بخشی از مقاله
چكيده
هدف از اين مقاله ساخت پاور بانك سولار پنل با قابليت قرار گيري در يك كوله مي باشد. بر اساس اين طرح ماكسيمم وزن كوله ساخته شده ٥,١ كيلو گرم و مدت زمان توليد برق ٤ ساعت مداوم و توان كاري ٥٠٠ وات و خروجي برق ٥ و ٢٢٠ ولت مي باشد .
با استفاده از اين كوله امكان توليد برق براي راه اندازي تجهيزات مختلف امداد در زمان وقوع حادث مثل زلزله و بهمن وجود دارد. اين كوله به خاطر وزن كمي كه دارد به راحتي قابليت حمل توسط يك نفر را دارا مي باشد. كاربرد اين كوله براي سربازها و حلال احمر مي باشد. با توجه به خروجي ٢٢٠ ولت اين دستگاه اين امكان وجود دارد كه بتوان انواع دستگاهها مثل دستگاه احياي قلب و يا بيسيم و تجهيزات ناوبري و انواع كامپيوتر را در مناطق بحراني و كوهستاني روشن نمود.
١- مقدمه
كشف پديده فتوولتاييك به فيزيكدان فرانسوي AlexandreEdmond Becquerel نسبت داده ميشود كه در سال ١٨٣٩ مشاهده نمود كه ولتاژ باتري وقتي كه صفحات نقرهاي آن تحت تابش نور خورشيد قرار ميگيرند، افزايش مييابد . وي كه از كودكي نزد پدر دانشمندش به عنوان دانش آموز و سپس دستيار به تحقيق مي پرداخت در سن ١٩ سالگي اين پديده را مشاهده كرد. پدر او Antoine César Becquerel - 1788- 1878 - كاشف اثر پيزوالكتريك بود.اين اثر ابتدا روي مواد جامد مثل سلنيوم توسط Heinrich Hertz در سال ١٨٧٠ مطالعه شد. اما اولين گزارش از پديده PV در يك ماده جامد در سال ١٨٧٧ بود كه دو دانشمند كمبريج R.E. Day و W.G. Adams در مقالهاي به انجمن سلطنتي تغييراتي كه در خواص الكتريكي سلنيوم وقتي كه تحت تابش نور قرار ميگيرد را توضيح دادند.
در سال ١٨٨٣ Charles Edgar Fritts كه يك مهندس برق اهل نيويورك بود، يك سلول خورشيدي سلنيومي ساخت كه از برخي جهات شبيه به سلولهاي خورشيدي سيليكوني امروزي بود . اين سلول از يك ويفر نازك سلنيوم تشكيل شده بود كه با يك توري از سيمهاي خيلي نازك طلا و يك ورق حفاظتي از شيشه پوشانده شده بود. اما سلول ساخت او خيلي كم بازده بود .
كمتر از ١% انرژي خورشيدي تابيده شده به سطح اين سلول ابتدايي به الكتريسيته تبديل ميشد. با وجود اين، سلولهاي سلنيومي سرانجام در نورسنجهاي عكاسي به طور وسيعي بكار گرفته شد.در سال ١٨٨٧، Heinrich Hertzكشف كرد كه نور ماوراء بنفش حداقل ولتاژ لازم براي ايجاد جرقه براي پرش بين دو الكترود فلزي را تغيير مي دهد. در سال ١٩٠٤ Hallwachs كشف كرد. كه يك تركيبي از مس و اكسيد مس حساس به نور است. همچنين در اين سال Einstein مقاله اش را در زمينه اثر فتوالكتريك منتشر كرد.
فهم كامل و مفصل تر از قوانين اساسي سلول هاي خورشيدي در سال ١٩٠٥ توسط Einstein و در سال ١٩٣٠ توسط Schottky بوجود آمد. سلول هاي خورشيدي از اواسط ١٩٥٠ موجود بود . اولين سلول خورشيدي سيليكوني با بازده حدود ٦% با نور مستقيم توسط DarylChapin ، GeraldPearsonو CalvinFuller در سال ١٩٥٤ بوجود آمد كه ابتدا براي كاربردهاي ماهواره هاي فضايي مورد استفاده قرار گرفت. البته بعضي ها اختراع سلول خورشيدي سيليكوني با بازده زير ١% را اولين بار در سال ١٩٤١ به Russell Ohl نسبت مي دهند .
