2024年3月11日发(作者：锺离笑天)
本文所设计的太阳能充电器主要是
针对手机的充电，同时应用到移动充电
宝上。通过实验操作和实践制作，对设
计的两个方案进行测试，分析方案设计
原理，总结出不同方案的优缺点。测试
证明，太阳能作为新型能源，完全可以
简易太阳能充电器的设计与制作实验报告
应用到移动设备充电并加以推广。
1 设计背景与意义
近年来随着能源短缺问题日益突出，
太阳能等新型替代能源应用日益受到重
视。太阳能是洁净可再生能源，如果能提
高太阳能使用率，那么对将来的发展会产
生重大的影响，尤其是将太阳能应用在移
动充电宝上，对我们的生活来讲将是方便
的。手机及微电子设备充电如果能用太阳
这样随需随取的能源，则根据统计iPhone和
iPod Touch的销售情况，每天用太阳能代替
◇
石化燃料能源，我们将会节省50,644千兆瓦
四川省内江市第六中学
时的能量，相当于每年少制造75,965,625磅
的二氧化碳。如果能够推广开来，那无疑
是为我国的环保事业添砖加瓦。太阳能充
电器因其结构简单、无需铺设电缆，且搭
建、携带较为方便等特点，尤其是将太阳
能充电与充电宝结合，这样的技术将有着
广泛应用前景。在当前大力倡导环保节能
型社会的今天，并且作为二十一世纪的中
学生，如果能够掌握制作简易太阳能充电
陈桢函
器解决急需的充电问题，无疑是增加一项
用科学提升生存能力的本领。下面，根据
笔者的设计和实验操作及实践制作，就制
作简易太阳能充电器的原理和过程及进一
步延伸开发作简要论述。
2 设计方案
设计两种经济可行的方案。
2.1 设计方案1
方案原理结构图如图1所示。
图1 设计方案1原理结构框图
图1中，粗实线内部是目前商品化的充
电宝原理框图。外置5 V电源通过充电输
入，经过内部充放电控制电路降压限流，
对内置3.7 V锂电池充电，充电结束电路自
动停止工作；放电时，通过内部充放电控
制电路升压，通过5 V放电端对外接设备充
电，当放电到锂电池容量下限时，停止放
电；充电不能过充，放电也不能过放，以
学术研讨
141
免锂电池损坏。
设计方案将将太阳能电池通过二极管
直接并联在锂电池上。当太阳能电池受到
足够的光照而使输出电压大于锂电池的电
压时（通常在3.5 V~4.2 V之间），二极管
导通，太阳能电池对锂电池充电。当光照
不够或电池容量足电压较高，太阳能电池
电压低于锂电池电压，二极管不导通。也
就是说，锂电池只能接收太阳能电池的能
量，而不能对太阳能电池输出能量。
一般来说，太阳能电池可以选输出电
压在5 V左右，输出电流在1/10C（C为锂电
池容量）左右比较合适，同时利用其内阻
限制充电电流的不至于过大，起到保护锂
电池的作用。二极管选择低压降（0.2 V左
右）的肖特基二极管，耐压大于10 V就可
以了。
该方案的优点是：所需器材较少，成
本低廉，利于制作。缺点是：对光照有一
定要求，当照不够时无法充电，太阳能电
池利用率不高。制作时会破坏充电宝以便
引入线，当然若是商品化生产，可以不存
在这个问题。另外充电过程没有指示灯，
充电处于静默状态，心里感觉不是很踏
实。
2.2 设计方案2
方案原理结构图如图2所示。
图2 设计方案2原理结构框图
充电宝原理与方案1相同。该方案是利
用DC-DC升压模块，将太阳能电池的不稳
定电压升压为稳定的5 V电压，直接通过充
电宝5 V输入，为充电宝内部锂电池充电。
由于充电宝内部保护电路的作用，太阳能
电池和升压模块可以选择容量较大的型
号，以便于缩短充电时间。
该方案的优点是：基本消除了光照变
化的因素，一旦有光照，DC-DC就会将太
阳能电池输出电压升压到稳定的5V，大幅
度提高了太阳能的利用率。同时，电池的
保护功能基本不受影响，充电时，状态指
示完善。另外，制作时无需拆开充电宝，
可用USB线对充电宝进行充电。缺点是：
成本较高。
3 制作步骤
3.1 准备材料工具
142
2020 年 第 2 期
注意焊到胶皮处使导线完全焊入以防短路，制作如图6所示。
（4）用USB连接线将升压模块与手机充电接口连接起来，
把太阳电池板放在强光下，此时便可用模块对手机进行充电
了，效果如图7所示。
材料：通过网络购置太阳能电池（5 V，60 mA）、二极
管、DC-DC升压模块（0.9 V~5 V输入，5 V、500 mA输出）、
充电线、充电宝等，收集导线若干。主要材料如图3所示。
