Słońce jest głównym źródłem energii na Ziemi, a światło słoneczne można zamienić bezpośrednio w energię elektryczną za pomocą paneli słonecznych. Elektryczność stała się niezbędna w życiu. Zasila maszyny, z których większość z nas korzysta na co dzień.
Czym więc są panele słoneczne? A jeśli możesz stworzyć swój własny? W tym artykule pokażemy Ci prostą metodę budowy własnego funkcjonalnego panelu słonecznego.
Panel słoneczny jest zwykle wytwarzany z sześciu (6) elementów, a mianowicie ogniwa fotowoltaicznego (fotowoltaicznego) lub ogniwa słonecznego, które generuje energię elektryczną, szkła, które zakrywa i chroni ogniwa słoneczne, ramy zapewniającej sztywność, warstwy spodniej, na której znajdują się ogniwa słoneczne ułożona, skrzynka przyłączeniowa, w której przewody są zamknięte i połączone, oraz obudowa, która służy jako klej.
Ponieważ większość ludzi nie ma dostępu do sprzętu do produkcji paneli słonecznych, ważne jest, aby zanotować i zrozumieć te sześć komponentów, aby każdy mógł zaplanować materiały potrzebne do stworzenia samodzielnego lub domowego panelu słonecznego .
Materiały potrzebne do wykonania panelu słonecznego muszą być dostępne do zakupu lokalnie lub online i nie powinny przekraczać kosztu zupełnie nowego panelu słonecznego lub nie zabierają dużo czasu na zbudowanie.
Ogniwo fotowoltaiczne
Pierwszą rzeczą do rozważenia przy budowie własnego panelu słonecznego jest ogniwo słoneczne.
Ogniwo fotowoltaiczne (PV) lub ogniwo słoneczne przekształca światło widzialne w energię elektryczną. Jedno (1) ogniwo słoneczne nie wystarcza jednak do wytworzenia użytecznej ilości energii elektrycznej, podobnie jak mikrobot w Baymax (Hero 6), który staje się użyteczny tylko w połączeniu jako grupa. Ta podstawowa jednostka generuje napięcie DC (prąd stały) od 0,5 do 1 V i chociaż jest to rozsądne, napięcie jest nadal zbyt małe dla większości zastosowań. Aby wytworzyć użyteczne napięcie prądu stałego, ogniwa słoneczne są łączone szeregowo, a następnie zamykane w modułach tworzących panel słoneczny. Jeśli jedno ogniwo generuje 0,5 V i jest połączone szeregowo z innym ogniwem, te dwa ogniwa powinny być w stanie wytworzyć 1 V i można je wtedy nazwać modułem. Typowy moduł składa się zwykle z 28 do 36 ogniw połączonych szeregowo. Moduł 28-ogniwowy powinien być w stanie wytworzyć około 14 woltów (28 x 0,5 = 14 VDC), co wystarczy do naładowania akumulatora 12 V lub zasilania urządzeń 12 V.
Łączenie dwóch lub więcej ogniw słonecznych wymaga podstawowej wiedzy na temat połączenia szeregowego i równoległego, które jest podobne do łączenia baterii w celu utworzenia systemu przechowywania baterii.
Na rynku dostępne są dwa najpopularniejsze ogniwa słoneczne; ogniwo monokrystaliczne i ogniwo polikrystaliczne. Te dwa mogą mieć ten sam rozmiar, 156mm x 156mm, ale główną różnicą będzie wydajność. Ważne jest, aby zakupić dodatkowe ogniwa, które będą służyć jako zapasowe na wypadek awarii niektórych ogniw, tj. Złe lutowanie, uszkodzone ogniwo, porysowane itp.
Monokrystaliczne ogniwa słoneczne są zwykle czarne i mają kształt ośmiokątny. Ten rodzaj ogniwa słonecznego jest wykonany z najwyższej i najczystszej klasy krzemu, co czyni je drogimi. Są one jednak najbardziej wydajnymi ze wszystkich rodzajów ogniw słonecznych i prawie zawsze są wyborem wykonawców energii słonecznej, gdy przestrzeń jest ważnym czynnikiem, który należy wziąć pod uwagę przy osiąganiu mocy, którą chcą osiągnąć w oparciu o projekt układu słonecznego.
