太陽能手機:通訊設備-中文百科頻道

疑問

最近，各大電視頻道瘋狂轟炸的手機電視直銷節目給大家提供了一個貌似一勞永逸的解決方案——“永不斷電”的太陽能手機。有太陽光，就有電？2009年2月19日落幕的2009年度世界移動通信大會上，太陽能環保手機經三星、LG展示後，迅速引起業界關注。而這一信息在國内則引起新的争論：前有盛泰、恒基偉業等衆多國産品牌“有光就有電”的失敗案例，後來者三星、LG等就能保證不是忽悠人并能成功？太陽能手機，是卷土重來還是繼續昙花一現？

優勢

作為綠色環保設計的一種趨勢，太陽能手機的确得到衆多廠商的追捧，也有部分産品問世，但這些産品目前還不足以替代現有的電池。盡管如此，三星、LG太陽能手機的加盟，将強化手機綠色環保的設計、生産趨勢。很多消費者手機經常沒電，為此有人随身帶兩三塊電池闆，甚至有人随身帶着充電器，解決手機待機問題一直是廠商長期關注的問題。

随着手機多媒體海量應用的出現，待機問題一直是困擾手機産業和消費者的桎梏，行業人士長期以來都希望能夠将使用方便、節能環保、安全可靠的太陽能技術移植到手機上來，使之成為手機在3G時代無線生活中長期穩定的動能支撐。使用太陽能技術的手機電池後，用戶可以明顯感覺到人們的充電次數明顯減少了，電池的使用壽命明顯增長，給人們在手機通話、影音娛樂方面帶來更多便利。同時新能源新材料的應用也是手機發展的一個趨勢。

未來主流

太陽能手機SolarCellPhone,太陽能手機必然成為未來手機的必備功能!因能源越來越少.節能是永恒的課題.現行的手機大多采用锂電.鎳氫電都是耗費能源及不易回收而造成環境污染.我強烈呼籲廣大有社會責任者關注促進此行業的發展!行動起來吧朋友!!!太陽能手機可創超長待機時間能成為未來主流？

差異化競争促使另類手機層出不窮，比如商務通手機、信息安全手機、隐形手機。近日，恒基偉業推出全球首款光能手機，一時間震動業界，賺足眼球。将太陽能技術移植到手機上是否有着巨大的應用價值？其技術難點在哪裡？其能否成為手機産業的新藍海？很多消費者手機經常沒電，為此有人随身帶兩三塊電池闆，甚至有人随身帶着充電器，解決手機待機問題一直是廠商長期關注的問題。随着手機多媒體海量應用的出現，待機問題一直是困擾手機産業和消費者的桎梏，行業人士長期以來都希望能夠将使用方便、節能環保、安全可靠的太陽能技術移植到手機上來，使之成為手機在3G時代無線生活中長期穩定的動能支撐。使用太陽能技術的手機電池後，用戶可以明顯感覺到人們的充電次數明顯減少了，電池的使用壽命明顯增長，給人們在手機通話、影音娛樂方面帶來更多便利。同時新能源新材料的應用也是手機發展的一個趨勢。

挑戰

國内芯片企業在光電轉換芯片、低功耗芯片上還處于薄弱階段，難以實現大規模量産，因此短期内難以實現國内采購。此外，國内一些太陽能單晶矽片企業出廠的太陽能矽片吸收率也普遍偏低，将直接影響産品光電轉化效果。原來太陽能技術大多都是運用在露天、大屏、陽光直射的環境上，将這種技術植移到移動數碼産品無論是大幅單晶矽片的切割，還是小電流、小内阻、慢色光等電路技術的實現根本查不到相關參考，其對廠商都是巨大的挑戰。如何在不影響手機美觀的情況下增大太陽能闆的使用面積、優化電池内部管理、增強光電轉換等方面将是太陽能手機領域下一步技術發展的重點和難點。有4億多個手機用戶，市場消費潛力巨大。此外，這項技術除了在手機産品上實現應用，還可以拓展到MP3、DV、DC、藍牙等消費電子産品上，應用價值十分廣闊。随着市場的逐漸壯大，以及消費者使用滿意度的反饋增多，太陽能手機将會像攝像頭一樣成為手機一個重要标配，成為用戶選擇手機的一種指标。專家預測，明年太陽能手機及太陽能手機電池将會成為市場的一個亮點，出現百花齊放的局面。

如果手機沒有電了，身邊又沒有電源怎麼辦？隻要有陽光就行了！在家電館3樓，有2家企業展示了一種太陽能充電器，這種充電器像合頁一樣打開後，2塊單晶矽太陽能電池闆能把太陽能轉換成電能，給手機充電。記者做了次試驗，手機連上充電器後，立刻顯示正在充電。據介紹，這種充電器有4個接口，分别适合摩托羅拉、諾基亞等品牌手機，還能把手機電池取下來夾在充電器上充電。陽光強的時候充電器能産生180至200毫安的電量，陽光弱的時候也有100多毫安，如果在陽光下充電4至5個小時，可使手機待機12個小時左右。在其他展位記者看到，利用太陽能的産品還有很多，像太陽能的手電筒、太陽能庭院燈，均體現了家電産品的節能趨勢。

