Складная походная солнечная батарея
на кристаллических фотоэлементах

В батарее были использованы четыре сборки из кристаллических фотоэлементов, приобретенные на сайте www. vampirchik-sun. nm. ru. Их характеристики будут рассмотрены в п. 3.4. Каждая сборка номи­нально давала приблизительно 2,2 В, 0,7 А. Внешний вид готовой кон­струкции представлен на рис. 3.6. Остальные фото в цвете от автора Андрея Шалыгина см. на http://mobipower. ru/modules. php? name=New s&file=article&sid=227.

Батарея имела выходное напряжение до 10 В. Батарея состояла из четырех секций, которые складывались в книжку. Крепление между пластинами было выполнено с помощью пружины от старых кален­дарей, или тетрадей (рис. 3.7).

Каждая пара пластин имела отдельный выход. И их можно было подключать:

♦ либо последовательно для получения большего напряжения;

♦ либо параллельно, если ну­жен был больший ток, на­пример, при зарядке от 1 до 4 пальчиков АА, либо ис­пользовать независимо.

Выводы солнечных элементов после пайки были герметизиро­ваны клеем. Поэтому дождь такой солнечной батарее не страшен.

Хотя разъемы желательно беречь от влаги. Сами же провода пре­красно расположились внутри витков пружины-шарнира. Для дополнительной надежности про­вода в пружине были пропущены в трубке.

Как известно, кристалличе­ские фотоэлементы не терпят гру­бого обращения и ударов. Для их

защиты был использован материал, который применяется при изго­товлении рекламных конструкций. Он представляет собой трехслой­ную панель, наружные слои которой сделаны из алюминия, а середина заполнена пластмассой. Он довольно легкий и при этом прочный, практически не гнется, особенно при таких небольших размерах.

Для установки ламината с фотоэлементами, алюминий и пластик с одной стороны срезались по размеру ламината. В получившееся углу­бление вклеивался ламинат. Получилась достаточно жесткая и легкая конструкция. Да и внешний вид неплохой.

В общем, получилась вполне рабочая и надежная конструкция. И, несмотря на то, что были использованы хрупкие кристаллические эле­менты, ее вполне безопасно брать с собой на природу.

Общий вес конструкции — около 400—500 г. Ламинат с фотоэле­ментами клеился на эпоксидку, ей же заливались все открытые кон­такты «... и дождь, и снег ей были нипочем» (снега, конечно, не было (в августе), но воду лучше было смахивать — увеличивался ток). Скапливаться и впитываться воде было негде, поэтому батарея шла привязанной к байдарке, оставалась под дождем. Пряталась только электрическая часть с заряжаемыми устройствами.

Контакты после пайки в разъемах надо действительно чем-то зали­вать — «раз и навсегда» и ничего им не будет.

Все четыре пластины были соединены последовательно. Один выход непосредственно прямо с пластин, другой через диод, кото­рый также прекрасно расположился в центральной трубке внутри пружины-шарнира.

На холостом ходу тестер фиксировал 12 В с небольшим, а вот ток — не больше 400 мА, что заряжало через авто-«лягушку» аккумуляторы сотовых, фотоаппарата, до 6 шт. АА и ААА. Полностью автору аккуму­ляторы заряжать не получалось (много было желающих), но за 3—4 ч. «залива», фотоаппарат, сотовые с MP3 работали по 1—3 дня.

В начале похода автор переживал за хрупкость конструкции, но на практике она многое выдержала: падения, удары, сжатие с обеих сто­рон пластин. Витые пружинки от Тетради (69 листов) практически не позволяли пластинам соприкасаться (амортизировали), если только при сильном сжатии, и на деле это ни к чему плохому не привело, пла­стины соприкасались равномерно.

По периметру солнечной батареи были сделаны отверстия для ее крепежа (подвеса).

Самодельная солнечная батарея, залитая эпоксидкой на стекле

Рассмотрим опыт создания создании более мощной, но уже ста­ционарной солнечной батареи, из ФЭП (фото электрических пре­образователей) на эпоксидной смоле. Для создания были приобре­тены (Андрей Шалыгин, http://mobipower. ru) сами ФЭПы на заводе - изготовителе: ОАО «ПХМЗ» (Подольский химико-металлургический завод) в количестве 50 шт. (1 упаковка) за 4000 руб.

Толщина ФЭПа — 0,2 мм, они очень хрупкие, поэтому при пайке необходимо соблюдать температурный режим (380 °С). Иначе ФЭП лопается.

Оптимальным оказался вариант использования для пайки готовой облуженной медной шинки, используемой по такому же назначению (спайка ФЭПов) на предприятии «Телеком СТВ» г. Зеленоград.

48 последовательно соединенных ФЭПов выдавали холостого напряжения 26 В. Ток, который шел в нагрузку — зарядку 10 последо­вательно соединенных свинцовых банок по 1,2 В емкостью 2000 А-ч (используются в железнодорожных локомотивах, каждая весит около 10 кг) составлял выше 5 А (!). При этом напряжение проседало до 14 В. Зарядка проводилась напрямую по довольно-таки большому сечению провода практически без потерь, только один диод. Этот показатель был достигнут при облачном небе, т. е. далеко не предел.

Примечание.

Автор отмечает, что ток короткого замыкания он даже не изме­рял, так как переживал, что перегорят соединяющие ФЭПы шинки (при замере протекающего тока между контактами проскакивали даже не искры, а маленькие электрические дуги, как при сварке).

Конструкция из трех сборок ФЭП удобна тем, что позволяет выполнять параллельное и последовательно-параллельное соедине­ние (уменьшение напряжения, увеличение силы тока).

