Na promieniowanie słoneczne na ziemi duży wpływ mają czynniki środowiskowe, takie jak atmosfera, czas, geografia i klimat. Trudno jest uzyskać stabilne, powtarzalne i kontrolowane światło słoneczne w czasie i nie może spełnić wymagań eksperymentów ilościowych, kalibracji przyrządów i testów wydajności. Dlatego symulatory słoneczne są często wykorzystywane jako sprzęt doświadczalny lub kalibracyjny do symulacji fizycznych i geometrycznych właściwości promieniowania słonecznego.
Diody elektroluminescencyjne (LED) stopniowo stały się gorącym źródłem światła w symulatorach słonecznych ze względu na ich wysoką wydajność, ochronę środowiska, bezpieczeństwo i stabilność. Obecnie symulator słoneczny LED realizuje głównie symulację charakterystyk 3A na określonej płaszczyźnie oraz zmieniającego się naziemnego widma słonecznego. Trudno jest symulować charakterystykę geometryczną światła słonecznego przy wymaganiu oświetlenia o stałej słonecznej (100mW/cm2).
Recently, Xiong Daxi's team from Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology, Chinese Academy of Sciences, designed a distributed high thermal conductivity single crystal COB package based on a high-power vertical structure narrow-band LED light source to achieve a stable output of high optical power density.
Rysunek 1 Graficzne podsumowanie symulatora słonecznego
Jednocześnie proponuje się metodę skoncentrowania światła z pełną aperturą diody LED dużej-mocy za pomocą super-półkulistej soczewki chigującej oraz zestawu zakrzywionych wielo-całek źródłowych System kolimacji jest zbudowany w celu zakończenia kolimacji i homogenizacji źródła światła o pełnym-widma w zakresie objętości. . Naukowcy wykorzystali ogniwa słoneczne z polikrystalicznego krzemu do przeprowadzenia kontrolowanych eksperymentów na zewnętrznym świetle słonecznym i symulatorze słonecznym w równych warunkach, weryfikując dokładność widmową i spójność azymutalną symulatora słonecznego.
The solar simulator proposed in this study achieves class 3A illumination with 1 solar constant irradiance in a test plane of at least 5cm x 5cm. At the center of the beam, within the working distance of 5cm to 10cm, the irradiance volume spatial inhomogeneity is less than 0.2 percent , the collimated beam divergence angle is ±3 degree , and the irradiance time instability is less than 0.3 percent . Uniform illumination can be achieved within the volume space, and its output beam satisfies the cosine law in the test area.
Rysunek 2 matryce LED o różnych szczytowych długościach fal
Ponadto naukowcy opracowali również oprogramowanie do arbitralnego dopasowania i kontroli widma słonecznego, które po raz pierwszy realizowało symulację przyziemnego widma słonecznego i orientacji słonecznej w różnych warunkach. Te cechy czynią go ważnym narzędziem badawczym w dziedzinie fotowoltaiki słonecznej, fotochemii i fotobiologii.
Rys. 3 Rozkład natężenia promieniowania na powierzchni docelowej prostopadle do wiązki przy odległości roboczej 100 mm. (a) Znormalizowany rozkład zmierzonych wartości prądu w modelu 3D; (b) Mapa rozkładu niejednorodności natężenia napromieniowania klasy A (poniżej 2 procent) (obszar żółty); (c) Klasa B (mniej niż 5 procent) niejednorodności natężenia napromieniowania Mapa rozkładu jednorodności (obszar żółty); (D) prawdziwy strzał plamki świetlnej
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Solar Energy pod tytułem Symulator słoneczny oparty na technologii LED- dla ziemskich widm i orientacji słonecznych.
