Wie ein Solarbatterieladegerät funktioniert

Ein Solarbatterieladegerät verwendet Photonen im Sonnenlicht, um Elektronen in den Solarzellen in einem Stromkreis fließen zu lassen, wodurch Strom erzeugt und eine Batterie in der Solarenergiebank aufgeladen wird. Durch die Verwendung von direktem Sonnenlicht als Energiequelle erweist sich ein Solarbatterieladegerät als eines der besten Solargeräte, da es Geräte außerhalb des Netzes auflädt.

Grundsätzlich funktionieren Solarbatterieladegeräte wie jede Solaranlage, sind jedoch viel kompakter und für kleinere Geräte wie Mobiltelefone und Tablets gedacht. Ein wichtiger Unterschied zu typischen Solaranlagen besteht darin, dass Solarbatterieladegeräte vollständig Gleichstromgeräte sind, was bedeutet, dass es keinen Mechanismus gibt, um Wechselstrom abzugeben.

Komponenten und ihre Funktionsweise

Ein solarbetriebenes Telefonladegerät ist ein einfaches elektronisches Gerät. Es besteht aus einer Solarzelle / einem Solarpanel, das die benötigte Energie erzeugt. Eine Batterie speichert diese Energie und einige unterstützende elektronische Hardware, um diesen Prozess sicher, optimal und effizient zu gestalten.

Bild, das ein an ein Mobiltelefon angeschlossenes Solarbatterieladegerät zeigt

Werfen wir einen genaueren Blick auf jede dieser Komponenten und deren Funktionsweise:

Solarpanel

Heute versorgt Solarenergie viele Geräte unterschiedlicher Größe mit Strom, von Solargartenleuchten bis hin zu ganzen Heimsystemen. Wenn es um tragbare Ladegeräte geht, ist das Solarpanel die Stromerzeugungskomponente der Ladegeräte und das Unterscheidungsmerkmal von Standard-Batterieladegeräten. Wie der Name schon sagt, nutzen sie Sonnenenergie und wandeln sie in elektrische Energie um.

Derzeit ist Silizium das beste Solarzellenmaterial auf dem Markt. Heute sind die besten Solarzellen auf dem Markt auch kommerziell realisierbar sind monokristalline Zellen, die die am meisten bevorzugte Wahl für tragbare Solarladegeräte sind.

Dies geschieht, wenn Photonen (Lichtteilchen) im Sonnenlicht auf die Oberfläche der Solarzellen treffen und Elektronen aus ihren Bahnen abbrechen lassen. Dieses Phänomen wird als photoelektrischer Effekt bezeichnet. Elektrizität ist der Fluss von Elektronen durch einen Stromkreis, egal ob es sich um Strom handelt, der durch Autobatterieladegeräte oder ein Kraftwerk fließt.

Um diesen Effekt zu verstärken, werden in der Solarzelle zwei Regionen erzeugt – eine mit überschüssigen Elektronen und eine mit Elektronenmangel. Die Elektronen können aufgrund einer geschlossenen Grenze, der sogenannten Verarmungsschicht, nicht von einer Region zur anderen gelangen. Sie müssen in einem externen Stromkreis wandern, um die andere Schicht zu erreichen, die das andere Ende der Zelle ist.

Arbeiten einer Solarzelle

Arbeiten einer Solarzelle (Quelle – PBS)

Das obige Bild ist eine einfache Darstellung der Funktionsweise der Zelle. Die grüne Region ist die n-Region (überschüssige Elektronen) und Rot ist die p-Region (Elektronenmangel). Je mehr Photonen auf die Oberfläche treffen, desto mehr Sonnenenergie wird genutzt, was mehr Stromerzeugung bedeutet. Daher funktionieren Telefonladegeräte am besten bei direkter Sonneneinstrahlung.

Im Falle eines Solarbatterieladegeräts lädt diese externe Schaltung die Batterie im Inneren auf und bringt uns zu unserer nächsten Komponente in der Liste.

Wiederaufladbarer Akku

Einige Solarladegeräte funktionieren ohne eingebauten Akku, können jedoch nur während Sonnenstunden verwendet werden. Daher ist ein Akku unerlässlich, wenn Sie das Ladegerät zu jeder Tageszeit verwenden möchten. Batterien sind chemische Geräte, die Energie speichern und bei Bedarf liefern können.

Tragbare Solarladegeräte verfügen normalerweise über einen Lithium-Ionen–Akku, der eine längere Akkulaufzeit pro Volumeneinheit ermöglicht – einer der Hauptvorteile von Solarbatterieladegeräten. Diese Batterien sind in der Regel bei 3,6 V bewertet, während normale Handy-Ladegeräte bei 5 V arbeiten.

