Современная жизнь не мыслима без электричества. Его научились получать еще в 19 веке. Первые попытки получить электрический ток были связаны с химическими реакциями между некоторыми веществами. Такие источники питания называют гальваническими элементами. Данные элементы используются и до сих пор. Но мы отлично знаем, что они не долговечны, то есть имеют ограниченный срок службы. Следующий этап создания источников электрического тока — изобретение генераторов. Срок службы этих устройств большой, но и есть недостатки: постоянно нужно прикладывать внешнюю силу для вращения ротора; за счет трения между деталями генератора его срок службы сокращается.
Последний источник питания требует некоторых энергетических и финансовых затрат, поэтому мы постоянно платим за использование электрической энергии. В связи сложившейся ситуации возникла проблема в получении бесплатной энергии. Таким источником может служить Солнце.
Вероятно, некоторым знакомо выражение "солнечная революция", которое на слуху последние 20 лет – идея о том, что придет день, когда все мы будем использовать бесплатную энергию Солнца. Это заманчивое обещание: в яркий, солнечный день Солнце отдает примерно 1000 ватт энергии на квадратный метр земной поверхности, и если бы мы смогли собрать всю эту энергию, то мы бы запросто смогли обеспечить бесплатной энергией наши дома и офисы.
Устройство, которое способно преобразовывать солнечную энергию в электрическую называют солнечной батареей. Вы наверняка видели калькуляторы, которые работают на фотоэлементах, им не нужны электрические элементы питания и у которых в некоторых случаях нет даже кнопки выключения. До тех пор, пока у вас есть достаточное количество освещения, они могут работать бесконечно. Возможно, вы видели солнечные батареи покрупнее – на дорожных знаках, извещающих о чрезвычайной ситуации, телефонных автоматах, буйках, даже на стоянках, в качестве источника света. Хотя эти панели не так распространены, как калькуляторы на солнечной энергии, их нетрудно заметить, если вы знаете, куда смотреть. Массивы фотоэлементов есть на космических спутниках, где они используются для питания электрических систем.
Купить солнечную батарею сейчас не составляет труда, но цены довольно серьезные. Например, цена солнечной батареи NP32GK (Мощность – 32 Вт, напряжение–17В, сила тока – 1.88А) составляет 16.000 рублей.
Поэтому основная цель нашей работы — создание солнечной батареи в бытовых условиях.
Для реализации поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1) изготовить солнечную батарею в домашних условиях с минимальными затратами;
2) собрать схему так, чтобы получить максимальную мощность источника питания.
1. Преобразование солнечной энергии в электрическую
Фотоэлементы, которые вы видите в калькуляторах и на спутниках, являются фотоэлектрическими элементами или модулями (модули – просто группа элементов, электрически соединенных и размещенных в одном каркасе). Фотоэлектричество, как слово, подразумевает преобразование солнечного света прямо в электричество. Начиная с почти исключительного использования в космосе, фотоэлектрические элементы все больше и больше используются в менее экзотических сферах человеческой жизни. Они могли бы даже снабдить энергией ваш дом. Как же работают эти устройства?
Фотоэлектрические (ФЭ) элементы изготовлены из специальных материалов под названием полупроводники (semiconductors), таких как кремний, который в настоящий момент чаще всего обычно и используется. По существу, когда свет попадает на фотоэлемент, определенная его часть поглощается материалом полупроводника. Это означает, что энергия поглощенного света передается полупроводнику. Эта энергия освобождает электроны, позволяя им течь свободно. У всех фотоэлементов также есть одно или несколько электрических полей, которые заставляют электроны, освобожденные световым поглощением (абсорбцией), течь в определенном направлении. Это течение электронов и представляет собой ток, и при помощи установленных сверху и снизу металлических контактов фотоэлементов мы можем извлечь этот ток для внешнего использования.
Всегда можно найти старые диоды и транзисторы от ставших ненужными радиоприемников и телевизоров. В умелых руках это – богатство, которому можно найти дельное применение. Чтобы превратить диод или транзистор в фотоэлемент, нужно добраться до полупроводникового кристалла.
