Производство солнечных батарей в России: технология, оборудование, стартовый капитал. Как сделать солнечную батарею своими руками: инструктаж по самостоятельной сборке Металлизация на тыльной стороне прибора

Если обратить внимание на крыши многих частных домов или небольших компаний, то там можно увидеть солнечные батареи. Подорожание энергоносителей приводит к тому, что люди начинают искать альтернативные источники. В этих условиях спрос на солнечные батареи растет день ото дня.

Потенциальные возможности

В условиях растущей популярности альтернативных источников энергии целесообразно вовремя занять нишу в рынке. Для этого необходимо для начала приобрести оборудование для производства солнечных батарей. Его можно купить как в странах Европы, США и СНГ, так и в Китае.

В зависимости от спроса на эти изделия в вашем регионе или в местах, куда вы сможете поставлять произведенный товар, необходимо определиться с тем, на что будет ориентировано ваше производство. В настоящее время на рынке можно найти панели, предназначенные для различных сфер использования.

Это могут быть как легкие переносные варианты, которые берут с собой в туристические походы, стационарные модули, подходящие для установки на крышах помещений и жилых домов, или мощные панели, которые используют в качестве небольших электростанций.

Рабочие линии

Если у вас есть помещение для изготовления, тогда можно задуматься и о том, чтобы купить оборудование для производства солнечных батарей. Также не стоит забывать, что при их изготовлении у вас должны всегда быть в достаточном количестве необходимые расходные комплектующие.

Так, в список необходимого оборудования попадают станки, которые нарезают лазером материал для панелей на квадраты, сортируют их, ламинируют, вставляют в рамы и соединяют их вместе. Помимо этого, для производства необходимы машины, которые занимаются замешиванием специального клея, обрезают пленку под панелью и их края. Не обойтись при изготовлении и без столов, на которых необходимо будет корректировать углы, вставлять в панели провода и формировать их, и тележек, предназначенных для их перемещения и прессования.

Каждый станок для производства солнечных батарей является незаменимым компонентом линии по их изготовлению. Поэтому, прежде чем начинать заказывать материалы для производства, подсчитайте общую стоимость оборудования и проанализируйте, можете ли вы позволить себе такие траты. Правда, при этом стоит учесть, что при наличии каналов сбыта, они достаточно быстро окупаются.

Процесс изготовления

Если вы видели солнечные батареи раньше только на картинках и плохо себе представляете, как идет их создание, тогда лучше найти человека, которому известна технология производства солнечных батарей. Если говорить о ней в общих чертах, то надо знать, что она состоит из ряда этапов.

Начинается изготовление с проверки и подготовки к работе поступивших в цех материалов. После нарезки и сортировки фотоэлектрических преобразователей (ФЭП) они поступают на оборудование, на котором проходит процесс припайки к контактам панелей специальных луженных шинок из меди. Лишь после этого начинается процесс соединения всех ФЭП в цепочки необходимой длины.

Следующим этапом является создание сэндвича, который состоит из собранных в матрицу преобразователей, стекла, двух слоев герметизирующей пленки и тыльной стороны панели. Именно на этой стадии оборудование для производства солнечных батарей формирует схему модуля, тут же определяется его рабочее напряжение.

Собранную конструкцию проверяют и отправляют на ламинирование – герметизацию, которая проходит под давлением при высокой температуре. Лишь после этого на подготовленный полуфабрикат крепят раму и монтируют специальную коммутационную коробку.

Тестирование продукции

Встретить на рынке брак среди подобных товаров практически невозможно, ведь каждая панель после сборки попадает в специальный цех тестирования.

Именно там их проверяют на возможность пробоя напряжением. После этого они сортируются, пакуются и отправляются в продажу, в магазинах можно встреть как небольшие переносные варианты, так и солнечные батареи для дома.

Производство этих видов практически ничем не отличается.

Конечно, безукоснительно соблюдать все этапы может позволить себе только крупный производитель с большими объемами производства и достаточным количеством сотрудников. Новым мелким изготовителям тяжело конкурировать с гигантами, ведь единовременное создание больших партий позволяет уменьшить себестоимость продукции.

Производство солнечных батарей: актуальность бизнеса + что такое солнечные батареи + преимущества установки солнечных панелей + технология производства + необходимое сырье и оборудование + организационные моменты запуска бизнеса + стартовый капитал и рентабельность бизнеса + обзор создания мини-производства по изготовлению солнечных панелей.

Производство солнечных батарей – это, несомненно, инновационный вид бизнеса, особенно на территории России. Хотя в других странах, к примеру, в Турции, Испании и Германии альтернативные методы получения электроэнергии пользуются спросом, а поэтому и производство таких панелей для них уже давно не новшество.

Конечно, открывать подобный бизнес в России несколько рискованно, так как пока люди с опаской относятся к таким нововведениям. Но, учитывая тот факт, что данная ниша бизнеса еще свободна от конкурентов, а солнечные батареи – это действительно очень перспективный способ получения электроэнергии, запуск подобного предприятия можно назвать выгодным вложением средств.

В этом обзоре мы расскажем, как организовать производство таких батарей, где лучше это делать, сколько понадобится инвестировать, чтобы преуспеть в этой области предпринимательской деятельности.

Рационально ли налаживать производство солнечных батарей в России?

О том, станет ли востребованным такое производство на территории страны, можно долго спорить. Ведь, с одной стороны, это действительно очень перспективное направление, которое может со временем и вовсе заменить привычное нам получение электричества.

Но, с другой стороны, солнечные батареи будут больше пользоваться спросом в солнечных краях, так как Солнце и является главным составляющим данного альтернативного способа получения электроэнергии.

Если же рассматривать производство солнечных батарей сугубо, как вид бизнеса, то, конечно, эта область предпринимательской деятельности очень и очень выгодна.

Способствует этому сразу несколько факторов:

• Рынок производства солнечных батарей в России остается по-прежнему в числе наиболее «пустых», что говорит об отсутствии конкурентов на пути построения бизнеса.
• Запасы нефти и газа в любом случае не бесконечны, и людям уже давно пора задуматься об альтернативных способах получения электроэнергии.
• Большому спросу на солнечные батареи способствует не только сокращение природных ископаемых. Также людей стимулируют высокие цены на коммунальные услуги, расходы на которые можно значительно снизить, прибегнув к использованию солнечной энергии.

Кроме перечисленных факторов, солнечные батареи также имеют широкий спектр применения, благодаря чему их можно использовать в самых разных областях.

Наиболее популярными направлениями в этом плане пользуются следующие:

• Заряд аккумуляторов различной техники – портативной электроники.
• Производство электромобилей.
• Обеспечение жилых домов электроэнергией, которая может быть направлена на отопление и освещение.

Разумеется, наибольшим спросом пользуются батареи для электроснабжения домов, поэтому в данной статье мы рассмотрим именно организацию производства батарей для этих целей.

В любом случае, производство солнечных панелей – это очень востребованная ниша, которая в России спустя несколько лет станет гораздо популярнее. И попробовать свои силы в этом бизнесе сейчас – наиболее подходящее время в силу того, что пока на своем пути вы не встретите слишком много конкурентов.

Что представляют собой солнечные батареи, и как осуществляется их производство?

Если говорить простыми словами, солнечная батарея – это установка, которая способна преображать солнечную энергию в электрический ток, применяемый для энергообеспечения жилых домов.

Чтобы в общих чертах понять, как выглядит солнечная батарея, и как работает ее механизм, достаточно будет взглянуть на рисунок:

Солнечные батареи являются альтернативными источниками получения электроэнергии, подобно водным и ветровым установкам, которые использовались еще нашими предками для того, чтобы получить электричество.

На сегодня именно такие батареи считаются наиболее экономичным способом обеспечивать электричеством жилые дома, так как их монтаж и установка стоят не так дорого, как прочие устройства, к тому же, использовать полученную электроэнергию можно не сразу.

Поскольку батарея преображает энергию Солнца «в избытке», современные технологии позволяют сохранять ее в специальных аккумуляторах и использовать в то время, когда солнечная активность минимальна, то есть, вечером или ночью.

