de fósforo ou boro, um elemento químico passivo.

Neste local, sob a influência da luz solar, é liberado um grande número de elétrons, que ficam retidos pela película de fósforo e não se desfazem.

Na superfície da placa existem “trilhas” de metal nas quais os elétrons livres se alinham, formando um movimento ordenado, ou seja, eletricidade.

Quanto mais fotocélulas de wafers de silício, mais corrente elétrica pode ser obtida. Leia mais sobre o princípio de funcionamento de uma bateria solar Avançar.

A camada superior das placas fotocélulas é coberta por uma camada que evita o reflexo da luz solar nas placas, aumentando sua eficiência

Materiais para criar uma placa solar

Começando a construir uma bateria solar, você precisa estocar os seguintes materiais:

• placas-fotocélulas de silicato;
• placas de aglomerado, cantos e ripas de alumínio;
• espuma de borracha dura com 1,5-2,5 cm de espessura;
• um elemento transparente que atua como base para wafers de silício;
• parafusos, parafusos auto-roscantes;
• selante de silicone para uso externo;
• fios elétricos, diodos, terminais.

A quantidade de materiais necessários depende do tamanho da sua bateria, que geralmente é limitada pelo número de células solares disponíveis. As ferramentas de que você precisa são: uma chave de fenda ou um conjunto de chaves de fenda, uma serra para metal e madeira, um ferro de soldar. Para testar a bateria acabada, você precisará de um testador de amperímetro.

Agora vamos examinar os materiais mais importantes com mais detalhes.

Bolachas de silício ou células solares

As fotocélulas para baterias vêm em três tipos:

• policristalino;
• monocristalino;
• amorfo.

Os wafers policristalinos são caracterizados por baixa eficiência. O tamanho do efeito benéfico é de cerca de 10 a 12%, mas esse número não diminui com o tempo. A vida útil dos policristais é de 10 anos.

Uma bateria solar é montada a partir de módulos, que por sua vez são constituídos por conversores fotoelétricos. Baterias com células solares rígidas de silício são uma espécie de sanduíche com camadas sucessivas montadas em um perfil de alumínio

As células solares monocristalinas apresentam maior eficiência - 13-25% e uma longa vida útil - mais de 25 anos. No entanto, com o tempo, a eficiência dos monocristais diminui.

Os conversores monocristalinos são produzidos através da serragem de cristais cultivados artificialmente, o que explica a maior fotocondutividade e produtividade.

Os fotoconversores de filme são produzidos pela deposição de uma fina camada de silício amorfo sobre uma superfície flexível de polímero.

As baterias flexíveis com silício amorfo são as mais recentes. Seu conversor fotoelétrico é pulverizado ou fundido em uma base de polímero. A eficiência fica em torno de 5 a 6%, mas os sistemas de filme são extremamente fáceis de instalar.

Sistemas de filme com fotoconversores amorfos surgiram há relativamente pouco tempo. É um tipo extremamente simples e extremamente barato, mas que perde qualidades de consumo mais rapidamente que seus rivais.

Não é prático utilizar fotocélulas de tamanhos diferentes. Neste caso, a corrente máxima produzida pelas baterias será limitada pela corrente do menor elemento. Isso significa que placas maiores não funcionarão com capacidade total.

Ao comprar células solares, pergunte ao vendedor sobre o método de entrega; a maioria dos vendedores usa o método de enceramento para evitar a destruição de elementos frágeis

Na maioria das vezes, para baterias caseiras, são utilizadas fotocélulas mono e policristalinas medindo 3x6 polegadas, que podem ser encomendadas em lojas online como a E-bye.

O custo das fotocélulas é bastante alto, mas muitas lojas vendem os chamados elementos do grupo B. Os produtos classificados neste grupo são defeituosos, mas adequados para uso, e seu custo é 40-60% menor que o das placas padrão.

A maioria das lojas online vende células fotovoltaicas em conjuntos de 36 ou 72 placas de conversão fotovoltaica. Para conectar módulos individuais a uma bateria, serão necessários barramentos e terminais para conectar ao sistema.

