Comment fabriquer une batterie solaire de vos propres mains : instructions d'auto-assemblage

Les panneaux solaires sont une source d’énergie qui peut être utilisée pour produire de l’électricité ou de la chaleur pour un bâtiment de faible hauteur. Mais les panneaux solaires coûtent cher et sont inaccessibles à la plupart des habitants de notre pays. Êtes-vous d'accord?

C'est une autre affaire lorsque vous fabriquez vous-même une batterie solaire - les coûts sont considérablement réduits et cette conception ne fonctionne pas moins bien qu'un panneau produit industriellement. Par conséquent, si vous envisagez sérieusement d'acheter une source d'électricité alternative, essayez de la fabriquer vous-même - ce n'est pas très difficile.

Cet article portera sur la fabrication de panneaux solaires. Nous vous indiquerons de quels matériaux et outils vous aurez besoin pour cela. Et un peu plus bas, vous trouverez des instructions étape par étape avec des illustrations qui démontrent clairement l'avancement des travaux.

En bref sur l'appareil et son fonctionnement

L'énergie solaire peut être convertie en chaleur, lorsque le vecteur énergétique est un fluide caloporteur, ou en électricité, collectée dans des batteries. La batterie est un générateur fonctionnant sur le principe de l'effet photoélectrique.

La conversion de l'énergie solaire en électricité se produit après que les rayons du soleil frappent les plaques de photocellules, qui constituent la partie principale de la batterie.

Dans ce cas, les quanta de lumière « libèrent » leurs électrons des orbites extrêmes. Ces électrons libres produisent un courant électrique qui traverse le contrôleur et s'accumule dans la batterie, puis est acheminé vers les consommateurs d'énergie.

Les éléments en silicium agissent comme des plaques de photocellules. Une plaquette de silicium est recouverte sur une face d’une fine couche de phosphore ou de bore, un élément chimique passif.

À cet endroit, sous l'influence de la lumière du soleil, un grand nombre d'électrons sont libérés, qui sont retenus par le film de phosphore et ne se séparent pas.

À la surface de la plaque se trouvent des « pistes » métalliques sur lesquelles s’alignent des électrons libres, formant un mouvement ordonné, c’est-à-dire électricité.

Plus il y a de tranches de silicium-photocellules, plus il est possible d'obtenir de courant électrique. En savoir plus sur le principe de fonctionnement d'une batterie solaire Plus loin.

La couche supérieure des plaques de photocellules est recouverte d'une couche qui empêche la réflexion de la lumière solaire sur les plaques, augmentant ainsi leur efficacité.

Matériaux pour créer une plaque solaire

Lorsque vous commencez à construire une batterie solaire, vous devez vous approvisionner en matériaux suivants :

• plaques-photocellules de silicate;
• panneaux de particules, coins et lattes en aluminium ;
• caoutchouc mousse dur de 1,5 à 2,5 cm d'épaisseur;
• un élément transparent qui sert de base aux tranches de silicium ;
• vis, vis autotaraudeuses;
• mastic silicone pour usage extérieur;
• fils électriques, diodes, bornes.

La quantité de matériaux nécessaire dépend de la taille de votre batterie, qui est le plus souvent limitée par le nombre de cellules solaires disponibles. Les outils dont vous aurez besoin sont : un tournevis ou un jeu de tournevis, une scie à métaux pour le métal et le bois, un fer à souder. Pour tester la batterie finie, vous aurez besoin d'un ampèremètre.

Examinons maintenant plus en détail les matériaux les plus importants.

Plaquettes de silicium ou cellules solaires

Les photocellules pour batteries sont de trois types :

• polycristallin;
• monocristallin;
• amorphe.

Les plaquettes polycristallines se caractérisent par un faible rendement. L'ampleur de l'effet bénéfique est d'environ 10 à 12 %, mais ce chiffre ne diminue pas avec le temps. La durée de vie des polycristaux est de 10 ans.

