من أين تحصل على بطارية شمسية. نصنع بطارية شمسية بأيدينا
تيار يصل إلى 24 مللي أمبير ؛
- الجهد 0.5 فولت.
تحت الحمل ، سيظهر نصف الجهد ، وهو غير كافٍ تمامًا للأغراض العملية. إذا كنت بحاجة إلى مزيد من الجهد أو مزيد من التيار ، فأنت بحاجة إلى توصيل العديد من هذه العناصر معًا. هذا يتطلب لوحة عازلة مشتركة (على سبيل المثال ، textolite). سيسمح الاتصال التسلسلي (مع مراعاة القطبية الإلزامية) بزيادة جهد الخرج ، لكن المقاومة الداخلية للخلايا الكهروضوئية عالية جدًا. لتقليله (وزيادة طاقة الخرج) ، من المفيد تطبيق الاتصال المتوازي للعناصر الفردية. بالتوازي ، يمكنك توصيل كل من سلاسل خلايا البطارية المتصلة بالسلسلة والخلايا الفردية ببعضها البعض.
في أي حال ، يجب مراعاة القطبية. إذا تمكنت من إبقاء الأسلاك متصلة باللوحات الفردية ، فسيكون لحام العناصر أمرًا سهلاً للغاية ، لكن هذا ضروري باستخدام المشتت الحراري. ولكن عند إزالة الخلايا الكهروضوئية ، ليس من الممكن دائمًا حفظ الأسلاك. في هذه الحالة ، يمكن استخدام مشابك زنبركية وحتى زنبركات صغيرة من أقلام حبر جاف. وفقًا لنفس المبدأ تمامًا ، يمكنك تجميع لوح شمسي من ألواح السيلينيوم من عدادات التعرض للصور القديمة.
لا يمكن لحام العنصر نفسه ، لأنه في المنزل سيؤدي على الأرجح إلى الانهيار.
مكونات الراديو القديمة أو أجهزة الكمبيوتر غير المرغوب فيها
في أغلب الأحيان ، لا توجد خلايا ضوئية جاهزة تحتها. في هذه الحالة ، يمكنك استخدام مكونات الراديو القديمة المتاحة. على سبيل المثال ، من خلال توصيل سلسلة ثنائيات 20 نقطة في علبة زجاجية (على سبيل المثال ، D9 ، D2) ، يمكنك الحصول على جهد 1.2 فولت. بالطبع ، مراعاة القطبية ضرورية في هذه الحالة أيضًا. إذا كان جسم الصمام الثنائي مغطى بالطلاء ، فيجب غسله أو كشطه. الثنائيات مناسبة لأي من السيليكون والجرمانيوم. يساعد التوصيل المتوازي الإضافي للثنائيات وسلاسل الصمام الثنائي ، بنفس الطريقة كما في الحالة الأولى ، على تقليل المقاومة الداخلية للبطارية. للغرض نفسه ، يمكن استخدام الثنائيات الضوئية من فئران الكمبيوتر الفاشلة. من الممكن أيضًا استخدام مصابيح LED ، والتي يمكن أن تعمل أيضًا كخلايا ضوئية.بطارية الترانزستور
بدلاً من الثنائيات ، يمكن استخدام الترانزستورات ذات الصناديق المعدنية. هنا ، للوصول إلى الضوء ، تحتاج إلى إزالة الغلاف المعدني أو الجزء العلوي منه. يمكنك استخدام انتقالات المجمع - القاعدة والباعث - الأساسي. في هذه الحالة ، يكون كل من ترانزستورات السيليكون والجرمانيوم ، الترانزستورات ذات المجمع أو الباعث المكسور ، مناسبة ، لكن من المستحسن أن تكون من نفس النوع. قواعد الاتصال هي نفسها المشار إليها في الطريقتين الأوليين. من المفيد استخدام عاكسة إضافية تلقي الضوء على البطارية الشمسية.كلما زادت قوة الترانزستورات ، يمكن استخلاص تيار أكبر من البطارية.
بعض التفاصيل الدقيقة
يفضل حماية الترانزستورات ، مثل أي خلايا ضوئية بشكل عام ، من التلف الميكانيكي ودخول الغبار. للقيام بذلك ، أغلق البطارية المجمعة من الأعلى. زجاج كوارتز شفاف أو رقيق مناسب. يمكنك أيضًا استخدام زجاج شبكي رفيع. زجاج النوافذ العادي ، أو ، على سبيل المثال ، ثلاثي ، غير مناسب ، لأنه يحجب الأشعة فوق البنفسجية.من المهم وضع البطارية بشكل صحيح بالنسبة للشمس ، لأن كفاءة تشغيلها تعتمد على ذلك. كفاءة الألواح الشمسية المصنوعة بالمنزل منخفضة للغاية ولا تتعدى 10٪. يمكنك الحصول على الكهرباء في يوم غير مشمس جدًا ، ولكن لا ينبغي أن تكون البطارية في مكان مظلل بشدة. الجهد الكهربي كافٍ لشحن البطاريات في مكان ما في البلد أو في نزهة. بالمناسبة ، بهذه الطريقة يمكنك حتى إضاءة قبو مظلم إذا كان هناك بطارية بالخارج ومصباح LED بالداخل.
خلال ساعات النهار ، تتدفق الطاقة الشمسية إلى سطح الكوكب. لقد اكتشف العلماء والمهندسون منذ فترة طويلة كيفية استخدامه. تسمح لك الألواح الشمسية بتحويل طاقة ضوء النهار. لا تزال فعاليتها بعيدة عن المثالية ، لكنها ستزداد بمرور الوقت بفضل عمل المتخصصين.
تعليمات
يعتمد تشغيل البطارية الشمسية على الخصائص الفيزيائية لعناصر أشباه الموصلات. تحطم فوتونات الضوء الإلكترونات من نصف القطر الخارجي للذرات. في هذه الحالة ، يتكون عدد كبير من الإلكترونات الحرة. إذا أغلقنا الدائرة الآن ، فسوف يتدفق تيار كهربائي خلالها. ومع ذلك ، فهو أصغر من أن يقتصر على استخدام خلية ضوئية واحدة أو اثنتين.
