Солнечные панели становятся все более популярной альтернативой традиционным энергогенераторам, а мы все чаще задумываемся о том, стоит ли переходить на возобновляемые источники энергии. Однако есть много людей, которые до конца не понимают принципа работы солнечных панелей. В этой статье мы постараемся рассказать обо всем, что нужно знать об устройстве, функционировании и преимуществах солнечных панелей.
Солнечные панели, которые иногда называют фотоэлектрическими (PV) панелями, конвертируют солнечный свет в энергию, которая, в свою очередь, преобразуется в электричество. Его уже можно использовать для питания различных устройств и приборов. Солнечный свет состоит из частиц, называемых “фотонами”, которые солнечные панели поглощают для генерирования солнечной энергии.
И хотя многим может показаться, что солнечная панель — это какое-то недавнее изобретение, работа над данным вопросам начала вестись еще более века назад, когда французский физик Беккерель открыл фотоэлектрический эффект. Исследователи смогли запатентовать первый кремниевый солнечный элемент в 1941 году.
За этим последовали десятилетия разработок, чтобы сегодня мы имели возможность приобрести высокопродуктивные солнечные панели по разумной цене. На заре внедрения этой технологии в элементы питания приборов с ней можно было использовать только такие небольшие устройства, как, скажем, калькуляторы. Сегодня солнечная энергия может питать целые дома и коммерческие здания.
Основные виды солнечных панелей
Эффективность солнечных панелей зависит от вида используемых ячеек и пленки в конструкции. На сегодняшний день на рынке существует четыре основных вида солнечных панелей.
Монокристаллические
Такие панели состоят из ячеек, сделанных из цельного кристалла кремния. Монокристаллические солнечные панели легко отличить от других по их темно-синему цвету. Именно этот вид панелей имеет самый большой срок службы. Портативные солнечные панели EcoFlow тоже включают в себя монокристаллические элементы ввиду их прочности и долговечности.
Поликристаллические
В отличие от монокристаллических, поликристаллические панели используют более одного кристалла кремния. При производстве панели жидкий фрагментированный кремний заливается в квадратную форму. Поликристаллические панели не так эффективны, как монокристаллические. Они выдерживают меньшую температуру нагрева, но при этом более доступны по стоимости.
PERC-панели
Этот вид панелей был создан с целью улучшения классической монокристаллической конструкции. На PERC-панелях есть пассивирующий слой на задней поверхности ячейки. Пассивирующий излучатель и отражающий слой на тыльной стороне увеличивают одномоментное поглощение панелью солнечной энергии. Тем не менее, такие доработки в технологии отражаются на конечной стоимости панелей. Как правило, PERC-панели намного дороже монокристаллических.
Как делают солнечные панели?
Тонкопленочные
Слой пленки на этих панелях настолько тонкий, что это делает панель гибкой. Для этого вида не нужна какая-либо рама-подложка, а значит весят такие панели намного легче и удобны для транспортировки. Тонкопленочные солнечные панели — самый бюджетный вариант на современном рынке. Они оставляют в процессе производства и утилизации меньше отходов, чем остальные виды. Но есть и серьезные недочеты: тонкопленочные панели менее эффективны, они не могут генерировать такое же количество энергии, как любой из трех предыдущих видов.
Устройство и принцип действия
Как можно видеть по картинке выше, устройство представляет собой своеобразный «бутерброд», стенки которого являются стеклянными пластинами, покрытыми оксидной токопроводящей плёнкой, с сопротивлением в пределах от 8 до 15 . Задачей этого покрытия является отведение генерирующегося тока в нагрузку. При этом одна из пластин покрыта тонким слоем диоксида титана , на которой осаждён краситель. Оставшееся пространство между пластинами заполнено электролитом.
