Batería solar de bricolaje hecha de LED. Batería solar casera

Pero esa era una solución preparada.

Ahora te contaré sobre mi experiencia en la creación   Panel solar de bricolaje.

Tenga en cuenta que el artículo está marcado con símbolos ƒ↓   (El experimento falló). Antes de comenzar a trabajar, me gusta ver manualidades similares y evaluar quién entendió lo que sucedió. Este es el tema de un foro en el que este problema 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 casualidad, tan casualmente como me topé con la pareja de otra persona como oyente gratuito. Hablaron sobre lEDsy la posibilidad de su uso como fotodiodos. Es decir, en otras palabras, los LED también convertir la luz en electricidad!

Primero debe determinar qué LED son mejores para usar. Pero ahora no es la temporada y las pruebas a la luz solar directa no funcionan, y este no es un sol constante. ¿Qué hacer? ¿Olvidar Olvidar antes del verano? Este no es el enfoque del cerebro y de todos los aficionados al bricolaje))

Entra en juego una lámpara halógena comprada en un artículo profesional.

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

Decidí recoger y en algún lugar para desenroscar todo lEDsque estaban en nuestro laboratorio cerebral.

Para máxima precisión todos los LED estaban perpendiculares y cerca del centro de la lámpara.. Pero antes de mirar la tabla, seleccione, con base en su conocimiento y experiencia personal, ¿qué LED le da más voltaje? ¿Blanco, rojo, quizás infrarrojo?

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

Quien pensó verde, ¡Esa es la razón!

Por lo tanto, seleccionamos todos los diodos indicadores verdes.

Luego soldeé 9 lEDs consecuentemente   y además 9 paralelopara comparar la eficiencia con 2 tipos de conexión. Se detuvo a 3 mm, porque dan el mismo voltaje que luces 5 mm cada uno (Ah, y esta palabra me enfurece).

Los resultados son los siguientes:

Cuando se conecta en serie, solo 1.25 V

paralela a 1.56 V. Esperaba bastante diferente. No pude medir la intensidad actual (debido a mi multímetro). Pero ya sé que es insignificante allí. Curiosamente, cuando se conecta en serie, el voltaje solo disminuye. ¿Tal vez esto se deba al hecho de que los LED consumen parcialmente energía, que ellos mismos convierten de la luz?

En general, las palabras del profesor (de 1 F :))) fueron confirmadas y no salió nada de eso. Pero para estar seguro de esto, conecté los LED a un termómetro electrónico, que funciona con 1 tableta de 1.5 voltios. Y…. redoble de tambores ...

  Nada.(

  ¡Fallo épico!

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

Continuamos nuestro tema sobre la construcción de una estación de energía solar para el hogar. Puede encontrar información general sobre los principios de cálculo de paneles solares, así como sobre los sistemas autónomos de suministro de energía leyendo nuestros artículos anteriores. Hoy hablaremos sobre las características de la fabricación independiente de paneles solares, la secuencia de conexión de convertidores eléctricos y los dispositivos de protección que deben incluirse en el kit de una estación de energía solar.

Producción de módulos fotovoltaicos.

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

1. Cuerpo del panel.
2. Marco.
3. Celdas fotovoltaicas.

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

Adoronkin Usuario FORO

Glass usó la ventana habitual: 3 mm (la más económica). Realicé una prueba: el rendimiento del módulo de vidrio se deteriora ligeramente, por lo que no veo mucho sentido en tomar vidrio templado o brillante.

El vidrio de la ventana se usa a menudo en la fabricación de una carcasa protectora para paneles solares. Si duda de la resistencia de este material, puede usar vidrio templado u ordinario, pero más grueso (5 ... 6 mm). En este caso, no hay duda de que las células fotovoltaicas estarán protegidas de manera confiable de las manifestaciones de elementos naturales destructivos (por ejemplo, del granizo).

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

Al mismo tiempo, la presencia de la pared posterior en el cuerpo de un panel solar hecho en casa, algunos artesanos no son bienvenidos en absoluto.

