Солнечная батарея своими руками из диодов: Солнечная батарея из диодов своими руками

Как самостоятельно сконструировать солнечную батарею из диодов?

Содержание

• 1 Как получается фототок
• 2 Из старых диодов
• 3 Как получается фототок
• 4 Из старых диодов
• 5 Из светодиодов
• 6 Есть ли польза?

Самостоятельное изготовление любого технического устройства из подручных средств всегда сопряжено с несколькими факторами. С одной стороны, ощутимая экономия финансов, с другой, солидные затраты времени и труда. Кроме того, вполне возможно, что собранное изделие будет работать несколько не так, как ожидалось, и выдавать совсем другие параметры. Солнечные батареи из диодов – не исключение.

Собрать такую батарею вполне возможно, но для этого потребуются, во-первых, диоды в достаточно большом количестве, во-вторых, плата для подложки, в-третьих, паяльное оборудование и навыки работы с ним. И, естественно, запас времени, поскольку размещение и пайка нужного количества диодов – процесс довольно долгий.

Как получается фототок

Внутри диода содержится полупроводниковый кристалл. Соответственно, под действием солнечных лучей в области p-n-зоны электроны приходят в движение и формируют направленный поток. Он же – фототок. Поэтому обычный диод вполне можно использовать в качестве элемента солнечной батареи.

Другое дело, что напряжение, вырабатываемое таким диодом, очень мало (для диодов типа КД оно составляет около 0,5 В), сила тока при этом – не более 7 мА. Для сравнения, ток потребления белого светодиода достигает 20 мА.

Из старых диодов

Первый этап изготовления диодной батареи своими руками – открытие внутреннего кристалла, чтобы на него попадали лучи солнца. Для этого верхняя часть диода аккуратно срезается и снимается, а нижняя, с кристаллом, подогревается над включенной газовой плитой примерно 20 сек.

Самостоятельное изготовление любого технического устройства из подручных средств всегда сопряжено с несколькими факторами. С одной стороны, ощутимая экономия финансов, с другой, солидные затраты времени и труда. Кроме того, вполне возможно, что собранное изделие будет работать несколько не так, как ожидалось, и выдавать совсем другие параметры. Солнечные батареи из диодов – не исключение.

Собрать такую батарею вполне возможно, но для этого потребуются, во-первых, диоды в достаточно большом количестве, во-вторых, плата для подложки, в-третьих, паяльное оборудование и навыки работы с ним. И, естественно, запас времени, поскольку размещение и пайка нужного количества диодов – процесс довольно долгий.

Как получается фототок

Внутри диода содержится полупроводниковый кристалл. Соответственно, под действием солнечных лучей в области p-n-зоны электроны приходят в движение и формируют направленный поток. Он же – фототок. Поэтому обычный диод вполне можно использовать в качестве элемента солнечной батареи.

Другое дело, что напряжение, вырабатываемое таким диодом, очень мало (для диодов типа КД оно составляет около 0,5 В), сила тока при этом – не более 7 мА. Для сравнения, ток потребления белого светодиода достигает 20 мА.

Из старых диодов

Первый этап изготовления диодной батареи своими руками – открытие внутреннего кристалла, чтобы на него попадали лучи солнца. Для этого верхняя часть диода аккуратно срезается и снимается, а нижняя, с кристаллом, подогревается над включенной газовой плитой примерно 20 сек.

Это нужно для того, чтобы расплавился припой, удерживающий кристалл, и кристалл легко извлекся при помощи пинцета. Полученные кристаллы припаиваются к монтажной плате (можно использовать любую подходящую подложку).

Количество кристаллов и схема их расположения зависят от требуемых в итоге параметров. К примеру, для получения на выходе 2-4 В можно собрать 5 блоков из 4-5 последовательно спаянных кристаллов. Между собой блоки коммутируются параллельно. Такой способ позволяет получить нужное напряжение при силе тока, достаточной для питания небольшого светодиодного устройства. Если же использовать только параллельное соединение, то при возросшем напряжении итоговая сила тока будет слишком маленькой.