Особо хотел упомянуть такой момент: на картинке выше есть слой, который называется «графит / сажа / золото / платина». В литературе этот слой именуют «катализатором». Но, к сожалению, мне не удалось найти какого-либо подробного вменяемого объяснения о его роли. Единственное, что нашёл, приведено ниже (в комментариях авторов, ко второму видео, которое будет в конце статьи): «пока свет может попасть на вашу плёнку, не имеет большого значения, с какой стороны она освещается. В коммерческих системах задний контакт (на который мы в ходе этого опыта нанесли графит), обычно представляет собой поверхность с золотым или платиновым покрытием, поэтому свет не может пройти через него. Вероятно, это лучше, потому что сзади, сгенерированные электроны должны пройти дальше от плёнки к заднему контакту, и поскольку ваша плёнка не сильно освещается ярким светом, это приведёт к потерям». Буду рад, если в комментариях будут высказаны идеи по поводу этого.
Принцип работы устройства базируется на переносе электронов от молекулы красителя к диоксиду титана. Если сказать по-простому: падающий свет возбуждает краситель, из которого выбивается электрон, который далее захватывается диоксидом титана, который передаёт его токопроводящему прозрачному слою на стекле, что, в свою очередь, вызывает появление электрического тока в цепи: токопроводящие оксидные слои-нагрузка.
Если более детально, то происходит это следующим образом: когда частица красителя в устройстве получает квант света, электрон красителя переходит в возбуждённое состояние, после чего за период, порядка секунды, электрон уходит в зону проводимости пористого диоксида титана. Так как краситель потерял электрон, он окисляется (то есть наблюдается недостаток электронов, и он имеет положительный заряд), в то время как электроны покидают устройство через анод, в это же время дырки переходят в электролит. Таким образом, происходит разделение зарядов. Окислённый краситель далее восстанавливается из электролита, содержащего йод, за время, около 1 мкс. При этом происходит восстановление красителя, и ионы йода превращаются в молекулы йода, далее за счёт диффузии, проникая к катоду, где и происходит их восстановление с помощью электронов из внешней цепи.
Подбор красителей, поглощающих широкий диапазон падающего света, делает подобное устройство весьма эффективным. В данный момент разработка красителей сосредоточена в направлении создания такого их вида, который ещё больше увеличивает разделение заряда на границе фаз оксид-электролит: он должен соответствовать, по сути, требованиям выпрямления тока, — чтобы был канал для перехода электронов из красителя в диоксид титана, в то же время как обратный ток (забирание электролитом зарядов) — был максимально снижен.
Одним из таких подходов стало добавление гуанидиния тиоцианата в состав электролита, что помогает компактной локализации красителя на поверхности диоксида титана и на выходе позволяет достигнуть эффективности энергопреобразования в 10,6%.
Описание компонентов устройства
▍ Диоксид титана ()
Одним из основных компонентов подобной солнечной батареи является диоксид титана. Несмотря, на такое «слишком химическое» название, с точки зрения обывателя, не нужно пугаться — он является одним из самых распространённых белых красителей и входит в состав множества красок, белил, лаков, различных грунтовок, штукатурок и т.д. и т.п. Ценят его за белизну и укрывистость, позволяющие создавать плотное белое покрытие на поверхности, и, кроме того, стойкое к ультрафиолету. Но, с другой стороны, его нельзя назвать дешёвым компонентом, и высокий процент содержания диоксида титана в лакокрасочном материале — на соответствующий процент поднимает и конечную цену.
Кроме названного, существенное количество диоксида титана идёт на производство пластика и резины, в качестве наполнителей. Также используется он и для производства бумаги, в фармацевтике, в пищевой промышленности (например, в зубных пастах) и даже в белой гуаши:-).
Одно время, автор этой статьи, когда прорабатывал идею собственного самодельного ксерокса (ну да, ударило в голову, было такое) — проводил эксперименты по созданию фотобарабана как раз с применением белой титановой гуаши из детского магазина…
Правда есть некоторая информация, что диоксид титана согласно классификации международного агентства по изучению рака отнесён к группе веществ, являющихся возможными канцерогенами для человека (насколько эта информация точна, не уверен).
При изготовлении солнечной батареи, нанесение титана производят следующим образом: на стеклянную пластину, со стороны токопроводящего слоя наклеиваются квадратом четыре отрезка скотча, таким образом, чтобы в середине между ними образовался квадрат открытого стекла.