Adoronkin

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

Dado que cuando los paneles se calientan, su potencia cae significativamente, tal solución parece justificada. Después de todo, proporciona un enfriamiento efectivo de los elementos semiconductores y, al mismo tiempo, un sellado de alta calidad de las células solares. Todos juntos garantizados para extender la vida útil de los paneles solares.

Marco

Los marcos para paneles solares caseros se hacen con mayor frecuencia de esquinas de aluminio estándar. Es mejor usar aluminio recubierto, anodizado o pintado. Si tiene la tentación de hacer un marco de madera o plástico, prepárese para el hecho de que después de un par de años el producto puede secarse o incluso desmoronarse bajo la influencia de factores climáticos (la excepción es el plástico de la ventana).

BOB691774 Usuario FORO

Compro donde se hacen las ventanas. Precio - 80 rublos. por metro. El perfil está completamente listo para el trabajo, solo es necesario cortarlo en 45 ° y, bajo calentamiento, pegar las esquinas.

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

Los detalles del marco de aluminio se sujetan fácilmente mediante pernos o tornillos autorroscantes.

Posteriormente, una caja de vidrio se puede pegar a la esquina de aluminio sin mucho esfuerzo. Todo lo que necesitas es un sellador de silicona regular.

Adoronkin

Tomé sellador de silicona - universal. Un tubo es suficiente. El sellador es mejor tomar transparente. La seguridad química del sellador con respecto a las células fotovoltaicas fue confirmada por la operación anual de la batería.

El resultado será una caja poco profunda con fondo de vidrio, 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 - 2 ... 5 mm.

Soldadura de células solares.

El paso más importante en el ensamblaje de módulos solares es la soldadura de células fotovoltaicas. Las células solares están hechas de material muy frágil y, por lo tanto, requieren un manejo adecuado. Aquellas personas que ya se han ocupado de ellos, de ahora en adelante, cuando compran células solares, ordenan células con un cierto margen en cantidad (10 - 15%). Por ejemplo, para la fabricación de paneles diseñados para 36 elementos, adquieren 39 - 42 celdas.

Las barras delgadas para soldar células solares, las barras más gruesas (con las cuales las filas adyacentes de paneles están interconectadas) y las células solares se obtienen mejor del mismo vendedor. Esto ahorra tiempo buscando elementos adecuados y ofrece ciertas garantías de su compatibilidad.

Los elementos de soldadura en caso de su conexión en serie se llevan a cabo de acuerdo con el siguiente esquema.

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

También necesitamos estaño. Esto es en caso de que el bus no se suelde bien a los contactos. Las celdas con las que se realiza el trabajo se encuentran en una superficie sólida y uniforme. Puede ser una tabla o un vaso. Para que las celdas no se deslicen a lo largo de la superficie de trabajo de la mesa, se pueden fijar con trozos de cinta adhesiva pegada alrededor del perímetro del elemento. No se debe pegar cinta aislante en la célula (especialmente en su parte frontal). El extremo libre del vástago se debe unir a la mesa con cinta adhesiva de doble cara.

La soldadura de los elementos y el ensamblaje de los paneles se lleva a cabo en el siguiente orden: en primer lugar, la ranura de contacto de la placa a lo largo de toda la longitud está manchada de fundente. Luego, el neumático desinflado se coloca en la ranura y se suelda al contacto de la placa a lo largo de todo su ancho (en el polo negativo del elemento).

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

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

Alternativamente, los contactos se sueldan a todas las células solares. La soldadura adicional se usa solo en aquellos casos en que la primera vez que el neumático no se puede soldar de manera confiable a la placa.

En primer lugar, los contactos se sueldan al lado frontal (negativo) de cada celda, que se ubicará en el cuerpo del panel de vidrio.

Un neumático del tamaño requerido se prepara por adelantado. Su longitud debe corresponder al ancho de 2 placas adyacentes.

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

Para facilitar la colocación de los elementos en el cuerpo del panel de vidrio, su superficie puede marcarse previamente.

Sliderrr Usuario FORO

Sobre el cristal, apliqué un marcador negro en los puntos de ubicación de las celdas. Colocó las celdas y las arregló con cabezas, tuercas y tornillos.

