Солнечная панель из транзисторов своими руками

Дата публикации: 11 сентября 2019

Популярность солнечных батарей во многом обусловлена возможностью получения бесплатной электроэнергии. Тем более что затраты на приобретение панели можно свести к нулю, самостоятельно изготовив ее из подручных материалов. Это могут быть, например, транзисторы от старых радиоприемников и ТВ, которым не осталось места в современном мире. Немного терпения и четкое понимание процесса – и в вашем распоряжении окажется эффективная солнечная батарея из транзисторов, которую можно подключить к бытовым устройствам низкой и средней энергоемкости.

Общий принцип действия солнечной батареи

Физический закон, положенный в основу действия солнечной батареи, — внутренний фотоэффект на так называемом p-n переходе. Так называют возникновение в полупроводниковом элементе новых носителей электрического заряда в процессе поглощения световой энергии – электронов или дырок. При этом первые концентрируются в n-области, а вторые – в р-области, и между ними возникает электродвижущая сила, обозначаемая аббревиатурой ЭДС. При подключении внешней нагрузки под воздействием освещения в р-n переходе возникает электрический ток, и энергия света трансформируется в электрическую.

Количество получаемой энергии зависит от нескольких факторов. Это материал полупроводника, площадь поверхности р-n перехода и качество его освещенности. В большинстве случаев сила тока солнечной батареи невелика, и для достижения ею требуемого уровня нужно собрать панель из значительного количества отдельных элементов. Зато солнечные батареи не боятся короткого замыкания, для возникновения которого имеющегося напряжения попросту недостаточно.

Материалы для сборки солнечной батареи из транзисторов

Выбор в пользу транзисторов и диодов для монтажа солнечной панели оправдан наличием у них р-n перехода. У диода имеется один такой переход, а у транзистора – два: между базой, коллектором и эмиттером. Использовать такую радиодеталь при сборке солнечной батареи можно в случаях, если:

  • площадь перехода должна быть достаточно большой;
  • есть возможность открыть p-n переход для доступа солнечной энергии.

Первое условие полностью выполнимо для плоскостных транзисторов большой мощности. Чтобы не возникло сложностей с открытием перехода, стоит выбрать элементы наподобие кремниевого транзистора КТ801 (а) или германиевых транзисторов П210-П217. Для первого достаточно снять крышку корпуса, для вторых – разрезать корпус по линии АА и снять с детали полученные фрагменты.

Перед использованием транзисторов для сборки солнечной батареи необходимо проверить их работоспособность. Для этого потребуется обычный мультиметр. Следует переключить режим устройства на показания в несколько миллиампер, чтобы оно смогло распознать незначительный по величине заряд. Мультиметр включается между базой и коллектором или базой и эмиттером, а деталь располагается таким образом, чтобы переход был хорошо освещен. Если прибор покажет 1 мА или чуть меньше, транзистор рабочий. Переключив режим на измерение напряжения, следует произвести еще один замер. Если показание мультиметра составит несколько десятых вольта, деталь можно смело использовать, т.к. все условия для сборки рабочей солнечной панели выполнены.

Обратите внимание: выполняя тестовые замеры, транзисторы стоит сразу группировать в зависимости от полученных показаний – чуть больше или чуть меньше нормы. Близкие значения выходной силы тока и напряжения в элементах сделают готовую солнечную панель более надежной, исключая перегревание более «слабых» комплектующих.

Чтобы увеличить выходной ток и рабочее напряжение, используют метод смешанного соединения элементов. Внутри групп выполняется параллельное соединение транзисторов с близкими выходными значениями, которые были отобраны на этапе тестирования. Группы соединяют между собой последовательно. Общий уровень выходной силы тока и напряжения равен сумме аналогичных параметров всех групп.

Оптимальным решением для сборки источника тока будет разработка монтажной платы на основе фольгированного стеклотекстолита. Ее можно поместить в подходящий по размеру корпус и закрыть оргстеклом. Нескольких десятков транзисторов достаточно, чтобы сгенерировать ток напряжением несколько вольт для питания маломощных устройств или подзарядки аккумуляторов.

Особенности солнечной панели из диодов

Если вместо транзисторов решено использовать диоды, стоит отдать предпочтение кремниевым моделям КД202 или выпрямителям типа Д242, Д237, Д226 или Д223. Для открывания перехода р-n следует:

  1. Надежно зажать диод за фланец.
  2. Отрезать и расправить вывод анода, чтобы появилась возможность освободить медный провод р-n перехода.
  3. Отделить защитный фланец с помощью острого металлического предмета.

Аналогичным образом отделяются фланцы всех диодов, которые планируется использовать для сборки солнечной батареи. Проще всего сделать это с диодами марки Д223. Их достаточно выдержать в ацетоне, который растворит краску на стеклянном корпусе и откроет для света р-n переход.

Соединение диодных элементов полностью аналогично сборке батареи на основе транзисторов. Внутри групп диоды соединяют параллельно: с одной стороны – только аноды, с другой – только катоды. Тестирование и классификация диодов по группам в зависимости от выходных параметров осуществляется так же, как и отбор транзисторов.

Чем больше элементов использовано для сборки солнечной батареи, тем выше будут выходные параметры мощности конструкции. Так, пяти групп по 10 диодов достаточно, чтобы получить напряжение в 2,5 В силой тока до 25 мА. Аналогичные расчеты можно произвести для любого количества диодов, если вам требуется более или менее мощная солнечная батарея.

Обратите внимание: диоды и транзисторы чувствительны к температурному воздействию и легко выходят из строя при перегреве. Поэтому для их пайки следует использовать маломощный паяльник. Его будет достаточно, чтобы надежно соединить элементы между собой в единую полупроводниковую систему.

Наверх