Солнечная батарея представляет собой фотоэлектрический генератор, преобразующий солнечную радиацию в электрическую энергию. Работа солнечных элементов основывается на явлении внутреннего фотоэффекта.
Устройство имеет вид плоской панели, состоящей из солнечных элементов, которые защищены прозрачным покрытием. Оно характеризуется простотой, надежностью, небольшой массой и долговечностью. В настоящее время на рынке имеется несколько разновидностей солнечных батарей: монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные.
Приобретение такого устройства является довольно выгодным, хотя вначале за покупку придется выложить довольно солидную сумму. Батареи с успехом можно использовать для обеспечения электропитанием различного вида оборудования, освещения, зарядки аккумуляторных батарей и прочее. Максимальную мощность монокристаллическим батареям обеспечивает теплая и ясная погода, однако малейшая облачность может снизить мощность устройства почти на три четверти, а плотные облака полностью блокируют работу.
Тонкопленочные батареи, на сегодняшний день, являются самыми доступными и обладающими громадными возможностями, для них не требуется прямого солнечного излучения, а монтировать можно в любом удобном месте: на крыше, стене или просто на земле.
Стоимость солнечных батарей весьма высока, но некоторым умельцам удалось собственноручно создать подобное устройство и они утверждают, что построить солнечный коллектор может любой желающий, главное, запастись необходимыми материалами и инструментами. Планируя построить для дома солнечные батареи, первым делом потребуется закупить много монокристаллических солнечных элементов, для одной батареи нужно последовательно соединить не менее 36 штук. Каждый элемент будет генерировать около 0,5В, а общей сложности, все элементы дадут 18В, которыми спокойно можно зарядить аккумулятор.
Следует знать, что требуемые солнечные элементы невероятно хрупкие и тонкие, словно бумага, повредить их очень легко, поэтому перевозить и обращаться с ними нужно очень осторожно. Если же, все-таки, появились небольшие сколы на углах и по бокам, то это не снизит мощности будущей батареи. Хорошо, если на элементы уже припаяны проводники, если же нет, то тогда придется поработать паяльником. Вообще, если будет стоять выбор, какие покупать, то лучше немного переплатить за солнечные элементы с уже припаянными проводами, чем без них.
По размерам и форме элементы бывают самые различные. Приобретая, нужно помнить, что однотипные элементы будут производить одинаковое напряжение, несмотря на величину. Большие по размеру элементы генерируют больший ток и наоборот, а общую мощность солнечной батареи можно рассчитать, умножив генерируемый ток на напряжение.
В данном случае будут использоваться солнечные элементы, размером 3×6 дюймов, способные генерировать ток в 3 ампера. Предполагается, что мощность батареи будет составлять 60 ватт – этого хватит на несколько часов работы осветительных приборов и небольшой аппаратуры. В качестве основы необходимо соорудить ящик с очень невысокими бортами. Сбить или склеить его можно из фанеры и реек. Верх будет впоследствии закрыт оргстеклом.
Для облегчения будущего обслуживания солнечной батареи, целесообразно разделить элементы на две одинаковые группы, значит, и ящик также следует разделить планкой на две части. Общий размер емкости составляет, примерно, 60×115 см. В бортиках, там, где будет располагаться низ батареи, рекомендуется проделать несколько отверстий для выравнивания внешнего и внутреннего давления, вентиляции и испарения скопившейся влаги. Подобные отверстия следует сделать и в разделительной планке.
Собирать cолнечную батарею нужно на подложке – куске жесткого, не проводящего ток материала, например, ДВП. Размер листа должен быть такой, чтобы он мог свободно поместиться между бортами ящика.
Все деревянные части, в том числе и подложки, внутри и снаружи, необходимо вскрыть несколькими слоями краски или лака, чтобы защитить от влаги и атмосферных воздействий. Теперь основу можно считать приготовленной и самое время готовить солнечные элементы.
Целесообразно на подложке сначала нарисовать сетку, которая значительно упростит процесс установки. По сетке выложить элементы внешней стороной вниз – так легче произвести спаивание. Соединение должно быть последовательным.
При спаивании нельзя давить на паяльник, иначе можно сломать элемент. Припой лучше использовать прутковый, с канифольной сердцевиной. Размещать соединительные проводники нужно так, чтобы они пересекались в точке пайки на обратной стороне элемента, при этом расстояние между ними следует сохранять соответственно нарисованной сетке.
Следующий шаг работы, который потребует определенной сноровки – это приклеивание спаянных элементов на место. В качестве клеящего вещества можно использовать силиконовый герметик. По небольшой капле нанести на средину каждого из элементов, а затем перевернуть всю цепочку и расположить в соответствии с разметкой. При переворачивании, следует быть особенно аккуратным и лучше воспользоваться помощью друга.
Когда две подложки с последовательно соединенными и приклеенными элементами, будут готовы, их следует уложить в ящик и соединить. Подложки шурупами прикрепить к основе. Провода пропускаются через вентиляционное отверстие в центральном бортике. Чтобы внутри провод не болтался, его также следует приклеить.
Каждая из солнечных панелей оснащается блокирующим диодом, последовательно соединенным с батареей. Диод необходим для того, чтобы в пасмурную погоду аккумулятор не разрядился через батарею.
Верх ящика с солнечной батареей закрывается оргстеклом, которое, в свою очередь, закрепляется тем же герметиком. На выходном проводе закрепляется двухконтактный разъем, который подсоединяется к контроллеру заряда аккумулятора. Устанавливать подобную батарею можно в любом хорошо освещенном месте и, желательно, в течение дня поворачивать, что бы обеспечить прямое попадание на поверхность солнечных лучей.