Солнечная батарея из транзисторов своими руками: Солнечная батарея из старых транзисторов – Как сделать солнечную батарею из транзисторов своими руками

Содержание

Солнечная батарея из старых транзисторов

Солнечная батарея из старых транзисторов
У людей, которые увлекаются радиоделом со временем накапливается достаточно много различных электронных деталей, среди которых могут быть и старые советские транзисторы в металлическом корпусе. Как радиодетали они уже давно не актуальны из-за своих больших габаритов, однако их можно использовать совершено по другому назначению: в качестве солнечной батареи. Правда мощность такой батареи выходит достаточно мала по соотношению к ее размерам , и годится лишь для запитки маломощных устройств. Но все же можно собрать ее в качестве эксперимента и ради интереса.

Для переделки транзистора в солнечную батарею в начале необходимо спилить с него крышку. Для этого транзистор аккуратно зажимается в тисах за ободок на корпусе и ножовкой спиливаем крышку. Нужно делать это аккуратно ,чтобы не вывести из строя кристалл и тонкие провода внутри транзистора.

Солнечная батарея из старых транзисторов

После этого можно увидеть , что прячется внутри:
Солнечная батарея из старых транзисторов
Как видно на фото кристалл достаточно не велик, по сравнению с корпусом транзистора, а ведь именно он и будет преобразовывать солнечную энергию в электрическую.

Далее необходимо направить на кристалл свет и тестером замерить, на каких выводах получим максимально высокое напряжение. Его величина, конечно же зависит мощности транзистора и размера кристалла.

Солнечная батарея из старых транзисторов
Вот таблица измерений, приведенная автором на примере транзистора КТ819ГМ:
Солнечная батарея из старых транзисторов

После замеров можно приступить к сборке солнечной батареи для запитки калькулятора. Для получения 1,5 вольта необходимо последовательно собрать пять транзисторов, при этом коллектор будет минусом, а база – плюсом.
Солнечная батарея из старых транзисторов
Для крепления транзисторов использовался кусок тонкого пластика, с предварительно просверленными под ножки отверстиями. После установки транзисторов на места, производится подключение из между собой, по указанной выше схеме:
Солнечная батарея из старых транзисторов
Как показал эксперимент, на улице, при солнечном свете калькулятор работал неплохо, однако в помещении ему определенно не хватало энергии, и на расстоянии больше 30 сантиметров от лампы накаливания он работать отказывался.
Солнечная батарея из старых транзисторов
Для увеличения мощности батареи имеет смысл подключить параллельно еще пять таких же транзисторов.
Солнечная батарея из старых транзисторов
Источник Солнечная батарея из старых транзисторов Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Как сделать солнечную батарею из транзисторов своими руками

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 солнечные батареи.

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 солнечную электростанцию для дома 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

Диодная СБДиодная СБСхема солнечной батареи на диодахМногие горячие головы задают себе вопрос: а можно ли изготовить солнечную батарею 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

Диодная СБ

Диодная СБНаиболее 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

Диодная СБ

Диодная СБ

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

Диодная СБ

Диодная СБ 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

Диодная СБ

Диодная СБСобирать 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:

Солнечная батарея из транзисторов | Каталог самоделок

Старые мощные транзисторы в металлическом корпусе сейчас фактически нигде не применяются. Имея большие размеры, они устарели, поэтому их можно купить за копейки или получить даром. У того, кто увлекается электроникой, они точно лежат в какой-нибудь банке. Почему бы из них не сделать дармовой источник энергии?

Ради эксперимента будет интересно собрать солнечную батарею для калькулятора. На деле батарея из 10 элементов КТ819ГМ или 2N3055 для маленького калькулятора слишком габаритна. Никто не будет её таскать вместе с портативным калькулятором.

Солнечная батарея из транзисторов

Вполне рационально транзисторной батареей запитать настольные электронные часы, радиоприёмник или установленный «жучок». Многие успешно применяют зарядные устройства от солнца для Li-ion аккумуляторов. Для зарядки одного аккумулятора достаточно четырех КТ801Б.

Опытные радиомастера скажут: солнечные батареи из транзисторов неудобны, они габаритны, а эффективность их низка. Так и есть: в каждом транзисторе используется лишь маленький пятачок полупроводника, а металлический корпус лишь площадь занимает. Но альтернативный источник энергии всё-таки стоит собрать, чтобы не валялись без дела старые радиодетали.