2. Получение кристаллов полупроводников
Для получения кристаллов полупроводников понадобятся: тиски, плоскогубцы, острый нож, небольшой молоток, кусачки. Источником кристаллов могут служить диоды марки КД–202, КД–203 или другие в похожих корпусах (рис. 1).
Рис. 1. Диод КД–202
Для получения кристалла необходимо выполнить следующие операции:
1) удалить кусачками вывод (рис. 2)
2) зажать диод в тисках за фланец
3) приложить к сварному шву острый нож и, несильно ударив по тыльной стороне ножа, удалить крышку, необходимо следите за тем, чтобы лезвие ножа не проходило глубоко вовнутрь, иначе можно повредить кристалл (рис. 3,4, 5). Фотоэлемент готов.
Рис. 2. Удаление вывода
Рис. 3. Зажатие диода в тисках
Рис. 4. Удаление крышки диода
Рис. 5. Фотоэлемент готов
3. Сборка солнечной батареи
Для сборки батареи необходим корпус. Для его изготовления возьмем текстолитовую пластину. В ней просверлим отверстия (рис. 6).
Рис. 6. Корпус для солнечной батареи
Далее производим сборку батареи:
1) поместим в отверстия диоды, размещая на два участка из последовательно соединенных шестнадцати диодов;
2) полученные участки соединяем параллельно;
3) батарея готова (рис. 7).
Рис. 7. Солнечная батарея
4. Проверка работоспособности источника питания
Для проверки работоспособности полученной батареи используем мультиметр, миллиамперметр и светодиод, чтобы определить силу тока и напряжение. Сила тока составила 0,1А, а напряжение – 2В. Проверку работоспособности необходимо проводить при наличии солнечного света или при освещении лампой накаливания.
Данную работу можно считать рекомендацией для сборки солнечной батареи в бытовых условиях. Предложенное описание сборки позволяет создать источник питания небольшой мощности. Мы не понесли материальных затрат, так как при изготовлении использовали только бывшего применения диоды, соединительные провода и текстолит. Если взять больше фотоэлементов, то можно получить большую выходную мощность. И при этом, изменяя количество применяемых элементов и способ их соединения (параллельное, последовательное) можно изменять напряжение и силу тока батареи. Таким образом, можно считать, что поставленные цель и задачи достигнуты.
Список источников и литературы
1. URL: Самодельная солнечная батарея на 50 Вт [Электронный ресурс]/ – Режим доступа: http://germarator.ru/post/148, свободный – Загл. с экрана.
2. URL: Самодельная солнечная батарея [Электронный ресурс]/ – Режим доступа: http: //electro–shema. ru/samodelnaya–solnechnaya–batareya. html, свободный – Загл. с экрана.
3. URL: Кремний [Электронный ресурс]/ – Режим доступа: http://ru.wikipedia.org/wiki/Silicium, свободный – Загл. с экрана.
4. URL: Фотоэлемент [Электронный ресурс]/ – Режим доступа: http://www.cultinfo.ru/fulltext/1/001/008/117/320.htm, свободный – Загл. с экрана.
5. URL: "Ваш Солнечный Дом"– умный выбор системы энергоснабжения [Электронный ресурс]/ – Режим доступа: http://www.solarhome.ru/pv/index.htm, свободный – Загл. с экрана.
6. URL: Солнечные батареи (модули) Российского производства [Электронный ресурс]/ – Режим доступа: http://iis97.narod.ru/pr10.htm свободный – Загл. с экрана.
Составитель:
Чиков Иван Николаевич,
ученик 10 класса,
МОУ "Терентьевская средняя общеобразовательная школа"
Комментарии ( 46 )
Шукуров Юрий
23 июня 2011, 04:27
Достаточно актуальная тема. Если учесть, что традиционные источники энергии не бесконечны, получение энергии путем ядерных реакций крайне сильно влияет на экологию, то будущее именно за такими элементами. Достойная работа, грамотное описание, все достаточно хорошо изложено и предоставлено. Ивану 5+.
