Солнечная батарея своими руками из диодов
Все человечество сегодня стремится использовать экологические технологии, которые позволяют экономить ресурсы. А что может быть экологичнее и экономнее, чем солнечная энергия? Пока солнце будет светить, его энергию можно и нужно использовать в своих целях. Но для этого необходим специальный улавливатель — солнечная панель или иначе — батарея.
Несмотря на то, что эта технология неновая, она все равно остается дорогостоящей. Поэтому многие умельцы предпочитают собирать такие устройства своими руками. Наиболее простой способ приобщиться к бесплатной энергии солнца, это собрать прибор из диодов. О том, как собрать это чудо инженерной мысли в домашних условиях, расскажет сегодняшняя статья.
Что за устройство такое?
Перед тем, как приступать к сборке солнечной батареи своими руками, необходимо выяснить, что же это такое.
Солнечная батарея представляет собой специальную фотопластину, которая в результате воздействия на нее солнечного света может изменять свою проводимость. Это процесс происходит с выделением электрической энергии.
Обратите внимание! Преобразование солнечного света в нужный вид энергии на сегодняшний день является самым перспективным путем развития в энергетическом плане.
Классический вид заводской солнечной батареи
И такое приобретение станет совсем не лишним в квартире или доме. А ее изготовление своими руками в домашних условиях несет некоторые плюсы. Так, можно сэкономить на покупке производственной модели. И, конечно же, получить определенное моральное удовлетворение, которое всегда приходит, если сделать хорошую вещь своими руками.
Но с другой стороны, в случае самостоятельной сборки всегда имеется один недостаток — отсутствие гарантий качества и работоспособности. Конечно, если вы мастер на все руки и постоянно паяете дома электроприборы, то у вас все получится по высшему разряду, а вот у новичка не столь радужные перспективы. Поэтому решайте сами, выгодно ли делать солнечную панель своими руками или ее проще все-таки купить в специализированном магазине.
- светодиоды;
- старые диоды.
Диод содержит в себе полупроводниковый кристалл с p-n-зоной. При воздействии на элемент солнечного света в области p-n-зоны начинает наблюдаться движение электронов, которые формируют собой направленный поток. В результате получается фототок. Благодаря такому принципу работы становится возможны сборка солнечной батареи своими руками из диодов.
Но здесь необходимо помнить, что вырабатываемое диодом напряжение будет очень маленьким (к примеру, около 0,5 В для диодов вида КД). При этом сила тока не будет превышать 7 мА. А вот для белого светодиода ток потребления может достигать до 20 мА. В результате, чтобы получить относительно нормальную мощность батареи нужно довольно много диодов.
Первый вариант сборки
Светодиод
Как уже стало понятно, на сегодняшний день солнечная панель домашними умельцами может изготавливаться в двух вариантах: из светодиодов и старых диодов.
Рассмотрим первый вариант, когда в качестве главного элемента будет выступать обычный светодиод.
Современные светодиоды могут широко применяться для самостоятельной сборки мини-солнечной батареи. У них принцип функционирования почти аналогичен обычным диодам. От последних светодиод отличается наличием специального корпуса. Он выступает в роли линзы, с помощью которой происходит фокусирование солнечных лучей на проводящем кристалле.
Обратите внимание! За счет наличия этой линзы вырабатываемое напряжение здесь будет несколько выше, чем у стандартных диодных элементов.
При этом нужно помнить, что вырабатываемое напряжение зависит от типа свечения светодиода:
- для красно-прозрачного элемента данный показатель будет равен примерно 1,3 В;
- для зеленого – 1,5 В;
- для инфракрасного – 0,9 В.
Установка элементов может производиться на плотном картоне или текстолитовой подложке. Собрав батарею из 100 светодиодов, можно получить силу тока примерно в 0,5 мА.