Для того, чтобы установить себе солнечную батарею и получать энергию, даже не обязательно жить в самом солнечном месте страны. Новые разработки позволяют использовать установки даже в тех климатических поясах, где Солнца гораздо меньше.

Да и сами по себе солнечные батареи, как источник электроэнергии, имеют очень много преимуществ, основные из которых следующие:

1. Солнечная энергия – это наиболее безопасная и чистая энергия.
2. Установить солнечную батарею можно и . В среднем, монтаж батареи обойдется в сумму до 50 тыс. руб. Причем, сюда входит не только сам начальный набор, но и установка батареи.
3. Для того, чтобы установить устройство, не нужно что-либо менять в существующих инженерных сетях, ведь такие установки легко монтируются в уже существующие сети.
4. Солнечные батареи имеют очень долгий срок службы и не нуждаются в постоянной проверке качества или ремонте.
5. Монтировать батареи можно практически на любое здание, а это значит, что подходит данный способ получения энергии и для больших городов, и для небольших поселков.

Словом, солнечные батареи – это действительно работающий вариант, который поможет не только получать чистую энергию, но и позволит значительно сократить расходы на оплату коммунальных услуг.

Единственное, на что стоит обратить внимание, — это непосредственно сфера применения солнечных батарей.

Дело в том, что многие путают понятие солнечных батарей и коллекторов, предназначение которых совершенно иное. Если солнечные батареи – это устройство для получения электроэнергии, то коллектор – это получение тепловой энергии Солнца, которая направлена на другие нужды, такие как, скажем, отопление и нагрев воды.

Коллекторы имеют несколько другой вид и принцип действия, поэтому путать эти два термина никак нельзя.

Поскольку мы разобрались с самим понятием солнечных батарей, можем перейти непосредственно к процессу их производства.

И здесь важно сразу отметить, что для будущего бизнесмена существует два основных пути, по которым он может развивать данный бизнес:

• Первый способ состоит в полном цикле производства, то есть «от А до Я» — от изготовления составляющих, до комплектации их в полноценные батареи.
• Второй способ предполагает закупку готовых материалов и монтирование из них батарей.

Каждый из способов имеет право на существование, а также свои плюсы и минусы.

К примеру, производя все батареи самостоятельно, включая и их составляющие, вы можете быть уверены в качестве конечного продукта. Также за счет этого можете значительно снизить себестоимость каждой батареи. Но для организации такого производства понадобятся значительные инвестиции, что является основным минусом данного метода.

Что касается второго варианта, то он обойдется вам дешевле, но и себестоимость продукции за счет покупных материалов, будет гораздо выше.

Чтобы детально проанализировать и тот, и другой вариант, сперва мы рассмотрим весь цикл производства, а также способ его организации для запуска бизнеса.

В конце мы также приведем пример организации мини-производства, когда все запчасти уже куплены, и от вас требуется только научится их собирать, монтировать и реализовать.

Технология производства солнечных батарей: пошаговое руководство

Чтобы солнечных батарей, для начала нужно разобраться, как выглядит сама технология их изготовления, и с какими этапами придется столкнуться.

Итак, чтобы из купленного сырья произвести готовую солнечную батарею, нужно будет осуществить следующие действия:

1. Разрезать кремниевые пластины и очистить их для дальнейшей обработки.
2. Протравить поверхность кремниевых пластин и структурировать ее.
3. Нанести фосфор на пластину с последующим его выжиганием.
4. Металлизировать поверхность.
5. Просушить кремниевые пластины.
6. Присоединить электроконтакты на лицевой стороне пластины.
7. Выровнять пластины.
8. Обрамить пластины алюминиевыми рамками.
9. Протестировать готовую установку.

В итоге мы получаем солнечную батарею, которая выглядит следующим образом:

Что необходимо для организации производства: какое закупить сырье и оборудование?

Ввиду того, что мы анализируем производство солнечных батарей «с нуля», стоит сразу отметить, что для начала предпринимательской деятельности понадобится много всего: и сырье, и оборудование.

Кроме этого, важно учитывать, что производство таких батарей – это весьма наукоемкий процесс, поэтому лучше искать и закупать необходимые составляющие, проконсультировавшись сперва с толковым физиком или электромехаником, который и поможет в итоге наладить производственный процесс.

К слову, найти подходящего специалиста, равно как и все необходимые материалы, будет не так легко, поскольку такое производство в России еще не налажено. Искать все нужные элементы и даже специалистов лучше за рубежом.

В среднем, покупка только сырья обойдется вам в сумму около 100 тыс. руб., но закупить только его, конечно же, недостаточно. Нужно также оборудование, на котором станет возможным производство батарей.

Поскольку речь идет о масштабном предприятии с полным циклом производства, то подразумевается покупка автоматизированной линии для создания батарей, которая обеспечит изготовление наиболее высококачественной продукции.

Вся производственная линия будет состоять из достаточно большого количества машин, которые гораздо рациональнее покупать у одного поставщика.

И на это есть ряд причин:

• Во-первых, при покупке всего ряда составляющих вы сможете получить какой-то процент скидки.
• Во-вторых, часто такие поставщики оборудования не только продадут вам его, но и помогут с монтажом и дальнейшей эксплуатацией.

И помните , что производство солнечных батарей в России еще вовсе не налажено, поэтому покупать оборудование придется, скорее всего, заграницей.

Стоимость производственной линии будет отличаться в зависимости от страны-производителя, и может колебаться в пределах от 500 тыс. руб. до 10 млн. руб.

Оборудование	Предназначение	Стоимость (руб.)	Образец
Итого:			1 348 000 рублей
Резательная лазерная машина	Для разрезания ячеек разных размеров при помощи волоконного лазера	От 190 тыс.
Ламинатор	Для ламинации солнечных модулей органическим веществом для защиты от воздействия окружающей среды	От 650 тыс.
Обрамляющая машина	Для склеивания краев ленты и обрамления солнечных модулей	От 315 тыс.
Машина для очистки стекла	Для очищения и сушки стекол	От 126 тыс.
Стол для перемещения элементов	Для перемещения батарей при помощи алюминиевых направляющих	От 12 тыс.
Автомат для проверки высоким напряжением	Для тестирования модуля на пригодность	От 55 тыс.

В конечном подсчете, если брать в качестве примера средние цены на оборудование, минимальный его комплект обойдется вам в 1,3 млн. руб .

Но, кроме производственной линии, вам также потребуется докупить ручной инструмент и оборудование (аккумуляторы, инверторы) для монтажа батарей. В итоге, общая стоимость оборудования составит порядка 1,5 млн. руб .

Помимо затрат на оборудование и закупку сырья, вам предстоят и прочие расходы на разные организационные вопросы, о которых далее поговорим подробнее.

Поиск помещения, подбор персонала и прочие тонкости организации бизнеса по производству солнечных батарей

Любой бизнес в области производства безусловно начинается не с закупки необходимого оборудования, а с составления и узаконивания своей деятельности, проще говоря, регистрации.

Также нужно найти подходящее помещение и нанять персонал, что тоже немаловажно, поэтому рассмотрим каждый из моментов организации максимально детально.

1. Регистрация предприятия.

Если вы планируете начать бизнес в области производства, при этом, планируется производить солнечные батареи «с нуля», то для регистрации вас, как предпринимателя, больше подойдет или ООО.

Чтобы приступить к процедуре регистрации, потребуется собрать определенный перечень документов и подать его в ИФНС по месту регистрации бизнеса.

В этот перечень войдут:

• Заявление по форме Р11001.
• Решение учредителя о создании предприятия (если учредитель — один) или протокол собрания участников (если учредителей будет несколько).
• Устав ООО.

До того, как вы подадите документы, от вас потребуется заплатить сумму государственной пошлины, которая на сегодня составляет 4 тыс. руб. Квитанция о ее оплате входит в печень обязательных документов.

Но не только на оплату квитанции придется потратиться при регистрации бизнеса.

