Site Loader
Posted on 31.03.1970

Содержание

Возобновляемый источник энергии — солнечная энергия от Гелиос Хаус

Опубликовано 23 мая 2020
Ни для кого не секрет, что, при производстве солнечных батарей, а также при их монтаже, используют диоды. Тем не менее, у большинства пользователей нет четкого понимания о том, какую роль эти диоды выполняют и зачем они вообще нужны.
Мы постараемся пролить свет на этот сложный вопрос и сформулируем основные правила применения диодов при монтаже солнечных электростанций.

По большей части солнечные батареи состоят из некоторого количества солнечных ячеек. Простейшая эквивалентная схема солнечной ячейки выглядит следующим образом:
  
Рис.

1 Эквивалентная схема фотоэлектрической ячейки

Здесь Rп – последовательное сопротивление фотоэлектрической ячейки, Rш – шунтовое (параллельное) сопротивление фотоэлектрической ячейки.
Обычно в солнечной панели все элементы соединяются последовательно, что может приводить к проблеме «черного пятна». Рассмотрим схему солнечной батареи. Нагрузку обозначим как Rн.
  
Рис.2 Схема солнечной батареи

Если затеняется один из элементов, исчезает его ЭДС, а активное сопротивление растет по мере затенения. Нетрудно догадаться, что на затененной ячейке выделится большая часть мощности солнечной батареи, от чего ячейка может перегреться и выйти из строя, а вместе с ней и вся солнечная панель.

Для предотвращения этого нежелательного эффекта каждую фотоэлектрическую ячейку нужно шунтировать диодом.

Рис. 3 Схема фотоэлектрической панели с шунтирующими диодами.

Если солнечная ячейка освещена, шунтирующий диод заперт ЭДС самой ячейки, и ток через него не идет, солнечная батарея работает в обычном режиме. При затенении исчезает ЭДС, диод открывается и весть ток идет мимо ячейки, не повреждая её. Таким образом, фотоэлектрическая ячейка, равно как и вся солнечная батарея, не выходит из строя.

Конечно, шунтировать каждую ячейку очень сложно и дорого, поэтому обычно диоды подключают к некоторой группе ячеек. В зависимости от мощности и конструкции солнечной батареи, в монтажной коробке может быть различное количество шунтирующих диодов.

Теперь, наверняка, понятно, зачем нужны шунтирующие диоды, также совершенно ясно, что ставить их отдельно не нужно, они уже есть внутри солнечных батарей. Могут встречаться солнечные батареи и без шунтирующих диодов, однако это большая редкость.

Блокирующие диоды для солнечных панелей


Помимо шунтирующих диодов широко применяются и блокирующие. Зачем они нужны? Рассмотрим параллельное соединение двух солнечных батарей. Для наглядности изобразим их как диоды.
                   
Рис.4 Параллельное соединение двух солнечных батарей.

При затенении одной из солнечных батарей, даже частичном, возникнет довольно неприятная картина: затененный модуль станет нагрузкой для освещенного, возникнет противоток и дополнительный нагрев. Ситуация усугубляется, если сопротивление нагрузки велико, а это запросто может быть, если аккумулятор заряжен. В предельном случае имеет место просто короткое замыкание освещенной панели через затененную.

Тем не менее, если солнечных батарей две, то все не так страшно, в цепи будет течь ток короткого замыкания одной солнечной батареи, который, как известно, не так велик, чтобы как-то повредить панель.
                
Рис.5 Параллельное соединение трех солнечных батарей.

Другое дело, если параллельно соединено много солнечных батарей, больше двух. Тогда, при затенении, в цепи может протекать сумма нескольких токов короткого замыкания и затененный солнечный модуль запросто может выйти из строя. В данном случае, чтобы исключить противоток, следует установить блокирующий диод для каждой параллельной цепочки, будь это одна солнечная батарея или несколько, соединенных последовательно.

             

Рис. 6 Применение блокирующих диодов при параллельном соединении солнечных батарей.

Итак, мы рассмотрели тот единственный случай, когда действительно нужно дополнительно устанавливать блокирующие диоды.
Подключается диод при помощи МС4 коннекторов. Прелесть в том, что подключить его в неверном направлении просто невозможно, так как МС4 + и – разные и они просто не подойдут, если направление неверное. Диоды характеризуются предельным током, от 5 до 30 А. Больше 30А вряд ли получится встретить, так как это максимальный ток для МС4 коннектора.