Une batterie solaire est assemblée à partir de modules, eux-mêmes constitués de convertisseurs photoélectriques. Les batteries à cellules solaires en silicium rigide sont une sorte de sandwich à couches successives montées dans un profilé en aluminium.

Les cellules solaires monocristallines offrent un rendement plus élevé - 13 à 25 % et une longue durée de vie - plus de 25 ans. Cependant, avec le temps, l’efficacité des monocristaux diminue.

Les convertisseurs monocristallins sont produits en sciant des cristaux cultivés artificiellement, ce qui explique la photoconductivité et la productivité les plus élevées.

Les photoconvertisseurs à film sont produits en déposant une fine couche de silicium amorphe sur une surface flexible en polymère.

Les batteries flexibles au silicium amorphe sont les dernières nouveautés. Leur convertisseur photoélectrique est pulvérisé ou fondu sur une base polymère. Le rendement est d'environ 5 à 6 %, mais les systèmes de films sont extrêmement faciles à installer.

Les systèmes de film avec photoconvertisseurs amorphes sont apparus relativement récemment. Il s'agit d'un type extrêmement simple et extrêmement bon marché, mais il perd plus rapidement ses qualités de consommation que ses concurrents.

Il n'est pas pratique d'utiliser des photocellules de différentes tailles. Dans ce cas, le courant maximum produit par les batteries sera limité par le courant du plus petit élément. Cela signifie que les plaques plus grandes ne fonctionneront pas à pleine capacité.

Lors de l'achat de cellules solaires, renseignez-vous auprès du vendeur sur le mode de livraison ; la plupart des vendeurs utilisent la méthode du cirage pour éviter la destruction des éléments fragiles.

Le plus souvent, pour les batteries faites maison, on utilise des photocellules mono- et polycristallines mesurant 3x6 pouces, qui peuvent être commandées dans des magasins en ligne tels que E-bye.

Le coût des photocellules est assez élevé, mais de nombreux magasins vendent des éléments dits du groupe B. Les produits classés dans ce groupe sont défectueux, mais adaptés à l'utilisation, et leur coût est 40 à 60 % inférieur à celui des plaques standards.

La plupart des magasins en ligne vendent des cellules photovoltaïques par lots de 36 ou 72 plaques de conversion photovoltaïques. Pour connecter des modules individuels à une batterie, des bus seront nécessaires et des terminaux seront nécessaires pour se connecter au système.

Cadre et élément transparent

Le cadre du futur panneau peut être réalisé à partir de lattes de bois ou de coins en aluminium.

La deuxième option est préférable pour plusieurs raisons :

• L'aluminium est un métal léger qui n'exerce pas de charge importante sur la structure de support sur laquelle la batterie doit être installée.
• Lorsqu’un traitement anticorrosion est effectué, l’aluminium n’est pas susceptible de rouiller.
• N'absorbe pas l'humidité de l'environnement et ne pourrit pas.

Lors du choix d'un élément transparent, vous devez faire attention à des paramètres tels que l'indice de réfraction de la lumière solaire et la capacité d'absorber le rayonnement infrarouge.

L'efficacité des photocellules dépendra directement du premier indicateur : plus l'indice de réfraction est bas, plus l'efficacité des plaquettes de silicium est élevée.

Le coefficient de réflexion minimum concerne le plexiglas ou sa version moins chère - le plexiglas. L'indice de réfraction du polycarbonate est légèrement inférieur.

La valeur du deuxième indicateur détermine si les cellules solaires au silicium elles-mêmes chaufferont ou non. Moins les plaques sont exposées à la chaleur, plus elles dureront longtemps. Le rayonnement IR est mieux absorbé par le plexiglas spécial absorbant la chaleur et le verre avec absorption IR. Le verre ordinaire est un peu pire.

Si possible, la meilleure option serait d'utiliser du verre transparent antireflet comme élément transparent.

En termes de rapport coût/réfraction de la lumière et absorption du rayonnement IR, le plexiglas est la meilleure option pour la fabrication de panneaux solaires.

