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时下光储充很热，太阳能电池正“点亮”光伏行业的未来，2022年，我国太阳能电池出口同比增长67.8%；今年上半年增势继续保持良好。实际上，我一直有个的小确幸——希望手机能够经常拥有充足的电量，能否也在太阳能电池红利中分上沧海之一粟呢？
由于更多情况下是在室内工作，且我所在的北京晴天总是多于阴天，办公场景一般是在手机和电脑之间的文件传输，微信扫码上了电脑几乎什么都可以做，所以通常每天充一次电就够用。如果能够利用太阳光直接给手机充电的话，不是一件很有意思的事情吗？
为什么太阳能手机仍没有实现？
所谓太阳能手机是一种集手机（及电池）和太阳能转换装置于一体的产品，以实现锂离子电池的自充电。
事实上，人造地球卫星就是这样，白天通过太阳能电池吸收光能，将其储存到蓄电池中，以维持夜间的正常运行。一直以来，这也是科学界希望将锂离子电池与太阳能电池集成组装在手机中的愿望。
虽然这种二合一电池技术能在很多场景中得到应用，例如绿色环保的自主发电太阳能路灯，但对手机来说，它无疑将增加供电系统的重量，影响设备的实用性和美观。因此，在现有技术条件下还难以实现。
早在2009年，三星就推出了首个太阳能充电手机，不过由于技术限制，其充电效率实在惨不忍睹——充电两小时通话五分钟。10年后的2019年，小米也申请了太阳能充电手机相关专利，但是后续产品并未上市。
军后来解释说，太阳能非常实用，但太阳能高效充电所需的光敏面积非常大。手机本身面积很小，如果要达到可实用程度的太阳能电池板面积，需要做到100W米家太阳能板那么大，其折叠尺寸达553×478×20mm。“所以把这个技术用在手机上效率极低，完全是花里胡哨的功能，所以不会有厂商用的。”
他也表示，如果做出一个可以在紧急时刻为手机充2-5%左右电量的太阳能设备，让手机开机并保持通话等基本属性，还是挺有用的。这样的东西现在就有。
分立式太阳能手机充电浮出水面
近日，国家能源局新能源和可再生能源司司长李创军表示，中国光伏装机规模快速增长，连续10年位居全球第一，新增总装机容量连续8年位居全球第一。虽然将太阳能充电设备装在手机上不太可能，但可以为手机内置锂离子电池充电的分立式太阳能充电设备已经很多了。
太阳能充电设备的原理是利用太阳能电池板吸收太阳光并将其转化为电能。太阳能充电板实际上是光伏（PV）电池片的集成，通过光伏效应来发电。
电池片在太阳能充电板表面以网格状排列，在支撑结构上通过连接件形成一组光伏组件。小面积的太阳能充电板早已广泛用于计算器等电量不大的电子设备，只要有阳光，就可以工作；大面积的太阳能充电板就是屋顶或光伏电站用的那种。
光伏组件由层压件和外设两部分组成，层压件包括钢化玻璃基板、电池片、背板、焊带，通过EVA胶膜层压而成；外设包括光伏板铝边框、接线盒等。据了解，光伏组件的设计使用寿命在25年左右。
选择太阳能充电板
一般智能手机充电器输出电压为5V，输出电流1-2A，因此输出功率是5-10W。以苹果官方标配充电器为例，电压为5V，输出电流为1A，输出功率是5W。
考虑到太阳能充电转换效率不高，目前单晶硅太阳能光电转换效率最高在24%左右，另外不可能每天都是大晴天，所以选择了5V/10W的太阳能USB充电板。
5V/10W的太阳能USB充电板
这种充电板采用钢化玻璃面板，具有防水功能，据称可为手机、充电宝、小水泵、小风扇、充电灯泡等小功率设备供电/充电。
从光伏系统组成图可以看出，手机充电板是一个简化的架构，从光伏组件（太阳能充电板）出来的电能经控制器被直接送至直流负载——手机，没有蓄电池组、逆变器和交流负载。它不能储存电能，输出的是直流，只能供电或充电，设计上也非常简单。
这款太阳能USB充电板尺寸为250×23.5×13mm，背面有一个接线盒，将整个板上电池的能量通过3米长导线引至带充电提示彩灯的USB稳压母座。使用中发现，充电提示彩灯（LED）一直在红-蓝-绿之间变换，看不出来什么时候充电量大或小。这应该是设计上的不足。
USB稳压母座，下雨时充电指示灯亮但不足以为手机充电
USB稳压母座没有螺丝，用刀片沿四周稍微翘一下即可打开。其内部四角有4根与外壳一体的固定柱与另一半外壳压紧，同时利用PCB上的4个孔固定PCB。
打开USB稳压母座
里面是一块小电路板，上面有两个CS 100μF 35V贴片型铝电解电容，作用是把电压变化转化为电流变化，在峰值电流大时缓冲电压。另外还有一些贴片电容和电阻。
USB稳压母座内部
Q1是B772 H23522贴片三极管，底部带金属散热板并外露于器件顶部，以利于散热。三极管基本作用是放大，可以将微弱的电信号放大到一定强度。但在太阳能控制器中，三极管可以对电池充电和放电进行控制，实现对太阳能发电系统的有效保护。