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

Combinando filas adyacentes de células fotovoltaicas, se debe usar soldadura adicional. Esto aumentará la confiabilidad de la soldadura en la unión de conductores de varios anchos.

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

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

Sliderrr

Rellene los huecos entre los paneles con silicona (se aplanó un poco y se cortó la boquilla de la jeringa para garantizar la estética de la unión y el buen contacto de la silicona con el vidrio). Cuando se secó, volví a perder el perímetro de cada zócalo. Después de que el sellador se haya secado, cubrió las células con barniz para yates dos veces. En el futuro probaré con un barniz aislante.

Usuario Miroshen lugar de barniz, usa silicona blanca para llenar las celdas, que se aplica a la superficie con una capa delgada usando una espátula. El resultado es bastante satisfactorio.

Antes del ensamblaje final, es aconsejable probar cada elemento para determinar la potencia que genera. Puedes hacer esto con un multímetro. Si no hay diferencias significativas entre la intensidad de corriente y el voltaje que genera cada celda individual, puede incluirlas de forma segura en el módulo fotoeléctrico.

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 ellos por dos razones.

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

Alex MAP Usuario FORO

En el caso de la conexión directa de los paneles solares a la batería por la noche, el voltaje cae en los paneles y 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 un controlador moderno está conectado a los paneles solares, entonces no hay necesidad especial de protección contra descargas nocturnas. Un controlador que funcione, sin la ayuda de dispositivos adicionales, desconectará el SB de la batería a tiempo.

En segundo lugar, si el módulo solar está cerrado por una sombra de un edificio (u otro objeto masivo) que se encuentra cerca, entonces la potencia de este elemento disminuye. Las consecuencias de la reducción de potencia son las siguientes: en relación con los otros 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 significativamente y su temperatura aumenta significativamente.

Una reducción significativa en la potencia es lo más inofensivo de lo que puede conducir el sombreado parcial de una batería solar conectada en serie. Después de todo, al final, el módulo sombreado se sobrecalentará y fallará. Este fenómeno se llama "efecto de punto caliente".

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

Alex MAP

Una gran corriente de los otros paneles del circuito que están iluminados no se interrumpirá, pero pasará por alto las partes sombreadas de los paneles a través de diodos. El voltaje resultante será un poco menor, pero al controlador no le importa. Si los diodos no estuvieran integrados en los paneles, entonces, al más mínimo sombreado, al menos una pieza de 1 panel, toda la cadena dejaría de dar corriente por completo.

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

Los diodos pueden instalarse paralelos a todo el módulo, o pueden ser paralelos 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 se divide con mayor frecuencia en 2 partes iguales.

Houzer Usuario FORO

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

En cualquier caso, todos los módulos del panel solar deben colocarse de modo que la luz los golpee de manera uniforme. Entonces no tiene que resolver el problema de omitir módulos individuales o incluso celdas.

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

Si varios grupos de paneles conectados en serie están conectados al controlador en paralelo, entonces, en este caso, cada circuito en serie está conectado al circuito común a través de un diodo de aislamiento. Esto evita pérdidas debido a la falta de coincidencia de los circuitos secuenciales individuales y además protege la batería de la descarga por 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 directa (corriente directa) y de acuerdo con el voltaje inverso. El voltaje máximo de corriente inversa (Uob.max.) No debe conducir a una falla del diodo. Al mismo tiempo, las características de rendimiento del diodo deben exceder ligeramente el valor nominal del panel (aproximadamente 1.3-1.5 veces).

Pero hay un truco.

Max94 Usuario FORO

Schottky normal para alto voltaje no sucede. Estas son solo columnas con una caída en la corriente directa. Por lo tanto, es mejor tomar normal con Urev. Máx. 30 ... 100V.

Instalación de panel

¿Cómo arreglar 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 deben cuidar sin excepción es el cumplimiento del ángulo de inclinación. Para cada región, este ángulo será diferente, pero depende directamente de la latitud del área.

En promedio, en invierno, el ángulo de inclinación debe ser 10 ° ... 15 ° por encima del valor óptimo, en verano, en la misma cantidad, más bajo. se puede encontrar en la sección FORO.

