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DIY Elektro-Hacks - E-Hacks Solar-Cap selber bauen

Sonne tanken ist angesagt! Max bastelt sich wieder durchs Leben: Diesmal nimmt er sich den Smartphone-Akku vor. Der ist nämlich chronisch leer, wer kennt es nicht. Weil Max aber lieber mit seinen Kumpels am See abhängt als nervös vor der Steckdose zu warten, bis sein Akku wieder voll ist, tüftelt er was aus: Sein geliebtes Cap wird vom Sonnenschutz zur Solar-Ladestation. Mit einem Solarpanel auf der Kappe lädt er sein Smartphone dank Sonnenenergie entspannt von unterwegs. Und wenn am See die Musikbox ausfallen sollte, kein Problem! Der Seeausflug mit Sommer-Soundtrack und WhatsApp-Chat ist safe!

Hinweis:

Bei diesem Tutorial musst du auch Lötarbeiten durchführen. Falls du darin noch nicht fit bist, lass es dir am besten von jemand der sich auskennt zeigen, oder schau dir vorher ein Tutorial an.

Arbeitsmittel

Elektro-Nerd Max schraubt Loch in Akkugehaeuse
Elektronik-Nerd schraubt an Akku-Lade-Cap

Folgende Materialien und Werkzeuge solltest du dir für diesen E-Hack besorgen. Die Teile bekommst du online oder im Fachhandel. Achte darauf, dass die Spezifikationen deiner Bauteile zueinander passen. Wenn du dich nicht auskennst, dann lasse dich vom Händler deiner Wahl beraten. Es gibt je nach Verfügbarkeit oft auch alternativ verwendbare Bauteile oder Bausätze zu unterschiedlichen Preisen.

Material

  • 2 x flexible Solarzellen oder normale Solarzellen mit zusammen maximal 6V / 3,5 WATT
     

  • 1 x Adafruit PowerBoost 1000 Charger - Rechargeable 5V Lipo USB Boost

  • 1 x Adafruit USB / DC / Solar Lithium Ion/Polymer Charger - v2
     

  • 2 x Lithium Ionen /Lithium Ionen Polymer Akkus oder vergleichbares mit 3,7V 1000-2000mAh
     

  • 1 x Wippschalter Aus/Ein
     

  • 1 x Baseballcap oder vergleichbares
     

  • 2 x 4,8 mm Flachstecker mit Isolierung
     

  • 1 x rote Kupfer-Litze Durchmesser: 2.5 mm²
     

  • 1 x schwarze Kupfer-Litze Durchmesser: 2.5 mm²
     

  • 2 x Gehäuse mit ca. LxBxH - 68 x 61 x 28 und Ösen zum Annähen
     

  • 1x USB-C Kabel 
     

  • Kabelklemmen zum Sichern der Kabelenden
     

Werkzeug

  • Lötkolben
  • Lötzinn
  • Nähnadel
  • Faden
  • Schraubenzieher
  • Voltmeter
  • doppelseitiges Schaumstoff-Klebeband
  • Bohrer
  • Minifräse
  • Messer
  • Schrumpfschlauch

DIY-Anleitung

Sicherheit & Haftungsausschluss

Nutzungsbedingungen

Solar-Cap von ArGe Medien im ZVEH GbR ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung - Nicht-kommerziell - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International Lizenz.Über diese Lizenz hinausgehende Erlaubnisse können Sie unter www.e-zubis.de erhalten.

Zu Beginn baust du das Boost-Modul und das Charger-Modul zusammen. Wie das geht, steht in der mitgelieferten Herstelleranleitung.

Der neueste Kappentrend: modische Solarzellen. Falls die von dir verwendeten Solarzellen nicht schon verkabelt sind, musst du dieses im nächsten Schritt anlöten. Denk dran, dafür gegebenenfalls die Polarität der Solarzelle auszumessen!