Conception du système et sélection du site

Le projet de système solaire comprend des calculs de la taille requise de la plaque solaire. Comme mentionné ci-dessus, la taille de la batterie est généralement limitée par des cellules solaires coûteuses.

La batterie solaire doit être installée selon un certain angle, ce qui garantirait une exposition maximale des tranches de silicium à la lumière du soleil. La meilleure option est celle des batteries capables de modifier l'angle d'inclinaison.

L'emplacement d'installation des plaques solaires peut être très diversifié : au sol, sur un toit en pente ou plat d'une maison, sur les toits des locaux techniques.

La seule condition est que la batterie soit placée du côté ensoleillé du site ou de la maison, et non à l'ombre de la haute cime des arbres. Dans ce cas, l'angle d'inclinaison optimal doit être calculé à l'aide d'une formule ou à l'aide d'un calculateur spécialisé.

L'angle d'inclinaison dépend de l'emplacement de la maison, de la période de l'année et du climat. Il est souhaitable que la batterie ait la capacité de modifier l'angle d'inclinaison suite aux changements saisonniers de la hauteur du soleil, car Ils fonctionnent plus efficacement lorsque les rayons du soleil tombent strictement perpendiculairement à la surface.

Pour la partie européenne des pays de la CEI, l'angle d'inclinaison stationnaire recommandé est de 50 à 60 º. Si la conception prévoit un dispositif permettant de modifier l'angle d'inclinaison, alors en hiver, il est préférable de placer les batteries à 70 º par rapport à l'horizon, en été à un angle de 30 º

Les calculs montrent qu'1 mètre carré de système solaire permet d'obtenir 120 W. Par conséquent, grâce à des calculs, il peut être établi que pour fournir à une famille moyenne 300 kW d'électricité par mois, un système solaire d'au moins 20 mètres carrés est nécessaire.

Il sera problématique d'installer immédiatement un tel système solaire. Mais même l'installation d'une batterie de 5 mètres permettra d'économiser de l'énergie et apportera une modeste contribution à l'écologie de notre planète. Nous vous conseillons également de vous familiariser avec le principe de calcul de la quantité requise panneaux solaires.

Une batterie solaire peut être utilisée comme source d’énergie de secours lors de pannes fréquentes de l’alimentation électrique centralisée. Pour la commutation automatique, il est nécessaire de prévoir un système d'alimentation sans interruption.

Un tel système est pratique dans la mesure où lors de l'utilisation d'une source d'électricité traditionnelle, la recharge est effectuée en même temps batterie du système solaire. L'équipement qui dessert la batterie solaire est situé à l'intérieur de la maison, il est donc nécessaire de lui prévoir un local spécial.

Lorsque vous placez des batteries sur le toit en pente d'une maison, n'oubliez pas l'angle d'inclinaison du panneau ; l'option idéale est lorsque la batterie dispose d'un dispositif permettant de modifier l'angle d'inclinaison de manière saisonnière.

Installer un panneau solaire étape par étape

Après avoir choisi un endroit pour placer le panneau solaire et l'équipement d'entretien du système solaire, ainsi que disposer de tous les matériaux et outils nécessaires, vous pouvez commencer à installer la batterie.

Lors de l'installation, il est nécessaire de respecter les précautions de sécurité, notamment lors de la réalisation installation d'un panneau fini sur le toit de la maison. Examinons un algorithme étape par étape sur la façon de fabriquer une batterie solaire.

Étape n°1 : souder les contacts des plaquettes de silicium

L'installation d'une batterie solaire maison commence souvent par souder les conducteurs des photocellules. Bien sûr, si vous en avez l'occasion, il est préférable d'acheter immédiatement des photocellules avec conducteurs, car La soudure est un travail très difficile et minutieux qui prend beaucoup de temps.