Намеренное затенение солнечных батарей


Затенение солнечных батарей является большой проблемой, однако иногда оно создается намеренно. Довольно популярна идея установки солнечных батарей на разные стороны света, допустим, на восток и на запад. Идея, действительна, хорошая. Пожертвовав суммарной дневной выработкой, мы улучшаем распределение этой выработки в течении дня, то есть увеличиваем утреннюю и вечернюю часть. Таким образом, аккумулятор меньше циклируется и живет дольше. Использовать в подобных системах следует два независимых трекера, то есть два солнечных контроллера, что вполне логично, солнечные массивы освещены по-разному и каждый имеет свою рабочую точку.
Пример такой электростанции мы уже разбирали в обзоре «Установка солнечных батарей на разные скаты крыши».
Тем не менее, очень часто, по большей части из экономии, оба солнечных массива подключают к одному контроллеру. Якобы второй контроллер вообще не нужен, а влияние солнечных батарей друг на друга можно исключить при помощи диодов. Применяется даже термин – «развязывающие» диоды. Действительно, блокирующие диоды в данной ситуации просто необходимы, и скорее уже как противопожарная мера. Тем не менее, в течение дня один из солнечных массивов постоянно блокирован диодом, работает только самый освещенный. По сути, солнечные батареи мешают работать друг другу и толку от такой системы совсем не много.
Итак, имея солнечные батареи в разных условиях, это могут быть просто разные солнечные панели, разная ориентация по сторонам света, или разный угол установки — используйте отдельные контроллеры заряда. Диоды вам не помогут сохранить выработку. Вообще, как мы выяснили, диоды нужно ставить лишь в одном случае, когда параллельно соединены три и более солнечных батареи или группы солнечных батарей.

Вам могут быть интересны:
Монтаж солнечной электростанции своими руками
Инвертор для солнечной электростанции. Что внутри?
Защита солнечных батарей. Устройства защиты и предохранители фотоэлектрической системы

Электрик и диод. Зачем диоды солнечным панелям? | Солнечные батареи и лайфхаки

Нужно ли ставить диоды для солнечных панелей? А быть может — они там уже стоят? Разберём простейшие схемы солнечных батарей и случаи, когда диод поможет избежать проблем, а когда будет ненужной финансовой нагрузкой.

Все солнечные панели состоят из некоторого числа фотоэлектрических ячеек. Схема солнечной ячейки в самом доступном варианте выглядит вот так:

Рис.1. Схема фотоэлектрической ячейки

Рис.1. Схема фотоэлектрической ячейки

Rn – последовательное сопротивление солнечной ячейки, Rш – параллельное или шунтовое. Как правило в фотоэлектрической батареи все элементы соединяются последовательно. Это иногда приводит к возникновению «чёрного пятна». Давайте посмотрим на схему солнечной панели, где нагрузка будет обозначена Rн.

Рис. 2 Схема готовой солнечной панели

Рис. 2 Схема готовой солнечной панели

Когда происходит затенение одного из элементов – исчезает его ЭДС, а вот активное сопротивление возрастает по мере затенения. Большая часть мощности солнечной панели выделится именно на затененной ячейки, что приведёт к её перегреву и выходу из строя. При этим выйти из строя может вся панель.

Именно для избегания этой проблемы каждую ячейку нужно шунтировать диодом.

Рис.3 Схема солнечной батареи с шунтирующим диодом

Рис.3 Схема солнечной батареи с шунтирующим диодом

Когда ячейка солнечной панели освещена — шунтирующий диод заперт ЭДС самой ячейки. В этот момент ток через него не идёт, а солнечная панель работает в обычном режиме. Когда же происходит затенение ячейки исчезает ЭДС, диод открыт, а ток проходит мимо ячейки не нанося ей повреждений. Ни ячейка ни панель не выходят из строя.

Производить шунтирование каждой ячейки крайне дорого и сложно, поэтому чаще диоды подключают к группе ячеек.

Становится понятно зачем необходимы шунтирующие диоды и почему ставить их отдельно нет никакой необходимости – их уже содержит солнечная панель. Конечно возможно встретить солнечную батарею и без шунтирующих диодов, но сегодня это большая редкость.

Что такое блокирующие диоды? Зачем они нужны.

Предлагаем вам рассмотреть схему параллельного соединения двух солнечных панелей, изобразим их как диоды.

Рис.4 Параллельное соединение двух фотоэлектрических панелей

Рис.4 Параллельное соединение двух фотоэлектрических панелей

Когда затеняется одна панель, даже частично, происходит следующее: затенённая солнечная панель становится нагрузкой для той, что осталась освещённой. Противоток приводит к дополнительному нагреву. Сосем плохо, если сопротивление нагрузки высокое, а такое возможно при полном заряде подключённого аккумулятора. В крайнем случае возможно возникновение КЗ (короткого замыкания) той панели, что осталась освещена, через затеняемую.

Однако если фотоэлектрических панелей только две, то всё не так страшно и в цепи будет течь ток короткого замыкания одной панели, которые не такой уж и большой, что бы вывести из строя солнечную батарею. Куда хуже, если солнечных панелей больше, тогда ток в цепи будет выше и может привести к выходу из строя солнечного модуля.

Рис. 5 Параллельное соединение трёх солнечных панелей

Рис. 5 Параллельное соединение трёх солнечных панелей

Что бы исключить противоток нужно установить блокирующий диод для каждой параллельной цепи (в не зависимости от того одна солнечная панели или несколько соединены последовательно в каждом параллельном каскаде).

Рис.6 Блокирующие диоды при параллельном соединении солнечных батарей

Рис.6 Блокирующие диоды при параллельном соединении солнечных батарей

Интересно! Подключение диода производится через разъемы МС4. При этом подключить диод в неверной полярности невозможно, так как + и – МС 4 разные и попросту не состыкуются неправильно. Исключением могут быть диоды неизвестных производителей, в том числе заказанные на китайских сайтах. Ведь что внутри у них – неизвестно никому.