Для демонстрационных целей в самый раз (например, для занятий по физике), практическую пользу с такой мощностью сложно найти. Разве что питать какую–нибудь совсем маломощную схему в походных условиях...
Спасибо, Иван, за столь подробнье описание изготовления батареи. Можно использовать источник энергии на даче, в походе и на случай, если в доме "погаснет свет". Я не совсем согласна с мнением Administrator, для освещения палатки, например не нужны большой мощности схемы. Ещё хочу отметить граиотное и, в то же время, простое изложение материала. Мне работа понравилась!!! Важно чтобы ребята исследовали и изобретали, пусть даже велосипед, но собственной модели. Удачи Ивану в новых творческих работах. Учись, дерзай, изобретай!
Алла, приведите мне пример схемы или прибора, у которого мощность не более 0.2 Вт (именно столько дает данная панель). Я раньше занимался микроэлектроникой, могу навскидку сказать, что этого хватит разве что на какую–нибудь маломощную микросхему. О каком–нибудь более серьезном использовании говорить не приходится. Даже на работу одного светодиода хватит с натяжкой.
Да, раз уж заговорили при измерение выходных параметров этой самодельной панели, то неплохо бы увидеть схему измерения. Если есть ток 0.1А – значит, подключена какая–то нагрузка? В идеале, к панели необходимо подключать переменное сопротивление и смотреть, как меняется выходное напряжение и ток при изменении сопротивления.
Спасибо всем огромное! Уважаемый Administrator! Для измерения выходных параметров я использовал светодиод. А по поводу мощности батареи–это лишь фрагмент. И можно беспроблем довести его до мощности солнечной батареи NP32GK.
Максим
30 июня 2011, 09:06
Моё мнение, что тема раскрыта достаточно полно, приведено всё наглядно и понятно – для 10 класса это очень неплохо. Прилагается список литературы, что тоже очень хорошо. Что касается мощности, пожалуй, соглашусь с Administrator – маловато. Хотя если учесть, что это всего лишь фрагмент, который может быть в несколько раз больше – то что–нибудь всё–таки и заработает. Тема достаточна актуальна на сегодняшний день, т. к. запасы нефти и газа рано или поздно закончатся, использовать энергию деления ядер урана тоже весьма затруднительно и получается большое количество ядерных отходов, от которых нужно избавляться. А вот солнце и ветер у нас есть всегда. Оценка – 5!
Почечуева Наталья
22 июля 2011, 18:19
Иван, я очень рада за тебя. Твой труд оценивают не только близкие люди тебе, родители, родственники, учителя, но и компетентные люди, и оценивают твою работу высоко. Желаю тебе творческих успехов.
дело в том что я много раз наблюдал такое... а ещё я видел как из сгоревшей свечи делали нечто такое, какое крепилось во всю эту систему и в десятки раз увеличивало мощность причём без воздействия на него других источников энергии.....
Всё работает. Подскажи где можно достать солнечные батареи от калькуляторов в большом количестве? Я уже собрал преобразователь и слежение за солнцем.
Игорь Шеверун
24 августа 2011, 13:25
Иван, добрый день!
Подскажите, пожалуйста, мощнсть светового потока от лампы? Проводились ли "полевые испытания" на живом солнце, так сказать. Мне кажется, что полученные результаты будут мнго ниже. Но в целом, рабта хорошая. И, самое главное, нужная и полезная. А мощность – 0,2 Ватта можно и нарастить. При желании
Шукуров Юрий, что означает фраза крайне сильно влияет на экологию? Сколько это? Насколько я знаю, ядерая энергетика – вторая по экологичности после альтернативной
С уважением, Шеверун Игорь Специалист по альтернативной энергетике ЗАО "Балтийская Энергетическая Компания"
Купить солнечную батарею сейчас не составляет труда, но цены довольно серьезные. Например, цена солнечной батареи NP32GK (Мощность – 32 Вт, напряжение–17В, сила тока – 1.88А) составляет 16.000 рублей.
