Solar-Panel selbst gemacht

[ChristianS]

Heute Abend das Laminat ausgepackt. 

Abreisgewebe vorsichtig abziehen. 

Die Folie fällt fast von allein ab. Leider zeigen sich nun Lufteinschlüsse vor den Zellen. Ich war unsicher wie stark ich die Zellen ins Laminat pressen kann, ohne dass es knackst. Ich hätte es nochmal wenden und von vorne mit Harz und Pinsel bearbeiten müssen. Naja, ich bin etwas aus der Übung mit dem Laminieren...

Grob zugeschnitten wiegt das Panel 100g:

In der Abendsonne lieferte das Panel ca. 6,3V ohne Last, immerhin.

Von der sich ergebenden Stabilität bin ich noch nicht überzeugt. Es ist recht flexibel und wenn man ein wenig stärker aktiv biegt, knackt es leicht... 

[truxx]

vor 3 Stunden schrieb ChristianS:

knackt es leicht... 

Mach einfach weiter. Je älter Du wirst, desto weniger kannst Du ausmachen, ob das Knacken vom Panel oder von Dir kommt . 

[ULgeher]

vor 12 Stunden schrieb ChristianS:

Von der sich ergebenden Stabilität bin ich noch nicht überzeugt.

Liesse sich das mit einem Rahmen aussen rum verbessern? z.B. CFK oder GFK-Stäbe? Vielleicht muss ja nicht das ganze Sandwich dicker werden.

[einar46]

Am 26.3.2021 um 08:36 schrieb Konradsky:

Ich glaube nicht, dass die Luft komplett rausgeht.

@ChristianS Ich beobachte mit großem Interesse Dein Panel-Projekt.

Zufällig ist mir im Internet ein Video über den Weg gelaufen, wo verschiedenste Dinge mit Epoxyd-Harz hergestellt werden. Nach dem Gießen/Pinseln des Epoxyd-Harzes wird kurze Zeit später die Oberfläche immer mit einer Art "Bunsenbrenner" behandelt. Dabei wird der Bunsenbrenner in einem Abstand von ca. 10-20? cm über die Epoxyd-Oberfläche geführt. Wie von Zauberhand verschwinden dann die zuvor deutlich sichtbaren Lufteinschlüsse.

Das kann man sicherlich auf beliebigen anderen Testflächen (alte/kaputte Panels unter dem Epoxyd-Harz?) ausprobieren, um ein Gefühl für den richtigen Abstand und die Geschwindigkeit der Bewegung zu bekommen, so dass kein sichtbarer Schaden an der Oberfläche entsteht.

Nur so ein Gedanke zu den Lufteinschlüssen...

Bearbeitet 27. März 2021 von einar46

[ChristianS]

vor 3 Stunden schrieb ULgeher:

Liesse sich das mit einem Rahmen aussen rum verbessern? z.B. CFK oder GFK-Stäbe? Vielleicht muss ja nicht das ganze Sandwich dicker werden.

Ja, in die Richtung gehen auch meine Gedanken. Ich werde wohl einen Rahmen und eine Art Verstärkungskreuz mit einlaminieren.

[ChristianS]

vor 2 Stunden schrieb einar46:

Zufällig ist mir im Internet ein Video über den Weg gelaufen, wo verschiedenste Dinge mit Epoxyd-Harz hergestellt werden. Nach dem Gießen/Pinseln des Epoxyd-Harzes wird kurze Zeit später die Oberfläche immer mit einer Art "Bunsenbrenner" behandelt. Dabei wird der Bunsenbrenner in einem Abstand von ca. 10-20? cm über die Epoxyd-Oberfläche geführt. Wie von Zauberhand verschwinden dann die zuvor deutlich sichtbaren Lufteinschlüsse.

Hast du von dem Video einen Link?

Ich könnte zumindest das Laminat mit einem Heißluftföhn bearbeiten. Vermutlich wird dadurch das Harz nochmal deutlich dünnflüssiger und Luftblasen ploppen durch die Ausdehnung beim Erwärmen auf...?

[kra]

vor 4 Stunden schrieb ChristianS:

Ich könnte zumindest das Laminat mit einem Heißluftföhn bearbeiten. Vermutlich wird dadurch das Harz nochmal deutlich dünnflüssiger und Luftblasen ploppen durch die Ausdehnung beim Erwärmen auf...?

Du kannst das beim erneuten Vergießen versuchen, sinnvoller ist das aber zusätzlich mit Unterdruck und einsaugen des Epoxies. Wg. Vakuum-Pumpe, google mal nach Wasserstrahlpumpe.

