Générateur solaire DIY : instructions pour fabriquer une source d'énergie alternative

Les sources d'énergie alternatives qui permettent de fournir à un espace de vie de la chaleur et de l'électricité dans le volume requis ne sont pas un « plaisir » bon marché qui nécessite des coûts financiers importants pour l'achat, l'installation et l'installation.

Fabriquer un générateur solaire de vos propres mains est beaucoup moins cher et est à la portée de nombreux artisans. Regardons les instructions qui décrivent clairement toutes les nuances du processus de fabrication.

Comment fonctionne un générateur solaire ?

Un générateur solaire est un complexe d'éléments semi-conducteurs photovoltaïques qui convertissent directement énergie solaire à l'électrique.

Lorsque les quanta de lumière produits par les rayons frappent la plaque photographique, ils chassent un électron de l'orbite atomique finale de l'élément de travail. Cet effet crée de nombreux électrons libres, qui forment un flux continu de courant électrique.

Il n'est pas du tout nécessaire d'assembler immédiatement un complexe à grande échelle lors de l'installation d'un générateur solaire de vos propres mains. Vous pouvez commencer avec une petite unité et, si nécessaire, augmenter le volume à l'avenir

Le silicium est utilisé comme matière active.Il est très efficace et offre un rendement de conversion photovoltaïque de 20 % en fonctionnement normal et jusqu'à 25 % dans des conditions favorables.

En raison de l'efficacité prononcée des photocellules au silicium, les générateurs basés sur celles-ci garantissent un rendement élevé avec un volume relativement faible. La puissance d'une unité mesurant 1 mètre produit 125 W par heure, ce qui est considéré comme un résultat très impressionnant.

Une fine couche d’éléments chimiques passifs – bore ou phosphore – est appliquée sur une face de la plaquette de silicium. C'est sur cette surface que, suite à une exposition intense au soleil, se produit une libération active d'électrons. Le film de phosphore les maintient solidement au même endroit et ne leur permet pas de s'envoler.

Il y a des « pistes » métalliques situées sur la plaque de travail elle-même. Des électrons libres sont construits dessus, créant ainsi un mouvement ordonné, c'est-à-dire un courant électrique.

Les seuls inconvénients des plaquettes incluent la complexité et le coût du processus de purification du silicium lui-même, et afin d'éviter ces problèmes, ils étudient activement l'utilisation d'alternatives sous forme de gallium, de cadmium, d'indium et de divers composés de cuivre. Cependant, il n’existe jusqu’à présent pas de véritable concurrent pour les éléments en silicium.

Le moyen le plus simple de transformer un convertisseur d'énergie solaire en électricité est d'acheter une batterie solaire prête à l'emploi et de l'installer sur le toit d'une maison ou d'un garage :

De quoi avez-vous besoin pour travailler ?

Pour la fabrication d'un générateur constitué d'un kit panneaux solaires, les outils et matériels suivants sont requis :

• modules pour convertir la lumière du soleil en énergie;
• coins en aluminium;
• lattes de bois;
• feuilles de panneaux de particules;
• un élément transparent (verre, plexiglas, plexiglas, polycarbonate) pour créer une protection pour les plaquettes de silicium ;
• vis autotaraudeuses et vis de différentes tailles;
• caoutchouc mousse dense de 1,5 à 2,5 mm d'épaisseur;
• mastic de haute qualité;
• diodes, bornes et fils ;
• un tournevis ou un jeu de tournevis ;
• fer à souder;
• scie à métaux pour le bois et le métal (ou meuleuse).

Le volume de matériaux nécessaire dépendra directement de la taille prévue du générateur. Les travaux à grande échelle entraîneront des coûts supplémentaires, mais dans tous les cas, ils coûteront moins cher qu'un module acheté.

La base de protection des plaquettes de silicium peut être en verre, en plexiglas, en polycarbonate ou en plexiglas. Les trois premiers matériaux créent une perte minime d'énergie convertie, mais le quatrième transmet les rayons bien moins bien et réduit considérablement l'efficacité de l'ensemble du complexe.

Pour le test final de l'unité assemblée, un ampèremètre est utilisé. Il vous permet d'enregistrer l'efficacité réelle de l'installation et aide à déterminer le rendement réel.

Sélection du type de photoconvertisseur

Les activités pour créer un générateur solaire de vos propres mains commencent par le choix du type de convertisseur photovoltaïque au silicium.