Gute Qualität Ladegeräte können Batterien mit einer Kapazität von bis zu 20.000 mAh haben, was bedeutet, dass eine volle Ladung genug Energie tragen kann, um mehrere Smartphones aufzuladen. Für eine große Batterie dauert es jedoch länger, von Solar zu laden. Sie haben auch eine längere Akkulaufzeit mit Tausenden von Lade-Entlade-Zyklen.

Spannung ist die elektrische Potentialdifferenz zwischen zwei Punkten, wie Wasser, das an zwei Punkten unterschiedlicher Höhe gespeichert ist. Es wird immer vom höheren zum niedrigeren Potential fließen.

Daher muss das Solarpanel ein etwas höheres Potential haben als die Batterie, um von der Sonne geladen zu werden. Batterien von tragbaren Solarladegeräten haben normalerweise eine Spannung von etwa 3,6 V. Daher sollte das Solarpanel ungefähr den gleichen Bereich haben – nicht niedriger, aber nicht zu hoch, um Schäden zu vermeiden.

Das Bild unten zeigt das Innere eines tragbaren Solarbatterieladegeräts. Das erste, was wir sehen, ist die große Platte des Akkus im Inneren. Auf dem Bild hier nimmt der Akku (Silber) den größten Teil des Volumens und Gewichts im Ladegehäuse ein, ähnlich wie bei Standardladegeräten.

Auf der linken Seite ist ein Teil des Solarpanels zu sehen. Zwei Drähte verbinden das Positive und das Negative mit der Leiterplatte (PCB), die dann mit der Batterie verbunden wird.

Bild des Inneren eines Solarbatterieladegeräts

Technisch gesehen können Sonnenkollektoren Ihren Akku direkt aufladen. Für eine optimale und sichere Batterieladung muss jedoch auch einige Elektronik vorhanden sein. Für ein kleines Gerät wie dieses reicht eine kleine PLATINE aus. Schauen wir uns an, was es tut.

PCB

PCB steht für ‚Printed Circuit Board‘, was, wie der Name schon sagt, eine Platine ist, die mehrere kleine elektronische Elemente verbindet und mechanisch elektronisch unterstützt. Dazu gehören Widerstände, Dioden, LEDs usw. Ein Solar-Handy-Ladegerät funktioniert dank dieser kleinen, flachen Technologie einwandfrei.

Es folgt das Bild einer Leiterplatte von einem solarbetriebenen Telefonladegerät. Es gibt einiges an Schaltkreisen und damit Komplexität bei der Funktionsweise von Solarbatterieladegeräten. Aber aus einer übergeordneten Perspektive ist es einfach zu verstehen, wie es funktioniert.

Leiterplatte in einem Solarbatterieladegerät

Leiterplatte in einem Solarbatterieladegerät (Quelle – Steemit)

Die Drähte sind mit den Punkten B, L und SUN, die für Batterie, LED und Solar stehen, mit den positiven und negativen Markierungen verlötet. Ladegeräte von schlechter Qualität haben möglicherweise schwach gelötete Drähte, was physische Stöße zu einem ernsthaften Problem macht.

Fast jedes Ladegerät verfügt über eine oder mehrere LEDs, die entweder eine leere Batterie, eine volle Ladung oder eine laufende Batterieladung anzeigen.

Die zwei großen Metallstücke auf der Oberseite sind USB-Anschlüsse, die das Ladekabel für Ihr Gerät anschließen. In der Mitte ist ein Micro-USB-Anschluss zu sehen. Dank dessen können Sie von der Sonne und einer anderen elektrischen Quelle aufladen – Ihrer Schrankwand zu Hause, was eine praktische Funktion ist. Ihre normalen Telefonladegeräte funktionieren in diesem Fall gut. Mit einer Schrankwand ist es auch schneller, den Akku vollständig aufzuladen.

Die verbleibende Schaltung enthält einen Aufwärtswandler, der die 3,6 V auf 5 V erhöht, da unsere Telefone oder Tablets Batterien mit einer Nennspannung von 5 V haben. Wie bereits erwähnt, funktionieren Solarladegeräte perfekt mit Standard-Handy-Ladegeräten. Einige Komponenten schützen die Batterie auch vor möglichen Stoßströmen.

Sollten Sie ein Solarladegerät kaufen?

Mit niedrigeren kosten und zuverlässige marken, solar ladegeräte sind schnell an popularität gewinnt. Die besten Solarladegeräte können eine längere Akkulaufzeit bieten, Zellen mit höherem Wirkungsgrad und ein haltbareres Gehäuse aufweisen. Wir haben eine ausgezeichnete Anleitung zur Verwendung eines Solarladegeräts, die Sie überprüfen können.

Im Gegensatz zu sperrigen Systemen wie Batterieladegeräten für Autos sind solarbetriebene tragbare Ladegeräte auch in der Tasche leicht zu tragen. Sie sind ein äußerst nützliches Gerät für alle, die die Natur lieben und ein Telefon mit leerem Akku hassen.

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