Изменяя количество слоёв наклеиваемого скотча, можно варьировать и толщину будущего наносимого титанового покрытия. После чего, диоксид титана, в пастообразном виде наносят на пластину и стеклянной палочкой раскатывают по ней. В результате должна получиться плёнка из диоксида титана толщиной приблизительно 10-14 мкм, а скотч в этом процессе выступает как ограничитель толщины слоя (стеклянная палочка упирается в него).
Далее скотч снимают, и, после высыхания этого слоя, пластина с нанесённым диоксидом титана отжигается на воздухе, что в результате приводит к образованию пористой структуры из диоксида титана, совокупная площадь пор которой примерно в 2000 раз превосходит плоскую поверхность самой пластины. Это необходимо для того, чтобы создать максимальную площадь контакта.
▍ Красители — сенсибилизаторы
Как было уже сказано ранее, красители являются весьма важным элементом, и в качестве них могут использоваться как естественные красители, так и искусственные.
▍ Натуральные красители
Естественные красители являются весьма привлекательными в фотоячейках, так как обладают широким распространением и низкой ценой, в виду возможности быть добытыми из естественных источников.
Например, в качестве таких красителей может быть использован сок красного сицилийского апельсина, экстракт из кожуры баклажана, а также ряд иных плодовых экстрактов:
Картинка: Т. Н. Патрушева – «Технологии изготовления компонентов оксидных солнечных батарей»
— фототок короткого замыкания;
— фотонапряжение холостого хода;
— мощность;
— коэффициент заполнения;
Тем не менее несмотря на имеющиеся успешные примеры применения, стабильность и устойчивость естественных красителей оставляет желать лучшего, и фактически, можно сказать, что их возможности находятся ниже промышленных требований.
▍ Синтетические красители
Так как эти красители предназначены для обеспечения устойчивого окрашивания в промышленных условиях, к ним предъявляются жёсткие требования и они должны образовывать устойчивые цвета, несмотря на обработку горячей водой, паром, кислотами и т.д. (конечно, они должны соответствовать не всему сразу, каждый краситель предназначен для своего, конкретного применения).
Самыми лучшими красителями, обеспечивающими наивысшие КПД и устойчивость во времени (для целей фотоэлектрического преобразования), являются красители на базе полипирипил-комплексов рутения и осмия («N3», «black dye»).
Кроме того, так как фотоэлектрические ячейки работают в области видимого спектра, а инфракрасный спектр остаётся не задействованным, идут исследования красителей, способных воспринимать и преобразовывать и этот частотный диапазон. В качестве одного из таких красителей был найден эффективный преобразователь на базе цианинового сенсибилизатора (NK6037).
▍ Электролит
В качестве большинства электролитов используются водные растворы щелочей, солей, кислот. Их несомненным плюсом является то, что концентрация, а, соответственно, и проводимость электролита, может быть изменена в широких пределах. Одними из самых широко распространённых являются растворы гидроксидов калия и натрия, при этом щелочные растворы обладают высокой электрической проводимостью. В качестве электролита могут быть использованы и растворы солей, обладающие умеренной электрической проводимостью.
▍ Прозрачные плёнки-электроды
Так как захваченные электроны необходимо ещё каким-то образом отводить, то для этих целей используются специальные прозрачные и в то же время топроводящие плёнки, нанесённые на поверхность стёкол (стекло нужно в качестве механической основы, чтобы создать механически прочный «бутерброд»). В качестве таковых могут использоваться плёнки с оксидами олова, индия, кадмия, галлия, меди, цинка.
