Советы по герметизации солнечных батарей
Герметизация солнечных панелей – необходимое условие при изготовлении солнечных батарей своими руками. Только качественное выполнение всей работы может гарантировать долгую и беспроблемную работу всей гелиоустановки. В противном случае хрупкие и даже нежные фотоэлементы достаточно быстро выйдут из строя даже под воздействием обычной пыли и дождевой влаги. Если не провести своевременную герметизацию, то не гарантирована и долговременная работа контактов и проводников. Они окислятся и перестанут функционировать.
Если учесть, что для сборки солнечных батарей используются полупроводники с серебрением, то важность проблемы герметизации становится очевидной.
Герметик для солнечных батарей
Для наилучшего качества можно воспользоваться или герметиком для солнечных батарей на силиконовой основе или купить заливочный компаунд-инкапсулянт. Последний вариант стал хорошей заменой EVA-пленке. С ним можно легко и быстро произвести герметизировать и изолировать солнечную батарею своими руками без особых проблем.
Высокие технологии на службе человека? В XXI веке все возможно. Установка солнечных батарей своими руками дает альтернативный источник энергии, не зависящий от перепадов напряжения в сети.
Изоляция солнечных батарей при помощи компаунда
Если для изоляции решено использовать компаунд–инкапсулянт (можно купить смесь «Sylgard 184»), то работы нужно проводить в такой последовательности:
на первом этапе нужно вклеить лицевое стекло и произвести в обязательном порядке обезжиривание. Данную операцию нужно проводить в два этапа. Изначально стекло протирается салфеткой, смоченной в бензине и сушится, затем то же самое делается, но уже с ацетоном. Между обезжириванием и началом работ не должно проходить более чем 3-4 часа;
смешать половину компаунда (0,5 кг) и половину катализатора, который входит в комплект. В получившейся смеси не должно оставаться сухих крупинок и комочков. Если купить компаунд в стандартной упаковке, то в ней находится 1 кг. инкапсулянта.
Вылить смесь на стекло и распределить максимально равномерно по всей поверхности. Если необходимо, использовать валики или кисти. Теперь дождаться момента, пока перестанут появляться пузыри воздуха. Обычно процесс занимает не более 5 минут.
выложить на подготовленное стекло цепочки элементов солнечных панелей лицевой стороной вниз. Для наибольшей надежности и фиксации, чтобы избежать повреждений и сдвигов обратные стороны скрепляются при помощи скотча
смешать оставшуюся часть инкапсулянта и катализатора компаунда.
Смесь равномерно распределяется поверх солнечных элементов. Первоначальное затвердение произойдет в течение 1-го часа.
Перевернуть стекло можно не ранее чем через 5-6 часов: именно столько нужно, чтобы смесь окончательно затвердела.
При раскладывании цепочек элементов нужно учесть:
Изоляция солнечных батарей своими руками при помощи герметика
Изоляция с помощью герметика для солнечных батарей – более дешевый и экономичный вариант, так как цена материала несравнимо меньше, чем компаунда. В данном случае не проводится сплошная обработка всех поверхностей. Для герметизации солнечных батарей своими руками таким способом нужно:
При всей дешевизне и экономии в деньгах при использовании герметика для изоляции солнечных батарей своими руками нельзя не отметить то, что компаунд дает возможность создать для всех элементов абсолютно одинаковую полимеризованную среду. Полностью исключается излишнее преломление солнечных лучей. Все фотоэлементы и контакты находятся под надежной и долговечной защитой. Герметик же не дает полную изоляцию от воздуха. Тыльная сторона клеится к стеклу не полностью, а точками, что неизбежно ведет к образованию воздушной прослойки. Результатом станет наличие некоторого преломления солнечных лучей, а следовательно, потеря энергии.
Изоляция солнечных батарей своими руками при помощи эпоксидной смолы
Можно выполнить работу по герметизации солнечных батарей своими руками и при помощи эпоксидной смолы. Технология в целом схожа с использованием компаунда. Самый большой минус – на морозе смола растрескается и полопается. Результатом станет или выход батарей из строя, или скорый ремонт с перезаливкой.
Солнечная панель своими руками
Шаг 1: С чего все началось
Я наблюдал, как растут мои счета за электроэнергию год за годом, просто потому, что современная бытовая техника постоянно стоит включенной в режиме ожидания. И в этом заключается не только вред окружающей среде, но и вред моему счету в банке, потому что я фактически плачу за “ничего”. Я не мог постоянно выключать устройства из сети, так как это усложняло их использование и отнимало лишнее время на постоянные настройки. Постепенно я начал искать возобновляемые источники энергии, чтобы компенсировать мои ненужные траты. Ветровая энергия была не вариант, я живу в очень тихом районе без ветров. Гидроэлектроэнергия тоже не подходит, так как я живу на равнине практически без рек. Поэтому солнечная энергия показалась мне наиболее удачным выбором.