图3 制作主要材料
图4 品胜10000mAh充电宝
打开后的内部结构
工具：电烙铁、万用电表、老虎钳、剪刀、改刀等。
3.2 方案1制作
（1）将商品充电宝打开，如图4所示，露出内部电池。
（2）可以看出，内部胶合的非常牢固，很难再次加工，考
虑安全问题，放弃本方案的制作。读者可以根据2.1原理介绍自
行理解后续过程。
3.3 方案2制作
（1）用电烙铁将太阳能电池板与导线焊接，红线焊正极，
黑线焊负极，制作如图5所示。
图7 太阳能电池对手机充电的效果 图8 太阳能电池对充电宝充电的效果
（5）用USB连接线将升压模块与充电宝充电接口连接起
来，把太阳电池板放在强光下，此时便可用模块对充电宝进行
充电了，效果如图8所示。
4 小结
（1）此装置可在光照强度较小时对设备进行充电，使适用
范围更广。
（2）此装置体积小，装置简单，便于携带。
（3）太阳能电池是通过光电效应把光能转化为电能的装
置，如何进一步提高转化效率以实现对能量的高效利用仍值得
研究。
（4）通过实际制作，我对太阳能的应用有了更切实的认
识，虽只是小面积的光照也足以提供日常生活中的电器的需
图5 太阳能电池板焊接 图6 太阳能电池板与升压模块连接
（2）用万能电表测量电池板电压，注意将电池板放在足够
的光照下面。
（3）将升压模块与导线焊接，红线含在IN+，黑线焊在IN-，
求，我对未来的清洁能源的开发更有了信心。
（5）在实际操作中，每一步的设计都需严谨，需要注重每
一个细节，这样才能把简单的理论知识应用到实际生活中来。
（上接101页）
定
的提取时间范围内，多糖提取率的变化范围落
在0.915%至1.938%之间，当提取时间为2 h时，最大提取率为
1.911%，因此确定2 h为最佳提取时间。
3 结论
研究以海菖蒲为原材料，采用索氏提取法提取其粗多糖，
设置单因素变量—提取时间，进一步优化提取海菖蒲多糖提取
工艺，通过实验数据得出最佳提取时间为2 h，此时多糖最大提
取率为1.911%。经重复性实验、加标回收实验等对实验结果进
行验证，数据重现性好，所得结果准确可靠，为后续探究其他
变量对多糖提取率的影响提供数据参考，同时也为确定最佳提
取工艺奠定基础。
【参考文献】
[1] 王小兵.热带海草海菖蒲化学成分研究[J].海南师范大学
学报(自然科学版),2018,31(04):383-386
[2] 陈石泉,吴钟解,陈晓慧,等.海南岛南部海草资源分布现状
调查分析[J].海洋学报,2015,37(06):106-113
[3] 高骞,杨婷,段平男,等.石斛多糖的生理功能及其在动物生
产中的潜在应用价值[J].动物营养学报,2019(10):4473-4480
[4] 钱明,陈文,王湘君,等.PEF结合酶法提取方格星虫粗多糖
工艺研究综述[J].内江科技,2017,38(11):41-42
[5] 陈文,王湘君,赵阳,等.酸水解-全自动氨基酸分析仪测定
方格星虫中氨基酸[J].食品工业科技,2017,38(03):299-304
[6] 刘玉明,钱甜甜,何颖,等.方格星虫多糖不同提取工艺的比
较研究[J].时珍国医国药,2011,22(06):1454-1455
[7] 文霞,陈文,王湘君,等.PEF结合酶法提取方格星虫粗多糖
研究综述[J].内江科技,2018,39(07):98-99
[8] 陆家骝,周民峰,兰韬.索氏提取法与超声提取法的比较研
究[J].污染防治技术,2015,28(03):67-69
[9] 郑云云,张少平,周红玲,等.索氏法提取黄秋葵多糖的工艺
条件优化[J].中国园艺文摘,2017,33(01):4-7
[10] 高峰,于亚莉,刘静波,等.索氏法提取北冬虫夏草多糖的
工艺研究[J].食品工业科技,2010,31(07):200-202
[11] 陈胜城.索氏法提取蛹虫草子实体多糖的工艺研究[J].食
品安全导刊,2018(10):74-77
[12] 刘忠宇,杜静,王瑜.响应面法优化超声波辅助提取冬虫夏
草多糖工艺研究[J].现代食品,2016(22):111-117
本文系海南热带海洋学院2018年度大学生创新创业项目
（2）资助。
作者简介：温佳惠（1998-），女，汉族，海南琼海，
2016级化学专业本科在读。
通讯作者：陈文（1980-），男，副教授，硕士，主要研究
方向为天然产物化学成分分析、提纯、鉴定。