عادةً ما يتم توصيل المكونات الفردية في نظام لتشكيل بطارية. تتكون الوحدات من عدة بطاريات متشابهة. كلما زاد عدد الخلايا الكهروضوئية المتصلة ببعضها ، زادت كفاءة النظام الفني. يعد موضع البطارية الشمسية بالنسبة لتدفق الضوء مهمًا أيضًا. تعتمد كمية الطاقة بشكل مباشر على الزاوية التي تسقط فيها الأشعة الشمسية على الخلايا الشمسية.
معامل الأداء (COP) هو أحد خصائص الأداء الرئيسية للبطارية الشمسية. يتم تعريفه على أنه نتيجة تقسيم طاقة الطاقة المستلمة بواسطة قوة تدفق الضوء الذي يقع على سطح عمل البطارية. حتى الآن ، تتراوح كفاءة الألواح الشمسية المستخدمة عمليًا من 10 إلى 25 بالمائة.
في خريف عام 2013 ، كانت هناك تقارير في الصحافة تفيد بأن المهندسين الألمان تمكنوا من إنشاء خلية ضوئية تجريبية ، تقترب كفاءتها من 45٪. لتحقيق مثل هذا الأداء المذهل لبطارية شمسية قياسية ، كان على المصممين استخدام تخطيط الخلية الكهروضوئية المكون من أربعة طوابق. هذا جعل من الممكن زيادة العدد الإجمالي لتقاطعات أشباه الموصلات المفيدة.
حسب الخبراء أنه سيكون من الممكن في المستقبل تحقيق معدلات كفاءة أعلى تصل إلى 85٪. ما سبب التأخر الحالي للبطارية عن الخصائص المحسوبة؟ يتم تفسير الفرق بين الأرقام الحقيقية والمؤشرات الممكنة من الناحية النظرية من خلال خصائص المواد المستخدمة في صنع البطاريات. عادة ما تكون الألواح مصنوعة من السيليكون ، والذي يمكنه فقط امتصاص الأشعة تحت الحمراء. لكن طاقة الأشعة فوق البنفسجية تكاد لا تستخدم.
تتمثل إحدى طرق زيادة كفاءة الخلايا الشمسية في استخدام الهياكل متعددة الطبقات. تتضمن هذه الوحدة عدة طبقات رقيقة مصنوعة من مواد غير متشابهة. في هذه الحالة ، يتم اختيار المواد بحيث تكون الطبقات متسقة من حيث امتصاص الطاقة. من الناحية النظرية ، يمكن أن توفر هذه "الفطائر" متعددة الطبقات كفاءة تصل إلى 90٪ تقريبًا.
مجال التطوير الواعد الآخر هو استخدام الألواح المصنوعة من بلورات السيليكون المفردة. لسوء الحظ ، لا تزال هذه المادة أغلى بكثير من نظائرها متعددة الكريستالات. وبالتالي ، من أجل زيادة كفاءة الخلايا الشمسية ، من الضروري جعل التصميم أكثر تكلفة ، مما يزيد من فترة الاسترداد.
مصادر:
- سجل رقمًا قياسيًا جديدًا لكفاءة الألواح الشمسية في عام 2019
نصيحة 3: كيفية صنع لوحة شمسية محسّنة في Minecraft
مع Industrial Craft 2 mod ، تأتي تكنولوجيا القرن الحادي والعشرين إلى عالم Minecraft. يتمتع اللاعب بالقدرة على إنشاء أحدث التركيبات لإنتاج الطاقة وأتمتة العمليات المختلفة ومهام الألعاب الأخرى. بالنسبة للإجراءات الأولى المذكورة أعلاه ، تعتبر الألواح الشمسية مفيدة للغاية.
الفرق بين الألواح الشمسية المحسّنة والأخرى التقليدية
توجد مصادر الطاقة هذه في الحرف الصناعية منذ البداية. ومع ذلك ، لم يكن اللاعبون سعداء معهم. من أجل تجديد كامل لاحتياجات الطاقة في اللعبة ، كان من الضروري بناء حقل ضخم يتكون بالكامل من الألواح الشمسية. بالإضافة إلى ذلك ، كانت هذه الأجهزة متقلبة للغاية من حيث الظروف الجوية والوقت من اليوم. لقد عملوا ، في الواقع ، فقط في يوم صافٍ ، ولهذا السبب لم يكن لديهم أي معنى.
لذلك ، أنشأ مطورو التعديل ملحقًا خاصًا له - الألواح الشمسية المتقدمة. أضافت هذه الإضافة لوحات محسنة لتراكم وتحويل الطاقة الشمسية إلى اللعبة. لقد أصبحوا أكثر إحكاما ، ولكن في نفس الوقت رحيب للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، فهي قادرة على إنتاج الكهرباء حتى في الليل وفي الطقس السيئ.
موارد لإنشاء مثل هذه اللوحة بطريقة بسيطة
من المفترض أن تصنع مثل هذه اللوحة بطريقتين - أبسط وأكثر تعقيدًا. في الحالة الأولى ، لإنشائه ، ستحتاج إلى بطارية شمسية ، وزجاج مركب ، مقوى ، ودائرة كهربائية محسّنة وعلبة آلية محسّنة أو لوح مقوى مضيء - اعتمادًا على إصدار النموذج المستخدم: 3.3.4 أو أكبر.
يتم الحصول على المركب عن طريق ضغط سبيكة مركبة خاصة بضاغط. يتم إنشاء هذه المادة المصدر من سبيكة من ثلاثة معادن: الحديد المكرر والبرونز والقصدير - في شكل سبائك أو ألواح. المركب ضروري أيضًا لتصنيع الزجاج المقوى. للقيام بذلك ، يتم تثبيت اثنتين من لوحاته في الخلايا المتطرفة للصف الأوسط الرأسي أو الأفقي لمنضدة العمل. الفتحات المتبقية مشغولة بكتل زجاجية. من هذه الكمية من المواد ، يتم الحصول على سبع وحدات من الزجاج المقوى.