Подбор элементной базы

Для работы солнечного элемента нужен открытый p-n переход. Это рабочая область транзисторов и диодов. Старые радиодетали имеют больший кристалл полупроводника, поэтому работать как фотоэлементы они будут лучше. Разница существенна: один КТ801 1972 года выпуска выдает около 1,1 мА в режиме фотогенерации; выпущенные с 1973 по 1980 год — 0,9 мА, последних годов производства — всего 0,13 мА. Предпочтительно отыскать полупроводниковые детали, произведенные 30–40 лет назад.

Солнечная батарея из транзисторов

Часто для постройки солнечных батарей используются детали серий КТ803…805 из-за своей распространенности. Их легко найти и разобрать.

Выше чем у других напряжение дают германиевые приборы П213…217, П306, а также кремниевые КТ819ГМ, 2N3055.

С транзистора срезается крышка. Заметьте аккуратно, дабы не расколоть полупроводниковый кристалл, сваренный с основанием, и от которого выведены тонкие проводки до внешних ножек. Полупроводниковый прибор захватываем за ободок тисками и вскрываем ручной ножовкой или электрической шлифмашиной.

Солнечная батарея из транзисторов

У элемента КТ801 металлическая крышка снимается легко — нужно лишь сдавить её плоскогубцами.

Из приборов П210…217 потребуется высыпать порошок-наполнитель. Затем важно хорошо продуть кристалл.

Проверка элементов

Подготовленные для солнечной батареи фотоэлементы необходимо проверить на солнце. Понадобиться для этого самый простой мультиметр. Для измерения напряжения прибор ставьте на предел 1 В и подключайте между базой-коллектором, базой-эмиттером. Измеряя ток, ставьте предел 1 мА, редко потребуется больше.

  • КТ801 дает напряжение 0,53 В, ток 0,13–1,1 мА.
  • 2N3055 (полный аналог КТ819ГМ) вырабатывает 0,35 В, ток 0,09–0,26 мА.

Желательно успешно прошедшие тест транзисторы рассортировать по напряжению.

Сборка батареи

Навесным монтажом транзисторы соединять легко и быстро. Закрепить их можно на любой пластине, печатная плата не нужна. При коротком замыкании какой-то элемент не сгорит, а просто исключится из работы. В пластике сверлим отверстия для выводов.

Для повышения напряжения транзисторы соединяют последовательно. Ток можно увеличить параллельным соединением.

От последовательно соединенных пяти КТ819ГМ можно получить 1,5 В.

Солнечная батарея из транзисторов

Солнечные элементы должны охлаждаться, поскольку при нагреве их эффективность падает. Не монтируйте их плотно на пластине, а сделайте промежутки для естественной вентиляции.

Солнечная батарея своими руками из транзисторов.

Самодельная солнечная батарея, которая будет генерировать электрическую энергию, делается из полупроводниковых транзисторных элементов. Для этих целей хорошо подойдут биполярные транзисторы и, в частности, советского производства. Для изготовления солнечной батареи своими руками лучше всего использовать транзисторы серии КТ (кремневые транзисторы).

Данные радиокомпоненты можно брать от старых телевизоров, радиоприёмни-ков, а также от других радиоэлектронных устройств, которые уже отслужили свой срок и являются частично неработающими. Необходимо выпаять транзисторы оттуда с помощью электрического паяльника. Далее, чтобы получить полноценный фотоэлемент, корпус транзистора (верхнюю часть) необходимо  отпилить или сточить. Это можно сделать при помощи надфиля или ножовки по металлу. Делать это необходимо очень аккуратно, чтобы не повредить полупроводниковый элемент внутри.

Таким образом необходимо подготовить несколько полупроводниковых транзисторов для их дальнейшего электромонтажа в последовательную электрическую цепь. Чтобы дополнительно увеличить силу отдаваемого тока этой солнечной батареи, можно скомпоновать транзисторы попарно. Своими руками монтаж можно сделать как навесным монтажом, так и на платах из фольгированного текстолита или гетинакса – метод печатного радиомонтажа.

Сами транзисторы со срезанной верхней частью корпуса, крепятся на диэлектрической пластине, и в последующем производится пайка выводов транзисторов согласно электрической схеме. Данная самодельная  солнечная батарея довольно быстро изготавливается при наличии всех необходимых компонентов и инструментов под рукой.