Ces composants sont de trois types :

• amorphe;
• monocristallin;
• polycristallin.

Chaque option a ses propres avantages et inconvénients, et le choix en faveur de l'une d'entre elles se fait en fonction du montant des fonds alloués à l'achat de tous les composants du système.

Caractéristiques des variétés amorphes

Les modules amorphes ne sont pas constitués de silicium cristallin, mais de ses dérivés (silane ou hydrogène silicium). Par pulvérisation sous vide, ils sont appliqués en couche mince sur une feuille métallique, du verre ou du plastique de haute qualité.

Les produits finis ont une teinte grise délavée et floue. Aucun cristal de silicium visible n’est observé à la surface. L'avantage principal panneaux solaires flexibles Le prix est considéré comme abordable, cependant, leur efficacité est très faible et varie de 6 à 10 %.

Les cellules solaires amorphes en silicium ont une flexibilité accrue, présentent des niveaux élevés d'absorption optique (20 fois supérieurs à leurs homologues mono ou polycristallins) et fonctionnent beaucoup plus efficacement par temps nuageux.

Spécificités des types polycristallins

Polycristallin panneaux solaires produit par un refroidissement progressif très lent de la masse fondue de silicium. Les produits obtenus se distinguent par une riche couleur bleue, ont une surface avec un motif clairement défini rappelant un motif givré et présentent une efficacité d'environ 14 à 18 %.

Les performances d'efficacité plus élevées sont entravées par les zones présentes à l'intérieur du matériau, séparées de la structure globale par des limites granulaires.

Les cellules solaires polycristallines ne fonctionnent que 10 ans, mais pendant cette période, leur efficacité ne diminue pas. Cependant, pour installer des produits dans un seul complexe, il est nécessaire d'utiliser une base solide et solide, car les feuilles sont assez rigides et nécessitent un support solide et fiable.

Caractéristiques des variantes monocratyliques

Les modules monocristallins se caractérisent par une couleur sombre et dense et sont constitués de cristaux de silicium solides. Leur efficacité dépasse celle des autres éléments et s'élève à 18-22 % (dans des conditions favorables - jusqu'à 25 %).

Un autre avantage est la durée de vie impressionnante – selon les fabricants, plus de 25 ans.Cependant, avec une utilisation prolongée, l'efficacité des monocristaux diminue et après 10 à 12 ans, le photoretour ne dépasse pas 13 à 17 %.

Les modules monocristallins sont nettement plus chers que les autres types d'équipements. Ils sont produits en sciant des cristaux de silicium cultivés artificiellement

Pour créer un générateur solaire chez vous de vos propres mains, vous prenez principalement des plaques poly et monocristallines de différentes tailles. Ils sont achetés dans des magasins en ligne populaires, notamment eBay ou Aliexpress.

En raison du fait que les photocellules sont très appréciées, de nombreux fournisseurs proposent à leurs clients des produits du groupe B, c'est-à-dire des fragments adaptés à une utilisation complète avec un léger défaut. Leur coût diffère de 40 à 60 % du prix standard, donc l'assemblage d'un générateur coûte un prix raisonnable et pas trop cher.

Comment réaliser un cadre pour assiettes ?

Pour réaliser le cadre du futur générateur, de solides lattes de bois ou des coins en aluminium sont utilisés. La version en bois est considérée comme moins pratique, car le matériau nécessite un traitement supplémentaire pour éviter la pourriture et le délaminage ultérieurs.

Pour que la charpente en bois résiste à la charge opérationnelle et ne pourrisse pas après la première pluie, elle doit être imprégnée d'une composition spéciale qui protège le bois de l'humidité.

L'aluminium présente des caractéristiques physiques beaucoup plus attrayantes et, grâce à sa légèreté, n'exerce pas de contraintes inutiles sur le toit ou toute autre structure porteuse sur laquelle l'unité est prévue pour être installée.

De plus, grâce au revêtement anticorrosion, le métal ne rouille pas, ne pourrit pas, n'absorbe pas l'humidité et résiste facilement aux effets de toute manifestation atmosphérique agressive.

Pour créer une structure de cadre à partir de coins en aluminium, déterminez d'abord la taille du futur panneau. Dans la version standard, 36 photocellules mesurant 81 mm x 150 mm sont utilisées par bloc.

Pour un fonctionnement ultérieur correct, un petit espace (environ 3 à 5 mm) est laissé entre les fragments. Cet espace permet de prendre en compte l'évolution des paramètres fondamentaux de la base exposée aux manifestations atmosphériques. En conséquence, la taille totale de la pièce est de 83 mm x 690 mm avec une largeur de coin du cadre de 35 mm.