يعتبر تصنيع الألواح الشمسية أكثر صعوبة. سيتطلب ثلاث كتل زجاجية ووحدات من غبار الفحم ودائرتين كهربائيتين ومولد. يتم تثبيت الأخير في منتصف الصف السفلي لشبكة التصنيع ، وتوضع الدوائر الكهربائية على جانبيها ، ويوضع غبار الفحم فوقه وفي الزوايا العلوية ، وتنتقل بقية الأماكن إلى الزجاج.
دائرة كهربائية محسّنة مصنوعة من دائرة تقليدية ، والتي يجب بالتأكيد وضعها في وسط الماكينة من أجل ذلك. في زوايا شبكتها ستكون هناك أربع وحدات من غبار الحجر الأحمر ، في الخليتين الرأسيتين المتبقيتين - الغبار الخفيف (الناتج عن تدمير جلوستون - حجر مضيئة من الجحيم) ، وفي زوج من الوحدات الأفقية - اللازورد .
حالة الآلية المحسّنة مصنوعة من جهاز بسيط مشابه. يجب وضع الجسم المعتاد للآلية في الخلية المركزية لمنضدة العمل ، ويتم وضع وحدتين من ألياف الكربون (يتم الحصول عليها عن طريق ضغط ألياف الكربون) على جانبيها ، ويتم وضع أربع ألواح من الحديد الصلب في الزوايا ، و يتم إدخال مركب في الخليتين المتبقيتين.
إذا تم استخدام لوحة مقواة مضيئة بدلاً من هيكل الآلية هذا ، فسيتم الحصول عليها من موارد مختلفة قليلاً. هذه المرة ستدخل صفيحة مقواة من الحديد والإيريديوم إلى وسط الماكينة ، وسيتم إدخال ماسة تحتها ، وفوقها - الجزء الشمسي (من الغبار الخفيف ووحدتين من المادة الوردية) ، والموجات فوق الصوتية على الجانبين ، و الغبار الأحمر في الزوايا.
ليس من الصعب تجميع لوحة شمسية مُحسَّنة باستخدام الموارد المناسبة. سيشغل الصف العلوي بأكمله من طاولة العمل بثلاث كتل من الزجاج المقوى ، وستدخل البطارية الشمسية في الفتحة المركزية ، وسيتجه المركب إلى جوانبه ، وستكون تحته دائرتان كهربائيتان محسنتان ، وستوجد بينهما دائرتان كهربائيتان تكون حالة آلية محسّنة أو لوحة مقواة مضيئة.
طريقة معقدة لصنع مصدر طاقة صديق للبيئة
يجب أن يتم صنع لوحة شمسية محسّنة وفقًا لوصفة أكثر تعقيدًا بنفس الطريقة. الاختلاف الجاد الوحيد هو أنه بدلاً من الزجاج المقوى ، سيتم استخدام لوحة زجاجية مضيئة بنفس المقدار - ثلاث قطع.
لتحقيق ذلك ، تحتاج أولاً إلى صناعة اليورانيوم المتوهج. للقيام بذلك ، يجب وضع السبيكة المخصبة في وسط طاولة العمل ، ويجب وضع أربع وحدات من الغبار الخفيف على الجانبين ، والأسفل والأعلى. سوف تتطلب هذه المنتجات قطعتين.
ستذهب سبائك اليورانيوم المتوهجة إلى الخلايا المتطرفة للصف الأفقي الأوسط من الماكينة ، وسوف يقف الغبار الخفيف بينها ، وسيشغل الزجاج المقوى الفتحات الست المتبقية. ستكون النتيجة ألواح زجاجية مضيئة وبكميات كافية - ست قطع (وهذا يكفي لوحتين شمسيتين محسنتين).
أصبح استخدام مصادر الطاقة البديلة أكثر شيوعًا في مجتمعنا. إن تراكم ضوء الشمس مفيد ليس فقط للبيئة ، ولكن أيضًا لتوفير الأموال التي يتم إنفاقها على الكهرباء. إذا كنت تهتم بالبيئة أو تريد فقط عدم إنفاق أموال إضافية ، فنحن نقدم لك مقالًا عن كيفية صنع بطارية شمسية بيديك من مواد مرتجلة. عادةً ما يكتبون في المنتديات عن الخلايا الضوئية ، التي تكون أسعارها مرتفعة جدًا. بفضل نصائحنا ، ستتعلم كيفية بناء بطارية منزلية الصنع بالكامل ، مما يقلل التكاليف بشكل كبير.
مواد للتصنيع
من أجل صنع الجهاز في المنزل ، سوف تحتاج إلى:
- لوح نحاس. يبلغ متوسط تكلفتها حوالي مائة وخمسين روبل لكل 0.9 متر مربع. سيستغرق حوالي 0.45 متر مربع.
- المشابك في قطعتين. يشار إليها عادة باسم "التماسيح".
- اختبار أو مقياس ميكرومتر. هذا الجهاز ضروري لقياس القوة الحالية في النطاق بين عشرة وخمسين ميكرو أمبير.
- موقد كهربائي بقوة 1100 وات لعمل احمر خدود حلزوني.
- زجاجة بلاستيكية عليك قطع العنق بنفسك.
- ملح المطبخ. عدة ملاعق كبيرة.
- ماء ساخن.
- "ورق زجاج".
تعليمات خطوة بخطوة
لذلك ، لصنع بطارية شمسية بيديك ، يجب عليك اتباع الخطوات التالية:
- لقد قطعنا قطعة من النحاس عن صفيحة بهذا الحجم بحيث يمكننا وضعها على دوامة موقد كهربائي. للحصول على نتيجة جيدة نقوم بتنظيف القطعة المقطوعة من الأتربة والأوساخ.