2024年3月11日发(作者：锺离笑天)
本文所设计的太阳能充电器主要是
针对手机的充电，同时应用到移动充电
宝上。通过实验操作和实践制作，对设
计的两个方案进行测试，分析方案设计
原理，总结出不同方案的优缺点。测试
证明，太阳能作为新型能源，完全可以
简易太阳能充电器的设计与制作实验报告
应用到移动设备充电并加以推广。
1 设计背景与意义
近年来随着能源短缺问题日益突出，
太阳能等新型替代能源应用日益受到重
视。太阳能是洁净可再生能源，如果能提
高太阳能使用率，那么对将来的发展会产
生重大的影响，尤其是将太阳能应用在移
动充电宝上，对我们的生活来讲将是方便
的。手机及微电子设备充电如果能用太阳
这样随需随取的能源，则根据统计iPhone和
iPod Touch的销售情况，每天用太阳能代替
◇
石化燃料能源，我们将会节省50,644千兆瓦
四川省内江市第六中学
时的能量，相当于每年少制造75,965,625磅
的二氧化碳。如果能够推广开来，那无疑
是为我国的环保事业添砖加瓦。太阳能充
电器因其结构简单、无需铺设电缆，且搭
建、携带较为方便等特点，尤其是将太阳
能充电与充电宝结合，这样的技术将有着
广泛应用前景。在当前大力倡导环保节能
型社会的今天，并且作为二十一世纪的中
学生，如果能够掌握制作简易太阳能充电
陈桢函
器解决急需的充电问题，无疑是增加一项
用科学提升生存能力的本领。下面，根据
笔者的设计和实验操作及实践制作，就制
作简易太阳能充电器的原理和过程及进一
步延伸开发作简要论述。
2 设计方案
设计两种经济可行的方案。
2.1 设计方案1
方案原理结构图如图1所示。
图1 设计方案1原理结构框图
图1中，粗实线内部是目前商品化的充
电宝原理框图。外置5 V电源通过充电输
入，经过内部充放电控制电路降压限流，
对内置3.7 V锂电池充电，充电结束电路自
动停止工作；放电时，通过内部充放电控
制电路升压，通过5 V放电端对外接设备充
电，当放电到锂电池容量下限时，停止放
电；充电不能过充，放电也不能过放，以
学术研讨
141
免锂电池损坏。
设计方案将将太阳能电池通过二极管
直接并联在锂电池上。当太阳能电池受到
足够的光照而使输出电压大于锂电池的电
压时（通常在3.5 V~4.2 V之间），二极管
导通，太阳能电池对锂电池充电。当光照
不够或电池容量足电压较高，太阳能电池
电压低于锂电池电压，二极管不导通。也
就是说，锂电池只能接收太阳能电池的能
量，而不能对太阳能电池输出能量。
一般来说，太阳能电池可以选输出电
压在5 V左右，输出电流在1/10C（C为锂电
池容量）左右比较合适，同时利用其内阻
限制充电电流的不至于过大，起到保护锂
电池的作用。二极管选择低压降（0.2 V左
右）的肖特基二极管，耐压大于10 V就可
以了。
该方案的优点是：所需器材较少，成
本低廉，利于制作。缺点是：对光照有一
定要求，当照不够时无法充电，太阳能电
池利用率不高。制作时会破坏充电宝以便
引入线，当然若是商品化生产，可以不存
在这个问题。另外充电过程没有指示灯，
充电处于静默状态，心里感觉不是很踏
实。
2.2 设计方案2
方案原理结构图如图2所示。
图2 设计方案2原理结构框图
充电宝原理与方案1相同。该方案是利
用DC-DC升压模块，将太阳能电池的不稳
定电压升压为稳定的5 V电压，直接通过充
电宝5 V输入，为充电宝内部锂电池充电。
由于充电宝内部保护电路的作用，太阳能
电池和升压模块可以选择容量较大的型
号，以便于缩短充电时间。
该方案的优点是：基本消除了光照变
化的因素，一旦有光照，DC-DC就会将太
阳能电池输出电压升压到稳定的5V，大幅
度提高了太阳能的利用率。同时，电池的
保护功能基本不受影响，充电时，状态指
示完善。另外，制作时无需拆开充电宝，
可用USB线对充电宝进行充电。缺点是：
成本较高。
3 制作步骤
3.1 准备材料工具
142
2020 年 第 2 期
注意焊到胶皮处使导线完全焊入以防短路，制作如图6所示。
（4）用USB连接线将升压模块与手机充电接口连接起来，
把太阳电池板放在强光下，此时便可用模块对手机进行充电
了，效果如图7所示。
材料：通过网络购置太阳能电池（5 V，60 mA）、二极
管、DC-DC升压模块（0.9 V~5 V输入，5 V、500 mA输出）、
充电线、充电宝等，收集导线若干。主要材料如图3所示。