Методика сборки. На каждом из трех толстых (7 мм) закаленных стеклах (их было невозможно порезать — они лопалась), по периметру. герметиком создавалась ванночка. Туда выливалась подогретая (для лучшей текучести) эпоксидная смола. После чего в нее помещались уже полностью, последовательно спаянные ФЭПы с выведенными контактами (автомобильные электрические клеммы).

В горизонтальном положении, очень аккуратно, чтобы не поло­пались ФЭПы, практически из-под каждого из них, выдавливались
оставшиеся пузыри воздуха. Сверху все заливалось остатками эпок­сидки для защиты от внешних атмосферных воздействий.

Примечание.

Это очень важно, как заявляют производители ФЭПов, для их долго­срочной эксплуатации.

Получились три абсолютно герметичные спайки солнечных бата­рей. Следующей задачей было изобрести конструкцию, которая бы:

♦ довольно жестко фиксировала эти три тяжелых стекла в одной плоскости;

♦ была поворотной в двух плоскостях (для ориентации по Солнцу);

♦ имела бы массу для транспортировки на внедорожнике.

В итоге конструкция в сборе со стеклами получилась тяжелая — одному не поднять. Устанавливали ее уже вдвоем (рис. 3.8). Она вра­щается вокруг своей вертикальной оси (вбитой в землю металличе­ской трубы) на 360 градусов.

В горизонтальной плоскости доступно вращение на 300 градусов, то есть все возможные положения светила (на горизонте, в зените) ей захватываются. Стекло закреплялось по углам подогнутыми концами Т-образного профиля. Металл был окрашен железным суриком.

Остался непонятным полученный результат. Заявленная производите­лем максимальная мощность 1,46—

1,78 Вт занижена как минимум в 2 раза. 0,56 В х 5 А = 2,8 Вт. Правдиво указано, что ток короткого замыка­ния: «не менее 3,44 А».

Вывод.

КПД пластин не 10—12%, а выше. Но с более высоким КПД ФЭПы стоят намного дороже и идут они на экспорт. Другое объяснение: в горах, где исполь­зовалась батарея, чище воздух, ближе солнце, другие условия.

Подробности создания и опыт эксплуатации и модернизации см. на http://mobipower. ru/modules. php? name=News&ffle=article&sid=329.

Самодельная солнечная батарея на гибких фотоэлементах

Были приобретены за небольшую цену три пластины фотоэлемен­тов от б/у гибких солнечных батарей. С начала автор удалил остав­шиеся после разборки нитки и куски скотча с этих пластин (Дмитрий Неделяев http://mobipower. ru/modules. php? name=News&file=article&s id=272). Затем подрезал края примерно на 0,5 см, т. к. в некоторых местах были отслоения покровной пленки (не ламината).

После этого убрал утюгом воздушные пузыри через листок бумаги, чтобы не проплавить ламинат насквозь до самих элементов. Полностью их убрать не удалось, но внешний вид стал гораздо сим­патичнее. Некоторые сомнительные места я дополнительно проклеил прозрачным скотчем.

Когда все пластины были обработаны, автор перешел к пайке и сое­динению пластин параллельно, т. к. каждая пластина дает 13 В (16 В без нагрузки) 0,33 А. Места пайки были залиты клеем «Момент 88». Он обладает эластичностью, прочностью и термоустойчивостью до 110 °С. Как раз то, что нужно.

После того, как клей засох, места пайки автор на всякий случай еще раз заклеил армированным односторонним скотчем. Это придало и прочность, и дополнительную водонепроницаемость. Затем все провода были аккуратно приклеены этим же скотчем к краям пластин, чтобы они не мешались при последующем зашивании в брезентовую ткань. По сути, провода разместились на торцах пластин, сверху и снизу.

После этого на заднюю часть пластин и на самые края передней части автор наклеил двусторонний армированный скотч, который используется для склеивания линолеума и прочей ерунды. Затем бырезал кусок брезентовой ткани, и приклеил его к задней стороне пластин. И ножницами убрал лишнюю ткань. Также на передние края пластин приклеил эту же ткань, предварительно заправив самые края ткани под себя, чтобы не торчали лохмотья по краю. Т. е. поначалу ткань держалась лишь на двухстороннем скотче.

Далее приступил к пришиванию ткани к краям пластин. В ходе этой работы на иголке и на нитках налипает толстый слой клеящего вещества со скотча.

Совет.

Важно стараться не промахнуться и не попасть слишком близко к солнечному элементу в него самого.

Сложнее всего было закрепить разъем питания. К разъему был припаян диод Шоттки на 3 А. Использовал импортный 1N5822, но можно использовать, вообще говоря, любой с током, чем больше, тем лучше, т. к. будет меньше падение напряжения на нем и, следова­тельно, потерь.

Предварительно изогнул диод таким образом, чтобы его контакты не занимали слишком много места. Затем сам железный разъем и диод автор заделал эпоксилином «Момент». Выглядит он, как два куска пла­стилина — один серого цвета, другой белого. При соединении их вме­сте и замешивании через некоторое время масса затвердевает. Всем рекомендую, классный материал для придания формы и герметиза­ции! Разъем показан на рис. 3.9.

Напоследок некоторые швы были залиты клеем «Момент», чтобы они не распускались.

На максимуме Солнца при темпе­ратуре около нуля, удалось наблюдать напряжение холостого хода 16,7 В и ток короткого замыкания 0,4 А. И это при отсутствии прямого Солнца, когда небо полностью затянуто пусть и слабыми, но облаками. В среднем днем без Солнца — ток короткого замыкания около 80—100 мА.

В итоге, отмечается на www. mobipower. ru, из трех б/у солнечных пластин удалось сделать неплохую гибкую солнечную батарею по пара­метрам такую же, как и «фирменная» батарея на 11 Вт от SanCharger'a (http ://www. sun-charge. com/).