Так как плёнки подобного типа будет не так просто достать, либо они могут быть не совсем дешёвыми, полагаю, что для целей создания дешёвого фотоэлемента можно попробовать использовать какую-либо из великого разнообразия металлизированных декоративных плёнок. Или, например, использовать стандартные металлизированные (т.е. тонированные) стёкла, которые используются для остекления — так как обычно их покрывают металлами, насколько мне известно, в том числе даже и золотом (скажем, стёкла для остекления солнечной стороны зданий). Да, за счёт не такой хорошей прозрачности, эффективность, по идее, будет ниже. Но, почему бы и нет! Этот вопрос остаётся открытым, поэтому будет интересно обсудить его в комментариях…
Виды солнечных батарей: монокристаллические, поликристаллические, тонкопленочные
В солнечных регионах планеты, там где обычное электроснабжение обеспечить невозможно или нецелесообразно, а установка ветряка по какой-то причине не подходит, можно использовать солнечные панели (батареи). Наборы солнечных панелей большой мощности устанавливают на крышах частных домов, в садах, на морских судах, на фонарях. Для зарядки гаджетов и аккумуляторов в путешествии, для питания раций, — используют портативные солнечные батареи.
Солнечные батареи надежны, у них нет движущихся частей, они не подвержены механическому износу как ветряки, поэтому являются очень долговечными и способны безотказно служить своему владельцу на протяжении десятков лет. Давайте рассмотрим, какие бывают солнечные батареи, основные их виды.
Монокристаллические солнечные батареи
Монокристаллические солнечные панели имеют традиционный черный или темно-синий оттенок. Такие панели обрамлены алюминиевым каркасом, и покрыты ударопрочным стеклом.
Монокристаллические солнечные батареи производят только из чистого кремния. Расплав чистого кремния медленно отвердевает при контакте с затравкой, так получается цилиндрическая отливка монокристалла кремния диаметром около 20 см и до 2 метров длиной.
Полученный слиток чистого кремния разделяют на пластинки толщиной около 300 мкм каждая. КПД таких элементов достигает 19%, поскольку в данной многструктуре атомы выстроены таким образом, что обеспечивают электронам более высокую подвижность, соответственно и батареи из них показывают более высокую энергоэффективность.
Пластинки оснащены металлическими электродами в виде сеток. Обычно отдельные элементы монокристаллических батарей имеют форму квадратов со срезанными углами.
Данные элементы достаточно эффективны, промышленные образцы показывают реальный КПД в районе 16%, поэтому элементы данного типа стоят дороже в пересчете на 1 ватт, чем поликристаллические. Срок их службы очень велик, может достигать 50 лет.
Поликристаллические солнечные батареи
Поликристаллические солнечные батареи ярко синего цвета стоят заметно дешевле монокристаллических. Элементы для них изготавливаются не из монокристалла кремния, поэтому атомы кремния выстроены здесь случайным образом.
Сейчас средний КПД поликристаллической панели находится в районе 13-15%. Однако в силу широкой доступности, элементы именно данного типа очень распространены у потребителей, которые хотят получить доступ к солнечной энергии как можно дешевле.
Большой минус поликристаллических элементов заключается в том, что они проявляют крайнюю хрупкость при транспортировке. Их максимальный срок службы 25 лет. Процесс промышленного производства поликристаллических элементов со временем совершенствуется, поэтому есть надежда, что в будущем они догонят по КПД монокристаллические.
Тонкопленочные солнечные батареи
Тонкопленочные солнечные батареи более дешевы в производстве, чем монокристаллические и поликристаллические кремниевые. В их основе полимерные пленки, аморфный кремний, алюминий, теллурид кадмия и прочие полупроводники, которые уже применяются при производстве походных зарядных устройств для гаджетов, в форме складных солнечных батарей небольшого размера.
Батареи данного типа занимают в 2,5 раза большую площадь, чем кристаллические при той же мощности, но они способны работать даже в пасмурную погоду при рассеянном свете во время облачности, причем батареи могут быть размещены не только на его крыше здания, но даже на его стенах. Поэтому применение тонкопленочных батарей оправдано при возведении относительно крупных солнечных электростанций когда под их размещение доступна необходимая площадь.
Именно тонкопленочные панели пользуются сегодня особой популярностью в системах, работающих в промышленных масштабах с grid-tie инверторами, подающими электричество в общую сеть. Данным системам необходим высоковольтный контроллер и специальный инвертор, отличающийся от обычных домашних, какие используются с привычными монокристаллическими и поликристаллическими батареями.
Тонкопленочные солнечные батареи из аморфного кремния хотя и имеют в среднем КПД 7%, но при этом они наименее затратны в плане стоимости производства из всех солнечных панелей. Теллурид кадмия показывает средний КПД 11%, и стоит немного дороже батарей из аморфного кремния. Солнечные батареи на основе меди, индия, галлия и селена — наиболее эффективные батареи из тонкопленочных, их КПД достигает 15%.
Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика
Так что же выбрать?
Монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные панели имеют свои преимущества и недостатки, и обычно решение о выборе того или иного варианта зависит от особенностей помещения и от уровня потребности домохозяйства в электроэнергии.
Владельцы недвижимости с большой площадью под солнечную электростанцию могут сэкономить, установив менее эффективные и недорогие поликристаллические панели. Если у вас ограниченное пространство, лучшим вариантом будет установка высокоэффективных монокристаллических модулей.
Тонкоплёночные панели обычно устанавливают на просторную крышу коммерческих/промышленных помещений, которые не могут выдержать дополнительный вес традиционного солнечного оборудования. Кроме того, тонкопленочные панели иногда могут быть идеальным решением для портативных солнечных систем, например, на жилых автофургонах или лодках.
Все типы солнечных панелей имеют свои особенности производства, что влияет на их итоговую эффективность. Лучший КПД у монокристаллических, но если у вас достаточно места под солнечную систему, можно установить поликристаллические и сэкономить на расходах. Тонкоплёночные имеют самую низкую производительность, но удобны при монтаже.
Основные принципы
Солнечные панели состоят из фотоэлектрических ячеек, запакованных в общую рамку. Каждая из них сделана из полупроводникового материала, например, кремния, который чаще всего используется в солнечных батареях.
Когда лучи падают на полупроводник, тот нагревается, частично поглощая их энергию. Приток энергии высвобождает электроны внутри полупроводника. К фотоэлементу прилагается электрическое поле, которое направляет свободные электроны, заставляя их двигаться в определенном направлении. Этот поток электронов и образует электрический ток.
Если приложить металлические контакты к верху и к низу фотоэлемента, можно направить полученный ток по проводам и использовать его для работы различных устройств. Сила тока вместе с напряжением ячейки определяют мощность электроэнергии, производимой фотоэлементом.
Кремниевые полупроводники
Рассмотрим процесс высвобождения электронов на примере кремния. Атом кремния имеет 14 электронов в трех оболочках. Первые две оболочки полностью заполнены двумя и восемью электронами соответственно. Третья же оболочка наполовину пуста – в ней всего 4 электрона.
Благодаря этому кремний имеет кристаллическую форму; пытаясь заполнить пустоты в третьей оболочке, атомы кремния пытаются «делиться» электронами с соседями. Однако кристалл кремния в чистом виде – плохой проводник, поскольку практически все его электроны крепко сидят в кристаллической решетке.
Поэтому в солнечных батареях используют не чистый кремний, а кристаллы с небольшими примесями, т. е. в кремний вводятся атомы других веществ. На миллион атомов кремния приходится всего один атом, например, атом фосфора.
У фосфора пять электронов во внешней оболочке. Четыре из них образуют кристаллические связи с близлежащими атомами кремния, однако пятый электрон фактически остается «висеть» в пространстве, без всяких связей с соседними атомами.
Когда на кремний попадают солнечные лучи, его электроны получают дополнительную энергию, которой оказывается достаточно, чтобы оторвать их от соответствующих атомов. В результате на их месте остаются «дырки». Освободившиеся же электроны блуждают по кристаллической решетке как носители электрического тока. Встретив очередную «дырку», они заполняют ее.
Однако в чистом кремнии таких свободных электронов слишком мало из-за крепких связей атомов в кристаллической решетке. Совсем другое дело – кремний с примесью фосфора. Для высвобождения несвязанных электронов в атомах фосфора требуется приложить значительно меньшее количество энергии.