- بعد ذلك ، ضعه على اللوحة الحلزونية. بسبب التفاعلات الكيميائية ، عند تسخين النحاس سيبدأ في التغيير. هذا عندما يتحول النحاس إلى اللون الأسود ، عد 30 دقيقة أخرى حتى تصبح الطبقة السوداء سميكة.
- ثم قم بإيقاف تشغيل الجهاز. دع القطعة المخصصة لصنع بطارية شمسية بيديك تبرد. التبريد والنحاس وأكسيد النحاس سوف يتقلص بمعدلات مختلفة. ثم يبدأ فصل الأكسيد.
بالمناسبة ، يمكن لمثل هذه البطارية الشمسية أن تنتج عدة ملي أمبير حتى بدون أشعة الشمس! نوصيك بالاطلاع على الفور على الخيار الأكثر جدية لاستخدام مصادر الطاقة البديلة ، والذي وصفناه في مقال حول!
فيديو تعليمي حول كيفية صنع شاحن في المنزل
شحن هاتفك من الشمس
سنخبرك الآن بكيفية تجميع بطارية شمسية يمكنها شحن الهاتف المحمول. من خلال صنع بطارية تتكون من أجزاء فردية تعتمد على السيليكون أحادي البلورة ، لا يتم استبعاد مشاكل اللحام. إذا لم تكن متأكدًا من أنه يمكنك القيام بكل شيء بنفسك ، فمن الأفضل اختيار الوحدات التي تم إنشاؤها بالفعل. حسنًا ، إذا كانت تتكون من عشرة عناصر أحادية البلورة ، فتناسب حجم علبة هاتفك المحمول وبجهد كهربائي يبلغ خمسة فولت. 
قد تكون الخلايا الشمسية موجودة أيضًا في الآلات الحاسبة التي تعمل بالطاقة الشمسية. في هذه الأجهزة لحساب الأرقام ، يتم استخدام العناصر غير المتبلورة بشكل أساسي ، حيث توجد طبقة أشباه الموصلات على لوح زجاجي صغير. بالنظر إلى أن الوحدات من هذا النوع تعطي حوالي فولت ونصف ، نحتاج إلى أربع قطع بتوصيل تسلسلي. لا تنسَ لحام الصمام الثنائي في الطرف الموجب للبطارية ، والذي سيتم استخدامه كصمام ، مما يمنع البطارية من إهدار الشحن عبر اللوحة الشمسية. يمكنك الحصول على الصمام الثنائي من لوحة المصباح. من أجل خدمة اختراعنا بشكل أكثر موثوقية ، نقوم بملء الحواف المستعرضة للوحدات بالغراء الساخن.
نظرة عامة على نموذج أكثر تعقيدًا
ضع في اعتبارك إنشاء وتشغيل دائرة شمسية بسيطة. نحتاج إلى:
- الموصلات.
- لحام حديد.
- الترانزستورات.
- لوحة التثبيت.
تحديد قاعدة العناصر. دعنا نختار أجزاء ترانزستور السيليكون من السلسلة تحت الرقم KT801. إنها سهلة التركيب ولن تلحق الضرر بالمكونات البلورية المفردة للدائرة. قبل التثبيت ، قم بإزالة الغطاء منها باستخدام الزردية.
قم بإعداد المعلمات. في ضوء النهار ، يجب أن ينتجوا 0.53 فولت بمجمع وباعث سلبي ، ولكن بقاعدة موجبة.
نكتشف قوة الترانزستورات ، اعتمادًا على سنة الصنع ، يمكن أن تختلف اختلافًا كبيرًا.
بطارية قوية
يوجد أدناه رسم يعمل على إنشاء بطارية يمكنها تشغيل منزل كبير أو شقة كبيرة بالطاقة.
سوف تحتاج:
- لوحة إطار الخشب الرقائقي.
- مادة لا توصل الكهرباء.
- الألواح الشمسية.
- معدات اللحام.
- شوتكي الصمام الثنائي.
- سلك نحاس.
- ورقة زجاجي للتغطية.
- حوامل فراغ مصنوعة من السيليكون للبطارية.
- مسامير.
يتم الحصول على كل هذه المواد بسهولة في متاجر الأجهزة العادية.
كيفية اختيار البطاريات
يمكن أن تكلف الألواح الشمسية ، كعناصر مهمة في الألواح الشمسية ، مبالغ هائلة ومن الأفضل شراء الألواح المستعملة أو التالفة لمزيد من الإصلاح.
يتم تلميع أغلى الألواح الشمسية للحصول على جهد موحد ، لذلك يمكن استخدام البطاريات البسيطة المقاومة للصدمات كنظائر لها.
من المهم شراء مثل هذه البطاريات كمجموعة ، لنفس الموصلية والهيكل الحراري.
تصميم
نظرًا لهشاشة البطارية ، يجب أن يكون جسمها مشابهًا لصندوق به أضلاع جانبية صغيرة لتقليل حجب أشعة الشمس.
يجب أن يكون الصندوق صغيرًا لتوفير طاقة الموصلات والمشعات المحمولة. يتم وضع الركيزة في علبة تمت معالجتها بطلاء خاص وبها فتحات تهوية في الجزء السفلي.
كيفية توصيل البطارية
إذا كانت البطارية بها نتوءات معدنية ، فسيكون التثبيت سهلاً: يجب توصيل الألواح عن طريق لحام آذان البطارية. يجب أن يكون اللحام حريصًا جدًا على عدم إتلاف الأجزاء الهشة من البطارية. أولاً ، قم بتوصيل النتوءات السلبية في مقدمة الخلية الأولى بالنتوءات السلبية الموجودة أسفل الخلية الثانية.
تركيب البطارية في الهيكل
يجب وضع الغراء فقط في منتصف الخلايا وإدخاله فقط عندما يجف السيليكون. قم بتوصيل جميع الخلايا بالسلك وإدخالها في فتحة التهوية المفتوحة أسفل اللوحة ، ثم تأمينها باستخدام معجون السيليكون.