Moldura e elemento transparente

A moldura do futuro painel pode ser feita de ripas de madeira ou cantos de alumínio.

A segunda opção é mais preferível por vários motivos:

• O alumínio é um metal leve que não exerce uma carga significativa na estrutura de suporte na qual a bateria está planejada para ser instalada.
• Quando é realizado tratamento anticorrosivo, o alumínio não é suscetível à ferrugem.
• Não absorve umidade do ambiente e não apodrece.

Ao escolher um elemento transparente, você precisa prestar atenção a parâmetros como o índice de refração da luz solar e a capacidade de absorver a radiação infravermelha.

A eficiência das fotocélulas dependerá diretamente do primeiro indicador: quanto menor o índice de refração, maior a eficiência das pastilhas de silício.

O coeficiente de refletância mínimo é para plexiglass ou sua versão mais barata - plexiglass. O índice de refração do policarbonato é ligeiramente inferior.

O valor do segundo indicador determina se as próprias células solares de silício aquecerão ou não. Quanto menos as placas forem expostas ao calor, mais durarão. A radiação infravermelha é melhor absorvida por plexiglass especial com absorção de calor e vidro com absorção de infravermelho. Um pouco pior é o vidro comum.

Se possível, a melhor opção seria utilizar vidro transparente anti-reflexo como elemento transparente.

Em termos de relação entre custo e refração da luz e absorção da radiação IR, o plexiglass é a melhor opção para a fabricação de painéis solares

Projeto do sistema e seleção do local

O projeto do sistema solar inclui cálculos do tamanho necessário da placa solar. Como mencionado acima, o tamanho da bateria é geralmente limitado por células solares caras.

A bateria solar deve ser instalada em um determinado ângulo, o que garantiria a exposição máxima das pastilhas de silício à luz solar. A melhor opção são baterias que podem alterar o ângulo de inclinação.

O local de instalação das placas solares pode ser muito diversificado: no solo, no telhado inclinado ou plano de uma casa, nos telhados das despensas.

A única condição é que a bateria seja colocada no lado ensolarado do local ou casa, não à sombra da copa alta das árvores. Neste caso, o ângulo de inclinação ideal deve ser calculado por meio de uma fórmula ou de uma calculadora especializada.

O ângulo de inclinação dependerá da localização da casa, época do ano e clima. É desejável que a bateria tenha a capacidade de alterar o ângulo de inclinação seguindo as mudanças sazonais na altura do sol, porque Eles funcionam de forma mais eficaz quando os raios do sol incidem estritamente perpendiculares à superfície.

Para a parte europeia dos países da CEI, o ângulo de inclinação estacionário recomendado é de 50 a 60º. Se o projeto prevê um dispositivo para alterar o ângulo de inclinação, então no inverno é melhor colocar as baterias a 70 º do horizonte, no verão a um ângulo de 30 º

Os cálculos mostram que 1 metro quadrado de sistema solar permite obter 120 W. Portanto, por meio de cálculos pode-se estabelecer que para fornecer energia elétrica a uma família média na quantidade de 300 kW por mês, é necessário um sistema solar de pelo menos 20 metros quadrados.

Será problemático instalar imediatamente tal sistema solar. Mas mesmo a instalação de uma bateria de 5 metros ajudará a economizar eletricidade e a contribuir modestamente para a ecologia do nosso planeta. Aconselhamos também que se familiarize com o princípio de cálculo da quantidade necessária painéis solares.

Uma bateria solar pode ser usada como fonte de energia de reserva durante interrupções frequentes do fornecimento de energia centralizado. Para comutação automática é necessário fornecer um sistema de alimentação ininterrupta.

Tal sistema é conveniente porque, ao usar uma fonte tradicional de eletricidade, o carregamento é realizado ao mesmo tempo bateria do sistema solar. O equipamento de manutenção da bateria solar fica localizado dentro da casa, por isso é necessário providenciar um cômodo especial para ele.