Из светодиодов

Современные светодиоды тоже подойдут для изготовления мини-солнечной батареи. Принцип работы их фактически аналогичен обычным диодам, отличие только в наличии особого пластикового корпуса. Этот корпус выступает в роли своеобразной линзы и фокусирует лучи солнца на проводящем кристалле.

Вырабатываемое напряжение за счет этого будет выше, чем у обычных диодов. Так, для красно-прозрачного светодиода оно составляет примерно 1,3 В, для инфракрасного – 0,9 В, для зеленого – 1,5 В. Что же касается вырабатываемого батареей тока, то его величина будет незначительной. Как правило, из батареи на 100 диодов удается получить порядка 0,5 мА.

Размещать светодиоды можно как и на текстолитовой (или схожей) подложке, так и на простом плотном картоне. Принципы построения схемы и расчета требуемых параметров такие же, как и при работе с обычными диодами.

Есть ли польза?

Когда речь идет о светодиодах, не стоит забывать о таком явлении, как потребление тока самими диодами и их самопроизвольное свечение. Иными словами, в то время, когда часть светодиодов генерирует электричество, остальные будут его потреблять. В итоге, напряжение схемы увеличивается далеко не пропорционально числу задействованных элементов, и в определенный момент «обратные потери» становятся слишком значительными.

Кроме того, нормально работать самодельная батарея из диодов может только в ясную солнечную погоду. В условиях облачности ее выработка стремится к нулю.

Как сделать самодельную солнечную батарею из диодов своими руками

Содержание

• Что за устройство такое?
• Первый вариант сборки
• Свечение панели
• Второй вариант
• Заключение

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.
Решившись собрать подобное устройство диодного вида, необходимо знать принцип его работы. Солнечная батарея из диодов в своей основе может содержать два типа элементов:

• 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.

Как установить блокирующий диод

Многие спрашивают, нужен ли им блокирующий диод для ветряных турбин и/или солнечных батарей, но это не всегда необходимо. Прочтите ниже, чтобы определить, требуется ли для вашего проекта «сделай сам» блокирующий диод.

Нужен ли диод для моего ветряка?

Блокировочный диод понадобится только в том случае, если у вашего двигателя есть щетки (у некоторых электродвигателей, таких как Ametek, есть щетки). Missouri Wind and Solar Freedom™ и Freedom II™ PMG, Super Dual PMA и Victory PMA являются бесщеточными и не требуют диода.

• Если на турбине есть щетки, то да, нужен диод.
• Если это двигатель постоянного тока, то да, вам нужен диод.
• Если это трехфазный переменный ток, вам понадобится трехфазный мостовой выпрямитель (например, автомобильный генератор), если он еще не включен.

Для получения дополнительной информации обратитесь к поставщику турбины.

 

 

Нужен ли мне диод для использования с моей солнечной панелью?

Для солнечных панелей требуется диод, чтобы предотвратить протекание тока от батареи к солнечной панели, когда света мало или совсем нет. Для солнечных панелей для этой цели можно использовать диод на 3 или 8 ампер. Вы также можете установить обходной диод, чтобы затененная панель не опускала другие панели. Эти же диоды можно использовать. Поместите диоды в коробку проекта ABS.

Если вы используете твердотельный контроллер заряда, такой как контроллер заряда C150-SMA, вам может не понадобиться блокирующий диод.

 

Входит ли диод в комплект поставки вашего контроллера заряда?

Нет, диоды предназначены только для вашего приложения. Размер и размещение диодов зависит от вашего объекта и используемых источников энергии. Разные турбины требуют разных типов диодов/выпрямителей (а некоторые вообще не требуют). Солнечные панели требуют другого типа диода.

 

Куда поставить диод для солнечных батарей?

Для солнечных панелей мы рекомендуем установить один блокировочный диод на каждую солнечную панель внутри проектной коробки из АБС. Диод должен иметь номинал напряжения и силы тока выше, чем у панели.

