Смартфоны с солнечной зарядкой: может ли телефон получать энергию без розетки

Смартфоны с солнечной зарядкой должны превращать свет в электричество при помощи фотоэлементов, размещённых на задней панели или специальном чехле. Такая идея кажется особенно полезной в путешествии, при отключении электричества или вдали от населённых пунктов.

Но небольшая поверхность телефона не способна собирать столько энергии, сколько крупная солнечная панель. Даже при ярком прямом солнце встроенный модуль будет заряжать современный аккумулятор медленно. В помещении его мощность уменьшится ещё сильнее.

Поэтому солнечная зарядка на корпусе может служить вспомогательным источником энергии, но не полноценной заменой сетевому адаптеру или внешней панели.

Фотоэлементы превращают свет в электрический ток

Солнечная панель состоит из полупроводниковых ячеек. Когда свет попадает на их поверхность, фотоны передают энергию электронам.

Внутри материала возникает направленное движение электрических зарядов. Контакты собирают полученный ток и передают его контроллеру питания.

Напряжение и мощность панели постоянно изменяются. Они зависят от яркости света, угла падения лучей, температуры и затенения отдельных ячеек.

Контроллер стабилизирует параметры и направляет энергию в аккумулятор. Без него нестабильное напряжение могло бы нарушить зарядку или повредить электронные компоненты.

Площадь корпуса слишком мала

Главное ограничение заключается не в самой солнечной технологии, а в размерах телефона.

Поверхность обычного смартфона имеет площадь приблизительно в сотню квадратных сантиметров. Часть пространства занимают камеры, вспышка, антенны, логотип и другие элементы.

Даже если покрыть почти всю заднюю сторону эффективными фотоэлементами, при идеальном солнечном освещении получится мощность всего в несколько ватт. В реальных условиях показатель обычно будет ниже.

Современный сетевой адаптер способен заряжать смартфон с мощностью в десятки ватт. Маленькая солнечная панель не может соперничать с ним по скорости.

Прямое солнце необходимо на протяжении нескольких часов

Максимальную мощность панель вырабатывает при ярком солнце, когда лучи падают почти перпендикулярно её поверхности.

Если телефон лежит под неправильным углом, часть света отражается, а полезная мощность снижается. Тень от ветки, оконной рамы или руки также влияет на результат.

В течение дня Солнце перемещается по небу. Чтобы поддерживать хорошую выработку энергии, устройство пришлось бы регулярно поворачивать.

Облачность не останавливает зарядку полностью, но делает её значительно медленнее. За короткое время накопить заметный запас энергии удаётся не всегда.

Свет в комнате даёт очень мало энергии

Фотоэлементы способны работать и под искусственным освещением, но мощность комнатных ламп несравнимо меньше солнечного излучения на улице.

Небольшая панель может питать калькулятор, датчик или электронную метку с очень низким энергопотреблением. Современный смартфон расходует намного больше.

Экран, мобильная связь, Wi-Fi, процессор, камера и фоновые приложения требуют постоянного питания. Энергии от комнатной лампы обычно недостаточно даже для компенсации текущего расхода.

Поэтому фраза «заряжается от любого света» технически может быть верной, но не означает практичной скорости зарядки.

Телефон одновременно заряжается и расходует энергию

Во время солнечной зарядки смартфон продолжает работать. Он поддерживает связь с базовой станцией, принимает уведомления и запускает фоновые процессы.

Если пользователь включит навигацию, экран на высокой яркости и мобильный интернет, потребление может превысить мощность маленькой панели.

В этом случае аккумулятор продолжит разряжаться, хотя на экране появится значок зарядки. Солнечный модуль только немного замедлит процесс.

Для накопления энергии пришлось бы выключить телефон или перевести его в режим минимального потребления. Это ограничивает удобство технологии.

Первые серийные модели появились давно

Телефоны с солнечными панелями не являются изобретением последних лет. Производители экспериментировали с ними ещё до появления современных мощных смартфонов.