Процесс сборки происходит следующим образом:
Готовая батарея
- избавляем элементы от корпуса. Для этого можно использовать самые разнообразные подручные средства (молоток, долото и т.д.). Снимать корпус следует аккуратно, что избежать повреждения кристалла;
Обратите внимание! Корпус на светодиоде можно вообще не снимать.
- в качестве платы будем использовать картон. В нем проделываем небольшие отверстия. Отверстия делаем не как заблагорассудится, для этого используется схема. Выбирая схему, берите во внимание тот факт, что при последовательном соединении элементов их напряжение будет суммироваться, а при параллельном – суммироваться сила тока. Самый больший эффект будет при сочетании обеих схем подсоединения;
- в проделанные отверстия вставляем светодиоды и соединяем их между собой по выбранной схеме.
Все, батарея готова. Вам останется только проверить ее показатели с помощью регистрирующего прибора. Не ожидайте увидеть внушительные цифры. Зачастую при такой сборке аппарат будет выдавать ток в 0,3 мА.
По сути, кроме чисто «спортивного» интереса здесь мало чего можно добиться. Вы потратите деньги, время и силы, а получите минимальный результат. Еще одним минусом такого устройства будет большая площадь размещения диодных элементов.
Свечение панели
Поскольку для создания солнечной батареи использовались светодиоды, то они будут светиться. Самопроизвольное свечение таких элементов является еще одним минусом идеи использовать светодиоды для создания панели с целью преобразования электрического тока из солнечной энергии.Такой эффект обусловлен тем, что часть элементов схемы станет генерировать электроэнергию. А вот другая их часть будет ее потреблять.
Обратите внимание! Убрать эффект свечения у светодиодной солнечной батареи невозможно.
Сюда же, к минусам конструкции, можно добавить и тот факт, что панель будет вырабатывать электроэнергию только под прямыми солнечными лучами. Если на небе будет хотя бы одно облачко или просто пасмурный день, то на выходе напряжение будет равно нулю.
Второй вариант
Старый диод
Другим вариантом сборки солнечной батареи будет использование старых диодов. Принцип их работы такой же, как и у современных элементов электросхем подобного плана.
В данном случае изготовление панели осуществляется следующим образом:
- открываем корпус диода, чтобы на его кристалл могли попадать солнечные лучи;
- верхнюю часть корпуса необходимо просто срезать. При этом нижнюю часть следует нагреть с помощью включенной газовой плиты. Держать элемент над огнем нужно не более 20 секунд;
- после того, как припой расплавился, можно без проблем извлечь кристалл. Для этого используем пинцет;
- вытащенные кристаллы следует припаять к плате. Схема приведена ниже. Она может отличаться в зависимости от нужных конечных параметров.
Схема установки
Чтобы получить 2-4 В, необходимо смонтировать 5 блоков, состоящих из 4-5 спаянных последовательно кристаллов. В результате вы получите требуемое напряжение при нужной силе тока. Параллельное подключение принесет меньшую силу тока. Такая собранная своими руками солнечная панель может использоваться для питания светодиодного устройства небольшого размера.
Заключение
Из диодов, конечно же, сложно собрать мощную панель для улавливания солнечного света. Ведь даже в своем самом лучшем исполнении (старые диоды) такое устройство будет малоэффективным и от него максимум можно будет запитать небольшой светодиодный прибор. Поэтому если вы не электротехник-любитель и всякого рода электросхемы – не ваша страсть и вы не особо любите с ними возиться, то не стоит тратить силы на сборку подобных батарей, а лучше купить заводскую модель и получать на выходе хороший результат. В такой ситуации вы гораздо быстрее окупите затраченные средства, да и с большим комфортом.
Солнечная батарея из диодов своими руками – Sam-Sdelay.RU – Сделай сам!
Сделать настоящую солнечную батарею в домашних условиях практически невозможно. Для это нужно не только заводское специализированное оборудование, но специальные химические вещества, которые так просто не найдешь.
