تصلا– پنل‌های خورشیدی مزایای زیادی دارند و با استفاده از آن‌ها می‌توانید به میزان قابل‌توجهی در مصرف انرژی صرفه‌جویی کنید؛ اما معمولاً این پنل‌های خورشیدی قیمت بالایی دارند و استفاده از آن‌ها برای بسیاری از افراد مقرون‌به‌صرفه نیست.
البته چندان هم نگران این موضوع نباید باشید، زیرا خود شما هم می‌توانید در منزل یک پنل خورشیدی بسازید. بدون تردید ساخت پنل خورشیدی در خانه ، راندمان پنل‌های خورشیدی صنعتی پیشرفته را ندارد؛ اما با همین این پنل ساده هم می‌توانید مقداری از انرژی خورشیدی را به الکتریسیته تبدیل کنید و با استفاده از آن بخش کمی از نیاز خود به انرژی برق را تأمین کنید.
طرز ساخت پنل خورشیدی در منزل
ما قبل از توضیح روش ساخت پنل خورشیدی دست‌ساز خانگی نیمه حرفه‌ای و نیمه صنعتی، روش ساخت دو نوع پنل خورشیدی بسیار ساده خانگی را نیز توضیح خواهیم داد.
مواد مورد استفاده برای ساخت یکی از این دو پنل دیاکسید تیتانیوم و شیشه‌رسانا است. در ضمن می‌توان حتی با یک CD و یک تکه سیم مسی هم یک پنل خورشیدی تهیه کرد!
بیشتر بخوانید: انحصار به بهانه داخلی‌سازی /خط تولید یا خط مونتاژ پنل؟
ساخت پنل خورشیدی خانگی با دیاکسید تیتانیوم و شیشه رسانا
در این روش می‌توان با بکارگیری دیاکسید تیتانیوم در ساختاری شبیه به ساختار سلول خورشیدی، نور خورشید را به برق تبدیل کرد.
مراحل مختلف ساخت این پنل به شرح زیر است:
۱. خرید پودر دونات
به عنوان اولین کار یک بسته پودر دونات سفید بخرید. این پودر حاوی ماده شیمیایی دیاکسید تیتانیوم است که ماده مفیدی برای تهیه پنل‌های خورشیدی خانگی محسوب میشود.
۲. حل کردن دونات پودر شده در آب
متأسفانه پودر موجود در بسته پودر دونات حاوی دیاکسید تیتانیوم خالص نیست و مقداری شکر و چربی نیز در ترکیب آن وجود دارد. برای از بین بردن ناخالصی‌های همراه با دیاکسید تیتانیوم ابتدا محتوای کیسه پودر دونات را در آب گرم بریزید و آن را در آب حل کنید (تقریباً به ازای هر پنج دونات پودر شده، یک فنجان آب استفاده کنید).
سپس محلول ایجادشده را در یک فیلتر بریزید، فیلتر کاغذی قهوه برای انجام این کار مناسب است. با انجام این کار شکر موجود در دی اکسید در دیاکسید تیتانیوم در آب حل میشود و با پالایش محلول و ریختن آن روی فیلتر کاغذی، شرکت در فیلتر باقی می‌ماند و محلول به‌دست‌آمده فاقد شکر و ترکیبی از چربی و دیاکسید تیتانیوم است.
۳. از بین بردن چربی موجود در ترکیب
بهترین روش برای از بین بردن چربی موجود در ترکیب محلول، روش حرارت دادن محلول است. برای حرارت دادن چربی‌های باقی‌مانده در محلول می‌توانید آن را به مدت سه ساعت در فر در دمای ۲۶۰ درجه سانتی‌گراد قرار دهید، تا چربی‌های باقی‌مانده در محلول کاملاً از بین برود و تبخیر شود.
۴. خرید شیشه هادی یا رسانا
بسیاری از شیشه‌های هادی با پوششی بسیار نازک از اکسید قلع ایندیم پوشانیده شده است. این پوشش باعث میشود سطح شیشه، رسانا شود و شیشه به جای اینکه مانع عبور برق شود، آن را از خود عبور دهد.
