Что такое солнечные батареи и как они работают – Stroim24.info
Когда деньги, вложенные в батареи, окупятся, электричество в доме будет действительно бесплатным
Заинтересованы в бесплатной электроэнергии на дачном участке или в загородном доме? Я расскажу про принцип действия и про устройство солнечной батареи, а вы сможете решить, подходит ли такое устройство для того, чтобы сделать дом или дачу энергонезависимыми.
Солнечная батарея (СБ) — это устройство, позволяющее преобразовать световую энергию солнечных лучей в электрический ток. В основе приборов применяются фотоэлементы — полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи.
Пример того, как небольшой поселок можно сделать энергонезависимым
Современные модификации солнечных батарей различаются такими параметрами, как производимая мощность и габариты. Поэтому эти устройства с одинаковым успехом применяются в самых разных конструкциях, начиная с портативных калькуляторов и оканчивая солнечными электростанциями.
На схеме показано, из чего состоит наиболее распространённая батарея солнечного света
При сборке фотоэлемента на пластину монокристаллического кремния с шириной запрещенной зоны 5 эВ наносится слой фосфора и бора. В слое кремния с добавками фосфора (катод) возникают свободные электроны. В слое кремния с бором (анод) образуются отсутствующие электроны, так называемые «дырки».
На схеме показан принцип работы кремниевого фотоэлемента, начиная с воздействия света на поверхность и оканчивая отведением тока
Когда на поверхность фотоэлемента попадает квант света, происходит движение частиц из одного слоя в другой. За счет движения частиц, высвобождается определенное количество энергии, то есть создается разность потенциалов, которую определяет интенсивность света.
Медные дорожки нескольких пластин параллельно спаиваются друг с другом
Для того чтобы высвобожденную энергию вывести с каждой отдельно взятой пластины, на поверхность фотоэлектрических преобразователей нанесены металлизированные дорожки.
Мощность собранной батареи определяется ее площадью. То есть, чем больше отдельных пластин будет закреплено на панели, тем больше электричества будет выработано.
Разновидности преобразующих панелей и их устройство
| Иллюстрации | Классификация по типу солнечных элементов |
 | Панели с кремниевыми фотоэлементами. СБ с кремниевыми фотоэлементами это самый распространенный тип панелей (около 85% от всего объёма производимых солнечных батарей). С развитием технологий, цена таких производственных процессов, как выращивание кремния и нанесение легирующего покрытия снижается. Более того, кремний — это самый распространенный элемент в составе земной коры. Именно поэтому будущее солнечной энергетики в ближайшие 50 лет будут определять кремниевые СБ.
|
 | Тонкопленочные панели. Такие СБ характеризуются более высоким коэффициентом светопреобразования, в сравнении с кремниевыми аналогами. Применение прямозонных полупроводников в качестве фотоэлементов, позволяет вырабатывать оптимальное количество энергии при толщине СБ в пару микрон. Панели с такими фотоэлементами немного весят и могут устанавливаться своими руками на крыши жилых домов, на крыши автомобилей и т.п.
|
 | Концентраторные модули. Это самые дорогие, но и самые эффективные СБ (эффективность светопреобразования около 44%). В конструкции этих фотоэлементов применены полупроводники нескольких типов, расположенные слоями в определённом порядке. Например, распространённый вариант: Ge — полупроводник подложка, GaAs — средний слой и GaInP — верхний слой. За счет особого расположения полупроводников обеспечивается эффективное усвоение солнечной энергии, как в ясную, так и в облачную погоду. Сборка СБ на основе концентраторных модулей технически сложна, а потому цена устройств высокая. |
 | Органические батареи. Эти панели пока что отсутствуют в продаже. Фотоэлементы в составе панелей работают по принципу фотосинтеза растений. Для этого поверхность фотоэлементов покрыта слоем светочувствительной краски. На фото — модель дерева с листьями из органических батарей. |
| Иллюстрации | Классификация кремниевых фотоэлементов в соответствии с типом кристалла. |
 | Фотоэлектрические преобразователи из монокристаллического кремния (КПД 15-20%). Основа фотоэлемента — чистый кремниевый монокристалл, выращенный из кремниевого расплава. Готовые монокристаллы имеют форму стержня, которому придается форма куба. Куб нарезается на пластины с толщиной 180 Мк. Нарезанные пластины очищаются и армируются защитным покрытием. Поверхность подвергается металлизации, после чего на нее наносится антирефлексионное покрытие. |
 | Фотоэлектрические преобразователи из поликристаллического кремния (КПД 10-15%) . Поликристаллический кремний выращивается из остывшего кремниевого расплава. Из-за низкой температуры расплава процесс формирования стержней протекает медленно. Тем не менее, инструкция их производства проще формирования монокристаллов. |
 | Фотоэлектрические преобразователи из аморфного кремния (КПД 8-10%). Производство аморфного кремния выполняется по технологии испарительной фазы, а именно, кремниевая пленка крепится на несущем материале и армируется защитным покрытием. Преимущества технологии — малая себестоимость и возможность изготавливать панели большой площади. Недостаток фотоэлементов из аморфного кремния — малый эксплуатационный ресурс из-за ускоренной деградации. |
Эффективное расположение
Чтобы эксплуатация батарей была наиболее эффективной, устройство должно вырабатывать электричество наибольшее количество времени в течение светового дня. Добиться максимальной эффективности использования можно за счет правильного расположения плоскости относительно траектории прохождения солнца.
