Альтернативные источники электроэнергии набирают популярность с каждым годом. Постоянные повышения тарифов на электроэнергию способствуют этой тенденции. Одна из причин, заставляющая людей искать нетрадиционные источники питания - это полное отсутствие возможности подключения к сетям общего пользования.
Наиболее востребованными на рынке альтернативных источников питания являются . Эти источники используют эффект получения электрического тока при воздействии солнечной энергии на полупроводниковые структуры, изготовленные из чистого кремния.
Первые солнечные фотопластины были слишком дорогими, их использование для получения электроэнергии не было рентабельным. Технологии производства кремниевых солнечных батарей постоянно совершенствуются и сейчас можно приобрести по доступной цене.
Энергия света бесплатна, и если мини-электростанции на кремниевых элементах будут достаточно дешевы, то такие альтернативные источники питания станут рентабельными и получат очень широкое распространение.
Подходящие подручные материалы
Схема солнечной батареи на диодах Многие горячие головы задают себе вопрос: а можно ли из подручных материалов. Конечно же, можно! У многих со времен СССР сохранилось большое количество старых транзисторов. Это наиболее подходящий материал для создания мини-электростанции собственными руками.
Также можно изготовить солнечную батарею из кремниевых диодов. Еще одним материалом для изготовления солнечных батарей является медная фольга. При применении фольги для получения разницы потенциалов используется фотоэлектрохимическая реакция.
Этапы изготовления транзисторной модели
Подбор деталей
Наиболее подходящими, для изготовления солнечных батарей, являются мощные кремниевые транзисторы с буквенной маркировкой КТ или П.
Внутри они имеют большую полупроводниковую пластину, способную генерировать электрический ток под воздействием солнечных лучей.
Совет специалистов: подбирайте транзисторы одного наименования, так как у них одинаковые технические характеристики и ваша солнечная батарея будет стабильнее в работе.
Транзисторы должны быть в рабочем состоянии, в противном случае толку от них не будет. На фото представлен образец такого полупроводникового прибора, но можно взять транзистор и другой формы, главное, он должен быть кремниевым.Следующий этап – это механическая подготовка ваших транзисторов. Необходимо, механическим путем, удалить верхнюю часть корпуса. Проще всего произвести эту операцию с помощью небольшой ножовки по металлу.
Подготовка
Зажмите транзистор в тисках и аккуратно сделайте пропил по контуру корпуса. Вы видите кремниевую пластину, которая будет выполнять роль фотоэлемента. Транзисторы имеют три вывода – базу, коллектор и эмиттер.
В зависимости от структуры транзистора (p-n-p или n-p-n), будет определена полярность нашей батареи. Для транзистора КТ819 база будет плюсом, эмиттер и коллектор минусом.
Наибольшая разница потенциалов, при подаче света на пластину, создается между базой и коллектором. Поэтому в нашей солнечной батарее будем использовать коллекторный переход транзистора.
Проверка
После спиливания корпуса транзисторов их необходимо проверить на работоспособность. Для этого нам необходим цифровой мультиметр и источник света.
Базу транзистора подключаем к плюсовому проводу мультиметра, а коллектор к минусовому. Измерительный прибор включаем в режим контроля напряжения с диапазоном 1В.
Направляем источник света на кремниевую пластину и контролируем уровень напряжения. Оно должно быть в пределах от 0.3В до 0.7В. В большинстве случаев один транзистор создает разницу потенциалов 0.35В и силу тока 0.25 мкА.
Для подзарядки сотового телефона нам необходимо создать солнечную панель примерно из 1000-ти транзисторов, которая будет выдавать ток в 200-ти мА.
Сборка
Собирать солнечную батарею из транзисторов можно на любой плоской пластине из материала, не проводящего электричество.
Все зависит от вашей фантазии.
При параллельном соединении транзисторов увеличивается сила тока, а при последовательном повышается напряжение источника.
Кроме транзисторов, диодов и медной фольги для изготовления солнечных батарей можно использовать алюминиевые банки, например, пивные, но это будут батареи нагревающие воду, а не вырабатывающие электроэнергию.