شما می‌توانید شیشه رسانا را از فروشگاه‌های اینترنتی عرضه‌کننده تجهیزات و لوازم خورشیدی تهیه کنید. شیشه رسانا معمولاً در ابعاد ۲.۵۴ در ۲.۵۴ سانتی عرضه میشود.
۵. ایجاد ترکیبی شیمیایی با دیاکسید تیتانیوم
دیاکسید تیتانیوم باقی‌مانده را در یک لیوان آزمایش با کمک میله همزن مخصوص لیوان مخصوص در اتانول حل کنید. در صورت امکان از خالص‌ترین اتانول ممکن که به آن دسترسی دارید، استفاده کنید.
اتانول ۱۰۰ درصد که به آن اتانول ۱۰۰ پروف نیز گفته میشود، بهترین نوع اتانول برای این کار است. به ازای هر دونات تقریبا یک میلی‌لیتر اتانول استفاده و پس از ریختن اتانول در لیوان آزمایشگاهی، لیوان را تکان دهید یا با استفاده از میله همزن مخصوص، محلول را خوب هم بزنید.
۶. پوشاندن سطح شیشه با نوارچسب
پس از اینکه محلول آماده شد، سه طرف شیشه رسانای خود را با نوارچسب بپوشانید تا بعداً بتوانید با کمک این نوارچسب‌ها لایه نازک از پوششی شیمیایی روی سطح شیشه ایجاد کنید.
در مرحله بعدی با قطره‌چکان یا پیپت (وسیله شیشه‌ای آزمایشگاهی برای ریختن مقدار دقیقی از ماده‌ای مایع روی یک سطح) مقدار موردنیاز از محلول را روی شیشه بریزید و سپس با یک اسلاید میکروسکوپ (شیشه‌ای که زیر میکروسکوپ قرار می‌گیرد و ماده را روی آن قرار می‌دهند) مقدار اضافی محلول را که بیشتر از سطح نوارچسب‌ها است، به‌آرامی بردارید و این کار را طوری انجام دهید که تنها لایه‌ای نازک از محلول روی شیشه باقی بماند.
این کار را ۱۰ بار تکرار کنید. برای ایجاد هر لایه از دیاکسید تیتانیوم، تنها یک قطره از محلول کافی است و در مجموع تنها باید از ۱۰ قطره از این محلول استفاده کنید.
۷. حرارت دادن شیشه
شیشه را در یک ظرف ضدحرارت قرار دهید و آن را روی اجاق کوچک بگذارید، در صورتی که ظرف مناسبی در اختیار ندارید، می‌توانید شیشه را مستقیماً روی اجاق قرار دهید و مدت ۱۰ تا ۲۰ دقیقه ان را خوب حرارت دهید.
در حین حرارت دیدن شیشه، باید به‌دقت به آن نگاه کنید؛ زیرا پس از مدتی حرارت دیدن قهوه‌ای و سپس پس از گذشت مدتی، سفید میشود.
سفید شدن سطح سلول خورشیدی به معنی سوختن محلول موجود روی سطح شیشه و اتانول حل‌شده در آن است و پس از سفید شدن شیشه، دیگر نیازی به حرارت دادن آن نیست.
۸. ریختن چای روی سطح سلول
چای حاوی ماده‌ای طبیعی به نام آنتی‌اکسیدان است و آنتی‌اکسیدان به خوبی می‌تواند نور را در طیف مرئی جذب کند.
یک فنجان چای گیاهی دم کنید و سلول خورشیدی دست‌ساز خود را در آن فرو ببرید و چند ساعتی صبر کنید. چای‌های تیره، مثل چای گل سرخ برای این کار مناسب هستند.
با فرو بردن سلول در چای، لکه‌های رنگی روی آن ایجاد و در نتیجه ماده‌ای به نام آنتوسیانین کاملاً جذب سطح شیشه میشود. اکنون سلول خورشیدی شما قادر به جذب طیف مرئی از نور است.