| Иллюстрации | Популярные способы расположения |
 | Статичное расположение. Солнечная панель располагается с небольшим наклоном в восточном направлении. В итоге солнечный свет будет попадать на фотоэлементы большую часть дня. |
 | Изменяемое расположение. Увеличение эффективности энергопреобразования возможно за счет установки панели фотоэлементов на подвижной конструкции. Благодаря такому решению плоскость, в зависимости от положения солнца, будет менять угол наклона. Впрочем, такое решение применяется нечасто, так как из-за монтажа и эксплуатации электропривода увеличивается цена системы в целом. |
Интеграция солнечных батарей в электрическую сеть
Солнечная батарея (СБ) вырабатывает электрический ток, но для того чтобы постоянное напряжение применить в быту, его нужно трансформировать в переменный ток и пустить в сеть или аккумулировать для последующего применения.
На фото показан автомобильный инвертор, преобразующий постоянный ток (12 В) в переменный ток с параметрами бытовой электросети (50 Гц, 220 В)
Для трансформирования постоянного напряжения в переменное, применяется специальное оборудование — инвертор. На вход устройства подаётся постоянное напряжение, а на выходе получается переменный ток с требуемой частотной характеристикой и необходимой мощностью.
Аккумуляторы для бытовой солнечной электростанции — для удобства монтажа по бокам предусмотрены кронштейны для стойки
Для накопления электроэнергии применяются свинцово-кислотные аккумуляторы. Обратите внимание на то, что солнечные панели комплектуются специальными аккумуляторами, которые по рабочим параметрам и по конструкции отличаются от обычных автомобильных аккумуляторов.
Подведем итоги
Теперь вы знаете, как работают солнечные батареи и как они устроены. Интересующие подробности можно найти, посмотрев видео в этой статье. Если остались вопросы, их можно задать в комментариях.
Поделитесь с друзьями в соц.сетях
Google+
Telegram
Vkontakte
Как работают солнечные батареи | Журнал Популярная Механика
Солнечная батарея представляет собой устройство, которое преобразует солнечный свет в электрическую энергию, используя для этого множество объединённых в общую цепь фотоэлементов. Принцип фотоэлектрического эффекта, лежащий в основе фотоэлементов, был открыт ещё в XIX веке и используется до сих пор.
Редакция ПМ
Полупроводниковые фотоэлементы состоят из двух слоёв с разной проводимостью — катода (материал с лишними электронами в атомах, n-тип) и анода (материал с недостающими электронами в атомах, p-тип). Попадающие на фотоэлемент солнечные лучи из n-типа атомы «выбивают», а их улавливает p-тип. Электрическое поле заставляет атомы двигаться в определённом направлении, что позволяет получать энергию.
Поскольку процесс этот продолжается бесконечно, вырабатывающаяся во время него энергия запасается в аккумуляторах и в дальнейшем используется для нужд человека. Таким образом солнечная батарея представляет собой экологически чистый источник возобновляемой энергии.
Наиболее распространённым в современной промышленности фотоэлементом является фотоэлемент на основе кремния, но не в чистом виде, а с определёнными примесями. Кроме того, кремний хорошо отражает свет, что плохо для солнечной батареи, поэтому фотоэлементы покрывают антибликовым покрытием. А сами пластины батарей дополнительно защищают от внешнего воздействия.
