Tillverka din egen solpanel: handledning för egen montering

Solpaneler är en energikälla som kan användas för att producera elektricitet eller värme för låghus. Men solpaneler är dyra och oöverkomliga för de flesta i vårt land. Håller du med?

Det är en annan sak med en hemmagjord solpanel – kostnaderna minskar avsevärt, och den fungerar inte sämre än en industriellt tillverkad panel. Så om du på allvar överväger att skaffa en alternativ elkälla, försök att göra den själv – det är inte särskilt svårt.

Artikeln handlar om tillverkning av solpaneler. Vi berättar vilka material och verktyg du behöver. Längre ner hittar du steg-för-steg-instruktioner med illustrationer som tydligt visar arbetsgången.

Kort om konstruktion och funktion

Solens energi kan omvandlas till värme, när energibäraren är en värmevätska, eller till elektricitet som lagras i batterier. Panelen är en generator som fungerar enligt den fotoelektriska effekten.

Omvandlingen av solenergi till elektricitet sker när solljuset träffar fotocellerna, som är panelens huvudsakliga del.

Samtidigt “släpper” ljuskvantorna sina elektroner från de yttersta orbitalerna. Dessa fria elektroner skapar en elektrisk ström som går genom en regulator och samlas i ett batteri, varifrån energin går till förbrukare.

Som fotovoltaiska plattor används element av kisel. Kiselplattan är på ena sidan täckt med ett extremt tunt lager av fosfor eller bor – en passiv kemisk beståndsdel.

På denna plats frigörs ett stort antal elektroner under solstrålning, som hålls kvar av fosforfilmen och inte sprids.

På plattans yta finns metalliska “banor” på vilka de fria elektronerna ställer upp och bildar en ordnad rörelse, dvs. elektrisk ström.

Ju fler sådana kiselplattor (fotovoltaiska celler), desto mer elektrisk ström kan man få. Läs vidare om hur en solcellspanel fungerar här.

Det översta lagret på fotovoltaiska plattor är täckt med ett skikt som förhindrar reflektion av solljus från plattorna, vilket ökar deras verkningsgrad.

Material för att tillverka en solpanel

Innan du börjar bygga en solcellspanel behöver du skaffa följande material:

• kiselplattor (fotovoltaiska celler);
• spånskivor, aluminiumvinklar och ribbor;
• hårt skumgummi med tjocklek 1,5-2,5 cm;
• ett genomskinligt element som fungerar som bas för kiselplattorna;
• skruvar, självgängande skruvar;
• silikonfogmassa för utomhusbruk;
• elektriska ledningar, dioder, terminaler.

Mängden material som behövs beror på storleken på din panel, vilket oftast begränsas av antalet tillgängliga fotovoltaiska celler. Av verktyg behöver du: en skruvdragare eller en uppsättning skruvmejslar, en bågfil för metall och trä, en lödkolv. För att testa den färdiga panelen behöver du en testare/amperemeter.

Nu ska vi titta närmare på de viktigaste materialen.

Kiselplattor eller fotoceller

Fotovoltaiska celler för paneler finns i tre typer:

• polykristallina;
• monokristallina;
• amorfa.

Polykristallina plattor kännetecknas av låg verkningsgrad. Verkningsgraden ligger runt 10 – 12 %, men den minskar inte över tiden. Polykristallina cellers livslängd – 10 år.

En solcellspanel byggs av moduler, som i sin tur består av fotovoltaiska omvandlare. Paneler med styva kisel fotovoltaiska celler är en sorts smörgås med successivt placerade lager, fastsatta i en aluminiumprofil.

Monokristallina fotovoltaiska celler kan stoltsera med högre verkningsgrad – 13-25% och lång livslängd – över 25 år. Men med tiden minskar monokristallina cellers verkningsgrad.

Monokristallina omvandlare framställs genom sågning av artificiellt odlade kristaller, vilket förklarar den högsta fotokonduktiviteten och prestandan.

Filmformade fotovoltaiska omvandlare framställs genom att applicera ett tunt lager amorft kisel på en polymerflexibel yta.

Flexibla batterier med amorft kisel – de mest moderna. Fotomodulen är påsprutad eller påsmält på en polymerbas. Verkningsgraden ligger runt 5 – 6 %, men filmsystemen är extremt bekväma att installera.