Стоимость готовых солнечных систем просто громадная, такая установка не окупит себя и за 20 лет непрерывной работы. Я попытался завоевать один из правительственных грантов на такую систему, но их очень мало, и я не получил свой. Но это не заставило меня отказаться от цели, хоть я и не хотел платить так много денег за систему. Логичным решением было сделать ее самостоятельно. Да, вы все верно поняли, я захотел сделать свою собственную солнечную систему. Теперь я могу точно сказать, что это вполне возможно, все материалы доступны в местных магазинах или по интернету. Я не технический гений и не имею много опыта в работе с электричеством, я просто изучил конструкцию солнечных панелей, из чего они делаются, как можно собрать солнечную систему своими руками. В результате получился этот мастер-класс.
Для одной панели вам понадобится:
— 28 солнечных элемента с пиковой мощностью 3.1 Вт
— 2 листа стекла
— блокирующий диод на 6А
— 24 м ленточного провода шириной 2 мм
— 2 м ленточного провода 5 мм шириной
— флюс
— распределительная коробка
— клеммная колодка
— припой
— 1 м термоусадочной трубки
— 100% силиконовый герметик
— крестики для кафеля
— 2 алюминиевых уголка
Кроме того, понадобятся монтажные материалы. Общая стоимость одной панели составила 211.36 евро. Я привел список нужных материалов для ондй панели, а в конструкции предусмотрено две, один инвертор и прибор для измерения выработки. В сумме затраты на материалы составляют 441.72 евро или 20778 рублей.
Вскоре после планирования нужных материалов я нашел солнечные батареи онлайн. Собрав информацию с разных источников, я сделал монтажную схему проводки и закупил обычное стекло в местном магазине. Инструменты также были куплены на месте.
Монтажные материалы, такие как провода, монтажная коробка, шурупы, крепежные кронштейны, я не покупал, потому что все это уже пылилось в сарае.
Шаг 3: Производственный процесс
Я припаял солнечные элементы согласно монтажной электросхеме группами. Это суммировало напряжение всех ячеек для достижения желаемого выхода (максимально возможного). Я сделал панель из 28 ячеек (4 ряда по 7 элементов). В таком расположении и размере панель отлично помещалась в место в моем саду. В итоге я получал 28х0.5В=14В (в теории). Силу тока я до сих пор не знал, потому что купил недорогие элементы класса В для этого эксперимента (просто сэкономил).
Когда я закончил паять ячейки, все они были верх ногами (так как я спаивал из с задней стороны). Я капнул силикона на каждую панель и приклеил их к 4-миллиметровому листу стекла (этот лист будет задней стороной панели).
Я оставил это все сохнуть, чтобы силикон достаточно испарился (это действительно важно, чтобы ушли все лишние пары, поскольку они вступают в реакцию с припоем на батареях).
Затем я перевернул стеклянный лист и вставил небольшие крестики для кафеля между секциями (обычно их используют при кладке кафеля на стенах, чтобы соблюсти одинаковый зазор со всех сторон). Я сделал это для того, чтобы вместе со вторым листом стекла вся конструкция была более плотной и прочной. После расстановки крестиков я нанес слой силикона по краям стеклянного листа на расстоянии около 3 см от края (этот край нужен нам для заделки в следующих шагах).
Затем я разместил другой лист стекла поверх элементов, так что солнечные элементы теперь заключены между двумя листами стекла толщиной 4 мм (можно сказать, я застеклил элементы, это и был мой простой план).
Я оставил всю эту конструкцию сохнуть минимум сутки. Чем дольше, тем лучше. Между двумя листами стекла осталось пустое место по краям. Я залил это пространство герметиком. Я запечатал элементы двумя слоями силикона, и если один из них разгерметизируется, то второй надежно будет защищать батареи внутри. После нанесения второго слоя я оставил конструкцию сохнуть еще на 3 дня. Когда силикон полностью высох, я сделал рамку из алюминиевого профиля, чтобы защитить стеклянный корпус панели.
Шаг 5: Монтажная коробка
На задней стороне панели я сделал монтажную коробку с клеммной колодкой. На одной стороне блока идет +, а с другой стороны будет идти провод к инвертеру. Также в монтажной коробке есть диод между + с панели к +, идущему к инвертеру, это предотвращает поток электричества к панели, когда панель не производит никакого электричества (например, в темное время суток).
Шаг 7: Цифры и факты
В моем инвертере OK-4 не было встроенного дисплея для показа выработки, поэтому мне нужен был отдельный измеритель.
И этот калькулятор включается напрямую в розетку без суперсложных проводок (как раз то, что нужно).