Смотрите видео, в котором специалист подробно объясняет, как сделать солнечную батарею из транзисторов своими руками:
Представляет подборку из форума – обсуждение идеи солнечной батареи на светодиодах. Идея, казалось бы, лежит на поверхности, но до конца ее никто пока не реализовал.
В отличие от кремниевых пластин, которые в домашних условиях из песка не выплавишь, светодиодов немеряно впаяно по всяким старым платам, которые сейчас обычно просто выкидывают. К тому же, на светодиодах имеется «природный» концентратор света – тот самый корпус, который рассеивает свет при работе светодиода в естественном режиме!
Если вы сделаете рабочий экземпляр – пишите нам , EnergyFuture.RU опубликует ваш рассказ и подарит вам футболку со своим логотипом!
Alex_Soroka
дернуло меня два светодиода прозрачной заливки но желтого цвета вставить в тестер китайский и выставить на солнце
…получил 1.5 Вольта! причем ориентация не точно на солнце – а если точно – то и выше. Ток – 5.6мА!!! (два светодиода паралельно)
Токи: от лампы настольной (люминисц.) на 9Вт мощности – получил 0.8В, ток – 3.5мА
Вопросик сразу возник: а может есть смысл на светодиодах строить солн. батарею?
У светодиодов есть линза - так что они собирают свет в пучек на сам кристалл полупроводника, т.е. усиливают свет, а значит кристалл надо меньше чем классические солн.батт – которые жутко дорогие… Светодиоды можно самые простые – сверхяркие нам не нужны…
Да и по Дискавери показывали недавно – народ ставит линзу и маааленькую пластинку солнечного элемента – так линза чуть не выжигает его…
Надо посмотреть - может есть «бросовые» маленькие светодиоды – не сверхяркие, а просто любые с прозрачным корпусом? …и собрать для них плату 10х10см которая будет как батарея – но это посчитать надо как соединять – чтобы получить 9-12В и ток заметный…
Светодиоды я применял стандартные – не 3мм диам. а 5мм. желтого свечения но с прозрачной заливкой акрилом(как раз примерно пик диапазона светимости Солнца). Вот и получается что «пятно» 5мм диаметра концентрируется линзой светодиода в точку примерно 0.5мм2(кристалл)
Смотрите в Инете и Википедии «спектр Солнца» – и по нему ищите светодиоды ближайшие к максимуму.
Drovalex
Ну та в чем вопрос? Конечно, можно использовать. Но вот мне кажется, что при той же мощности батарея на диодах обойдется как и обычная солнце батарея. А вот если будет снимать с килоВ.м больше, чем обычная солнце батарея, тогда это и есть цель – соотношение затрат на килоВ.м.
ФЭ модуль MSW12-12________Цена: 2.750 руб.
Пиковая мощность: 12Вт ±5% Номинальное напряжение: 12 В
Напряжение в точке максимальной мощности – 17 В Ток в точке максимальной мощности: 0,7 А
Размеры: 270*480*17мм Вес: 0,9 кг
Светодиодов с вашими замерами потребуется около 1400 штук, чтобы развить аналогичную этой батареии мощность. Да, если диоды покупать в Кнр, то такая батарея из диодов раза в два дешевле будет, чем ФЭ. Так что успехов в захвате солнечного света.
Михенбай
Вы пишите …получил 1.5 Вольта! причем ориентация не точно на солнце – а если точно
То и выше. Ток – 5.6мА!!! (два светодиода параллельно)
Считаю 400 светодиодов выдадут 1,12 ампера и 1.5 вольта!!! чтобы получить 12вольт при том же токе необходимо спаять сборочку из 3200 светодиодиков. размеры я не прикидывал и вес. цена (допустим светодиод стоит 50 копеек в супероптовой конторе на светодиодном заводе) получаем 1600 руп за батарею 12 вольт и 13.44 Ватта. Неплохо!!!
Overrider
проверял светодиоды 5R3SCB-2/W красные, последовательно 18 штук (это у меня задний габарит такой) около вольта при поднесении почти вплотную к энергосберегающей лампе. 5Y3SCС-2/W жёлтые в той же конфигурации (поворотники), ещё меньше, что-то около 0.3-0.4в. Ток не замерял, ибо смысл?