Поэтому основная цель нашей работы — создание солнечной батареи в бытовых условиях. Это выдержка из вашей работы. Теперь вопрос:
Цена батарей (промышленной)по мощности схожей с вашей не превышает 600 рублей. Цена одного диода КД202 составляет 30–40 рублей, значит цена вашей батареи минимум 1080 рублей (на фотографии насчитал 36 диодов). Для батареи мощностью 32 Вата (промышленная стоимость – 16000) нужно порядка 700 диодов – 21000 рублей. А вот теперь попробуйте объяснить полезность. А то несколько смахивает на небезызвестного Сергея Лушковского: "Давайте возьмем дисковод, сломаем его и сделаем микроскоп". У Вас: давайте возьмем диоды, сломаем их и сделаем солнечную батарею, в принципе не получив никаких новых результатов.
Уважаемый Шестаков Александр, я лично пользовался данной инструкцией и для создания этой батареи не затратил ни одного рубля, а именно: я взял старый проигрыватель выпуска 1965 года, и изъял все диоды..... Поэтому основная цель нашей работы — создание солнечной батареи в бытовых условиях. Это выдержка из вашей работы.
Иван, я конечно извиняюсь, но 12 лет занимаясь научно–техническим творчеством, прочитав ваш ответ, не могу быть им удовлетворен. Хочется задать следующий вопрос: что такое бытовые условия? По моему это условия доступные каждому; а по–вашему?
Поясняю: старый проигрыватель 1965 года доступен не каждому. Значит вы рассматривайте отдельно взятый случай в конкретных условиях, а вовсе не бытовые условия. И еще замечание: данный метод был опубликован в журнале "Юный техник" еще если не ошибаюсь за 1987 год. Так какие же новые результаты достигнуты лично Вами? Вы просто спаяли устройство, предложенное другими людьми причем более 20 лет назад. Или у нас теперь сборка детекторного приемника по методике 50–х годов тоже называется наукой?
Да,... у меня достижений мало. К сожалению.... Да я просто взял и спаял, да я пользовался другой методикой. И я просто не верю что человек как он говорит" 12 лет занимаясь научно–техническим творчеством"(если это собственно правда)говорит такие вещи? И судит достижения? Любое даже самое малое в науке оправдывает себя, ведь прогресс не стоит на месте?
1. работа имеет чисто демонстрационный характер. Сравнение, на мой взгляд, с промышленными образцами неуместно. Увеличение мощности путем простого увеличения количества элементов вряд ли получится.
2. описание рассчитано на тех, у кого на балконе, в гараже и т. д. лежат старые телевизоры, магнитофоны и прочая техника. Если нет цели использовать радиодетали по назначению – можно разбить и достать кристаллы полупроводника. В конце концов, всё лучше, чем просто выбросить на свалку. Т. е. "бытовые условия" – это не ехать куда–то специально на завод, а, условно, взять старый телевизор с балкона, разобрать его в собственном гараже, потом спаять и получить солнечную панель.
3. насчет новизны – как уже отмечалось в других обсуждениях, в школьных исследованиях сложно придумать что–то новое. Из всех предложенных здесь тем наверняка каждую можно найти в архиве "Юного техника". Однако есть еще и личная новизна – взять и сделать самостоятельно, а не просто прочитать в журнале.
Иван, вы очень хорошо отстаиваете свою работу, смело высказываете своё мнение. Молодец! А вы, Шестаков Александр, извините, ведёте спор некорректно. Иван, то, что даже если вы прочитали статью в букинистическом теперь журнале –– это замечательно, то что на практике смогли смастерить батарею, а я видела её в действии, ещё замечательнее. Хочу добавить, что у Ивана давнее стремление к исследованиям, конструированию и все модели сделаны добросовесто и действуют. Иван, продолжаёте исследовать, изобретать пусть дпже велосипед, но собтвенной конструкции!!!
