Batería solar de bricolaje de LED. Batería solar casera

Pero esa ya era una solución lista para usar.

Ahora te contaré mi experiencia creando DIRIGIÓ bateria solar hazlo tu mismo.

Tenga en cuenta que el artículo está marcado con símbolos ƒ↓ (experiencia fallida). Antes de comenzar a trabajar, me gusta observar oficios similares y evaluar quién ha tenido éxito. Este es el tema de un foro donde esta pregunta surgió anteriormente, pero nadie se comprometió a implementar y hacer una revisión detallada de la efectividad de los LED.

Personalmente, la idea se me ocurrió por accidente, al igual que por accidente cuando me metí en la pareja de otra persona como oyente libre. Hablaron de LED y la posibilidad de utilizarlos como fotodiodos... Es decir, en otras palabras, los LED también convertir la luz en electricidad!

Primero debe determinar qué LED son los mejores para usar. Pero ahora no es la temporada y no funcionará probar bajo la luz solar directa, y este sol no es constante. ¿Qué hacer? Para martillar ¿Olvidaste el verano? Este no es el enfoque de los creadores y de todas las personas que se hicieron a sí mismas))

Entra en juego la lámpara halógena comprada en el artículo sobre.

El halógeno no fue elegido por casualidad, sino por su proximidad al espectro de radiación solar y su alta potencia.

Decidí recolectar y de alguna manera desenroscar todo. LED que estaban en nuestro laboratorio Mozhochin.

Para una máxima precisión de comparación todos los LED se colocaron perpendiculares y cerca del centro de la lámpara... Pero antes de mirar la mesa, elija, basándose en su conocimiento y experiencia personal, ¿qué LED produce el mayor voltaje? ¿Blanco, rojo, quizás infrarrojos?

5 mm	Voltio
LED verde opaco	1,51
LED transparente verde	1,48
LED UV	0,11
LED de infrarrojos	0,93
LED rojo transparente	1,37
LED naranja opaco	1,52
LED rojo semitransparente	0,52
LED blanco	0,32
3 mm
LED verde opaco	1,52
verde opaco con reflector !!!	1,57
10 mm
LED rojo opaco	1,16

Quien estaba pensando verde, ¡Eso es genial!

Por lo tanto, seleccionamos todos los diodos indicadores verdes.

Entonces solde 9 LED consecuentemente y además 9 paralelo para comparar la eficiencia con 2 tipos de conexión. Detenido a 3 mm, porque dan el mismo voltaje que luces por 5 mm (oh y esta palabra me cabrea).

Los resultados fueron los siguientes:

Con conexión en cadena tipo margarita solo 1,25 V

paralelo a 1,56 V. Esperaba algo bastante diferente. No se pudo medir la fuerza actual (debido a mi multímetro). Pero ya sé que allí es insignificante. Curiosamente, cuando se conecta en serie, el voltaje solo disminuyó. ¿Quizás esto se deba al hecho de que los LED consumen parcialmente energía, que ellos mismos convierten de luz?

En general, las palabras del profesor (con 1 F :))) se confirmaron y no salió nada. Pero para estar seguro de esto, conecté los LED a un termómetro electrónico, que funciona con 1 tableta de un voltio y medio. Y…. redoble de tambores ...

Nada.(

¡Fallo épico!

Producción: el área de unión p - n de los LED es muy pequeña (en comparación con una batería solar). Por ejemplo, la tira tiene unos centímetros de largo.

Continuamos con nuestro tema sobre la construcción de una planta de energía solar doméstica. CON información general oh, puede familiarizarse con los principios del cálculo de paneles solares, así como con los sistemas de suministro de energía autónomos, leyendo nuestros artículos anteriores. Hoy hablaremos sobre las características de los paneles solares de fabricación propia, sobre la secuencia de conexión de los convertidores eléctricos y sobre los dispositivos de protección que deben incluirse en el kit de la planta de energía solar.

Fabricación de módulos fotovoltaicos

Un módulo (panel) fotovoltaico estándar consta de tres elementos principales.

1. Carcasa del panel.
2. Cuadro.
3. Celdas fotovoltaicas.

El elemento de diseño más simple de un módulo solar es su cuerpo. Como regla general, su parte frontal es una hoja de vidrio ordinaria, cuyas dimensiones corresponden al número de células solares.

Adoronkin Usuario de FORUMHOUSE

El vidrio utilizado fue vidrio de ventana ordinario - 3 mm (el más económico). Realización de una prueba: el rendimiento del módulo se ve ligeramente degradado por el vidrio, por lo que no veo mucho sentido en tomar vidrio templado o antirreflectante.

El vidrio de ventana se utiliza a menudo en la fabricación de cerramientos protectores para paneles solares. Si duda de la resistencia de este material, puede usar vidrio templado o vidrio ordinario, pero más grueso (5 ... 6 mm). En este caso, no hay duda de que las células fotovoltaicas estarán protegidas de forma fiable de las manifestaciones de un desastre natural destructivo (por ejemplo, granizo).

La parte posterior de la carcasa puede estar hecha de material resistente a la humedad, que la protegerá del polvo y la humedad de las células solares. Puede ser una lámina de metal, unida herméticamente al marco con remaches y silicona, o, nuevamente, vidrio ordinario.

Al mismo tiempo, algunos artesanos no agradecen la presencia de una pared trasera en el cuerpo de un panel solar casero.

Adoronkin

La parte posterior de la batería está abierta (para una mejor refrigeración), pero cubierta con barniz acrílico mezclado con un sellador transparente.