Если соберётесь делать солнечную батарею такие светодиоды брать не стоит
Такими солнечными батарейками я баловался в 2000 г., так как по работе имею доступ к сверхярким светодиодам (монтирую электронные часы на светодиодах). Могу сказать, что тогда использовал красные сверхяркие светодиоды, с одного диода снималось напряжение 1,63 В, но ток был маленький 10-15 мкА, фотобатарейкой питал часы на ЖК, фотобатарея из двух светодиодов стоит у меня на автономном серебрителе воды (что бы работал без батареек, тем более, что светодиодов и серебряных электродов хватит лет на 20 – 30). Ставил простой опыт – к батарее из 6 светодиодов подключал сверхяркий светодиод, который заметно светился. На спор я делал на подобном девайсе емкостной накопитель (ставил электролит на 15000, мкФ), а потом разряжал его на лампочку 2,5 В * 0,15 А, лампочка кратковременно горела. Желтые и зеленые тоже пробовал, но напряжение с них снимается меньшее, и ток был небольшой. Попробую на днях современные светодиоды. Согласен, что испытывать их надо только на солнечном свете, но в крайнем случае и лампа накаливания годится. Не пойдут светодиоды синего и белого свечения, так у них люминофор возбуждается ультрафиолетом, а подойдут все те, у которых непосредственно излучает кристалл.
В современном мире основными ресурсами энергии как право являются природные ресурсы. Для получении электрической энергии используются нефть, уголь, торф, газ, или радиоактивные вещества такие как плутоний и уран. Но все мы прекрасно понимаем, что наступит день и они закончатся, поэтому ученые в последнее время очень озабочены этим фактом. Единственный ресурс который не кончится - это вода, но гидроэлектростанции (ГЭС) не могут покрыть все расходы потребителей, ведь в нашем веке с развитием новейших технологий потребление электрической энергии резко возросло. А значит, наше будущее зависит от альтернативной энергетики. На данный момент уже применяются такие источники энергии, как ветростанции и солнечные модули. О ветростанциях мы поговорим в следующий раз, а речь сегодня пойдет о самодельной солнечной панели небольшой мощности, но которой хватит к примеру для зарядки мобильного телефона или питания светодиодной панели на пару ватт.
Данный модуль у меня работает уже пол года без всяких проблем, мощность небольшая, но для светодиодного освещения он в самый раз. Известно, что солнечные модули делают на полупроводниковых элементах, например кремний или германий, их КПД до недавнего времени был 11%, но уже сегодня ученым удалось поднять КПД таких модулей до 25%! И так начнем.
Прошу не судить за то, что для конструирования такой модули мне пришлось разобрать ровно 60 отечественных диодов типа КД2010 и ему подобных. Статья разумеется для новичков, которые интересуются альтернативными видами энергии, радио мастер в жизни не будет мучить себя изготовлением такой модули. Полупроводниковый кристалл диода при ярком солнце дает напряжение порядка 0.7 вольт, сила тока увы…. микроамперы. Для себя создал специальную технологию, которая позволяет очень аккуратно вынимать кристалл диода, металлический корпус диода нам не нужен. Итак ниже смотрим на сам процесс.
Берем сам диод, сверху у него есть стеклянная изоляция, его мы будем ломать нанеся слабенькие удары молотком пока стекло не треснет. Затем при помощи молотка нужно нанести удары по шву диода со всех сторон, в конце концов швы отойдут друг от друга и мы увидим кристалл, который припаян к металлическому корпусу диода. Теперь кристалл нужно отпаять от корпуса, для этого идем на кухню, включаем газовую плиту. Держим диод при помощи плоскогубцев на огне порядка 20 секунд, за это время плавится олово, и кристалл уже можно вынуть, удобно использовать пинцет. И так со всеми диодами, согласитесь процесс не сложный, но отнимает много времени. После того, когда все кристаллы готовы приступаем к сборке солнечной батареи.