Les plaquettes de silicium placées dans un cadre profilé en aluminium ressemblent presque à des produits fabriqués en usine. Un cadre durable et solide confère au système une étanchéité impeccable et confère à l'ensemble de la structure un haut niveau de rigidité

Après avoir déterminé les dimensions, les fragments nécessaires sont découpés dans les coins et assemblés en cadres à l'aide de fixations. Une couche de mastic silicone est appliquée sur la surface intérieure de la structure, en s'assurant qu'il n'y a pas de lacunes ni de vides.

L'intégrité, la résistance et la durabilité de la structure montée en dépendent. Un matériau protecteur transparent est placé sur le dessus (verre avec revêtement antireflet, plexiglas ou polycarbonate avec paramètres spéciaux) et solidement fixé avec du matériel (1 par partie courte et 2 par partie longue du cadre et 4 aux coins du corps).

Pour le travail, utilisez un tournevis et des vis d'un diamètre adapté. A la fin, la surface transparente est soigneusement nettoyée de la poussière et des petits débris.

Sélection d'un élément transparent

Les principaux critères de choix d'un élément transparent pour créer un générateur :

• capacité à absorber le rayonnement infrarouge;
• niveau de réfraction de la lumière solaire.

Plus l’indice de réfraction est bas, plus les tranches de silicium seront efficaces. Le plexiglas et le plexiglas ont le coefficient de réflexion lumineuse le plus bas. Le polycarbonate est également loin d'être le meilleur.

Pour créer des structures à ossature pour les systèmes solaires domestiques, il est recommandé, si possible, d'utiliser du verre transparent antireflet ou un type spécial de polycarbonate avec un revêtement anti-condensation qui offre le niveau de protection thermique requis.

Les meilleures caractéristiques en termes d'absorption du rayonnement IR sont constituées de plexiglas et de verre durables à absorption thermique avec une option d'absorption IR. Pour le verre ordinaire, ces chiffres sont nettement inférieurs. L'efficacité de l'absorption IR détermine si les tranches de silicium chaufferont ou non pendant le fonctionnement.

Si le chauffage est minime, les photocellules dureront longtemps et fourniront un rendement stable. La surchauffe des plaques entraînera des interruptions de fonctionnement et une défaillance rapide de certaines parties du système ou de l'ensemble du complexe.

Installation de photocellules au silicium

Immédiatement avant l'installation, les verres de protection placés dans des cadres en aluminium sont bien nettoyés de la poussière et dégraissés avec une composition contenant de l'alcool.

Les photocellules achetées sont placées uniformément sur le substrat de marquage à une distance de 3 à 5 millimètres les unes des autres et les coins de la structure globale sont marqués. Ensuite, ils commencent à souder les éléments - la partie la plus importante et la plus laborieuse du travail d'assemblage du générateur.

La soudure des éléments de fonctionnement du générateur est réalisée selon un schéma dans lequel « + » sont les pistes à l'extérieur et « - » sont les canaux situés sur la face inférieure de la plaque.

Pour connecter correctement les contacts, appliquez d'abord du flux (acide à souder) et de la soudure, puis traitez-les dans un ordre strict de haut en bas. A la fin, toutes les lignes sont reliées les unes aux autres.

L'étape suivante consiste à coller les photocellules. Pour ce faire, un peu de mastic est pressé au centre de chaque plaquette de silicium, les chaînes d'éléments résultantes sont retournées avec le côté extérieur vers le haut et placées en stricte conformité avec les marquages ​​appliqués précédemment.

Appuyez doucement sur les plaques avec vos mains, en les fixant au bon endroit. Ils agissent avec beaucoup de prudence, en essayant de ne pas endommager ou plier le matériau.

Les contacts des photocellules situées le long des bords sont sortis sur un bus séparé (large conducteur argenté), sous forme de « + » et « - ». De plus, le complexe est équipé d'une diode de blocage. En se connectant aux contacts, il empêche les batteries de se décharger à travers la structure du cadre la nuit.

Dans la partie inférieure du cadre, des trous sont pratiqués avec une perceuse à travers lesquels les fils sont sortis. Pour éviter qu'ils ne s'affaissent, utilisez du mastic silicone.