Инструменты для изготовления.


Для изготовления солнечной электростанции своими руками понадобятся следующие инструменты:

  • электрический тестер;
  • надфили различных профилей;
  • ножовка по металлу;
  • электрический паяльник;
  • припой;
  • канифоль;
  • пинцет;
  • гибкие медные провода;
  • фольгированный текстолит или гетинакс;
  • пластиковая пластина для монтажа самих фотоэлементов.

Фотоэлементы можно приклеить на пластину с помощью универсального клея.

Полученная таким образом солнечная батарея не обеспечит дом или квартиру электроэнергией ввиду низкого КПД (коэффициент полезного действия), но вполне подойдёт для зарядки сотового телефона, для работы радиоприёмника в походных условиях.

У транзисторов со срезанным верхом производят замер тестером по выводам, с каких выводов (база, эмиттер и коллектор) получается выход большего напряжения. Замер производится меду базой и эмиттером или коллектором. После этого производится установка на пластиковую пластину всех полупроводниковых транзисторов, и все выводы припаиваются по установленной радиоэлектронной схеме. База одного транзистора припаивается к коллектору или эмиттеру следующего транзистора. И в таком порядке собирается вся солнечная батарея. Полученную конструкцию со стороны фотоэлементов желательно прикрыть прозрачным элементом (стекло, прозрачный пластик, обычное оконное стекло). Это необходимо для прикрытия фотоэлементов от попадания на них пыли и воды, а также от возможных механических повреждений в процессе эксплуатации.

Также самодельную солнечную батарею можно делать из советских транзисторов марки МП37–МП42 и МП14–МП17 (структура  полупроводникового кристалла n – p – nили структура p – n – p). Эти транзисторы имеют круглый металлический корпус в форме шляпки. Но по сравнению с транзисторами серий КТ 800 и КТ 900 имеют меньший размер и соответственно будут выдавать меньший ток  и вольтаж, ввиду того что кристалл у них меньшего размера.

Советский транзистор КТ819ГМ.

На примере советского транзистора КТ819ГМ при его работе в качестве фотоэлемента приведены следующие данные:

база – плюсовой вывод, эмиттер – минусовой вывод, выдаваемое напряжение – 370 мВ, выдаваемый ток – 94 мкА, развиваемая мощность – 35 мВт / База и эмиттер – плюсовой вывод, коллектор – минусовой вывод, получаемое напряжение – 325 мВ, ток выдаваемый – 215 мкА, мощность – 70мВт/ База – плюсовой вывод, коллектор – минусовой вывод, напряжение – 340 мВ, токвыдаваемый – 260 мкА, мощность – 90 мВт/ Коллектор – плюсовой вывод, эмиттер – минусовой вывод, напряжение на выходе – 28 мВ, ток выдаваемый – 65 мкА, мощность – 1 мВт.

К примеру, чтобы получить напряжение в 1,5 вольта, необходимо собрать последовательно в линейку четыре транзистора (фотоэлементы), где плюсовые выводы с транзистора будут коллекторы элементов, а база будет плюсовым выходом. Соответственно, чтобы получить 12-14 вольт, требуется собрать солнечную панель с числом элементов 35-38 штук. Для увеличения выдаваемого тока и мощности от такой самодельной солнечной электро-станции, необходимо впаивать транзисторы параллельно по 2-3 элемента.

Использовать такую солнечную электростанцию можно в загородном доме для освещения в тёмное время суток. Для этого потребуется дополнить её небольшой аккумуляторной станцией на 12 вольт. Аккумуляторы можно приобрести в магазинах электроники. В дневное время эта электростанция будет заряжать аккумуляторы, а вечером от неё будет работать освещение внутри дома. Для освещения лучше использовать светодиодные панели ввиду их большей экономичности.

Солнечная батарея из старых транзисторов: полезное применение вместо утилизации

Популярность солнечных батарей во многом обусловлена возможностью получения бесплатной электроэнергии. Тем более что затраты на приобретение панели можно свести к нулю, самостоятельно изготовив ее из подручных материалов. Это могут быть, например, транзисторы от старых радиоприемников и ТВ, которым не осталось места в современном мире. Немного терпения и четкое понимание процесса – и в вашем распоряжении окажется эффективная солнечная батарея из транзисторов, которую можно подключить к бытовым устройствам низкой и средней энергоемкости.