Teniendo en cuenta que cuando los paneles se calientan, su potencia disminuye significativamente, tal decisión parece justificada. Después de todo, proporciona un enfriamiento eficaz de los elementos semiconductores y, al mismo tiempo, un sellado de alta calidad de las células solares. Todos juntos están garantizados para extender la vida útil de los paneles solares.

Cuadro

Los marcos de paneles solares caseros suelen estar hechos de esquinas de aluminio estándar. Es mejor usar aluminio revestido, anodizado o pintado. Si tiene la tentación de hacer un marco de madera o plástico, esté preparado para el hecho de que en un par de años el producto puede secarse o desmoronarse por completo bajo la influencia de factores climáticos (la excepción es el plástico de la ventana).

BOB691774 Usuario de FORUMHOUSE

Compro donde se hacen las ventanas. Precio - 80 rublos. por metro. El perfil está completamente listo para trabajar, solo necesitas cortarlo a 45 ° y bajo calor, pegar las esquinas.

Considere la opción de panel más simple: un panel con un marco de aluminio.

Las partes del marco de aluminio se fijan fácilmente con pernos o tornillos autorroscantes.

Posteriormente, el cuerpo de vidrio se puede pegar a la esquina de aluminio sin mucho esfuerzo. Todo lo que necesita es un sellador de silicona normal.

Adoronkin

Tomé sellador de silicona - universal. 1 tubo es suficiente. Es mejor tomar un sellador transparente. La seguridad química del sellador en relación con las células fotovoltaicas ha sido confirmada por el funcionamiento anual de la batería.

El resultado es una caja poco profunda con fondo de cristal, a la que posteriormente se pegarán las células fotovoltaicas.

Al determinar el tamaño de la carcasa y el marco, se debe tener en cuenta la necesidad de un espacio entre las células fotovoltaicas adyacentes, que es igual a - 2 ... 5 mm.

Soldadura de células solares

La etapa más importante en el montaje de módulos solares es la soldadura de las células fotovoltaicas. Las células solares están hechas de un material muy frágil, por lo que deben manipularse en consecuencia. Aquellas personas que ya se han ocupado de ellos, en lo sucesivo, al comprar células solares, encargan células para ellos mismos con una cierta cantidad de stock (10-15%). Por ejemplo, para la fabricación de un panel diseñado para 36 elementos, adquieren 39 - 42 celdas.

Los ejes delgados para soldar células solares, los ejes más gruesos (con la ayuda de los cuales se unen las filas adyacentes del panel) y las células solares se compran mejor al mismo vendedor. Esto ahorra tiempo en la búsqueda de elementos adecuados y da ciertas garantías de compatibilidad.

La soldadura de elementos en el caso de su conexión en serie se realiza de acuerdo con el siguiente esquema.

El contacto negativo (frontal) de la celda solar se suelda al contacto positivo (posterior) de la siguiente celda, etc.

Así es como se ve el panel terminado.

Para trabajar, necesitará las siguientes herramientas y materiales:

• Potente soldador de 40-60 W (no menos).
• Flujo (marcador de flujo): debe ser neutro (de lo contrario, los contactos soldados se oxidarán rápidamente).
• Neumáticos de diferentes anchos.
• Guantes de goma: para no manchar las células solares (especialmente su cara).

También necesitamos estaño. Esto es en caso de que el vástago esté mal soldado a los contactos. Las celdas con las que se trabaja están ubicadas sobre una superficie sólida y nivelada. Puede ser una tabla o un vaso. Para evitar que las celdas se deslicen sobre la superficie de trabajo de la mesa, se pueden fijar con trozos de cinta aislante pegados a lo largo del perímetro del elemento. No debe pegar cinta aislante en la propia celda (especialmente en su parte frontal). El extremo libre del vástago debe fijarse a la mesa con cinta adhesiva de doble cara.

Los elementos se sueldan y los paneles se ensamblan en el siguiente orden: en primer lugar, la ranura de contacto de la placa se recubre con fundente a lo largo de toda su longitud. Luego, la barra plana se coloca en la ranura y se suelda al contacto de la placa en todo su ancho (en el polo negativo del elemento).

O en tres puntos (generalmente en el polo positivo del elemento).

El número de puntos de soldadura depende del diseño del elemento.

Los contactos se sueldan alternativamente a todas las células solares. La soldadura adicional se usa solo en los casos en que la barra no se puede soldar de manera segura a la placa la primera vez.

En primer lugar, los contactos se sueldan al lado frontal (negativo) de cada celda, que descansará en la caja de vidrio del panel.

El vástago del tamaño requerido se prepara de antemano. Su longitud debe corresponder al ancho de 2 placas adyacentes.

Las placas con contactos soldados se colocan boca abajo en la caja de vidrio del panel. Después de eso, se pueden soldar entre sí de acuerdo con la polaridad (el "-" de cada celda se suelda al "+" de la celda vecina, y así sucesivamente).

Para que los elementos se coloquen más convenientemente en la vitrina del panel, se puede marcar previamente su superficie.

Sliderrr Usuario de FORUMHOUSE

En el vidrio, apliqué los puntos de ubicación de las celdas con un rotulador negro. Organizó las celdas y las fijó con cabezas, tuercas y pernos.

En este caso, se utilizaron como carga tuercas, llaves y otros objetos metálicos. Las celdas también se pueden fijar con silicona transparente, que se aplica al vidrio en las esquinas de cada elemento.

