Солнечная батарея из транзисторов своими руками: пошаговая инструкция, видео по сборке
Альтернативные источники электроэнергии набирают популярность с каждым годом. Постоянные повышения тарифов на электроэнергию способствуют этой тенденции. Одна из причин, заставляющая людей искать нетрадиционные источники питания — это полное отсутствие возможности подключения к сетям общего пользования.
Наиболее востребованными на рынке альтернативных источников питания являются солнечные батареи. Эти источники используют эффект получения электрического тока при воздействии солнечной энергии на полупроводниковые структуры, изготовленные из чистого кремния.
Первые солнечные фотопластины были слишком дорогими, их использование для получения электроэнергии не было рентабельным. Технологии производства кремниевых солнечных батарей постоянно совершенствуются и сейчас можно приобрести солнечную электростанцию для дома по доступной цене.
Энергия света бесплатна, и если мини-электростанции на кремниевых элементах будут достаточно дешевы, то такие альтернативные источники питания станут рентабельными и получат очень широкое распространение.
Подходящие подручные материалы
Схема солнечной батареи на диодах Многие горячие головы задают себе вопрос: а можно ли изготовить солнечную батарею из подручных материалов. Конечно же, можно! У многих со времен СССР сохранилось большое количество старых транзисторов. Это наиболее подходящий материал для создания мини-электростанции собственными руками.
Также можно изготовить солнечную батарею из кремниевых диодов. Еще одним материалом для изготовления солнечных батарей является медная фольга. При применении фольги для получения разницы потенциалов используется фотоэлектрохимическая реакция.
Этапы изготовления транзисторной модели
Подбор деталей
Наиболее подходящими, для изготовления солнечных батарей, являются мощные кремниевые транзисторы с буквенной маркировкой КТ или П. Внутри они имеют большую полупроводниковую пластину, способную генерировать электрический ток под воздействием солнечных лучей.
Следующий этап – это механическая подготовка ваших транзисторов. Необходимо, механическим путем, удалить верхнюю часть корпуса. Проще всего произвести эту операцию с помощью небольшой ножовки по металлу.
Подготовка
Зажмите транзистор в тисках и аккуратно сделайте пропил по контуру корпуса. Вы видите кремниевую пластину, которая будет выполнять роль фотоэлемента. Транзисторы имеют три вывода – базу, коллектор и эмиттер.
В зависимости от структуры транзистора (p-n-p или n-p-n), будет определена полярность нашей батареи. Для транзистора КТ819 база будет плюсом, эмиттер и коллектор минусом.
Наибольшая разница потенциалов, при подаче света на пластину, создается между базой и коллектором. Поэтому в нашей солнечной батарее будем использовать коллекторный переход транзистора.
Статью о солнечных электростанциях для дома читайте здесь.
Проверка
После спиливания корпуса транзисторов их необходимо проверить на работоспособность. Для этого нам необходим цифровой мультиметр и источник света.
Базу транзистора подключаем к плюсовому проводу мультиметра, а коллектор к минусовому. Измерительный прибор включаем в режим контроля напряжения с диапазоном 1В.
Направляем источник света на кремниевую пластину и контролируем уровень напряжения. Оно должно быть в пределах от 0.3В до 0.7В. В большинстве случаев один транзистор создает разницу потенциалов 0.35В и силу тока 0.25 мкА.
Для подзарядки сотового телефона нам необходимо создать солнечную панель примерно из 1000-ти транзисторов, которая будет выдавать ток в 200-ти мА.
Сборка
Собирать солнечную батарею из транзисторов можно на любой плоской пластине из материала, не проводящего электричество. Все зависит от вашей фантазии.
При параллельном соединении транзисторов увеличивается сила тока, а при последовательном повышается напряжение источника.
Кроме транзисторов, диодов и медной фольги для изготовления солнечных батарей можно использовать алюминиевые банки, например, пивные, но это будут батареи нагревающие воду, а не вырабатывающие электроэнергию.
Смотрите видео, в котором специалист подробно объясняет, как сделать солнечную батарею из транзисторов своими руками:
Солнечная батарея из транзисторов
Старые мощные транзисторы в металлическом корпусе сейчас фактически нигде не применяются. Имея большие размеры, они устарели, поэтому их можно купить за копейки или получить даром. У того, кто увлекается электроникой, они точно лежат в какой-нибудь банке. Почему бы из них не сделать дармовой источник энергии?
Ради эксперимента будет интересно собрать солнечную батарею для калькулятора. На деле батарея из 10 элементов КТ819ГМ или 2N3055 для маленького калькулятора слишком габаритна. Никто не будет её таскать вместе с портативным калькулятором.