Das bereits fertiggestellte Laminat bekommst du auf diese Weise nicht blasenfrei - Epoxy ist zwar "theoretisch" thermoplastisch, aber die Temp. an der es so plastisch wie benötigt wird liegt oberhalb der Temperatur, an der das Harz beginnt sich zu zersetzen. Was sinnvolles würde das nicht, wenn es die Lötungen und die Panels selber überhaupt verkraften. Auch wenn Silizium erst bei >1000°C schmilzt diffundieren die Dotierungen in den Solarzellen deutlich früher, aber die Temperaturen hab ich nicht mehr im Kopf.

 

PS. du kannst das laminieren ja auf einer Heizplatte (ca. 60°C sollten allemal reichen) machen, mußt dann aber deutlich schneller (ca. Faktor 10-16) arbeiten.

Bearbeitet 27. März 2021 von kra

[ChristianS]

vor 1 Stunde schrieb kra:

Du kannst das beim erneuten Vergießen versuchen, sinnvoller ist das aber zusätzlich mit Unterdruck und einsaugen des Epoxies. Wg. Vakuum-Pumpe, google mal nach Wasserstrahlpumpe.

Danke für den Tip. Was ich jetzt auf die Schnelle so gesehen habe überzeugt mit bzgl. Unterdruckpotential aber nicht besonders. Und man muss die ganze Zeit das Wasser laufen lassen Ich habe noch eine billige Bootspumpe, die kann man auch auf "Saugen" umstellen. Aber ob die genug Unterdruck erzeugen kann, wage ich auch zu bezeifeln. Vielleicht mache ich mal einen Test mit einem Waschlappen, Wasser und Foliensack...

vor 1 Stunde schrieb kra:

Das bereits fertiggestellte Laminat bekommst du auf diese Weise nicht blasenfrei - Epoxy ist zwar "theoretisch" thermoplastisch, aber die Temp. an der es so plastisch wie benötigt wird liegt oberhalb der Temperatur, an der das Harz beginnt sich zu zersetzen. Was sinnvolles würde das nicht, wenn es die Lötungen und die Panels selber überhaupt verkraften. Auch wenn Silizium erst bei >1000°C schmilzt diffundieren die Dotierungen in den Solarzellen deutlich früher, aber die Temperaturen hab ich nicht mehr im Kopf.

Oh nein, klar, das ausgehärtete Laminat ist jetzt so wie es ist. Das waren meine Überlegungen für den nächsten Versuch. Aber Epoxy ist eher der klassische Duroplast, nur weil man irgendwann mit genug Hitze die Zwischenmolekularverbindungen sprengen kann, ist es noch lange kein Thermoplast.

 

[kra]

Wieso mußt du die ganze Zeit das Wasser ( oder die Pumpe) laufen lassen? Du mußt einmal das flüssige Harz in deinen Aufbau ziehen und dann aushärten lassen.

Einmal Luft raus und Harz rein, woher soll denn dann noch Luft kommen?  Deswegen schrieb ich ja: das Epoxy mit Unterdruck einsaugen...

Bearbeitet 27. März 2021 von kra

[ChristianS]

vor 1 Minute schrieb kra:

Wieso mußt du die ganze Zeit das Wasser ( oder die Pumpe) laufen lassen? Du mußt einmal das flüssige Harz in deinen Aufbau ziehen und dann aushärten lassen.

Einmal Luft raus und Harz rein, woher soll denn dann noch Luft kommen?  Deswegen schrieb ich ja: das Epoxy mit Unterdruck einsaugen...

Stimmt, das Einsaugen des Harzes sollte nur so max. 5min dauern und dann zukorken. Das ist vertretbar. 

[einar46]

Am 27.3.2021 um 13:23 schrieb ChristianS:

Hast du von dem Video einen Link?

Sorry, kann erst jetzt antworten.

Im Internet findest Du eine ganze Menge von Videos, wenn Du nach "Epoxidharz Tisch" suchst.

Im folgenden Link sind die 2 Verfahren (Bunsenbrenner und Vakuum) beschrieben, wie Luftblasen entfernt werden können.

[ULgeher]

Ich glaube, das ist nicht so einfach. Das eine ist, die Blasen aus dem angerührten Harz zu entfernen. Dies geht relativ leicht mit einem Topf und Vakuum (und ein wenig Geduld). Das andere ist, Blasen nach dem "Einfüllen" des Harzes (dies ist wohl beim Panel passiert) zu entfernen oder diese erst gar nicht entstehen zu lassen.

Mit dem Heissluftfön lassen sich solche Blasen ev. entfernen (solange das Harz noch dünnflüssig ist), aber nur, wenn die Oberfläche zugänglich ist. Dann könntest Du aber vielleicht einfach einen Pinsel nehmen und die nicht benetzte Fläche sorgfältig einpinseln. Auf jeden Fall müsstest aber die Oberfläche während des Giessens zugänglich sein.