Cuando se combinan filas adyacentes de células fotovoltaicas, se debe utilizar soldadura adicional. Esto aumentará la confiabilidad de la soldadura en la unión de conductores de diferentes anchos.

Cuando todas las celdas se sueldan juntas y los conductores salen a través del marco de aluminio del panel, puede comenzar a verter las celdas solares.

Para ello, las costuras entre elementos adyacentes se rellenan con sellador de silicona.

Sliderrr

Rellenar los huecos entre los paneles con silicona (aplanar un poco y cortar la boquilla de la jeringa para asegurar la estética de la costura y buen contacto silicona con vidrio). Cuando se secó, volví a perder cada panel alrededor del perímetro. Después de que el sellador se hubo secado, cubrí las celdas con barniz para yates dos veces. En el futuro intentaré con barniz aislante.

Usuario Mirosh en lugar de barniz, utiliza silicona blanca para rellenar las celdas, que se aplica a la superficie en una fina capa con una espátula. El resultado es bastante satisfactorio.

Antes del montaje final, es aconsejable probar cada elemento para determinar la potencia que genera. Esto se puede hacer con un multímetro. Si no hay diferencias significativas entre la corriente y el voltaje que genera cada celda individual, entonces puede incluirlos de manera segura en la composición del módulo fotovoltaico.

Instalación de diodos Schottky

El diseño de paneles solares a menudo utiliza elementos que no hemos mencionado anteriormente. Estos son diodos de derivación Schottky.

Se recurre a su instalación por dos motivos.

En primer lugar, los diodos de derivación se instalan para que en la oscuridad o en tiempo nublado, los paneles solares no descarguen la batería incluida en el kit de la planta de energía solar.

Alex MAP Usuario de FORUMHOUSE

En el caso de la conexión directa de paneles solares a la batería, el voltaje se deposita en los paneles por la noche y estos se calientan. Por lo tanto, se introdujo un diodo Schottky (protección contra la descarga nocturna de la batería) en el circuito de un controlador solar primitivo, desarrollado hace 10 años.

Si se conecta un controlador moderno a los paneles solares, entonces no hay necesidad especial de protección contra descargas nocturnas. Controlador reparable, sin ayuda dispositivos adicionales, desconecte el SB de la batería a tiempo.

En segundo lugar, si el módulo solar está cubierto por una sombra de un edificio cercano (u otro objeto masivo), la potencia de este elemento se reduce. Las consecuencias de reducir la potencia son las siguientes: en relación con el resto de paneles conectados al elemento sombreado en serie, el elemento sombreado de la fuente de corriente se convierte en una carga resistiva. La resistencia del módulo sombreado aumenta enormemente y su temperatura aumenta significativamente.

Una reducción significativa de la energía es lo más inofensivo a lo que puede conducir el sombreado parcial de un panel solar conectado en serie. Después de todo, al final, el módulo sombreado se sobrecalentará y fallará. Este fenómeno se denomina "efecto de punto caliente".

Para evitar este efecto, se instala un diodo Schottky en paralelo a cada módulo conectado en serie (o serie de células solares). El diodo permite que la electricidad pase por alto el panel sombreado. En este caso, el voltaje generado disminuirá, pero se puede evitar una gran caída de corriente.

Alex MAP

Una gran corriente de los paneles restantes del circuito, que están iluminados, no se interrumpirá, sino que rodeará las partes sombreadas de los paneles a través de diodos. El voltaje final será un poco menor, pero el controlador no es importante. Si los diodos no estuvieran integrados en los paneles, con la menor sombra de al menos una pieza de 1 panel, toda la cadena dejaría de suministrar corriente por completo.

En otras palabras, la pérdida de potencia será proporcional al área sombreada.

Los diodos se pueden instalar en paralelo a todo el módulo o en paralelo a sus filas individuales.

Aquí hay un diagrama en el que cada fila de celdas instaladas en un módulo tiene su propio diodo. En la práctica, el módulo suele dividirse en 2 partes iguales.

HouzeR Usuario de FORUMHOUSE

Normalmente, para un panel de cuatro filas, se muestra el punto medio, es decir, las celdas se desvían por la mitad. Los diodos se colocan en la caja de terminales.

En cualquier caso, todos los módulos de paneles solares deben colocarse de manera que la luz los golpee de manera uniforme. Entonces no es necesario resolver el problema de omitir módulos individuales o incluso celdas.

Las cajas de terminales para mayor comodidad están ubicadas en la parte posterior de los paneles solares.

Si varios grupos de paneles conectados en serie están conectados en paralelo al controlador, entonces cada circuito en serie se conecta al circuito común a través de un diodo de desacoplamiento. Esto le permite evitar pérdidas debido a la falta de coincidencia de las cadenas en serie individuales y, además, proteger la batería de la descarga durante la noche (si, de repente, el controlador falla).

Los diodos se seleccionan de acuerdo con dos parámetros principales: de acuerdo con la intensidad de corriente máxima, que pasará en la dirección de avance (corriente de avance) y de acuerdo con el voltaje inverso. La tensión de corriente inversa máxima (Uobr.max.) No debe provocar la avería del diodo. En este caso, las características operativas del diodo deben exceder ligeramente la clasificación del panel (aproximadamente 1.3 - 1.5 veces).

Pero hay un truco aquí.

Max94 Usuario de FORUMHOUSE

No existe un Schottky normal para altos voltajes. Son solo pilares con caída de corriente hacia adelante. Así que es mejor tomar los normales de Urev. Máx. ≈ 30 ... 100V.