Когда затенение солнечной панели делают специально?

Есть только один случай, при котором намеренное затенение фотоэлектрической панели оправдано – разносторонняя установка. Уступить суммарной выработке в угоду распределённой, в течение дня, – очень интересная идея.

В системах с разносторонней ориентацией солнечных батарей можно использовать отдельные контроллеры. То есть если у вас две панели развернуты в разные стороны – то они установлены на два разных контроллера заряда. Три – на три контроллера. Почему? Каждая будет иметь свою рабочую точку.

Есть заблуждение, что установка блокирующих диодов решает эту проблему. Почему заблуждение? Да потому что в течении дня панели будут работать по очереди, исключая друг друга, а выработка будет незначительно выше, чем у одно панели. Так есть ли смысл?

Детально тему «Монтаж солнечных батарей на разные скаты» мы разбирали в одноименной статье. А вот с видео обзором «Когда нужен диод солнечной панели?» можно ознакомиться на нашем YouTube канале.

Схема подключения солнечных батарей: основные элементы

В связи с повышением стоимости энергоносителей, люди все больше интересуются солнечной энергетикой. Экологически чистая и бесплатная энергия солнца практически неисчерпаема и имеется в предостаточном количестве. Задача человечества заключается в эффективном преобразовании солнечной энергии в другой вид, например, в тепловую или электрическую. Получение последней стало возможным благодаря изобретению солнечной батареи, принцип работы которой основан на свойствах полупроводника вырабатывать электрический ток под воздействием света.

Солнечные батареи являются эффективным средством преобразования экологически чистой и бесплатной энергии солнца, которая является практически неисчерпаемой, в электрическую.

Для правильной работы всей системы должна быть корректно составлена схема подключения солнечных батарей.

Устройство и принцип работы

Рисунок 1 – Общий вид солнечной батареи.

Основными составляющими солнечной батареи являются фотогальванические ячейки, сделанные из пластин кремния. Панель состоит из алюминиевой рамы, в которую вставлено закаленное, ударопрочное сверхпрозрачное стекло. На стекло в виде матрицы укладываются ячейки, которые соединяются последовательно методом пайки. Общий вид солнечной батареи приведен на рисунке 1, а типичная схема соединения ее ячеек – на рисунке 2. Количество ячеек может быть разное в зависимости от требуемой мощности. В результате этого у собранной батареи получаются два вывода – “+” и “-“. Далее этот набор ячеек подвергается инкапсуляции, то есть тщательно герметизируется специальной пленкой или заливается двухкомпонентным компаундом – веществом, похожим на эпоксидную смолу.

Под воздействием света на кремниевых элементах возникает разность потенциалов, которая в итоге суммируется, так как ячейки соединены последовательно.

Напряжение солнечной батареи будет меняться, в зависимости от интенсивности освещения. Чтобы эффективно использовать полученную электроэнергию, солнечную батарею нужно правильно подключать в схему взаимодействия с другими устройствами.

Вернуться к оглавлению

Схема подключения

Рисунок 2 – Типичная схема соединения ячеек солнечной батареи.

Типичная схема фотоэлектрической системы приведена на рисунке 3. Основные ее элементы – это одна или несколько солнечных батарей, соединенных параллельно, контроллер заряда-разряда аккумулятора, аккумуляторные батареи, инвертор и потребители электроэнергии. Самыми распространенными являются 12-вольтовые системы с преобразованием в 220 вольт переменного напряжения (при необходимости). Чтобы лучше понять, как работает такая схема, следует рассмотреть все ее элементы поподробнее.

Первым элементом в схеме подключения солнечных батарей является диод Шоттки. Обычно на схемах эта деталь не показана, так как она, как правило, изначально вмонтирована в солнечную панель. Диоды Шоттки защищают элементы от выхода из строя в те моменты, когда часть батареи или вся панель с наступлением ночи затеняется и перестает генерировать электрический ток. В этом случае элементы становятся потребителями тока от аккумуляторных батарей, и именно диод Шоттки препятствует обратному протеканию тока. Это проиллюстрировано на рисунке 4.

Следующий элемент – это контроллер заряда АКБ. Он представляет собой электронное устройство, которое автоматически управляет процессами заряда и разряда аккумулятора, а также защищает его от чрезмерного заряда и разряда, ведь эти факторы могут вывести АКБ из строя. Это работает следующим образом. Днем, когда аккумулятор заряжается от солнечной батареи, контроллер следит за напряжением на клеммах аккумулятора, и, как только оно достигает верхнего предельного значения (более 14 вольт для 12-вольтной системы), процесс зарядки прекращается, ток перенаправляется к нагрузке. Ночью солнечная панель не работает и питание системы осуществляется только от заряженного за день аккумулятора. Как только напряжение на его клеммах достигает предельно низкого значения (около 11 вольт), контроллер отключает работу схемы. Помимо указанных функций, контроллер также защищает элементы схемы от короткого замыкания и от грозы.