Sección transversal del conductor

De acuerdo con los principios de la ingeniería eléctrica, una sección transversal demasiado pequeña del conductor puede provocar un sobrecalentamiento e incluso un incendio. Demasiado no es malo, pero conducirá a precios excesivamente altos para el sistema autónomo. Por lo tanto, la tarea de su creador es encontrar un "punto medio".

Para comenzar, los conductores más gruesos deben instalarse en el circuito que conecta la batería al inversor (por cierto, cuanto más corta sea esta sección, mejor). Aquí es donde fluyen las corrientes de gran potencia.

Los conductores que conectan los paneles al inversor, así como los paneles de conexión entre sí, se pueden seleccionar con una pequeña sección transversal. Un voltaje relativamente alto puede estar presente en estas secciones del circuito, pero siempre habrá un pequeño amperaje.

Helioshouse Usuario FORO

No se necesitan 16 mm² y no se necesitan 10 mm². 4 es más que suficiente. Solo se necesita un cable "grueso" en el circuito del inversor, la sección transversal debe seleccionarse de acuerdo con la potencia actual.

"Grueso" y "delgado" son conceptos sueltos, por lo que no iremos más allá de los estándares.

Teniendo en cuenta que los conductores de aluminio están actualmente prohibidos para su uso en sistemas de suministro de energía doméstica, 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 la planta de energía solar, como en el circuito de cualquier otra fuente poderosa de electricidad, es necesario proteger contra cortocircuitos. En primer lugar, los disyuntores o fusibles deben proteger los cables de alimentación que provienen de las baterías al inversor.

Leo2 Usuario FORO

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

Además, se coloca protección en el circuito de la batería y el controlador. Tampoco debe descuidar la protección de ciertos grupos de consumidores (consumidores de DC, electrodomésticos, etc.). Pero esta ya es la regla de 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 de encendido. En otras palabras, la protección no debería funcionar accidentalmente (con una carga creciente). Motivo: si se suministra voltaje a la entrada del controlador (desde SB), en este momento la batería no se puede desconectar. Esto puede causar un mal funcionamiento del dispositivo.

Orden de conexión

El circuito eléctrico se ensambla en el siguiente orden:

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

Dicha secuencia de conexión ayudará a proteger el controlador y el inversor de daños.

Puede aprender de los participantes de nuestro portal visitando el tema relevante. Aquellos que estén seriamente interesados, les recomendamos que visiten otra sección útil sobre el intercambio de experiencias en esta área. En conclusión, le presentamos una trama de video que explica cómo los paneles solares están montados y conectados correctamente.

La fabricación independiente de cualquier dispositivo técnico a partir de medios improvisados \u200b\u200bsiempre se asocia con varios factores. Por un lado, ahorros tangibles en las finanzas, por otro, una inversión sustancial de tiempo y trabajo. Además, es completamente posible que el producto ensamblado funcione de manera algo diferente de lo esperado y produzca parámetros completamente diferentes. Los paneles solares de diodos no son una excepción.

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

¿Cómo se obtiene la fotocorriente?

Un cristal semiconductor está contenido dentro del diodo. En consecuencia, bajo la influencia de la luz solar en la región de la zona pn, los electrones entran en movimiento y forman un flujo dirigido. Él es una fotocorriente. Por lo tanto, se puede usar un diodo convencional como elemento de una batería solar.

Otra cosa es que el voltaje generado por dicho diodo es muy pequeño (para diodos como KD es de aproximadamente 0.5 V), la intensidad de la corriente en este caso no es más de 7 mA. A modo de comparación, el consumo de corriente del LED blanco alcanza los 20 mA.

De viejos diodos

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

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

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

LED

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

Debido a esto, el voltaje generado será más alto que el de los diodos convencionales. Entonces, para un LED rojo transparente, es de aproximadamente 1.3 V, para infrarrojo - 0.9 V, para verde - 1.5 V. En cuanto a la corriente producida por la batería, su valor será insignificante. Como regla general, se pueden obtener aproximadamente 0,5 mA de una batería de 100 diodos.