Instalación de paneles

¿Cómo fijar correctamente los paneles y dónde instalarlos? Las respuestas a estas preguntas dependen del diseño del sistema de seguridad y de las capacidades de su propietario. Lo único que todos, sin excepción, deben cuidar es la observancia del ángulo de inclinación. Para cada región, este ángulo será diferente y depende directamente de la latitud del área.

En promedio, en invierno, el ángulo de inclinación debe ser 10 ° ... 15 ° más alto que el valor óptimo, en verano, en la misma cantidad, más bajo. se puede ver en la sección FORUMHOUSE.

Sección de conductor

De acuerdo con los postulados de la ingeniería eléctrica, una sección de conductor demasiado pequeña puede provocar un sobrecalentamiento e incluso un incendio. Demasiado grande no es malo, pero conducirá a un aumento excesivamente alto en el precio. sistema autónomo... Por tanto, la tarea de su creador es encontrar el "medio dorado".

Para empezar, los conductores más gruesos deben instalarse en el circuito que conecta la batería al inversor (por cierto, cuanto más corta sea esta sección, mejor). Es aquí donde fluyen corrientes de gran fuerza.

Los conductores que conectan los paneles al inversor, además de conectar los paneles entre sí, se pueden seleccionar con una sección transversal pequeña. Puede haber un voltaje relativamente alto en estas partes del circuito, pero siempre habrá una intensidad de corriente baja.

HeliosHouse Usuario de FORUMHOUSE

16 mm² son innecesarios y 10 mm² son innecesarios. 4 es más que suficiente. El cable "grueso" solo se necesita en el circuito inversor, la sección transversal debe seleccionarse de acuerdo con la potencia actual.

“Grueso” y “delgado” son conceptos vagos, por lo que no nos desviaremos de los estándares.

Dado que hoy en día está prohibido usar conductores de aluminio en los sistemas de suministro de energía domésticos, los datos tabulares se aplican a los conductores de cobre con aislamiento de PVC o caucho.

Además, al elegir conductores, debe prestar atención a las recomendaciones de los fabricantes de inversores, controladores y otros dispositivos involucrados en el sistema.

Rompedores de circuito

En el circuito de una planta de energía solar, como en el circuito de cualquier otra fuente potente de electricidad, es necesario poner protección contra cortocircuitos. En primer lugar, las máquinas o fusibles deben proteger los cables de alimentación que van de las baterías al inversor.

Leo2 Usuario de FORUMHOUSE

Si algo se corta en el inversor, entonces no está lejos del fuego. Uno de los requisitos para los sistemas de batería es la presencia de un disyuntor de CC o un enlace fusible en al menos uno de los cables y lo más cerca posible de los terminales de la batería.

Además, la protección está instalada en la batería y el circuito del controlador. Tampoco debe descuidar la protección de grupos individuales de consumidores (consumidores de DC, electrodomésticos etc.). Pero esta ya es la regla para construir cualquier sistema de suministro de energía.

La máquina instalada entre la batería y el controlador debe tener un gran margen de corriente de falla. En otras palabras, la protección no debe activarse accidentalmente (al aumentar la carga). Razón: si se suministra voltaje a la entrada del controlador (desde el SB), entonces en este momento la batería no se puede desconectar de él. Esto puede dañar el dispositivo.

Procedimiento de conexión

El montaje del circuito eléctrico se realiza en el siguiente orden:

1. Conectando el controlador a la batería.
2. Conexión al controlador del panel solar.
3. Conexión al controlador de un grupo de consumidores de CC.
4. Conexión del inversor a baterías.
5. Conecte la carga a la salida del inversor.

Esta secuencia de cableado ayudará a proteger el controlador y el inversor de daños.

Puede aprender de los miembros de nuestro portal visitando el tema relevante. Para aquellos que estén seriamente interesados, recomendamos visitar otra sección útil dedicada al intercambio de experiencias en esta área. En conclusión, traemos a tu atención un video que te dirá cómo se montan y conectan correctamente los paneles solares.

Autoproducción de cualquier dispositivo técnico de medios improvisados ​​siempre se asocia con varios factores. Por un lado, ahorros tangibles en finanzas, por otro lado, una sólida inversión de tiempo y trabajo. Además, es muy posible que el producto ensamblado funcione algo diferente de lo esperado y dé parámetros completamente diferentes. Los paneles solares hechos de diodos no son una excepción.

Es muy posible ensamblar una batería de este tipo, pero esto requerirá, en primer lugar, diodos en un número suficientemente grande, en segundo lugar, una placa para el sustrato y, en tercer lugar, equipo de soldadura y habilidades para trabajar con él. Y, por supuesto, un margen de tiempo, ya que colocar y soldar la cantidad requerida de diodos es un proceso bastante largo.

Cómo se obtiene la secuencia de fotos

El diodo contiene un cristal semiconductor. En consecuencia, bajo la acción de la luz solar en la zona p-n, los electrones se mueven y forman un flujo direccional. Es una secuencia de fotos. Por lo tanto, se puede usar un diodo ordinario como celda solar.

Otra cosa es que el voltaje generado por dicho diodo es muy pequeño (para diodos del tipo KD es de aproximadamente 0,5 V), mientras que la intensidad de la corriente no supera los 7 mA. A modo de comparación, el consumo de corriente de un LED blanco alcanza los 20 mA.

De diodos viejos

El primer paso para hacer una batería de diodos con tus propias manos es abrir el cristal interior para que los rayos del sol caigan sobre él. Para hacer esto, la parte superior del diodo se corta y retira con cuidado, y la inferior, con el cristal, se calienta sobre la estufa de gas encendida durante unos 20 segundos.