Polikrystaliczne ogniwa fotowoltaiczne charakteryzują się niebieskawym kolorem i prostokątnym kształtem. Ogniwa te są wytwarzane w znacznie prostszym procesie, który obniża czystość zawartości krzemu, a także obniża wydajność produktu końcowego.
Ogólnie rzecz biorąc, ogniwa monokrystaliczne są bardziej wydajne niż ogniwa polikrystaliczne, ale nie oznacza to, że ogniwa monokrystaliczne działają i wytwarzają większą moc niż ogniwa polikrystaliczne. Wydajność ogniw słonecznych ma coś wspólnego z rozmiarem ogniw, a każdy panel lub ogniwa słoneczne mają ocenę wydajności opartą na standardowych testach podczas ich produkcji. Ta ocena jest zwykle wyrażona w procentach, a wspólne wartości wahają się od 15% do 20%.
Szkło
Szkło chroni ogniwa fotowoltaiczne, jednocześnie przepuszczając optymalne światło słoneczne. Są one zwykle wykonane z materiałów antyrefleksyjnych. Szkło hartowane jest obecnie wybieranym materiałem nawet dla nieznanych i nowych producentów, chociaż wciąż są tacy, którzy wykorzystują płaskie szkło na swoich panelach słonecznych. Szkło hartowane jest wytwarzane metodami chemicznymi lub termicznymi i jest wielokrotnie mocniejsze niż szkło płaskie, przez co jest droższe w produkcji, ale cena ich produkcji jest dziś rozsądna i opłacalna. Szkło płaskie po rozbiciu tworzy ostre i długie odłamki, w przeciwieństwie do szkła hartowanego, które bezpiecznie rozbija się na małe kawałki po uderzeniu, dlatego nazywa się je również szkłem bezpiecznym. Należy tutaj zauważyć, że większość amorficznych paneli słonecznych wykorzystuje płaskie szkło ze względu na konstrukcję panelu.
Szkło hartowane jest tym, co producenci wykorzystują do masowej produkcji swoich paneli słonecznych. W naszym projekcie DIY sugerujemy użycie pleksiglasu zwanego również szkłem akrylowym, które jest bezpieczniejsze niż zwykłe zwykłe szkło z lokalnego sklepu z narzędziami. Jest nieco droższe niż zwykłe szkło, ale jest odporne na warunki atmosferyczne i nie pęka łatwo. Pleksiglas można również łatwo przykręcić lub przykleić do ramy.
Rama
Rama jest zwykle wykonana z anodyzowanego aluminium, które zapewnia strukturę i sztywność modułu słonecznego. Te aluminiowe ramy są również zaprojektowane tak, aby były kompatybilne z większością systemów montażu słonecznego i sprzętu uziemiającego, co zapewnia łatwą i bezpieczną instalację na dachu lub na ziemi.
Rama w fabrycznie zbudowanym panelu słonecznym jest zwykle częścią aluminiową, do której wkładane są wszystkie cztery boki arkusza panelu słonecznego. Pomyśl o tym jak o szkieletowej prostokątnej ramie. Nawiasem mówiąc, arkusz panelu słonecznego składa się z pozostałych 4 elementów i jest ułożony warstwowo i laminowany w następującej kolejności od góry do dołu; szkło hartowane, górna obudowa, ogniwa słoneczne, dolna obudowa, a następnie warstwa spodnia. W naszym samodzielnym panelu słonecznym użyjemy drewnianej ramy, a rezultatem końcowym będzie coś analogicznego do ramki na zdjęcia, na której na zdjęciu są ogniwa słoneczne przyklejone do nieprzewodzącej płyty, szkło do górnej pokrywy z pleksiglasu i część drewniana jako rama i podkład.
