Academia Chineză de Științe face progrese în tehnologia de simulare solară LED

Radiația solară la sol este afectată în mare măsură de factorii de mediu precum atmosfera, timpul, geografia și clima. Este dificil să obțineți lumină solară stabilă, repetabilă și controlabilă în timp și nu poate îndeplini cerințele experimentelor cantitative, calibrarea instrumentelor și testarea performanței. Prin urmare, simulatoarele solare sunt adesea folosite ca echipamente experimentale sau de calibrare pentru a simula proprietățile fizice și geometrice ale radiației solare.

Diodele emițătoare de lumină (LED-urile) au devenit treptat o sursă de lumină fierbinte pentru simulatoarele solare datorită eficienței ridicate, protecției mediului, siguranței și stabilității lor. În prezent, simulatorul solar LED realizează în principal simularea caracteristicilor 3A pe un anumit plan și a spectrului solar în schimbare. Este dificil de simulat caracteristicile geometrice ale luminii solare în condițiile unei iluminări constante solare (100 mW/cm2).

Recent, echipa lui Xiong Daxi de la Institutul de Inginerie și Tehnologie Biomedicală Suzhou, Academia Chineză de Științe, a proiectat un pachet COB de un singur cristal cu conductivitate termică distribuită, bazat pe o sursă de lumină LED cu bandă îngustă cu structură verticală de mare putere pentru a obține o putere stabilă de înaltă densitatea puterii optice.

Figura 1 Rezumatul grafic al simulatorului solar

În același timp, este propusă o metodă de concentrare a luminii cu deschidere completă a LED-urilor de mare putere prin utilizarea unei lentile de sonerie super-emisferică și este construit un set de sisteme de colimare integrale curbate multi-surse pentru a finaliza colimarea și omogenizarea sursă de lumină cu spectru complet în intervalul spațiului de volum. . Cercetătorii au folosit celule solare din siliciu policristalin pentru a desfășura experimente controlate asupra luminii solare exterioare și a unui simulator solar în condiții egale, verificând acuratețea spectrală și consistența azimutală a simulatorului solar.

Simulatorul solar propus în acest studiu realizează iluminare de clasa 3A cu 1 iradiere solară constantă într-un plan de testare de cel puțin 5cm x 5cm. În centrul fasciculului, pe o distanță de lucru de 5 cm până la 10 cm, neomogenitatea spațială a volumului de iradiere este mai mică de 0,2%, unghiul de divergență al fasciculului colimat este de ± 3°, iar instabilitatea timpului de iradiere este mai mică de 0,3%. Iluminarea uniformă poate fi realizată în spațiul de volum, iar fasciculul său de ieșire satisface legea cosinusului din zona de testare.



Figura 2 Rețele de LED-uri cu diferite lungimi de undă de vârf

În plus, cercetătorii au dezvoltat, de asemenea, un software arbitrar de ajustare și control a spectrului solar, care a realizat pentru prima dată simularea simultană a spectrului solar de la sol și a orientării solare în diferite condiții. Aceste caracteristici îl fac un instrument important de cercetare în domeniile industriei solare fotovoltaice, fotochimiei și fotobiologiei.



Fig. 3 Distribuția de iradiere a suprafeței țintei perpendicular pe fascicul atunci când distanța de lucru este de 100 mm. (a) Distribuția normalizată a modelului 3D a valorilor curente măsurate; (b) Harta de distribuție a neomogenității de iradiere a clasei A (mai puțin de 2%) (zonă galbenă); (c) Clasa B (mai puțin de 5%) iradiere neomogenitate Harta de distribuție a uniformității (zonă galbenă); (D) fotografie reală a punctului de lumină

Rezultatele cercetării au fost publicate în Solar Energy sub titlul de simulator solar bazat pe LED pentru spectre și orientări solare terestre.