Алла Гончарова, я веду не спор, а задаю вопросы, на которые к сожалению не получаю сколько нибудь компетентные ответы. Вопросы к сожалению стоило бы задавать не столько Ивану, сколько его руководителю – педагогу. Сам Иван на самом деле молодец. А как вы выразились: "спор" – его некорректно ведет сам Иван. Работы под моим руководством в течение 6 лет занимают призовые места на Всероссийских конференциях "Шаг в будущее" и Всероссийских олимпиадах "Созвездие". И большое спасибо Ивану: на счет прогресса: 20 лет топтаться на одном и том же месте по–вашему – прогресс. И большое спасибо, Administrator, за на самом деле компетентные и профессиональные, в отличие от Ивана, комментарии и замечания по данной работе. Но на счет новизны в школьных исследованиях, уважаемый Administrator, посмотрите на мою работу – ведь можно же. И это только одно из...
Уважаемый Шестаков Александр, вы ведёте полемику не на равных позициях с Иваном Чиковым. Это старшеклассник, и конечно же такого опыта в исследованиях, как у Вас, у парня ещё нет. Уверена, что к 24 годам он добъётся больших результатов. Я как поняла, вы с 12 лет занимаетесь научно–техническим творчеством? Дальнеёших Вам успехов! А сдесь на сайте Вы просто пиарите себя и свои реботы. И Иван достойно и подробно ответил на все вопросы и Administrator тоже, спасибо.
Поэтому основная цель нашей работы — создание солнечной батареи в бытовых условиях. Это выдержка из вашей работы. Теперь вопрос:
Цена батарей (промышленной)по мощности схожей с вашей не превышает 600 рублей. Цена одного диода КД202 составляет 30–40 рублей, значит цена вашей батареи минимум 1080 рублей (на фотографии насчитал 36 диодов). Для батареи мощностью 32 Вата (промышленная стоимость – 16000) нужно порядка 700 диодов – 21000 рублей. А вот теперь попробуйте объяснить полезность. А то несколько смахивает на небезызвестного Сергея Лушковского: "Давайте возьмем дисковод, сломаем его и сделаем микроскоп". У Вас: давайте возьмем диоды, сломаем их и сделаем солнечную батарею, в принципе не получив никаких новых результатов.
Ответ: "полезность" моей работы заключается в том, что можно найти применение старой технике, которую многие просто предпочитают выкидывать. И хочу заметить, что в моей работе ничего не сказано о покупке материала на фрагмент батареи, тоесть моя батарея вышла абсолютно бесплатной, к чему я и стремился в своей работе.
Юрий Шукуров
29 августа 2011, 13:05
Понаблюдал со стороны за вашими баталиями...
Шестаков Александр, как уже пояснил Administrator, "работа имеет чисто демонстрационный характер. " Этой фразы уже достаточно для того, чтобы понять, что цель работы достигнута. Отвечаю на Ваши вопросы. В–первую очередь о цене. Как уже было замечено, диоды были изъяты из старого приемника. Т. е. за них никто не платил. Вопрос еще остался? Что касается "домашних условий". Разве модель не была сделана дома? О том, что данная модель уже когда–то встречалась в журнале. Ммм... О нано технологиях тоже давно пишут. Только вот до сих пор никто не сказал, что это уже старая тема и что о ней уже писали в журнале за 1987 год...
Ладно, а теперь главное. Сан–Саныч, Вам не кажется это все, ммм..., малость неуместным? Вы в разных "весовых" категориях. И в данном случае все Ваши замечания и вопросы абсурдны.
P. S. Как бы я хотел посмотреть на ваше творчество 12 лет назад=)
Администрация, спасибо за то, что позволили высказать свое мнение в этом неравном споре.
/Пойду на сайт детского садика. Там у них сегодня творческое вырезание картона... Уж я им покажу как правильно вырезать... /
Последний комментарий Аллы Гончаровой поставил всех и всё на свои места. Большое Вам, Алла, спасибо. Иван и Юрий уже, как говорится, машут кулаками после драки. Отвечать на вопросы надо сразу, а не отписываться от них, а затем, посоветовавшись, давать ответ. Задавать вопросы больше по данной работе не буду, так как я "в другой весовой категории"(пусть Иван попробует сказать это на каком нибудь конкурсе членам экспертного совета или жюри).
