1. Як працює сонячна батарея?
2. Саморобна сонячна батарея з напівпровідникових діодів або транзисторів
3. Саморобна транзисторная сонячна батарея
4. Саморобна діодний сонячна батарея

Кількість областей застосування пристроїв, званих сонячними батареями, збільшується з кожним днем. Вони знаходять все більш широке застосування в військово-космічних галузях, промисловості, сільському господарстві, в побуті. Незважаючи на те що придбати таку батарею за розумною ціною стає все простіше, цікаво виготовити її своїми руками.

Схема підключення сонячної батареї до акумуляторів.

У цій статті даються практичні поради з виготовлення своїми руками сонячної батареї, яка може використовуватися як джерело струму для малопотужних радіоаматорських конструкцій.

Саморобна сонячна батарея з діодів або транзисторів - пристрій, цікаве не тільки з точки зору практичного застосування, але і для розуміння принципу її роботи. Причому для її виготовлення краще використовувати напівпровідникові прилади, випущені 30-40 років тому.

Як працює сонячна батарея?

Сонячна батарея як пристрій, що перетворює енергію світла в електричну енергію, відомо вже досить давно. Її робота заснована на явищі внутрішнього фотоефекту в pn переході. Внутрішній фотоефект - явище виникнення в напівпровіднику додаткових носіїв струму (електронів або дірок) при поглинанні світла.

Електрони і дірки розділяються pn переходом так, що електрони концентруються в n-області, а дірки - в p-області, в результаті між цими областями виникає ЕРС. Якщо до них підключити зовнішню навантаження, то при освітленні pn переходу в ній виникне струм. Енергія сонця перетворюється в електричну енергію.

ЕРС і сила струму в такому напівпровіднику визначається наступними факторами:

Схема роботи сонячної батареї.

• матеріалом напівпровідника (германій, кремній і т.д.);
• площею поверхні р-n переходу;
• освітленістю цього переходу.

Сила струму, створювана одним елементом, дуже мала, і для досягнення бажаного результату потрібно збирати модулі з великого числа таких елементів. Таке джерело струму не боїться коротких зауважень, оскільки величина сили струму, створюваного ним, обмежена деяким максимальним значенням - зазвичай кілька міліампер.

Саморобна сонячна батарея з напівпровідникових діодів або транзисторів

Необхідні для створення сонячної батареї р-n переходи є і у напівпровідникових діодів, і у транзисторів. У діода 1 р-n перехід, а транзистор має 2 таких переходу - між базою і колектором, між базою і емітером. Можливість використання напівпровідникового приладу в цій якості визначається 2-ма умовами:

• повинна існувати можливість відкрити р-n перехід;
• площа р-n переходу повинна бути досить великою.

Саморобна транзисторная сонячна батарея

Схема підключення сонячної батареї.

Друга умова зазвичай виконується для потужних площинних транзисторів. Кремнієвий n-р-n транзистор КТ801 (а) цікавий тим, що у нього легко відкрити перехід. Досить натиснути плоскогубцями кришку і акуратно зняти її. У потужних германієвих транзисторів П210-П217 (б) потрібно акуратно розрізати кришку по лінії АА і зняти її.

Підготовлені транзистори, перш ніж використовувати їх в якості елементів сонячної батареї, слід перевірити. Для цього можна використовувати звичайний мультиметр. Переключивши прилад в режим вимірювання струму (межа кілька міліампер), включити його між базою і колектором або емітером транзистора, перехід якого добре освітлений. Прилад повинен показати невеликий струм - зазвичай частки міліампера, рідше трохи більше 1 мА. Переключивши мультиметр в режим вимірювання напруги (межа 1-3 В), ми повинні отримати значення вихідної напруги порядку декількох десятих часток вольта. Бажано розсортувати їх по групах з близькими значеннями вихідних напруг.

Для збільшення вихідного струму і робочої напруги застосовується змішане з'єднання елементів. Всередині груп елементи з близькими значеннями вихідних напруг з'єднуються паралельно. Загальний вихідний струм групи дорівнює сумі струмів окремих елементів. Групи між собою включаються послідовно. Їх вихідні напруги складаються. Для транзисторів зі структурою n-р-n полярність вихідної напруги буде протилежною.

Для складання джерела струму краще розробити монтажну плату з фольгованого склотекстоліти. Після розпаювання елементів, плату краще помістити в корпус відповідних розмірів і закрити зверху пластиною з оргскла. Джерело струму з декількох десятків транзисторів генерує напруга в кілька вольт при вихідному струмі в декілька міліампер. Її можна використовувати для підзарядки малопотужних акумуляторів, для харчування малопотужного радіоприймача та інших малопотужних електронних пристроїв.

Саморобна діодний сонячна батарея

Може бути виготовлена ​​своїми руками і сонячна батарея на діодах. Як приклад опишемо виготовлення батарей на площинних кремнієвих діодах КД202. . Замість них можна використовувати інші напівпровідникові випрямлячі: Д242, Д237, Д226 і т.д.

Щоб відкрити р-n перехід діода КД202, потрібно виконати наступні операції:

Схема підключення резистора.

1. Затиснувши діод в лещатах за фланець, відрізати, а потім акуратно розправити висновок анода, щоб потім можна було легко звільнити припаяний до р-n переходу мідний дріт.
2. Приклавши до зварного з'єднання ніж або інший гострий предмет, легкими ударами, повертаючи в лещатах діод, відокремити захисний фланець.

Приблизно так само можна відокремити захисний фланець і інших діодів.

У сонячній батареї підготовлені діоди, як і транзистори в поступовим зниженням дози, з'єднуються змішано. У кожній групі елементи також з'єднуються паралельно: з одного боку між собою з'єднуються аноди діодів, а з іншого - катоди. Вибирати елементи по групах можна так само, як і транзистори. Чим більше в такому джерелі струму окремих елементів, тим більше його потужність.

Джерело струму з 5 груп по 10 діодів генерує напруга близько 2,5 В при силі струму 20-25 мА. Для виготовлення саморобного джерела струму допустимо використання випрямних діодів малої потужності типу Д223. Вони зручні тим, що у них легко відкрити для світла р-n перехід. Для цього достатньо потримати їх якийсь час в ацетоні, після чого захисна фарба легко очищається з скляного корпусу.

Не забувайте, що при роботі з напівпровідниковими приладами, не слід забувати, що вони легко виходять з ладу при перегріванні. Для пайки слід застосовувати легкоплавкий припій і малопотужний паяльник, намагаючись не прогрівати занадто довго місце спайки.

Неважко помітити, що виготовлення та складання саморобної напівпровідникової сонячної батареї - завдання не дуже складна для людини, знайомого з азами конструювання електронних пристроїв. Спробуйте - у вас все вийде!