Eine Frage ist natürlich auch, ob diese Blasen überhaupt so schlimm sind? Klar wird da Licht reflektiert, aber wenn es nur eine sehr kleine Fläche ist, spielt das vielleicht gar keine grosse Rolle. (Bei meinem Lixada-Panel haben sich übrigens mit der Zeit solche Blasen gebildet, weil sich das Harz teilweise von den Oberflächen abgelöst hat. Ablösung könnte also auch ein Problem sein)

[einar46]

vor 11 Minuten schrieb ULgeher:

Mit dem Heissluftfön lassen sich solche Blasen ev. entfernen (solange das Harz noch dünnflüssig ist), aber nur, wenn die Oberfläche zugänglich ist. Dann könntest Du aber vielleicht einfach einen Pinsel nehmen und die nicht benetzte Fläche sorgfältig einpinseln. Auf jeden Fall müsstest aber die Oberfläche während des Giessens zugänglich sein.

Ich war bei meinen Überlegungen davon ausgegangen, dass die "Sonnenseite" des Panels mit Epoxidharz geschützt werden soll. Da bietet sich das Pinseln an (leicht zugänglich). Sofort nach dem Pinseln, also noch im dünnflüssigen Zustand, müsste die Oberfläche mit einem Heißluftfön/Bunsenbrenner behandelt werden. So wird das in vielen Videos im Internet auch gezeigt.

Das Verfahren wäre auch auf die Rückseite mit den Anschlüssen anwendbar.

Allerdings kann ich nicht beurteilen, ob eine dünne Epoxidharzschicht auf der Vorder- und Rückseite mit dem Pinsel aufgetragen, einen ausreichenden Schutz garantiert und den optischen Ansprüchen des Thread-Eröffners genüge tut.

 

[schrenz]

Irgendwie bewundere ich deine Hartnäckigkeit, dass ist wirklich die Definition von "Hobby" in seiner reinsten Form: Mit dem maximal möglichen Aufwand den geringst möglichen Nutzen erzielen . 

[ChristianS]

vor 4 Stunden schrieb einar46:

Allerdings kann ich nicht beurteilen, ob eine dünne Epoxidharzschicht auf der Vorder- und Rückseite mit dem Pinsel aufgetragen, einen ausreichenden Schutz garantiert und den optischen Ansprüchen des Thread-Eröffners genüge tut.

Auf der "Sonnenseite" nur ein bischen Harz drüber reicht für den Outdoor-Einsatz sicher nicht lange. Daher habe ich hier zwei dünne Lagen Glasfasergewebe eingebaut, die mit Harz getränkt durchsichtig werden. Das sollte deutlich besser schützen. Die Rückseite muss primär die mechanische Stabilität erreichen, damit die empfndlichen Zellen nicht durchgeknickt werden.

Bearbeitet 29. März 2021 von ChristianS

[ChristianS]

vor 3 Stunden schrieb schrenz:

Irgendwie bewundere ich deine Hartnäckigkeit, dass ist wirklich die Definition von "Hobby" in seiner reinsten Form: Mit dem maximal möglichen Aufwand den geringst möglichen Nutzen erzielen . 

Mooooment! Maximaler Aufwand ok, aber geringst möglicher Nutzen?

Aber stimmt schon, wäre gerade nicht Corona und Frühling (ich bin Frühblüher-Allergiker) und bräuchte keinen kreativen Ausgleich zum Job, würde ich auch was anderes machen!

[ChristianS]

vor 18 Minuten schrieb ChristianS:

geringst möglicher Nutzen?

BTW: Heute in der Nachmittagssonne kurz das Probe-Panel unter Last gemessen:

5,3V bei 1,05A macht immerhin gut 5,5W Leistung, und das Ende März. Kann man also benutzen, auch wenn das Panel mit den Lufteinschlüssen ein paar Schönheitsfehler hat.

[schrenz]

vor 37 Minuten schrieb ChristianS:

Mooooment! Maximaler Aufwand ok, aber geringst möglicher Nutzen?

Aber stimmt schon, wäre gerade nicht Corona und Frühling (ich bin Frühblüher-Allergiker) und bräuchte keinen kreativen Ausgleich zum Job, würde ich auch was anderes machen!

Ich hab da echt keinen Plan von und kann nicht im mindesten beurteilen ob sich das lohnt . Ich würde spätestens bei der Epoxypatscherei die Lust verlieren. 

[ChristianS]

Dies ist übrigens die Elektronik, die ich zusammen mit dem Solarpanel und dem Pufferakku aus drei 18650er LiIon-Zellen verwenden möchte:

Links die Booster-Schaltung mit einem USB-A Ausgang zum Laden vom Telefon, Kamera, o.ä.