Рисунок 3 – Схема фотоэлектрической системы.

Аккумуляторная батарея служит в этой схеме накопителем электроэнергии, которая вырабатывается солнечной батареей в течение дня, чтобы в темное время суток питать подключенные устройства. К аккумулятору подключается одна из пар выводов контроллера. Для этой системы можно использовать и автомобильный аккумулятор, но только вне помещений, так как он выделяет вредные вещества. Гораздо лучше применять специальные необслуживаемые аккумуляторы. Хотя они и стоят дороже автомобильных, их срок службы в разы выше, они безопасны и специально предназначены для многократных частых циклов заряда-разряда.

Схема подключения работает таким образом, что на выходе контроллера поддерживается постоянное напряжение 12 вольт. Для работы светодиодного освещения и приборов с соответствующим напряжением питания этого вполне достаточно. Но если схема будет содержать еще и инвертор, то на выходе можно получить переменное напряжение 220 вольт. Это и есть основная функция инвертора – преобразование из 12 вольт постоянного напряжения в 220 вольт переменного. Для бытового применения вполне подходят автомобильные инверторы, но в тех случаях, где требуется большая мощность и более правильная синусоида переменного напряжения, применяются более дорогие инверторы.

Рисунок 4 – Схема защиты от обратного протекания тока.

Следует учитывать еще один нюанс, который иногда вызывает путаницу. Если измерить напряжение на выходе солнечной батареи, не подключая ее в схему, то вольтметр покажет около 18 вольт. Но почему такая батарея считается 12-вольтовой? Дело в том, что при подключении фотогальванической панели к нагрузке происходит просадка напряжения, и оно приблизится к 12 вольтам. А то, что показывает вольтметр на клеммах солнечной батареи без нагрузки, – это напряжение холостого хода. Если требуется большая мощность, то в схему нужно подключить параллельно несколько солнечных панелей и, соответственно, аккумуляторов.

Солнечные панели монтируются на открытых участках под углом 45 градусов к горизонту с направлением на юг. Именно в таком положении будет выработано наибольшее количество электроэнергии. Однако это количество можно еще увеличить, если поместить панель на поворотное устройство, которое в течение дня от восхода до заката автоматически медленно поворачивается, направляя панель строго на солнце.

Вернуться к оглавлению

Каковы перспективы

Приведенная схема описывает простую фотогальваническую систему, которая может быть реализована в своем доме или на даче. Для серьезных солнечных электростанций схема получается сложнее в связи с большим количеством солнечных панелей и необходимостью подключения системы к линии электропередач. Солнечная энергетика пока является недешевым удовольствием, но в ее развитие вкладываются огромные средства во всем мире. Это подчеркивает хорошую перспективу данного направления. Ученые совершенствуют технологии, благодаря которым снижается стоимость солнечных батарей и они становятся более доступными.

МОЩНАЯ САМОДЕЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ

   Все началось с того, что один знакомый, который в молодости был радиолюбителем, мне согласился за символическую цену отдать чемодан с радиодеталями времен Советского Союза. Чемнодан был настоящей наxодкой и когда открыл его, увидел совсем новые стеклодиоды и мощные железные диоды серии кд2010 и кд203. Уверен многие знают, что если осветить полупроводниковый кристалл солнцем, то он способен отдать до 0,7 вольт напряжения. Если кто не в курсе о чем говорю, советую читать статью о зарядке мобильного телефона самодельной диодной солнечной панелью. Итак, после небольшего расчета оказалось, что имеющихся диодов более чем достаточно для реализации моей идеи. Один кристалл из диода кд2010 способен дать до 0,7 вольт напряжения, а сила тока одного кристалла может достигать 7 миллиампер (для сравнения скажу, что номинальный ток потребления белого светодиода составляет 20 миллиампер).  


   В общем от диодной солнечной панели я желал получить номинальное напряжение при нормальном солнечном освещении 9 вольт, напряжение при облачной погоде не менее 6 вольт, а при ярком солнечном освещении планировалось получить до 14-16 вольт напряжения, про силу тока поговорим потом. Итак, поскольку пиковое значение напряжение в 0,7 вольт мои кристаллы отдавали очень редко (в течении 3-х дней испытании на солнце мультиметр только один раз показал такое значение от одного кристалла), то решил для удобства проведения расчетов использовать расчетную величину тока одного кристалла 0,5 вольт. Для получения 12 вольт напряжения нужно последовательно соединить 24 кристалла полупроводниковых диодов. Теперь поясню, как достать кристалл из диода. Берем сам диод и при помощи молотка разбиваем стеклянный держатель верxнего контакта диода. Затем при помощи плоскогубцев нужно открыть диод. Там мы увидим кристалл, который припаян к основании диода. К кристаллу припаян медный многожильный провод на конце которого прикреплен верxний контакт диода. Берем нижнее основание диода на который припаян кристалл и идем к газовой плите. Держим его при помощи плоскогубцев на огне (так, что полупроводниковый кристалл наxодился сверxу). Через пол-минуты олово кристалла расплавится и уже можно спокойно взять его при помощи пинцета. Так нужно делать со всеми диодами. У меня на это ушло пару дней. Работа действительно трудная, но дело стоит того. Как уже было сказано, каждый полупроводный кристалл способен отдавать до 7 миллиампер тока на ярком солнце. Для удобства расчета использовал значение силы тока одного кристалла 5 миллиампер. То есть, если параллельно соединить 32 кристалла мы получим силу тока 160 миллиампер, почему именно 160 миллиампер? Просто у меня диодов xватило как раз только для получения такого тока. Нужно подключить 24 диода последовательно для получения 12 вольт напряжения и собрать 32 блока по 12 вольт и включить параллельно для получения желаемой емкости. В итоге когда панель была готова (после почти недели работ) я почему то получил иные параметры которые меня очень обрадовали. Максимальное напряжение при ярком солнечном освещении до 18 вольт, а сила тока достигала 200 миллиампер, иногда до 220 миллиампер. 

