So stellen Sie mit Ihren eigenen Händen eine Solarbatterie her: Anleitung zur Selbstmontage

Sonnenkollektoren sind eine Energiequelle, die zur Strom- oder Wärmeerzeugung für ein niedriges Gebäude genutzt werden kann. Aber Solarpaneele sind teuer und für die meisten Einwohner unseres Landes unzugänglich. Sind Sie einverstanden?

Eine andere Sache ist es, wenn Sie eine Solarbatterie selbst herstellen: Die Kosten werden erheblich gesenkt, und dieses Design funktioniert nicht schlechter als ein industriell hergestelltes Panel. Wenn Sie ernsthaft darüber nachdenken, eine alternative Stromquelle zu kaufen, versuchen Sie, diese selbst herzustellen – es ist nicht sehr schwierig.

In diesem Artikel geht es um die Herstellung von Solarmodulen. Wir sagen Ihnen, welche Materialien und Werkzeuge Sie dafür benötigen. Und etwas weiter unten finden Sie eine Schritt-für-Schritt-Anleitung mit Abbildungen, die den Arbeitsfortschritt anschaulich veranschaulichen.

Kurz zum Gerät und zur Bedienung

Sonnenenergie kann in Wärme umgewandelt werden, wenn der Energieträger eine Kühlflüssigkeit ist, oder in Elektrizität, die in Batterien gesammelt wird. Die Batterie ist ein Generator, der nach dem Prinzip des photoelektrischen Effekts arbeitet.

Die Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität erfolgt, nachdem die Sonnenstrahlen auf die Fotozellenplatten treffen, die den Hauptteil der Batterie bilden.

Dabei „lösen“ Lichtquanten ihre Elektronen aus extremen Bahnen. Diese freien Elektronen erzeugen einen elektrischen Strom, der durch den Controller fließt, sich in der Batterie ansammelt und von dort zu den Energieverbrauchern gelangt.

Siliziumelemente dienen als Fotozellenplatten. Ein Siliziumwafer ist auf einer Seite mit einer dünnen Schicht aus Phosphor oder Bor, einem passiven chemischen Element, beschichtet.

An dieser Stelle werden unter dem Einfluss von Sonnenlicht viele Elektronen freigesetzt, die vom Phosphorfilm zurückgehalten werden und nicht auseinanderfliegen.

Auf der Oberfläche der Platte befinden sich metallische „Spuren“, auf denen sich freie Elektronen ausrichten und eine geordnete Bewegung bilden, d. h. elektrischer Strom.

Je mehr solcher Siliziumwafer-Fotozellen vorhanden sind, desto mehr elektrischer Strom kann gewonnen werden. Lesen Sie mehr über das Funktionsprinzip einer Solarbatterie Weiter.

Die oberste Schicht der Fotozellenplatten ist mit einer Schicht bedeckt, die die Reflexion des Sonnenlichts von den Platten verhindert und so deren Effizienz erhöht

Materialien zur Herstellung einer Solarplatte

Wenn Sie mit dem Bau einer Solarbatterie beginnen, müssen Sie sich mit folgenden Materialien eindecken:

• Silikatplatten-Fotozellen;
• Spanplatten, Aluminiumecken und -lamellen;
• Hartschaumgummi 1,5-2,5 cm dick;
• ein transparentes Element, das als Basis für Siliziumwafer dient;
• Schrauben, selbstschneidende Schrauben;
• Silikondichtmittel für den Außenbereich;
• elektrische Leitungen, Dioden, Anschlüsse.

Die Menge der benötigten Materialien hängt von der Größe Ihrer Batterie ab, die meist durch die Anzahl der verfügbaren Solarzellen begrenzt wird. Als Werkzeuge benötigen Sie: einen Schraubendreher oder einen Satz Schraubendreher, eine Metall- und Holzsäge und einen Lötkolben. Um die fertige Batterie zu testen, benötigen Sie einen Amperemeter-Tester.

Schauen wir uns nun die wichtigsten Materialien genauer an.

Siliziumwafer oder Solarzellen

Es gibt drei Arten von Fotozellen für Batterien:

• polykristallin;
• einkristallin;
• amorph.

Polykristalline Wafer zeichnen sich durch einen geringen Wirkungsgrad aus. Die Größe der positiven Wirkung beträgt etwa 10 - 12 %, diese Zahl nimmt jedoch mit der Zeit nicht ab. Die Lebensdauer von Polykristallen beträgt 10 Jahre.

