Celula Solară

Ce este o celulă solară?

O putem numi inima unui panou solar... Este fabricată dintr-un material care în contact cu lumina (un anumit spectru luminos) produce curent electric. Pe scurt, procesul de producere a energiei electrice e în felul următor: Fotonul loveşte suprafaţa fotosensibilă a celulei, care eliberează un electron.

Pe piaţă se găsesc o multitudine de tipuri de celule care se diferentiază prin formă, compoziţie, eficienţă, aranjamentul materialului fotosensibil. Cea mai obişnuită formă este cea dreptunghiulară.

Partea fotosensibilă este catodul (-), iar partea ferită de lumină este anodul (+).

De unde se pot cumpăra?

Asta e o problemă. La noi în ţară nu se prea găsesc celule de vânzare cu bucata, doar panouri gata făcute. Am căutat pe net, iar cele mai convenabile celule le-am găsit pe eBay. Am încercat să cumpar direct de la producătorii europeni, dar fie nu lucrează cu persoane fizice, fie nu vând celule la bucată, fie vând dar mult prea scump.

Eu am cumpărat pe lângă celule si conductori (bandă metalică groasă şi subţire) şi un tub de răşină (un fel de sacâz mai lichid).

Odată cumpărate, cum le folosim?

Pentru a putea culege şi folosi energia produsă de celule, trebuie lipiţi conductori pe anod şi pe catod. Eu am cumpărat celule care aveau deja catodul lipit, aşa că a trebuit să lipesc doar anodul. Desenul de mai jos arată o celulă văzută din profil cu catodul şi anodul lipite.

Pentru început am curăţat cu o răşină punctele de contact de pe anod. Nu trebuie neapărat dat cu răşină, sacâzul e la fel de bun.

Apoi am făcut niste insule de cositor, am pregătit sârma conductoare (care defapt e o bandă metalică foarte subţire), şi am facut lipiturile.

Trebuie avut grijă ca grosimea lipiturilor să nu fie prea mare, ca să nu incomodeze montarea celulelor în panou. Problema asta o să fie mai clară când o să descriu realizarea panoului.

Precizare: se vede în mai toate pozele o cutie-ambalaj de la un telefon fix. Nu este vorba de publicitate mascată :P... Am folosit cutia pe post de suport pentru lipirea sârmelor pe celule şi ca să nu-mi murdăresc biroul (lucru pe care nu l-am prea reuşit). Am lipit de cutie şi nişte piese de plastic în formă de "L" (făcute din distanţiere folosite la montarea faianţei) ca să mă pot ghida mai bine la făcutul lipiturilor şi ca să fixeze celula mai bine. Mai târziu o să se vadă mai bine la ce folosesc distanţierele astea din plastic.

Cum testăm că merg?

Dupa ce am făcut toate lipiturile urmează testarea celulei. Pentru asta e nevoie de un aparat de măsură pus pe măsurat curent si de o lampă (sau orice altă sursa de lumină). Eu am folosit o lampă de birou cu un bec de 60W. La lumina lămpii, celula ar trebui să dea un curent între 60-100 mA (astea sunt valori obtinuţe prin măsurători). Tensiunea nu ne interesează pentru că e oricum foarte mică (0.5V), iar dacă ar fi ceva probleme cu tensiunea, cu siguranţă s-ar vedea la măsurarea curentului (adică ar fi mult mai mic curentul :P).

Se întoarce celula cu catodul în sus şi se fac măsurătorile la ambele puncte de contact (pe stânga şi pe dreapta).

Curentul măsurat e de 97.3 mA pe stânga şi 97.4 mA pe dreapta, ceea ce înseamnă că lipiturile sunt bune, iar curentul generat e simetric. Concluzia e că celula e numai bună pentru a fi folosită la panou.

Motivul pentru care curentul pe care îl dă celula la lumina becului e aşa de mic e acela că materialul fotosensibil "lucrează" pe un anumit spectru al luminii. Cum lumina dată de becul incandescent nu are un spectru complet, curentul produs de celulă nu e mare. Valorile măsurate se schimbă radical dacă înlocuim lumina de la bec cu cea de la soare. Aveţi grijă să nu vă stricaţi aparatele de masură! O singură celula poate da un curent de ordinul amperilor (până la 3.5A). Eu am măsurat 2.24A generat de celulă printr-o sticlă de 3mm grosime.

Ei, şi acum aceeaşi succesiune de paşi trebuie făcută pentru celelalte 29 de celule care o să fie folosite la panoul solar. 

După câteva ore (bune) de muncă cele 30 de celule sunt gata pentru a fi montate pe panou.

Acum că-s toate pregătite ce facem cu ele?

Scopul meu este să realizez un panou care să scoată approximativ 15V şi 2-3A. Pentru asta o să am nevoie de 30 de celule legate în serie. O celulă generează 0.55V şi 3A (ideal), asta înseamnă că 30 de celule legate în serie vor scoate: 30 x 0.5V = 15V şi 3A. Dar cum condiţiile nu să fie ideale, panoul va scoate ceva mai puţin curent.

În serie, celulele vor fi lipite între ele astfel: anodul primei celule se va uni cu catodul următoarei celule, şi aşa mai departe, ca în desenul de mai jos.

Am ales 15V dintr-un motiv simplu: 15V e o tensiune oarecum "nepericuloasă" de încărcare a unei baterii Auto. Asta înseamnă că pot lega panoul direct la o baterie de maşină fără a mai trebui un circuit de reglare a încărcării. Pe măsură ce bateria o să se încarce, o să tragă din ce în ce mai puţin curent, iar pe la 14.5V, când bateria e încărcată complet, o să mai rămână doar un curent foarte mic care o să vină de la panou ca sa compenseze cu autodescărcarea bateriei. Ştiu că nu e sănătos pentru baterie un astfel de regim de încărcare, dar nu am vrut să mă complic (mi-a fost lene).

În episodul următor o să prezint construirea panoului. :)