Постройте маленькую, портативную солнечную панель, которая зарядит две перезаряжающихся батареи AA. Вы сможете взять с собой эти солнечные батареи на отдых, работу или в путешествие. Или используйте панель непосредственно в качестве источника энергии для электроники. 

Шаг 1. Немного теории и опыта
Панель состоит из восьми 3x8 см. солнечных ячеек, последовательно связанных с блокировочным диодом, установленных на коробе и защищенных прозрачной пластмассой. В этой конфигурации солнечная панель обеспечивает приблизительно 250 милиампер в 4 в, которые зарядят две батареи в течении дня, в зависимости от погоды и способности батарей. Другие конфигурации солнечных ячеек возможно обеспечат более или менее энергии, например, непосредственно зарядку батареи сотового телефона на 3.6 вт, или позволят более быстро зарядить батареи AA.



Моя оригинальная идея состояла в том, чтобы использовать несколько маленьких 3x8 см солнечных ячеек, которые я купил год назад, чтобы зарядить мой сотовый телефон. Для моей первой панели я соединил девять ячеек последовательно и просто установил их на поверхности без покрытия. Она произвела достаточно электричества, чтобы зарядить мой сотовый телефон.

Однако, у неё было несколько недостатков. Во-первых, я обнаружил, что иногда нужно зарядить телефон, когда солнце не светит. Во-вторых, когда я хотел позвонить, телефон частенько оказывался на подзарядке снаружи — на улице или балконе, в то время как я был внутри. В-третьих, ячейки испачкались, а некоторые даже сломалась. Наконец, разряд батареи в темное время суток (никакого блокировочного диода не было).

Мое решение этих проблем было таким: зарядить две батареи AA вместо сотового телефона и поместить заряженные батареи в устройство, которое заряжает телефон. Чтобы лучше защитить ячейки, я обклеивал их жестким картоном и покрывал их прозрачным пластмассовым листом. Был установлен блокировочный диод для предотвращения разрядки батареи в ночное время.

Всё это помогает понять некоторые основные принципы о солнечных ячейках прежде, чем проектировать панель. Все солнечные ячейки, как и мультикристаллические , производят 0.5 в или около того. Размер ячейки определяет силу тока. Полноразмерная ячейка (15x15 см) может произвести до пяти ампер при наличии прямого солнечного излучения.

Чтобы увеличить напряжение панели, соединяем ячейки последовательно и соответственно для того чтобы увеличить силу тока, паралелим их.

Шаг 2. Материалы для солнечной панели
Итак, давайте подготовим материалы, которые нам понадобятся:

1) восемь солнечных ячеек (я купил мультикристаллические ячейки в инете. Попробуйте поищите в Google или на каком-нибудь «птичем» рынке.);
2) отрезок провода;
3) ленточный провод (Плоский провод обычно имел обыкновение соединять солнечные ячейки друг с другом. Я купил ячейки с лентой, уже приложенной к фронту каждой ячейки. Вы можете соединить с регулярным проводом, но плоская лента менее вероятно заставит ячейки раскалываться после установки);
4) прозрачная пластмасса (я использовал пластмассу примерно 2 мм толщиной);
5) 4-6 винтиков;
6) держатель батареи для двух батарей AA;
7) деревянная доска;
8) краска;
9) клей (я использовал клей/изолятор, предназначенный для ванных, но кремний должен работать прекрасно);
10) припой;
11) паяльник;
12) кусачки;
13) дрель;
14) кисть;
15) пила;
16) диод.

Шаг 3. Изготовление установки
Обрежьте плоскую часть доски до правильного размера, чтобы получить установку для солнечных ячеек.

Я устроил солнечные ячейки в двух колонках четырех рядов как на фото выше (чтобы сделать панель более квадратной, чем прямоугольной). Это покрывает примерно 17x10 см, плюс я добавил дополнительное пространство для того, чтобы прикрутить пластмассовый лист и обеспечить защиту установке, в общем итоговый размер для деревянной установки получился примерно 20x14 см.

Теперь покрасьте и отложите доску. Пусть высохнет.



Шаг 4. Работа с ячейками
Все ячейки будут соединены последовательно, то есть, передняя сторона каждой ячейки будет связана с обратной стороной следующей ячейки последовательно.

Нарежьте ленту на десять (приблизительно 4 см) частей. Спаяйте восемь из них с передними сторонами всех восьми ячеек, позволяя приблизительно половинке части торчать от каждой ячейки. (Дополнительные будут спаяны с обратной стороной следующей ячейки в ряду). Я нашел самым простым припаять сначала к половине каждой ленты, дать им охладиться, затем поместить спаянную часть ленты на вершину ячейки и спаивать её не добавляя больше припоя.

Теперь примените припой к вершине части каждой ленты, которая находится вне ячеек. Этот припой будет использоваться, чтобы соединиться с обратной стороной ячеек.

Осторожно переверните ячейки и уложите их в двух колонках четырех рядов. Поместите их как можно ближе друг к другу, но чтобы они не прикасались (возможно на расстоянии одна четверть дюйма — они расширятся при высокой температуре). Согните ленты таким образом, чтобы спаянные части касались задних частей ячеек. Припаяйте ленты с задними частями.

