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DIYソーラーパネル

代替エネルギーの最も実用的な供給源の1つは、太陽電池です。曇りの中でも光を蓄えて電気に変換することができます。しかし、そのコストのために、国内の消費者は独立した電源に切り替えることができません。解決策は自家製の太陽電池です.

目次:

太陽電池装置

太陽電池に関しては、それは非常に適切であり、「すべて独創的」というフレーズは単純です。デバイスは2つの要素で構成されています。

  • コンバーターのブロック;
  • バッテリーケース.

他のすべては、太陽電池の機能を高めるためだけに必要な接点、マイクロ回路、および追加のガジェットです。.

トランスデューサブロックは、単結晶または多結晶のいずれかの方法で製造されたシリコンウェーハです。最初のオプションはより効率的で、2番目のオプションはより安価です.

バッテリーケースは通常プラスチック製です。これは、トランスデューサーブロックが取り付けられている通常のプレートです。.

電池配線図

コンバーターブロックの正しい接続は、太陽電池の正常な動作の主な保証です。並列接続の場合、電流は増加し、シリアル接続の場合、電圧は増加します。これらのパラメータの両方を最大にするには、パラレルシリアル接続を使用します。.

フォトセルの4分の1ごとに1つずつあるダイオードは、過負荷時の接点の過熱とバーンアウトから保護します。ダイオードがない場合、最初の雨の後、コンバータユニットは故障します.

太陽電池の電圧と電流は家電製品のパラメータに対応していないため、電気を蓄積して再分配する必要があります。このために、2つのバッテリーが接続されています。 1つ目は累積的で、2つ目は予備です.

2つのバッテリーの存在は、天気の良い日には充電が十分に速いという事実によって説明されます。したがって、余分なエネルギーをどこかに置く必要があります。プロセスは、レオスタットの原理に従って作られた特別なコントローラーによって監視されます。メインバッテリーの充電量の80〜90%に達すると、コントローラーは電力供給を追加に切り替えます.

重要:自家製の太陽電池を作成することは実際には重要ではないため、動作原理は表面的に説明されています.

太陽電池の原理:それがどのように機能するか

トランスデューサーブロックまたはフォトセルはシリコンウェーハです。シリコンまたはシリコンは海砂であり、むしろ、この物質は化学組成において純粋なシリコンに最もよく一致します。砂はダイヤモンドと同じ原子格子を持っています。材料の脆弱性は、原子間の距離が長くなることに関連しています。この類似性により、ソーラーパネルの製造技術のコストを大幅に削減し、コンベア上で打ち上げることが可能になりました。.

純粋な形では、シリコンは半導体であるため、結晶化します。多結晶は製造が簡単ですが、面がかなり多く、その結果、電子は直線的に移動できません。単結晶は、粒子の直線的な並進運動を提供します。さらに、結晶格子にヒ素またはリン原子を追加することにより、導電率が向上します。.

シリコンのもう1つの興味深い特性は、赤外線から見えないことです。したがって、太陽電池は太陽スペクトルの有用な部分のみを吸収します。.

光の変換は、次の原則に従って行われます。

  • 太陽エネルギーはシリコンウェーハに当たります。
  • それらは加熱して電子を放出します。
  • 電子は導体に沿ってプレートから活発に動き始めます。
  • 導体がバッテリーを充電します.

太陽電池の設計

理論から実践に移るには、まず、計算を実行し、コンバータブロックの数を決定する必要があります。これを行うには、太陽光の力を決定する必要があります。大気の入り口では約1300W /m²ですが、地面の近くでは、特に曇りの場合、200 W /m²を超えることはめったにありませんが、スペクトルの約40%は役に立たない赤外線放射であることを理解する必要があります。 NS実際の電力はわずか120W /m²です。晴天時、太陽が天頂に達すると、電力は500〜600 W / m2に上昇しますが、このような高いレートを設定する価値はないため、少なくともカウントします。.

年間を通しての強い日射は平均9時間です。したがって、面積が1m²の太陽電池は、1日あたり120 * 9 = 1kWの電力を生成します。この場合、効率も考慮する必要があり、最大は25%です。したがって、1日あたり1m²の面積の太陽電池から約0.3kWの電力を得ることができます。天気が良い場合は約0.6kW.

次に、1日あたりに消費されるエネルギー量を計算する必要があります。これを行うには、前のメーターの読み取り値を30で割ります。先月300kWが消費された場合、1日あたりの消費量は1日あたり10kWになります。このような家に電気を完全に供給するためには、約20m²のソーラーパネルが必要になります。.

重要:高品質で無停電電源装置を使用するには、高価な太陽電池が必要になります。この状況は、大容量だけでなく、一定の充放電モードに対する電解質の安定性によっても説明されます。.

太陽電池の生産

自己組織化手順は特別なスキルを必要とせず、簡単な指示に従うことに要約されます。

1.フォトセルのベースを作成します.

2.有害な環境要因の基礎を準備します.

3.コンバーターブロックを固定します.

4.ブロックをワイヤーで接続します.

5.ガラスカバーを取り付けてフォトセルを保護します.

6.出力をバッテリーに接続します.