Общий принцип действия солнечной батареи

Физический закон, положенный в основу действия солнечной батареи, — внутренний фотоэффект на так называемом p-n переходе. Так называют возникновение в полупроводниковом элементе новых носителей электрического заряда в процессе поглощения световой энергии – электронов или дырок. При этом первые концентрируются в n-области, а вторые – в р-области, и между ними возникает электродвижущая сила, обозначаемая аббревиатурой ЭДС. При подключении внешней нагрузки под воздействием освещения в р-n переходе возникает электрический ток, и энергия света трансформируется в электрическую.

Количество получаемой энергии зависит от нескольких факторов. Это материал полупроводника, площадь поверхности р-n перехода и качество его освещенности. В большинстве случаев сила тока солнечной батареи невелика, и для достижения ею требуемого уровня нужно собрать панель из значительного количества отдельных элементов. Зато солнечные батареи не боятся короткого замыкания, для возникновения которого имеющегося напряжения попросту недостаточно.

Материалы для сборки солнечной батареи из транзисторов

Выбор в пользу транзисторов и диодов для монтажа солнечной панели оправдан наличием у них р-n перехода. У диода имеется один такой переход, а у транзистора – два: между базой, коллектором и эмиттером. Использовать такую радиодеталь при сборке солнечной батареи можно в случаях, если:

  • площадь перехода должна быть достаточно большой;
  • есть возможность открыть p-n переход для доступа солнечной энергии.

Первое условие полностью выполнимо для плоскостных транзисторов большой мощности. Чтобы не возникло сложностей с открытием перехода, стоит выбрать элементы наподобие кремниевого транзистора КТ801 (а) или германиевых транзисторов П210-П217. Для первого достаточно снять крышку корпуса, для вторых – разрезать корпус по линии АА и снять с детали полученные фрагменты.

Перед использованием транзисторов для сборки солнечной батареи необходимо проверить их работоспособность. Для этого потребуется обычный мультиметр. Следует переключить режим устройства на показания в несколько миллиампер, чтобы оно смогло распознать незначительный по величине заряд. Мультиметр включается между базой и коллектором или базой и эмиттером, а деталь располагается таким образом, чтобы переход был хорошо освещен. Если прибор покажет 1 мА или чуть меньше, транзистор рабочий. Переключив режим на измерение напряжения, следует произвести еще один замер. Если показание мультиметра составит несколько десятых вольта, деталь можно смело использовать, т.к. все условия для сборки рабочей солнечной панели выполнены.

Обратите внимание: выполняя тестовые замеры, транзисторы стоит сразу группировать в зависимости от полученных показаний – чуть больше или чуть меньше нормы. Близкие значения выходной силы тока и напряжения в элементах сделают готовую солнечную панель более надежной, исключая перегревание более «слабых» комплектующих.

Чтобы увеличить выходной ток и рабочее напряжение, используют метод смешанного соединения элементов. Внутри групп выполняется параллельное соединение транзисторов с близкими выходными значениями, которые были отобраны на этапе тестирования. Группы соединяют между собой последовательно. Общий уровень выходной силы тока и напряжения равен сумме аналогичных параметров всех групп.

Оптимальным решением для сборки источника тока будет разработка монтажной платы на основе фольгированного стеклотекстолита. Ее можно поместить в подходящий по размеру корпус и закрыть оргстеклом. Нескольких десятков транзисторов достаточно, чтобы сгенерировать ток напряжением несколько вольт для питания маломощных устройств или подзарядки аккумуляторов.

Особенности солнечной панели из диодов

Если вместо транзисторов решено использовать диоды, стоит отдать предпочтение кремниевым моделям КД202 или выпрямителям типа Д242, Д237, Д226 или Д223. Для открывания перехода р-n следует:

  1. Надежно зажать диод за фланец.
  2. Отрезать и расправить вывод анода, чтобы появилась возможность освободить медный провод р-n перехода.
  3. Отделить защитный фланец с помощью острого металлического предмета.

Аналогичным образом отделяются фланцы всех диодов, которые планируется использовать для сборки солнечной батареи. Проще всего сделать это с диодами марки Д223. Их достаточно выдержать в ацетоне, который растворит краску на стеклянном корпусе и откроет для света р-n переход.