Filmsystem med amorfa fotovoltaiska omvandlare har dykt upp relativt nyligen. Det är en extremt enkel och maximalt billig typ, men den förlorar sina konsumentegenskaper snabbare än konkurrenterna.

Det är inte lämpligt att använda solceller av olika storlekar. I detta fall kommer den maximala strömmen som batteriet genererar att begränsas av strömmen från den minsta cellen. Det innebär att större plattor inte kommer att arbeta på full effekt.

När du köper solceller, fråga säljaren om leveranssätt; de flesta säljare använder vaxningsmetod för att förhindra att de ömtåliga elementen går sönder.

Oftast används mono- och polykristallina solceller i storleken 3x6 tum för hemmagjorda batterier, som kan beställas i onlinebutiker som eBay.

Priset på solceller är ganska högt, men många butiker säljer så kallade grupp B-element. Produkter som tillhör denna grupp har defekter men är användbara, och deras pris är 40-60% lägre än standardplattor.

De flesta onlinebutiker säljer solceller i satser om 36 eller 72 fotovoltaiska omvandlarplattor. För att ansluta enskilda moduler till ett batteri behövs bussbarer, och för att ansluta till systemet behövs terminaler.

Ram och genomskinlig del

Ramverket för den framtida panelen kan göras av träribbor eller aluminiumvinklar.

Det andra alternativet är att föredra av flera skäl:

• Aluminium – en lätt metall som inte ger någon allvarlig belastning på den bärande konstruktion som panelen planeras att monteras på.
• Vid anti-korrosionsbehandling är aluminium inte utsatt för rost.
• Det absorberar inte fukt från omgivningen och ruttnar inte.

Vid val av ett transparent element måste du uppmärksamma parametrar som solbrytningsindex och förmågan att absorbera infraröd strålning.

Den första parametern påverkar direkt solcellernas verkningsgrad: ju lägre brytningsindex, desto högre verkningsgrad hos kiselplattorna.

Den lägsta ljusreflektionskoefficienten har plexiglas eller dess billigare variant – akrylglas. Polykarbonat har något lägre ljusbrytningsindex.

Den andra parameterns värde avgör om kiselcellerna själva kommer att värmas upp eller inte. Ju mindre plattorna utsätts för uppvärmning, desto längre håller de. Infraröd strålning absorberas bäst av speciellt värmeabsorberande akrylglas och glas med IR-absorption. Vanligt glas är något sämre –.

Om möjligt är det optimala alternativet att använda antireflexglas som transparent element.

Med hänsyn till förhållandet mellan kostnad och ljusbrytning och IR-absorption är akrylglas – det mest optimala alternativet för tillverkning av en solpanel

Systemdesign och val av plats

Solpanelsystemets design inkluderar beräkningar av nödvändig storlek på solplattan. Som nämnts ovan är panelens storlek vanligtvis begränsad av dyra solceller.

Solpanelen ska installeras i en viss vinkel som ger maximal träff av solljus på kiselplattorna. Det bästa alternativet – paneler som kan ändra lutningsvinkel.

Monteringsplatsen för solplattor kan vara varierad: på marken, på ett lutande eller platt tak på huset, på tak av uthus.

Det enda villkoret – panelen måste placeras på en solig sida av tomten eller huset som inte skuggas av höga trädkronor. Samtidigt måste den optimala lutningsvinkeln beräknas med en formel eller med en specialiserad kalkylator.

Lutningsvinkeln beror på husets läge, årstid och klimat. Det är önskvärt att panelen har möjlighet att ändra lutningsvinkel i takt med säsongsmässiga förändringar i solhöjden, eftersom de fungerar mest effektivt när solstrålarna faller strikt vinkelrätt mot ytan.

För den europeiska delen av OSS-länderna rekommenderas en fast lutningsvinkel på 50–60°. Om konstruktionen har en anordning för att ändra lutningsvinkeln, är det bättre att placera panelerna i 70° mot horisonten på vintern och i 30° på sommaren.

Beräkningar visar att 1 kvadratmeter solsystem ger 120 W. Därför kan man genom beräkningar fastställa att för att försörja en genomsnittlig familj med 300 kWh el per månad krävs ett solsystem på minst 20 kvadratmeter.