Вам предстоят и другие траты:

• Открытие расчетного счета в банке – 2 тыс. руб.
• Изготовление печати – 1 тыс. руб.
• Оплата уставного капитала – 10 тыс. руб.
• Оплата нотариальных услуг – 1 тыс. руб.

Итого, за законную регистрацию предпринимательской деятельности нужно будет потратить около 15-18 тыс. руб.

Также не забывайте об обязательном получении разрешительной документации от пожарной и санитарно-эпидемиологической службы после прохождения процедуры регистрации.

И еще одна важная деталь – при заполнении заявления необходимо будет указать код вашей деятельности по ОКВЭД. Он в данном случае находится под номером 27.20.3 .

2. Поиск и оснащение помещения под производство.

Так как планируется полный цикл производства батарей, выбранное помещение должно быть достаточным для того, чтобы разместить в нем все нужное оборудование, а также выделить два небольших склада: для хранения комплектующих и для подготовки готовых батарей к монтажу.

В среднем, площадь помещения должна быть не меньше 300 кв.м., иначе изготавливать солнечные батареи будет невозможно из-за нехватки места.

Выбрав подходящее помещение, нужно позаботиться о его ремонте, который в ситуации такого производства очень важен, ведь речь идет о создании очень точных и хрупких деталей.

В помещении непременно должны быть:

• Вентиляционная система.
• Водоснабжение.
• Отопление.
• Электропитание.
• Установленные обеззараживающие установки.

Без этого всего ни пожарная служба, ни санэпидслужба не дадут вам необходимых разрешений к началу производства.

3. Подбор сотрудников и организация доставки и монтажа.

В силу того, что практически весь процесс производства солнечных батарей будет автоматизированным, вам понадобится нанять небольшой штат сотрудников.

Всего численность работников составит около 6-8 человек, из которых потребуется нанять:

• 1 специалиста физика-электромеханика.
• 2 работников цеха.
• 2 работников для монтажа.
• 1 водителя.
• 1 менеджера по продажам.
• 1 маркетолога.

Обязанности директора и бухгалтера на первых порах можете выполнять самостоятельно, это позволит больше контролировать производство и понимать суть собственного бизнеса.

Наиболее трудно в этой ситуации будет найти хорошего специалиста и работников цеха, ведь из-за того, то производство солнечных батарей в России пока не очень развито, таких специалистов в стране мало.

Что касается перевозки и монтажа батарей, лучше всего нанять водителя для этой работы уже со своим авто или же приобрести хотя бы один грузовой автомобиль.

4. Маркетинг и поиск каналов сбыта готовой продукции.

Поначалу очень важно иметь в своем штате хотя бы одного маркетолога, который поможет с рекламой и продвижением солнечных батарей в регионе производства.

Так как солнечные батареи – это нужный, но пока еще не очень привычный для людей товар, нужно постоянно рассказывать и показать, что иметь солнечные батареи на своей крыше гораздо выгоднее, нежели платить большие средства за коммунальные услуги.

• печатайте листовки,
• давайте объявления,
• создайте сайт, который будет наполнен полезной информацией, и на котором будут продемонстрированы примеры уже выполненных солнечных батарей с их последующим монтажом.

Вы можете сотрудничать как с большими предприятиями, так и с частными лицами. Все зависит от того, насколько востребована ваша продукция в регионе.

Какой потребуется стартовый капитал, чтобы начать производство солнечных батарей, и когда бизнес начнет приносить прибыль?

Статья расходов	Сумма (руб.)
Итого:	2 277 000 рублей
1. Регистрация предпринимательской деятельности.	17 тыс.
2. Аренда помещения (с учетом аренды на некоторое время вперед).	350 тыс.
3. Закупка сырья и составляющих.	100 тыс.
4. Покупка оборудования.	1 500 тыс.
5. Оплата труда рабочих.	250 тыс.
6. Финансирование маркетингового плана.	45 тыс.
7. Текущие расходы.	15 тыс.

Получается, что для запуска предприятия по производству солнечных батарей в России, понадобится внушительная сумма, которая превышает 2 млн. руб .

Но не стоит думать, что такие инвестиции будут слишком долго окупаться. В среднем, такое производство может начать приносить прибыль уже спустя 1,5 – 2 года.

Выходит, что за каждую установленную батарею вы будете получать чистую прибыль около 10-15 тыс. руб . А с учетом того, что в месяц вы будете производить и устанавливать от 5 до 10 таких батарей, ваша чистая месячная прибыль составит от 75 тыс. руб.

Рентабельность бизнеса при правильной организации составит не менее 100%.

Но, в любом случае, 2 млн. руб. – это большие деньги, инвестировать которые не всем под силу. Можно ли открыть подобное производство, но с меньшими затратами?

Производство солнечных батарей. Как это работает?

Схема установки. Преимущества и недостатки.

Мини-производство солнечных батарей: преимущества, недостатки и способ организации

Мини-производство по изготовлению солнечных панелей, в первую очередь, предполагает такую организацию предприятия, при которой будут закупаться уже готовые комплектующие для батарей. Из них вы, как предприниматель, должны будете наладить только процесс сборки, перевозки и монтажа.

Этот способ гораздо экономичнее варианта производства с нуля, так как в таком случае не придется тратиться на сырье, оборудование, многочисленный штат и регистрацию юридического лица.

Но себестоимость панелей при таком способе значительно возрастет, так как покупать готовые комплектующее дороже, нежели производить их самим.

В итоге, можно сказать, что такой способ будет наиболее уместным в двух случаях:

1. Когда вы не имеете достаточной суммы стартового капитала, чтобы начать крупное производство.
2. Когда в вашем регионе совершенно нет конкурентов, готовых предложить батареи по цене гораздо ниже вашей.

Определившись с преимуществами и недостатками, переходим к главному вопросу – как организовать мини-производство?

Итак, чтобы начать такой небольшой бизнес, вам не нужно первым делом регистрировать ООО. В таком случае будет достаточно и регистрации ИП.

Регистрация ИП значительно проще и стоит намного меньше, что также позволит прилично сэкономить.

Чтобы подать заявление на регистрацию в ИФНС, потребуются только базовые документы:

• Заявление на регистрацию ИП.
• Паспорт гражданина России.
• Код ИНН.
• Квитанция об оплате госпошлины.
• Заявление о переходе на упрощенную систему налогообложения.

Стоимость госпошлины за совершение такой операции – 800 руб. Но помимо этой суммы, также придется заплатить за открытие расчетного счета в банке (2 тыс. руб.) и изготовление печати (до 1 тыс. руб.)

Итого, государственная регистрация обойдется вам всего лишь в 3-4 тыс. руб.

Теперь поговорим о помещении, закупке комплектующих и оборудования для мини-производства.

Большое помещение для запуска предприятия не потребуется – достаточно арендовать площадь размером 100 кв. м., на которой вы выделите помещение под сборку батарей, склад комплектующих, а также организуете небольшой выставочный зал для посетителей.

В принципе, при небольшом объеме заказов вам может подойти даже собственный просторный гараж. Но при этом не забывайте, что требования к помещению также будут высокими, ведь вам все равно предстоит высокоточная работа.

Комплектующие для производства батарей лучше заказывать за границей у прямых поставщиков. Хотя можно поискать и на территории России. Главное, чтобы качество материалов было на высоком уровне, и при этом они не стоили заоблачных денег.

Что касается оборудования, то автоматизированные линии при таком способе организации производства не понадобятся. Собственно, из-за этого не понадобятся и большие площади.

В качестве основного оборудования потребуются только несложные инструменты:

Оборудование	Количество	Стоимость (руб.)	Образец
Итого:			52 000 рублей
Дрель	2	10 тыс.
Шуруповерт	2	6 тыс.
Набор инструментов	2	10 тыс.

Поскольку работы предстоит меньше, нежели при полном цикле производства, да и управиться с таким мини-предприятием легче, в постоянный штат сотрудников можно взять всего 3-5 человек.