後で間違いがないように、各ポイントをより詳細に扱う必要があります。たとえば、ベースには硬質プラスチックまたは木材のいずれかが使用されます。安全上の理由から、他の素材は固く禁じられています。プラスチックは加工が簡単ですが、高温になるとすぐにその特​​性が失われます。耐熱性の変更は通常、木材よりも高価です.

ウッドベースは、厚さ4mm以上の通常の合板でできています。ベースが切り取られ、その寸法はフォトセルの数とサイズによって異なります。ベースの端に沿って保護ガードまたは側面が取り付けられています。同じ側​​が各フォトセルの周囲にある必要があります。それがスラットまたは無垢材でできている方が良いです.

結果の正方形で、接点用の穴を開ける必要があります。フォトセルのサイズに応じて、その数は4、6、または8です。穴あけには、穴が十分に大きく、接点が木材と接触しないように、6または8mmのドリルを使用することをお勧めします。 。理想的には、各穴を液体ゴムまたはビチューメンで処理することが望ましいです。これにより、火災の可能性がなくなります。.

次に、ワークピースを保護消毒剤で処理し、下塗りして塗装する必要があります。ご想像のとおり、太陽エネルギーを放散しないように、塗料は白でなければなりません。また、直射日光の影響で劣化しやすいアクリル絵の具は使用しない方が良いでしょう。.

トランスデューサーブロックは接着剤に取り付けられていますが、この場合、再利用できないか、特別なラッチに挿入されます。太陽電池のサイズが1m²まで小さい場合は、追加の固定なしでフォトセルを固定できます。.

次のステップは、すべての連絡先を接続することです。これは、並列または順次に実行できます。混合方式は追加の高価な機器の存在を想定しており、実際の効率に間接的に影響を与えるためです。接点を接続するには、はんだごてと高品質のはんだが必要です。銀の方が良いです。.

ヒント:ソーラーパネルでの作業は、ガスはんだごてを使用すると移動性が向上するため、はるかに便利です。.

構造物の準備ができたら、湿気や破片から保護する必要があります。このためには、耐衝撃性のプレキシガラスが適しています。ソーラーパネルの設置は、電気の変換と蓄積のプロセスへの参加が最小限であることを前提としているため、保護ボックスを節約しないでください。固定方法-分子接着剤.

アドバイス:建設ハイパーマーケットなどで実際の分子接着剤を見つけることはほとんど不可能であるため、このような接着剤は、目立たない専門店で購入することをお勧めします。.

バッテリーには2つの極があり、極性が同じになるようにフォトセルを接続することが重要です。そうしないと、太陽電池が電池を使い果たしてしまいます。.

ソーラーパネルを接続するもう​​1つの基本的なポイントは電圧です。出力電圧はバッテリー電圧より30〜40%高くなければなりません。そうでないと、充電プロセスが機能しません。この状況は、太陽電池の主な欠点です。この問題の唯一の解決策は、バッテリーから主電源への電圧を均一にする変圧器を設置することです。同時に、電気の約30%が失われることを忘れないでください。.

太陽電池システム

説明されている指示は1つの太陽電池に有効ですが、家に電気を供給するためにそのような製品がいくつか必要になります。個々のソーラーパネルを相互に接続する方法を決定するには、最初にそれらの操作の順序を決定する必要があります。 2つのオプションがあります:

  • 変圧器に電流を供給するいくつかの低容量バッテリー。
  • 1つの強力なバッテリー.

複数のバッテリーからソーラーパネルを接続するためのスキームにも、独自のバリエーションがあります。

  • 個々のバッテリーは特定のデバイスに電力を供給します。
  • すべてのバッテリーは、家に電気を供給する変圧器に電気を送ります.

最初のオプションは、単一のバッテリーの負荷を軽減できるため、推奨されます。このようなスキームを実装するには、太陽電池とデバイスを電源に直接接続します。変圧器を使用する場合は、固定電気配線を作成する必要があります。このオプションは、強力なバッテリーに適しています。.

実際のアプリケーション

新しいフォトセルのコストが900ルーブルから始まることを考えると。 1個あたり、1つのバッテリーを組み立てるには、少なくとも30個必要です。代替エネルギーは、非常に高価な楽しみであることが明らかになります。確実な方法は、使用済みの太陽電池を購入することです。これにより、コストが少なくとも半分に削減されます。.

標準のフォトセルを使用して1m²の面積のバッテリーを製造するには、60個が必要です。シリコンウェーハ。 1つのバッテリーのコストは60 * 900 = 54,000ルーブルです。それらの。独立した電源への完全な移行には、100万ルーブル以上を投資する必要があります.

このようにコストが高いため、ソーラーパネルは補助電源としてのみ使用されます。最も一般的な照明は太陽光発電です。そして、これには完全に論理的な説明があります。.

20Vまたは40Vの省エネランプを使用する場合は、小型のバッテリーを組み立てるだけで十分であり、バッテリーと追加の材料を合わせた価格は約30,000ルーブルになります。このバッテリーは、家の中だけでなく外にも照明を提供するのに十分すぎるほどです。標準のスイッチの代わりに、太陽光の強度が低下したときに自動的に照明をオンにする光反応トグルスイッチが取り付けられています。家に標準のスイッチや調光器を設置することをお勧めします。.