Q2应该是是一个稳压芯片，由于用封装胶封在PCB上，无法看到器件型号。它可在太阳能板因光照强度、温度等条件变化的情况下，将输出电压稳定在一个合适的范围内。
所有的元件均采用贴片型可以降低外壳厚度，而且可以在高密度PCB上实现自动贴附，物理强度高，质量可靠。由于都不是大电流和大电压器件，成本都很低。
PCB的背面是铝箔，主要作用是散热。
PCB背面
充电板背后带有可调支架，可以调整对阳光的角度；商家还送了两颗金属膨胀螺栓，可以将太阳能板固定在室外墙上。
接线盒和可调支架（带螺栓安装孔）
还有一种方便携带的折叠式太阳能充电板，也不会占用太多的空间，但其基材是牛津布，没有固定场所使用的铝合金边框产品结实。
尝试手机太阳能充电
将充电板与手机连接好，此时是在阳台内，没有直射阳光，手机显示开始充电。
充电板与手机连接显示开始充电
为了测试充电效果，还是选择了晴天，但并非万里无云。首先看看充满一部几乎基本没电的iPhone 7需要多长时间。理论上，用充电头将iPhone 7电量从0%充到100%需要2到2.5小时，看看太阳能充电比充电头要慢多少？
iPhone 7的电池电量为1960mAh，从0%充电到100%用了5小时，平均每小时充电392mAh。充电时间是充电头的两倍。
另外还对iPhone XR进行了同样的测试，充电时间为6小时，其电池电量为2900mAh，平均每小时充电483mAh。
对iPhone 13的充电测试表明，充满电的时间也是6个小时，但其电池电量为3227mAh，也就是说，平均每小时充电537mAh。
最后还测试了一下iPad充电，其电池容量为6930mAh，充电4小时后电池电量达到30%为2079mAh，平均每小时充电519mAh，推算充满电需要13小时。
为iPad充电
之所以iPhone 7和iPhone XR、iPhone XR和iPhone 13的每小时充电时间分别有91mAh和54mAh的差距，主要是因为三款手机的生产时间分别相差2年和3年，电池充电技术有所升级；另外，旧手机的电池肯定也没有新手机的电池充电效果好。
与无线充电对比
再对比一下无线充电，主要是充电效率。在无线充电情况下，电流在传输过程中要经过多次转换——电源-发射器-接收器-手机电池，能量损失不可避免，充电时间也会因此而延长。
无线充电盘
一般无线充电的效率只有70%左右，其中30%电能会转化为热量散失。有实测表明，无线充电消耗功率平均比有线充电高47%。无线充电时，手机必须更加努力地工作，在吸收能量的同时产生更多热量。以苹果iPhone 13 Pro不同车型的无线车充为例，充电15分钟手机温度值可达29.3-42.4℃。
如果本次实验用的iPhone 7用充电头充满电需2.5小时，那么，无线充电时间就是：2.5小时×（1+0.47）=3.675小时，当然，这还是比太阳能充电快很多。事实上，如果手机和充电盘位置偏差较大，充电效率就更低，充电时间也更长。
无线充电盘的价格和太阳能充电板差不多，不管是多少，都没有回本的可能，因为无线充电本身就是一个“亏本的东西”，还要以浪费比有线充电近一半的电能为代价。而太阳能充电板的能量来自于大自然，根本就没有成本，是可以“回本”的。
在便利性方面，不管是无线充电还是太阳能充电，要么充电盘上拖着一条交流电源线和插头，要么太阳能板要用充电线连接手机，都不够方便，只是无线充电更加随意一点。两者最大的不同在于，无线充电必须在有电源（车载或墙壁）的条件下使用，而太阳能充电可以在任何有阳光的地方使用，范围不可同日而语。
一不小心掉在地上，玻璃碎裂
从综合测试结果来看，考虑阴天的影响，10W充电板平均每天充8小时可以得到大约0.04度电，可以提供一天手机的用电量。
于我来说，上述用太阳能充电板为手机充电的时间还是可以接受的。当然，遇到阴天下雨就比较尴尬了。其实，在阳光好的时候，手机比较快就可以充满电，这时就可以插上充电宝存储更多电能，以备阴天时为手机充电。
值得一提的是，由于充电板本身功率不大，同时插上手机和充电宝充电效果不好。而用太阳能给电子手表充电非常给力，很快就能充满。
充电板的确是“有阳光就有电”，即使是在半阴半阳的天气，手机上并没有显示在充电，但过一会还是会看到手机电量增加了1%。不过，太阳能充电板在15W LED灯下1.5m左右一点反应都没有，因为灯的照度仅为340-380Lux，而晴天阳光直射照度约为100,000Lux，背阴处约为10,000Lux，室内北窗附近也有2,000Lux，相去甚远。
最后提示一下，最好选择单晶硅的太阳能板，多晶硅的虽然稍微便宜一些，但电池光电转换效率要低一些。单晶硅一般在18%-24%，多晶硅为15%-20%，也就是说，在相同的发电功率下，单晶硅板占用的面积相对较小。
事实上，如果不是专业人士，很难分辨单晶硅和多晶硅太阳能板，只能听商家一家之言。
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