工业革命以来，传统化石能源，即煤、石油、天然气的需求与日俱增，这些能源提供了人类实现工业化所需的能量，同时也产生了各类污染。不仅如此，化石能源需要地球漫长的自然积累，人类过量的使用令化石能源的储量不断下降，可以预见必然有枯竭的一天。

因此，环境问题和能源的短缺使人们不断寻找和开发各种清洁的可再生能源，比如太阳能、水能、风能等。这些新能源正被世界各国大力开发利用。其中太阳能是开发最早、应用最广、储量最大的能源之一。在生态环境不断恶化的今天，太阳能必将会是传统化石能源的替代品。

中国国土面积广阔，太阳光资源丰富。中国陆地上每年接收的太阳光折合成标准煤相当于17000亿吨。并且中国约1/4的国土为荒漠和潜在荒漠，适合安装光伏发电装置。可见在中国，太阳能的发展相当具有潜力。

在当今社会，随着电力电力电子技术的发展，人们的生活与电子设备的联系日趋紧密。然而当人们处于户外时，这些需要充电的设备就无法使用了。光伏电池可以在阳光充足的地方进行充电或者收集能源，极大地扩展了电子设备的使用。手机是人们日常生活中最重要的电子设备。目前的手机电池均为3000mAh以上，每天至少需充电一次。如何实现手机的快速充电并减少损耗，是当前一个重要的问题。光伏充电器就是一种解决方法。使用太阳能作为电源，不必消耗电网中来自火电厂的电能，不仅解决了对化石能源的依赖，还使得手机充电不再需要固定于室内，增加了便利性。

光伏电源相较普通电源有许多区别，使用上也有不同的要求。由于光照、温度处于变化状态，光伏电源必须用控制电路进行调节，充分利用太阳能。同时还应对太阳能进行储存。

当前市售的典型光伏充电控制器，如图1所示，能够接入太阳能电池板，并对蓄电池（通常是铅酸电池）进行直流充电。同时它也可以直接对直流负载供电，或者接入逆变器后对交流负载供电。

当前市售的典型手机充电器，如图2左侧所示，能够输入220V交流电，并将其转换成各个充电阶段所需的直流电压，对手机锂离子电池充电。并且能与手机识别，受手机控制，实现快速充电和保护。

当前市售的典型手机充电光伏电池板，如图2右侧所示，通常将光伏电池板仅通过简单的5V稳压之后，直接接入手机电池。这种简陋的充电方式，没有考虑天气环境、充电速度、充电效率和电池保护，对手机电池十分不利。

由上述光伏手机充电器相关产品可知：目前我国在民用小型光伏充电器方面已有较为成熟的控制器，但它们显然不是以手机充电为目标，而是倾向于电动车蓄电池充电；我国在手机充电器，尤其是快充领域十分领先，但这些先进的充电器均是交流输入而非光伏电池直流输入；而目前有的号称光伏手机充电器的产品，又很难称得上是成熟的手机充电器。

本课题中的光伏手机充电器，旨在将光伏发电和手机充电器两者结合起来。充分考虑了目前国内外该领域的前沿技术，减少发电过程中的损耗，设计出一款真正合理的以光伏电池作为电源的手机充电器。