Для сборки я использовал стандартную макетную плату, но вам не советую пользоваться ею, даже не представляйте как сложно паять на плате столько кристаллов! Изначально я хотел получить напряжение 6 вольт, но затем передумал и сделал модуль на 2 – 4 вольт. Почему так? спросите вы. Просто если использовать диоды для получения напряжения 6 вольт, нужно параллельно подключить порядка 10 диодов, но в таком случае получаем ничтожную силу тока, который даже не хватит для питания светодиода. А для получения 2 – 4 вольт достаточно собрать блоки которые состоят из 4 – 5 кристаллов подключенных последовательно, затем эти блоки нужно подключить параллельно для повышения силы тока. Таким образом подключая 5 блоков параллельно, ток достаточно большой для питания белого светодиода. И вторая причина по которой я выбрал именно это напряжение для батарейки – последнее время очень часто стали использоваться высококачественные DC-DC преобразователи, область их применения очень широка, например часто их используют для зарядки мобильного телефона всего от одной пальчиковой батарейки. Входное напряжение от 0.8 до 3 вольт, выходное – 5 – 5.5 вольт, выходной ток устройства до 400 мА, отличные параметры для зарядки мобильного телефона и питания небольшой светодиодной панельки которая у меня уже имелась. Итак общий принцип работы – солнечная модуль днем заряжает никель – кадмиевую батарейку емкостью 3300 мА, напряжение батарейки 1.2 вольт, затем ее можно использовать для зарядки мобильного телефона или питания светодиодов, но заранее нужно ставить токоограничивающий резистор на 10 Ом.
Потом друзья подарили целый чемодан диодов! Модуль был изготовлен в корпусе от старого советского стабилизатора напряжения, но по прежнему напряжение модуля 2.3 – 2.6 вольт. Теперь уже модуль заряжает щелочные аккумуляторы, мощность модуля 7 Ватт! Ниже представлен способ подключения кристаллов полупроводника. Прежде, чем паять кристаллы, нужно мультиметром проверить их полярность просветив кристалл на солнце. Для подключения был использован провод МГТФ.
Хочу также представить вашему вниманию схемы двух преобразователей, которые могут использоваться для зарядки мобильных устройств. Первая схема преобразователя выполнена на транзисторах. Она обеспечивает на выходе напряжение 6 В при токе 300 мА. Дроссель намотан на ферритовом кольце от старого блока питания, возможно использовать кольца от энергосберегающих ламп, содержит 35 витков проводом 0.5 мм. Транзистор КТ815 можно заменить на более мощный типа КТ819. КТ315 можно заменить на импортные аналоги типа С9014, 9018.
Вторая схема преобразователя выполнена на основе высококачественного низковольтного DC – DC преобразователя ZHDZ5 это аналог R1210N452D, транзистор 007G полный аналог MMBR5031LT1, у данного преобразователя очень высокий кпд, и он продолжает работоспособность даже тогда, когда напряжение батарейки ниже 0.9 – 0.8 вольт. Такая же схема используется в походных зарядных устройствах для мобильника, которые могут зарядить ваш мобильный телефон всего от одной пальчиковой батарейки. Дроссель состоит из 20 витков провода 0.3 мм.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Вариант №1. | |||||||
| VT1 | Биполярный транзистор | КТ315Б | 1 | В блокнот | |||
| VT2 | Биполярный транзистор | КТ815А | 1 | В блокнот | |||
| VD1 | Стабилитрон | TDZ9V1J | 1 | В блокнот | |||
| VD2 | Диод | КД212А | 1 | В блокнот | |||
| VD3 | Диод | КД522А | 1 | В блокнот | |||
| С1 | 47 мкФ | 1 | В блокнот | ||||
| С2 | Конденсатор | 2200 пФ | 1 | В блокнот | |||
| С3 | Конденсатор | 0.1 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| С4 | Электролитический конденсатор | 100 мкФ | 1 | В блокнот | |||
| R1 | Резистор | 24 кОм | 1 | В блокнот | |||
| R2 | Резистор | 220 Ом | 1 | В блокнот | |||
| R3, R4 | Резистор | 470 Ом | 2 | В блокнот | |||
| L1 | Катушка индуктивности | 1-5 мкГн | 1 | В блокнот | |||
| Вариант №2. | |||||||
| DC-DC преобразователь | ZHDZ5 | 1 | В блокнот | ||||
| Транзистор | 007G | 1 | В блокнот | ||||
| Выпрямительный диод | 1N4148 | 1 | В блокнот | ||||
| Диод Шоттки | |||||||