در صورت فرو نبردن سلول خورشیدی در چای و عدم ایجاد لکه‌های رنگی چای روی سطح سلول، سلول تنها می‌تواند طیف فرابنفش و نامرئی نور را جذاب کند.
۹. رنگ کردن تکه‌ای دیگر از شیشه رسانا با گرافیت
برای ساخت پنل خورشیدی باید از تیکه‌ای دیگر از شیشه رسانا به عنوان الکترود خنثی استفاده کنید، الکترود خنثی ترکیب شیمیایی را تغییر نمی‌دهد آن را با گرافیت بپوشانید.
برای انجام کار می‌توانید از مدادهای گرافیتی استفاده کنید و مداد را به آرامی روی تمام سطح شیشه رسانا بکشید تا تمام قسمت‌های این شیشه کاملاً پوشانیده شود، درست مانند وقتی که می‌خواهید کاغذی را با رنگ کنید.
۱۰. قرار دادن لایه فاصله‌دهنده بین دو لایه شیشه
برای ایجاد فاصله این دو شیشه می‌توانید تکه‌ای نازک از پلاستیک را بین آن‌ها و روی قسمت شفاف شیشه‌ها بگذارید. در ضمن می‌توانید روی قسمت شفاف هر دو شیشه، نوارچسب نیز بچسبانید.
۱۱. اضافه کردن محلول الکترولیت به سلول خورشیدی
محلول لوگول یک الکترولیت ایده آل و مناسب محسوب میشود و در تمام داروخانه‌ها به راحتی می‌توانید آن را پیدا کنید. این محلول را با نسبت ۳ به ۱ با الکل مخلوط کنید و یک یا دو قطره از محلول به‌دست‌آمده را در فضای بین دو شیشه بریزید.
پرس کردن دو قطعه شیشه به یکدیگر: قبل از اینکه محلول بین دو شیشه بخار شود دو قطعه شیشه را محکم به هم پرس و با استفاده از گیره سر باطری آن‌ها را به یکدیگر محکم کنید. اکنون زمانی که سلول خورشیدی در معرض تابش مستقیم نور آفتاب قرار گیرد، جریان برق در آن ایجاد میشود.
برای اطمینان از وجود جریان در سلول خورشیدی دست‌ساز خود می‌توانید از مولتیمتر استفاده کنید؛ البته لازم به توضیح است که این سلول خورشیدی دست‌ساز تنها می‌توانند جریان برق بسیار ضعیفی در حد چند دهم ولت (یا حداکثر میزانی در حدود یک ولت) یا چند میکرو وات برق تولید کند؛ البته همین سلول ساده هم برای برق مورد نیاز برای شارژ یک گوشی موبایل ساده کافی است.
برای استفاده از جریان تولیدی توسط این پنل خورشیدی کافی است سر دو رشته سیم را لخت کنید و آن‌ها را بین شیشه‌ها قرار دهید و سپس دوسر سیم را به دو طرف یک دیود LED متصل کنید.
ساخت پنل خورشیدی با سی دی و سیم مسی
آیا می‌دانید تنها با استفاده از CD و مقدار کمی سیم مسی لاکی که در مغازه‌های الکترونیکی به راحتی پیدا میشود و کمی چسب قطره‌ای نیز می‌توانید یک پنل خورشیدی تهیه کنید. سطح قسمت پشت CD حرارت و نور خورشید را به خوبی جذب خود می‌کند و سیم مسی هم رسانایی بالایی دارد؛ بنابراین این دو وسیله می‌توانند ابزار خوبی برای ساخت پنل خورشیدی باشد.
برای ساخت پنل خورشیدی با استفاده از این مواد تنها کافی است ابتدا و انتهای سیم مسی را گرد کنید و آن را به صورت مارپیچی با استفاده از چسب قطره‌ای در قسمت پشت CD بچسبانید (البته لازم نیست تمام قسمت‌های سیم را به CD بچسبانید و تنها اگر یک نقطه از سیم‌ها را هم به CD بچسبانید، کافی است). در مرحله بعدی سر دو رشته سیم را لخت و آن‌ها را به قسمت حلقه شده سیم مسی بپیچانید و لحیم کنید.