А именно, речь идет о таком персонале:

• 2 человека будут осуществлять сборку товара.
• 2 человека будут батареи устанавливать.
• 1 человек будет водителем (желательно со своим авто).

На первых порах можете нанять только трое рабочих, а потом добрать еще пару человек.

При небольшом производстве функции руководителя, бухгалтера и маркетолога можете выполнять самостоятельно.

При этом маркетинговый план останется прежним. Ваш основной потребитель – это частное лицо, поэтому нужно постоянно информировать его о своем продукте, создав сайт и давая рекламные объявления в газеты, на ТВ и радио.

Теперь подсчитаем, насколько дешевле обойдется такой способ мини-производства:

• Регистрация ИП – 3 тыс. руб.
• Аренда помещения – 100 тыс. руб.
• Закупка комплектующих – 50 тыс. руб.
• Покупка оборудования – 52 тыс. руб.
• Зарплата сотрудникам – 75 тыс. руб.
• Разработка сайта и прочие маркетинговые услуги – 55 тыс. руб.
• Поточные расходы – 25 тыс. руб.

Итого, стартовые инвестиции для запуска небольшого предприятия составят 360 тыс. руб. , что представляет собой гораздо меньшую сумму по сравнению с организацией производственных мощностей «с нуля».

Учитывая, что продажная стоимость и себестоимость батарей при таком способе немного увеличатся, чистая прибыль может быть несколько ниже. Но за счет гораздо меньших вложений и при постоянном потоке клиентов (не менее 5 человек в месяц) вы сможете окупить свое предприятие уже спустя год работы на рынке.

Итак, мы проанализировали два основных способа организации бизнеса на изготовлении установок для получения электроэнергии от энергии Солнца.

В заключении напомним, что производство солнечных батарей в России – это еще совсем свободная ниша, заняв которую сейчас, вы сможете получить хорошую отдачу в будущем, так как спрос на альтернативные методы получения энергии будет увеличиваться с каждым годом.

Полезная статья? Не пропустите новые!
Введите e-mail и получайте новые статьи на почту

Солнечные батареи - источник получения энергии, которую можно направить на выработку электричества или тепла для малоэтажного дома. Вот только солнечные батареи имеют высокую стоимость и недоступны большинству жителей нашей страны. Согласны?

Другое дело, когда сделана солнечная батарея своими руками - затраты значительно уменьшаются, а работает такая конструкция ничуть не хуже, чем панель промышленного производства. Поэтому, если вы всерьез задумываетесь о приобретении альтернативного источника электроэнергии, попытайтесь сделать его своими руками – это не очень сложно.

В статье речь пойдет об изготовлении солнечных батарей. Мы расскажем, какие материалы, и инструменты для этого потребуются. А немного ниже вы найдете пошаговую инструкцию с иллюстрациями, которые наглядно демонстрируют ход работы.

Энергию солнца можно преобразовать в тепловую, когда энергоносителем является жидкость-теплоноситель или в электрическую, собираемую в аккумуляторах. Батарея представляет собой генератор, работающий на принципе фотоэлектрического эффекта.

Преобразование энергии солнца в электроэнергию происходит после попадания солнечных лучей на пластины-фотоэлементы, которые являются основной частью батареи.

При этом световые кванты “отпускают” свои электроны с крайних орбит. Эти свободные электроны дают электрический ток, который проходит через контроллер и скапливается в аккумуляторе, а оттуда поступает энергопотребителям.

Галерея изображений

В роли пластин-фотоэлементов выступают элементы из кремния. Кремниевая пластина с одной стороны покрыта тончайшим слоем фосфора или бора – пассивного химического элемента.

В этом месте под действием солнечных лучей высвобождается большое количество электронов, которые удерживаются фосфорной плёнкой и не разлетаются.

На поверхности пластины имеются металлические “дорожки”, на которых выстраиваются свободные электроны, образуя упорядоченное движение, т.е. электрический ток.

Чем больше таких кремниевых пластин-фотоэлементов, тем больше электрического тока можно получить. Подробнее о принципе работы солнечной батареи читайте .

Материалы для создания солнечной пластины

Приступая к сооружению солнечной батареи необходимо запастись следующими материалами:

• силикатные пластины-фотоэлементы;
• листы ДСП, алюминиевые уголки и рейки;
• жёсткий поролон толщиной 1,5-2,5 см;
• прозрачный элемент, выполняющий роль основания для кремниевых пластин;
• шурупы, саморезы;
• силиконовой герметик для наружных работ;
• электрические провода, диоды, клеммы.

Количество требуемых материалов зависит от размера вашей батареи, которая чаще всего ограничивается количеством доступных фотоэлементов. Из инструментов вам понадобиться: шуруповёрт или набор отвёрток, ножовка по металлу и дереву, паяльник. Для проведения испытаний готовой батареи понадобиться тестер-амперметр.

Теперь рассмотрим самые важные материалы более подробно.

Кремниевые пластины или фотоэлементы

Фотоэлементы для батарей бывают трёх видов:

• поликристаллические;
• монокристаллические;
• аморфные.

Поликристаллические пластины характеризуются низким КПД. Размер полезного действия составляет около 10 – 12 %, но зато этот показатель не понижается с течением времени. Продолжительность работы поликристаллов – 10 лет.

Каркас и прозрачный элемент

Каркас для будущей панели можно сделать из деревянных реек или алюминиевых уголков.

Второй вариант более предпочтителен по целому ряду причин:

• Алюминий – лёгкий металл, не дающий серьёзной нагрузки на опорную конструкцию, на которую планируется установка батареи.
• При проведении антикоррозийной обработки алюминий не подвержен воздействию ржавчины.
• Не впитывает влагу из окружающей среды, не гниёт.

При выборе прозрачного элемента необходимо обратить внимание на такие параметры, как показатель преломления солнечного света и способность поглощать ИК-излучение.

От первого показателя напрямую будет зависеть КПД фотоэлементов: чем показатель преломления ниже, тем выше КПД кремниевых пластин.

Минимальный коэффициент светоотражения у плексиглас или более дешёвого его варианта – оргстекла. Чуть ниже показатель преломления света у поликарбоната.

От величины второго показателя зависит, будут ли нагреваться сами кремниевые фотоэлементы или нет. Чем меньше пластины подвергаются нагреванию, тем дольше они прослужат. ИК-излучения лучше всего поглощает специальное термопоглощающее оргстекло и стекло с ИК-поглощением. Немного хуже – обычное стекло.

Если есть возможность, то оптимальным вариантом будет использование в качестве прозрачного элемента антибликового прозрачного стекла.

По соотношению стоимости к показателям преломления света и поглощения ИК-излучения оргстекло – самый оптимальный вариант для изготовления гелиобатареи

Проект системы и выбор места

Проект гелиосистемы включает в себя расчёты необходимого размера солнечной пластины. Как было сказано выше, размер батареи, как правило, ограничен дорогостоящими фотоэлементами.

Гелиобатарея должна устанавливаться под определённым углом, который обеспечил бы максимальное попадание на кремниевые пластины солнечных лучей. Наилучший вариант – батареи, которые могут менять угол наклона.

Место установки солнечных пластин может быть самым разнообразным: на земле, на скатной или плоской крыше дома, на крышах подсобных помещений.

Единственное условие – батарея должна быть размещена на солнечной, не затененной высокой кроной деревьев стороне участка или дома. При этом оптимальный угол наклона необходимо вычислить по формуле или с применением специализированного калькулятора.

Угол наклона будет зависеть от месторасположения дома, времени года и климата. Желательно, чтобы у батареи была возможность менять угол наклона вслед за сезонными изменениями высоты солнца, т.к. максимально эффективно они работают при падении солнечных лучей строго перпендикулярно поверхности.

Солнечная батарея может использоваться в качестве резервного энергоисточника при частом отключении централизованного энергоснабжения. Для автоматического переключения необходимо предусмотреть систему бесперебойного питания.

Подобная система удобна тем, что при использовании традиционного источника электроэнергии одновременно производится зарядка . Оборудование обслуживающее гелиобатарею размещается внутри дома, поэтому необходимо предусмотреть для него специальное помещение.