   Для корпуса панели были использованы два каркаса от советского стабилизатора напряжения. На стабилизаторе есть отверстия для вентиляции и именно в ниx были поставлены полупроводные кристаллы. 

   Поскольку солнечный свет не всегда будет освещать нашу панель, то было решено зарезервировать напряжение от панели в аккумулятораx. Аккумуляторы были использованы от китайскиx фонариков. Каждый аккумулятор имеет следующие параметры: напряжение 4 вольт, емкость до 1500 миллиампер.

   То есть наша панель за сутки успеет зарядить такой аккумулятор, точнее три такиx аккумулятора, поскольку аккумуляторы были включены последовательно для получения 12 вольт напряжения, потом переделал панель и она также при желании могла отдавать 8 вольт 300 миллиампер. Также была изготовлена небольшая панель из стеклодиодов. Стеклодиод при ярком солнечном освещении отдавал напряжение до 0,3 вольт, а сила тока до 0,2 миллиампер. 

   Стеклодиодная панель у меня дает напряжение 4 вольта, сила тока до 80 миллиампер. Все напряжение от солнечныx панелей накапливалось в свинцовыx аккумулятораx от фонарей, однако желательно использовать аккумулятор с большой емкостью, даже и от автомобиля. Все напряжение от аккумуляторов тратилось с одной целью — осветить дом в ночное время. Освещение выполнялось светодиодами. 

   Для этого из магазина были куплены светодиодные китайские фонарики. Затем были созданы светодиодные панельки.

   На каждой панельке 42 светодиода. В общей сложности были созданы три идентичные панели которые вместе потребляли всего 20 ватт. Но освещенность равна 100 ваттной лампе накаливания и даже больше. 

   Свет, которые дают светодиоды, более приятный и успокаивающий. К тому же светодиоды имеют ничтожные тепловые потери.

   Ну в прочем думаю все отлично знают, что светодиоды более эффективны. Все светодиоды были подключены параллельно и питаются от 4-х вольт напряжения, но напряжение нужно подать через токоограничивающий резистор 10 ом — мощность резистора 1 ватт, и нагрева резистора не наблюдалась. Ака.

   Форум по энергосберегающим технологиям

   Форум по обсуждению материала МОЩНАЯ САМОДЕЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ

Солнечная батарея своими руками

Если говорить об экономической целесообразности, то для изготовления небольшой солнечной батареи своими руками в домашних условиях выгодней купить фабричную панель, а не несколько десятков новых диодов или транзисторов. При одинаковой производительности (мощности) такая самоделка будет дешевле, а ее изготовление займет меньше времени. Единственное условие, оправдывающее потраченное время — это возможность дешево купить старые комплектующие, которые были списаны как «неликвиды».

Устройство и принцип работы

Есть два основных способа использования солнечной энергии:

  • Прямое использование для нагрева воды и аккумулирования тепла в гелио системах отопления и горячего водоснабжения.
  • Преобразование света в электроэнергию.

Справка. Основные законы преобразования света в электроэнергию были сформулированы в конце XIX века российским ученым Александром Столетовым.

Первые солнечные панели появились еще в семидесятые годы прошлого столетия, но несовершенные технологии и низкая эффективность делали производство батарей дорогим и низкорентабельным. И только последние разработки в этой области сделали производство «солнечной» электроэнергии технически и экономически доступными.

Есть несколько типов панелей, использующих разные материалы. Но все они построены на полупроводниках. Преобразование света основано на внутреннем фотоэффекте p-n перехода — возникновении дополнительных «дырок» и свободных электронов под воздействием света. Электроны «стремятся» в n-область, дырки — в p-область. Как результат перераспределения заряда между областями, возникает разность потенциалов и через переход протекает ток.

Каждый модуль заводской солнечной батареи имеет собственный несущий каркас, с расположенной на нем клеммной коробкой. Это делает возможным объединять модули в единую систему, с подключением к общему оборудованию, которое позволяет контролировать работу, накапливать электроэнергию, преобразовывать ее и распределять между потребителями. А для защиты фотоэлементов используют специальное покрытие из закаленного стекла.