پس از اتمام کار CD را مدتی در معرض تابش مستقیم نور آفتاب قرار دهید تا کمی داغ شود. سپس پنل دست‌سازتان با مولتیمتر با ولتاژسنج امتجان کنید و پس از اطمینان از وجود جریان در آن، سرهای سیم‌های متصل‌شده به سیم مسی را به یک دیود LED متصل و آن را روشن کنید.
لازم به توضیح است برای راحتی بیشتر می‌توانید سیم مسی را به‌صورت دایره‌ای نیز روی سی‌دی قرار دهید. در ویدیوی زیر می‌توانید نحوه ساخت یک پنل خورشیدی ساده با CD را ببینید.
ساخت پنل خورشیدی نسبتاً صنعتی ۱۰۰ در خانه
همانطور که گفتیم دو پنل خورشیدی که تاکنون در مقاله معرفی شده‌اند، توانایی تولید برق زیادی ندارند؛ اما می توان با صرف هزینه بیشتر، با سلول‌های خورشیدی مناسب پنلی ساخت که قادر باشد نیروی مورد نیاز برای روشنایی خانه را تقریبا کامل با بهره‌گیری از نیروی خورشید تأمین کند.
مواد لازم برای ساخت پنل خورشیدی
- چسب رسانای نواری سلول خورشیدی (Tap wire)
- سیم پنل خورشیدی (bus wire)
- روغن لحیم قلمی
- هویه۶۰ تا ۸۰ واتی
- چسب وایر
- نوارچسب معمولی
- مولتیمتر با قابلیت اندازه‌گیری ولتاژ و آمپر
- چسب آکواریوم (ترجیحاً در برابر نور فرابنفش مقاوم باشد)
- چسب اپوکسی رزین جهت ایجاد لایه محافظ در پشت پنل خورشیدی و نفوذناپذیر کردن آن (اپوکسی رزین به خوبی روی شیشه و پلاستیک می‌چسبد و آن‌ها را مقاوم می‌کند) برای تهیه چسب اپوکسی رزین باید رزین و ماده سخت‌کننده آن را به نسبت دو به یک با یکدیگر ترکیب کنید.
- ۳۶ عدد سلول پلی کریستالین که به صورت پنل نیز موجود هستند و با چسب رسانای نواری به یکدیگر متصل شده‌اند(برای ساخت یک پنل خورشیدی ۱۰۰ واتی باید از ۳۶ عدد از این سلول‌ها استفاده کنید. هر سلول خورشیدی می‌تواند نیم ولت برق تولید کند؛ بنابراین مجموع ولتاژ برق تولیدی توسط این سلول‌ها ۱۸ وات خواهد شد و با توجه به اینکه هر ولت برق معادل ۵.۶ وات است؛ بنابراین این پنل می‌تواند ۱۰۰.۸ وات برق تولید کند).
- یک تکه سیم برق معمولی با ضخامت و طول مناسب
- جعبه تقسیم
مراحل ساخت پنل خورشیدی
۱. چنانچه سلول‌ها با چسب رسانای نواری به یکدیگر متصل شده‌اند، آن‌ها را از یکدیگر چدا کنید.
۲. ابتدا مقداری روغن لحیم روی خطوط رسانی بین طرف منفی (قسمت آبی‌رنگ روی سلول) سلول‌ها بمالید (روغن لحیم باعث میشود لحیم‌کاری راحت‌تر و روان‌تر شود) و چسب نواری (عرض چسب نواری باید در حدود ۳ میلی‌متر باشد) را به‌آرامی از بالا به پایین روی خطوط لحیم کنید و در هنگام لحیم‌کاری، هویه چسب نواری را از روی خطوط برندارید و چسب نواری را محکم در جای خود نگه دارید. پس از اتمام لحیم‌کاری چسب‌های نواری، این کار را روی طرف مثبت (قسمت خاکستری رنگ پشت سلول) نیز به همین شکل انجام دهید.