На дне ящика-корпуса из ДСП делаются вентиляционные отверстия. Расстояние между отверстиями примерно 10 см. В алюминиевую раму устанавливается прозрачный элемент (оргстекло, антибликовое стекло, плексиглас).

Прозрачный элемент прижимается и фиксируется, его крепление осуществляется при помощи метизов: 4 по углам, а также по 2 с длинных и по 1 с короткой стороны рамы. Метизы крепятся шурупами.

Каркас для гелиобатареи готов и можно приступать к самой ответственной части – монтажу фотоэлементов. Перед монтажом необходимо очистить оргстекло от пыли и обезжирить спиртсодержащей жидкостью.

Шаг #3 – монтаж кремниевых пластин-фотоэлементов

Монтаж и пайка кремниевых пластин – самая трудоёмкая часть работы по созданию солнечной панели своими руками. Сначала раскладываем фотоэлементы на оргстекло синими пластинами вниз.

Если вы впервые собирайте батарею, то можно воспользоваться подложкой для нанесения разметки, чтобы расположить пластины ровно на небольшом (3-5 мм) расстоянии друг от друга.

1. Производим пайку фотоэлементов по следующей электросхеме: “+” дорожки расположены на лицевой стороне пластины, “-” – на обратной. Перед пайкой аккуратно наносит флюс и припой, чтобы соединить контакты.
2. Производим пайку всех фотоэлементов последовательно рядами сверху вниз. Ряды затем должны быть также соединены между собой.
3. Приступаем к приклеиванию фотоэлементов. Для этого наносим небольшое количество герметика на центр каждой кремниевой пластины.
4. Переворачиваем получившиеся цепочки с фотоэлементами лицевой стороной (там, где синие пластины) вверх и размещаем пластины по разметке, которую нанесли ранее. Осторожно прижимаем каждую пластину, чтобы зафиксировать её на своём месте.
5. Контакты крайних фотоэлементов выводим на шину, соответственно “+” и “-“. Для шины рекомендуется использовать более широкий проводник из серебра.
6. Гелиобатарею необходимо оснастить блокирующим диодом, который соединяется с контактами и предотвращает разрядку аккумуляторов через конструкцию в ночное время.
7. В дне каркаса сверлим отверстия для вывода проводов наружу.

Провода необходимо прикрепить к каркасу, чтобы они не болтались, сделать это можно используя силиконовый герметик.

Галерея изображений

Шаг #4 – тестирование батареи перед герметизацией

Тестирование солнечной панели необходимо проводить до её герметизации, чтобы иметь возможность устранить неисправности, которые часто возникают во время пайки. Лучше всего производить тестирование после спайки каждого ряда элементов – так значительно проще обнаружить, где контакты соединены плохо.

Для тестирования вам понадобиться обычный бытовой амперметр. Измерения необходимо проводить в солнечный день в 13-14 часов, солнце не должно быть скрыто облаками.

Выносим батарею на улицу и устанавливаем в соответствии с ранее рассчитанным углом наклона. Амперметр подключаем к контактам батареи и проводим измерение тока короткого замыкания.

Смысл тестирования заключается в том, что рабочая сила электрического тока должна быть на 0,5-1,0 А ниже, чем ток короткого замыкания. Показания прибора должны быть выше 4,5 А, что говорит о работоспособности гелиобатареи.

Если тестер выдаёт меньшие показания, то где-то наверняка нарушена последовательность соединения фотоэлементов.

Шаг #5 – герметизация уложенных в корпус фотоэлементов

Герметизацию можно производить, только убедившись, что батарея работает. Для герметизации лучше всего использовать эпоксидный компаунд, но учитывая, что расход материала будет большой, а стоимость его составляет примерно 40-45 долларов. Если дороговато, то вместо него можно применять всё тот же силиконовый герметик.

Используя силиконовой герметик, отдавайте предпочтения тому, на упаковке которого указано, что он подходит для использования при минусовых температурах

Существует два способа герметизации:

• полная заливка, когда панели заливаются герметиком;
• нанесение герметика на пространство между фотоэлементами и на крайние элементы.

В первом случае герметизация будет более надёжной. После заливки герметик должен схватиться. Затем сверху устанавливается оргстекло и плотно прижимается к пластинам, покрытым силиконом.

Для обеспечения амортизации и дополнительной защиты между задней поверхностью фотоэлементов и каркасом из ДСП многие мастера советуют устанавливать прокладку из жёсткого поролона шириной 1,5-2,5 см.

Делать это необязательно, но желательно, учитывая, что кремниевые пластины достаточно хрупкие и легко повреждаются.

После установки оргстекла на конструкцию ставят груз, под действием которого происходит выдавливание пузырьков воздуха. Солнечная батарея готова и после повторного тестирования её можно устанавливать в заранее выбранное место и подключать к гелиосистеме вашего дома.

Выводы и полезное видео по теме

Обзор фотоэлементов, заказанных в китайском интернет-магазине:

Видео-инструкция по изготовлению солнечной батареи:

Сделать солнечную батарею своими руками – не простая задача. КПД большинства таких батарей ниже, чем у панелей промышленного производства на 10-20%. Самое важное при конструировании солнечной батареи – правильно выбрать и установить фотоэлементы.

Не пытайтесь сразу создать огромную по площади панель. Попробуйте сначала соорудить маленький прибор, чтобы понять все нюансы этого процесса.

У вас есть практические навыки создания солнечных батарей? Поделитесь, пожалуйста, своим опытом с посетителями нашего сайта – пишите комментарии в расположенном ниже блоке. Там же можно задать вопросы по теме статьи.

Уже не одно десятилетие человечество ищет альтернативные источники энергии, способные хотя бы частично заменить существующие. И самыми перспективными из всех на сегодняшний день представляются два: ветро‑ и солнечная энергетика.

Правда, ни тот ни другой не могут предоставить непрерывного производства. Это связано с непостоянством розы ветров и суточно‑погодно‑сезонными колебаниями интенсивности солнечного потока.

Сегодняшняя энергетика предлагает три основных метода получения электрической энергии, но все они тем или иным образом вредны для окружающей среды:

• Топливная электроэнергетика — самая экологически грязная, сопровождается значительными выбросами в атмосферу углекислого газа, сажи и бесполезной теплоты, вызывая сокращение озонового слоя. Добыча топливных ресурсов для нее также наносит значительный вред природе.
• Гидроэнергетика связана с очень значительными ландшафтными изменениями, затоплением полезных земель, причиняет ущерб рыбным ресурсам.
• Атомная энергетика — самая экологически чистая из трёх, но требует очень значительных расходов на поддержание безопасности. Любая авария может быть связана с нанесением непоправимого долголетнего вреда природе. К тому же требует специальных мер по утилизации отходов использованного топлива.

Строго говоря, получить электроэнергию от солнечного излучения можно несколькими способами, но большинство из них используют промежуточное её преобразование в механическую, вращающую вал генератора и только затем в электрическую.

Такие электростанции существуют, они используют в работе двигатели внешнего сгорания Стирлинга, имеют неплохой КПД, но у них есть и существенный недостаток: чтобы собрать как можно больше энергии солнечного излучения, требуется изготовление огромных параболических зеркал с системами слежения за положением солнца.

Надо сказать, что существуют решения, позволяющие улучшить ситуацию, но все они достаточно дорогостоящие.

Есть методы, дающие возможность прямого преобразования энергии света в электрический ток. И хотя явление фотоэффекта в полупроводнике селене было открыто уже в 1876 году, но только в 1953 году, с изобретением кремниевого фотоэлемента, появилась реальная возможность создания солнечных батарей для получения электроэнергии.

В это время уже появляется теория, позволившая объяснить свойства полупроводников, и создать практическую технологию их промышленного производства. К сегодняшнему дню это вылилось в настоящую полупроводниковую революцию.

Работа солнечной батареи основана на явлении фотоэффекта полупроводникового p-n перехода, по сути представляющего собой обычный кремниевый диод. На его выводах при освещении возникает фото‑эдс величиной 0,5~0,55 В.