Los LED se pueden colocar tanto en un sustrato de textolita (o similar) como en un simple cartón grueso. Los principios de 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 del 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 las "pérdidas de retorno" se vuelven demasiado significativas.

Además, una batería de diodos casera puede funcionar normalmente solo en un clima despejado y soleado. En condiciones nubladas, su producción tiende a cero.

Actualmente, una gran cantidad de paneles y módulos solares están a la venta. Los más comunes incluyen módulos hechos a base de silicio policristalino y monocristalino, que son obleas de silicio montadas en un tablero hecho de lámina de fibra de vidrio, en la parte posterior de las cuales se forman almohadillas de contacto con una marca de polaridad. Para protegerse contra la precipitación atmosférica y los impactos, están cubiertos con una capa protectora especial de plástico transparente, que, a su vez, tiene un alto grado de transparencia óptica. Los paneles de silicio monocristalino tienen un buen coeficiente de rendimiento (COP) de 11-13%, su vida útil es de hasta 25 años. Sin embargo, reducen significativamente la energía durante el oscurecimiento y la capa de nubes, una batería hecha de silicio policristalino tiene una eficiencia más baja, aproximadamente 7-9% y una durabilidad de aproximadamente 10 años, sin embargo, a diferencia de las baterías de silicio monocristalino, reducen ligeramente la energía durante el oscurecimiento y Cubierto de nubes.

Para hacer una batería solar casera, utilizamos el efecto fotoeléctrico interno de la unión pn de un dispositivo semiconductor (diodo, transistor). Su trabajo se basa en la dependencia de la corriente continua en el grado de iluminación de la unión pn. Resulta que cuanto mejor es la iluminación de un cristal semiconductor, más intensos penetran los electrones y los agujeros a través de la unión pn. Y esta dependencia permite convertir la radiación de luz en corriente eléctrica. En este caso, el semiconductor se convierte en una fuente de corriente eléctrica. La fuerza actual y la fuerza motriz eléctrica (EMF) para un semiconductor de este tipo dependen de varios factores, a saber: el material del que está hecho el semiconductor (silicio, germanio, etc.); área de superficie de la unión pn; y, por supuesto, el grado de iluminación. Sin embargo, la intensidad actual de un fotodiodo es insignificante, y no puede proporcionar energía a equipos de pequeño tamaño, por lo que debe ensamblar módulos a partir de docenas de dispositivos semiconductores, entonces el efecto deseado será. La gran ventaja de esta fuente es que los elementos que componen la batería no temen un cortocircuito. Cada uno de ellos está diseñado para proporcionar una cierta cantidad de corriente a un voltaje determinado.

Como una fotocélula, puede usar diodos, transistores y otros semiconductores que pueden abrir la unión p-n, y será de 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, se suelda una pequeña gota de una sustancia en una placa semiconductora, que puede ser donante o aceptor. En lugar de soldar esta gota, la transición pn se forma realmente. Espero que los mismos diodos todavía estén disponibles y se encuentren en las antiguas existencias de entusiastas del jamón que leen este artículo. En ausencia del tipo de diodo especificado, es posible usar D226, D237.

Para convertir un diodo en una fuente de fotocorriente, es necesario llegar con cuidado al cristal semiconductor, para que la luz solar pueda penetrar intensamente en la unión pn. Para hacer esto, haga lo siguiente ...

Tomando el diodo en la mano, para cumplir con las reglas de seguridad antes de futuras acciones con él, debe asegurarse en una prensa de banco para 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. Arrugado durante este procedimiento, el resto de la salida en forma de tubo se endereza de manera ordenada, lo que posteriormente permite liberar fácilmente el alambre de cobre, que se suelda a la unión p-n, y en realidad es un contacto positivo.

El siguiente paso es quitar la brida del diodo. Para hacer esto, como se muestra, es necesario unir a la soldadura en el diodo, que se indica en la figura, un objeto afilado (cuchillo, destornillador, etc.), mientras golpea lentamente la parte posterior de dicho objeto y gira gradualmente el diodo en un vicio, es necesario quitarlo brida protectora Al realizar este procedimiento, debe ser extremadamente cuidadoso y asegurarse de que la punta de un objeto afilado no vaya muy profundo hacia adentro a lo largo de la soldadura entre el diodo y la brida que aún no se ha eliminado. Esta condición debe cumplirse para evitar daños al cristal. Ahora que la conexión de soldadura está abierta, 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 de la batería, las acciones son similares. Me gustaría señalar que tener el hábito de quitar la brida y, por lo tanto, abrir el cristal semiconductor de acuerdo con esta metodología, lleva un promedio de aproximadamente un minuto dar diodo, por lo que todo es muy simple, solo necesita practicar un poco y elegir el equipo conveniente.

Diagrama esquemático de la batería solar:

Como se puede ver 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 deben conectarse entre sí, es decir, la batería se ensambla sobre la base de grupos que a su vez están conectados en serie y están formados por los mismos elementos conectados en paralelo. Con este esquema de conmutación, el voltaje generado por los diodos se distribuye de manera más uniforme en toda el área de la batería solar. Debido a esto, una leve atenuación parcial de algunos de los diodos no traerá una gran reducción de voltaje y corriente en una batería solar casera. Por supuesto, el número de módulos puede ser diferente, el principio "cuanto más mejor" funciona aquí, solo es muy importante que estén conectados exactamente de la misma manera que se indica en el diagrama. La batería solar casera descrita basada en 55 diodos semiconductores KD202, que consta de cinco módulos de 11 diodos en paralelo, cada uno genera un voltaje de hasta 5 V en el sol con una corriente de aproximadamente 2.5 mA. Será suficiente para alimentar un receptor de radio de tamaño pequeño, un reloj electrónico y otros equipos de baja potencia. También debe recordarse que el voltaje en reposo (sin carga) que se produce en el semiconductor puede variar ligeramente al cambiar de un elemento a otro, incluso si son de la misma serie, y puede alcanzar valores de hasta 0.5 V. Este valor es prácticamente independiente de las dimensiones de la unión pn. Pero la intensidad actual 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 sobre 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 la ubicación como un ejemplo de cuatro diodos:

Estoy seguro de que no será difícil para usted organizar tantos diodos que querrán usar en sus diseños de paneles solares. Usando esta figura, mostré el principio básico de una instalación adecuada. Entre ellos, las conclusiones positivas que se extienden desde los cristales de los diodos deben estar conectadas por un cable de cobre. Al instalar estos cables, es mejor rechazar la soldadura, ya que una temperatura alta puede dañar la unión pn. Los diodos descritos de esta serie inicialmente incluyen contactos de perno colector 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. Pase un cable de cobre desnudo entre la tuerca y la placa de circuito, o incluso envuélvalo al menos una vez, y luego apriételo con la tuerca.

Después de montar todos los elementos, la placa de montaje se puede instalar en una caja con una cubierta protectora transparente, por ejemplo, de plexiglás. Además, en el caso, debe hacer un pequeño orificio para la salida del cable de alimentación al exterior, y no se necesita ningún interruptor.

Los transistores también pueden servir como convertidores fotoeléctricos. Para este propósito, es suficiente eliminar su capa opaca. Los transistores defectuosos también se pueden usar de forma segura como fuentes de voltaje, pero con la 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 desean fabricar una batería solar basada en transistores, se pueden recomendar los siguientes tipos: P201, P202, P203, P416, P422, KT620A, KT3108A, TG50 externo (proporciona una corriente de hasta 0.5 mA con un voltaje de aproximadamente 1.5 V). Cuando se usa un transistor extraño, el TG70 se puede obtener dentro de un rango de corriente de 3 mA a un voltaje de 1.5 V, los mismos indicadores se aplican a los transistores domésticos P201 ... 203.

Después de elegir un transistor en una caja de metal, por ejemplo, P416, es necesario cortar suavemente la parte superior de la tapa a lo largo de la línea 1-2, o quitar toda la caja, realizando las mismas acciones que con el diodo al quitar la brida de la misma. También es recomendable comprobar primero todos los transistores que se utilizarán como células solares. Usaremos un multímero 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 proviene del multímetro se conecta al colector o emisor, y la sonda negativa se lleva a la base del transistor. Con buena luz, 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 debe mostrar un valor de aproximadamente 0.3 V.

Una parte ejemplar de un circuito de células solares que usa transistores es la siguiente:

En lugar del emisor, también puedes usar el colector, como quieras. Naturalmente, puede haber tantos transistores como desee, lo que significa módulos también.

Debe recordarse que es necesario observar el régimen de temperatura de la batería solar, que es para protegerla del sobrecalentamiento del sol. Cuando se calienta un cristal semiconductor por cada grado posterior de Celsius, a partir de 25, comienza a perder aproximadamente 0.002 V, es decir, aproximadamente 0.4% por grado. En un buen día soleado, el cristal y la unión pn pueden calentarse a una temperatura de 40-80 ° C, con este efecto de temperatura, se produce una pérdida promedio de 0.06 ... 0.09 V para cada elemento que forma parte de la batería solar. Esta es una de las razones más importantes para reducir la eficiencia de los semiconductores con una batería solar casera.

El tiempo más efectivo para que el módulo solar funcione durante la primavera y el verano es 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 cae, y en tiempo nublado o en la sombra. Alguna orientación de la batería solar en relación con la posición del sol ayuda a aumentar la corriente generada. El voltaje de una batería solar de este tipo será igual a la suma de los voltajes en todos sus semiconductores. La corriente dada por esta batería estará limitada por la corriente del peor semiconductor.

Andrey Studenev

Toda la humanidad de hoy busca utilizar tecnologías ambientales que puedan ahorrar recursos. ¿Y qué puede ser más ecológico y económico que la energía solar? Si bien el sol brillará, su energía puede y debe usarse para sus propios fines. Pero para esto, se necesita una trampa especial, un panel solar o de otro tipo, una batería.

Aunque esta tecnología es nueva, sigue siendo costosa. Por lo tanto, muchos artesanos prefieren ensamblar tales dispositivos con sus propias manos. La forma más fácil de unir la energía libre del sol es ensamblar un dispositivo a partir de diodos. Cómo armar este milagro de la ingeniería en casa será cubierto en el artículo de hoy.

¿Qué tipo de dispositivo es este?

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

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

Vista clásica de un panel solar de fábrica

Y tal adquisición no será superflua en un apartamento o casa. Y hacerlo con sus propias manos en casa tiene algunas ventajas. Por lo tanto, puede ahorrar en la compra de un modelo de producción. Y, por supuesto, para obtener 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 usted es un experto en todos los oficios y está constantemente soldando electrodomésticos en su hogar, tendrá éxito al más alto nivel, pero el 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.
  Al decidir ensamblar un dispositivo de tipo diodo similar, debe conocer el principio de su funcionamiento. Una batería solar de diodo básicamente puede contener dos tipos de elementos:

• lEDs
• diodos viejos

El diodo contiene un cristal semiconductor con una banda p-n. Cuando se expone al elemento de la luz solar en la región de la zona pn, comienza a observarse el movimiento de los electrones, que forman un flujo dirigido. El resultado es una fotocorriente. Gracias a este principio de funcionamiento, es posible ensamblar un panel solar con sus propias manos a partir de diodos.
  Pero aquí es necesario recordar que el voltaje producido por el diodo será muy pequeño (por ejemplo, aproximadamente 0.5 V para diodos del tipo KD). En este caso, la intensidad actual no excederá 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 compilación

Diodo emisor de luz

Como ya ha quedado claro, hoy el panel solar de los artesanos del hogar se puede fabricar en dos versiones: de LED y diodos antiguos.
  Considere la primera opción cuando un LED normal actuará como elemento principal.

Los LED modernos se pueden utilizar ampliamente para el autoensamblaje de una mini batería solar. Su principio de funcionamiento es casi similar a los diodos convencionales. El LED difiere de este último en presencia de una carcasa especial. Actúa como una lente, con la ayuda de la cual se produce el foco de la luz solar 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.

Al mismo tiempo, debe recordar que el voltaje generado depende del tipo de brillo del LED:

• para un elemento rojo transparente, este indicador será de aproximadamente 1.3 V;
• para verde - 1,5 V;
• para infrarrojos - 0.9 V.