La soudure s'effectue comme suit :

1. On prend une photocellule en silicium sans conducteurs et une bande conductrice métallique.
2. Les conducteurs sont découpés à l'aide d'un flan de carton, leur longueur est 2 fois supérieure à la taille de la plaquette de silicium.
3. Le conducteur est soigneusement disposé sur la plaque. Il y a deux conducteurs par élément.
4. Il est nécessaire d'appliquer de l'acide à l'endroit où la soudure sera effectuée pour travailler avec un fer à souder.
5. Souder à l'aide d'un fer à souder en fixant soigneusement le conducteur à la plaque.

Pendant le processus de soudage, vous ne pouvez pas exercer de pression sur l'élément en silicate, car il est très fragile et peut se casser ! Si vous avez la chance d'avoir acheté des photocellules avec des contacts prêts à l'emploi, vous vous épargnerez un travail long et complexe en passant directement à la réalisation du cadre de la future batterie.

La soudure des contacts pour les photocellules défectueuses du groupe B s'effectue de la même manière et dans le même sens que pour les plaques entières

Étape n°2 : fabriquer un cadre pour une batterie solaire

Le cadre est l'endroit où seront installées les photocellules. Pour fabriquer le cadre, on prend des coins et des lattes en aluminium, à partir desquels les cadres sont fabriqués. La taille des coins recommandée est de 70 à 90 mm.

Du mastic silicone est appliqué à l’intérieur des coins métalliques. Les coins doivent être soigneusement scellés, la durabilité de l'ensemble de la structure en dépend.

Une fois le cadre en aluminium prêt, nous procédons à la fabrication du boîtier arrière. La coque arrière est une caisse en bois en aggloméré avec des côtés bas.

Les côtés hauts créeront une ombre sur les photocellules, leur hauteur ne doit donc pas dépasser 2 cm. Les côtés sont vissés à l'aide de vis autotaraudeuses et d'un tournevis.

Des trous d'aération sont réalisés en panneaux de particules au bas du boîtier. La distance entre les trous est d'environ 10 cm.Un élément transparent (plexiglas, verre antireflet, plexiglas) est installé dans le cadre en aluminium.

L'élément transparent est embouti et fixé, sa fixation s'effectue à l'aide de ferrures : 4 dans les coins, ainsi que 2 sur le côté long et 1 sur le côté court du cadre. Le matériel est fixé avec des vis.

Le cadre de la batterie solaire est prêt et vous pouvez passer à la partie la plus importante : l'installation des photocellules. Avant l'installation, il est nécessaire de nettoyer le plexiglas de la poussière et de le dégraisser avec un liquide contenant de l'alcool.

Étape #3 - installation de tranches de silicium-photocellules

Le montage et le soudage de plaquettes de silicium sont la partie la plus longue de la création d'un panneau solaire DIY. Tout d’abord, nous plaçons les photocellules sur le plexiglas avec les plaques bleues tournées vers le bas.

Si c'est la première fois que vous assemblez une batterie, vous pouvez utiliser un tampon de marquage pour positionner les plaques exactement à une petite distance (3 à 5 mm) les unes des autres.

1. Nous soudons les photocellules selon le schéma électrique suivant : les pistes « + » sont situées sur la face avant de la plaque, « - » - sur la face arrière. Avant de souder, appliquez soigneusement du flux et de la soudure pour connecter les contacts.
2. Nous soudons toutes les photocellules séquentiellement en rangées de haut en bas. Les lignes doivent alors également être reliées entre elles.
3. Commençons par coller les photocellules. Pour ce faire, appliquez une petite quantité de mastic au centre de chaque plaquette de silicium.
4. Nous retournons les chaînes obtenues avec des photocellules (là où se trouvent les plaques bleues) et plaçons les plaques selon les marquages ​​que nous avons faits plus tôt. Appuyez doucement sur chaque plaque pour la maintenir en place.
5. Nous connectons les contacts des photocellules extérieures au bus, respectivement « + » et « - ».Il est recommandé d'utiliser un conducteur argenté plus large pour le bus.
6. La batterie solaire doit être équipée d'une diode de blocage, qui est connectée aux contacts et empêche les batteries de se décharger à travers la structure la nuit.
7. Nous perçons des trous dans le bas du cadre pour faire sortir les fils.