Falls ein Stecker an den Solarzellen ist – den Stecker abschneiden, das Kabelende abisolieren, so dass du zwei Kabelenden hast. Auch hier must du die Polarität prüfen.

Solltest du zwei Solarzellen verwenden, löte die Kabelenden jeweils zusammen und verbinde sie mit einem weiterführenden Kabel. Die Lötstellen dann mit einem Schrumpfschlauch isolieren.

Schrumpf – was genau? Im Netz findest du viele Tutorials dazu, falls du dich damit nicht auskennst.

Bereite den Schalter vor, indem du an zwei nebeneinander liegende Pins die dazugehörigen Flachstecker aufsteckst, diese mit Kabeln verlötest und danach die Isolierungen darüber schiebst.

!ACHTUNG!

Das rote Kabel und das schwarze Kabel der Batterien dürfen sich nicht berühren! Andernfalls gibt es einen Kurzschluss! Die Batterien sind dann womöglich hin oder können zumindest beschädigt sein. Am besten du sicherst die Kabelenden gleich mit je einer Kabelklemme.

Um die Akkus vorzubereiten: Löte jeweils die schwarzen Kabel zusammen und dann die roten. Danach lötest du auf die Lötstelle ein weiterführendes Kabel in der gleichen Farbe. Die beiden Lötstellen überziehst du auch hier jeweils mit einem Schrumpfschlauch und schrumpfst sie.

Akku und Solarzellen

Als nächstes kümmerst du dich um die Aussparung für den Schalter und die USB-Buchse. Beide kannst du ins Gehäuse fräsen oder auch schneiden.

Weiter geht’s mit dem Verbindungsloch für die Kabel der Akkus und dem Loch für die beiden Kabel der Solarzellen. Hier ist bohren angesagt!

 Aussparung für den Schalter und die USB-Buchse

Im nächsten Schritt geht’s an die Module. Um das Charger-Modul mit dem Boost-Modul zu verbinden, lötest du am Boost-Modul ein Ende des roten Kabels auf BAT und ein Ende des schwarzen Kabels auf GND.

Das jeweils andere Ende lötest du auf das Charger-Modul: rotes Kabels auf L+, schwarzes Kabel auf GND.

Charger-Modul mit dem Boost-Modul

Die beiden schwarzen Kabel des Schalters auf EN und G des Boost-Moduls löten. Die Reihenfolge ist dabei egal.

Charger-Modul mit dem Boost-Modul

Für die neueste E-Hack-Modeschöpfung ziehst du die beiden Kabel durch das dafür vorbereitete Loch ins Gehäuse hinein. Jetzt wird’s knifflig. Zuerst lötest du das rote Kabel (+) auf die DC In (+) auf dem Modul, dann lötest du das schwarze Kabel (-) auf DC In (-) auf dem Modul.

Check, check: Hast du alles richtig verlötet und bekommen die Solarzellen genügend Sonne, blinkt jetzt die rote LED. Good Job!

Solarzelle und Kabel

Jetzt kannst du die beiden Akkus mit doppelseitigem Klebeband aufeinander kleben. Das frisch gebaute Doppelpack klebst du mit doppelseitigem Klebeband in das rechte der beiden Gehäuse. 

Dann ziehst du die beiden Kabel einzeln durch die Verbindungslöcher und lötest sie im Anschluss einzeln auf das Charger-Modul. Zuerst das schwarze Kabel auf GND, dann das rote Kabel auf B+.

Akkus aufeinander kleben

Stecke jetzt dein Telefon mit dem Kabel in den USB-Port des Boosts-Moduls und prüfe, ob alles funktioniert. Bei Betätigung des Schalters sollte die blaue Ladelampe angehen. Falls nicht, überprüfe alles noch einmal, bevor im nächsten Schritt alles in das Gehäuse eingebaut wird.

Endspurt: Stecke das Boost-Modul mit der großen USB-Buchse in die Aussparung und klebe es mit doppelseitigem Klebeband in das Gehäuse.