Солнечные батареи отличаются относительно небольшим коэффициентом полезного действия (около 10−25% и лишь немногие имеют КПД порядка 40%, но в перспективе он может вырасти до 85%), а кроме того такие панели имеют ряд существенных недостатков.
Поскольку для работы батарей нужно солнце, их размещают там, где есть доступ к солнечным лучам, но при этом нагревание самих фотоэлементов приводит к снижению их производительности. А если какая-то часть батареи оказывается в тени, то она становится паразитной нагрузкой для всей цепи, вызывая падение выходного напряжения.
Кроме того солнечные батареи должны быть достаточно большими по площади, чтобы вырабатывать достаточную энергию. При этом батареи абсолютно бесполезны в тёмное время суток и малоэффективны в сумерки или плохую погоду.
Тем не менее работы по совершенствованию солнечных батарей продолжаются, но даже в нынешнем виде эти элементы используются в портативной электронике, в энергообеспечении зданий и транспортных средств, включая самолёты, а также космических аппаратов.
Как работают солнечные батареи — Naked Science
Когда-то фотоэлементы использовались почти исключительно в космосе, например, в качестве основного источника энергии спутников. С тех пор солнечные батареи все больше входят в нашу жизнь: ими покрывают крыши домов и машин, используют в наручных часах и даже в темных очках.
Но как же функционируют солнечные батареи? Каким образом удается преобразовывать энергию солнечных лучей в электричество?
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.
Панель солнечной батареи
©depositphotos.com
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».
Устройство солнечной батареи
Что же произойдет, если соединить полупроводник n-типа с полупроводником p-типа? В первом из них образовалось множество свободных электронов, а во втором – много дырок. Электроны стремятся как можно быстрее заполнить дырки, но если это произойдет, оба полупроводника станут электрически нейтральными.
Вместо этого при проникновении свободных электронов в полупроводник p-типа, область на стыке обоих веществ заряжается, образуя барьер, перейти который не так просто. На границе p-n перехода возникает электрическое поле.
Энергии каждого фотона солнечного света хватает обычно на высвобождение одного электрона, а значит и на образование одной лишней дырки. Если это происходит вблизи p-n перехода, электрическое поле посылает свободный электрон на n-сторону, а дырку – на p-сторону.
Таким образом, равновесие нарушается еще больше, и если приложить к системе внешнее электрическое поле, свободные электроны потекут на p-сторону, чтобы заполнить дырки, создавая электрический ток.
К сожалению, кремний довольно хорошо отражает свет, а значит, значительная часть фотонов пропадает втуне. Чтобы уменьшить потери, фотоэлементы покрывают антибликовым покрытием. Наконец, чтобы защитить солнечную батарею от дождя и ветра, ее также принято покрывать стеклом.
Самое большое в мире судно на солнечных батареях PlanetSolar
©PlanetSolar/ Philip Plisson
Коэффициент полезного действия современных солнечных батарей не слишком высок. Большинство из них эффективно перерабатывают от 12 до 18 процентов попадающего на них солнечного света. Лучшие образцы перешли 40-процентный барьер КПД.
Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Скопировать ссылку
Как работает солнечная батарея?
Сегодня у всех на слуху понятие альтернативной энергетики. Уже ни для кого не секрет, что запасы нефти, газа и других видов топлива на Земле не безграничны, поэтому ученые и инженеры продолжают искать возможности эффективного применения возобновляемых ресурсов для получения столь необходимого всем электричества. В последние годы солнечные элементы перестали быть экзотикой, используемой только в космических аппаратах, они получили широкое распространение для электроснабжения зданий, автомобилей, автономного питания мелкой бытовой техники и электроники. Поскольку Солнце – огромный источник энергии, который доступен каждому, полезно знать, как преобразовать свет в электричество или как работает солнечная батарея.
- Принцип работы солнечной батареи
- Преобразование энергии, полученной с помощью солнечных батарей
Принцип работы солнечной батареи
Это устройство, называемое также солнечной панелью, состоит из совокупности соединенных определенным способом фотоэлектрических преобразователей, в состав которых входят два слоя полупроводников с различными типами проводимости – p и n. В качестве вещества, обладающего такими свойствами, чаще всего используется кремний с определенными примесями. При добавлении к нему фосфора в полученной структуре возникает избыток электронов (отрицательных зарядов) и образуется полупроводник n-типа, а при подмешивании бора – p-типа, характеризуемый недостатком электронов или наличием дырок. Если разместить эти слои между двумя электродами так, как показано на картинке, и обеспечить к верхнему доступ света, получится фотоэлектрический преобразователь.