Я построю солнечную панель, которая будет давать два вольта напряжения и ток пол ампера. Подключив такую солнечную батарею к повышающему преобразователю, при ярком солнце, вполне реально зарядить сотовый телефон. Для этого мне понадобиться 100 кремниевых диодов в стеклянном корпусе. У меня под рукой была как раз сотня диодов.
Я взял упаковки с диодами.
И не вытаскивая из ленты начал лудить вывода контактов.
Затем, начал соединять параллельно в групп по 11 штук. А уже эти группы соединил последовательно.
В итоге получилось вот что:
Далее, супер клеем приклеил эти «рельсы» к деревянной подложке.
[cent[h4][/h4]er]
Сверку накрываю, предварительно вырезанным, тонки оргстеклом. И закрепляю саморезами.
Вот и все. Полчаса ушло на все про все.
Испытания солнечной батареи
Подключаю мультиметр к выходу и направляю панель на солнце.
Получилось – «1,7»
Закрываю рукой – напряжение сразу падает.
Ещё поиграл и получилось почти два вольта.
Самодельная солнечная батарея вполне работоспособна.
Видео сборки
Источник
инструкция по изготовлению + схема
Солнечные батареи на фотоячейках стали уже вполне привычными и широко используются во многих сферах. Более того, их достаточно просто сделать своими руками, главная сложность – найти подходящие фотомодули. Но и эту проблему легко обойти. Прекрасная альтернатива — солнечная батарея из транзисторов.
Что понадобится
Прежде всего необходимо запастись определенными транзисторами. Отлично подойдут, скажем, кремниевые детали серии КТ (такие, как весьма распространенные КТ801..КТ805). Их легко найти, они просто монтируются, а вероятность испортить «начинку» при их вскрытии минимальна. Также неплохо зарекомендовали себя транзисторы П213-П217, П306 или 2N3055.
Перед установкой каждый транзистор необходимо аккуратно вскрыть плоскогубцами (снять крышку). Это нужно для того, чтобы солнечный свет попадал непосредственно на p-n-область детали. Если используются П-транзисторы, то из них надо дополнительно высыпать порошок. Помимо самих транзисторов (их число зависит от выбранной схемы и требуемой мощности) понадобится пластина для установки деталей или корпус, а также паяльник.
Рассчитывая количество транзисторов, нужно обязательно учитывать не только его выходное напряжение, но и силу тока. Дело в том, что в разные года выпускались детали одних серий, но с разными кристаллами кремния внутри. Соответственно, они выдавали разный ток, причем разница зачастую была довольно значительной. В среднем, в зависимости от типа и года выпуска, старые транзисторы выдают токи 0,13 мА – 3 мА при напряжениях 0,1 – 0,5 В.
Схема
Самодельная солнечная батарея может быть собрана по различным схемам, все зависит от требуемых выходных параметров. Простейший вариант – блок из четырех последовательных транзисторов. Если использовать детали 2N3055, то параметры получатся порядка 3,7-4 В при токе 10-15 мА (зависит от интенсивности освещения). Разумеется, это очень маленькие показатели, тем не менее, даже их достаточно для запитки небольшого светильника или часов. Для увеличения параметров можно соединить несколько блоков, последовательная коммутация дает увеличение по напряжению (рис.а), параллельная – по току (рис.б).
Закрепляют транзисторы обычно простым навесным монтажом, так как это существенно облегчает сборку устройства. Причем подобные батареи обладают одним немаловажным достоинством – входящие в их состав элементы не боятся коротких замыканий. Однако их надо оберегать от перегревов, поскольку при очень высоких температурах выходное напряжение устройства падает.
Зарядное устройство из транзисторов
На базе таких солнечных батарей из транзисторов можно собрать зарядное устройство, например, для Li-ion аккумулятора. Для этого потребуются дополнительные конденсаторы, которые будут служить накопителями энергии и выравнивать ток нагрузки при изменениях освещенности.