Ao colocar baterias no telhado inclinado de uma casa, não se esqueça do ângulo de inclinação do painel, a opção ideal é quando a bateria possui um dispositivo para alterar sazonalmente o ângulo de inclinação

Instalando um painel solar passo a passo

Escolhido o local para colocação do painel solar e dos equipamentos de manutenção do sistema solar, além de ter à disposição todos os materiais e ferramentas necessários, pode-se iniciar a instalação da bateria.

Durante a instalação é necessário observar os cuidados de segurança, principalmente ao realizar instalação de um painel acabado no telhado da casa. Vejamos um algoritmo passo a passo sobre como fazer uma bateria solar.

Passo #1 - contatos de soldagem de wafers de silício

A instalação de uma bateria solar caseira geralmente começa com a soldagem dos condutores das fotocélulas. Claro, se tiver oportunidade, o melhor é comprar imediatamente fotocélulas com condutores, pois A soldagem é um trabalho muito difícil e trabalhoso que leva muito tempo.

A soldagem é realizada da seguinte forma:

1. São retiradas uma fotocélula de silício sem condutores e uma tira condutora de metal.
2. Os condutores são cortados em um pedaço de papelão, seu comprimento é 2 vezes maior que o tamanho do wafer de silício.
3. O condutor é cuidadosamente colocado na placa. Existem dois condutores por elemento.
4. É necessário aplicar ácido no local onde será feita a soldagem para trabalhar com ferro de solda.
5. Solde com um ferro de solda, fixando cuidadosamente o condutor na placa.

Durante o processo de soldagem, não é possível exercer pressão sobre o elemento de silicato, pois é muito frágil e pode quebrar! Se você tiver a sorte de ter adquirido fotocélulas com contatos prontos, você se salvará de um trabalho longo e complexo indo direto para a fabricação da moldura para a futura bateria.

A soldagem dos contatos das fotocélulas defeituosas do grupo B é realizada da mesma forma e no mesmo sentido das placas inteiras

Passo #2 - fazendo uma moldura para uma bateria solar

A moldura é o local onde serão instaladas as fotocélulas. Para a confecção da moldura são retirados cantos e ripas de alumínio, com os quais são feitas as molduras. O tamanho de canto recomendado é 70-90 mm.

O selante de silicone é aplicado na parte interna dos cantos de metal. Os cantos devem ser vedados com cuidado, disso depende a durabilidade de toda a estrutura.

Depois que a moldura de alumínio estiver pronta, procedemos à fabricação da carcaça traseira. A caixa traseira é uma caixa de madeira feita de aglomerado com laterais baixas.

As laterais altas criarão sombra nas fotocélulas, portanto sua altura não deve ultrapassar 2 cm As laterais são aparafusadas com parafusos auto-roscantes e chave de fenda.

Os orifícios de ventilação são feitos de aglomerado na parte inferior da caixa. A distância entre os furos é de aproximadamente 10 cm.Um elemento transparente (plexiglas, vidro anti-reflexo, plexiglass) é instalado na moldura de alumínio.

O elemento transparente é prensado e fixado, sua fixação é feita por meio de ferragens: 4 nos cantos, além de 2 no lado longo e 1 no lado curto da moldura. O hardware é fixado com parafusos.

A moldura da bateria solar está pronta e você pode prosseguir para a parte mais importante - a instalação das fotocélulas. Antes da instalação, é necessário limpar o pó do plexiglass e desengordurar com um líquido à base de álcool.

Passo #3 - instalação de fotocélulas wafers de silício

Montar e soldar wafers de silício é a parte mais demorada da criação de um painel solar DIY. Primeiro colocamos as fotocélulas no plexiglass com as placas azuis voltadas para baixo.

Se esta for a primeira vez que você monta uma bateria, você pode usar um bloco de marcação para posicionar as placas exatamente a uma pequena distância (3-5 mm) uma da outra.