Att installera ett sådant solsystem direkt kommer att vara problematiskt. Men även installation av en 5-meters panel kan spara el och bidra med ett blygsamt bidrag till vår planets ekologi. Vi rekommenderar också att du bekantar dig med principen för beräkning av antalet solpaneler som behövs.

En solpanel kan användas som reservkraftkälla vid frekventa strömavbrott från det centraliserade elnätet. För automatisk omkoppling måste du förse systemet med en avbrottsfri strömförsörjning.

Ett sådant system är bekvämt eftersom batteriet i solsystemet laddas samtidigt som den traditionella elkällan används. Utrustningen som servar solpanelen placeras inomhus, så du måste avsätta ett speciellt rum för den.

När du placerar panelerna på ett lutande tak, glöm inte panelens lutningsvinkel. Idealet är när panelen har en anordning för säsongsjustering av lutningsvinkeln.

Montering av solpaneler steg för steg

När du har valt plats för solpanelen och utrustningen för solsystemet, och har alla nödvändiga material och verktyg till hands, kan du börja montera panelen.

Vid montering måste säkerhetsföreskrifterna följas, särskilt när du utför installationen av den färdiga panelen på husets tak. Låt oss titta på en steg-för-steg-algoritm för hur man gör en solpanel.

Steg #1 – lödning av kontakter på kiselplattor

Montering av en hemmagjord solpanel börjar ofta med lödning av fotocellernas ledningar. Om du har möjlighet är det förstås bäst att köpa fotoceller med redan pålödda ledningar, eftersom lödning är ett mycket svårt och tidskrävande arbete.

Lödningen går till på följande sätt:

1. Ta en kiselfotocell utan ledningar och en metallremsa som ledare.
2. Ledarna klipps med hjälp av en kartongmall, deras längd är dubbelt så stor som kiselskivans storlek.
3. Ledaren placeras försiktigt på skivan. Per element – två ledare.
4. På stället där lödningen ska ske måste du applicera syra för lödkolvsarbete.
5. Utför lödningen med en lödkolv, och anslut försiktigt ledaren till skivan.

Under lödningen får man inte trycka på kiselelementet, eftersom det är mycket skört och kan gå sönder! Om du har tur och har köpt fotoceller med färdiga kontakter, slipper du ett långt och komplicerat arbete och går direkt till att tillverka ramen för det framtida batteriet.

Lödning av kontakter för defekta fotoceller i grupp B görs på samma sätt och i samma riktning som för hela plattor.

Steg #2 – tillverkning av ram för solpanelen

Ramen – det är platsen där fotocellerna ska monteras. För att tillverka ramen använder man aluminiumvinklar och ribbor som bildar ramar. Rekommenderad storlek på vinkeln – 70-90 mm.

På insidan av metallvinklarna appliceras silikonfogmassa. Tätningen av vinklarna måste göras noggrant, eftersom konstruktionens hållbarhet beror på det.

När aluminiumramen är färdig börjar vi tillverka bakre höljet. Bakre höljet är en trälåda av spånskiva med låga kanter.

Höga kanter skulle skapa skugga på fotocellerna, så deras höjd får inte överstiga 2 cm. Kanterna skruvas fast med självgängande skruvar och skruvdragare.

I botten av spånskivelådan görs ventilationshål. Avståndet mellan hålen är cirka 10 cm. I aluminiumramen monteras ett genomskinligt element (plexiglas, antireflexglas, akrylglas).

Det genomskinliga elementet pressas och fixeras, dess fäste sker med hjälp av beslag: 4 i hörnen, samt 2 på långsidorna och 1 på kortsidan av ramen. Beslagen fästs med skruvar.

Ramen för solpanelen är klar och man kan gå vidare till den mest kritiska delen – montering av fotocellerna. Före monteringen måste plexiglaset rengöras från damm och avfettas med spritbaserad vätska.

Steg #3 – montering av kiselplattor/fotoceller

Montering och lödning av kiselplattor – den mest arbetskrävande delen av att skapa en solpanel själv. Först lägger vi ut fotocellerna på plexiglaset med de blå plattorna nedåt.

Om du monterar solpanelen för första gången kan du använda en underlag för att markera placering, så att du kan placera plattorna jämnt med ett litet (3-5 mm) avstånd från varandra.