Esto es necesario para que la soldadura que sostiene el cristal se derrita y el cristal se pueda quitar fácilmente con unas pinzas. Los cristales resultantes se sueldan a la placa de circuito (se puede utilizar cualquier sustrato adecuado).

El número de cristales y su disposición depende de los parámetros requeridos como resultado. Por ejemplo, para obtener 2-4 V en la salida, puede recolectar 5 bloques de 4-5 cristales soldados secuencialmente. Los bloques están conectados en paralelo entre sí. Este método le permite obtener el voltaje deseado con una intensidad de corriente suficiente para alimentar un pequeño dispositivo LED. Si usa solo una conexión en paralelo, entonces con un voltaje aumentado, la corriente resultante será demasiado pequeña.

DIRIGIÓ

Los LED modernos también son adecuados para hacer mini paneles solares. Su principio de funcionamiento es en realidad similar a los diodos convencionales, la única diferencia está en la presencia de una carcasa de plástico especial. Este cuerpo actúa como una especie de lente y enfoca los rayos del sol sobre un cristal conductor.

Por tanto, la tensión generada será superior a la de los diodos convencionales. Entonces, para un LED rojo transparente es de aproximadamente 1.3 V, para uno infrarrojo - 0.9 V, para uno verde - 1.5 V. En cuanto a la corriente generada por la batería, su valor será insignificante. Como regla general, a partir de una batería de 100 diodos, es posible obtener aproximadamente 0,5 mA.

Los LED se pueden colocar tanto en un sustrato de textolita (o similar) como en un cartón grueso simple. Los principios para construir un circuito y calcular los parámetros requeridos son los mismos que cuando se trabaja con diodos convencionales.

¿Hay algún beneficio?

Cuando se trata de LED, no se olvide de un fenómeno como el consumo de corriente de los propios diodos y su brillo espontáneo. En otras palabras, mientras algunos de los LED generan electricidad, el resto la consumirá. Como resultado, el voltaje del circuito aumenta lejos de ser proporcional al número de elementos involucrados y, en algún momento, la "pérdida de retorno" se vuelve demasiado significativa.

Además, una batería de diodos hecha en casa puede funcionar normalmente solo en climas soleados y despejados. En condiciones nubladas, su producción tiende a cero.

Apareció actualmente a la venta gran cantidad paneles y módulos solares. Los más habituales son los módulos fabricados a base de silicio policristalino y monocristalino, que son placas de silicio montadas sobre una placa de fibra de vidrio revestida de papel de aluminio, en cuyo reverso se forman almohadillas de contacto con marcas de polaridad. Para protegerlos de las precipitaciones atmosféricas y los impactos, están cubiertos con un especial capa protectora hecho de plástico transparente, que, a su vez, tiene un grado muy alto de transparencia óptica. Los paneles de silicio monocristalino tienen una buena eficiencia del 11-13%, su vida útil es de hasta 25 años. Sin embargo, reducen significativamente la potencia cuando está oscuro y nublado, una batería hecha de silicio policristalino tiene una eficiencia menor, alrededor del 7-9%, y una durabilidad de alrededor de 10 años, sin embargo, a diferencia de las baterías de silicio monocristalino, reducen ligeramente la potencia al oscurecer y nublar.

Para hacer una célula solar casera, usaremos el efecto fotoeléctrico interno. Unión PN pero un dispositivo semiconductor (diodo, transistor). Su trabajo se basa en la dependencia de la corriente directa del grado de iluminación de la unión pn. Resulta que cuanto mejor es la iluminación del cristal semiconductor, más intensamente penetran los electrones y los agujeros a través de la unión pn. Y esta dependencia permite convertir la radiación luminosa en corriente eléctrica. En este caso, el propio semiconductor se convierte en una fuente corriente eléctrica... La fuerza de la corriente y la fuerza de conducción eléctrica (EMF) de dicho semiconductor depende de varios factores, a saber: el material del que está hecho el semiconductor (silicio, germanio, etc.); cuadrícula superficie p-n transición; y por supuesto, el grado de iluminación. Sin embargo, la intensidad de corriente de un fotodiodo es insignificante y no puede proporcionar energía a equipos de pequeño tamaño, por lo tanto, es necesario ensamblar módulos de docenas de tales dispositivos semiconductores, luego se logrará el efecto deseado. La gran ventaja de esta fuente es que los elementos que componen la batería no temen a los cortocircuitos. Cada uno de ellos está diseñado para producir una cierta cantidad de corriente a un cierto voltaje eléctrico.

Se pueden usar diodos, transistores y otros semiconductores como fotocélula, en la que se puede abrir la unión p-n, y tendrá un área suficiente. Detengámonos en los diodos. En mi diseño, utilicé diodos de silicio KD202, apariencia, dibujo y dimensiones generales:

Este tipo de diodo tiene un diseño plano. En este tipo de diodo, una pequeña gota de una sustancia se suelda a una placa semiconductora, que puede ser donante o aceptor. En el lugar de la soldadura de esta gota, se forma realmente la unión p-n. Espero que los mismos diodos todavía estén disponibles y se encuentren en las antiguas existencias de radioaficionados que están leyendo este artículo. En ausencia del tipo de diodo indicado, es posible utilizar D226, D237.