1. Soldamos as fotocélulas de acordo com o seguinte diagrama elétrico: os trilhos “+” estão localizados na parte frontal da placa, “-” - na parte traseira. Antes de soldar, aplique cuidadosamente fluxo e solda para conectar os contatos.
2. Soldamos todas as fotocélulas sequencialmente em fileiras de cima para baixo. As linhas também devem estar conectadas entre si.
3. Vamos começar a colar as fotocélulas. Para fazer isso, aplique uma pequena quantidade de selante no centro de cada pastilha de silício.
4. Viramos as correntes resultantes com fotocélulas de cabeça para baixo (onde estão as placas azuis) e colocamos as placas de acordo com as marcações que fizemos anteriormente. Pressione suavemente cada placa para fixá-la no lugar.
5. Conectamos os contatos das fotocélulas externas ao barramento, respectivamente “+” e “-“.Recomenda-se usar um condutor prateado mais largo para o barramento.
6. A bateria solar deve ser equipada com um diodo de bloqueio, que é conectado aos contatos e evita que as baterias descarreguem pela estrutura à noite.
7. Fazemos furos na parte inferior da estrutura para retirar os fios.

Os fios devem ser fixados na moldura para que não fiquem pendurados, isso pode ser feito com selante de silicone.

Passo #4 - Teste a bateria antes de selar

O teste do painel solar deve ser realizado antes de selá-lo, para poder eliminar falhas que muitas vezes surgem durante a soldagem. É melhor testar após soldar cada linha de elementos - isso torna muito mais fácil detectar onde os contatos estão mal conectados.

Para testar, você precisará de um amperímetro doméstico comum. As medições devem ser feitas em um dia ensolarado entre 13 e 14 horas, o sol não deve ser escondido pelas nuvens.

Levamos a bateria para fora e instalamos de acordo com o ângulo de inclinação previamente calculado. Conectamos o amperímetro aos contatos da bateria e medimos a corrente de curto-circuito.

O objetivo do teste é que a potência operacional da corrente elétrica deve ser 0,5-1,0 A menor que a corrente de curto-circuito. As leituras do dispositivo devem estar acima de 4,5 A, o que indica a funcionalidade da bateria solar.

Se o testador fornecer leituras mais baixas, então em algum lugar a sequência de conexão das fotocélulas provavelmente está quebrada.

Geralmente caseiro bateria solar, construído a partir de fotocélulas do grupo B, produz leituras de 5 a 10 A, que são 10 a 20% inferiores às dos painéis solares produzidos industrialmente.

Passo #5 - selar as fotocélulas colocadas na caixa

A vedação só pode ser feita após certificar-se de que a bateria está funcionando. Para a vedação, o melhor é usar um composto epóxi, mas considerando que o consumo de material será grande e seu custo é de aproximadamente 40-45 dólares. Se for um pouco caro, você pode usar o mesmo selante de silicone.

Ao utilizar selante de silicone, dê preferência àquele cuja embalagem indique que é adequado para uso em temperaturas abaixo de zero

Existem dois métodos de vedação:

• enchimento total, quando os painéis são preenchidos com selante;
• aplicação de selante no espaço entre as fotocélulas e nos elementos externos.

No primeiro caso, a vedação será mais confiável. Após o vazamento, o selante deve endurecer. Em seguida, o plexiglass é instalado em cima e pressionado firmemente contra as placas revestidas de silicone.

Para fornecer absorção de choque e proteção adicional entre a superfície posterior das fotocélulas e a moldura de aglomerado, muitos artesãos aconselham a instalação de uma almofada de espuma dura com 1,5-2,5 cm de largura.

Isto não é necessário, mas é aconselhável, visto que as pastilhas de silício são bastante frágeis e facilmente danificadas.

Após a instalação do plexiglass, é colocado um peso sobre a estrutura, sob a influência do qual as bolhas de ar são espremidas. A bateria solar está pronta e após repetidos testes pode ser instalada em local pré-selecionado e conectada ao sistema solar da sua casa.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Revisão de fotocélulas encomendadas em uma loja online chinesa:

Instruções em vídeo para fazer uma bateria solar:

Fazer uma bateria solar com as próprias mãos não é uma tarefa fácil. A eficiência da maioria destas baterias é 10-20% inferior à dos painéis produzidos industrialmente. O mais importante ao projetar uma bateria solar é escolher e instalar corretamente as fotocélulas.

Não tente criar um painel enorme imediatamente. Experimente primeiro construir um pequeno dispositivo para entender todas as nuances desse processo.

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