概述

相比于智能手機在處理器、屏幕、内存等硬件配置方面迅猛的更新速度，電池技術現在已經成為了限制智能手機進一步發展的最大短闆，而各大廠家提升續航時間的主要解決方案也還僅限于單純增加電池容量。

2009年2月19日落幕的2009年度世界移動通信大會上，太陽能環保手機經三星、LG展示後，迅速引起業界關注。太陽能手機是将太陽能電池闆安裝在手機的表面用來吸收光能，然後将光能轉化成電能充入手機的锂電池中，形成充電的手機。

充電原理

太陽能電池在使用時由于太陽光的變化較大，其内阻又比較高，因此輸出電壓不穩定，輸出電流也小，這就需要用一個直流變換電路變換電壓後供手機電池充電，直流變換電路，它是單管直流變換電路，采用單端反激式變換器電路的形式。

當開關管VT1導通時，高頻變壓器T1，初級線圈NP的感應電壓為1正2負，次級線圈Ns為5正6負，整流二極管VD1處于截止狀态，這時高頻變壓器T1通過初級線圈Np儲存能量；當開關管VT1截止時，次級線圈Ns為5負6正，高頻變壓器T1中存儲的能量通過VD1整流和電容C3濾波後向負載輸出。

好處

首先，對于普通用戶而言，太陽能手機的出現給他們帶來了太多的好處：一、可滿足用戶要持續的通信需求，特别是對至今還沒有接入電力供應的用戶；二、手機價格便宜，用戶用得起，比如：在肯民亞推出的太陽能手機價格隻有39美元；三、使用太陽能手機，有助于減少對環境的污染；四、太陽能手機既可用于農村和邊遠地區，也可以在城市地區使用；五、用戶無需擔心充電和充電的成本，還可節約電話的維護成本；六、太陽能手機不僅可用于發展中國家，特别是農村、邊遠地區和無電地區，還可用作為一種環境友好的産品在發達國家廣泛應用。

其次，對移動運營商來說，太陽能手機給他們帶來的好處如下：一、這個市場潛力很大，估計可達到23億美元；二、如果部署離網充電解決方案，運營商的ARPU值将至少增加10-14%；三、運營商的收入将增加，由于使用太陽能手機，用戶使用手機的時間将增加，這意味着運營商收入會增加，在巴布亞新幾内亞，太陽能手機的用戶每天使用移動電話的時間增加了0.5-1.5分鐘。

問題

光電轉換問題

太陽能充電的功率和太陽能面闆的面積有很大的關系，如果太陽能面闆的面積不夠大，産生的電流就十分的微小，如此微小的電量能否存儲到電池裡都很值得商榷，另外這裡還涉及到電量的二次轉換率的問題，即便這微小電量全部存儲到電池内，為手機充電也十分緩慢，根本達不到實際應用的效果。

充電技術的問題

手機電池的充電方式一般采用恒流恒壓充電：電池首先以恒流充電，當電池電壓升高至一定值時，電壓保持不變，電路中電流降至很小，最終趨于0。對于太陽能手機來說，由于受光照的影響，很難保證在充電過程中電壓或電流恒定。尤其是在下午充電時，光照的強度減弱，必将引起電壓減少，從而不能給電池充滿電，這就需要改變電池的充電技術。

充電溫度的問題

現在，手機中的電池大部分為锂離子電池。锂離子電池的最佳狀态與其所受環境溫度的變化有關。一般情況下，锂離子電池在25℃~40℃的環境下會表現出極好的性能。而到了低溫或高溫狀态，其性能就要大打折扣了。

蘋果開發

北京時間2010年6月，據國外媒體報道，蘋果提交的一份專利申請文件，描述了将太陽能電池植入便攜設備和iPod上，外界猜測該公司可能正在計劃開發太陽能iPhone。

但這并非蘋果的首創，早在5月，美國著名iPhone及iPod 配件品牌dexim就推出了可用于iPhone 3G和iPhone 3GS的太陽能電池DCA19 P-Flip。蘋果之前一次的專利申請就是用于媒體播放器的整合觸控感應器的太陽能電池闆。

盡管根據蘋果這一次的專利申請，接下來的幾代iPhone可能仍難以實現整合太陽能電池，但我們可以意識到蘋果公司正尋求讓越來越多的設備使用太陽能，并最終在iPhone上實現這一功能。根據該專利申請文件描述，蘋果将在設備表面，甚至包括屏幕，複蓋一層薄膜太陽能電池。

