Bước 1: Chuẩn bị dụng cụ và vật liệu
Một tấm pin năng lượng mặt trời tự làm thường bao gồm:
Khung:
- Ốp lưng: thành phần chính của khung
- Khung nền: giữ các cell cố định trong khung
- Thanh bọc viền khung: gắn các cạnh của tấm pin lại và bảo vệ chúng khỏi những va đập gây vỡ
Các tấm cell: thu ánh sáng mặt trời
Dây hàn
Tấm bọc khung: thường là kính cường lực
Bước 2: Dựng khung cho tấm pin
Đầu tiên chúng ta sẽ dựng tấm ốp lưng và khung nền của tấm pin.
Kích thước của khung được xác định bởi số lượng và cách bố trí của các tấm cell trong mỗi tấm pin. Nếu mỗi cell có hiệu điện thế khoảng 0.5V và dự định dựng tấm pin sản xuất nguồn điện có hiệu điện thế 18V thì chúng ta sẽ cần 36 cells. Nguồn điện đó đủ để sạc cho các thiết bị sử dụng nguồn 12V.
Nếu chúng ta sử dụng cells kích thước 3 x 6 (inch) sắp xếp thành 4 hàng ngang và 9 hàng dọc trên một tấm thì kích thước khung có thể là:
Backing 35” long 27” wide
Substrate 32” long 24” wide
Border strips 35” long 25” wide
Kích thước đó đã bao gồm cả khoảng cách cần thiết giữa các cells, cũng như giữa các tấm cells với đường viền khung.
Thực hiện:
Cắt các vật liệu theo kích thước trên
Dùng keo hoặc ốc vít để gắn các tấm bọc khung vào tấm ốp lưng
Phủ đều lên tấm ốp lưng và khung nền 3 lớp sơn chống tia cực tím (nếu làm bằng gỗ), để sơn khô hoàn toàn
Đảm bảo rằng khung nền phải vừa khít với tấm ốp lưng
Bước 3: Gắn các tấm cells
Bước tiếp theo này là gắn các cells với dây hàn.
Chúng ta cần phải có dây hàn nhỏ, bút hàn, chất hàn và hàn kim loại để gắn cells.
Dưới đây là hình ảnh của một tấm cell chưa được gắn dây hàn:
Sơ đồ 1:
Front of Untabbed Solar Cell
Gắn các tấm cells là việc hàn các đoạn dây hàn nhỏ lên mỗi cell, gắn dọc theo đường kẻ trắng trên cell như trong hình trên.
Và đây là hình ảnh của tấm cell sau khi hoàn thành việc gắn dây hàn vào cell:
Sơ đồ 2:
Front of Tabbed Solar Cell
Chiều dài của đoạn dây hàn nên để ngắn hơn chiều cao của 2 cell sao cho khi gắn đoạn dây hàn còn thừa sau khi hàn vào cell 1 thì gắn tiếp vào mặt sau của cell liền kề, dây hàn không bị dư. Điều này sẽ được giải thích rõ ở bước sau.
Thực hiện:
- Cắt dây hàn với kích thước đủ cho các tấm cell dự định sẽ gắn
- Thực hiện với lần lượt từng cell
- Trước tiên, dùng bút hàn “làm ướt” đường kẻ trắng ở mặt trước của cell bằng hóa chất flux trong bút.
- Lấy một đoạn dây hàn và sử dụng chất hàn, miết thật cẩn thận que hàn xuống dây hàn bằng một chiếc hàn kim loại
- Ấn phần dây hàn trên một cách cẩn thận trên cả đoạn vạch trắng trên cells bằng hàn kim loại; giữ cho chất hàn nóng chảy tràn đều vạch trắng cho đến khi dây hàn thực sự bám chắc vào cells.
Bước 4: Nối các cells đã được hàn thành một chuỗi
Nếu tấm pin được sắp xếp theo cấu trúc 4 hàng dọc và 9 hàng ngang thì chúng ta cần dựng cứ 9 cells thành một chuỗi.
Ở bước này chúng ta sẽ phải hàn phần dây hàn còn dư từ mặt trước của cell 1 vào mặt sau của cell 2, hàn phần dây hàn còn dư từ mặt trước của cell 2 vào mặt sau của cell 3, và cứ tiếp tục như vậy để được một chuỗi cell.
Đây là hình ảnh mặt sau của cell:
Sơ đồ 3:
Solar Cell Back
Các điểm trắng ở trên là các điểm hàn mà chúng ta cần gắn dây hàn từ các cell khác vào.
Sau khi gắn các cell thành một chuỗi, ta có “chuỗi” cell như sau:
Sơ đồ 4:
Front of Solar Cell String
Thực hiện:
Lấy 2 tấm cell và đặt chúng ngược mặt nhau (mặt trước cell 1 với mặt sau cell 2), đặt nối tiếp nhau
Dùng bút hàn “làm ướt” 6 điểm trắng ở mặt sau của cell 2 bằng hóa chất flux trong bút.