Большая часть таких электронов становится свободными носителями, которые можно эффективно направлять и использовать для получения электричества. Процесс добавления примесей для улучшения химических и физических свойств вещества называется легированием.
Кремний, легированный атомами фосфора, становится электронным полупроводником n-типа (от слова «negative», из-за отрицательного заряда электронов).
Кремний также легируют бором, у которого всего три электрона во внешней оболочке. В результате получается полупроводник p-типа (от «positive»), в котором возникают свободные положительно заряженные «дырки».
Подходит ли вам солнечная энергия?
Поскольку энергетические компании стремятся решить проблему изменения климата, а экологически сознательные потребители энергии признают преимущества производства собственной электроэнергии, солнечная энергия становится гораздо более распространенным источником электроэнергии.
После того, как совсем недавно, в 2010 году, солнечная энергетическая мощность США выросла в 50 раз за последнее десятилетие и достигла почти 76 гигаватт, производя достаточно энергии для питания 19 миллионов средних домохозяйств.
Большинство людей наблюдали эту тенденцию к чистой энергии, видя, как соседи покупают солнечные батареи, сталкиваясь с солнечными установками на вершине местного бизнеса или даже проезжая мимо полноразмерной солнечной фермы. Но является ли солнечная энергия хорошим выбором для вашего дома?
Часто задаваемые вопросы
Из каких продуктов изготавливаются солнечные панели? Солнечные панели состоят из множества солнечных элементов, набора проводов для подключения этих солнечных элементов к основе из проводящего материала, стеклянного или пластикового защитного кожуха как для отдельных элементов, так и для всей панели, а также каркаса, используемого для размещения всех этих компонентов. Компоненты материала обычно включают силикон или другой полупроводниковый материал, металл, пластик или стекло, а также электрические устройства.
Солнечные фермы не производят никаких выбросов, шума, загрязнения или других внешних опасностей. Они также не повлияют на уровень солнечного света, который испытывают те, кто живет рядом с ними. Опасные материалы, которые иногда обсуждаются в отношении солнечных панелей, безопасно содержатся внутри самих панелей и вызывают озабоченность только при определении того, как утилизировать или утилизировать эти панели, поэтому они не представляют опасности для тех, кто живет поблизости.
Сколько стоит изготовление солнечной батареи?
На солнечные батареи для дома цены разные, стоимость зависит от требуемой мощности. Готовые батареи имеют достаточно высокую цену. Купить одну солнечную панель, мощность которой составляет 170 Вт, можно в среднем от $250 до $450. В то время как фотоэлементы для самостоятельного изготовления стоят значительно дешевле, порядка $30. Стоимость комплекта в целом с шинами, карандашами для пайки и прочими необходимыми элементами 300-400 долларов.
Для изготовления каркаса используют алюминиевые уголки, фанеру, ДСП, а в качестве защитного покрытия подойдет органическое или обычное стекло. Для герметизации конструкции используют силиконовые герметики или компаунды.
Перед тем, как сделать солнечную батарею в домашних условиях, следует обозначить ее предназначение, соответственно просчитать нужную мощность и размер панели и количество материалов.
Как собрать солнечную батарею?
Соединение фотоэлементов солнечных панелей имеет одинаковые схемы. Все элементы могут быть соединены в последовательную или параллельную цепь. Последовательное припаивание фотоэлементов происходит в соответствии со следующими этапами:
- Фотоэлементы следует выложить на ровную поверхность, при этом между ними должно оставаться расстояние в 5 мм.
- На точки пайки наноситься припой.
- Контакты элементов припаиваются последовательно друг другу.
- Крайние контакты фотоэлементов выводятся в соответствии к плюсу или минусу на шину.
- На конец шины устанавливается клеймо подключения.
Параллельное подключение имеет такие же принципы пайки. Для параллельного соединения следует минусовой контакт первого фотоэлемента соединить с плюсовым контактом второго, минусовой второго элемента — с плюсовым третьего и т. д. Крайние плюс и минус всей цепочки соединяются общей шиной.
В независимости от того, как устроена солнечная батарея, она будет выдавать одинаковую мощность рассчитанную от площади фотоэлементов.