۳. پس از پایان کار قسمت‌های اضافی چسب رسانای نواری را با قیچی جدا کنید. در مرحله بعدی یک قطعه شیشه سکوریت (یا هر نوع شیشه دیگری با ضخامت بالا) با ابعاد ۱.۵۸ در ۰.۵۸متر و با ضخامت ۳ میلی‌متر آماده و سپس آن را خوب تمیز کنید تا هیچ گرد و غباری و لکه اثرانگشتی روی آن باقی نماند.
۴. در مرحله بعدی سلول‌های خورشیدی را با احتیاط و بدون اینکه کوچک‌ترین ضربه‌ای ببینند، در دسته‌های ۹ تایی با چسب معمولی به یکدیگر بچسبانید و آن‌ها رو به پشت قرار دهید (طرف مثبت یا همان پشت سلول‌ها به‌طرف شما باشد و طرف منفی دقیقاً روی شیشه باشد).
برای چیدن سلول‌ها باید آن‌ها را در ستون اول از سمت راست از پایین به بالا، در ستون دوم از بالا به پایین، در ستون سوم باز هم از پایین به بالا و در ستون چهارم باز هم از بالا به پایین بچینید. سپس سلول‌ها را در ۴ ردیف ۹ تایی ابتدا با نوار چسب معمولی به یکدیگر بچسبانید و سپس آن‌ها را با چسب وایر به‌خوبی در جای خود محکم کنیم و به شیشه بچسبانید (توصیه می‌کنیم قبل از محکم کردن سلول‌ها در جای خود یک بار دیگر نیز شیشه را تمیز کنید).
۵. در مرحله سلول‌ها را یک بار دیگر از سمت بالا به پایین با چسب وایر به یکدیگر بچسبانید تا دیگر هیچ شکاف و فاصله‌ای بین آن‌ها وجود نداشته باشد و کاملاً به یکدیگر چسبیده شده باشد. پس از چسباندن چسب وایرها مطمئن شوید که دیگر کوچک‌ترین شکافی بین پنل‌ها وجود ندارد. در ضمن هر یک از نوارهای رسانای لحیم‌شده روی خطوط رسانا هم باید به یکدیگر متصل باشند و در هر ۹ سلول باید به یک رشته تولید تبدیل شوند.
۶. در مرحله بعدی باید سه تکه از سیم پنل خورشیدی را در زیر هر چهار ستون پنل به شکل یک نوار به صورت افقی و محکم با نوار چسب روی شیشه بچسبانید (یک تکه باید زیر دو ستون میانی باشد، یک تکه در زیر اولین ستون سمت راست و یک تکه دیگر باید زیر اولین ستون سمت چپ باشد).
عرض این سه نوار باید دو برابر خطوط رسانای بین سلول‌ها باشد. پس از چسباندن این سه نوار، ابتدا نوارهای چسبیده شده روی سلول‌های دو ستون میانی را که شامل ۶ نوار میشود، به نوار چسبیده شده در زیر آن‌ها لحیم کنید و نوارهای دو ستون باقی‌مانده چپ و راست پنل را نیز به همین شکل به نوار پایین شیشه لحیم کنیم.
نوار پایین ستون سمت راست قطب منقی اصلی پنل و نوار پایین ستون چب، قطب مثبت اصلی پنل است. نوار زیر ستون دوم از سمت راست نیز یکی دیگر از قطب‌های مثبت پنل و نوار زیر ستون دوم از سمت چپ، یکی دیگر از قطب‌های منفی است.
۷. سپس نوبت به آزمایش پنل خورشیدی می‌رسد. پنل را در ساعات گرم روز در معرض تابش مستقیم نور آفتاب قرار دهید و سر مثبت و منفی ولتاژ سنج را به قطب مثبت و منفی اصلی پنل متصل کنید. چنانچه ولتاژسنج عدد ۱۸.۶ یا حدوداً همین میزان را نمایش داد، پنل شما کاملاً سالم است و به‌خوبی عمل می‌کند.