Para convertir el diodo en una fuente de fotocorriente, es necesario llegar con cuidado al cristal semiconductor para que la luz solar pueda incidir intensamente en la unión p-n. Para ello, haremos lo siguiente ...

Tomando el diodo en la mano, para cumplir con las normas de seguridad antes de futuras acciones con él, debe fijarse en un tornillo de banco de cerrajería por la brida. Después de eso, con alicates o tijeras para metal, y en casos extremos con un cincel, es necesario cortar la salida del diodo. Es aconsejable enderezar con cuidado el resto de la salida en forma de tubo, que se abolla durante este procedimiento, lo que posteriormente permitirá soltar el hilo de cobre, que está soldado a la unión pn, y en realidad es un positivo. contacto, sin ningún problema.

El siguiente paso es quitar la brida del diodo. Para hacer esto, como se muestra, es necesario colocar un objeto afilado (cuchillo, destornillador, etc.) en la costura soldada en el diodo, que se indica en la figura, y al mismo tiempo golpear suavemente la parte posterior de dicho objeto y girando gradualmente el diodo en un tornillo de banco, es necesario quitar la brida protectora. Al realizar este procedimiento, debe tener mucho cuidado y asegurarse de que la punta de un objeto afilado no penetre muy profundamente a lo largo de la soldadura entre el diodo y la brida que aún no se ha quitado. Esta condición debe cumplirse para evitar dañar el cristal. Ahora que la junta de soldadura está expuesta, se puede quitar la brida. Si todas las acciones se realizan correctamente, el resultado del trabajo realizado debería verse así:

Estas acciones se describen para un diodo, para todos los demás, que formarán la base del elemento de la batería, las acciones son similares. Me gustaría señalar que, habiéndome acostumbrado a quitar la brida y así abrir el cristal semiconductor usando esta técnica, tomará aproximadamente un minuto para un diodo en promedio, por lo que todo es muy simple, solo necesitas practicar un poco y elija un equipo conveniente para usted.

Diagrama esquemático de la batería solar:

Como puede verse en la figura, la batería consta de cinco módulos M1-M5 con 11 diodos cada uno. Para maximizar la corriente de salida que se le da al circuito externo, los diodos de la misma serie utilizados deben estar conectados de manera mixta, es decir, la batería se ensambla en base a grupos que se conectan en serie, y se componen de elementos idénticos conectados en paralelo. Con este esquema de conmutación, los voltajes generados por los diodos se distribuyen de manera más uniforme en toda el área de la batería solar. Gracias a esto, una leve atenuación parcial de algunos de los diodos no traerá una gran disminución de voltaje y corriente en una batería solar casera. Por supuesto, el número de módulos puede ser diferente, el principio “cuantos más, mejor” funciona aquí, pero es muy importante que estén conectados exactamente como se muestra en el diagrama. La batería solar de fabricación propia descrita basada en 55 diodos semiconductores KD202, que consta de cinco módulos con 11 diodos conectados en paralelo en cada uno, genera un voltaje de hasta 5 V en el sol con una corriente de aproximadamente 2,5 mA. Bastará con alimentar un receptor de radio de pequeño tamaño, un reloj electrónico y otros equipos de baja potencia. También conviene recordar que la tensión sin carga (sin carga) que se produce en un semiconductor puede variar levemente al pasar de un elemento a otro, aunque sean de la misma serie, pudiendo alcanzar valores de hasta 0,5 V . Este valor es prácticamente independiente de tamaños p-n transición. Pero la intensidad de la corriente en los semiconductores, que componen la batería solar, depende de la intensidad de la iluminación del cristal, así como del tamaño del área de trabajo activa en el semiconductor utilizado.

Ahora me gustaría hablar de la instalación de los elementos que componen la batería solar. Los diodos preparados previamente deben instalarse en una placa de fibra de vidrio.

Ejemplo de instalación que muestra un ejemplo de disposición de cuatro diodos:

Estoy seguro de que no tendrá ninguna dificultad para colocar tantos diodos como quieran utilizar en sus diseños de células solares. Yo, con la ayuda de esta figura, mostré el principio básico de una instalación correcta. Entre ellos, los cables positivos que se extienden desde los cristales de los diodos deben conectarse con un cable de cobre. Al instalar estos cables, es mejor rechazar la soldadura, ya que la alta temperatura puede dañar la unión p-n. Los diodos descritos de esta serie incluyen inicialmente contactos atornillados colectores de corriente (en nuestro caso, sirven como terminales de polaridad negativa) con una rosca M5. Por lo tanto, para conectarlos entre sí, después de la instalación en los orificios de montaje, atornille las tuercas M5 en ellos. Dibuje un alambre de cobre desnudo entre la tuerca y la placa, o incluso envuélvalo al menos una vez, y luego apriete con la tuerca.

Una vez que se han ensamblado todos los elementos, la placa de circuito se puede instalar en una carcasa con una cubierta protectora transparente, por ejemplo, de plexiglás. También es necesario hacer un pequeño orificio en la carcasa para llevar el cable de alimentación hacia afuera y no se requiere ningún interruptor.

Los transistores también pueden servir como convertidores fotovoltaicos. Para ello, basta con eliminar su capa opaca. Los transistores defectuosos también se pueden usar de manera segura como fuentes de voltaje, pero con una condición de que no tengan un cortocircuito entre el colector y la base o el emisor y la base. Cuanto más potente sea el transistor, mejor será la fotocélula. Si los lectores quieren hacer una batería solar basada en transistores, podemos recomendar los siguientes tipos: P201, P202, P203, P416, P422, KT620A, KT3108A, TG50 extranjero (da una corriente de hasta 0,5 mA a un voltaje de aproximadamente 1,5 V). Cuando se usa un transistor extranjero TG70, es posible obtener una corriente dentro de 3 mA a un voltaje de 1.5 V, los mismos indicadores se aplican a los transistores domésticos P201 ... 203.