Перед тем, как сделать солнечную батарею, следует определить:
- для каких целей она будет использоваться
- какие материалы при этом понадобятся. Для частного дома батарея должна иметь твердый защитный каркас, а для квартиры больше подойдут гибкие солнечные батареи. Для разных целей подойдет свой тип батареи. Маленькие солнечные батареи могут пригодиться для питания отдельных низкопотреблямых объектов, а для домов нужны самодельные аналоги производственных моделей. Солнечные батареи для дачи можно выполнить даже из подручных материалов.
Как сделать солнечную батарею из фольги
- медная фольга;
- пластиковая бутылка;
- нагревательные приборы;
- соль;
- два проводника «крокодильчика».
Изначально следует вырезать два одинаковых по площади листа фольги. Затем листы размещают на электроплите или другом нагревательном элементе для того, чтобы оксидная пленка отслоилась и ее можно было убрать.
Одному листу дают остыть, другому нет. Листы сгибаются и размещаются в пластиковой бутылке так, чтобы они не соприкасались между собой. Вовнутрь наливают воду с растворенной в ней солью. Далее один проводник подключается к нагретой панеле, образовывая плюсовой контакт, второй — к не нагретой, образовывая минусовой.
Солнечная батарея из транзисторов
Старые работающие транзисторы также могут сгодиться для изготовления батареи. Пластина, которая размещена внутри транзисторов может выступать как фотоэлемент.
Чтобы изготовить батарею, транзистор следует вскрыть, срезав с него крышку. Раскрытые транзисторы спаиваются между собой и размещаются внутри корпуса. Солнечная батарея из транзисторов имеет низкий КПД за счет маленького объема пластины, поэтому чем больше их будет использовано, тем мощнее будет батарея.
Солнечные батареи своими руками из диодов
Фотоэлементом в данном случае будет выступать кристалл, содержащийся в диоде. Для того, чтобы извлечь кристалл, следует вскрыть диод и разогревать его в течении 20 секунд, чтобы расплавился припой. Чистые кристаллы размещают на панели и припаивают между собой последовательно или параллельно серебряными контактами.
Тонкопленочные солнечные батареи
Для изготовления следует приобрести соответствующий фотоэлемент необходимой площади. Тонкопленочная солнечная панель может быть легко смонтирована и помещена на крышу или на балкон. Такая текстура принимает любые изгибы и ее монтаж не проблематичный, так как не требует изготовления каркаса.
Для подключения отрезки пленки соединяют между собой и выводят общие контакты через преобразователь и стабилизатор напряжения в потребляющую сеть. Особенно выгодно использовать тонкопленочные солнечные батареи на кровле частных домов. Под ними допускается размещение труб. Такая система позволяет снимать излишний нагрев с солнечных панелей для обеспечения большего КПД, а подогрев воды в трубах может использоваться для отопления дома.
Кремниевые (монокристаллические) солнечные батареи
Кремниевые солнечные батареи размещают на солнечной стороне крыши. Сами фотоэлементы должны быть размещены на каркасе. Каркас может быть выполнен из любых материалов.
Сборка солнечной батареи такого типа начинается с изготовления каркаса. Верхняя его часть должна быть выполнена из стекла, помещенного в раму, нижняя часть — твердая ровная панель. Для установки потребуется сконструировать ножки. Следует учитывать особенности места установки и преимущественный наклон для солнечной панели.
Далее приобретенные кремниевые элементы соединяются между собой в электрическую сеть. Можно осуществлять пайку прямо на лицевой стороне каркаса, разместив пластины лицом вниз.
Выходы шин контактов выводятся через отверстия в раме, швы герметизируются, а сама конструкция закрывается нижней панелью. Далее солнечная панель устанавливается, а контакты от нее прокладываются к источнику электросети.
Многопереходные (многослойные, тандемные) солнечные модули
Многопереходные солнечные модули подключаются и устанавливаются аналогично кремниевым, только в своей основе имеют более улучшенный фотоэлемент. За счет этого и более высокий КПД, и соответственно стоимость.