Rechts eine Ladezustandsanzeige.

Herzstück ist die neueste Solarladeschaltung von Adafruit. Diese hat ganz charmante Features, z.B. 6-10V Eingangsspannung, bis zu 1,5A Ladestrom, einen USB-C Eingang falls lange keine Sonne scheint und per Netz geladen werden soll, sowie Loadshifting (gleichzeitiges Laden von Pufferakku und Gerät am Ladeausgang) und MPPT-ähnliche Effektivität. 

[kra]

Interessante Ladeschaltung, werde ich mir mal näher ansehen.

[ChristianS]

Kleines Mittagspausen-Update:

An das Prototypen-Panel habe ich nun kurzerhand eine 5V-Ausgangsschaltung von einem Lixada-Panel angelötet:

Die oben beschriebene bessere Elektronik kommt ja dann an das finale Panel. 

In der Sonne lassen sich dann mit direkt angeschlossener Standard-Powerbank etwa 4,9V bei 1,13A, also wieder etwa 5,5 Watt, messen.

Auf dem Gegenlicht Foto leider schwer zu erkennen. 

Zum Vergleich die Werte meines kleinen  Lixada-Panels (auf 95g runtergeschnitten) bei gleichen Bedingungen: 4,7V bei 0.75A macht 3,5W Leistung. 

Es geht also in die richtige Richtung!

[ChristianS]

Inzwischen habe ich nebenbei die neuen guten Zellen vorsichtig angeordnet, mit kleinen Klebestreifen fixiert und anschließend verlötet.

Der Funktionstest über dem LED-Strahler zeigte anschließend eine passable Spannung, also kann am Wochenende laminiert werden!

[ChristianS]

Nabend,

nachdem ich daran gescheitert bin mir den Pufferakku aus drei 18650er Liion Akkus mit Schutzschaltung zusammen zu löten (der Pluspol nimmt partout kein Lötzinn an), bin ich auf einen 10.000er LiPo umgestiegen:

Somit ist die Elektronik komplett, dachte ich. Doch zum einen habe  ich bei einem ersten Test der Powerbank Funktion bemerkt, dass die Ladezustandsanzeige nicht zu Spannungskennlinie des Akkus passt. Sie zeigte schon lange "leer" an, als der Akku aber noch einige Zeit Saft lieferte. Zum anderen habe ich anschließend den Akku wieder über ein Netzteil und den USB-C Anschluss der Platine wieder aufgeladen. Irgendwann war der Akku geladen, die Charge-LED aus, die Spannung bei knapp 4,2V. Aber nach dem Abziehen des Ladekabels war der Akku "tot", Spannung nur noch bei etwa 1,3V. Ich vermute, dass die Schutzschaltung des Akkus zugeschlagen hat, bevor die Ladeschaltung bei 4,2V abgeschaltet hätte. 

Daher zwei Fragen an die Elektronikexperten unter euch: 

1. Kennt jemand eine gute kleine Ladezustandsanzeige, die zur Kennlinie von LiPos passt?

2. Wie kriege ich den Akku aus der Schutzabschaltung reaktiviert?

Danke schonmal für euren Support!

[ChristianS]

vor 18 Stunden schrieb ChristianS:

Wie kriege ich den Akku aus der Schutzabschaltung reaktiviert?

Zumindest dieses Problem konnte ich nach einiger Internetrecherche lösen. Man muss kurz einen anderen Akku parallel schalten. Hat auch funktioniert, danach lagen wieder 4,1x V an und ich kann den Akku wieder entladen. Aktuell läuft dabei die Kapazitätsmessung. Nur wenn der Akku auf Tour in die Schutzabschaltung geht, habe ich eher keinen anderen Akku zum parallel schalten dabei... Hat jemand eine Idee, wie man das verhindern kann?

[ULgeher]

Am 14.4.2021 um 21:52 schrieb ChristianS:

Daher zwei Fragen an die Elektronikexperten unter euch: 

1. Kennt jemand eine gute kleine Ladezustandsanzeige, die zur Kennlinie von LiPos passt?

Dazu habe ich zwei Fragen:

- Sind denn die Lade-/Entladekurven wirklich so unterschiedlich? LiPo (nicht LiFePO4) und Li-Ionen-Akkus sollten meines Wissens nach so ähnlich sein, dass diese gleich behandelt werden können.

- Wieso hat eigentlich die Schutzschaltung angesprochen? Der Boost-Converter sollte doch bei Unterspannung keine nennenswerte Leistung mehr beziehen um den Akku zu schützen.

 

Bearbeitet 16. April 2021 von ULgeher