Después de seleccionar el transistor en Estuche de metal, por ejemplo, P416, es necesario cortar con cuidado la parte superior de la tapa a lo largo de la línea 1-2, o quitar todo el cuerpo, realizando las mismas acciones que con el diodo al quitar la brida. También es recomendable comprobar primero todos los transistores que se utilizarán como células solares. Usaremos un multímetro para este propósito, configurando el modo miliamperímetro en el rango de hasta 20 mA. Luego, llevamos las sondas a los terminales del transistor seleccionado, es decir, entre el colector o emisor y la base. En este caso, la sonda positiva que viene del multímetro se conecta a un colector o emisor, y la sonda negativa se conecta a la base del transistor. A buena iluminación el dispositivo mostrará una corriente de aproximadamente 0,15-0,3 mA. Después de eso, es necesario transferir nuestro dispositivo de medición al modo de medición de voltaje, y seleccionar un rango de hasta 2 V.Y también medir, pero ya el voltaje entre el colector (o emisor) y la base. En este caso, el multímetro debería mostrar un valor de aproximadamente 0,3 V.

Una parte aproximada de un circuito de células solares que utiliza transistores es la siguiente:

En lugar de un emisor, también puede utilizar un colector, como desee. Naturalmente, puede haber tantos transistores como desee y, por lo tanto, también módulos.

Debe recordarse cumplir régimen de temperatura batería solar, es para protegerla del sobrecalentamiento del sol. Cuando se calienta un cristal semiconductor, por cada grado Celsius subsiguiente, a partir de 25, comienza a perder aproximadamente 0,002 V en su voltaje, es decir, aproximadamente 0,4% por grado. En un hermoso día soleado, un cristal y él mismo transición pn puede calentar hasta una temperatura de 40-80 ° C, con este efecto de temperatura, se produce una pérdida promedio de 0.06 ... 0.09V en cada elemento que forma parte de la batería solar. Esta es una de las razones más importantes de la disminución de la eficiencia de los semiconductores con una batería solar casera.

El tiempo más efectivo para que funcione un módulo solar es durante la primavera y el verano, de aproximadamente 9 a 18 horas, en otoño e invierno, por supuesto, este período se reduce. En otras horas del día, la corriente de la batería solar disminuye. La corriente generada por la batería solar también desciende en días nublados o en la sombra. Cierta orientación de la matriz solar en relación con la posición del sol ayuda a aumentar la corriente generada. El voltaje de dicha batería solar de fabricación propia será igual a la suma de los voltajes en todos sus semiconductores constituyentes. La corriente suministrada por esta batería estará limitada por la corriente del semiconductor en el peor de los casos.

Andrey Studenev

En la actualidad, toda la humanidad se esfuerza por utilizar tecnologías ambientales que ahorren recursos. ¿Y qué podría ser más ecológico y económico que la energía solar? Mientras el sol brille, su energía puede y debe usarse para sus propios fines. Pero esto requiere un receptor especial, un panel solar o de otro tipo, una batería.

A pesar de que esta tecnología no es nueva, sigue siendo cara. Por lo tanto, muchos artesanos prefieren ensamblar dichos dispositivos con sus propias manos. La forma más fácil de involucrarse en la energía libre del sol es ensamblar un dispositivo a partir de diodos. El artículo de hoy te dirá cómo montar este milagro de la ingeniería en casa.

¿Qué tipo de dispositivo es?

Antes de comenzar a ensamblar una batería solar con sus propias manos, debe averiguar qué es.
Una batería solar es una placa fotográfica especial que, como resultado de la exposición a la luz solar, puede cambiar su conductividad. Este proceso tiene lugar con la liberación de energía eléctrica.

¡Nota! La conversión de la luz solar en el tipo de energía deseado es, con mucho, la forma de desarrollo más prometedora en términos de energía.

El aspecto clásico de un panel solar de fábrica.

Y tal adquisición no será superflua en absoluto en un apartamento o casa. Y hacerlo con tus propias manos en casa tiene algunas ventajas. Por lo tanto, puede ahorrar en la compra de un modelo de producción. Y, por supuesto, obtén una cierta satisfacción moral que siempre llega si haces algo bueno con tus propias manos.
Pero, por otro lado, en el caso del autoensamblaje, siempre hay un inconveniente: la falta de garantías de calidad y rendimiento. Por supuesto, si eres un experto en todos los oficios y sueldas constantemente electrodomésticos en casa, tendrás éxito al más alto nivel, pero un principiante no tiene perspectivas tan brillantes. Por lo tanto, decida usted mismo si es rentable hacer un panel solar con sus propias manos o si es más fácil comprarlo en una tienda especializada.
Después de haber decidido ensamblar un dispositivo de tipo diodo de este tipo, debe conocer el principio de su funcionamiento. Una batería solar hecha de diodos puede contener básicamente dos tipos de células:

• LEDs;
• diodos antiguos.