Каждый солнечный элемент выдает 0.5В х 6А = 3Вт, но это максимальная мощность, при идеальных условиях. Для всей панели такая максимальная мощность составляет 28 ячеек х 3Вт = 84Вт.
Но по опыту знаю, что это очень оптимистические цифры, которые на деле обычно на 20% меньше. Так что в реальной жизни я ожидаю производительность примерно в 67Вт.
Моя панель точно не расположена идеально к солнцу, но сейчас это не так и важно. Панели расположены под углом 10 градусов (вместо 35) и не точно на юг.
Но это временная установка, я просто хочу посмотреть, как они себя ведут в реальных условиях при холодной температуре воздуха, куче дождей и затуманенного солнца.
В ближайшем будущем я поправлю установку.
Учитывая все факторы, панели вырабатывают по 15В х 3А = 45Вт каждая при условии, что напряжение ячеек используется по максимуму.
Сила тока может увеличиться путем изменения угла наклона панелей больше к солнцу, но сейчас это невозможно в том месте, где я их расставил.
Шаг 8: Рабочие показатели
В среднем панели вырабатывают по 500 Вт в неделю, учитывая, что все работает в обычных условиях. Сейчас критики скажут, что это вообще ничто, но учитывая, что панели могут давать больше, если я поменяю угол/расположение, и то, что мои панели меньше стандартных плюс это всего 3 панели, то цифры не кажутся такими уж маленькими. Моей целью было компенсировать трату энергии на бытовую технику, работающую в режиме ожидания. И в этом я преуспел. Не учитывая надежность конструкции (на проверку требуется больше времени), я могу сказать, что самодельная солнечная система работает также хорошо, как и те, что можно купить в магазине.
Шаг 9: Мысли на будущее
В будущем я планирую проверить панели на прочность, так как я пока не знаю, как они поведут себя в длительном периоде, учитывая разнообразие погодных условий, в которых им придется функционировать.
После этого я хочу сделать систему следования за солнцем и более крупные по размеру панели.
Так мне удастся получить больше электроэнергии, так как это будут более мощные панели, которые всегда будут оптимально направлены к солнцу.
И конечно же, все полученные знания я разделю с читателями, чтобы каждый смог повторить это у себя дома.
Специально для критиков: да, вы правы, это не бесплатная электроэнергия, так как я оплачиваю материалы. Но со временем мои панели окупаются, и начинают работать на меня, принося урожаи с солнца.
Зачем ждать завтра, если уже сегодня можно начать экономить?
Выбор герметика для герметизации солнечных батарей
Альтернативное энергоснабжение для дачи или дома – в последнее время всё больше людей задумываются об этом. И установление солнечной батареи (СБ) на крыше дома, отличный и не дорогой вариант.
В интернете существует много статей где купить комплектующие, схемы сборки и рекомендации где и как установить солнечную батарею. Мы же хотим акцентировать внимание и дать советы чем правильно герметизировать солнечную батарею. Поскольку от качества герметизации будет зависеть дальнейшая работа вашей СБ. Герметизация необходима для защиты хрупких элементов от воздействия внешних воздействий (пыль, дождь, снег, грязь, птицы и т.п.). Качественная герметизация предохраняет паяные контакты, тонкие проводники от окисления.
Виды и плюсы/минусы герметиков:
-Новый оптически прозрачный силиконовый герметик (как вода) Силагерм 2106 – выпускается на основе жидкого прозрачного силиконового каучука СКТН А и прозрачного отвердителя. После смешения двух компонентов, компаунд выливается или наносится кистью на герметизируемую поверхность и в течении 1- 6 часов компаунд отверждается. Усадка герметика 0,5-1%. В некоторых случаях, для улучшения адгезии рекомендуется использовать Подслой П-11.
— Нейтральные прозрачные строительные герметики в тубах – удобство нанесения на узкие элементы. Достаточно вязкий – плохо растекается. Усадка в зависимости от производителя от 2 до 15%
— Кислые однокомпонентные силиконовые герметики в тубах (в том числе санитарные) – не рекомендуются, т.к. уксусная кислота входящая в состав герметика окисляет контакты. Усадка герметика в зависимости от производителя от 5 до 30. % (чем дешевле, тем усадка больше), поэтому очень часты случаи когда герметик вырывает проводник от места контакта. Плюс у этого вида герметика только в хорошей адгезии.
— Эпоксидные составы – очень прочный компаунд, имеет высокую адгезию к материалам. Но при необходимости починить вышедший из строя элемент нет возможности «расковырять», отремонтировать и заново залить поверху. Силиконовые герметики в этом плане выигрывают. И самое важное, что при низких (минусовых) температурах смола отслаивается и трескается.