图3 制作主要材料
图4 品胜10000mAh充电宝
打开后的内部结构
工具：电烙铁、万用电表、老虎钳、剪刀、改刀等。
3.2 方案1制作
（1）将商品充电宝打开，如图4所示，露出内部电池。
（2）可以看出，内部胶合的非常牢固，很难再次加工，考
虑安全问题，放弃本方案的制作。读者可以根据2.1原理介绍自
行理解后续过程。
3.3 方案2制作
（1）用电烙铁将太阳能电池板与导线焊接，红线焊正极，
黑线焊负极，制作如图5所示。
图7 太阳能电池对手机充电的效果 图8 太阳能电池对充电宝充电的效果
（5）用USB连接线将升压模块与充电宝充电接口连接起
来，把太阳电池板放在强光下，此时便可用模块对充电宝进行
充电了，效果如图8所示。
4 小结
（1）此装置可在光照强度较小时对设备进行充电，使适用
范围更广。
（2）此装置体积小，装置简单，便于携带。
（3）太阳能电池是通过光电效应把光能转化为电能的装
置，如何进一步提高转化效率以实现对能量的高效利用仍值得
研究。
（4）通过实际制作，我对太阳能的应用有了更切实的认
识，虽只是小面积的光照也足以提供日常生活中的电器的需
图5 太阳能电池板焊接 图6 太阳能电池板与升压模块连接
（2）用万能电表测量电池板电压，注意将电池板放在足够
的光照下面。
（3）将升压模块与导线焊接，红线含在IN+，黑线焊在IN-，
求，我对未来的清洁能源的开发更有了信心。
（5）在实际操作中，每一步的设计都需严谨，需要注重每
一个细节，这样才能把简单的理论知识应用到实际生活中来。
（上接101页）
定
的提取时间范围内，多糖提取率的变化范围落
在0.915%至1.938%之间，当提取时间为2 h时，最大提取率为
1.911%，因此确定2 h为最佳提取时间。
3 结论
研究以海菖蒲为原材料，采用索氏提取法提取其粗多糖，
设置单因素变量—提取时间，进一步优化提取海菖蒲多糖提取
工艺，通过实验数据得出最佳提取时间为2 h，此时多糖最大提
取率为1.911%。经重复性实验、加标回收实验等对实验结果进
行验证，数据重现性好，所得结果准确可靠，为后续探究其他
变量对多糖提取率的影响提供数据参考，同时也为确定最佳提
取工艺奠定基础。
【参考文献】
[1] 王小兵.热带海草海菖蒲化学成分研究[J].海南师范大学
学报(自然科学版),2018,31(04):383-386
[2] 陈石泉,吴钟解,陈晓慧,等.海南岛南部海草资源分布现状
调查分析[J].海洋学报,2015,37(06):106-113
[3] 高骞,杨婷,段平男,等.石斛多糖的生理功能及其在动物生
产中的潜在应用价值[J].动物营养学报,2019(10):4473-4480
[4] 钱明,陈文,王湘君,等.PEF结合酶法提取方格星虫粗多糖
工艺研究综述[J].内江科技,2017,38(11):41-42
[5] 陈文,王湘君,赵阳,等.酸水解-全自动氨基酸分析仪测定
方格星虫中氨基酸[J].食品工业科技,2017,38(03):299-304
[6] 刘玉明,钱甜甜,何颖,等.方格星虫多糖不同提取工艺的比
较研究[J].时珍国医国药,2011,22(06):1454-1455
[7] 文霞,陈文,王湘君,等.PEF结合酶法提取方格星虫粗多糖
研究综述[J].内江科技,2018,39(07):98-99
[8] 陆家骝,周民峰,兰韬.索氏提取法与超声提取法的比较研
究[J].污染防治技术,2015,28(03):67-69
[9] 郑云云,张少平,周红玲,等.索氏法提取黄秋葵多糖的工艺
条件优化[J].中国园艺文摘,2017,33(01):4-7
[10] 高峰,于亚莉,刘静波,等.索氏法提取北冬虫夏草多糖的
工艺研究[J].食品工业科技,2010,31(07):200-202
[11] 陈胜城.索氏法提取蛹虫草子实体多糖的工艺研究[J].食
品安全导刊,2018(10):74-77
[12] 刘忠宇,杜静,王瑜.响应面法优化超声波辅助提取冬虫夏
草多糖工艺研究[J].现代食品,2016(22):111-117
本文系海南热带海洋学院2018年度大学生创新创业项目
（2）资助。
作者简介：温佳惠（1998-），女，汉族，海南琼海，
2016级化学专业本科在读。
通讯作者：陈文（1980-），男，副教授，硕士，主要研究
方向为天然产物化学成分分析、提纯、鉴定。