La galerie de photos suivante vous présentera les étapes d'assemblage d'un panneau solaire à partir de 60 éléments :

Les cellules solaires assemblées par soudure doivent maintenant être fixées au socle. Peut être collé sur du contreplaqué et recouvert de verre. Cependant, dans l'exemple, le collage est d'abord effectué sur le verre :

Pour garantir que la batterie destinée à accumuler des charges n'absorbe pas l'énergie générée par les photocellules, sa batterie solaire est connectée via une diode Rod :

Nous assemblons la mini station solaire présentée dans l'exemple conformément au schéma présenté sur la photo. Pour le raccordement, nous utilisons un fil avec une section de conducteur en cuivre de 1 m²

Cette mini centrale électrique est capable de générer jusqu'à 15 V. Il convient de noter que les performances maximales ne seront observées que les jours ensoleillés et sans nuages. Par temps nuageux, l'appareil génère beaucoup moins d'énergie, voire ne génère pas d'énergie du tout. Par conséquent, la batterie est sélectionnée de manière à ce que la réserve soit suffisante pour au moins une journée.

Comment tester l'unité installée ?

Avant de sceller définitivement le générateur assemblé, celui-ci doit être testé afin d'identifier d'éventuels dysfonctionnements lors du processus de soudage. L'option la plus raisonnable consiste à vérifier chaque rangée soudée séparément. De cette façon, il deviendra immédiatement clair où les contacts sont mal connectés et nécessitent un retraitement.

Pour effectuer le test, utilisez un ampèremètre domestique. La mesure est effectuée par une journée ensoleillée et sans nuages ​​à l'heure du déjeuner (de 13h à 15h). La structure est placée dans la cour et installée selon l'angle d'inclinaison approprié.

Un ampèremètre domestique permet de mesurer le courant réel. Sur la base de ses lectures, il est possible de déterminer le niveau de performance du système solaire monté et d'identifier les violations dans la séquence de connexion des photocellules au silicium.

Un ampèremètre est connecté aux contacts de sortie de la batterie solaire et le courant de court-circuit est mesuré. Si l'appareil affiche des résultats supérieurs à 4,5 A, le système est tout à fait correct et toutes les connexions sont soudées clairement et correctement.

Les données inférieures qui apparaissent sur l'écran du testeur indiquent les violations qui doivent être suivies et ressoudées. Traditionnellement, les générateurs solaires à faire soi-même à partir de photocellules présentant un léger défaut (groupe B) affichent au test des chiffres de 5 à 10 Ampères.

Les unités produites en usine affichent des données 10 à 20 % plus élevées. Cela s'explique par le fait que la production utilise des tranches de silicium du groupe A, qui ne présentent aucun défaut de structure.

La dernière étape des travaux

Si le test montre que la batterie est entièrement fonctionnelle, elle est scellée avec un mastic silicone spécial ou un composé époxy plus coûteux et plus durable.

Le travail implique deux manières de le faire :

1. Remplissage complet - lorsque toute la surface est recouverte d'un produit d'étanchéité.
2. Traitement partiel - lorsque le mastic est appliqué uniquement sur les éléments extérieurs et l'espace vide entre les éléments.

La première option est considérée comme plus fiable et offre au système une protection complète contre les facteurs externes. Les photocellules sont clairement fixées et fonctionnent correctement avec une efficacité maximale.

Pour sceller les photocellules à l'intérieur du boîtier, il est conseillé d'utiliser un mastic résistant au gel, capable de résister aux changements brusques de température et aux basses températures inférieures à zéro.

Une fois le remplissage terminé, le scellant peut « prendre ». Ensuite, ils le recouvrent d'un élément transparent et le pressent fermement contre les plaques.

Afin d'offrir une protection supplémentaire et une absorption des chocs, certains artisans recommandent de placer du caoutchouc mousse dense entre la surface de la dalle de silicium et l'arrière du cadre. Cela rendra la structure plus intégrale et protégera les photocellules fragiles des charges inutiles.

Ensuite, un poids est placé sur la surface, qui agit sur les couches et en chasse les bulles d'air. Le générateur fini est testé à nouveau et finalement installé dans un endroit préalablement préparé.

Où et comment placer le générateur ?

L'emplacement d'installation du générateur solaire est choisi avec beaucoup de soin et sans hâte. Les plaques qui reçoivent la lumière doivent être placées selon un angle afin que les rayons ne « tombent » pas perpendiculairement à la surface, mais semblent « couler » proprement le long de celle-ci.

