A Kínai Tudományos Akadémia haladást ért el a LED-es napelemes szimulációs technológia terén

A földi napsugárzást nagymértékben befolyásolják a környezeti tényezők, például a légkör, az idő, a földrajz és az éghajlat. Nehéz időben stabil, megismételhető és szabályozható napfényt előállítani, és nem felel meg a kvantitatív kísérletek, a műszerkalibrálás és a teljesítményvizsgálat követelményeinek. Ezért a szoláris szimulátorokat gyakran használják kísérleti vagy kalibráló berendezésként a napsugárzás fizikai és geometriai tulajdonságainak szimulálására.

A fénykibocsátó diódák (LED) nagy hatékonyságuk, környezetvédelmük, biztonságuk és stabilitásuk miatt fokozatosan a napelemes szimulátorok forró fényforrásává váltak. A LED-es szoláris szimulátor jelenleg elsősorban a 3A karakterisztikák egy adott síkon való szimulációját és a változó talaj-napspektrumot valósítja meg. Nehéz szimulálni a napfény geometriai jellemzőit a szoláris állandó (100 mW/cm2) megvilágítás követelménye mellett.

A közelmúltban Xiong Daxi csapata, a Kínai Tudományos Akadémia Suzhou Orvosbiológiai Mérnöki és Technológiai Intézetéből egy elosztott, nagy hővezető képességű egykristály COB-csomagot tervezett, amely nagy teljesítményű függőleges szerkezetű keskeny sávú LED-es fényforráson alapul, hogy stabil, magas teljesítményt érjen el. optikai teljesítménysűrűség.

1. ábra A napelemes szimulátor grafikus összefoglalása

Ezzel egyidejűleg javasolt egy módszert a fény koncentrálására nagy teljesítményű LED teljes apertúrájával szuper-félgömb alakú csilingelő lencsék segítségével, és egy ívelt, több forrásból álló integrált kollimációs rendszert építettek fel, hogy befejezze a kollimációt és homogenizálást. teljes spektrumú fényforrás a térfogati tértartományban. . A kutatók polikristályos szilícium napelemek segítségével ellenőrzött kísérleteket végeztek kültéri napfénnyel és napelemes szimulátorral egyenlő feltételek mellett, ellenőrizve a napelem szimulátor spektrális pontosságát és azimutális konzisztenciáját.

Az ebben a tanulmányban javasolt szoláris szimulátor 3A osztályú megvilágítást ér el 1 állandó szoláris besugárzással egy legalább 5 cm x 5 cm-es tesztsíkban. A nyaláb közepén, 5-10 cm munkatávolságon belül a besugárzás térfogatának térbeli inhomogenitása kisebb, mint 0,2%, a kollimált nyaláb divergencia szöge ±3°, és a besugárzási idő instabilitása kisebb, mint 0,3%. A térfogattéren belül egyenletes megvilágítás érhető el, kimenő nyalábja pedig megfelel a koszinusztörvénynek a vizsgálati területen.



2. ábra Különböző csúcshullámhosszú LED-tömbök

Emellett a kutatók tetszőleges szoláris spektrum illesztő és vezérlő szoftvert is kidolgoztak, amely először valósította meg a földi napspektrum és a szoláris orientáció egyidejű szimulációját különböző körülmények között. Ezek a jellemzők fontos kutatási eszközzé teszik a szoláris fotovoltaikus ipar, a fotokémia és a fotobiológia területén.



3. ábra A célfelület besugárzási eloszlása ​​a sugárra merőlegesen, ha a munkatávolság 100 mm. (a) A mért áramértékek normalizált 3D modelleloszlása; b) Az A osztályú (2%-nál kisebb) besugárzási inhomogenitás eloszlási térképe (sárga terület); (c) B osztály (kevesebb, mint 5%) besugárzási inhomogenitás Az egyenletesség eloszlási térképe (sárga terület); (D) valódi felvétel a fényfoltról

A kutatási eredmények a Solar Energy-ben jelentek meg LED-alapú szoláris szimulátor földi napspektrumokhoz és tájolásokhoz címmel.