В 2009 году был представлен Samsung Blue Earth с фотоэлементами на задней стороне корпуса. Солнечная панель использовалась для получения дополнительного времени разговора.

Для телефона LG GD510 выпускалась отдельная задняя крышка с солнечными элементами. Она также не заменяла обычную зарядку, а лишь понемногу пополняла аккумулятор.

Устройства того времени потребляли меньше энергии, имели небольшие экраны и аккумуляторы меньшей ёмкости. Даже в таких условиях солнечная зарядка оставалась вспомогательной функцией.

Современный смартфон требует больше мощности

С каждым поколением процессоры становятся энергоэффективнее, но возможности телефонов также расширяются.

Большой яркий экран, высокая частота обновления, несколько камер, спутниковая навигация и скоростная мобильная связь увеличивают потребление.

Ёмкость аккумуляторов современных моделей часто составляет несколько тысяч миллиампер-часов. Для их полной зарядки требуется значительное количество энергии.

Маленькая солнечная панель физически не может быстро собрать такой запас. Улучшение эффективности ячеек помогает, но не отменяет ограничение площади.

Нагрев мешает зарядке и вредит аккумулятору

Чтобы панель работала максимально эффективно, смартфон необходимо оставить под прямыми солнечными лучами. Но именно этого производители обычно не рекомендуют делать.

Тёмный корпус быстро нагревается, особенно в закрытом автомобиле или за оконным стеклом. Одновременно тепло выделяют панель, контроллер и заряжающийся аккумулятор.

При высокой температуре система замедляет или полностью останавливает зарядку. Это необходимо для защиты батареи и внутренних компонентов.

Регулярный перегрев ускоряет старение литий-ионного аккумулятора. Поэтому оставлять телефон на раскалённой поверхности ради нескольких процентов заряда неразумно.

Встроенная панель мешает другим функциям

Задняя часть современного смартфона используется не только как крышка. Под ней находятся антенны, катушка беспроводной зарядки и система бесконтактной оплаты.

Производителю необходимо разместить несколько камер, вспышку, датчики и элементы охлаждения. Свободного пространства для большой солнечной поверхности остаётся мало.

Защитный чехол полностью закроет фотоэлементы. Без чехла панель придётся сделать устойчивой к царапинам, ударам, воде и постоянному контакту с руками.

Все эти требования увеличивают толщину, массу и стоимость устройства. Для большинства покупателей преимущества оказываются недостаточными.

Солнечный чехол можно снять при необходимости

Отдельный чехол с фотоэлементами позволяет добавить солнечную зарядку, не меняя конструкцию самого телефона.

Панель соединяется с аккумулятором или разъёмом смартфона через встроенный контроллер. В обычных условиях чехол защищает корпус, а на солнце понемногу собирает энергию.

Но площадь остаётся такой же небольшой. Толстый модуль делает устройство тяжелее, а повреждённую панель приходится заменять целиком.

Кроме того, чехол нагревается вместе с телефоном. Поэтому он также не подходит для продолжительного пребывания под палящим солнцем.

Внешняя складная панель намного эффективнее

Практичнее увеличить площадь фотоэлементов и расположить их отдельно от смартфона.

Туристические складные панели раскрываются до размеров небольшой папки или сумки. Их можно установить под подходящим углом, а телефон убрать в тень и соединить кабелем.

Большая поверхность способна выдавать заметно больше энергии. Некоторые модели позволяют заряжать не только смартфон, но и навигатор, фонарь или внешний аккумулятор.

При нестабильном солнце лучше сначала заряжать пауэрбанк, а уже от него — телефон. Аккумулятор сглаживает перепады мощности и позволяет пользоваться накопленной энергией вечером.

Панель на пауэрбанке не всегда полезна

В продаже встречаются внешние аккумуляторы с маленькой солнечной панелью на корпусе. Их часто рекламируют как автономные источники энергии для путешествий.