قبل وضع الزجاج ، يجب تثبيت الصمام الثنائي Schottky وتوصيله بالعناصر الحساسة الموصلة للحرارة. وتتمثل مهمتها في حماية البطارية من ارتفاع الطاقة.
المزيد والمزيد من الناس يسعون لشراء منازل بعيدة عن مراكز الحضارة. هناك العديد من الأسباب لذلك ، ربما يكون السبب الرئيسي منها بيئيًا. لا يخفى على أحد أن التنمية المكثفة للصناعة لها تأثير ضار على حالة البيئة. لكن عند شراء مثل هذا المنزل ، قد تواجه نقصًا في الكهرباء ، وبدونه لا يمكن تخيل الحياة في القرن الحادي والعشرين.
يمكن حل مشكلة توفير الطاقة لمبنى يقع بعيدًا عن مراكز الحضارة عن طريق تركيب مولد للرياح. ومع ذلك ، فإن هذه الطريقة بعيدة كل البعد عن المثالية. لكي تكون الكهرباء كافية للمنزل كله ، سيكون من الضروري تركيب طاحونة كبيرة أو عدة طاحونة ، ولكن حتى في هذه الحالة ، سيكون مصدر الطاقة عرضيًا ، غائبًا في الطقس الهادئ.
لضمان استقرار إمدادات الطاقة في المنزل ، فإن الحل الفعال هو استخدام مولد طاقة الرياح وبطارية شمسية معًا ، ولكن ، للأسف ، البطاريات بعيدة كل البعد عن أن تكون رخيصة. سيكون حل هذه الصعوبات هو إنتاج بطارية شمسية بيديك ، قادرة على التنافس على قدم المساواة مع بطاريات المصنع من حيث الطاقة ، ولكن في نفس الوقت ، من الجيد أن تختلف عنها في السعر. وهناك حل من هذا القبيل!
بادئ ذي بدء ، من الضروري تحديد ما هو البطاريات الشمسية. في جوهرها ، عبارة عن حاوية تحتوي على مجموعة من العناصر التي تحول الطاقة الشمسية إلى طاقة كهربائية. كلمة "مصفوفة" قابلة للتطبيق في هذه الحالة ، لأنه من أجل توليد كميات كافية من الطاقة اللازمة في ظروف إمدادات الطاقة لمبنى سكني ، سوف تتطلب الخلايا الشمسية قدرًا كبيرًا جدًا. نظرًا للهشاشة العالية للعناصر ، يتم دمجها بالضرورة في بطارية ، مما يوفر لها الحماية من التلف الميكانيكي وتجمع الطاقة المتولدة. كما ترى ، لا يوجد شيء معقد حقًا في الجهاز الأساسي للبطارية الشمسية ، لذلك من الممكن تمامًا القيام بذلك بنفسك.
قبل الشروع مباشرة في الإجراءات ، من المعتاد إجراء إعداد نظري عميق لتجنب الصعوبات والتكاليف غير الضرورية في العملية. في هذه المرحلة ، يواجه العديد من المتحمسين العقبة الأولى - الغياب شبه الكامل للمعلومات المفيدة من الناحية العملية. هذه الظاهرة هي التي تخلق المظهر بعيد المنال لتعقيد الألواح الشمسية: نظرًا لأن لا أحد يصنعها بنفسه ، فمن الصعب. ومع ذلك ، باستخدام التفكير المنطقي ، يمكنك الوصول إلى الاستنتاجات التالية:
- أساس منفعة العملية برمتها يكمن في الاستحواذ الخلايا الشمسيةبسعر مناسب
- يُستثنى شراء العناصر الجديدة بسبب تكلفتها العالية وصعوبة الشراء بالكمية المطلوبة.
- يمكن شراء الخلايا الشمسية التالفة والتالفة من موقع eBay وغيره من المصادر بأسعار أقل بكثير من تلك الجديدة.
- يمكن استخدام العناصر المعيبة في ظروف معينة.
بناءً على النتائج ، يتضح أن الخطوة التالية في تصنيع البطاريات الشمسيةسوف تشتري الخلايا الشمسية المعيبة. في حالتنا ، تم شراء العناصر على موقع eBay.
كانت الخلايا الشمسية أحادية البلورية المشتراة 3 × 6 بوصات ، وأعطت كل واحدة منها حوالي 0.5 فولت من الطاقة. وبالتالي ، فإن 36 خلية متصلة في سلسلة ، تعطي إجمالاً حوالي 18 فولت ، وهو ما يكفي لإعادة شحن بطارية 12 فولت بشكل فعال. يجب أن نتذكر أن هذه الخلايا الشمسية هشة وهشة ، لذا فإن احتمال تلفها في حالة التعامل مع الإهمال مرتفع للغاية.
لضمان الحماية من التلف الميكانيكي ، قام البائع بتلميع مجموعات من ثماني عشرة قطعة. من ناحية ، يعد هذا إجراءً فعالاً لتجنب الضرر أثناء النقل ، ومن ناحية أخرى ، المشاكل غير الضرورية ، حيث من غير المحتمل أن تكون إزالة الشمع مهمة ممتعة وسهلة لأي شخص. لذلك ، إذا أمكن ، فإن شراء العناصر غير المغطاة بالشمع هو الحل الأفضل. إذا كنت تهتم بعناصر الضوء المصورة ، يمكنك أن ترى أن لديهم موصلات ملحومة. حتى في هذه الحالة ، سيتعين عليك العمل باستخدام مكواة لحام ، ولكن إذا قمت بشراء عناصر بدون موصلات ، فسيكون هناك عدة مرات المزيد من العمل.