Eine Solarbatterie besteht aus Modulen, die wiederum aus fotoelektrischen Wandlern bestehen. Batterien mit starren Silizium-Solarzellen sind eine Art Sandwich mit aufeinanderfolgenden Schichten, die in einem Aluminiumprofil montiert sind

Monokristalline Solarzellen zeichnen sich durch einen höheren Wirkungsgrad von 13-25 % und eine lange Lebensdauer von über 25 Jahren aus. Mit der Zeit nimmt jedoch die Effizienz von Einkristallen ab.

Monokristalline Konverter werden durch Sägen künstlich gezüchteter Kristalle hergestellt, was die höchste Photoleitfähigkeit und Produktivität erklärt.

Filmfotokonverter werden durch Abscheiden einer dünnen Schicht amorphen Siliziums auf einer flexiblen Polymeroberfläche hergestellt

Flexible Batterien mit amorphem Silizium sind das Neueste. Ihr fotoelektrischer Wandler ist auf eine Polymerbasis aufgesprüht oder aufgeschmolzen. Der Wirkungsgrad liegt bei etwa 5 – 6 %, Foliensysteme sind jedoch äußerst einfach zu installieren.

Filmsysteme mit amorphen Fotokonvertern sind erst vor relativ kurzer Zeit erschienen. Dies ist ein äußerst einfacher und äußerst billiger Typ, der jedoch schneller an Verbraucherqualitäten verliert als seine Konkurrenten.

Es ist nicht praktikabel, Fotozellen unterschiedlicher Größe zu verwenden. In diesem Fall wird der von den Batterien erzeugte maximale Strom durch den Strom des kleinsten Elements begrenzt. Dies bedeutet, dass größere Platten nicht die volle Kapazität erreichen.

Fragen Sie beim Kauf von Solarzellen den Verkäufer nach der Versandart; die meisten Verkäufer verwenden die Wachsmethode, um die Zerstörung zerbrechlicher Elemente zu verhindern

Am häufigsten werden für selbstgebaute Batterien mono- und polykristalline Fotozellen mit den Maßen 3 x 6 Zoll verwendet, die in Online-Shops wie E-bye bestellt werden können.

Die Kosten für Fotozellen sind recht hoch, aber viele Geschäfte verkaufen sogenannte Elemente der Gruppe B. Produkte dieser Gruppe sind defekt, aber gebrauchstauglich und ihre Kosten sind 40-60 % niedriger als die von Standardplatten.

Die meisten Online-Shops verkaufen Photovoltaikzellen in Sets mit 36 ​​oder 72 Photovoltaik-Umwandlungsplatten. Um einzelne Module zu einer Batterie zu verbinden, werden Busse benötigt, und für den Anschluss an das System werden Klemmen benötigt.

Rahmen und transparentes Element

Der Rahmen für das zukünftige Paneel kann aus Holzlatten oder Aluminiumecken bestehen.

Die zweite Option ist aus mehreren Gründen vorzuziehen:

• Aluminium ist ein leichtes Metall, das die tragende Struktur, auf der die Batterie installiert werden soll, nicht wesentlich belastet.
• Wenn eine Korrosionsschutzbehandlung durchgeführt wird, ist Aluminium nicht anfällig für Rost.
• Nimmt keine Feuchtigkeit aus der Umgebung auf und verrottet nicht.

Bei der Auswahl eines transparenten Elements müssen Sie auf Parameter wie den Brechungsindex des Sonnenlichts und die Fähigkeit, Infrarotstrahlung zu absorbieren, achten.

Die Effizienz von Fotozellen hängt direkt vom ersten Indikator ab: Je niedriger der Brechungsindex, desto höher ist die Effizienz von Siliziumwafern.

Der Mindestreflexionskoeffizient gilt für Plexiglas oder seine günstigere Variante – Plexiglas. Der Brechungsindex von Polycarbonat ist etwas niedriger.

Der Wert des zweiten Indikators bestimmt, ob sich die Siliziumsolarzellen selbst erwärmen oder nicht. Je weniger die Platten der Hitze ausgesetzt sind, desto länger halten sie. IR-Strahlung wird am besten von speziellem wärmeabsorbierendem Plexiglas und Glas mit IR-Absorption absorbiert. Etwas schlimmer ist gewöhnliches Glas.

Wenn möglich, wäre es am besten, als transparentes Element entspiegeltes transparentes Glas zu verwenden.

Hinsichtlich des Verhältnisses von Kosten zu Lichtbrechung und IR-Strahlungsabsorption ist Plexiglas die beste Option für die Herstellung von Solarmodulen

Systemdesign und Standortauswahl

Das Solaranlagenprojekt umfasst Berechnungen der erforderlichen Größe der Solarplatte. Wie oben erwähnt, wird die Batteriegröße normalerweise durch teure Solarzellen begrenzt.

