太陽能是為便攜式設(shè)備供電的理想能源。它已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于計(jì)算器和航天飛機(jī)等領(lǐng)域，而最近人們正考慮將之用于包括手機(jī)充電器在內(nèi)的范圍更廣的消費(fèi)電子產(chǎn)品中。
然而，太陽能電池板所提供的電能在很大程度上取決于工作環(huán)境，包括光密度、時(shí)間和位置等因素。因此，電池一般被用作能量存儲(chǔ)單元。當(dāng)來自太陽能板的電能有余的時(shí)候，就可以由之對(duì)電池充電；而當(dāng)太陽能板提供的電能不足時(shí)，則由電池為系統(tǒng)供電。我們該如何設(shè)計(jì)鋰?yán)与姵爻潆娖鳎员銖奶柲茈姵刂蝎@取最大的電能，并有效地對(duì)鋰電池充電呢？首先我們要討論太陽能電池的工作原理和電氣輸出特性，然后會(huì)討論電池充電系統(tǒng)要求以及匹配太陽能電池特性的系統(tǒng)解決方案。

太陽能電池的I-V特性
太陽能電池一般由p-n結(jié)組成，p-n結(jié)中的光能(光子)通過導(dǎo)致電子和空穴的重新組合而產(chǎn)生電流。由于p-n結(jié)的特性類似于二極管的特性，我們一般以如圖1中所示的電路作為太陽能電池特性的一個(gè)簡化模型。

電流源IPH產(chǎn)生的電流和太陽能電池上的光量度成正比。在沒有負(fù)載連接的時(shí)候，幾乎所有產(chǎn)生的電流都流過二極管D，其正向電壓決定著太陽能電池的開路電壓(VOC)。該電壓會(huì)因各種類型太陽能電池的特性不同而有所差異。但是，對(duì)于大多數(shù)硅電池而言，這一電壓都在0.5V到0.6V之間，這也是p-n結(jié)二極管的正常正向電壓。
在實(shí)際太陽能電池應(yīng)用中，并聯(lián)電阻(RP)的泄漏電流很小，而Rs則會(huì)產(chǎn)生連接損耗。隨著負(fù)載電流的增加，太陽能電池產(chǎn)生的大部分電流被從二極管中分出來并進(jìn)入負(fù)載。不管負(fù)載電流多大，這個(gè)過程對(duì)于輸出電壓的影響都很小。