۸. در مرحله بعدی دو سر یک تکه کابل پنل خورشیدی و یا یک تکه سیم مسی قطور و بلند را به قطب مثبت اصلی و سر دیگر آن را به قطب منفی متصل و لخیم کنید.
۹. در مرحله بعدی باید پنل را آب‌بندی کنید تا کاملاً نفوذناپذیر شود و رزین داخل پنل به بیرون نشت نکند. برای آب‌بندی کردن پنل باید هر چهار طرف لبه شیشه پنل را کاملاً با چسب آکواریوم بپوشانید.
۱۰. چسب اپوکسی رزین به خوبی از پنل در برابر رطوبت محافظت می‌کند. برای پنلی با این اندازه تقریباً یک کیلوگرم اپوکسی رزین کافی است. اپوکسی رزین ماده ارزان‌قیمتی نیست؛ اما بهترین گزینه ممکن برای آب‌بندی و نفوذناپذیر کردن پنل خورشیدی است.
اپوکسی رزین را با نسبت ۲ به ۱ با ماده سخت‌کننده در یک ظرف پلاستیکی ترکیب کنید. در هنگام ترکیب کردن این دو ماده، آن‌ها را آرام هم بزنید تا هوا وارد آن‌ها نشود. این دو ماده را به مدت ۲ دقیقه هم بزنید. سپس این ترکیب را یک بار دیگر را در ظرف دیگری بریزید و خوب هم بزنید تا قدرت چسبندگی آن افزایش یابد و سریع و محکم بچسبد.
سپس رزین را به‌آرامی در پشت پنل از سمت بالا به پایین آهسته و بدون توقف بریزید. پس از گذشت ۱۲ ساعت پنل کاملاً آب‌بندی و خشک میشود (بهتر است یک قلم‌مو را به‌آرامی روی سطح اپوکسی رزین بکشید تا کاملاً صاف و یکدست شود).
توجه: قبل از ریختن ماده رزین مطمئن شوید که دو سر سیم متصل به قطب مثبت و منفی و همچنین چسب‌های رسانای نواری به‌خوبی در جای خود لحیم شده باشد.
۱۱. اکنون نوبت تهیه قاب برای پنل خورشیدی است. برای ساخت قاب می‌توانید از پروفیل آلومینیوم با ضخامت ۳ میلی‌متر و با طول ۲ متر استفاده کنید؛ البته برای کاهش هزینه‌ها می‌توانید از چوب نیز استفاده کنید.
۱۲. برای تهیه قاب برای پنل، ابتدا طول و عرض آن را اندازه‌گیری کنید و سپس با علامت زدن ابعاد روی چهارچوب فلزی یا چوبی، هر چهار پروفایل را با زاویه ۹۰ درجه از سمت داخل به بیرون برش دهید. برای انجام این کار می‌توانید از دستگاه برش فلز استفاده کنید). پس از آماده شدن چهارچوب قاب و قرار دادن پنل در آن، چهارچوب قاب را با پیچ و مهره در جای خود محکم کنید و گیره‌های نگه‌دارنده پنل را نیز روی قاب نصب و محکم کنید.
۱۴. دوباره اطراف پنل را با چسب آکواریوم آب‌بندی کنیم.
۱۵. جعبه تقسیم را سوراخ می‌کنیم و سیم مثبت و منفی پنل را وارد آن می‌کنیم.
چنانچه سوالاتی در مورد ساخت این پنل خورشیدی دست‌ساز در ذهن دارید، شاید با تماشای ویدیوی زیر به ساخت سوال خود برسید.
ببخشیددرمورد پنل خورشیدی که با سی دی درست شد اکر اگر سیم را از وست در نقته های مختلف قتع کنیم و دیود به آن وصل کنیم آیا ولتاژ بیشتری تولید میشود؟