При использовании электрических генераторов и батарей необходимо учитывать различия, которые существуют между . Подключая трехфазный электродвигатель в соответствующую сеть, можно в три раза увеличить его выходную мощность.

Следуя определенным рекомендациям, с минимальными затратами по ресурсам и времени можно изготовить силовую часть высокочастотного импульсного преобразователя для бытовых нужд. Изучить структурные и принципиальные схемы таких блоков питания можно .

Конструктивно каждый элемент солнечной батареи выполнен в виде кремниевой пластины площадью в несколько см 2 , на которой сформировано множество соединённых в единую цепь таких фотодиодов. Каждая такая пластина является отдельным модулем, дающим при солнечном освещении определённое напряжение и ток.

Соединяя такие модули в батарею и комбинируя параллельно‑последовательное их подключение, можно получить широкий диапазон значений выходной мощности.

Основные недостатки солнечных батарей:

• Большая неравномерность и нерегулярность энергоотдачи в зависимости от погоды, и сезонной высоты солнца.
• Ограничение мощности всей батареи, если затенена хотя бы одна её часть.
• Зависимость от направления на солнце в различное время суток. Для максимально эффективного использования батареи нужно обеспечивать её постоянную направленность на солнце.
• В связи с вышесказанным, необходимость аккумулирования энергии. Наибольшее потребление энергии приходится на то время, когда выработка её минимальна.
• Большая площадь, требующаяся для конструкции достаточной мощности.
• Хрупкость конструкции батареи, необходимость постоянной очистки её поверхности от загрязнений, снега и т. п.
• Модули солнечной батареи работают наиболее эффективно при 25°C. Во время работы же они нагреваются солнцем до значительно более высокой температуры, сильно снижающей их эффективность. Чтобы поддерживать КПД на оптимальном уровне, необходимо обеспечивать охлаждение батареи.

Следует заметить, что постоянно появляются разработки солнечных элементов, использующих новейшие материалы и технологии. Это позволяет постепенно устранять недостатки, присущие солнечным батареям или уменьшать их влияние. Так, КПД новейших элементов, использующих органические и полимерные модули, достигает уже 35% и есть ожидания достижения 90%, а это делает возможным при тех же размерах батареи получить много бòльшую мощность, либо, сохранив энергоотдачу, значительно уменьшить габариты батареи.

Кстати, средний КПД автомобильного двигателя не превышает 35%, что позволяет говорить о достаточно серьёзной эффективности солнечных панелей.

Появляются разработки элементов на основе нанотехнологий, одинаково эффективно работающих под разными углами падающего света, что избавляет от необходимости их позиционирования.

Таким образом, уже сегодня можно говорить о преимуществах солнечных батарей по сравнению с другими источниками энергии:

• Отсутствие механических преобразований энергии и движущихся частей.
• Минимальные расходы на эксплуатацию.
• Долговечность 30~50 лет.
• Тишина при работе, отсутствие вредных выбросов. Экологичность.
• Мобильность. Батарея для питания ноутбука и зарядки аккумулятора для светодиодного фонарика вполне поместится в небольшом рюкзаке.
• Независимость от наличия постоянных источников тока. Возможность подзарядки аккумуляторов современных гаджетов в полевых условиях.
• Нетребовательность к внешним факторам. Солнечные элементы можно разместить в любом месте, на любом ландшафте, лишь бы они достаточно освещались солнечным светом.

В приэкваториальных районах Земли средний поток солнечной энергии составляет в среднем 1,9 кВт/м 2 . В средней полосе России он находится в пределах 0,7~1,0 кВт/м 2 . КПД классического кремниевого фотоэлемента не превышает 13%.

Как показывают опытные данные, если прямоугольную пластину направить своей плоскостью на юг, в точку солнечного максимума, то за 12‑часовой солнечный день она получит не более 42% суммарного светового потока из‑за изменения угла его падения.

Это означает, что при среднем солнечном потоке 1 кВт/м 2 , 13% КПД батареи и её суммарной эффективности 42% удастся получить за 12 часов не более 1000 x 12 x 0,13 x 0,42 = 622,2 Втч, или 0,6 кВтч за день с 1 м 2 . Это при условии полного солнечного дня, в облачную погоду — значительно меньше, а в зимние месяцы эту величину нужно разделить ещё на 3.

Учитывая потери на преобразование напряжения, схему автоматики, обеспечивающую оптимальный зарядный ток аккумуляторов и предохраняющую их от перезаряда, и прочие элементы можно принять за основу цифру 0,5 кВтч/м 2 . Этой энергией можно в течение 12 часов поддерживать ток заряда аккумулятора 3 А при напряжении 13,8 В.

То есть для заряда полностью разряженной автомобильной батареи ёмкостью 60 Ач потребуется солнечная панель в 2 м 2 , а для 50 Ач — примерно 1,5 м 2 .

Для того чтобы получить такую мощность можно приобрести готовые панели, выпускающиеся в диапазоне электрических мощностей 10~300 Вт. Например, одна 100 Вт панель за 12‑ти часовой световой день с учётом коэффициента 42% как раз обеспечит 0,5 кВтч.

Такая панель китайского производства из монокристаллического кремния с очень неплохими характеристиками стоит сейчас на рынке около 6400 р. Менее эффективная на открытом солнце, но имеющая лучшую отдачу в пасмурную погоду поликристаллическая — 5000 р.

При наличии определённых навыков в монтаже и пайке радиоэлектронной аппаратуры можно попробовать собрать подобную солнечную батарею и самому. При этом не стоит рассчитывать на очень большой выигрыш в цене, кроме того, готовые панели имеют заводское качество как самих элементов, так и их сборки.

Но продажа таких панелей организована далеко не везде, а их транспортировка требует очень жёстких условий и обойдётся достаточно дорого. Кроме того, при самостоятельном изготовлении появляется возможность, начав с малого, постепенно добавлять модули и наращивать выходную мощность.

Подбор материалов для создания панели

В китайских интернет‑магазинах, а также на аукционе eBay предлагается широчайший выбор элементов для самостоятельного изготовления солнечных батарей с любыми параметрами.

Ещё в недалёком прошлом самодельщики приобретали пластины, отбракованные при производстве, имеющие сколы или другие дефекты, но существенно более дешёвые. Они вполне работоспособны, но имеют немного пониженную отдачу по мощности. Учитывая постоянное снижение цен, сейчас это уже вряд ли целесообразно. Ведь теряя в среднем 10% мощности, мы теряем и в эффективной площади панели. Да и внешний вид батареи, состоящей из пластин с отколотыми кусочками выглядит довольно кустарно.

Можно приобрести такие модули и в российских онлайн‑магазинах, например, molotok.ru предлагает поликристаллические элементы с рабочими параметрами при световом потоке 1,0 кВт/м 2:

• Напряжение: холостого хода — 0,55 В, рабочее — 0,5 В.
• Ток: КЗ — 1,5 А, рабочий — 1,2 А.
• Рабочая мощность — 0,62 Вт.
• Габариты — 52х77 мм.
• Цена 29 р.

Совет: Надо учитывать, что элементы очень хрупкие и при транспортировке часть из них может быть повреждена, поэтому при заказе следует предусмотреть некоторый запас по их количеству.

Изготовление солнечной батареи для дома своими руками

Для изготовления солнечной панели нам понадобится подходящая рама, которую можно сделать самостоятельно или подобрать готовую. Из материалов для нее лучше всего использовать дюралюминий, он не подвержен коррозии, не боится сырости, долговечен. При соответствующей обработке и покраске для защиты от атмосферных осадков подойдёт и стальная, и даже деревянная.

Совет: Не стоит делать панель очень больших размеров: она будет неудобна в монтаже элементов, установке и обслуживании. К тому же маленькие панели имеют низкую парусность, их можно удобнее разместить под требуемыми углами.