La instalación de elementos se puede realizar sobre cartón grueso o sustrato de textolita. Al ensamblar una batería de 100 LED, puede obtener una corriente de aproximadamente 0.5 mA.
  El proceso de ensamblaje es el siguiente:

Batería acabada

• quitamos elementos del caso. Para hacer esto, puede usar una variedad de herramientas improvisadas (martillo, cincel, etc.). Retire la caja con cuidado para evitar daños al cristal;

¡Nota! La carcasa del LED no se puede quitar en absoluto.

• usaremos cartón como tabla. Hacemos pequeños agujeros en él. No hacemos los agujeros como quieras, usamos un circuito para esto. Al elegir un circuito, tenga en cuenta el hecho de que cuando los elementos se conectan en serie, su voltaje se sumará y, en paralelo, se sumará la intensidad de la corriente. El mayor efecto será al combinar ambos esquemas de conexión;
• inserte los LED en los agujeros hechos y conéctelos de acuerdo con el esquema seleccionado.

Todo, la batería está lista. Solo tiene que verificar su rendimiento utilizando un dispositivo de grabación. No esperes ver figuras impresionantes. A menudo con dicho conjunto, el dispositivo producirá una corriente de 0.3 mA.
  De hecho, además del interés puramente "deportivo", poco se puede lograr aquí. Gastará dinero, tiempo y esfuerzo, y obtendrá un resultado mínimo. Otra desventaja de dicho dispositivo será la gran área de los elementos de diodo.

Brillo del panel

Como los LED se usaron para crear la batería solar, brillarán. El brillo espontáneo de tales elementos es otro inconveniente de la idea de usar LED para crear un panel con el objetivo de convertir la corriente eléctrica de la energía solar.
  Este efecto se debe al hecho de que parte de los elementos del circuito generarán electricidad. Pero la otra parte lo consumirá.
  ¡Nota! Es imposible eliminar el efecto de brillo de la batería solar LED.
  Aquí, a los inconvenientes de diseño, podemos agregar el hecho de que el panel generará electricidad solo bajo 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 viejo

Otra opción para ensamblar un panel solar sería usar diodos viejos. El principio de su trabajo es el mismo que el de los elementos modernos de circuitos eléctricos de un plan similar.

En este caso, la fabricación del panel es la siguiente:

• abra la caja del diodo para que sus rayos puedan estar expuestos a la luz solar;
• la parte superior del cuerpo solo necesita ser cortada. En este caso, la parte inferior debe calentarse con la estufa de gas incluida. Mantenga el elemento sobre el fuego no más de 20 segundos;
• después de que la soldadura se haya derretido, es posible eliminar el cristal sin ningún problema. Para hacer esto, use pinzas;
• los cristales extraídos deben soldarse a la placa. El esquema se da a continuación. Puede diferir según los parámetros finales deseados.

Diagrama de instalación

Para obtener 2-4 V, necesita montar 5 bloques, que consisten en 4-5 cristales secuencialmente soldados en serie. Como resultado, obtendrá el voltaje requerido con el amperaje deseado. La conexión en paralelo traerá menos corriente.   Tal panel solar autoensamblado puede usarse para alimentar un dispositivo LED de pequeño tamaño.

Conclusión

De los diodos, por supuesto, es difícil armar un panel potente para capturar la luz solar. Después de todo, incluso en su mejor rendimiento (diodos antiguos), dicho dispositivo será ineficaz y desde allí se puede usar un máximo para alimentar un pequeño dispositivo LED. Por lo tanto, si no es un electricista aficionado y todo tipo de circuitos eléctricos, no es su pasión y realmente no le gusta meterse con ellos, entonces no debe gastar energía en ensamblar tales baterías, pero es mejor comprar un modelo de fábrica y obtener un buen resultado en la salida. En tal situación, devolverá el dinero gastado mucho más rápido y con gran comodidad.

Cómo elegir e instalar luces con sensores de movimiento
Cómo armar una fuente de alimentación con reguladores de bricolaje