Die Solarbatterie muss in einem bestimmten Winkel eingebaut werden, der eine maximale Sonneneinstrahlung der Siliziumwafer gewährleistet. Die beste Option sind Batterien, die den Neigungswinkel ändern können.

Der Montageort für Solarplatten kann sehr unterschiedlich sein: auf dem Boden, auf einem Schräg- oder Flachdach eines Hauses, auf den Dächern von Wirtschaftsräumen.

Die einzige Bedingung ist, dass die Batterie auf der Sonnenseite des Grundstücks oder Hauses platziert werden muss, nicht im Schatten der hohen Baumkronen. In diesem Fall muss der optimale Neigungswinkel mit einer Formel oder einem speziellen Rechner berechnet werden.

Der Neigungswinkel hängt vom Standort des Hauses, der Jahreszeit und dem Klima ab. Es ist wünschenswert, dass die Batterie den Neigungswinkel entsprechend saisonaler Änderungen des Sonnenstands ändern kann, weil Sie wirken am effektivsten, wenn die Sonnenstrahlen streng senkrecht auf die Oberfläche fallen.

Für den europäischen Teil der GUS-Staaten beträgt der empfohlene stationäre Neigungswinkel 50 - 60 º. Wenn das Design eine Vorrichtung zum Ändern des Neigungswinkels vorsieht, ist es im Winter besser, die Batterien in einem Winkel von 70 ° zum Horizont zu platzieren, im Sommer in einem Winkel von 30 °

Berechnungen zeigen, dass mit 1 Quadratmeter Solaranlage eine Leistung von 120 W erzielt werden kann. Durch Berechnungen kann daher festgestellt werden, dass zur Versorgung einer durchschnittlichen Familie mit Strom in Höhe von 300 kW pro Monat eine Solaranlage von mindestens 20 Quadratmetern erforderlich ist.

Es wird problematisch sein, eine solche Solaranlage sofort zu installieren. Aber selbst der Einbau einer 5-Meter-Batterie hilft, Energie zu sparen und einen bescheidenen Beitrag zur Ökologie unseres Planeten zu leisten. Wir empfehlen Ihnen außerdem, sich mit dem Prinzip der Berechnung der benötigten Menge vertraut zu machen Solarplatten.

Bei häufigen Ausfällen der zentralen Stromversorgung kann eine Solarbatterie als Backup-Energiequelle genutzt werden. Für die automatische Umschaltung ist es erforderlich, ein unterbrechungsfreies Stromversorgungssystem bereitzustellen.

Ein solches System ist insofern praktisch, als bei Verwendung einer herkömmlichen Stromquelle gleichzeitig geladen wird Batterie des Solarsystems. Die Geräte zur Wartung der Solarbatterie befinden sich im Inneren des Hauses, daher ist es notwendig, einen speziellen Raum dafür bereitzustellen.

Wenn Sie Batterien auf dem schrägen Dach eines Hauses platzieren, vergessen Sie nicht den Neigungswinkel des Panels; die ideale Option ist, wenn die Batterie über eine Vorrichtung zur saisonalen Änderung des Neigungswinkels verfügt

Installation eines Solarpanels Schritt für Schritt

Nachdem Sie einen Ort für die Platzierung des Solarpanels und der Geräte zur Wartung der Solaranlage ausgewählt haben und über alle erforderlichen Materialien und Werkzeuge verfügen, können Sie mit der Installation der Batterie beginnen.

Bei der Installation sind insbesondere bei der Durchführung Sicherheitsvorkehrungen zu beachten Installation eines fertigen Panels auf dem Dach des Hauses. Schauen wir uns einen Schritt-für-Schritt-Algorithmus zur Herstellung einer Solarbatterie an.

Schritt #1 – Lötkontakte von Siliziumwafern

Die Installation einer selbstgebauten Solarbatterie beginnt oft mit dem Löten der Leiter von Fotozellen. Wenn Sie die Möglichkeit haben, kaufen Sie natürlich am besten gleich Fotozellen mit Leitern, denn Löten ist eine sehr schwierige und mühsame Arbeit, die viel Zeit kostet.