Площадь такой панели почти не отличается от площади телефона. Для полной зарядки вместительного пауэрбанка может потребоваться много дней хорошего солнца.

Солнечный элемент полезен для медленного аварийного пополнения, но не должен быть единственным источником энергии в длительном походе.

Перед покупкой необходимо смотреть не только на ёмкость аккумулятора, но и на реальную мощность панели. Большая цифра в миллиампер-часах ничего не говорит о скорости солнечной зарядки.

Гибкие фотоэлементы могут улучшить конструкцию

Тонкие солнечные плёнки можно наносить на изогнутые поверхности и делать значительно легче традиционных кремниевых панелей.

Исследователи развивают органические, перовскитные и другие типы фотоэлементов. Некоторые из них способны сравнительно хорошо работать при рассеянном или комнатном освещении.

Но новые материалы сталкиваются с проблемами долговечности. Влага, кислород, нагрев и ультрафиолет постепенно ухудшают их характеристики.

Для смартфона требуется покрытие, которое выдерживает ежедневные прикосновения, падения и годы эксплуатации. Лабораторная эффективность ещё не означает готовность к массовому производству.

Прозрачные панели можно объединить с экраном

Ещё одна концепция предусматривает размещение полупрозрачных фотоэлементов над дисплеем или под его защитным слоем.

Часть света проходит к экрану, а часть преобразуется в электричество. Благодаря этому для сбора энергии используется передняя поверхность смартфона.

Однако фотоэлементы могут уменьшать яркость и изменять цвет изображения. Сам экран во время работы расходует намного больше энергии, чем такая поверхность способна произвести при комнатном освещении.

Технология может поддерживать маломощные датчики, но пока не обеспечивает полноценную зарядку обычного смартфона.

Солнечная зарядка пригодится в экстренной ситуации

Даже небольшое количество энергии иногда имеет значение. Несколько дополнительных процентов заряда могут позволить отправить сообщение, определить координаты или совершить короткий звонок.

Для аварийного применения необходимо уменьшить энергопотребление:

• включить режим энергосбережения;
• снизить яркость экрана;
• отключить ненужные беспроводные соединения;
• закрыть фоновые приложения;
• использовать телефон только для важных задач.

Но нельзя рассчитывать на маленькую встроенную панель как на гарантированное средство спасения. В лесу, плохую погоду или ночью она окажется почти бесполезной.

Для серьёзного путешествия лучше иметь заряженный пауэрбанк, отдельную солнечную панель и резервное средство связи.

Экологичность зависит от всего срока службы

Солнечная энергия не создаёт выбросов непосредственно во время зарядки. Но производство дополнительной панели требует материалов, энергии и электронных компонентов.

Если солнечный модуль усложняет ремонт или сокращает срок службы телефона, его экологическая польза может оказаться небольшой.

Наибольший эффект приносит длительное использование одного устройства, возможность заменить аккумулятор и получение энергии из низкоуглеродной электросети.

Солнечная зарядка становится полезнее там, где нет доступа к розеткам и внешняя панель действительно используется регулярно.

Розетка пока остаётся основным источником энергии

Смартфоны с солнечной зарядкой технически возможны и уже существовали в продаже. Проблема заключается не в способности фотоэлементов вырабатывать электричество, а в слишком маленькой площади корпуса.

Современная батарея хранит значительно больше энергии, чем встроенная панель способна быстро собрать. Одновременно прямое солнце нагревает устройство и ускоряет износ аккумулятора.

Поэтому массовые смартфоны продолжают заряжаться от кабеля или беспроводной станции. Для путешествий более практичным решением остаётся отдельная складная панель, которую можно развернуть на солнце, оставив телефон в прохладном месте.

В будущем новые материалы могут сделать солнечное покрытие тоньше и эффективнее. Но оно, скорее всего, будет медленно продлевать время работы, а не полностью освобождать смартфон от обычной зарядки.