٢- اجزاي پاور بانك سولار پنل
٢-١- سولار پنل
صفحات سولار پنل با توان ١٥ وات مي باشند كه نسبت به مدل هاي مرسوم آن كه داراي %٥/ ١٥- % ٥/١٣ راندمان هستند . اين سولارها داراي %٥/ ٢٣-%٥ /٢١راندمان هستند. در واقع زمان شارژ اين سولارها نصف زمان شارژ سولارهاي معمولي است.
شكل ١: سولار پنل خريداري شده
٢-٢- ماژول رگولاتور LTC3780
LTC3780 اين مدل متعلق به توان پايين است كه چه ولتاژ ورودي پايين تر و چه بالاتر از ولتاژخروجي باشد. ولتاژ خروجي ثابت خواهد بود . به عنوان مثال ولتاژخروجي را روي ١٢ ولت تنظيم مي كنيم . اگر ولتاژ ورودي بين ٥ تا ٣٢ ولت باشد . ولتاژ خروجي همان ١٢ ولت خواهد بود . جريان خروجي نيز ثابت خواهد بود . و در ضمن از جريان اتصال كوتاه يز محافظت مي كند. تمام اين اجزا براي كارهاي صنعتي است.
الف - ولتاژ ورودي: DC ٥ تا ٣٢ ولت و براي ولتاژ بالاي ١٠ ولت توصيه مي شود.
ب - ولتاژ خروجي: ١ تا ٣٠ ولت DC و به طور مداوم قابل تنظيم است اما به صورت پيش فرض روي ١٢ ولت است.
ج - جريان خروجي: ماكزيمم ١٠ آمپر به طور طولاني ٧ آمپر , و ١٤ آ مپر به صورت پيش فرض تحويل داده مي شود
شكل ٢: ماژول رگولاتور
٢-٣- باطري
در اين پروژه از باطري ليتيومي با برندSUNNY BATT مدل Li – iON سايز ١٨٦٥٠با ولتاژ هر سل باطري ٦,٣ ولت و آمپر2200mah استفاده كرديم. البته باطري هاي اسيدي بهترين گزينه براي پروژه هاي سولار پنل هستند ولي به دليل اينكه بسيار سنگين هستند. و ما در پروژه مان به دليل اينكه مسئله سبكي خيلي مهم است . به همين دليل از باطريهاي ليتيومي استفاده كرديم. ٧ سل از باطريها را با هم سري كرديم.و دوتا ٧ سل را باهم موازي كرديم. توان خروجي باطريها تقريبا ١١٠ وات مي باشد.
شكل ٣: باطري
٢-٤- اينورتور
در اين پروژه از يك مبدل استفاده كرديم . كه اين مبدل به ما خروجي ٢٢٠ ولت و USB ٥ ولت مي دهد.
شكل ٤: اينورتور
٣- مونتاژ قطعات
٣-١- سري كردن صفحات سولار پنل
ابتدا صفحات سولار پنل را از بغل با كاتر برش مي دهيم و سپس ريگلاتورها كه سر سيمها لحيم شده بود را از صفحات سولار جدا مي كنيم و هر صفحه سولار داري دو سيم به رنگهاي قرمز و مشكي است .كه رنگ قرمز آن مثبت و رنگ مشكي آن منفي مي باشد. ما براي سري كردن آنها قرمز سولار سمت چپ را به مشكي سولار وسطي لحيم كرده و سپس مشكي سولار سمت چپ را به قرمز سولار وسطي لحيم مي كنيم. در نهايت دو عدد سيم مثبت منفي باقي مي ماند. كه بايد به ورودي ماژول ريگلاتور وصل كنيم.