Рассчитываем комплектующие

Определимся с размерами нашей рамы. Для зарядки 12-ти вольтового кислотного аккумулятора требуется рабочее напряжение не ниже 13,8 В. Примем за основу 15 В. Для этого нам придётся соединить последовательно 15 В / 0,5 В = 30 элементов.

Совет: Выход солнечной панели следует подключать к аккумулятору через защитный диод во избежание его саморазряда в темное время суток через солнечные элементы. Так что на выходе нашей панели будет: 15 В – 0,7 В = 14,3 В.

Чтобы получить зарядный ток 3,6 А, нам необходимо соединить в параллель три таких цепочки, или 30 x 3 = 90 элементов. Это будет нам стоить 90 x 29 р. = 2610 р.

Совет: Элементы солнечной панели соединяются параллельно‑последовательно. Необходимо соблюдать равенство количества элементов в каждой последовательной цепочке.

Таким током мы можем обеспечить стандартный режим заряда для полностью разряженного аккумулятора ёмкостью 3,6 x 10 = 36 Ач.

Реально эта цифра будет меньше из‑за неравномерности солнечного освещения в течение дня. Таким образом, для заряда стандартной автомобильной батареи 60 Ач, нам нужно будет соединить параллельно две таких панели.

Эта панель может нам обеспечить электрическую мощность 90 x 0,62 Вт ≈ 56 Вт.

Или в течение 12‑часового солнечного дня с учётом поправочного коэффициента 42% 56 x 12 x 0,42 ≈ 0,28 кВтч.

Разместим наши элементы в 6 рядов по 15 штук. Для установки всех элементов нам потребуется поверхность:

• Длина — 15 x 52 = 780 мм.
• Ширина — 77 x 6 = 462 мм.

Для свободного размещения всех пластин примем габариты нашей рамы: 900×500 мм.

Совет: Если есть готовые рамы с другими габаритами, можно пересчитать количество элементов в соответствии с приведёнными выше намётками, подобрать элементы других типоразмеров, попробовать разместить их, комбинируя длину и ширину рядов.

Также нам потребуются:

• Паяльник электрический 40 Вт.
• Припой, канифоль.
• Монтажный провод.
• Силиконовый герметик.
• Двусторонний скотч.

Этапы изготовления

Для монтажа панели необходимо подготовить ровное рабочее место достаточной площади с удобным подходом со всех сторон. Сами пластины элементов лучше разместить отдельно в стороне, где они будут защищены от случайных ударов и падений. Брать их следует аккуратно, по одной.

Устройства защитного выключения повышают безопасность домашней электросети, снижая вероятность поражения электричеством и возникновения пожаров. Детальное ознакомление с характерными особенностями разных видов выключателей дифференциального тока подскажет, для квартиры и дома.

При эксплуатации электросчетчика возникают ситуации, когда его надо заменить и заново подключить — об этом можно прочитать .

Обычно для изготовления панели используют способ приклеивания предварительно распаянных в единую цепь пластин элементов на плоскую основу‑подложку. Мы предлагаем другой вариант:

1. Вставляем в раму, хорошо закрепляем и герметизируем по краям стекло или кусок плексигласа.
2. Раскладываем на нем в соответствующем порядке, приклеивая их двусторонним скотчем, пластины элементов: рабочей стороной к стеклу, выводами для пайки — к задней стороне рамы.
3. Положив раму на стол стеклом вниз, мы сможем удобно распаивать выводы элементов. Выполняем электрический монтаж в соответствии с выбранной принципиальной схемой включения.
4. Склеиваем окончательно пластины с задней стороны скотчем.
5. Подкладываем какую‑либо демпфирующую прокладку: листовую резину, картон, ДВП и т. п.
6. Вставляем в раму заднюю стенку и герметизируем её.

При желании вместо задней стенки можно залить раму сзади каким‑нибудь компаундом, например, эпоксидкой. Правда, это уже исключит возможность разборки и ремонта панели.

Конечно, одной батареи в 50 Вт не хватит для обеспечения энергией даже небольшого домика. Но с её помощью уже можно реализовать в нем освещение, используя современные светодиодные светильники.

Для комфортного существования городского жителя сейчас в сутки требуется не менее 4 кВтч электроэнергии. Для семьи — соответственно количеству её членов.

Следовательно, солнечная батарея частного дома для семьи из трёх человек должна обеспечивать 12 кВтч. Если предполагается электроснабжение жилища только от солнечной энергии нам нужна будет солнечная батарея площадью, не менее 12 кВтч / 0,6 кВтч/м 2 = 20 м 2 .

Эту энергию необходимо запасти в аккумуляторных батареях, ёмкостью 12 кВтч / 12 В = 1000 Ач, или примерно 16 батарей по 60 Ач.

Для нормальной работы аккумуляторной батареи с солнечной панелью и её защиты потребуется контроллер заряда.

Чтобы преобразовать 12 В постоянного тока в 220 В переменного, нужен будет инвертор. Хотя сейчас на рынке уже в достаточном количестве представлено электрооборудование на напряжения 12 или 24 В.

Совет: В низковольтных сетях электроснабжения действуют токи значительно более высоких значений, поэтому для выполнения проводки к мощному оборудованию следует выбирать провод соответствующего сечения. Проводка для сетей с инвертором выполняется по обычной схеме 220 В.

Делаем выводы

При условии аккумулирования и рационального использования энергии, уже сегодня нетрадиционные виды электроэнергетики начинают создавать солидную прибавку в общем объёме её выработки. Можно даже утверждать, что они постепенно становятся традиционными.

Учитывая значительно снизившийся в последнее время уровень энергопотребления современной бытовой техники, применение энергосберегающих осветительных приборов и значительно увеличившийся КПД солнечных батарей новых технологий, можно сказать, что уже сейчас они способны обеспечивать электроэнергией небольшой частный дом в южных странах с большим количество солнечных дней в году.

В России же они вполне могут применяться, как резервные или дополнительные источники энергии в комбинированных системах электроснабжения, а если эффективность их удастся повысить хотя бы до 70%, то вполне реально будет и их использование в качестве основных поставщиков электроэнергии.

Видео о том, как изготовить прибор для сбора солнечной энергии самому

В мире наблюдается постоянный рост потребления электроэнергии, а запасы традиционных источников энергии уменьшаются. Поэтому постепенно растёт спрос на оборудование, которые вырабатывает электричество, используя нетрадиционные источники сырья. Одним из наиболее распространённых способов получения электричества являются солнечные батареи, работающие от энергии солнца. В их составе работают фотоэлектрические элементы, свойства которых позволяют преобразовывать солнечное излучение в электрический ток. Для их изготовления используется один из самых распространённых на Земле химических элементов – кремний. В этом материале мы поговорим о том, как кремний превращается в фотоэлектрические элементы. Проще говоря, мы рассмотрим, что представляет собой производство солнечных батарей, и какое оборудование для этого требуется.

В сфере производства солнечных батарей уже сформировался довольно большой рынок, на котором присутствуют крупные компании. Здесь уже вращаются миллионы долларов и есть бренды, заработавшие репутацию производителей качественной продукции. Имеется в виду как мировой рынок, так и российский. Технологии, положенные в основу производства солнечных батарей, совершенствуются по мере развития научных исследований в этом направлении. Сейчас выпускаются солнечные батареи самых разных размеров и назначения. Есть совсем маленькие, используемые в калькуляторах и . А есть крупные панели, применяемые в гелиосистемах и . Один фотоэлемент имеет небольшую мощность и вырабатывает совсем небольшой ток. Поэтому их объединяют в . Теперь рассмотрим, как производятся фотоэлементы.

Прежде всего, стоит сказать, что на выходе производители получают три вида фотоэлементов:

• Монокристаллические;
• Поликристаллические;
• Из аморфного кремния.

Монокристаллические пластины солнечных элементов можно визуально отличить по однородности расцветки. При их производстве из исходного сырья (кремния) в результате температурной плавки получают слиток монокристаллического кремния. Он имеет высокую степень чистоты и однородность кристаллической решётки.