في الوقت نفسه ، تم شراء مجموعتين من العناصر التي لم يتم ملؤها بالشمع من بائع آخر. أتوا معبأين في صندوق بلاستيكي به رقائق صغيرة على الجانبين. في حالتنا ، لم تكن الرقائق مصدر قلق ، لأنها لم تكن قادرة على تقليل فعالية العنصر بأكمله بشكل كبير. ومع ذلك ، ربما يكون شخص ما قد تعرض لنتائج أكثر كارثية للضرر أثناء النقل ، والتي يجب أن تؤخذ في الاعتبار. كانت الخلايا المشتراة كافية لصنع لوحين شمسيين ، حتى مع وجود فائض في حالة حدوث تلف أو عطل غير متوقع.
بالطبع ، في تصنيع البطاريات الشمسية ، يمكنك استخدام عناصر ضوئية أخرى في مجموعة كبيرة من الأحجام والأشكال المتوفرة لدى البائعين. في هذه الحالة ، هناك ثلاثة أشياء يجب تذكرها:
- تولد العناصر الخفيفة من نفس النوع جهودًا متطابقة ، بغض النظر عن الحجم والشكل ، لذلك سيظل العدد المطلوب كما هو
- يرتبط الجيل الحالي ارتباطًا مباشرًا بحجم العنصر: ينتج عن التوليد الكبير مزيدًا من التيار ، بينما ينتج الصغير - أقل.
- يتم تحديد الطاقة الإجمالية للبطارية الشمسية بجهدها مضروبًا في التيار.
كما يمكن أن نرى ، فإن استخدام الخلايا الكبيرة في تصنيع بطارية شمسية يمكن أن يوفر تصنيفًا أعلى للطاقة ، ولكن في نفس الوقت يجعل البطارية نفسها أكثر ضخامة وثقيلة. إذا تم استخدام خلايا أصغر ، سينخفض حجم ووزن البطارية النهائية ، ولكن في نفس الوقت ، ستنخفض أيضًا طاقة الإخراج. لا يُنصح بشدة باستخدام خلايا شمسية ذات أحجام مختلفة في نفس البطارية ، لأن التيار المتولد عن البطارية سيكون مكافئًا لتيار أصغر خلية مستخدمة.
الخلايا الشمسية التي تم شراؤها في حالتنا ، بحجم 3 × 6 بوصات ، ولدت تيارًا يبلغ حوالي 3 أمبير. في الطقس المشمس ، تستطيع ستة وثلاثون عنصرًا متصلًا بالتسلسل توفير حوالي 60 واط من الطاقة. الرقم ليس مثيرًا للإعجاب بشكل خاص ، ومع ذلك ، فهو أفضل من لا شيء. يجب أن يؤخذ في الاعتبار أنه سيتم توليد الطاقة المحددة كل يوم مشمس لشحن البطارية. في حالة استخدام الكهرباء لتجهيزات ومعدات الطاقة ذات الاستهلاك الحالي المنخفض ، فإن هذه الطاقة كافية تمامًا. لا تنسى مولد الرياح الذي ينتج الطاقة أيضًا.
بعد الحصول على الخلايا الشمسية ، ليس من الضروري إخفاؤها عن أعين الإنسان في مكان آمن ، محمي من الأطفال والحيوانات الأليفة ، حتى اللحظة التي يمكن فيها تركيبها مباشرة في بطارية شمسية. هذه ضرورة حيوية ، في ضوء الهشاشة الشديدة للعناصر وقابليتها للتشوه الميكانيكي.
في الواقع ، علبة البطارية الشمسية ليست أكثر من صندوق بسيط ضحل. يجب بالتأكيد جعل الصندوق ضحلًا بحيث لا تخلق جوانبه ظلالًا عندما يسقط ضوء الشمس على البطارية بزاوية كبيرة. 3/8 خشب رقائقي و 3/4 قضبان جانبية سميكة جيدة كمادة. للحصول على موثوقية أفضل ، لن يكون من الضروري ربط الجوانب بطريقتين - الإلتصاق والبراغي. لتبسيط اللحام اللاحق للعناصر ، من الأفضل تقسيم البطارية إلى جزأين. يتم تنفيذ دور الفاصل بواسطة شريط يقع في وسط الصندوق.
في هذا الرسم التخطيطي الصغير ، يمكنك رؤية الأبعاد بالبوصة (1 بوصة تساوي 2.54 سم) للمصفوفة الشمسية المصنوعة في حالتنا. توجد الجوانب من جميع الحواف وفي منتصف البطارية ويبلغ سمكها 3/4 بوصة. لا يدعي هذا الرسم التخطيطي بأي حال أنه معيار في تصنيع البطارية ، بل تم تشكيله من التفضيلات الشخصية. يتم إعطاء الأبعاد من أجل الوضوح ، لكنها من حيث المبدأ ، مثل التصميم ، يمكن أن تكون مختلفة. لا تخف من التجربة ومن المحتمل أن تعمل البطارية بشكل أفضل مما في حالتنا.
منظر نصف مبيت البطارية ، والذي سيضم المجموعة الأولى من الخلايا الشمسية. الثقوب الصغيرة التي تراها على الجانبين ليست سوى فتحات تهوية. وهي مصممة لإزالة الرطوبة والحفاظ على ضغط مكافئ للغلاف الجوي داخل البطارية. يجب أن تولي اهتمامًا خاصًا لموقع فتحات التهوية في الجزء السفلي من علبة البطارية ، لأن موقعها في الجزء العلوي سيؤدي إلى دخول الرطوبة الزائدة من الخارج. أيضًا ، يجب عمل ثقوب في الشريط الموجود في الوسط.
ستعمل قطعتان مقطوعتان من اللوح الليفي كركائز ، أي سيتم تركيب الخلايا الشمسية عليها. كبديل للألواح الليفية ، فإن أي مادة رقيقة ذات صلابة عالية وتيار كهربائي غير موصل مناسبة.
لحماية البطارية الشمسية من التأثيرات العدوانية للمناخ والبيئة ، يتم استخدام زجاج شبكي ، والذي يحتاج إلى تغطية الجانب الأمامي. في هذه الحالة ، تم قطع قطعتين ، ولكن يمكن استخدام قطعة واحدة كبيرة. لا ينصح باستخدام الزجاج العادي بسبب هشاشته المتزايدة.