При освещении элемента им поглощается часть падающей энергии, в результате чего происходит дополнительная генерация дырок и электронов. Электрическим полем, существующим в p-n переходе, первые перемещаются в p-область, а вторые – в n-область. При этом на нижнем электроде скапливаются положительные заряды, на верхнем – отрицательные, то есть возникает разность потенциалов – постоянное напряжение U. Таким образом, фотоэлектрический преобразователь работает как источник электродвижущей силы (ЭДС) – небольшая батарейка. Если к ней подсоединить нагрузку, в цепи возникнет ток I, значение которого будет зависеть от вида фотоэлемента, его размеров, интенсивности солнечного излучения и сопротивления подключенных потребителей. ЭДС батареи снижается с повышением температуры приблизительно на 0,4%/°С. Поэтому для эффективной и долговременной работы панель необходимо охлаждать с помощью вентиляторов или водяных систем.
Важнейшим параметром солнечного источника энергии является мощность P=UI. Естественно, что ток и напряжение, получаемые в результате работы одного фотоэлемента, невелики, поэтому в батарее они комбинируются определенным образом для увеличения указанных показателей. Если соединить преобразователи последовательно, то общее выходное напряжение будет пропорционально их количеству. Параллельное подключение отдельных элементов приводит к увеличению тока. Сочетая определенным образом оба типа соединений так, как показано на картинке, получают требуемые выходные параметры батареи, а следовательно, и ее мощность.
При освещении батареи не вся энергия солнечного излучения преобразуется в электричество – часть ее отражается, а также тратится на нагрев элементов. Большинство выпускаемых промышленностью фотоэлектрических панелей имеют эффективность 9-24%. Также важно знать, как работает солнечная батарея в условиях, когда некоторые из элементов затемнены. В данном случае преобразователи, на которые не попадает солнечный свет, будут превращаться в потребителей энергии и нагреваться. Поэтому группы фотоэлементов шунтируются низкоомными диодами, препятствующими прохождению тока через затемненные компоненты батареи. Панель при этом будет функционировать с меньшей мощностью.
к содержанию ↑Преобразование энергии, полученной с помощью солнечных батарей
Фотоэлектрические элементы вырабатывают постоянное напряжение, но многие виды аппаратуры питаются переменным, что требует наличия соответствующих преобразователей. Кроме того, солнечные батареи производят электричество днем, а его потребление происходит круглосуточно, следовательно, необходимы дополнительные компоненты, которые будут запасать и распределять энергию. Рассмотрим пример системы электроснабжения здания с использованием солнечных источников – небольшой гелиоэлектростанции, структура которой представлена на картинке.
Эта схема может функционировать в зданиях, где присутствует электросеть, а солнечная батарея используется для экономии потребления энергии из нее, а также в качестве резервного источника при отключении основного. Общий принцип работы системы такой: постоянное напряжение, вырабатываемое фотоэлектрическими преобразователями, поступает на инвертор, преобразующий его в переменное, и на аккумуляторы, которые, заряжаясь под управлением специального контроллера, накапливают энергию.
В данном случае приборы в доме подразделяются на резервируемые – те, для которых отключение электричества может привести к нежелательным последствиям (холодильник, системы видеонаблюдения, сигнализации), и нерезервируемые – все остальные. При отключении сети инвертор питает резервируемые устройства от солнечной батареи, а если энергии от нее недостаточно, то от аккумуляторов. Когда сеть подключена, электричество, вырабатываемое панелью, в первую очередь поступает на их зарядку. А когда в этом уже нет необходимости, инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное, от которого питается нагрузка. Тем самым экономится потребление из основного источника.
Солнечные батареи могут использоваться без рассмотренной дополнительной аппаратуры для питания или зарядки портативной электронной техники, работающей от постоянного напряжения, например, калькуляторов, плееров, фонариков, мобильных устройств.