Das Löten erfolgt wie folgt:

1. Es werden eine Siliziumfotozelle ohne Leiter und ein Metallleiterband genommen.
2. Die Leiter werden aus einem Kartonzuschnitt geschnitten, ihre Länge ist doppelt so groß wie die Größe des Siliziumwafers.
3. Der Leiter wird sorgfältig auf der Platte ausgelegt. Es gibt zwei Leiter pro Element.
4. Für die Arbeit mit einem Lötkolben ist es notwendig, Säure auf die Stelle aufzutragen, an der gelötet werden soll.
5. Mit einem Lötkolben löten und den Leiter vorsichtig an der Platte befestigen.

Während des Lötvorgangs dürfen Sie keinen Druck auf das Silikatelement ausüben, weil es ist sehr zerbrechlich und kann brechen! Wenn Sie das Glück haben, Fotozellen mit vorgefertigten Kontakten gekauft zu haben, ersparen Sie sich lange und komplexe Arbeiten, indem Sie direkt mit der Herstellung des Rahmens für die zukünftige Batterie beginnen.

Das Löten der Kontakte bei defekten Fotozellen der Gruppe B erfolgt auf die gleiche Weise und in der gleichen Richtung wie bei ganzen Platten

Schritt #2 – Herstellung eines Rahmens für eine Solarbatterie

Der Rahmen ist der Ort, an dem die Fotozellen installiert werden. Zur Herstellung des Rahmens werden Aluminiumecken und -lamellen verwendet, aus denen die Rahmen hergestellt werden. Die empfohlene Eckgröße beträgt 70-90 mm.

Auf die Innenseite der Metallecken wird Silikondichtmittel aufgetragen. Die Ecken müssen sorgfältig abgedichtet werden, davon hängt die Haltbarkeit der gesamten Konstruktion ab.

Nachdem der Aluminiumrahmen fertig ist, beginnen wir mit der Herstellung des hinteren Gehäuses. Das hintere Gehäuse ist eine Holzkiste aus Spanplatte mit niedrigen Seitenwänden.

Hohe Seiten erzeugen einen Schatten auf den Fotozellen, daher sollte ihre Höhe 2 cm nicht überschreiten. Die Seiten werden mit selbstschneidenden Schrauben und einem Schraubendreher verschraubt.

An der Unterseite des Kastengehäuses sind Lüftungslöcher aus Spanplatten angebracht. Der Abstand zwischen den Löchern beträgt ca. 10 cm.Im Aluminiumrahmen ist ein transparentes Element (Plexiglas, Antireflexglas, Plexiglas) verbaut.

Das transparente Element wird gepresst und fixiert, seine Befestigung erfolgt mit Beschlägen: 4 in den Ecken sowie 2 an der Längs- und 1 an der Schmalseite des Rahmens. Die Hardware wird mit Schrauben befestigt.

Der Rahmen für die Solarbatterie ist fertig und Sie können mit dem wichtigsten Teil fortfahren – der Installation der Fotozellen. Vor dem Einbau ist es notwendig, das Plexiglas von Staub zu reinigen und mit einer alkoholhaltigen Flüssigkeit zu entfetten.

Schritt Nr. 3 – Installation von Siliziumwafern-Fotozellen

Das Montieren und Löten von Siliziumwafern ist der zeitaufwändigste Teil bei der Herstellung eines DIY-Solarmoduls. Zuerst platzieren wir die Fotozellen mit den blauen Platten nach unten auf dem Plexiglas.

Wenn Sie zum ersten Mal eine Batterie zusammenbauen, können Sie die Platten mithilfe eines Markierungspads genau in einem kleinen Abstand (3–5 mm) zueinander positionieren.

1. Wir löten die Fotozellen nach folgendem Schaltplan: „+“-Leiterbahnen befinden sich auf der Vorderseite der Platte, „-“ – auf der Rückseite. Tragen Sie vor dem Löten sorgfältig Flussmittel und Lot auf, um die Kontakte zu verbinden.
2. Wir löten alle Fotozellen der Reihe nach in Reihen von oben nach unten. Die Reihen müssen dann auch untereinander verbunden werden.
3. Beginnen wir mit dem Kleben der Fotozellen. Tragen Sie dazu eine kleine Menge Dichtmittel auf die Mitte jedes Siliziumwafers auf.
4. Wir drehen die resultierenden Ketten mit Fotozellen auf den Kopf (wo sich die blauen Platten befinden) und platzieren die Platten gemäß den Markierungen, die wir zuvor gemacht haben. Drücken Sie vorsichtig auf jede Platte, um sie zu befestigen.
5. Wir verbinden die Kontakte der äußeren Fotozellen mit dem Bus, jeweils „+“ und „-“.Es wird empfohlen, für den Bus einen breiteren Silberleiter zu verwenden.
6. Die Solarbatterie muss mit einer Sperrdiode ausgestattet sein, die mit den Kontakten verbunden ist und verhindert, dass sich die Batterien nachts durch die Struktur entladen.
7. Wir bohren Löcher in die Unterseite des Rahmens, um die Drähte herauszuführen.