ها هي المشكلة! لضمان التثبيت بالمسامير ، تقرر عمل ثقوب حول الحافة. مع الضغط القوي أثناء الحفر ، يمكن أن ينكسر زجاج شبكي ، وهو ما حدث في حالتنا. تم حل المشكلة عن طريق الحفر بالقرب من ثقب جديد ، وتم لصق القطعة المكسورة ببساطة.
بعد ذلك تم دهان جميع الأجزاء الخشبية للبطارية الشمسية بعدة طبقات من الطلاء لزيادة حماية الهيكل من الرطوبة والتأثيرات البيئية. تم تنفيذ الطلاء من الداخل والخارج. يمكن أن يختلف لون الطلاء ، وكذلك النوع ، على نطاق واسع ، وفي حالتنا ، تم استخدام الطلاء المتوفر بكميات كافية.
كما تم طلاء الركائز على كلا الجانبين وفي عدة طبقات. يجب إيلاء اهتمام خاص لطلاء الركيزة ، لأنه إذا كانت اللوحة ذات جودة رديئة ، فقد يبدأ الخشب في الالتواء من التعرض للرطوبة ، مما قد يؤدي إلى تلف الخلايا الشمسية الملتصقة بها.
الآن بعد أن أصبح غلاف الألواح الشمسية جاهزًا وجافًا ، فقد حان الوقت لبدء تحضير العناصر.
كما ذكرنا سابقًا ، فإن إزالة الشمع من العناصر ليست مهمة ممتعة. خلال التجارب ، عن طريق التجربة والخطأ ، تم العثور على طريقة فعالة. ومع ذلك ، تظل التوصيات لشراء العناصر غير الشمعية كما هي.
لإذابة الشمع وفصل العناصر عن بعضها البعض ، من الضروري نقع الخلايا الشمسية في الماء الساخن. في هذه الحالة ، يجب استبعاد إمكانية غليان الماء ، لأن الغليان السريع يمكن أن يتلف العناصر ويعطل ملامساتها الكهربائية. لتجنب التسخين غير المتكافئ ، يوصى بوضع العناصر في ماء بارد وتسخينها برفق. يجب الامتناع عن سحب العناصر من المقلاة بواسطة الموصلات ، لأنها قد تنكسر.
تظهر هذه الصورة النسخة النهائية من مزيل الشمع. في الخلفية على الجانب الأيمن يوجد أول وعاء مصمم لإذابة الشمع. يوجد على اليسار في المقدمة وعاء به ماء ساخن وصابون ، وعلى اليمين يوجد ماء نظيف. الماء في جميع الحاويات ساخن جدًا ، ولكن أقل من درجة غليان الماء. تتمثل إحدى العمليات التكنولوجية البسيطة لإزالة الشمع في ما يلي: إذابة الشمع في الحاوية الأولى ، ثم انقل العنصر إلى الماء الساخن والصابون لإزالة بقايا الشمع ، ثم اشطفه أخيرًا بالماء النظيف. بعد التنظيف من الشمع ، يجب تجفيف العناصر ، لذلك تم وضعها على منشفة. وتجدر الإشارة إلى أن تصريف الماء والصابون في المجاري أمر غير مقبول ، لأن الشمع ، بعد أن يبرد ، سوف يتصلب ويسدها. نتيجة عملية التنظيف هي إزالة الشمع بشكل شبه كامل من الخلايا الشمسية. الشمع المتبقي غير قادر على التدخل في كل من عملية اللحام وتشغيل العناصر.
يتم تجفيف الخلايا الشمسية على منشفة بعد التنظيف. بمجرد إزالة الشمع ، تصبح العناصر أكثر هشاشة ، مما يزيد من صعوبة تخزينها والتعامل معها. يوصى بعدم إجراء التنظيف إلا عند الضرورة لتركيبها مباشرة في الألواح الشمسية.
لتبسيط عملية تركيب العناصر ، يوصى بالبدء برسم شبكة على القاعدة. بعد التقديم ، تم وضع العناصر على الشبكة رأسًا على عقب من أجل لحامها. تم توصيل جميع العناصر الثمانية عشر الموجودة في كل نصف في سلسلة ، وبعد ذلك تم توصيل النصفين ، بطريقة تسلسلية أيضًا ، للحصول على الجهد المطلوب
في البداية ، قد يبدو التصاق العناصر معًا صعبًا ، لكن بمرور الوقت يصبح الأمر أسهل. يوصى بالبدء بعنصرين. من الضروري وضع موصلات أحد العناصر بحيث تعبر نقاط اللحام الخاصة بالعنصر الآخر ، كما يجب التأكد من تثبيت العناصر وفقًا للترميز.
للحام المباشر ، تم استخدام مكواة لحام منخفضة الطاقة وقضيب لحام من الصنوبري. قبل اللحام ، تم تشحيم نقاط اللحام بالتدفق باستخدام قلم رصاص خاص. في أي حال من الأحوال يجب أن تضغط على مكواة اللحام. العناصر هشة للغاية لدرجة أنها يمكن أن تصبح غير صالحة للاستعمال من القليل من الضغط.
تم تكرار اللحام حتى تشكيل سلسلة تتكون من ستة عناصر. تم لحام قضبان التوصيل من الخلايا الشمسية المكسورة بالجانب الخلفي لعنصر السلسلة باعتباره العنصر الأخير. كانت هناك ثلاث سلاسل من هذا القبيل - تم توصيل ما مجموعه 18 عنصرًا من النصف الأول من البطارية بالشبكة بنجاح.
نظرًا لحقيقة أنه يجب توصيل جميع السلاسل الثلاثة في سلسلة ، فقد تم تدوير السلسلة الوسطى بمقدار 180 درجة بالنسبة للسلسلة الأخرى. الاتجاه العام للسلاسل انتهى بشكل صحيح. الخطوة التالية هي لصق العناصر في مكانها.