Помимо электричества, из энергии света можно непосредственно получать тепло. Для этого применяются солнечные коллекторы. Учитывая, что сегодня прослеживаются тенденции снижения стоимости фотоэлектрических преобразователей и повышения их эффективности, в целом гелиоэнергетика – перспективное направление, позволяющее бесшумным и экологически чистым способом получать бесплатное электричество, а также тепло для отопления и горячего водоснабжения.
как выбрать или сделать самому
В настоящее время зарядное устройство для телефона на солнечных батареях не пользуется большим спросом. Но вполне возможно, что уже в ближайшем будущем метод преобразования солнечной энергии в электрический ток и его дальнейшее использование для подзарядки электронных устройств, станет неотъемлемой частью быта.
Из чего состоит
Зарядное устройство от солнечной батареи для мобильного состоит из нескольких небольших фотоэлементов, отвечающих за непосредственное преобразование получаемой солнечной энергии в электрический ток. Развитие прогресса и солнечных батарей дошло до той стадии, в которой существует возможность зарядки не только телефона, планшета или нетбука, но и ноутбука или аккумуляторного устройства с напряжением в 12 В.
Существует два типа солнечных зарядных устройств – с аккумулятором и без него. Конструкция зарядки с аккумулятором включает в себя такие элементы: солнечную панель, вмонтированный аккумулятор, устройство контроля за зарядом и разрядом, преобразователи, обладающие резиновым или металлическим корпусом.
Конструкция без аккумулятора включает в себя те же самые компоненты за исключением вмонтированного аккумулятора, а корпус преобразователя покрыт водонепроницаемым материалом.
Принцип действия солнечной батареи
Как работает солнечная батарея для телефона? Это простейший источник питания. Принцип работы заключается в следующем: у зарядного устройства имеется лицевая панель, на которую крепится непосредственно фотоэлемент, отвечающий за сбор солнечной энергии. Этот же фотоэлемент и преобразовывает получаемую энергию солнца в электрический ток.
При наличии вмонтированного аккумулятора у зарядного устройства заряжаться будет и он. Такие аккумуляторы хороши тем, что их можно использовать в качестве зарядного устройства в ночное время.
Технические характеристики
Список параметров, которыми обладает солнечное зарядное устройство:
- Литиевый аккумулятор, емкость которого равна 2600 mA.
- Напряжение на входе равно 5 V, а ток равен 1000 mA.
- Напряжение на выходе равно 5,5 V.
- Мощность зарядки равна 0,4 W.
- Физический вес зарядки около 200 г.
- Цвет зарядного устройства всегда черный, чтобы лучше притягивать солнечную энергию.
- К комплекту зарядки обычно прилагается USB кабель и большое количество переходников, для зарядки разных моделей телефонов.
Положительные и отрицательные стороны зарядки
Наиболее выделяющимся преимуществом солнечного зарядного устройства, является отсутствие зависимости пользователя гаджета от розетки с электричеством. Эта положительная сторона перекрывает те несколько отрицательных моментов, которые имеются у этого устройства.
Недостатков у такового зарядного устройства два:
- Первый минус – это довольно большие размеры зарядного устройства. Минимальные объемы зарядки – 13х8х1 см. Эти параметры превышают размер практически любого смартфона. Однако объясняется это тем, что таковы минимальные размеры фотоэлемента.
- Второй минус – это пасмурная и дождливая погода, а также ночное время суток, когда зарядить гаджет от солнца не получится. Поэтому приходится иметь встроенный аккумулятор в любом случае.
Рекомендации по выбору
Первое, на что необходимо обращать внимание при покупке зарядного устройства – это его выходные характеристики. Они должны соответствовать характеристикам, заряжаемых гаджетов. В противном случае устройство будет бесполезно.
Второй очень важный момент – это наличие вмонтированного аккумулятора. Он будет являться дополнительным источником питания, а также будет поддерживать работу устройства в пасмурные дни, темное время суток вместо солнечной зарядки.
Дополнительными критериями по выбору будут индивидуальные особенности использования гаджета в будущем. Если планируется брать устройство в поход, то необходимо приобретать мощное зарядное, которое способно накапливать большое количество энергии. При таких условиях эксплуатации встроенный аккумулятор обязателен.
Обзор популярных моделей
Таковых солнечных зарядок существует достаточно много, но лишь несколько из них заслуживают внимания и пользуются спросом.