Пример: если у вас есть две панели по 175 Вт каждая на 42 вольта, вам понадобятся (два) 8-амперных, 45-вольтовых диода. (175 ватт/42 вольта) = 4,16 ампера. Сторона + (плюс) диода идет к клемме + (плюс) фотоэлектрических панелей.

 

Куда поставить диод или выпрямитель для ветряной турбины?

Блокировочные диоды и выпрямители устанавливаются между вашим ветряным двигателем и аккумуляторной батареей.

Если у вас есть разъединитель между турбиной и аккумуляторной батареей, вы можете установить диод/выпрямитель с любой стороны этого переключателя. Имейте в виду, что если у вас 3-фазная турбина, вам нужен 3-фазный переключатель, если вы поместите выпрямитель на стороне батареи переключателя.

 

Какая сторона является положительной стороной диода?

Диоды меньшего размера имеют серебряную, серую, черную или белую полосу на катоде (отрицательная сторона). Положительная сторона обычно не маркируется.

 

 

Направление блокирующего диода

Крупные шпильки будут показывать стрелку и линию  —>|–   Для символа выше: отрицательная сторона находится справа. Думайте об этом, как о том, что ток может идти вместе со стрелой, но не в обратном направлении, поскольку он ударяется о стену.

—> Да | — Нет

 

Блокирующий диод

Внимательно посмотрите на диод вверху, справа вы увидите символ. Это показывает, что ток проходит через диод сверху вниз. Для этого конкретного штифтового диода верхняя часть является анодом (положительным), а нижняя — катодом (резьбовая часть 1/4 дюйма). Также доступны штифтовые диоды с катодом сверху.

 

В каком направлении работает мой диод?

Положительная (анодная) сторона диода всегда направлена ​​к вашему источнику энергии, откуда поступает ваша энергия. Таким образом, для солнечной фотоэлектрической панели, ветряной турбины, гидроэлектростанции и т. Д. Анод подключается (или приближается) к положительному выводу источника энергии.

Диод на отрицательном проводе не требуется.

 

Диод какого размера мне нужен?

Ваш диод должен быть несколько больше, чем ток, с которым он будет работать.

Для солнечных панелей для этой цели можно использовать диоды на 3 и 8 ампер. Если ток вашей солнечной панели не превышает 2 1/2 ампера, тогда версия на 3 ампера подойдет. Диод на 8 ампер подходит для панелей примерно до 7 1/2 ампер.

Солнечные панели с большим зарядным током потребуют диода большего размера, такого как наш диод на 85 ампер. Этот диод большего размера можно разместить на одной линии с общим положительным проводом, идущим от ваших солнечных панелей к контроллеру заряда, чтобы одновременно управлять несколькими панелями. Обратите внимание: для этого диода большего размера может потребоваться радиатор, если он будет использоваться для приложений с более высокой мощностью (более 15 ампер или около того).

Можно ли сделать солнечную панель из старых компакт-дисков?

Недавно в одной из моих лент в социальных сетях появилось одно из таких видео с лайфхаками. В нем создатель заявил: «Я превращаю CD/DVD в солнечную батарею», что казалось интересным, но маловероятным. Итак, я начал смотреть видео и подумал, что это никак не могло сработать — не так ли? В основном я понимаю, как работают солнечные или фотогальванические элементы. И я действительно сомневался, что этот предложенный хак может сработать, несмотря на видео, показывающее мультиметр, подключенный к импровизированному солнечному элементу, что свидетельствует о том, что это сработало.

Выделенная область на этом изображении, полученном из видео, похоже, показывает ток, выдаваемый самодельным солнечным устройством, но не верьте всему, что видите.

King Homemade//YouTube

Важно понимать, как работает фотоэлектрический элемент — на самом деле они довольно простые, состоят из трех частей, склеенных вместе. Верхний и нижний — проводящие контакты, а средний — полупроводниковый. Полупроводники — это материалы, которые позволяют электричеству проходить через них со скоростью где-то между изолятором, который этого не делает, и металлом, который делает это эффективно.