قد يتطلب تنفيذ الخلايا الشمسية بعض البراعة. من الضروري تطبيق قطرة صغيرة من مادة مانعة للتسرب قائمة على السيليكون في وسط كل عنصر من سلسلة واحدة. بعد ذلك ، يجب أن تقلب السلسلة وجهًا لأعلى وتضع الخلايا الشمسية وفقًا للعلامات التي تم وضعها مسبقًا. ثم تحتاج إلى الضغط برفق على العناصر ، والضغط برفق في الوسط للصقها. يمكن أن تنشأ صعوبات كبيرة بشكل أساسي عند قلب السلسلة المرنة ، لذلك لن يضر زوج إضافي من الأيدي في هذه المرحلة.
لا يوصى بتطبيق كمية زائدة من الغراء وعناصر الغراء حول الحواف. هذا يرجع إلى حقيقة أن العناصر نفسها والركيزة التي تم تثبيتها عليها سوف تتشوه عندما تتغير ظروف الرطوبة ودرجة الحرارة ، مما قد يؤدي إلى فشل العناصر.
هكذا تبدو نصف البطارية الشمسية المُجمَّعة. تم استخدام كبل مضفر نحاسي لتوصيل السلاسل الأولى والثانية من العناصر.
لهذه الأغراض ، الإطارات الخاصة أو حتى الأسلاك النحاسية مناسبة تمامًا. يجب إجراء اتصال مماثل على الجانب الخلفي. تم إرفاق السلك بالقاعدة بقطرة من مادة مانعة للتسرب.
اختبار النصف الأول المصنوع من البطارية في الشمس. مع ضعف النشاط الشمسي ، يولد النصف المصنّع 9.31 فولت. جيد جدا. حان الوقت لبدء صنع النصف الثاني من البطارية.
كل شوط يناسب تماما مكانه. لإصلاح القاعدة داخل البطارية ، تم استخدام 4 مسامير صغيرة.
تم تمرير السلك الذي يهدف إلى توصيل نصفي المصفوفة الشمسية عبر فتحة تهوية في الحافة المركزية وتثبيتها باستخدام مادة مانعة للتسرب.
من الضروري تزويد كل لوحة شمسية في النظام بصمام ثنائي ، يجب توصيله بالبطارية بالتسلسل. إنه مصمم لمنع تفريغ البطارية من خلال البطارية. الصمام الثنائي المستخدم هو 3.3A صمام ثنائي شوتكي ، والذي يتميز بانخفاض جهد أقل بكثير من الثنائيات التقليدية ، مما يقلل من فقد الطاقة عبر الصمام الثنائي. تم شراء مجموعة من خمسة وعشرين علامة تجارية من الثنائيات 31DQ03 مقابل بضعة دولارات فقط على موقع eBay.
بناءً على الخصائص التقنية للديودات ، فإن أفضل مكان لوضعها هو داخل البطارية. هذا بسبب اعتماد انخفاض الجهد للديود على درجة الحرارة. نظرًا لأن درجة الحرارة داخل البطارية ستكون أعلى من درجة حرارة البيئة ، فإن كفاءة الصمام الثنائي ستزيد. تم استخدام مانع التسرب لتأمين الصمام الثنائي.
من أجل إخراج الأسلاك ، تم حفر ثقب في أسفل اللوح الشمسي. من الأفضل ربط الأسلاك في عقدة وتأمينها باستخدام مادة مانعة للتسرب لمنع سحبها اللاحق.
من الضروري ترك مانع التسرب يجف قبل تثبيت حماية زجاجي. يمكن أن تشكل أبخرة السيليكون غشاءً داخل زجاجي زجاجي إذا لم يُسمح للسيليكون بالتجفيف في الهواء الطلق.
تم توصيل موصل ثنائي السنون بسلك الإخراج الخاص بالصفيف الشمسي ، وسيتم توصيل مقبسه في المستقبل بوحدة التحكم في شحن البطارية المستخدمة في توربينات الرياح. نتيجة لذلك ، ستتمكن البطارية الشمسية ومولد الرياح من العمل بشكل متوازٍ.
هذا ما تبدو عليه النسخة النهائية من الألواح الشمسية مع تثبيت الشاشة. لا تتسرع في إغلاق وصلات شبكي قبل إجراء اختبار أداء البطارية الكامل. قد يحدث أن يكون هناك اتصال في إحدى الخلايا ويلزم الوصول إلى الأجزاء الداخلية للبطارية للتخلص من المشكلة.
تم تبرير الحسابات الأولية: البطارية الشمسية النهائية في شمس الخريف الساطعة تعطي 18.88 فولت بدون تحميل.
تم إجراء هذا الاختبار في ظل ظروف مماثلة ويظهر أداء بطارية ممتازًا - 3.05 أمبير.
بطارية شمسية في ظروف العمل. للحفاظ على الاتجاه نحو الشمس ، يتم تحريك البطارية عدة مرات في اليوم ، وهذا ليس بالأمر الصعب في حد ذاته. في المستقبل ، من الممكن تثبيت التتبع التلقائي لموقع الشمس في السماء.
إذن ، ما هي التكلفة النهائية للبطارية التي تمكنا من صنعها بأيدينا؟ نظرًا لوجود قطع من الخشب والأسلاك وأشياء أخرى مفيدة في تصنيع البطارية في ورشة العمل الخاصة بنا ، فقد تختلف حساباتنا قليلاً. كانت التكلفة النهائية للوحة الشمسية 105 دولارات ، بما في ذلك 74 دولارًا تم إنفاقها على شراء الخلايا نفسها.
موافق ، ليس بهذا السوء! هذا مجرد جزء بسيط من تكلفة البطارية المجهزة في المصنع. ولا يوجد شيء معقد في هذا! لزيادة طاقة الخرج ، من الممكن تمامًا بناء العديد من هذه البطاريات.