Solar-Charger P1100F-2600
Характеристики этого зарядного устройства позволяют ему заряжать не только телефоны, но и цифровые камеры и еще несколько видов приборов. В комплектации данной модели состоит литий-ионный аккумулятор с емкостью в 2600 mA. А также обладает устройством контроля за зарядом. Вся зарядка обладает сравнительно малыми габаритами и малым весом. Очень удобен для прогулок загородом.
PETC S09
Зарядное устройство, которое относится к более простым и дешевым маркам и выпускается китайским производителем. Максимальное напряжение на выходе 5,5 V, а емкость аккумулятора до 600 mA. Рассчитан на работу только с телефонными устройствами.
PETC S08-2,6
Не имеет никаких принципиальных различий с другими моделями своей марки за исключением того, что эта модель выпускается без аккумулятора. Следовательно, использоваться может только в светлое время суток, а также в температурных условиях не выше, чем +60 °C.
Делаем своими руками
Ниже мы рассмотрим, как сделать солнечную батарею для зарядки телефона.
Что будем собирать
Технические параметры и конструкционные составляющие для зарядного устройства следующие:
- Выходная мощность – 20 Ватт.
- Конструкционные составляющие: две панели с характеристиками 12 V-10W. Габариты 30х35 см, а в разложенном виде 35х60 см.
- Стабильное выходное напряжение 14 V – 20 W.
- Еще одним элементом зарядки будет встроенный аккумулятор с характеристиками – 14,8 V – 4,3 А-ч. Данных параметров хватит для работы ноутбука.
- Выходы USD, каждый из которых обладает параметрами 5V – 4,3 А-ч.
Необходимые материалы
Солнечную панель для зарядки телефона своими руками необходимо взять в количестве двух штук.
Если материальные возможности поджимают – это могут быть панели китайских производителей, они намного дешевле;
- Если зарядка создается в виде книги, то нужна петля для соединения панелей.
- Необходимы USB-гнезда.
- Яркие диоды в количестве двух штук. Необходимы для световой индикации зарядки устройства.
Этапы сборки зарядки
Собирается устройство довольно просто:
- Необходимо соединить фотоэлементы между собой, а после закрепить их на какой-либо жесткой подставке.
- После этого необходимо припаять кабель с двумя жилами к выходу солнечных батарей, а другой конец к зарядному кабелю от устройства.
- Для того чтобы уберечь зарядку от обратного процесса припаивается диод Шоттка на плюсовую клемму солнечной панели.
- Далее идет припаивание аккумулятора. Осуществлять спайку необходимо с одноименными солнечными клеммами.
Как пользоваться
Перед первым использованием устройства необходимо зарядить встроенный аккумулятор (если он есть) от сети. После полной зарядки можно начинать эксплуатацию гаджета с его подпиткой электроэнергии от аккумулятора.
Когда заряд иссякнет, солнечная батарея помещается под солнечные лучи и накапливает весь потраченный заряд за определенный период. Время зарядки зависит от характеристик аккумулятора и площади фотоэлемента.
Видео
Подробный мастер-класс по изготовлению зарядного устройства вы найдете в нашем видео.
Применение солнечных батарей
Применение солнечных батарей
Областей применения солнечных батарей становится все больше с каждым днем. Эти устройства с успехом проявляют себя в сфере промышленности, сельского хозяйства, военно-космических отраслях и даже в быту. Чтобы понять, насколько обширно использование солнечных батарей, давайте совершим небольшое виртуальное турне по нашему необъятному миру.
Там, куда электричество никак не дойдет
К сожалению, линии электропередач, опутавшие большую часть нашей планеты, всё ещё не могут добраться в самые труднодоступные уголки, которые подключать к ресурсам электростанций оказывается дороже, чем установить солнечную батарею, преобразующую в электроэнергию обычный дневной свет.
Солнечные батареи обеспечивают электроэнергией прибайкальскую метеостанцию на склонах Хамар-Дабан
Как Вы думаете решают вопрос отсутствия электроэнергии в некоторых отрезанных от цивилизации домах? Устанавливать электростанцию на жидком или твердом топливе оказывается дороже и ущербнее для окружающей экологии, чем использовать солнечные батареи. Чаще всего ими укрывают крыши домов, так что в солнечный день они вырабатывают электричество, которого достаточно и для освещения и работы бытовых устройств. А специальный проект в Испании оказался ещё успешнее. Из экономических соображений ряд современных домов был оборудован солнечными батареями, энергия которых используется для нагрева воды. Оказавшись отключенными от электричества, дефицит горячей воды и проблема с отоплением им не грозит.