Соединение диодных элементов полностью аналогично сборке батареи на основе транзисторов. Внутри групп диоды соединяют параллельно: с одной стороны – только аноды, с другой – только катоды. Тестирование и классификация диодов по группам в зависимости от выходных параметров осуществляется так же, как и отбор транзисторов.

Чем больше элементов использовано для сборки солнечной батареи, тем выше будут выходные параметры мощности конструкции. Так, пяти групп по 10 диодов достаточно, чтобы получить напряжение в 2,5 В силой тока до 25 мА. Аналогичные расчеты можно произвести для любого количества диодов, если вам требуется более или менее мощная солнечная батарея.

Обратите внимание: диоды и транзисторы чувствительны к температурному воздействию и легко выходят из строя при перегреве. Поэтому для их пайки следует использовать маломощный паяльник. Его будет достаточно, чтобы надежно соединить элементы между собой в единую полупроводниковую систему.

Солнечная батарея из диодов своими руками

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.
Но если вам вдруг очень приспичит, то можно построить маломощную солнечную батарею из диодов.
Солнечная батарея из диодов своими руками
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.
Солнечная батарея из диодов своими руками
Солнечная батарея из диодов своими руками
И не вытаскивая из ленты начал лудить вывода контактов.
Солнечная батарея из диодов своими руками
Солнечная батарея из диодов своими руками
Затем, начал соединять параллельно в групп по 11 штук. А уже эти группы соединил последовательно.
Солнечная батарея из диодов своими руками
Солнечная батарея из диодов своими руками
Солнечная батарея из диодов своими руками
В итоге получилось вот что:
Солнечная батарея из диодов своими руками
Далее, супер клеем приклеил эти «рельсы» к деревянной подложке.
[cent[h4][/h4]er]Солнечная батарея из диодов своими руками[/center]
Сверку накрываю, предварительно вырезанным, тонки оргстеклом. И закрепляю саморезами.
Солнечная батарея из диодов своими руками
Вот и все. Полчаса ушло на все про все.

Испытания солнечной батареи


Подключаю мультиметр к выходу и направляю панель на солнце.
Солнечная батарея из диодов своими руками
Получилось – «1,7»
Солнечная батарея из диодов своими руками
Закрываю рукой – напряжение сразу падает.
Ещё поиграл и получилось почти два вольта.
Солнечная батарея из диодов своими руками
Самодельная солнечная батарея вполне работоспособна.
Видео сборки

Солнечная батарея своими руками

Если говорить об экономической целесообразности, то для изготовления небольшой солнечной батареи своими руками в домашних условиях выгодней купить фабричную панель, а не несколько десятков новых диодов или транзисторов. При одинаковой производительности (мощности) такая самоделка будет дешевле, а ее изготовление займет меньше времени. Единственное условие, оправдывающее потраченное время — это возможность дешево купить старые комплектующие, которые были списаны как «неликвиды».

Устройство и принцип работы

Устройство и принцип работы

Устройство и принцип работы

Есть два основных способа использования солнечной энергии:

  • Прямое использование для нагрева воды и аккумулирования тепла в гелио системах отопления и горячего водоснабжения.
  • Преобразование света в электроэнергию.

Справка. Основные законы преобразования света в электроэнергию были сформулированы в конце XIX века российским ученым Александром Столетовым.

Первые солнечные панели появились еще в семидесятые годы прошлого столетия, но несовершенные технологии и низкая эффективность делали производство батарей дорогим и низкорентабельным. И только последние разработки в этой области сделали производство «солнечной» электроэнергии технически и экономически доступными.

Есть несколько типов панелей, использующих разные материалы. Но все они построены на полупроводниках. Преобразование света основано на внутреннем фотоэффекте p-n перехода — возникновении дополнительных «дырок» и свободных электронов под воздействием света. Электроны «стремятся» в n-область, дырки — в p-область. Как результат перераспределения заряда между областями, возникает разность потенциалов и через переход протекает ток.

Каждый модуль заводской солнечной батареи имеет собственный несущий каркас, с расположенной на нем клеммной коробкой. Это делает возможным объединять модули в единую систему, с подключением к общему оборудованию, которое позволяет контролировать работу, накапливать электроэнергию, преобразовывать ее и распределять между потребителями. А для защиты фотоэлементов используют специальное покрытие из закаленного стекла.