Podkładka
Warstwa spodnia to warstwa folii z tworzywa sztucznego na tylnej powierzchni modułu. Jest to jedyna warstwa chroniąca moduł przed niebezpiecznym napięciem stałym. Główną funkcją warstwy spodniej jest izolacja i ochrona operatora przed wstrząsami oraz zapewnienie możliwie najbezpieczniejszego, wydajnego i niezawodnego przewodnictwa elektrycznego.
Warstwa spodnia będzie wykonana ze sklejki drewnianej, do której rama będzie przykręcana z góry i po bokach. Należy tutaj zauważyć, że perforowana płyta pilśniowa (Pegboard) zostanie użyta do umieszczenia i wyrównania ogniw fotowoltaicznych, a ta płyta perforowana będzie osadzona na wierzchu drewnianego arkusza tylnego i zamontowana wewnątrz drewnianej ramy.
Skrzynka przyłączeniowa
Skrzynka przyłączeniowa to miejsce, w którym znajdują się i ukryte są przewody zaciskowe i diody obejściowe. Przewody końcowe są zasadniczo przewodami dodatnimi i ujemnymi opartymi na szeregowych połączeniach ogniw fotowoltaicznych i mogą być podłączone do innego panelu słonecznego, kontrolera ładowania, systemu akumulatorów lub falownika, w zależności od projektu systemu. Dioda bocznikowa jest mechanizmem ochronnym, który zapobiega cofaniu się energii do panelu słonecznego, gdy nie wytwarza on prądu, jak w przypadku nocy.
Istnieją skrzynki połączeniowe przeznaczone do fabrycznych paneli słonecznych, które można teraz kupić online, zwłaszcza w Chinach. Jeśli nie masz czasu, możesz zamówić online i poczekać na dostawę, w przeciwnym razie możesz po prostu kupić zwykłą skrzynkę przyłączeniową elektryczną w lokalnym sklepie ze sprzętem. Zadaniem puszki przyłączeniowej jest ochrona zacisków (dodatnich i ujemnych) przed wodą, kurzem i innymi elementami. Stąd też będą wychodziły dwa przewody (czerwony dla dodatniego i czarny dla ujemnego). Drugi koniec tych dwóch przewodów można również zabezpieczyć za pomocą akcesorium PV o nazwie MC4, które można również kupić online wraz ze skrzynką przyłączeniową PV.
Enkapsulanty
Arkusze hermetyczne zapobiegają przedostawaniu się wody i brudu do modułów słonecznych i służą jako amortyzatory chroniące ogniwa fotowoltaiczne. Mają tę zdolność klejenia do szkła, ogniw fotowoltaicznych i warstwy tylnej podobną do kleju, ale mocniejszą. Enkapsulanty są zwykle wykonane z octanu etylenu i winylu lub EVA i są nakładane za pomocą maszyn i procesów laminowania. Producenci paneli słonecznych używają próżni i dużego piekarnika, aby odpowiednio uszczelnić i utwardzić arkusz EVA na panelach słonecznych. Większość z nas nie jest w stanie tego zrobić, ale wielu wciąż próbowało i poniosło porażkę, podczas gdy inni odnosili różne sukcesy.
Enkapsulanty to cienkie arkusze z tworzywa sztucznego, które są zwykle laminowane na górnej i dolnej części arkusza ogniwa słonecznego. Dolna osłona to warstwa na wierzchu warstwy spodniej, w której faktycznie umieszczone i podparte są ogniwa słoneczne. W naszym projekcie zamiast tego zastosujemy lateksową farbę akrylową. Ta farba nie będzie nakładana na ogniwa PV, ponieważ przy próbie nie spowoduje równomiernego rozprowadzenia lub nałożenia cieczy na powierzchnię ogniw, co może pogorszyć wydajność. Farba zostanie nałożona na drewnianą ramę, drewnianą warstwę spodnią i tablicę perforowaną. Ta farba lateksowa akrylowa powinna być w stanie chronić drewniane części przed promieniami UV i być bardziej odporna na powstawanie pęcherzy i pęknięć w miarę upływu czasu. Farba ta, choć rozpuszczalna w wodzie, szybko schnie i staje się wodoodporna.