Вполне рационально транзисторной батареей запитать настольные электронные часы, радиоприёмник или установленный «жучок». Многие успешно применяют зарядные устройства от солнца для Li-ion аккумуляторов. Для зарядки одного аккумулятора достаточно четырех КТ801Б.
Опытные радиомастера скажут: солнечные батареи из транзисторов неудобны, они габаритны, а эффективность их низка. Так и есть: в каждом транзисторе используется лишь маленький пятачок полупроводника, а металлический корпус лишь площадь занимает. Но альтернативный источник энергии всё-таки стоит собрать, чтобы не валялись без дела старые радиодетали.
Подбор элементной базы
Для работы солнечного элемента нужен открытый p-n переход. Это рабочая область транзисторов и диодов. Старые радиодетали имеют больший кристалл полупроводника, поэтому работать как фотоэлементы они будут лучше. Разница существенна: один КТ801 1972 года выпуска выдает около 1,1 мА в режиме фотогенерации; выпущенные с 1973 по 1980 год — 0,9 мА, последних годов производства — всего 0,13 мА. Предпочтительно отыскать полупроводниковые детали, произведенные 30–40 лет назад.
Часто для постройки солнечных батарей используются детали серий КТ803…805 из-за своей распространенности. Их легко найти и разобрать.
Выше чем у других напряжение дают германиевые приборы П213…217, П306, а также кремниевые КТ819ГМ, 2N3055.
С транзистора срезается крышка. Заметьте аккуратно, дабы не расколоть полупроводниковый кристалл, сваренный с основанием, и от которого выведены тонкие проводки до внешних ножек. Полупроводниковый прибор захватываем за ободок тисками и вскрываем ручной ножовкой или электрической шлифмашиной.
У элемента КТ801 металлическая крышка снимается легко — нужно лишь сдавить её плоскогубцами.
Из приборов П210…217 потребуется высыпать порошок-наполнитель. Затем важно хорошо продуть кристалл.
Проверка элементов
Подготовленные для солнечной батареи фотоэлементы необходимо проверить на солнце. Понадобиться для этого самый простой мультиметр. Для измерения напряжения прибор ставьте на предел 1 В и подключайте между базой-коллектором, базой-эмиттером. Измеряя ток, ставьте предел 1 мА, редко потребуется больше.
- КТ801 дает напряжение 0,53 В, ток 0,13–1,1 мА.
- 2N3055 (полный аналог КТ819ГМ) вырабатывает 0,35 В, ток 0,09–0,26 мА.
Желательно успешно прошедшие тест транзисторы рассортировать по напряжению.
Сборка батареи
Навесным монтажом транзисторы соединять легко и быстро. Закрепить их можно на любой пластине, печатная плата не нужна. При коротком замыкании какой-то элемент не сгорит, а просто исключится из работы. В пластике сверлим отверстия для выводов.
Для повышения напряжения транзисторы соединяют последовательно. Ток можно увеличить параллельным соединением.
От последовательно соединенных пяти КТ819ГМ можно получить 1,5 В.
Солнечные элементы должны охлаждаться, поскольку при нагреве их эффективность падает. Не монтируйте их плотно на пластине, а сделайте промежутки для естественной вентиляции.
Самодельная солнечная батарея из диодов
Всем привет!
Не нужно объяснять, как важно сейчас экономить такой ценный ресурс, как электроэнергия. Всегда хочется, чтобы хоть какое-то устройство работало, а кушать (в смысле денег за электричество) не просило. Вот и мне захотелось кусочек халявы — и решил я сделать себе солнечную батарею. А что — висит себе где-нибудь на балконе, места не занимает, а пользу ( и радость) приносит. Всю неделю читал статьи про солнечные батареи из диодов и транзисторов и решил начать с подобной конструкции. 
Выбрал диоды Д223Б
Почему именно их? Во-первых — у них удобный стеклянный корпус (а значит ничего разбирать не нужно — только содрать краску). Кстати, краска в ацетоне не размокает, но становится мягкой и легко удаляется просто ногтём. Действие других растворителей не проверял. Во-вторых корпус у них достаточно небольшой, что позволяет добиться высокой плотности монтажа. Ну и в-третьих — из всех диодов в таком корпусе у Д223Б наибольшее напряжение (порядка 350 мВ на прямом солнце). Итак, с диодами определились — бежим в магазин! Одна коробка диодов (100 штук) стоит 130 рублей. Обратите внимание на дату выпуска — 1992 год(!) Лишь на 2 года моложе меня)
Теперь нужно сложить диоды в стеклянную банку, залить ацетоном и убрать куда подальше. Пока они размокают — займёмся платой. Сначала я расчитывал сделать батарею на 5 вольт, но когда плата уже была готова — решил впаять диоды по-другому (на листе блокнота набросал, кстати, масштаб 1:1, размер клетки 5Х5 мм).
