Академія наук Китаю досягає прогресу в технології світлодіодного сонячного моделювання

На земну сонячну радіацію значною мірою впливають фактори навколишнього середовища, такі як атмосфера, час, географія та клімат. Важко отримати стабільне, повторюване та контрольоване сонячне світло в часі, і воно не може задовольнити вимоги кількісних експериментів, калібрування приладів та тестування продуктивності. Тому сонячні симулятори часто використовуються як експериментальне або калібрувальне обладнання для моделювання фізичних і геометричних властивостей сонячного випромінювання.

Світлодіоди (світлодіоди) поступово стали гарячим джерелом світла для сонячних симуляторів завдяки своїй високій ефективності, захисту навколишнього середовища, безпеці та стабільності. В даний час світлодіодний сонячний симулятор в основному реалізує моделювання характеристик 3A на певній площині та мінливого наземного сонячного спектру. Важко змоделювати геометричні характеристики сонячного світла за умови постійного сонячного освітлення (100 мВт/см2).

Нещодавно команда Xiong Daxi з Інституту біомедичної інженерії та технології Сучжоу Академії наук Китаю розробила монокристалічний пакет COB із розподіленою високою теплопровідністю на основі високопотужного вузькосмугового світлодіодного джерела світла з вертикальною структурою для досягнення стабільного виходу високого щільність оптичної потужності.

Малюнок 1. Графічне резюме сонячного симулятора

У той же час запропоновано метод концентрації світла з повною апертурою потужного світлодіода за допомогою супер-напівсферичної лінзи з дзвінком, а також побудовано набір вигнутої багатоджерельної інтегральної системи колімації для завершення колімації та гомогенізації джерело світла повного спектру в об’ємному просторовому діапазоні. . Дослідники використовували полікристалічні кремнієві сонячні батареї для проведення контрольованих експериментів на зовнішньому сонячному світлі та сонячному симуляторі за рівних умов, перевіряючи спектральну точність та азимутальне узгодженість сонячного симулятора.

Сонячний симулятор, запропонований у цьому дослідженні, досягає освітлення класу 3A з 1 сонячним постійним освітленням у тестовій площині принаймні 5 см x 5 см. У центрі променя, на робочій відстані від 5 см до 10 см, просторова неоднорідність об’єму опромінення становить менше 0,2%, колімований кут розбіжності променя становить ±3°, а нестабільність часу опромінення становить менше 0,3%. Рівномірне освітлення може бути досягнуто в об’ємному просторі, а його вихідний промінь задовольняє закон косинуса в тестовій зоні.



Рисунок 2 Світлодіодні матриці з різними піковими довжинами хвиль

Крім того, дослідники також розробили довільне програмне забезпечення для підгонки та керування сонячним спектром, яке вперше реалізувало одночасне моделювання наземного сонячного спектру та сонячної орієнтації за різних умов. Ці характеристики роблять його важливим дослідницьким інструментом у галузі сонячної фотоелектричної промисловості, фотохімії та фотобіології.



Рис. 3 Розподіл опромінення поверхні мішені перпендикулярно до променя при робочій відстані 100 мм. (a) Нормалізований 3D модель розподілу виміряних значень струму; (b) Карта розподілу неоднорідності опромінення класу A (менше 2%) (жовта область); (c) Клас B (менше 5%) неоднорідності опромінення Карта розподілу однорідності (жовта область); (D) справжній кадр світлової плями

Результати дослідження були опубліковані в Solar Energy під назвою «Світлодіодний сонячний симулятор для земних сонячних спектрів і орієнтацій».