Вань, я уж так неформально, извини. Вот смотри. Работа твоя в принципе то не плохая. Как человек с опытом все же не могу не посоветовать. А то по–пререкались, а толку? Исследование: нестандартное использование стандартных полупроводниковых элементов (диодов) Рационализация: вторичное использование радиоэлектронных компонентов (выпрямительный диод – фотоэлемент) Практика: установка по демонстрации нестандартного применения выпрямительных диодов
Александр, а как вы смотрите на солнечные батарейки от калькуляторов. Выходное напряжение без нагруски от 2,5 до 3,4 вольт. С нагрузкай (светодиод) составляет от 1,7 до 2,3 вольта.
Уважаемый Александр Александрович! Вот это уже деловой разговор. Спасибо за полезный совет. Лучше сотрудничать, чем ссорится. Юра Шукуров, привет, ты мог бы тоже опубликовать свои разработки и не только по вырезанию картона. Всем участникам диалога творческих успехов, новых находок, полезных и победных результатов.
Андрей
30 августа 2011, 22:28
Болше писать не буду.
vavan
30 августа 2011, 23:29
Доброго времени суток всем Хочу поблагодарить Ивана за интересный на мой взгляд материал Любое творчество (от слова творить) это благо а прикладное тем паче Теперь что касаемо самой батареи, не вдаваясь в мелочную критику могу сказать что солнечную батарею можно сделать ещё из старых селеновых выпрямителей... у меня стоят две самодельные батареи 1метр*1метр каждая на южной стороне мощи хватает на китайский будильник (стрелочный), настольную мини лампу сделанную из подсветки экрана сотового телефона. И на по следок могу по рекомендовать две книги "Изобретения Дедала", "Радиоэлектронные игрушки" Удачи вам Иван.
ЧИТАТЬ ВСЕМ!!!! долго ни сидел в интернете в общем поясняю: друзья мои возможно вы меня принили не за того, я не тот автор проекта солнечная пананель я просто гость... и я не принимал участие в конкурсе... вообщем у нас имена одинаковые а люди разные. И мы отличаемся лиш тем что он меня старше на год и что он представил работу а я нет.. заранее приношу свои извенения..
gairat
10 декабря 2011, 20:41
zdasvuyte ivan. Ya jivu v sele resp. Uzbekistan. I ya xochu sdelat sebe sol batareyu dostupnuyu. Kakie soveti i sxemi mojete posovetovat, chtobi doma gorel dva lampi 150 vat i televizor 51'.
Евгений
29 февраля 2012, 21:24
Сиасибо иван за информацию, мне понравилось. Только есть один вопрос где взять эти диоды?
Иван Чиков
2 марта 2012, 14:10
Gairat, здравствуйте! Вы хотите делать так же из диодов?
Иван Чиков
2 марта 2012, 14:13
Евгений здравствуйте! Эти диоды используются как в старых телевизорах, так и в разных радиоприемниках) Применение этих диодов весьма обширно) Ну и так же они продаются в магазинах радиоэлектроники)
Олег
7 апреля 2012, 07:58
Странно, а почему вы все зациклились именно на этих диодах. Любые кремниевый транзисторы и диоды так же пойдут для этих целей. Даже вполне целессобразно опытным путем подобрать и более эффективные нежели предложил автор. Так что если будете ломать какое нибудь старье имейте ввиду что все сгодится.
johanan
16 апреля 2012, 00:53
ответ Олегу 1. этот диод снизу очень хорошо зажимается гайкой 2. верхний проводок имеет многожильную структуру 3. его не нужно паять 4. если покупать его цена самая низкая с выше упомянутыми характеристиками а производимая мощность равна диодам и транзисторам которые в 10 раз дороже за кд 202. P. S. проверил лично
Голосование
Голосовать могут только зарегистрированные пользователи. Об условиях регистрации читайте в разделе "Справка".