Также понадобится светодиод (HL1), в сочетании с токоограничивающим резистором R1 он сыграет роль низковольтного стабилизатора напряжений (порядка 1,5 В) и будет питать звуковой сигнализатор. Сигнализатор используется для оповещения о накоплении полного заряда, его можно взять готовый, к пример, из старого электромеханического будильника. Транзисторы VT5, VT6 создают параллельный стабилизатор, предохраняющий сам аккумулятор (GB1) от превышения заряда. Диод VD1 необходим для предотвращения обратного разряда аккумуляторного блока при отсутствии света.
Солнечная батарея из диодов и транзисторов
В хозяйстве радиоконструктора всегда найдутся старые диоды и транзисторы от ставших ненужными радиоприемников и телевизоров. В умелых руках это — богатство, которому можно найти дельное применение. Например, сделать солнечную батарею своими руками для питания в походных условиях транзисторного радиоприемника. Как известно, при освещении светом полупроводник становится источником электрического тока — фотоэлементом. Этим свойством мы и воспользуемся.
Сила тока и электродвижущая сила такого фотоэлемента зависят от материала полупроводника, величины его поверхности и освещенности. Но чтобы превратить диод или транзистор в фотоэлемент, нужно добраться до полупроводникового кристалла, а, говоря точнее, его нужно вскрыть.
Как это сделать, расскажем чуть позже, а пока загляните в таблицу, где приведены параметры самодельных фотоэлементов. Все значения получены при освещении лампой мощностью 60 Вт на расстоянии 170 мм , что примерно соответствует интенсивности солнечного света в погожий осенний день.
Как видно из таблицы, энергия, вырабатываемая одним фотоэлементом, очень мала, поэтому их объединяют в батареи. Чтобы увеличить ток, отдаваемый во внешнюю цепь, одинаковые фотоэлементы соединяют последовательно. Но наилучших результатов можно добиться при смешанном соединении, когда фотобатарею собирают из последовательно соединенных групп, каждая из которых составляется из одинаковых параллельно соединенных элементов (рис. 3).
Предварительно подготовленные группы диодов собирают на пластине из гетинакса, органического стекла или текстолита, например, так, как показано на рисунке 4. Между собой элементы соединяются тонкими лужеными медными проводами.
Выводы, подходящие к кристаллу, лучше не паять, так как при этом от высокой температуры можно повредить полупроводниковый кристалл. Пластину с фотоэлементом поместите в прочный корпус с прозрачной верхней крышкой. Оба вывода подпаяйте к разъему — к нему будете подключать шнур от радиоприемника.
Солнечная фотобатарея из 20 диодов КД202 (пять групп по четыре параллельно соединенных фотоэлемента) на солнце генерирует напряжение до 2,1 В при токе до 0,8 мА. Этого вполне достаточно для того, чтобы питать радиоприемник на одном-двух транзисторах.
Теперь о том, как превратить диоды и транзисторы в фотоэлементы. Приготовьте тиски, бокорезы, плоскогубцы, острый нож, небольшой молоток, паяльник, оловянно- свинцовый припой ПОС-60, канифоль, пинцет, тестер или микроамперметр на 50-300 мкА и батарейку на 4,5 В. Диоды Д7, Д226, Д237 и другие в похожих корпусах следует разбирать так. Сначала отрежьте бокорезами выводы по линиям А и Б (рис.1). Смятую при этом трубочку В аккуратно расправьте, чтобы освободить вывод Г. Затем диод зажмите в тисках за фланец.
Приложите к сварному шву острый нож и, несильно ударив по тыльной стороне ножа, удалите крышку. Следите за тем, чтобы лезвие ножа не проходило глубоко вовнутрь — иначе можно повредить кристалл. Вывод Д очистите от краски — фотоэлемент готов. У диодов КД202 (а также Д214, Д215, Д242-Д247) плоскогубцами откусите фланец А (рис.2) и отрежьте вывод Б. Как и в предыдущем случае, расправьте смятую трубку В, освободите гибкий вывод Г.