Теперь достаём пинцетом диоды по одному и очищаем их от краски. Я просто ногтём сковыривал. Ничего сложного. Затем подключаем к одному из низ вольтметр, подставляем подопытного под лучи солнца или лампочки и находим плюсовой вывод, загибаем его, как на фото ниже.
Это необходимо из-за особенностей расположения кристалла — при таком размещении на плате кристалл будет освещён лучше всего, а значит получим больший ток и напряжение.
Выводы таким образом нужно загнуть у всех диодов.
Теперь нужно все диоды впаять в плату. У меня на это ушло около часа. Ну вот, плата готова, и можно испытывать — подключаем вольтметр и на солнце её!
Для испытания под нагрузкой подключил ионистор на 0,47 Ф. Самодельная Батарея Мозгочина заряжает его до 2,5 В примерно за 2 часа. Из расчётов получается ток примерно 0,3 мА (300 мкА). Плата получилась размером 65Х100 мм. Неплохо для самоделки.
А теперь сравним нашу конструкцию с заводской. Для этой цели я купил светодиодный фонарик за 50 р. 
Внутри, кроме солнечной батареи, находятся: хороший белый светодиод, аккумулятор (АА, Ni-Cd, 150 мА/ч, на фото он желтого цвета), и плату управления всем этим хозяйством ( ну как плата… одна четырёхногая микросхемка и резистор).
Солнечная батарея совсем маленькая — 3Х3 см. Честно говоря, я надеялся на большее. Но и на том китайцам спасибо)
А теперь сравним фабричную батарейку с нашим самопалом:
Батарея Мозгочина:
- площадь — 6500 мм.кв.;
напряжение — 2,5 В;
сила тока — 0,3 мА;
мощность — 0,75 мВт;
стоимость — около 150 руб;
Заводская батарея:
- площадь — 900 мм.кв.;
напряжение — 1,2 В;
сила тока — 5 мА;
мощность — 6 мВт;
стоимость — 50 Руб.
Итак, что мы имеем? При в семь раз большей площади и втрое большей стоимости Батарея Мозгочина выдаёт в восемь раз меньшую мощность. Что же получается, китайцы нас сделали? Не совсем. Во-первых нужно помнить, что это всё-таки самоделка. Во-вторых — она сделана из деталей, вообще-то для этого не предназначенных. Ну и кроме того, сравните механическую прочность китайского стекла и отечественного текстолита. Нашу батарею можно спокойно уронить с шестого этажа на асфальт — максимум что с ней случится — разобьются корпуса у пары диодов. Ничего критичного.
Выводы делать вам, но я свою батарею на запчасти не пущу, а буду использовать по назначению. Во-первых — её мощность не так уж и мала. А во-вторых просто приятно, что творение твоих рук работает практически на равных с заводской конструкцией.
Как сделать солнечную батарею своими руками из транзисторов.
Самодельная солнечная батарея, которая будет генерировать электрическую энергию, делается из полупроводниковых транзисторных элементов. Для этих целей хорошо подойдут биполярные транзисторы и, в частности, советского производства. Для изготовления солнечной батареи своими руками лучше всего использовать транзисторы серии КТ (кремневые транзисторы).
| Содержание: Инструменты для изготовления. Советский транзистор КТ819ГМ. Видео. |
Данные радиокомпоненты можно брать от старых телевизоров, радиоприёмни-ков, а также от других радиоэлектронных устройств, которые уже отслужили свой срок и являются частично неработающими. Необходимо выпаять транзисторы оттуда с помощью электрического паяльника. Далее, чтобы получить полноценный фотоэлемент, корпус транзистора (верхнюю часть) необходимо отпилить или сточить. Это можно сделать при помощи надфиля или ножовки по металлу. Делать это необходимо очень аккуратно, чтобы не повредить полупроводниковый элемент внутри.
Таким образом необходимо подготовить несколько полупроводниковых транзисторов для их дальнейшего электромонтажа в последовательную электрическую цепь. Чтобы дополнительно увеличить силу отдаваемого тока этой солнечной батареи, можно скомпоновать транзисторы попарно. Своими руками монтаж можно сделать как навесным монтажом, так и на платах из фольгированного текстолита или гетинакса – метод печатного радиомонтажа.
Сами транзисторы со срезанной верхней частью корпуса, крепятся на диэлектрической пластине, и в последующем производится пайка выводов транзисторов согласно электрической схеме. Данная самодельная солнечная батарея довольно быстро изготавливается при наличии всех необходимых компонентов и инструментов под рукой.
Инструменты для изготовления.
Для изготовления солнечной электростанции своими руками понадобятся следующие инструменты:
- электрический тестер;
- надфили различных профилей;
- ножовка по металлу;
- электрический паяльник;
- припой;
- канифоль;
- пинцет;
- гибкие медные провода;
- фольгированный текстолит или гетинакс;
- пластиковая пластина для монтажа самих фотоэлементов.
