Китайская академия наук добилась прогресса в технологии светодиодного моделирования солнечной энергии

Солнечная радиация Земли сильно зависит от факторов окружающей среды, таких как атмосфера, время, география и климат. Трудно вовремя получить стабильный, повторяемый и контролируемый солнечный свет, и он не может удовлетворить требования количественных экспериментов, калибровки приборов и испытаний производительности. Поэтому солнечные симуляторы часто используются в качестве экспериментального или калибровочного оборудования для моделирования физических и геометрических свойств солнечного излучения.

Светодиоды (LED) постепенно стали популярным источником света для солнечных симуляторов благодаря их высокой эффективности, защите окружающей среды, безопасности и стабильности. В настоящее время светодиодный солнечный симулятор в основном реализует моделирование характеристик 3А в определенной плоскости и изменяющегося солнечного спектра земли. Трудно смоделировать геометрические характеристики солнечного света при условии освещенности с солнечной постоянной (100 мВт/см2).

Недавно команда Сюн Даси из Института биомедицинской инженерии и технологий Сучжоу Китайской академии наук разработала распределенный монокристаллический корпус COB с высокой теплопроводностью на основе мощного узкополосного светодиодного источника света с вертикальной структурой для достижения стабильного выходного сигнала высокой мощности. плотность оптической мощности.

Рисунок 1. Графическое представление солнечного симулятора.

В то же время предлагается метод концентрации света с полной апертурой мощного светодиода с использованием суперполусферической световой линзы, а также создается набор изогнутой интегральной коллимационной системы с несколькими источниками для завершения коллимации и гомогенизации источник света полного спектра в объемно-космическом диапазоне. . Исследователи использовали солнечные элементы из поликристаллического кремния для проведения контролируемых экспериментов с наружным солнечным светом и солнечным симулятором в равных условиях, проверяя спектральную точность и азимутальную согласованность солнечного симулятора.

Имитатор солнечной энергии, предложенный в этом исследовании, обеспечивает освещение класса 3А с 1 солнечной постоянной освещенностью в испытательной плоскости размером не менее 5 см х 5 см. В центре луча, на рабочем расстоянии от 5 см до 10 см, пространственная неоднородность объема излучения составляет менее 0,2%, угол расхождения коллимированного луча составляет ± 3 °, а нестабильность излучения во времени составляет менее 0,3%. Равномерное освещение может быть достигнуто в объеме пространства, а его выходной луч удовлетворяет закону косинуса в тестовой зоне.



Рисунок 2. Светодиодные матрицы с разными пиковыми длинами волн.

Кроме того, исследователи также разработали произвольное программное обеспечение для подбора и управления солнечным спектром, которое впервые реализовало одновременное моделирование наземного солнечного спектра и солнечной ориентации в различных условиях. Эти характеристики делают его важным исследовательским инструментом в области солнечной фотоэлектрической промышленности, фотохимии и фотобиологии.



Рис. 3. Распределение излучения целевой поверхности, перпендикулярной лучу, на рабочем расстоянии 100 мм. (а) Нормализованная трехмерная модель распределения измеренных значений тока; (б) Карта распределения неоднородности освещенности класса А (менее 2%) (желтая область); (c) Класс B (менее 5%), карта распределения неоднородности излучения (желтая область); (D) реальный снимок светового пятна

Результаты исследования были опубликованы в журнале Solar Energy под названием «Солнечный симулятор на основе светодиодов для земных солнечных спектров и ориентаций».