Стационарные солнечные батареи дополнительно оборудуют инверторами, преобразующими постоянный ток в переменный. Компактным модулям для питания устройств, работающих от аккумуляторов, инвертор не нужен.
Аналогичный компактный модуль можно сделать своими руками из диодов или транзисторов и подключить его к «промежуточному» аккумулятору. А уже от него заряжать мобильный телефон (как от Power Box) или использовать для питания LED светильника.

Солнечная панель из диодов

Для изготовления панели можно использовать диоды в металлических и стеклянных корпусах. Первый вариант мощнее, но более трудоемкий. Второй — проще, хотя для достижения такой же мощности понадобится больше элементов.

Панель из диодов в металлическом корпусе

Диоды КД203

Если говорить о максимальной мощности, которую можно получить с одного кристалла полупроводника, то лучшими в этом отношении будут диоды серии КД203 (КД2010).

При ярком солнечном свете один кристалл способен выдать напряжение порядка 0.7 В при токе до 7 мА.

Но сложность заключается в том, что диоды этой серии изготовлены в металлокерамическом корпусе, который заодно выполняет роль теплоотвода при монтаже на металлическое шасси.

Чтобы вынуть кристалл кремниевого полупроводника и «открыть» его для освещения, надо:

  • аккуратно разбить керамику и освободить верхний контакт;
  • раскрыть корпус, сняв с основания «крышку»;
  • разогреть диод до температуры плавления олова, которым к кристаллу припаяны контакты;
  • освободить от верхнего жесткого контакта кристалл, а вместо него припаять гибкий проводник.

Диоды средней мощности в металлическом или металлостеклянном корпусе серии Д7, Д214, Д215, Д226, Д237, Д242-Д247 разбирать проще. Сначала бокорезами обрезают жесткий контакт и часть корпуса в виде трубки со стороны анода. А затем вставив нож в шов между основанием и крышкой, открывают корпус. Для облегчения процесса можно предварительно слегка сжать фланец корпуса в тисках, чтобы раскрылась щель между основанием и крышкой.

И эту процедуру надо выполнить с каждым диодом, а их должно быть несколько десятков. В реальных условиях напряжение на одном кристалле будет ниже максимума раза в полтора — около 0.5 В. Чтобы получить на выходе 5 В, надо последовательно соединить в блок 10 кристаллов.

Приблизительно такое же соотношение максимальной и реальной силы тока — рассчитывать надо на величину 4-5 мА. Чтобы «нарастить» силу тока и повысить мощность солнечной батареи, надо параллельно соединить на панели несколько таких блоков.

Сама панель должна иметь вид решетки из расположенных в несколько рядов ячеек двух разных диаметров, расположенных поочередно. Большое отверстие — для посадки корпуса, меньшее — для гибкого проводника, которым соединяют в цепь расположенные рядом диоды. Такая заготовка для диодов в металлическом корпусе без крышки глядит так:

Возможны и другие варианты конструкции панели, но принцип прежний — последовательно-параллельное соединение элементов. Принцип как сделать солнечную батарею из диодов был описан еще в советское время. Ниже приведено фото иллюстрации тех времен, на которой показаны способы разборки элементов и принципиальная схема соединения:

Панель из диодов в стеклянных корпусах

Эти элементы менее мощные и способны «генерировать» токи менее одного миллиампера, но их достоинство в том, что кристалл полупроводника не надо «открывать».

У некоторых серий корпус изначально прозрачный, а у тех элементов, корпуса которых окрашены, надо просто смыть краску растворителем.

К таким относятся диоды Д223Б, которые способны при оптимальной ориентации относительно яркого солнца выдавать напряжение около 0,3 В, что почти сопоставимо с более мощными аналогами.

Пошаговый процесс изготовления солнечной панели выглядит так:

  • помещают на некоторое время диоды в емкость с растворителем;
  • достают из растворителя элементы и счищают с них размягченную краску;
  • сгибают под 180° выводы анодов (это необходимо для правильного положения кристалла полупроводника относительно плоскости монтажной платы;
  • монтируют на монтажной плате элементы, объединяя их в последовательно параллельные группы согласно схеме соединения.

Вот так выглядит панель, состоящая из 9 параллельно соединенных блоков по 12 элементов в каждом:

Как видно, помещенная на солнце, она выдает напряжение в 2.5 В, а ее мощности хватает, чтобы полностью зарядить за 2 часа ионистор емкостью 0,47 Ф.

Панель из светодиодов

Любой светодиод обладает обратимостью: он не только излучает свет под напряжением, но и наоборот — генерирует электричество под воздействием света. Максимальная ЭДС у сверхярких элементов — до 1.65 В, но ток при этом получается очень маленьким — до 20 мкА. Зеленые индикаторные светодиоды с линзой диаметром 3 или 5 мм при освещении выдают почти 1.6 В. Совсем немного уступают им красные и оранжевые светодиоды с линзой 5 мм.

Но изготовить из них солнечную панель, способную работать как эффективное зарядное устройство, не получится из-за крайне маленького тока.

Панель солнечной батареи из транзисторов

Так же как и у диодов, открытый полупроводниковый кристалл транзистора при освещении образует разность потенциалов на p-n переходах. Если провести измерения, то в результате окажется, что всегда есть пара контактов, которая выдает максимально возможную мощность.