El diodo contiene un cristal semiconductor de banda pn. Cuando un elemento se expone a la luz solar, en la zona p-n, comienza a observarse el movimiento de los electrones, que forman un flujo direccional. El resultado es una fotocorriente. Gracias a este principio de funcionamiento, es posible ensamblar una batería solar con sus propias manos a partir de diodos.
Pero aquí debe recordarse que el voltaje generado por el diodo será muy pequeño (por ejemplo, alrededor de 0.5 V para diodos del tipo CD). En este caso, la intensidad de la corriente no superará los 7 mA. Pero para un LED blanco, el consumo de corriente puede alcanzar hasta 20 mA. Como resultado, se necesitan bastantes diodos para obtener una energía de batería relativamente normal.

Primera opción de construcción

Diodo emisor de luz

Como ya ha quedado claro, hoy en día un panel solar de artesanos caseros se puede fabricar en dos versiones: a partir de LED y diodos antiguos.
Considere la primera opción, cuando un LED ordinario actuará como elemento principal.

Los LED modernos se pueden utilizar ampliamente para el montaje de mini paneles solares de bricolaje. Su principio de funcionamiento es casi similar al de los diodos convencionales. El LED se diferencia de este último por la presencia de una carcasa especial. Actúa como una lente a través de la cual los rayos del sol se enfocan en un cristal conductor.

¡Nota! Debido a la presencia de esta lente, el voltaje generado aquí será ligeramente más alto que el de los elementos de diodo estándar.

Cabe recordar que la tensión generada depende del tipo de brillo del LED:

• para un elemento rojo transparente, esta cifra será de aproximadamente 1,3 V;
• para verde - 1,5 V;
• para infrarrojos - 0,9 V.

Los elementos se pueden instalar sobre cartulina gruesa o soporte de textolita. Al ensamblar una batería de 100 LED, se puede obtener una corriente de aproximadamente 0,5 mA.
El proceso de construcción es el siguiente:

Batería lista

• nos deshacemos de los elementos del cuerpo. Para hacer esto, puede utilizar una amplia variedad de herramientas disponibles (martillo, cincel, etc.). Retire la caja con cuidado para evitar dañar el cristal;

¡Nota! No es necesario quitar la carcasa del LED.

• Usaremos cartón como tablero. Le hacemos pequeños agujeros. No hacemos los agujeros como nos plazca, para ello usamos el esquema. Al elegir un circuito, tenga en cuenta el hecho de que cuando los elementos están conectados en serie, su voltaje se sumará, y cuando se conectan en paralelo, se sumará la intensidad de la corriente. El mayor efecto será con una combinación de ambos esquemas de conexión;
• Inserte los LED en los orificios realizados y conéctelos de acuerdo con el esquema seleccionado.

Eso es todo, la batería está lista. Solo tienes que comprobar su rendimiento mediante un dispositivo de grabación. No espere ver números impresionantes. A menudo, con un montaje de este tipo, el dispositivo producirá una corriente de 0,3 mA.
De hecho, aparte del interés puramente "deportivo", es poco lo que se puede lograr aquí. Gastará dinero, tiempo y esfuerzo y obtendrá resultados mínimos. Otra desventaja de tal dispositivo será la gran área para colocar los elementos de diodo.

Resplandor del panel

Dado que se utilizaron LED para crear la batería solar, brillarán. El brillo espontáneo de tales elementos es otra desventaja de la idea de usar LED para crear un panel con el fin de convertir la corriente eléctrica de la energía solar.
Este efecto se debe al hecho de que algunos de los elementos del circuito generarán electricidad. Pero otra parte de ellos lo consumirá.
¡Nota! Es imposible eliminar el efecto de brillo de una batería solar LED.
Aquí, a las desventajas del diseño, puede agregar el hecho de que el panel generará electricidad solo con la luz solar directa. Si hay al menos una nube en el cielo o solo un día nublado, entonces el voltaje de salida será cero.

Segunda opción

Diodo antiguo

Otra opción para montar una célula solar sería utilizar diodos antiguos. El principio de su funcionamiento es el mismo que el de los elementos modernos de circuitos eléctricos de un plan similar.

En este caso, la producción del panel se lleva a cabo de la siguiente manera:

• abra el cuerpo del diodo para que los rayos del sol puedan caer sobre su cristal;
• la parte superior de la caja solo necesita ser cortada. En este caso, la parte inferior debe calentarse con la estufa de gas incluida. Es necesario mantener el elemento sobre el fuego no más de 20 segundos;
• una vez que la soldadura se ha derretido, el cristal se puede quitar sin ningún problema. Para ello utilizamos pinzas;
• los cristales eliminados deben soldarse al tablero. El diagrama se muestra a continuación. Puede diferir dependiendo de los parámetros finales deseados.

Diagrama de instalación

Para conseguir 2-4 V, es necesario montar 5 bloques, formados por 4-5 cristales soldados en serie. Como resultado, obtendrá el voltaje requerido al amperaje requerido. La conexión en paralelo traerá menos amperaje. Este panel solar de bricolaje se puede utilizar para alimentar un pequeño dispositivo LED.

Conclusión

Por supuesto, es difícil montar un panel potente para capturar la luz solar de los diodos. De hecho, incluso en su mejor diseño (diodos antiguos), dicho dispositivo será ineficaz y desde él será posible alimentar un pequeño dispositivo LED tanto como sea posible. Por lo tanto, si no es un ingeniero eléctrico aficionado y todo tipo de circuitos eléctricos no son su pasión y no le gusta particularmente jugar con ellos, entonces no debe desperdiciar su energía en ensamblar tales baterías, pero es mejor comprar un modelo de fábrica y obtener un buen resultado en la salida. En tal situación, recuperará el dinero gastado mucho más rápido y con mayor comodidad.

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