Стационарные солнечные батареи дополнительно оборудуют инверторами, преобразующими постоянный ток в переменный. Компактным модулям для питания устройств, работающих от аккумуляторов, инвертор не нужен.
Аналогичный компактный модуль можно сделать своими руками из диодов или транзисторов и подключить его к «промежуточному» аккумулятору. А уже от него заряжать мобильный телефон (как от Power Box) или использовать для питания LED светильника.

Солнечная панель из диодов

Для изготовления панели можно использовать диоды в металлических и стеклянных корпусах. Первый вариант мощнее, но более трудоемкий. Второй — проще, хотя для достижения такой же мощности понадобится больше элементов.

Панель из диодов в металлическом корпусе

диоды серии КД203диоды серии КД203

Диоды КД203

Если говорить о максимальной мощности, которую можно получить с одного кристалла полупроводника, то лучшими в этом отношении будут диоды серии КД203 (КД2010).

При ярком солнечном свете один кристалл способен выдать напряжение порядка 0.7 В при токе до 7 мА.

Но сложность заключается в том, что диоды этой серии изготовлены в металлокерамическом корпусе, который заодно выполняет роль теплоотвода при монтаже на металлическое шасси.

Чтобы вынуть кристалл кремниевого полупроводника и «открыть» его для освещения, надо:

  • аккуратно разбить керамику и освободить верхний контакт;
  • раскрыть корпус, сняв с основания «крышку»;
  • разогреть диод до температуры плавления олова, которым к кристаллу припаяны контакты;
  • освободить от верхнего жесткого контакта кристалл, а вместо него припаять гибкий проводник.

Диоды средней мощности в металлическом или металлостеклянном корпусе серии Д7, Д214, Д215, Д226, Д237, Д242-Д247 разбирать проще. Сначала бокорезами обрезают жесткий контакт и часть корпуса в виде трубки со стороны анода. А затем вставив нож в шов между основанием и крышкой, открывают корпус. Для облегчения процесса можно предварительно слегка сжать фланец корпуса в тисках, чтобы раскрылась щель между основанием и крышкой.

И эту процедуру надо выполнить с каждым диодом, а их должно быть несколько десятков. В реальных условиях напряжение на одном кристалле будет ниже максимума раза в полтора — около 0.5 В. Чтобы получить на выходе 5 В, надо последовательно соединить в блок 10 кристаллов.

Приблизительно такое же соотношение максимальной и реальной силы тока — рассчитывать надо на величину 4-5 мА. Чтобы «нарастить» силу тока и повысить мощность солнечной батареи, надо параллельно соединить на панели несколько таких блоков.

Сама панель должна иметь вид решетки из расположенных в несколько рядов ячеек двух разных диаметров, расположенных поочередно. Большое отверстие — для посадки корпуса, меньшее — для гибкого проводника, которым соединяют в цепь расположенные рядом диоды. Такая заготовка для диодов в металлическом корпусе без крышки глядит так:

заготовка для диодов в металлическом корпусе

заготовка для диодов в металлическом корпусе

Возможны и другие варианты конструкции панели, но принцип прежний — последовательно-параллельное соединение элементов. Принцип как сделать солнечную батарею из диодов был описан еще в советское время. Ниже приведено фото иллюстрации тех времен, на которой показаны способы разборки элементов и принципиальная схема соединения:

способы разборки элементов и принципиальная схема соединения

способы разборки элементов и принципиальная схема соединения

Панель из диодов в стеклянных корпусах

Эти элементы менее мощные и способны «генерировать» токи менее одного миллиампера, но их достоинство в том, что кристалл полупроводника не надо «открывать».

У некоторых серий корпус изначально прозрачный, а у тех элементов, корпуса которых окрашены, надо просто смыть краску растворителем.

К таким относятся диоды Д223Б, которые способны при оптимальной ориентации относительно яркого солнца выдавать напряжение около 0,3 В, что почти сопоставимо с более мощными аналогами.

Пошаговый процесс изготовления солнечной панели выглядит так:

  • помещают на некоторое время диоды в емкость с растворителем;
  • достают из растворителя элементы и счищают с них размягченную краску;
  • сгибают под 180° выводы анодов (это необходимо для правильного положения кристалла полупроводника относительно плоскости монтажной платы;
  • монтируют на монтажной плате элементы, объединяя их в последовательно параллельные группы согласно схеме соединения.