Jetzt die Stecker des Schalters abziehen, den Schalter in das Gehäuse stecken und danach die Stecker wieder auf die Pins des Schalters stecken.

Als nächstes das Charger-Modul mit doppelseitigem Klebeband auf die Basis des Gehäuses kleben. Nun musst du nur noch dein Smartphone mit einem Micro-USB Kabel mit dem USB-Port des Boost-Moduls verbinden.

Schon kannst du dabei zuschauen, wie der Ladebalken wächst!

Micro-USB Kabel mit dem USB-Port des Boost-Moduls verbinden

Klappt alles? Super, dann nur noch beide Gehäuseteile zusammenschrauben und für die neueste E-Hacks-Modeschöpfung die Solarzellen und die Gehäuse mit Hilfe der Ösen auf die Cap nähen. Und ab geht’s in die Sonne!

Fertige Solar-Cap

Elektronik Grundwissen

Bei seiner Cap hat Max Solarzellen verwendet. Damit gewinnt er aus Sonnenlicht Strom für sein Smartphone. Aber wie funktioniert so eine Solarzelle eigentlich?

Eine Solarzelle – auch photovoltaische Zelle – wandelt Strahlungsenergie direkt in elektrische Energie um. Trifft Sonnenlicht auf die Zelle, werden positive und negative Ladungsträger in ihr freigesetzt.

Über einen sogenannten Halbleiter kann die dadurch gewonnene Energie weitergeleitet werden. Die physikalische Grundlage dieser Energie-Umwandlung ist der photovoltaische Effekt, der ein Sonderfall des inneren photoelektrischen Effekts ist.

In einer Photovoltaik-Anlage sind Solarzellen die wichtigsten Bauelemente, denn – wie wir gerade gelernt haben – findet über sie die Energiegewinnung statt.

Elektro Nerv Max

Nerdwissen für Elektro-Profis

Solaranlage

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Es gibt viele verschiedene Zelltypen, die sich sowohl nach dem verwendeten Halbleitermaterial als auch nach der Zelltechnologie unterscheiden.

Ein idealer Halbleiter ist Silizium: Es ist relativ preiswert, hochrein und lässt sich einkristallin herstellen. Damit die positiven und negativen Ladungsträger richtig geleitet werden, werden in das Silizium Fremdatome eingebaut.

Die mit dreiwertigen Bor-Atomen p-dotierte Siliziumschicht verfügt über  einen positiven Ladungsüberschuss, während die mit fünfwertigen Phosphor-Atomen n-dotierte Schicht negativ geladen ist.

Merk Dir einfach: Es gibt p- und n-dotierte Schichten, dazwischen geht’s heiß her.

Bei der Technologie unterscheidet man in waferbasierte Solarzellen (monokristalline und polykristalline) und Dünnschicht-Solarzellen.

Monokristalline Solarzellen werden aus einkristallinen Siliziumstäben hergestellt, die anschließend in dünne Scheiben beziehungsweise Wafer geschnitten werden. Das sorgt für einen höheren Wirkungsgrad, ist aber etwas teuer als polykristalline Zellen. Preiswerter sind polykristalline Zellen, die aus gegossenen Silizium-Blöcken hergestellt werden. Kristallliene Solarzellen kommen meist auf Dach- und Freiflächen zum Einsatz.

Während kristalline Solarzellen auf Basis von Wafern produziert werden, wird bei Dünnschichtsolarzellen der Halbleiter als mikrometer-dicke Schicht auf einen Träger aus Glas, Kunststoff oder Metall aufgedampft beziehungsweise aufgesprüht. Weil das Trägermaterial flexibel ist, können die Zellen ganz unterschiedlich eingesetzt werden – von Taschenrechner über Klamotten bis zu großen Anlagen.

Willkommen im Club der Solarzellen-Checker!