Дом с солнечными батареями на крыше не подвержен перепадам в электросети
Что интересно, такими панелями можно оборудовать практически любой дом, например, дачу или домик в деревне, к которой не подведен «свет». Дабы удостовериться в этом, специалисты сайта www.sun-battery.biz провели эксперимент, в котором водрузили солнечную батарею «AP-640» (кстати, купить её может каждый желающий) на крышу одного из домов. Результат — автономное освещение внутри и работа нескольких электрозависимых устройств (телевизор, холодильник и т.п.).
Солнечные батареи AP-640 решают проблему электроснабжения домов
Аргументов в пользу солнечных электростанций не счесть, но основным из них является экологичность. Примером, где отсутствие вредных выбросов солнечными батареями в окружающую среду сделало их альтернативой традиционными источникам электроэнергии, стала солнечная электростанция, расположенная недалеко от испанского местечка Севильи. Солнечные батареи водрузили на башню, на которую направили зеркала, отражающие и фокусирующие свет. Довольными остались около 10 тысяч близлежащих домохозяйств, которые снабжаются электроэнергией, преобразованной из света от солнца.
Самая крупная солнечная электростанция в Испании имеет мощность в 20 мегаватт
Солнечные батареи оказались практически единственным источником электроэнергии за пределами Земли. Ими оснащаются все космические аппараты. Когда Солнце освещает их, они вырабатывают электроэнергию, которая аккумулируется бортовыми батареями и используется для питания оборудования в тех местах, где свет недосягаем. В отличие от атомных электрогенераторов они не выделяют вредных веществ.
Солнечные батареи обеспечивают электроэнергией МКС
Солнечные батареи нашли применение и в наземном транспорте. Не так давно компания Toyota стартовала продажи своей модели Prius, оборудованной гибридным двигателем. На крыше автомобиля нового поколения располагаются солнечные батареи, от которых тот при внезапно закончившемся топливе сможет проехать ещё километров 5.
Автомобиль на солнечных батареях экологически безопасен и беспрецедентно экономичен
Солнечные батареи для бытовых нужд
Встретить солнечные батареи в рознице по разумной цене становится всё проще. На глаза они попадаются, как в виде отдельных, работающих в качестве резервного источника питания устройств, так и встраиваются в различные приборы. Например, многие помнят, как в нашу жизнь вторглись калькуляторы, практически сразу получившие небольшие панели, позволяющие им работать без батареек, лишь попав на свет.
Калькулятор на солнечных батареях может работать всегда и везде, где есть свет
Разработчики устройств, которые могут работать от альтернативных источников электроэнергии пошли ещё дальше. На свет появились аккумуляторные фонарики, которые днем можно зарядить, просто положив встроенной солнечной батареей на свет, а в темное время суток пользоваться как обычно. Получается, по сути, универсальный спутник для путешествий, способный придти на помощь там, куда не добрался электрический ток. Не менее интересным оказался проект корейской компании Samsung, представившей на свет свой недорогой мобильник E1107 Crest Solar, задняя стенка которого получила небольшую солнечную панель, которой достаточно, чтобы пополнять заряд аккумулятора без подключения к сети. При положительном балансе на счету и в зоне действия операторов без связи с этим телефоном остаться просто невозможно.
Мобильный телефон Samsung E1107 Crest Solar оснащен солнечными батареями
Впрочем, если ваш мобильный телефон, смартфон, ноутбук или другое устройство не получило от производителя альтернативного зарядника на солнечных батареях, Вы всегда можете восполнить этот недостаток. Как раз для таких случаев продаются внешние солнечные панели, многие из которых могут накапливать электроэнергию во встроенных или входящих в комплект поставки аккумуляторах, а затем отдавать её подключаемым девайсам.
Внешняя солнечная батарея для питания мобильных телефонов и других компактных устройств
А как часто вам приходилось скучать во время загородного отдыха или туристического похода без музыки или света в палатке, выбросив батарейки, которые исчерпали свой электрический заряд? Конечно, карманные солнечные батареи вряд ли помогут в этом, но вот более крупные модели вполне. Такими переносными солнечными электростанциями очень часто оснащаются походные сумки и рюкзаки, а стоят они ненамного дороже обычных моделей, без которых не обходится ни один туристический поход.