La radiació solar terrestre es veu molt afectada per factors ambientals com l'atmosfera, el temps, la geografia i el clima. És difícil obtenir llum solar estable, repetible i controlable a temps, i no pot satisfer els requisits d'experiments quantitatius, calibratge d'instruments i proves de rendiment. Per tant, els simuladors solars s'utilitzen sovint com a equips experimentals o de calibratge per simular les propietats físiques i geomètriques de la radiació solar.
Els díodes emissors de llum (LED) s'han convertit gradualment en una font de llum calenta per als simuladors solars a causa de la seva alta eficiència, protecció del medi ambient, seguretat i estabilitat. En l'actualitat, el simulador solar LED realitza principalment la simulació de característiques 3A en un pla específic i l'espectre solar terrestre canviant. És difícil simular les característiques geomètriques de la llum solar sota el requisit d'una il·luminació constant solar (100mW / cm2).
Recentment, l'equip de Xiong Daxi de l'Institut Suzhou d'Enginyeria Biomèdica i Tecnologia, Acadèmia Xinesa de Ciències, va dissenyar un paquet COB d'alta conductivitat tèrmica distribuït basat en una estructura vertical d'alta potència de banda estreta font de llum LED per aconseguir una sortida estable d'alta densitat de potència òptica.
Figura 1 Resum gràfic del simulador solar
Al mateix temps, es proposa un mètode de concentració de la llum amb obertura completa de LED d'alta potència mitjançant l'ús d'una lent de chiming super-hemisfèrica, i es construeix un conjunt de sistema de col·limació integral de múltiples fonts corbes per completar la col·limació i homogeneïtzació de la font de llum d'espectre complet en el rang d'espai de volum. . Els investigadors van utilitzar cèl·lules solars de silici policristal·lí per dur a terme experiments controlats amb la llum solar exterior i un simulador solar en igualtat de condicions, verificant la precisió espectral i la consistència azimutal del simulador solar.
El simulador solar proposat en aquest estudi aconsegueix la il·luminació de classe 3A amb 1 irradiància constant solar en un pla de prova d'almenys 5cm x 5cm. Al centre del feix, dins de la distància de treball de 5 cm a 10 cm, el volum d'irradiància la inhomogeneïtat espacial és inferior al 0,2%, l'angle de divergència del feix col·llimat és de ±3°, i la inestabilitat del temps d'irradiància és inferior al 0,3%. La il·luminació uniforme es pot aconseguir dins de l'espai de volum, i el seu feix de sortida satisfà la llei del cosinus a l'àrea de prova.
Matrius LED de la figura 2 amb diferents longituds d'ona màximes
A més, els investigadors també van desenvolupar un programari arbitrari d'ajust i control de l'espectre solar, que per primera vegada va realitzar la simulació simultània de l'espectre solar terrestre i l'orientació solar en diferents condicions. Aquestes característiques la converteixen en una important eina de recerca en els camps de la indústria solar fotovoltaica, la fotoquímica i la fotobiologia.
Fig. 3 La distribució d'irradiància de la superfície objectiu perpendicular al feix quan la distància de treball és de 100 mm. (a) Distribució normalitzada del model 3D dels valors de corrent mesurats; (b) Mapa de distribució de la classe A (menys del 2%) d'inhomogeneïtat d'irradiància (zona groga); (c) Classe B (menys del 5%) irradiància mapa de distribució de la uniformitat (zona groga); (D) tret real del punt de llum
Els resultats de la investigació es van publicar a Solar Energy sota el títol de simulador solar basat en LED per a espectres i orientacions solars terrestres.