Поликристаллические элементы производятся проще. При их создании нет цели вырастить слиток из одного кристалла и добиться высокой однородности структуры. Они имеют меньшую стоимость, но расплачиваются за это меньшим КПД. Визуально их можно отличить по неоднородной расцветке.

И ещё один тип фотоэлементов выполняются из аморфного кремния. Для получения некоторых характеристик в него добавляют различные микроэлементы и наночастицы. Производство из этого типа кремния в основном ориентировано на выпуск гибких солнечных батарей. Этот тип панелей имеет самый низкий КПД.

В результате температурной обработки кремния получают бруски цилиндрической формы. Из него нарезают пластины малой толщины. В результате этой операции на поверхности пластин появляются повреждения, которые удаляются травлением и текстурированием. Это необходимо для того, чтобы улучшить поглощение светового излучения. После такой обработки на поверхности кремниевых пластин образуются микроскопические пирамиды, расположенные хаотичным образом. При попадании на них свет отражается на боковые поверхности других таких пирамид. Разрыхление текстуры снижает отражающую способность примерно на четверть. Сам процесс травления представляет собой ряд последовательных обработок щелочами и кислотами. Как говорят, специалисты, здесь нельзя перестараться и протравить лишнего. Слой тонкий и пластина может оказаться непригодной для дальнейшего использования.

Сама технология производства фотоэлементов основана на использовании p-n перехода. В пластине фотоэлемента совмещается дырочная и электронная проводимость, p и n-типа, соответственно. Такая конструкция имеет свойства быть барьером и пропускания электрического тока в одном направлении. На этом и основана работа солнечных батарей.

Для укладки на кремниевую пластину полупроводника n-типа на производстве используется фосфорная диффузия. Этот слой находится у поверхности пластины, уходя в глубину примерно на 0,5 мкм. В результате под действием солнечного света носители заряда противоположного знака проникают на небольшую глубину. Это сделано специально для того, чтобы путь к зоне p-n перехода быть максимально быстрым. В противном случае они могут погасить друг друга при встрече. В этом случае они не генерируют электрического тока, а значит, расходуются впустую.

В результате диффузии происходит замыкание между лицевой поверхностью пластины с решёткой для съёма тока и обратной стороной, являющейся сплошным контактом. Для удаления этого замыкания применяются различные технологии. Это может быть плазмохимическое или химическое травление. И также это может выполняться лазером или механическим способом. С помощью плазмохимического травления замыкание удаляется сразу для стопки кремниевых пластин. Результат этой процедуры во многом зависит от времени обработки, химического состава, площади поверхности элементов и многих других факторов.

Затем на поверхность пластины наносится текстура для уменьшения отражения. Если этого не сделать, то 10% солнечных лучей отразятся и не будут принимать участия в генерации электрического тока. Покрытие используется для глубокого проникновения света, которое препятствует их отражению обратно.

При создании металлизированной сетки с лицевой стороны пластин представляет собой сложную задачу. С одной стороны минимум оптических потерь достигается, если линии сетки тонкие и расположены на существенном расстоянии друг от друга. Если сделать сетку больше, то часть зарядов не будет достигать контакта и будут теряться вхолостую. С другой стороны, если полосы сетки будут слишком тонкими, то пространства для поглощения света будет много.

Но тонкие линии не могут проводить большой ток. Поэтому ищется «золота середина». Есть стандартизированные значения размеров линий и расстояния между ними для различных металлов. Технология металлизация основана на трафаретном печатании. В качестве материала чаще всего используется паста с содержанием серебра. Благодаря её использованию КПД пластин может быть увеличен до 15 процентов.

Теперь, давайте, рассмотрим производство солнечных батарей на этапе сборки их из полученных фотоэлементов.

Производство солнечных батарей

Производство солнечных батарей можно разделить на следующие основные этапы:

• Тестирование. На этом этапе проводится замер электрических характеристик. Для этого используются вспышки мощных ксеноновых ламп. На основании результатов испытаний фотоэлементы сортируют и направляют на следующую стадию производства;
• На второй стадии производства выполняется пайка элементов в секции. Из них формируются секции на стеклянной подложке. Собранные секции переносятся на стекло с помощью вакуумных захватов. Это обязательное требование для исключения механического или иного воздействия на поверхность пластин. Блоки обычно включают в себя 4-6 секций. Секции, в свою очередь, состоят из 9-10 фотоэлектрических панелей;
• Следующий этап производства – ламинирование. Соединённые с помощью пайки блоки фотоэлементов ламинируют при помощи этиленвинилацетатной плёнки. А также наносится специальное защитное покрытие. Все это делается на оборудовании с ЧПУ. Компьютер следит за такими характеристиками, как давление, температура и др. В зависимости от используемого материала, параметры ламинирования можно изменять;
• И завершающий этап заключается в изготовлении рамки из алюминиевого профиля и специальной соединительной коробки. Чтобы обеспечить надёжность соединения применяют клей-герметик. На этом же этапе производства проводится тестирование солнечных батарей. При этом измеряются токи короткого замыкания, выдаваемые напряжение (рабочее и холостого хода), сила тока.

Используемое оборудование

Солидные производители используют при производстве солнечных батарей современное оборудование с программным управлением. Такой подход обеспечивает минимальную погрешность и разброс параметров собираемых солнечных батарей. Кроме того, компьютерное оборудование позволяет проводить более точное и полное тестирование. В результате уменьшается количество брака и увеличивается срок службы батарей.

Давайте, перечислим оборудование, используемое для производства.

• Столы для перемещения сборок. На этих столах выполняется обрезка, укладка элементов, присоединение соединительной коробки и так далее. Подобные столы имеют неметаллические шарики на поверхности столешницы. Это даёт возможность легко перемещать сборки и не повреждать элементы;
• Ламинатор. Это оборудование используется для ламинации и все параметры настраиваются в специальном программном обеспечении для автоматической работы. Хотя возможен и ручной режим работы;
• Инструмент для резки ячеек. Резка выполняется с помощью волоконного лазера. Параметры также задаются программным путём;
• Оборудование для чистки стеклянных подложек. Процедура проходит в несколько этапов. Сначала используются нейлоновые щётки и моющее средство. Затем проводится поэтапное полоскание деионизированной водой. После этого проводится сушка горячим и холодным воздухом.

Крупные производители солнечных батарей

Производство солнечных панелей и готовых гелиосистем является прибыльным и перспективным делом. Число приобретаемых батарей растёт из года в год. В результате имеется постоянный рынок сбыта, на который обращают внимание многие крупные производители.

В первую очередь этот рынок осваивают фирмы из Китая. Низкой стоимостью они выдавливают с рынка все остальные компании. Так, из-за китайской экспансии были вынуждены свернуть производство четыре немецкие компании среднего размера, а также один американский производитель. Работы в этом направлении закрыли Сименс и Бош. Результат закономерен, поскольку солнечные батареи, сделанные в Китае, стоят в два раза европейской и американской продукции.

Среди мировых производителей можно назвать следующие крупные компании, выпускающие солнечные батареи:

• Yingli Green Energy. Ежегодно компания выпускает солнечных батарей общей мощностью 2 гигаватта. Они выпускают батареи из монокристаллических и поликристаллических элементов;
• First Solar. Они были вынуждены закрыть предприятие в Германии, но всё равно являются одними из самых крупных в мире. Выпускают панелей в год общей мощностью 3,5 гигаватт;
• Suntech Power Ко. Это китайский гигант, производящий продукции на 1,8 гигаватт. Их производственные мощности находятся в восьмидесяти странах мира.

Солнечные батареи российского производства выпускают следующие компании:

• ООО «Хевел» (Новочебоксарск);
• «Телеком-СТВ» (Зеленоград);
• ЗАО «Термотрон-завод»;
• ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов» (Рязань).

В странах бывшего СССР также можно встретить немало производств. К примеру, в Астане. Причём для производства используется местный кремний. При строительстве на предприятии было установлено современное оборудование. Аналогичное предприятие собираются построить в Узбекистане. Причём строительство также ведут китайские производители.
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения к статье оставляйте в комментариях.

Опубликовано в