根據科技博客Gizmodo報道，摩托羅拉已經考慮将太陽能電池熔入LCD中。這将是用戶的設備更加高效，因為不管你手持設備時方向如何，都能夠采集到太陽光。

iPhone電池時間問題長期為用戶所诟病，即便是3GS在高強度應用環境下也無法維持一天時間。

陸續上市

繼KDDI、軟銀移動之後，NTT DoCoMo也表明要上市配備太陽能電池的手機。這些手機和太陽能電池模塊均為夏普開發。夏普憑借LSI封裝等領域使用的封裝技術，把太陽能電池模塊厚度縮至約800μm，使其在在手機上的配備成為可能。可以說，安裝技術為太陽能電池開辟了新的領域。

手機配備的太陽能電池模塊由10個12.5mm×18.75mm的太陽能電池單元組成。10個單元串聯，各單元表面的電極為打線接合，背面的電極用粘膏貼接在印刷底闆上。其中，低彎曲度、高密度的打線接合技術為模塊的薄型化作出了貢獻。

模塊制造工序中，太陽能電池單元制造之前的工序由太陽能系統業務本部擔任。系與家用單元相同的制造工序，在大約15cm見方的晶圓上形成96個(12×8)12.5mm×18.75mm的單元圖案。

然後，電子元器件業務本部再利用CSP(Chip Size Package)技術，進行單元的切割及其在印刷底闆上的設置，實施打線接合，并用光學器件使用的透明樹脂進行封裝。其使用的CSP技術除了低彎曲度的打線接合技術外，還包括薄型芯片和薄型印刷底闆的封裝技術、載有多枚芯片的大型底闆的一體成型技術等。另外，切割、焊接等使用的LSI制造用裝置無需特别改進即可直接使用。

其間存在的問題是，各種材料的熱膨脹系數差異造成的模塊翹曲。與LSI封裝相比，由于面積較大，因此翹曲也比較大。夏普雖然沒有透露詳細情況，但可以明确的是，通過優化工藝等，解決了翹曲問題。

今後，夏普準備面向不懈追求小型化、薄型化的便攜産品，進一步實現太陽能電池模塊的薄型化。這也許依然需要借助安裝技術的力量。與這一動向相呼應，安裝相關廠商也對太陽能電池領域給予了關注。在2009年6月舉辦的太陽能電池展會“PVJapan”上，NOK參考展出了透明柔性底闆。通過利用封裝技術，太陽能電池實現了新的進化。

未來市場

MonWindowsPhone報道，諾基亞是WYSIPS公司的合作夥伴之一，後者緻力于研發太陽能充電屏幕，能夠延展手機電池使用時間達20%。

這種技術的實現原理是在屏幕和設備之間放入一種薄膜制成的半圓筒狀透鏡。采用這種技術的手機将可以在自然光和人工燈光下充電。

WYSIPS表示首款光照充電手機産品最早可以在今年秋天上市，但還未确定生産廠商，不過顯然諾基亞會位于備選名單的第一名。

充電器

電路工作原理

三極管VT1為開關電源管，它和T1、R1、R3、C2等組成自激式振蕩電路。加上輸入電源後，電流經啟動電阻R1流向VT1的基極，使VT1導通。

VT1導通後，變壓器初級線圈Np就加上輸入直流電壓，其集電極電流Ic在Np中線性增長，反饋線圈Nb産生3正4負的感應電壓，使VT1得到基極為正，發射極為負的正反饋電壓，此電壓經C2、R3向VT1注入基極電流使VT1的集電極電流進一步增大，正反饋産生雪崩過程，使VT1飽和導通。在VT1飽和導通期間，T1通過初級線圈Np儲存磁能。

與此同時，感應電壓給C2充電，随着C2充電電壓的增高，VT1基極電位逐漸變低，當VT1的基極電流變化不能滿足其繼續飽和時，VT1 退出飽和區進入放大區。

VT1進入放大狀态後，其集電極電流由放大狀态前的最大值下降，在反饋線圈Nb産生3負4正的感應電壓，使VT1基極電流減小，其集電極電流随之減小，正反饋再一次出現雪崩過程，VT1迅速截止。

VT1截止後，變壓器T1儲存的能量提供給負載，次級線圈Ns産生的5負6正的電壓經二極管VD1整流濾波後，在C3上得到直流電壓給手機電池充電。

在VT1截止時，直流供電輸人電壓和Nb感應的3負4正的電壓又經R1、R3給C2反向充電，逐漸提高VT1基極電位，使其重新導通，再次翻轉達到飽和狀态，電路就這樣重複振蕩下去。

R5、R6、VD2、VT2等組成限壓電路，以保護電池不被過充電，這裡以3.6V手機電池為例，其充電限制電壓為4.2V。在電池的充電過程中，電池電壓逐漸上升，當充電電壓大于4.2V時，經R5、R6分壓後穩壓二極管VD2開始導通，使VT2導通，VT2的分流作用減小了VT1的基極電流，從而減小了VT1的集電極電流Ic，達到了限制輸出電壓的作用。這時電路停止了對電池的大電流充電，用小電流将電池的電壓維持在4.2V。