1. Vi löder fotoelementen enligt följande elektriska schema: “+”-banorna finns på plattans framsida, “-” på baksidan. Före lödning applicerar du försiktigt flussmedel och lod för att ansluta kontakterna.
2. Vi löder alla fotoelement i serie rad för rad uppifrån och ner. Raderna ska sedan också kopplas ihop.
3. Vi börjar limma fast fotoelementen. För detta applicerar du en liten mängd tätningsmedel i mitten av varje kiselplatta.
4. Vänd de färdiga kedjorna med fotoelementen med framsidan (där de blå plattorna är) uppåt och placera plattorna enligt markeringarna som du gjorde tidigare. Tryck försiktigt på varje platta för att fästa den på plats.
5. Kontakterna på de yttre fotoelementen förs till bussen, “+” respektive “-“. För bussen rekommenderas att använda en bredare silverledare.
6. Solpanelen måste utrustas med en blockdiod som ansluts till kontakterna och förhindrar att batterierna laddas ur via konstruktionen under natten.
7. I ramens botten borrar du hål för att dra ut ledningarna.

Ledningarna måste fästas i ramen så att de inte dinglar, detta kan göras med silikonfogmassa.

Steg #4 – testning av panelen före tätning

Testning av solpanelen måste göras innan den förseglas för att kunna åtgärda fel som ofta uppstår vid lödning. Bäst är att testa efter lödning av varje rad av element – då är det mycket lättare att upptäcka var kontakterna är dåligt anslutna.

För testning behöver du en vanlig hushållsamperemeter. Mätningar måste göras en solig dag mellan 13-14, solen får inte vara dold av moln.

Ta ut batteriet utomhus och placera det enligt den tidigare beräknade lutningsvinkeln. Anslut amperemetern till batteriets kontakter och mät kortslutningsströmmen.

Syftet med testet är att driftströmmen ska vara 0,5-1,0 A lägre än kortslutningsströmmen. Mätarens avläsning bör vara över 4,5 A, vilket indikerar att solbatteriet fungerar.

Om testaren ger lägre avläsningar så är troligen ordningen på fotocellernas anslutning störd någonstans.

Vanligtvis ger ett hemmagjort solbatteri konstruerat av fotoceller från grupp B avläsningar på 5-10 A, vilket är 10-20% lägre än hos industriellt tillverkade solpaneler.

Steg #5 – tätning av fotocellerna efter montering i höljet

Försegling kan utföras endast när du har försäkrat dig om att batteriet fungerar. För försegling är epoxiharts bäst att använda, men med tanke på att materialåtgången är stor och kostnaden är cirka 40-45 dollar. Om det är för dyrt kan man istället använda samma silikonfogmassa.

När du använder silikonfogmassa, föredra den där förpackningen anger att den är lämplig för användning vid minusgrader.

Det finns två sätt att försegla:

• fullständig gjutning, där panelerna täcks med fogmassa;
• applicering av fogmassa på utrymmet mellan solcellerna och på de yttre elementen.

I det första fallet blir förseglingen mer tillförlitlig. Efter gjutningen måste fogmassan stelna. Sedan monteras plexiglas ovanpå och trycks fast mot de silikonbelagda plattorna.

För att ge stötdämpning och extra skydd mellan solcellernas baksida och spånskiveramen rekommenderar många hantverkare att installera en packning av hårt skumgummi med bredden 1,5-2,5 cm.

Det är inte nödvändigt men önskvärt med tanke på att kiselplattorna är ganska spröda och lätt skadas.

Efter att plexiglaset har monterats placeras en vikt på konstruktionen, vilket trycker ut luftbubblorna. Solpanelen är klar och efter ytterligare testning kan den installeras på en förvald plats och anslutas till ditt hems solsystem.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Översikt över solceller beställda från en kinesisk webbutik:

Videoinstruktion för att tillverka en solpanel:

Att göra en solpanel själv – är ingen enkel uppgift. Verkningsgraden hos de flesta sådana paneler är 10-20% lägre än hos industriellt tillverkade paneler. Det viktigaste vid konstruktion av en solpanel är att korrekt välja och installera solcellerna.

Försök inte genast skapa en panel med enorm yta. Försök först att bygga en liten anordning för att förstå alla nyanser i processen.

Har du praktiska färdigheter i att skapa solpaneler? Dela gärna dina erfarenheter med besökarna på vår webbplats – skriv kommentarer i blocket nedan. Där kan du också ställa frågor om artikelns ämne.