Экспериментальная солнечная батарея из старых полупроводниковых диодов

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Гимназия №1» г. Ядрин Чувашской Республики

Солнечная батарея

Выполнил: Якутов Александр Анатольевич, ученик 9 «Б» класса МБОУ «Гимназия №1» г. Ядрин, Руководитель: Николаев Виктор Робинзонович, учитель технологии МБОУ «Гимназия №1» г. Ядрин

г. Ядрин 2016 г.

Содержание

1. Обоснование проекта и формулировка задач

2. Опорная схема размышления

3. История возникновения

4. Маркетинговые исследования

5. Альтернативные варианты проектов

6. Выбор инструмента

7. Выбор материала

8. Технологическая карта изготовления изделия

9. Расчет себестоимости изделия

10. Экономическое и экономическое обоснование

11. Проведение опытов

12. Самооценка изделия

13. Реклама. Фотография, на её фоне слова в стихах. Логотип

14. Список использованной литературы

1. Обоснование проекта и формулировка задач

В последнее время все мы становимся свидетелями бурной развитии альтернативной энергетики. В первую очередь причина этому - получение более дешевой энергии минимальным вредом на окружающую среду. Особый интерес вызывают фотопреобразователи. Как известно, при освещении светом полупроводник становится источником электрического тока - фотоэлементом.

Солнечные батареи пользуются большой популярностью. Но у них есть один большой недостаток – слишком малый КПД. Почти 85% полученной от солнца энергии уходит даром, превращаясь в ненужное тепло. Зато они не нуждаются в дополнительном уходе и им не нужны дополнительные затраты .На сей раз поговорим о диодной солнечной батарее, собранном своими руками. 

2. Опорная схема размышления

Изначально я поставил такую задачу: чтобы моя солнечная батарея была, простым в изготовлении, надежным и оригинальным. Из имеющихся в радиотехническом кружке диодов КД202В, Д226, Д237, Д242, Д7 и. т. д., я выбрал первый диод. Так как выдавал большую силу тока и напряжение. Всего я решил использовать 240 диодов. Изначально я хотел получить напряжение 6 вольт для зарядки телефона. Но в этом случае получаем ничтожную силу тока, которой не хватит даже для питания одного светодиода. Но затем передумал и сделал модуль  на  2.5 вольта. Для получения 2.5 вольта достаточно собрать блоки, которые состоят из 6 кристаллов подключенных последовательно, затем эти блоки нужно подключить параллельно для повышения силы тока. Таким образом подключая 40 блоков параллельно, получаем ток, достаточно большой для питания белого светодиода. И вторая причина по которой я выбрал именно это напряжение для батарейки – последнее время очень часто стали использоваться высококачественные DC-DC преобразователи, область их применения очень широка, например часто их используют для зарядки мобильного телефона всего от одной пальчиковой батарейки. Входное напряжение от 0.8 до 3 вольт, выходное – 5 – 5.5 вольт, выходной ток устройства до 400 мА, отличные параметры для зарядки мобильного телефона. Итак общий принцип работы – солнечная модуль днем заряжает Ni–MH батарейку емкостью 2850 мА, напряжение батарейки 1.2 вольт, затем ее можно использовать для зарядки мобильного телефона.

3. История возникновения

История создания солнечных батарей началась еще в 19 веке, а технология их производства развивалась удивительно быстро. Причиной служили постоянно проводимые исследования в области преобразования солнечной энергии в электрическую. Еще в 1839 году Антуан-Сезар Беккерель представил созданную им химическую батарею, которая под воздействием солнца вырабатывала электричество. Первая солнечная батарея имела КПД всего 1%. Но это лишь первые опыты.