Idéalement, la structure est positionnée de manière à ce qu'il soit possible, si nécessaire, d'ajuster l'angle d'inclinaison, « captant » ainsi le maximum de soleil.

Il est tout à fait acceptable d'installer un système solaire à partir de panneaux solaires au sol, mais le plus souvent le toit d'une maison ou d'une buanderie est choisi pour le placement, à savoir la partie de celui-ci qui fait face au côté le plus consacré, principalement sud du site.

Il est très important qu’il n’y ait pas de bâtiments hauts ni d’arbres puissants et étalés à proximité. Étant à proximité, ils créent une ombre et interfèrent avec le bon fonctionnement de l'unité.

Pour que les installations solaires fonctionnent bien, elles doivent être maintenues propres et bien rangées. Une couche de saleté formée à la surface du panneau de capture réduit l'efficacité de 10 % et la neige adhérant arrête complètement l'unité.Un entretien régulier est donc indispensable et permet de maintenir les modules en parfait état de fonctionnement.

Le niveau moyen de pente du toit pour l’installation d’un générateur solaire est considéré comme étant de 45⁰. Grâce à cette disposition, les photocellules absorbent très efficacement le flux solaire et produisent la quantité d'énergie nécessaire au bon fonctionnement de la maison.

Pour obtenir de réels retours sur les panneaux et fournir à la famille moyenne la quantité d'énergie requise, vous devrez occuper 15 à 20 m² de surface de toit pour un générateur solaire.

Pour la partie européenne des pays de la CEI, des indicateurs légèrement différents s'appliquent. Les professionnels recommandent d'utiliser comme base un angle d'inclinaison stationnaire de 50-60⁰ et, dans les structures mobiles pendant la saison hivernale, de placer les batteries à un angle de 70⁰ par rapport à l'horizon.

En été, changez de position et inclinez les photocellules à un angle de 30⁰.

En installant des panneaux générateurs sur un système de rails équipé d'une option de suivi automatique du soleil, vous pouvez augmenter l'efficacité de production de 50 %. Le module détectera indépendamment l'intensité des rayons et s'ajustera à l'éclairage maximum de l'aube au coucher du soleil.

Immédiatement avant l'installation, le toit est en outre renforcé et équipé de supports solides spéciaux, car toutes les structures ne sont pas capables de supporter tout le poids des équipements de conversion de l'énergie solaire.

Pour installer de manière fiable et solide un générateur solaire sur le toit, il vaut la peine d'acheter des fixations spéciales. Ils sont produits séparément pour chaque type de toiture et sont toujours disponibles à la vente.Lors de l'installation entre les panneaux et le toit, il est nécessaire de laisser un espace pour un accès complet à l'air et une ventilation correcte des éléments absorbant le soleil.

Dans certains cas, des chevrons renforcés sont placés sous le toit pour protéger le toit de l'effondrement, potentiellement dû à une charge accrue, qui augmente considérablement en hiver lorsque la neige s'accumule sur la surface du toit.

Pour mettre le système solaire en service, vous aurez besoin batteries, onduleur et contrôleur de charge. Vous découvrirez les règles de sélection des appareils et leur inclusion dans le circuit grâce aux articles que nous vous recommandons.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Caractéristiques et nuances des photocellules à souder pour fabriquer de vos propres mains un générateur solaire efficace à la maison. Conseils et astuces pour artisans, idées intéressantes et expériences personnelles.

Comment tester correctement une photocellule et mesurer ses principaux paramètres. Ces informations seront utiles dans les calculs ultérieurs du nombre exact de plaques nécessaires au fonctionnement complet du système.

Une description complète étape par étape du processus d'assemblage d'une batterie solaire pour un générateur à la maison. Règles de fonctionnement, commençant par l'acquisition des éléments nécessaires et se terminant par un test général de l'appareil fabriqué.

Connaissant la structure des générateurs solaires, les assembler à la maison ne sera pas difficile. Bien entendu, le travail exigera de l'attention, de la précision et du scrupule, mais le résultat justifiera tous les coûts financiers et de main-d'œuvre. L'unité finie fournira entièrement au bâtiment de la chaleur et de l'électricité, créant ainsi le niveau de confort nécessaire pour les résidents.

Cela ne sert à rien de se lancer tout de suite dans un grand projet.Pour commencer, il est logique de s'essayer à l'assemblage d'une petite unité, puis, après avoir pleinement maîtrisé toutes les nuances du processus, de commencer à construire une installation plus puissante et à grande échelle.

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