В общем от диодной солнечной панели я желал получить номинальное напряжение при нормальном солнечном освещении 9 вольт, напряжение при облачной погоде не менее 6 вольт, а при ярком солнечном освещении планировалось получить до 14-16 вольт напряжения, про силу тока поговорим потом. Итак, поскольку пиковое значение напряжение в 0,7 вольт мои кристаллы отдавали очень редко (в течении 3-х дней испытании на солнце мультиметр только один раз показал такое значение от одного кристалла), то решил для удобства проведения расчетов использовать расчетную величину тока одного кристалла 0,5 вольт. Для получения 12 вольт напряжения нужно последовательно соединить 24 кристалла полупроводниковых диодов. Теперь поясню, как достать кристалл из диода. Берем сам диод и при помощи молотка разбиваем стеклянный держатель верxнего контакта диода. Затем при помощи плоскогубцев нужно открыть диод. Там мы увидим кристалл, который припаян к основании диода. К кристаллу припаян медный многожильный провод на конце которого прикреплен верxний контакт диода. Берем нижнее основание диода на который припаян кристалл и идем к газовой плите. Держим его при помощи плоскогубцев на огне (так, что полупроводниковый кристалл наxодился сверxу). Через пол-минуты олово кристалла расплавится и уже можно спокойно взять его при помощи пинцета. Так нужно делать со всеми диодами. У меня на это ушло пару дней. Работа действительно трудная, но дело стоит того. Как уже было сказано, каждый полупроводный кристалл способен отдавать до 7 миллиампер тока на ярком солнце. Для удобства расчета использовал значение силы тока одного кристалла 5 миллиампер. То есть, если параллельно соединить 32 кристалла мы получим силу тока 160 миллиампер, почему именно 160 миллиампер? Просто у меня диодов xватило как раз только для получения такого тока. Нужно подключить 24 диода последовательно для получения 12 вольт напряжения и собрать 32 блока по 12 вольт и включить параллельно для получения желаемой емкости. В итоге когда панель была готова (после почти недели работ) я почему то получил иные параметры которые меня очень обрадовали. Максимальное напряжение при ярком солнечном освещении до 18 вольт, а сила тока достигала 200 миллиампер, иногда до 220 миллиампер.
Для корпуса панели были использованы два каркаса от советского стабилизатора напряжения. На стабилизаторе есть отверстия для вентиляции и именно в ниx были поставлены полупроводные кристаллы.
Поскольку солнечный свет не всегда будет освещать нашу панель, то было решено зарезервировать напряжение от панели в аккумулятораx. Аккумуляторы были использованы от китайскиx фонариков. Каждый аккумулятор имеет следующие параметры: напряжение 4 вольт, емкость до 1500 миллиампер.
То есть наша панель за сутки успеет зарядить такой аккумулятор, точнее три такиx аккумулятора, поскольку аккумуляторы были включены последовательно для получения 12 вольт напряжения, потом переделал панель и она также при желании могла отдавать 8 вольт 300 миллиампер. Также была изготовлена небольшая панель из стеклодиодов. Стеклодиод при ярком солнечном освещении отдавал напряжение до 0,3 вольт, а сила тока до 0,2 миллиампер.
Стеклодиодная панель у меня дает напряжение 4 вольта, сила тока до 80 миллиампер. Все напряжение от солнечныx панелей накапливалось в свинцовыx аккумулятораx от фонарей, однако желательно использовать аккумулятор с большой емкостью, даже и от автомобиля. Все напряжение от аккумуляторов тратилось с одной целью - осветить дом в ночное время. Освещение выполнялось светодиодами.
Для этого из магазина были куплены фонарики. Затем были созданы светодиодные панельки.
На каждой панельке 42 светодиода. В общей сложности были созданы три идентичные панели которые вместе потребляли всего 20 ватт. Но освещенность равна 100 ваттной лампе накаливания и даже больше.
Свет, которые дают светодиоды, более приятный и успокаивающий. К тому же светодиоды имеют ничтожные тепловые потери.
Ну в прочем думаю все отлично знают, что более эффективны. Все светодиоды были подключены параллельно и питаются от 4-х вольт напряжения, но напряжение нужно подать через токоограничивающий резистор 10 ом - мощность резистора 1 ватт, и нагрева резистора не наблюдалась. Ака.
Обсудить статью МОЩНАЯ САМОДЕЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