4. Маркетинговые исследования

Схемы преобразователей для зарядки мобильного телефона

1 Вариант

2 Вариант

3 Вариант

4 Вариант

5.Альтернативные варианты проектов

I=0.4mA

U=5B КПД=0.4%

6.Выбор инструмента

1.Линейка, карандаш, штангенциркуль 2.Плоскогубцы, бокорез 3.Паяльник, олово, канифоль 4.Набор сверл, кернер, электродрель 5.Набор отвёрток, набор торцовых ключей 6. Молоток, ножовка по металлу

7.Выбор материала

Для размещения диодов солнечной батареи был использован текстолит размером 140*220мм. Каркас изготовлен из древесины и покрыт масляной краской. Задняя стенка закрыта тонкой панелью из гетинакса. Опорная стойка изготовлена из антенны радиоприёмника.

8.Технологическая карта изготовления солнечной панели

1. Выбор радиодеталей

2. Изготовление платы

3. Размещение диодов на плате

4. Соединение выводов с помощью луженных проводов

5. Изготовление каркаса из древесины

6. Покраска каркаса

7. Размещение гнезда на передней панели

10.Закрепление панели на задней стенке
11.Испытание работы солнечной батареи

Технологическая карта изготовления преобразователя

1. Выбор радиодеталей

2. Изготовление печатной платы

3. Размещение деталей и сборка схемы

4. Размещение схемы в корпусе

5. Испытание работы преобразователя

9. Расчет себестоимости изделия

Итого: 565руб.

10. Экономическое и экологическое обоснование

Мое изделие товар, можно продать, пополнить семейный бюджет. Для изготовления солнечной батареи использовались детали от старой ненужной радиоаппаратуры, вместо того, чтобы их выбрасывать. Дынное изделие не приносит вреда окружающей среде.

11.Проведение опытов

Рассчитаем КПД солнечной батареи:

КПД =P полезное/Р полное*100%

P полезное =I*U=0.008A*2.6B=0.02Вт

Р полное = 208Вт*S

S =0.12м*0.20м=0.0024м2

Р полное = 208Вт*0.0024м2=0.5Вт

КПД= 0.02Вт /0.5Вт *100%=4%

То есть только 4 % солнечного света было преобразовано в электрическую энергию.

Рассчитаем КПД преобразователя(автогенератора):

Iполезное=0.24А, UПОЛЕЗНОЕ=4.16В

IполНОЕ=1.1А, UполНОЕ=1.07В

КПД = P полезное/Р полное*100% = Iполезное*Uполезное*100% / Iпол*Uпол.

КПД =0.24A*4.416В*100%/1.1A*1.07В=85%

Рассчитаем КПД заводской солнечной панели:

КПД =P полезное/Р полное*100%

P полезное =I*U=0.05A*3B=0.15 Вт

Р полное = 208Вт*S

S =0.06м*0.06м=0.0036м2

Р полное = 208Вт*0.0036м2=0.75Вт

КПД= 0.15Вт /0.75Вт *100%=20%

То есть, только 20% солнечного света было преобразовано в электрическую энергию.

12.Самооценка изделия

Изделие имеет положительные стороны:

• Оригинальность

• Технологические операции доступны даже для начинающих радиолюбителей

• Повседневная значимость

• Отсутствие вредных выделений

• В результате изготовления солнечной батареи получено много навыков и знаний. Появилась уверенность в своих силах. Намеченная цель достигнута.

Изделие имеет некоторые отрицательные стороны:

КПД солнечной батареи составляет всего 4%, а промышленные образцы имеют около 20-25% .

13.Реклама

Есть идея – действуй!

14.Список используемой литературы

1. Б.С. Иванов “В помощь радиокружку” Москва “Радио и связь” 1990г

2. Б.С. Иванов “Электронные самоделки ” Москва “Просвещение” 1985г

3. Справочник по электронным приборам Д. С. Гурлеев Киев «Техника»1979г.

4. ”Ют для умелых рук” N:7 1988г

Ресурсы из интернета

1. www.Led222.ru

2. www.Energefuture.ru

3. www.cxem.net/pitanie/5-168.php

4. www.cxem.net/greentech /greentech19.php