Спаяйте две остающихся части ленты к двум не спаянным задним частям. Не забудьте сначала применять припой к ленте.

У Вас должно теперь быть два набора четырех ячеек с лентами, торчащими впереди и сзади у каждого набора.

на фото как правильно соединять:


Продолжаем работать с ячейками.
Итак, два набора ячеек находятся вверх тормашками, размещаем их рядом друг с другом, поскольку мы хотим сделать из них панель. Удостоверьтесь, что концы каждого набора соединили лентами с противоположной стороной ячеек. Таким образом, ячейке наверху одной колонки нужно приложить её главную ленту к передней стороне, в то время как главной ячейке другой колонки нужно приложить ее главную ленту к обратной стороне.

Теперь, когда они размещены, отрежьте часть провода до правильной длины, чтобы соединить две главных ленты. 

Припаяйте провод к лентам как на фото:


Вы можете осторожно перевернуть ячейки и сделать тест непрерывности. В полном солнечном свете они должны произвести приблизительно 4 Вт и 250 милиампер. Сделайте любые затруднительные положения для ячеек, теперь переверните ячейки вверх тормашками снова.

Шаг 5. Соединение ячеек с установкой
Используя чистый листок бумаги, создайте шаблон: прочертите схему установки, построенной в шаге 3, на листок бумаги. Схема будет использоваться, чтобы поместить ячейки на установку.

Осторожно двигайте шаблон под ячейками и поместите их в пределы схемы. Оставьте достаточно места со всех сторон, чтобы приложить прозрачное пластмассовое покрытие и для двух проводов, которые будут припаяны к ячейкам.

Намажьте клеем каждую ячейку. Не намазывайте слишком много, чтобы клей не растёкся после прижатия.

Держите установку над ячейками и, используя схему шаблона как гид, мягко опустите и нажмите установку на ячейки. Поднимайте установку, мы надеемся, с ячейками, прикрепленными на клей, и переверните её. Вы можете подкорректировать расположение и удостовериться, что каждая ячейка хорошо прилеплена к установке.

на фото слева внизу уже припаян диод:


Шаг 6. Подсоединение проводов
Отрежьте два приблизительно 15 см провода. Припаяйте один к ленте, приложенной к обратной стороне ячейки на основании так, чтобы провод был указан направо, куда он выйдет из панели. Это — заземление. К остающейся ленте, спаяйте диод. Ориентация диода важна — удостоверьтесь, что он не блокирует электрический поток. Если это происходит, полностью измените его. Соедините второй провод с диодом и сделайте, чтобы он также пошёл направо:



Шаг 7. Создание покрытия
Вырежьте часть прозрачной пластмассы размером с установку. Вырежьте четыре части пластмассы, чтобы положить их по краям установки вокруг ячеек. Эти части должны быть достаточно толстыми, проверьте — как только пластмассовое покрытие разместите сверху, то оно не должно касаться ни одной из ячеек. Удостоверьтесь, что есть маленькое отверстие в нижней правой стороне для двух проводов, чтобы они могли выходить из панели.

Приложите части конструкции к установке с небольшим количеством клея вдоль всей длины каждой части. Поместите провода соединителя, чтобы они выходили из конструкции (внизу справа). Как только эти четыре части и провода безопасно размещены, панель покрывают пластмассой и сверлят отверстия для деревянных винтов. Сделайте отверстия в пластмассе только немного больше чем винты, чтобы пластмасса не лопнула. Переверните панель и запечатайте щели, особенно где торчат провода. Пластырь или силикон вокруг сторон должны не пускать воду.

на фото вверху: части для краёв установки вокруг ячеек, внизу: защитный щит пластмассы


Шаг 7. Присоединение держателя батареек
Спаяйте провода держателя батареи с проводами соединителя солнечной панели, удостоверяясь, что положительные и отрицательные связи правильны.

Чтобы защитить держатель батареи от дождя, поместите его в пластмассовый контейнер.



Шаг 8. Зарядка на Солнце.
Солнечная панель готова — помещайте её на солнце и заряжайте батареи. Я оцениваю, что солнечная панели понадобится 10-12 часов, чтобы полностью зарядить мои 1800 mAh батарейки.

Хотя диод будет препятствовать тому, чтобы батареи разряжались в солнечную панель, нет никакой защиты против разрядки, так что не пропускайте слишком долго чтобы батареи были заряжены и находились в держателе для батарей.

Шаг 9. Возможные модификации
Солнечная панель работала на меня в течение прошлого месяца. Батареи AA заряжались через день или два, и пластмассовое покрытие пока защитило ячейки.

С некоторым временем я хотел бы улучшить солнечную панель. Кроме того, я действительно хотел бы оставить панель снаружи надолго и заряжать батареи внутри, что будет удобно и защитило бы батареи от температурных перепадов. Пока что я беру панель и батареи наружу, когда там хорошая погода.

Небольшая работа над этим проектом помогла бы ему развиться, чтобы зарядить 12-вольтовые батареи или возможно внешнюю батарею ноутбука.