Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok membuat kemajuan dalam teknologi simulasi surya LED

Radiasi matahari di bumi sangat dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti atmosfer, waktu, geografi, dan iklim. Sulit untuk mendapatkan sinar matahari yang stabil, berulang, dan terkendali pada waktunya, serta tidak dapat memenuhi persyaratan eksperimen kuantitatif, kalibrasi instrumen, dan pengujian kinerja. Oleh karena itu, simulator surya sering digunakan sebagai peralatan eksperimen atau kalibrasi untuk mensimulasikan sifat fisik dan geometri radiasi matahari.

Dioda pemancar cahaya (LED) secara bertahap menjadi sumber cahaya panas untuk simulator surya karena efisiensinya yang tinggi, perlindungan lingkungan, keamanan dan stabilitas. Saat ini, simulator surya LED terutama merealisasikan simulasi karakteristik 3A pada bidang tertentu dan perubahan spektrum matahari di permukaan tanah. Sulit untuk mensimulasikan karakteristik geometris sinar matahari di bawah persyaratan pencahayaan konstan matahari (100mW/cm2).

Baru-baru ini, tim Xiong Daxi dari Institut Teknik dan Teknologi Biomedis Suzhou, Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, merancang paket COB kristal tunggal dengan konduktivitas termal tinggi yang terdistribusi berdasarkan sumber cahaya LED pita sempit berstruktur vertikal berdaya tinggi untuk mencapai keluaran tinggi yang stabil. kepadatan daya optik.

Gambar 1 Ringkasan grafis dari simulator surya

Pada saat yang sama, metode pemusatan cahaya dengan bukaan penuh LED berdaya tinggi dengan menggunakan lensa denting super-hemisferis diusulkan, dan seperangkat sistem kolimasi integral multi-sumber melengkung dibangun untuk menyelesaikan kolimasi dan homogenisasi dari cahaya. sumber cahaya spektrum penuh dalam rentang ruang volume. . Para peneliti menggunakan sel surya silikon polikristalin untuk melakukan eksperimen terkontrol pada sinar matahari luar ruangan dan simulator surya dalam kondisi yang sama, memverifikasi keakuratan spektral dan konsistensi azimut dari simulator surya.

Simulator surya yang diusulkan dalam penelitian ini mencapai iluminasi kelas 3A dengan 1 iradiasi konstan matahari pada bidang uji minimal 5cm x 5cm. Di tengah berkas, dalam jarak kerja 5cm hingga 10cm, ketidakhomogenan spasial volume radiasi kurang dari 0,2%, sudut divergensi berkas terkolimasi ±3°, dan ketidakstabilan waktu radiasi kurang dari 0,3%. Penerangan seragam dapat dicapai dalam ruang volume, dan sinar keluarannya memenuhi hukum kosinus di area pengujian.



Gambar 2 Rangkaian LED dengan panjang gelombang puncak berbeda

Selain itu, para peneliti juga mengembangkan perangkat lunak penyesuaian dan kontrol spektrum matahari secara sewenang-wenang, yang untuk pertama kalinya merealisasikan simulasi simultan spektrum matahari di darat dan orientasi matahari dalam kondisi berbeda. Karakteristik ini menjadikannya alat penelitian penting di bidang industri fotovoltaik surya, fotokimia, dan fotobiologi.



Gambar 3 Distribusi radiasi permukaan target tegak lurus sinar ketika jarak kerja 100mm. (a) Distribusi model 3D yang dinormalisasi dari nilai arus terukur; (b) Peta sebaran ketidakhomogenan radiasi kelas A (kurang dari 2%) (daerah kuning); (c) Ketidakhomogenan penyinaran Kelas B (kurang dari 5%) Peta sebaran keseragaman (daerah kuning); (D) tembakan nyata dari titik cahaya

Hasil penelitiannya dipublikasikan di Solar Energy dengan judul simulator surya berbasis LED untuk spektrum dan orientasi matahari terestrial.