Вот так выглядит панель, состоящая из 9 параллельно соединенных блоков по 12 элементов в каждом:
панель, состоящая из 9 параллельно соединенных блоков

панель, состоящая из 9 параллельно соединенных блоков
Как видно, помещенная на солнце, она выдает напряжение в 2.5 В, а ее мощности хватает, чтобы полностью зарядить за 2 часа ионистор емкостью 0,47 Ф.

Панель из светодиодов

Любой светодиод обладает обратимостью: он не только излучает свет под напряжением, но и наоборот — генерирует электричество под воздействием света. Максимальная ЭДС у сверхярких элементов — до 1.65 В, но ток при этом получается очень маленьким — до 20 мкА. Зеленые индикаторные светодиоды с линзой диаметром 3 или 5 мм при освещении выдают почти 1.6 В. Совсем немного уступают им красные и оранжевые светодиоды с линзой 5 мм.

Но изготовить из них солнечную панель, способную работать как эффективное зарядное устройство, не получится из-за крайне маленького тока.

Панель солнечной батареи из транзисторов

Так же как и у диодов, открытый полупроводниковый кристалл транзистора при освещении образует разность потенциалов на p-n переходах. Если провести измерения, то в результате окажется, что всегда есть пара контактов, которая выдает максимально возможную мощность.

Но перед этим надо «открыть» корпус транзистора — аккуратно снять крышку. Вот так выглядит транзистор 2Т908А «внутри»:
транзистор 2Т908А

транзистор 2Т908А

Обычно наибольшая ЭДС возникает между коллектором и базой или эмиттером и базой. Перед сборкой домашней солнечной панели надо протестировать все заготовленные элементы и рассортировать их по группам (блокам) с наиболее близкими значениями суммарных напряжений.

Примечание: Один из основных недостатков мощных транзисторов отечественного производства — это «нестабильность» характеристик.

Например, чтобы подобрать приблизительно одинаковую пару для двухкаскадного усилителя, надо было «прозвонить» вручную несколько транзисторов.

Для увеличения общего напряжения и тока применяют смешанное соединение.

Схема сборки элементов солнечной батареиСхема сборки элементов солнечной батареи

Схема сборки элементов солнечной батареи

Первый вариант. Соединяют параллельно группы (блоки) с одинаковым суммарным напряжением последовательно собранных элементов, и получают на выходе сумму токов от каждого блока. Схема приведена ниже:

Второй вариант. Элементы с приблизительно одинаковыми напряжениями соединяют в группе параллельно (выходной ток будет равен сумме токов). А чтобы нарастить напряжение, несколько таких групп соединяют последовательно.

В сравнении с диодной солнечной панелью собранный транзисторный блок при одинаковой мощности будет занимать большую площадь.

Сборка корпуса

Самый простой корпус для панели домашней солнечной батареи изготавливают из фанеры или листового пластика:

  • Вырезают по размеру лист, к которому крепят панель.
  • По периметру листа крепят саморезами или на клей небольшие бортики высотой чуть больше толщины панели.
  • Сверлят отверстия под выходной кабель с клеммами для подключения аккумулятора.
  • Подключают к панели кабель через диод Шотки (это надо, чтобы обезопасить аккумулятор от короткого замыкания).
  • Сверху накрывают лист светопрозрачным листом — оргстеклом или монолитным поликарбонатом. Крепят его к бортам саморезами.

В качестве средства повышения эффективности панели из одного блока иногда используют алюминиевые банки. Такая солнечная батарея своими руками выглядит так:
солнечная батарея

солнечная батарея
В этой конструкции донышко от алюминиевой банки выполняет роль вогнутого зеркала, которое «собирает» в фокусе отраженные лучи света.

Даже если кристалл полупроводника не лежит в главном фокусе, он все равно расположен на главной оптической оси, а это уже увеличивает концентрацию светового потока. Но такая конструкция оправдана в случае, если размеры панели не имеют значения, а количество диодов или транзисторов ограничено.

Описанные выше схемы не могут служить в качестве источника альтернативной энергии для подключения сколь значимого по мощности потребителя.

Их достоинство в том, что можно использовать элементную базу, которая морально устарела и досталась практически даром как «наследство» от советской промышленности. Изготовление подобной батареи можно рассматривать как хобби или приобретение полезных навыков у новичка. А практическая польза, хоть небольшая, но будет.

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о