Pozemní sluneční záření je výrazně ovlivněno faktory prostředí, jako je atmosféra, čas, geografie a klima. Je obtížné získat stabilní, opakovatelné a kontrolovatelné sluneční světlo v čase a nemůže splnit požadavky kvantitativních experimentů, kalibrace přístrojů a testování výkonu. Proto se solární simulátory často používají jako experimentální nebo kalibrační zařízení pro simulaci fyzikálních a geometrických vlastností slunečního záření.
Světelné-diody (LED) se díky své vysoké účinnosti, ochraně životního prostředí, bezpečnosti a stabilitě postupně staly zdrojem horkého světla pro solární simulátory. V současné době LED solární simulátor realizuje především simulaci 3A charakteristik na konkrétní rovině a měnící se pozemní sluneční spektrum. Je obtížné simulovat geometrické charakteristiky slunečního světla při požadavku konstantního slunečního osvětlení (100 mW/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.
Obrázek 1 Grafické shrnutí solárního simulátoru
Současně je navržena metoda koncentrace světla s plnou aperturou vysoce výkonné LED diody -pomocí super-polomférické chmingové čočky a sady zakřivených více-zdrojových integrálních kolimační systém je zkonstruován tak, aby dokončil kolimaci a homogenizaci celo-spektrálního světelného zdroje v objemovém prostoru. . Vědci použili polykrystalické křemíkové solární články k provádění řízených experimentů na venkovním slunečním světle a solárním simulátoru za stejných podmínek, přičemž ověřovali spektrální přesnost a azimutální konzistenci solárního simulátoru.
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.
Obrázek 2 LED pole s různými špičkovými vlnovými délkami
Kromě toho výzkumníci také vyvinuli libovolný software pro přizpůsobení a ovládání slunečního spektra, který poprvé realizoval současnou simulaci pozemního slunečního spektra a sluneční orientace za různých podmínek. Tyto vlastnosti z něj činí důležitý výzkumný nástroj v oblasti solárního fotovoltaického průmyslu, fotochemie a fotobiologie.
Obr. 3 Rozložení ozáření cílového povrchu kolmo k paprsku při pracovní vzdálenosti 100 mm. (a) Normalizované rozdělení 3D modelu naměřených hodnot proudu; (b) Mapa rozložení nehomogenity ozáření třídy A (méně než 2 procenta) (žlutá oblast); c) Třída B (méně než 5 procent) nehomogenita ozáření Distribuční mapa rovnoměrnosti (žlutá oblast); (D) skutečný záběr světelné skvrny
Výsledky výzkumu byly publikovány v Solar Energy pod názvem solární simulátor na bázi LED-pro pozemská sluneční spektra a orientace.