— Прозрачные однокомпонентные и двухкомпонентные полиуретановые герметики, бывают 2-х видов: отверждаемые при температуре, что очень неудобно при герметизации солнечной батарее в домашних условиях и отверждаемые при комнатной температуре. Основной минус полиуретановых герметиков, что при попадании УФ герметик желтеет, так же в России такие герметики не производятся, только перепродаются или перефасовываются импортные. Поэтому стоимость этих герметиков очень высокая.
Заливка солнечной батареи инкапсулянтом
Одним из важнейших условий многолетней и эффективной работы самостоятельно собранной солнечной батареи является качественная герметизация солнечных элементов.
Компаунд показал себя как отличная замена EVA пленки. Процесс заливки солнечной панели довольно прост, герметизация получается качественная.
Для эксперимента был взят этот инкапсулянт.
В комплекте идет 1 кг инкапсулянта и 30 грамм катализатора.
Стекло, предварительно вклеенное в рамку тщательно обезжиривается.
Можно использовать спирт или ацетон.
Вначале смешиваем 0,5 кг инкапсулянта
Добавляем туда 15 грамм катализатора
Тщательно размешиваем
Выливаем смесь на поверхность стекла и равномерно распределяем кистью.
Ждем примерно 5 минут для того, что бы из смеси вышли пузырьки воздуха.
Заранее спаянные цепочки по 9 солнечных элементов выкладываем на стекло. На цепочки предварительно были наклеены полоски клейкой ленты для укрепления конструкции.
Замешиваем остальное количество инкапсулянта
Выливаем оставшееся количество смеси на элементы и распределяем кистью по всей поверхности.
Смотрим на панель снизу и выгоняем из под элементов оставшиеся пузырьки воздуха легким нажимом пальца.
Далее, распределяем цепочки элементов с равными зазорами.
На этом этапе очень важно соблюсти абсолютно горизонтальную поверхность, иначе цепочки сдвинутся в сторону.
Можно просто постоянно контролировать положение цепочек в течении одного часа, пока инкапсулянт схватится.
Получается ровная, влагостойкая и абсолютно прозрачная поверхность.
Примерно через 5-6 часов герметик достигает прочности, при которой можно переворачивать панель.
В моем случае под элементами осталось небольшое количество мелких пузырьков воздуха, но это из за того, что я не дал достаточного количества времени для их выхода. В любом случае, при замерах выдаваемой мощности, снижения оной не замечено.
Изготовление солнечных панелей с применением прозрачной эпоксидной смолы
Цель была сделать пусть и дорогие панели, но чтобы они прослужили долго и выглядели нормально, поэтому пришлось покупать дорогую эпоксидную смолу. Еще есть хороший вариант, это ламинирование элементов пленкой EVA, но в домашних условиях невозможно это качественно сделать, нужен как минимум мощный фен и много терпения, при том что пленка эта тоже дорогая.
Набор для сборки солнечной панели.
Набор всех необходимых элементов. В наборе элементов так-же идут необходимые для пайки элементов шины и карандаш с флюсом.
А это специальная супер-прозрачная эпоксидная смола.
Сначала решил попробовать залить один элемент в качестве эксперимента, посмотреть на прозрачность, и как долго она твердеет. Выбрал из набора элемент что по хуже и залил. Вот что получилось на снимке ниже, прозрачность идеальная.
Солнечная панель своими руками.
Дальше принялся за изготовление алюминиевой рамки. После того как рамку сделал, по периметру нанес слой силиконового герметика, и вложил стекло. Получилась герметичная рама. Оставил высыхать.
Далее все подготовил к пайке элементов. Приготовил 250 грамм эпоксидной смолы и налил ее прямо на стекло, разогнал по всей поверхности. Потом прямо в смолу разложил как должны быть рядами все 36 элементов, и по-быстрому их спаял между собой. Элементы кстати немного вогнутой форму и края немного отстают от стекла, поэтому временно приходилось прижимать элементы всякими тяжелыми предметами.
Паять решил прямо в раме так-как если заранее спаять то можно поломать хрупкие элементы при переносе на стекло, а если сначала спаять, а потом заливать эпоксидной смолой, под элементами останутся воздушные пузыри, которые трудно выгонять и можно так сломать элементы. Получилась вот такая готовая солнечная панель.
Далее развел еще 100 грамм эпоксидной смолы и залил полностью элементы.
Вот так теперь выглядит тыльная сторона панели, все элементы герметичны и защищены от внешней окружающей среды.
Вторую панель сделал точно так-же, теперь есть две солнечные панели общей мощностью 120 ватт.
В итоге на изготовление этих двух панелей я потратил 5000 рублей, результат хороший, так-как заводские панели такой мощности стоят более 10000 рублей, а эти получились не хуже и значительно дешевле.