Les fils doivent être fixés au cadre de manière à ce qu'ils ne pendent pas, cela peut être fait à l'aide de mastic silicone.

Étape #4 - Testez la batterie avant de la sceller

Un test du panneau solaire doit être effectué avant de le sceller, afin de pouvoir éliminer les défauts qui surviennent souvent lors du soudage. Il est préférable de tester après avoir soudé chaque rangée d'éléments - cela permet de détecter beaucoup plus facilement où les contacts sont mal connectés.

Pour les tests, vous aurez besoin d’un ampèremètre domestique ordinaire. Les mesures doivent être prises par une journée ensoleillée à 13-14 heures, le soleil ne doit pas être caché par les nuages.

Nous sortons la batterie à l'extérieur et l'installons conformément à l'angle d'inclinaison préalablement calculé. Nous connectons l'ampèremètre aux contacts de la batterie et mesurons le courant de court-circuit.

Le point du test est que la puissance de fonctionnement du courant électrique doit être inférieure de 0,5 à 1,0 A au courant de court-circuit. Les lectures de l'appareil doivent être supérieures à 4,5 A, ce qui indique le fonctionnement de la batterie solaire.

Si le testeur donne des lectures inférieures, la séquence de connexion des photocellules est probablement interrompue quelque part.

Généralement fait maison batterie solaire, construit à partir de photocellules du groupe B, produit des lectures de 5 à 10 A, ce qui est 10 à 20 % inférieur à celui des panneaux solaires produits industriellement.

Étape #5 - scellement des photocellules placées dans le boîtier

Le scellement ne peut être effectué qu’après s’être assuré que la batterie fonctionne. Pour l'étanchéité, il est préférable d'utiliser un composé époxy, mais étant donné que la consommation de matériau sera importante et que son coût est d'environ 40 à 45 dollars. Si c’est un peu cher, vous pouvez utiliser le même mastic silicone à la place.

Lors de l'utilisation de mastic silicone, privilégiez celui dont l'emballage indique qu'il est adapté à une utilisation à des températures inférieures à zéro.

Il existe deux méthodes de scellement :

• remplissage complet, lorsque les panneaux sont remplis de mastic ;
• appliquer du mastic sur l'espace entre les photocellules et sur les éléments extérieurs.

Dans le premier cas, l'étanchéité sera plus fiable. Après avoir coulé, le scellant doit prendre. Ensuite, le plexiglas est installé sur le dessus et pressé fermement contre les plaques recouvertes de silicone.

Pour assurer un amortissement des chocs et une protection supplémentaire entre la surface arrière des photocellules et le cadre en aggloméré, de nombreux artisans conseillent d'installer un coussin en mousse dure de 1,5 à 2,5 cm de large.

Ce n'est pas nécessaire, mais c'est conseillé, étant donné que les plaquettes de silicium sont assez fragiles et facilement endommagées.

Après avoir installé le plexiglas, un poids est placé sur la structure, sous l'influence duquel les bulles d'air sont évacuées. La batterie solaire est prête et après des tests répétés, elle peut être installée dans un emplacement présélectionné et connectée au système solaire de votre maison.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Examen des photocellules commandées dans une boutique en ligne chinoise :

Instructions vidéo pour fabriquer une batterie solaire :

Fabriquer une batterie solaire de vos propres mains n'est pas une tâche facile. L’efficacité de la plupart de ces batteries est inférieure de 10 à 20 % à celle des panneaux produits industriellement. La chose la plus importante lors de la conception d’une batterie solaire est de choisir et d’installer correctement les photocellules.

N'essayez pas de créer un immense panneau tout de suite. Essayez d'abord de construire un petit appareil pour comprendre toutes les nuances de ce processus.

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