Đặt một ít chất hàn vào mỗi điểm trắng của cell 2 bằng hàn kim loại
Đặt một dây hàn từ cell 1 vào 3 điểm trắng tương ứng của cell 2
Nhẹ nhàng hàn dây vào mỗi điểm trắng của cell 2 bằng hàn kim loại
Làm tương tự với dây thứ 2 từ cell 1
Làm tương tự với 7 cells còn lại, sau đó chúng ta có chuỗi 9 cells
Làm tương tự với 3 chuỗi tiếp theo
Sơ đồ 5:
Back of Two Cells Wired Together
Sơ đồ 6:
Back of String of 9 Cells
Bước 5: Đặt các chuỗi cells vào khung nền và nối chúng lại với nhau
Chúng ta có thể dán các chuỗi cells vào khung nền bằng hàn silicon
Trước khi làm việc đó, chúng ta cần hiểu việc sắp xếp các chuỗi cells trên khung nền thực sự là như thế nào.
Giả sử chúng ta sắp xếp theo cấu trúc 4 hàng dọc và 9 hàng ngang (tổng là 36 cells)
Quan sát các hình ảnh bên dưới để hiểu về cách bố trí này.
Các dây hàn cực âm là từ mặt trước của chuỗi 1 sẽ được nối với các dây hàn cực dương từ phía cuối cùng của chuỗi 2 bằng dây hàn dày hơn, được gọi là dây hàn lớn.
Sơ đồ 7:
Two Strings Connected Together
Dưới đây là sơ đồ nguyên lý vận hành của tấm pin năng lượng mặt trời sau khi kết nối xong.
Sơ đồ 8:
Connection of Strings in Solar Panel
Đó là cách mà các chuỗi được sắp xếp trên một khung nền để nối chúng lại với nhau một cách chính xác.
Thực hiện:
- Gắn các chuỗi vào khung nền
- Chuyển các chuỗi cells vào khung nền, theo đúng sơ đồ được mô tả ở sơ đồ 8 ở trên
- Lật một chuỗi lại, mặt sau lên trên, mặt trước xuống dưới
- Nhỏ một lượng nhỏ chất hàn silicon vào giữa mỗi cell
- Lật chuỗi đó lại như ban đầu
- Dùng ngón tay nhẹ nhàng ấn các cell xuống sao cho chúng bám chặt vào khung nền
- Làm tương tự với các chuỗi còn lại
- Kết nối các chuỗi lại với nhau
- Cắt dây hàn lớn thành các mảnh để nối các chuỗi
- Đặt một dải dây dọc theo 2 cells đầu tiên của 2 chuỗi cần nối
- Quấn các đầu dây hàn nhỏ ở 2 cells đó quanh dây hàn lớn
- Hàn lại các mỗi quấn cho chặt hơn
- Làm tương tự với các chuỗi tiếp theo (có tất cả 3 liên kết như vậy – 2 ở trên đầu và 1 ở phía dưới của tấm pin, như mô tả ở sơ đồ 8)
Two Strings Wired at "Turn" Point
Bước 6: Ráp khung nền vào ốp lưng và đặt tấm phủ cho tấm pin
Thực hiện:
- Điều chỉnh cho khung nền vừa vặn trong tấm ốp lưng của tấm pin
- Bắt vít khung nền vào ốp lưng thật cẩn thận
- Đối với 2 cells – một ở phía dưới cùng bên trái (cực âm) và một ở phía dưới cùng bên phải (cực dương) ở Sơ đồ 8, nối hai dây hàn nhỏ rời trên mỗi cell lại với nhau bằng dây đồng
- Đảm bảo rằng hai dây dẫn đó đủ dài để có thể kéo ra phía sau tấm pin tới các thiết bị thu nhận năng lượng bên ngoài.
- Cài đặt một đi ốt chặn vào dây dẫn ở cực dương để ngăn chặn việc tự xả năng lượng ban đêm, trừ khi chúng ta có sử dụng điều khiển sạc.
- Khoan một lỗ vào giữa, ở phía cuối của khung nền và ốp lưng (giữa đường dẫn cực âm và đường dẫn cực dương được mô tả ở Sơ đồ 8) và cho 2 dây luồn qua lỗ khoan đó đi ra mặt sau của tấm pin
- Kiểm tra lại tấm pin để đảm bảo nó hoạt động tốt trước khi lắp kính cường lực lên
- Gắn dây hàn vào khung nền bằng chất hàn silicon để chúng không bị dịch chuyển trên tấm pin
- Lấp lại lỗ khoan bằng chất hàn silicon để giữ nó kín hoàn toàn
- Lắp kính cường lực vào mặt trên tấm pin và bắt vít lại
- Bọc kín các khe hở giữa tấm ốp lưng, viền khung và lớp bọc ngoài bằng chất hàn silicon để tấm pin được bảo vệ hoàn toàn
Solar Panel Covered With Glass
Photo: Brian Dorey
Bước 7: Kiểm tra
Thực hiện:
- Chuyển tấm pin ra khu vực có ánh sáng mặt trời
- Nối cực dương của đồng hồ đa năng với cực dương của tấm pin, cực âm của đồng hồ với cực âm của tấm pin
- Trước tiên, kiểm tra hiệu điện thế của dòng điện ra. Với tấm pin 36 cells (mỗi cell 0,5V) thì hiệu điện thế thu được khoảng 18V
- Sau đó kiểm tra cường độ dòng điện. Tấm pin này sản sinh ra dòng điện có cường độ khoảng 3,5A
Example of Finished DIY Solar Panel
Như vậy là chúng ta đã hoàn thành một tấm pin năng lượng mặt trời có công suất khoảng 60W.
Video Clip hướng dẫn:
