Un caricabatterie solare funziona utilizzando i fotoni alla luce del sole per far fluire gli elettroni nelle celle solari in un circuito, provocando così corrente e caricando una batteria nella banca di energia solare. Utilizzando la luce solare diretta come fonte di energia, un caricabatterie solare si rivela uno dei migliori gadget solari, poiché carica i dispositivi mentre è lontano dalla rete.
A un livello base, i caricabatterie solari funzionano come qualsiasi sistema di energia solare, ma sono molto più compatti e pensati per dispositivi più piccoli come telefoni cellulari e tablet. Un’importante differenza rispetto ai tipici sistemi solari è che i caricabatterie solari sono interamente dispositivi CC, il che significa che non esiste alcun meccanismo per fornire potenza CA.
Componenti e loro funzionamento
Un caricatore del telefono ad energia solare è un semplice apparecchio elettronico. È costituito da una cella / pannello solare che genera l’energia richiesta. Una batteria immagazzina questa energia e parte dell’hardware elettronico di supporto per rendere questo processo sicuro, ottimale ed efficiente.
Pannello solare
Oggi l’energia solare alimenta molti apparecchi di diverse dimensioni, dalle luci solari da giardino a interi sistemi domestici. Quando si tratta di caricabatterie portatili, il pannello solare è il componente generatore di energia dei caricabatterie e la caratteristica più distintiva dai caricabatterie standard. Come suggerisce il nome, sfruttano l’energia solare e la convertono in energia elettrica.
Attualmente, il miglior materiale per celle solari sul mercato è il silicio. Oggi, le migliori celle solari sul mercato sono anche commercialmente realizzabili sono le celle monocristalline, che sono la scelta più preferita per i caricatori solari portatili.
Ciò avviene quando i fotoni (particelle di luce) alla luce solare colpiscono la superficie delle celle solari e provocano la rottura degli elettroni dalle loro orbite. Questo fenomeno è chiamato effetto fotoelettrico. L’elettricità è il flusso di elettroni attraverso un circuito, sia che si tratti di energia che scorre attraverso i caricabatterie per auto o una centrale elettrica.
Per amplificare questo effetto, vengono create due regioni nella cella solare: una con elettroni in eccesso e una carente di elettroni. Gli elettroni non possono passare da una regione all’altra a causa di un confine chiuso noto come “strato di svuotamento”. Devono viaggiare in un circuito esterno per raggiungere l’altro strato, che è l’altra estremità della cella.
L’immagine sopra è una semplice rappresentazione di come funziona la cella. La regione verde è la regione n (elettroni in eccesso) e il rosso è la regione p (deficiente di elettroni). Più fotoni colpiscono la superficie, maggiore è l’energia solare utilizzata, il che significa maggiore generazione di energia. Quindi, i caricatori del telefono funzionano meglio alla luce solare diretta.
Nel caso di un caricabatterie solare, questo circuito esterno carica la batteria all’interno, portandoci al nostro prossimo componente nell’elenco.
Batteria ricaricabile
Alcuni caricatori solari funzionano senza una batteria incorporata, ma possono essere utilizzati solo durante le ore di luce solare. Pertanto, una batteria è essenziale se si desidera utilizzare il caricabatterie a qualsiasi ora del giorno. Le batterie sono dispositivi chimici in grado di immagazzinare energia e fornirla quando necessario.
I caricabatterie solari portatili di solito contengono una batteria agli ioni di litio, che consente di aumentare la durata della batteria per unità di volume, uno dei principali vantaggi dei caricabatterie solari. Queste batterie hanno generalmente una tensione nominale di 3,6 V, mentre i normali caricabatterie per cellulari funzionano a 5 V.
I caricabatterie di buona qualità possono avere batterie con una capacità fino a 20.000 mAh, il che significa che una carica completa può trasportare abbastanza energia per caricare diversi smartphone. Per una batteria di grandi dimensioni, tuttavia, ci vorrà più tempo per caricarsi dal solare. Hanno anche una maggiore durata della batteria, con migliaia di cicli di carica-scarica.
La tensione è la differenza di potenziale elettrico tra due punti, come l’acqua immagazzinata in due punti di diverse altezze. Flurrà sempre dal potenziale superiore al potenziale inferiore.
Quindi, il pannello solare deve avere un potenziale leggermente più alto della batteria per caricarsi dal sole. Le batterie dei caricatori solari portatili di solito arrivano a circa 3,6 V; quindi il pannello solare dovrebbe essere intorno allo stesso intervallo, non inferiore a quello, ma non troppo alto per evitare danni.
L’immagine sotto mostra l’interno di un caricabatterie solare portatile. La prima cosa che vediamo è la grande lastra della batteria ricaricabile all’interno. Nella foto qui, la batteria (argento) occupa la maggior parte del volume e del peso all’interno dell’alloggiamento del caricabatterie, in modo simile ai caricabatterie standard.
Sul lato sinistro è visibile una porzione del pannello solare. Due fili collegano il positivo e il negativo al circuito stampato (PCB), che poi si collega alla batteria.
Tecnicamente, i pannelli solari possono caricare direttamente la batteria. Tuttavia, per una ricarica ottimale e sicura della batteria, è necessario che siano presenti anche alcuni componenti elettronici. Per un piccolo dispositivo come questo, è sufficiente un piccolo PCB. Diamo un’occhiata a cosa fa.
PCB
PCB sta per “Printed Circuit Board”, che come suggerisce il nome, è una scheda che collega diversi piccoli elementi elettronici e li supporta meccanicamente elettronicamente. Questi includono resistori, diodi, LED, ecc. Un caricatore solare per telefono funziona perfettamente grazie a questa tecnologia piccola e piatta.
Di seguito è riportata l’immagine di un PCB da un caricatore del telefono ad energia solare. C’è un bel po ‘di circuiti, e quindi la complessità è coinvolta nel funzionamento dei caricabatterie solari. Ma da una prospettiva di livello superiore, è semplice capire come funziona.
I fili sono saldati ai punti che dicono B, L e SUN, che stanno per batteria, LED e solare, con i contrassegni positivo e negativo. Caricabatterie di scarsa qualità potrebbero avere fili leggermente saldati, rendendo gli shock fisici un problema serio.
Quasi ogni caricabatterie avrà uno o più LED per indicare una batteria scarica, una carica completa o una carica della batteria in corso.
I due grandi pezzi di metallo sulla parte superiore sono porte USB, che collegheranno il cavo di ricarica per il tuo dispositivo. Al centro è visibile una porta micro USB. Grazie a questo, puoi ricaricare dal sole e da un’altra fonte elettrica: il tuo pensile a casa, che è una caratteristica utile. I normali caricabatterie del telefono funzionano bene in questo caso. È anche più veloce con un pensile per caricare completamente la batteria.
La circuiteria rimanente include un convertitore boost, che aumenta i 3,6 V a 5 V, poiché i nostri telefoni o tablet hanno batterie da 5 V. Come affermato in precedenza, i caricatori solari funzionano perfettamente con i caricabatterie standard per telefoni cellulari. Alcuni componenti proteggono anche la batteria da possibili sovracorrenti.
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A differenza dei sistemi ingombranti come i caricabatterie per auto, i caricabatterie portatili ad energia solare sono facili da trasportare anche in tasca. Sono un dispositivo estremamente utile per chi ama la vita all’aria aperta e odia un telefono con la batteria scarica.