Но перед этим надо «открыть» корпус транзистора — аккуратно снять крышку. Вот так выглядит транзистор 2Т908А «внутри»:

Обычно наибольшая ЭДС возникает между коллектором и базой или эмиттером и базой. Перед сборкой домашней солнечной панели надо протестировать все заготовленные элементы и рассортировать их по группам (блокам) с наиболее близкими значениями суммарных напряжений.

Примечание: Один из основных недостатков мощных транзисторов отечественного производства — это «нестабильность» характеристик.

Например, чтобы подобрать приблизительно одинаковую пару для двухкаскадного усилителя, надо было «прозвонить» вручную несколько транзисторов.

Для увеличения общего напряжения и тока применяют смешанное соединение.

Схема сборки элементов солнечной батареи

Первый вариант. Соединяют параллельно группы (блоки) с одинаковым суммарным напряжением последовательно собранных элементов, и получают на выходе сумму токов от каждого блока. Схема приведена ниже:

Второй вариант. Элементы с приблизительно одинаковыми напряжениями соединяют в группе параллельно (выходной ток будет равен сумме токов). А чтобы нарастить напряжение, несколько таких групп соединяют последовательно.

В сравнении с диодной солнечной панелью собранный транзисторный блок при одинаковой мощности будет занимать большую площадь.

Сборка корпуса

Самый простой корпус для панели домашней солнечной батареи изготавливают из фанеры или листового пластика:

  • Вырезают по размеру лист, к которому крепят панель.
  • По периметру листа крепят саморезами или на клей небольшие бортики высотой чуть больше толщины панели.
  • Сверлят отверстия под выходной кабель с клеммами для подключения аккумулятора.
  • Подключают к панели кабель через диод Шотки (это надо, чтобы обезопасить аккумулятор от короткого замыкания).
  • Сверху накрывают лист светопрозрачным листом — оргстеклом или монолитным поликарбонатом. Крепят его к бортам саморезами.

В качестве средства повышения эффективности панели из одного блока иногда используют алюминиевые банки. Такая солнечная батарея своими руками выглядит так:

В этой конструкции донышко от алюминиевой банки выполняет роль вогнутого зеркала, которое «собирает» в фокусе отраженные лучи света.

Даже если кристалл полупроводника не лежит в главном фокусе, он все равно расположен на главной оптической оси, а это уже увеличивает концентрацию светового потока. Но такая конструкция оправдана в случае, если размеры панели не имеют значения, а количество диодов или транзисторов ограничено.

Описанные выше схемы не могут служить в качестве источника альтернативной энергии для подключения сколь значимого по мощности потребителя.

Их достоинство в том, что можно использовать элементную базу, которая морально устарела и досталась практически даром как «наследство» от советской промышленности. Изготовление подобной батареи можно рассматривать как хобби или приобретение полезных навыков у новичка. А практическая польза, хоть небольшая, но будет.

Купите современное диоды для солнечных панелей для своих нужд

О продукте и поставщиках:
 Выбрать. диоды для солнечных панелей из огромной коллекции на Alibaba.com. Вы можете купить массив. диоды для солнечных панелей включая, помимо прочего, светодиоды, микрофон, выпрямитель, лазер, стабилитрон, триггер, Шоттки, SMD, энергосберегающие диодные лампы.  Вы можете выбрать. диоды для солнечных панелей из широкого набора ключевых параметров, спецификаций и рейтингов для вашей цели. 
 диоды для солнечных панелей на Alibaba.com удобны в установке и использовании. Используемый пластик более высокого качества обеспечивает изоляцию, снижающую нагрев. Они доступны в кремнии и германии. диоды для солнечных панелей используются в различных отраслях промышленности для различных электрических функций и датчиков. Они используются в инверторах, светодиодах, автомобильной электронике, потребительских товарах, USB 2.0 и USB 3.0, HDMI 1.3 и HDMI 1.4, SIM-карте, мобильной одежде, беспроводной связи, автомобильном генераторе и лазерной эпиляции. Они используются как выпрямитель, датчик света, излучатель света, для рассеивания нагрузки и т. Д. Различная физическая упаковка для. диоды для солнечных панелей предлагаются для монтажа на печатной плате, теплоотвода, проводного и поверхностного монтажа.  
 Основные особенности.  диоды для солнечных панелей - это толстая медная опорная пластина, низкая утечка, высокий ток, низкое прямое падение напряжения, легирование золотом, низкое сопротивление инкрементным скачкам напряжения, отличная зажимная способность, быстрое время отклика и т. д. Технические характеристики, предлагаемые на. диоды для солнечных панелей включают различные оптические и электрические характеристики, такие как максимальная мощность, напряжение, оптический выход, время обратного восстановления, рабочая температура и т. д. диоды для солнечных панелей производятся в соответствии со стандартными процедурами для поддержания высочайшего качества. Они соответствуют требованиям RoHS и IEEE 1394. 
 
 Получите лучшее. диоды для солнечных панелей предлагает на Alibaba.com от различных поставщиков и оптовиков. Получите высшее качество. диоды для солнечных панелей в соответствии с требованиями вашего проекта.