Die Drähte müssen so am Rahmen befestigt werden, dass sie nicht baumeln; dies kann mit Silikondichtmittel erfolgen.

Schritt 4 – Testen Sie die Batterie vor dem Versiegeln

Vor dem Versiegeln muss eine Prüfung des Solarpanels durchgeführt werden, um häufig beim Löten auftretende Fehler beheben zu können. Am besten testen Sie nach dem Löten jeder Elementreihe – so lässt sich viel einfacher erkennen, wo die Kontakte schlecht verbunden sind.

Zum Testen benötigen Sie ein haushaltsübliches Amperemeter. Die Messungen müssen an einem sonnigen Tag um 13-14 Uhr durchgeführt werden, die Sonne sollte nicht von Wolken verdeckt werden.

Wir bringen die Batterie nach draußen und installieren sie entsprechend dem zuvor berechneten Neigungswinkel. Wir schließen das Amperemeter an die Batteriekontakte an und messen den Kurzschlussstrom.

Der Prüfpunkt besteht darin, dass die Betriebsleistung des elektrischen Stroms 0,5–1,0 A niedriger sein sollte als der Kurzschlussstrom. Die Gerätewerte sollten über 4,5 A liegen, was auf die Funktionsfähigkeit der Solarbatterie hinweist.

Wenn der Tester niedrigere Werte anzeigt, ist wahrscheinlich irgendwo die Reihenfolge beim Anschließen der Fotozellen unterbrochen.

Normalerweise hausgemacht Solarbatterie, aufgebaut aus Fotozellen der Gruppe B, liefert Messwerte von 5-10 A, was 10-20 % niedriger ist als bei industriell hergestellten Solarmodulen.

Schritt Nr. 5 – Versiegeln der im Gehäuse platzierten Fotozellen

Das Versiegeln kann erst durchgeführt werden, nachdem sichergestellt wurde, dass die Batterie funktioniert. Zum Abdichten ist es am besten, eine Epoxidverbindung zu verwenden, da jedoch der Materialverbrauch hoch ist und die Kosten etwa 40 bis 45 Dollar betragen. Wenn es etwas teuer ist, können Sie stattdessen das gleiche Silikondichtmittel verwenden.

Bevorzugen Sie bei der Verwendung von Silikondichtmitteln solche, auf deren Verpackung angegeben ist, dass sie für den Einsatz bei Minustemperaturen geeignet sind

Es gibt zwei Versiegelungsmethoden:

• Vollfüllung, wenn die Platten mit Dichtstoff gefüllt sind;
• Auftragen von Dichtmittel auf den Raum zwischen den Fotozellen und auf die äußeren Elemente.

Im ersten Fall ist die Abdichtung zuverlässiger. Nach dem Gießen sollte die Dichtmasse aushärten. Anschließend wird Plexiglas darauf montiert und fest gegen die silikonbeschichteten Platten gedrückt.

Um Stoßdämpfung und zusätzlichen Schutz zwischen der Rückseite der Fotozellen und dem Spanplattenrahmen zu gewährleisten, empfehlen viele Handwerker den Einbau einer Hartschaumunterlage mit einer Breite von 1,5 bis 2,5 cm.

Dies ist nicht notwendig, aber ratsam, da Siliziumwafer recht zerbrechlich sind und leicht beschädigt werden können.

Nach dem Einbau des Plexiglases wird ein Gewicht auf die Struktur gelegt, unter dessen Einfluss Luftblasen herausgedrückt werden. Die Solarbatterie ist fertig und kann nach mehrmaligem Testen an einem vorab ausgewählten Ort installiert und an die Solaranlage Ihres Hauses angeschlossen werden.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Bewertung von Fotozellen, die in einem chinesischen Online-Shop bestellt wurden:

Videoanleitung zur Herstellung einer Solarbatterie:

Eine Solarbatterie mit eigenen Händen herzustellen ist keine leichte Aufgabe. Der Wirkungsgrad der meisten dieser Batterien ist 10–20 % geringer als der von industriell hergestellten Panels. Das Wichtigste beim Entwurf einer Solarbatterie ist die richtige Auswahl und Installation der Fotozellen.

Versuchen Sie nicht, sofort ein riesiges Panel zu erstellen. Versuchen Sie zunächst, ein kleines Gerät zu bauen, um alle Nuancen dieses Prozesses zu verstehen.

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