Фотоэлементы можно приклеить на пластину с помощью универсального клея.
Полученная таким образом солнечная батарея не обеспечит дом или квартиру электроэнергией ввиду низкого КПД (коэффициент полезного действия), но вполне подойдёт для зарядки сотового телефона, для работы радиоприёмника в походных условиях.
У транзисторов со срезанным верхом производят замер тестером по выводам, с каких выводов (база, эмиттер и коллектор) получается выход большего напряжения. Замер производится меду базой и эмиттером или коллектором. После этого производится установка на пластиковую пластину всех полупроводниковых транзисторов, и все выводы припаиваются по установленной радиоэлектронной схеме. База одного транзистора припаивается к коллектору или эмиттеру следующего транзистора. И в таком порядке собирается вся солнечная батарея. Полученную конструкцию со стороны фотоэлементов желательно прикрыть прозрачным элементом (стекло, прозрачный пластик, обычное оконное стекло). Это необходимо для прикрытия фотоэлементов от попадания на них пыли и воды, а также от возможных механических повреждений в процессе эксплуатации.
Также самодельную солнечную батарею можно делать из советских транзисторов марки МП37–МП42 и МП14–МП17 (структура полупроводникового кристалла n – p – nили структура p – n – p). Эти транзисторы имеют круглый металлический корпус в форме шляпки. Но по сравнению с транзисторами серий КТ 800 и КТ 900 имеют меньший размер и соответственно будут выдавать меньший ток и вольтаж, ввиду того что кристалл у них меньшего размера.
Советский транзистор КТ819ГМ.
На примере советского транзистора КТ819ГМ при его работе в качестве фотоэлемента приведены следующие данные:
база – плюсовой вывод, эмиттер – минусовой вывод, выдаваемое напряжение – 370 мВ, выдаваемый ток – 94 мкА, развиваемая мощность – 35 мВт / База и эмиттер – плюсовой вывод, коллектор – минусовой вывод, получаемое напряжение – 325 мВ, ток выдаваемый – 215 мкА, мощность – 70мВт/ База – плюсовой вывод, коллектор – минусовой вывод, напряжение – 340 мВ, токвыдаваемый – 260 мкА, мощность – 90 мВт/ Коллектор – плюсовой вывод, эмиттер – минусовой вывод, напряжение на выходе – 28 мВ, ток выдаваемый – 65 мкА, мощность – 1 мВт.
К примеру, чтобы получить напряжение в 1,5 вольта, необходимо собрать последовательно в линейку четыре транзистора (фотоэлементы), где плюсовые выводы с транзистора будут коллекторы элементов, а база будет плюсовым выходом. Соответственно, чтобы получить 12-14 вольт, требуется собрать солнечную панель с числом элементов 35-38 штук. Для увеличения выдаваемого тока и мощности от такой самодельной солнечной электро-станции, необходимо впаивать транзисторы параллельно по 2-3 элемента.
Использовать такую солнечную электростанцию можно в загородном доме для освещения в тёмное время суток. Для этого потребуется дополнить её небольшой аккумуляторной станцией на 12 вольт. Аккумуляторы можно приобрести в магазинах электроники. В дневное время эта электростанция будет заряжать аккумуляторы, а вечером от неё будет работать освещение внутри дома. Для освещения лучше использовать светодиодные панели ввиду их большей экономичности.
Солнечная батарея своими руками из старых транзисторов
Этим полезным свойством полупроводникового элемента мы и воспользуемся в рамках наших домашних самоделок.
 |
 |
|
Чтобы превратить трехэлектродный полупроводник в солнечный элемент, требуется срезать крышку радиокомпонента. Для этого фиксируем транзистор за металлический ободок в тисках и ножовкой аккуратно спиливаем крышку, но только очень осторожно, чтобы не повредить кристалл.
Солнечная батарея даст максимальные результаты под воздействием максимального светового потока, чтоб узнать в каком положении он наилучший в соответствии с нашими транзисторами, приступаем к измерению напряжения на всех выводах, и экспериментальным путем определяем на каких выводах можно получить лучший результат.
Для получения уровня в 1,5В на выходе солнечной батареи, транзисторы необходимо соединить последовательно (для этого нам понадобится как минимум пять транзисторов). Хотя для более стабильной работы калькулятора, рекомендую подключить параллельно вторую цепочку транзисторов.
Напоследок предлагаю посмотреть видео руководство по изготовлению транзисторной солнечной батареи:
|
| 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. Обсудить статью МОЩНАЯ САМОДЕЛЬНАЯ СОЛНЕЧНАЯ БАТАРЕЯ  (пока оценок нет) Загрузка... Сохранить себе в: |