Все для монтажа 404 — Запрашиваемый товар не существует!

  • Процедура зачета и продажи электроэнергии в сеть теперь закон!

    Мы долго это ждали и это произошло! В правительстве Российской Федерации подписали Постановление №299 от 02. 03.21…

    Подробнее…

  • Teplocom 500+ ИБП с изюминкой!

    Известный Российский производитель «Бастион» продолжает радовать новинками! Теперь это ИБП…

    Подробнее…

  • Аккумуляторы Vektor Energy

      Весь спектр аккумуляторов от компании Vektor, в том числе и знаменитый Carbon доступны для наших клиентов!…

    Подробнее…

  • Оборудование б/у по сниженным ценам!

      Новое пополнение товаров в разделе: «Оборудование б/у»:   Аккумуляторный инвертор Expert MKS 5K. ..

    Подробнее…

  • Уточняйте цену товара!

    Уважаемые Клиенты и Посетители сайта! В связи с постоянно меняющимися курсами валют, стоимость оборудования и материалов тоже…

    Подробнее…

  • Микрогенерация в России есть!

    Государственная Дума приняла в третьем чтении поправки в Федеральный закон «Об электроэнергетике» в части развития…

    Подробнее…

  • Новые АКБ Vector c технологией DEEP CYCLE+CARBON

       Новинка на рынке накопления энергии — АКБ VECTOR c технологией DEEP CYCLE+CARBON   Наша компания. ..

    Подробнее…

  • Герметичные боксы для аккумуляторов!

    НОВИНКА на рынке аккумуляторов! Специально к началу водномоторного и туристического сезона!…

    Подробнее…

    • Блокирующий диод

    и байпасный диод для солнечных панелей

    Блокирующий диод и байпасный диод обычно используются в солнечных энергетических системах и солнечных панелях. Узнайте, как и почему используются блокирующие диоды и байпасные диоды.

    Диод и однонаправленный ток

    Проще говоря, диод можно понимать как электронное устройство с двумя выводами, которое позволяет электрическому току проходить в одном направлении. Диоды изготовлены из полупроводникового материала, обычно кремния , хотя в его конструкции иногда используются такие материалы, как селен и германий     . Диод допускает только однонаправленное течение тока. Это связано с тем, что он обеспечивает низкое (в идеале нулевое) сопротивление току в одном направлении и в то же время высокое (в идеале бесконечное) сопротивление току в противоположном направлении. Это свойство диода широко используется в фотоэлектрической промышленности. На рисунке 1 показан наиболее распространенный символ диода, который можно встретить на многих принципиальных схемах, однако возможны варианты.

    Рисунок 1: Электрическая схема байпасного диода, используемого для солнечной панели

    Как используются блокирующие и байпасные диоды в солнечных установках?

    Диоды широко используются в установках солнечных панелей.Поскольку предотвращают обратный ток (однонаправленный ток), они используются как блокирующие устройства. Они также используются в качестве байпасных устройств для поддержания надежности всей солнечной энергосистемы в случае отказа солнечной панели. Таким образом, в солнечной системе используются два основных типа диодов:
    Блокирующий диод
    : Блокирующий диод позволяет протекать току от солнечной панели к батарее, но предотвращает / блокирует прохождение тока от батареи к солнечной панели, тем самым предотвращая разрядку батареи.
    Обходной диод:
    Обходной диод используется в случае, если одна из панелей многопанельного ряда неисправна, он обходит неисправную панель, обеспечивая ток альтернативным путем для протекания и, таким образом, поддерживает непрерывность выработки энергии.

    Конфигурация блокирующего диода

    На рисунке 2 показана простая работа блокирующего диода. Электричество перетекает от высокого потенциала к низкому.

    Рисунок 2: Блокирующий диод в солнечной системе

    В этой установке в течение дня солнечная панель (с высоким потенциалом) вырабатывает электричество и заряжает аккумулятор (с низким потенциалом).Ночью, когда панель не вырабатывает электричество (низкий потенциал), аккумулятор имеет более высокий потенциал. Существует вероятность протекания тока от батареи к солнечной панели, таким образом, разряжает батарею за ночь. Чтобы этого не произошло, устанавливается блокирующий диод. Он позволяет току течь от панели к батарее, но блокирует поток в противоположном направлении. Он всегда устанавливается в серии с солнечной панелью.

    Конфигурация байпасного диода

    На рисунке 3 показана простая работа байпасного диода. В этой установке одна из солнечных панелей неисправна и не производит тока.

    Рисунок 3: Обходной диод в солнечной системе

    Обходной диод в этом случае обеспечивает альтернативный путь для протекания тока и замыкает цепь. Это также предотвращает протекание тока от других панелей, которые работают (с высоким потенциалом), обратно к неисправной панели (с низким потенциалом).Таким образом, даже если панель неисправна, байпасный диод по-прежнему заставляет всю солнечную систему работать и вырабатывать электроэнергию с меньшей скоростью. Байпасные диоды должны быть установлены в параллельно панели.

    Байпасные диоды и блокирующие диоды в солнечных панелях