История по теме

• 8 лучших генераторов на солнечной энергии

Одним из наиболее распространенных полупроводников является кремний, который используется в фотогальванических элементах. Когда кремний бомбардируется фотонами — по сути, энергией света — электроны освобождаются. Собирая эти свободные электроны, мы получаем электричество от фотогальванического элемента, хотя это немного сложнее. Кремнием манипулируют, чтобы высвободить высвобожденные электроны в одном направлении, к внешнему слою ячейки, который становится отрицательным звеном электрической цепи. Когда свободные электроны покидают эту сторону силиконового слоя, это создает дефицит на другом внешнем слое, который становится положительной ветвью.

Вернемся к видео: на нем видно, как кто-то обматывает медным проводом компакт-диск или DVD-диск, проходит через центральное отверстие и обходит его, пока он не будет закрыт с обеих сторон. Это оставляет два конца провода рядом друг с другом. Предположительно, чтобы провода были закреплены и изолированы друг от друга, каждый из них был пропущен через отверстия, просверленные в компакт-диске.

Итак, вот первая проблема, которую я вижу с видео. Верхняя и нижняя стороны компакт-диска обмотаны одним проводом, поэтому верхняя и нижняя клеммы или концы проводов не изолированы друг от друга. И, даже если это сработало, есть вторая проблема. Провод кажется простым медным проводом, который соприкасается в том месте, где он скручен вокруг центрального отверстия — это может вызвать ситуацию короткого замыкания.

Мы построили и протестировали компакт-диск на солнечных батареях, используя те же материалы и методы, что и в видео, — он вырабатывал ноль вольт.

Bradley Ford

В любом случае, я построил одну из этих «ячеек», как показано в видео, для проверки — она генерировала нулевой ток, как я и ожидал. Можно только догадываться, зачем кому-то создавать самодельное видео о бесплатном электричестве, которое не работает. И они не единственные. Поиск по запросу «Солнечные элементы на компакт-дисках своими руками» выдает множество видеороликов. Некоторые имитируют тот, который я изначально видел, некоторые используют немного другой дизайн, но одинаково неэффективны.

В трех выделенных областях показаны стабилитроны, впаянные в петлю из медного провода.

American Tech//YouTube

В видео «Свободная энергия 100%, как сделать солнечный элемент из компакт-диска» они используют 3 встроенных стабилитрона в медной петле на одной стороне компакт-диска. Это может генерировать некоторое измеримое напряжение, но это больше связано с диодом, чем с компакт-диском или сложным расположением медных проводов. При возбуждении энергией, будь то электричеством или теплом солнечного света, кремний в диоде может высвобождать свободные электроны, подобно фотогальваническому элементу, но не при напряжении или силе тока, которые действительно полезны. Для создания полезного электрического тока потребовалось бы абсурдное количество диодов Зенера.

Выделенные области показывают места, где в цепи произошло бы короткое замыкание, если бы она была действительно жизнеспособной.

The Crazy Channel на английском языке//YouTube

В третьем видео «Самодельная фотогальваническая солнечная панель мощностью 30 Вт» автор предлагает собрать панель из 15 компакт-дисков. Эта конструкция, кажется, пытается имитировать традиционный фотоэлектрический элемент, где компакт-диски выполняют роль кремниевого полупроводника, а алюминиевая фольга — в качестве контактов на верхнем и нижнем слоях. Существует веская причина, по которой эта конструкция не будет работать, кроме того, что компакт-диск не является полупроводником, который может направлять высвобожденные электроны: алюминиевая фольга, используемая для соединения верхней стороны компакт-диска, заклеена лентой, чтобы удерживать ее на месте, и при этом она соприкасается с нижним листом алюминиевой фольги, что может привести к короткому замыканию любой цепи, которая могла бы образоваться.

Эти слишком хорошие, чтобы быть правдой хаки, просто так. Подобные видео могут быть интересными или, по крайней мере, развлекательными, о чем свидетельствует количество просмотров, которые они получили. Но проведите исследование, прежде чем тратить свое время и деньги на проект, которому суждено потратить и то, и другое.