Η Κινεζική Ακαδημία Επιστημών σημειώνει πρόοδο στην τεχνολογία προσομοίωσης ηλιακής ενέργειας LED

Η επίγεια ηλιακή ακτινοβολία επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως η ατμόσφαιρα, ο χρόνος, η γεωγραφία και το κλίμα. Είναι δύσκολο να επιτευχθεί σταθερό, επαναλαμβανόμενο και ελεγχόμενο ηλιακό φως εγκαίρως και δεν μπορεί να ανταποκριθεί στις απαιτήσεις ποσοτικών πειραμάτων, βαθμονόμησης οργάνων και δοκιμών απόδοσης. Ως εκ τούτου, οι ηλιακοί προσομοιωτές χρησιμοποιούνται συχνά ως πειραματικός εξοπλισμός ή εξοπλισμός βαθμονόμησης για την προσομοίωση των φυσικών και γεωμετρικών ιδιοτήτων της ηλιακής ακτινοβολίας.

Οι δίοδοι εκπομπής φωτός (LED) έχουν γίνει σταδιακά πηγή ζεστού φωτός για ηλιακούς προσομοιωτές λόγω της υψηλής απόδοσης, της προστασίας του περιβάλλοντος, της ασφάλειας και της σταθερότητάς τους. Επί του παρόντος, ο ηλιακός προσομοιωτής LED πραγματοποιεί κυρίως την προσομοίωση των χαρακτηριστικών 3Α σε ένα συγκεκριμένο επίπεδο και το μεταβαλλόμενο ηλιακό φάσμα εδάφους. Είναι δύσκολο να προσομοιωθούν τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά του ηλιακού φωτός υπό την απαίτηση ηλιακού σταθερού φωτισμού (100mW/cm2).

Πρόσφατα, η ομάδα του Xiong Daxi από το Ινστιτούτο Βιοϊατρικής Μηχανικής και Τεχνολογίας Suzhou, Κινεζική Ακαδημία Επιστημών, σχεδίασε ένα διανεμημένο πακέτο μονοκρυστάλλου COB υψηλής θερμικής αγωγιμότητας που βασίζεται σε μια πηγή φωτός LED στενής ζώνης κάθετης δομής υψηλής ισχύος για να επιτύχει σταθερή απόδοση υψηλής πυκνότητα οπτικής ισχύος.

Εικόνα 1 Γραφική περίληψη του ηλιακού προσομοιωτή

Ταυτόχρονα, προτείνεται μια μέθοδος συγκέντρωσης φωτός με πλήρες διάφραγμα LED υψηλής ισχύος με τη χρήση υπερημισφαιρικού φακού ηχητικής κλήσης και ένα σύνολο καμπυλωτών ενσωματωμένων συστημάτων παραμόρφωσης πολλαπλών πηγών για την ολοκλήρωση της ευθυγράμμισης και ομογενοποίησης του πηγή φωτός πλήρους φάσματος στο εύρος του χώρου όγκου. . Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ηλιακά κύτταρα πολυκρυσταλλικού πυριτίου για να πραγματοποιήσουν ελεγχόμενα πειράματα σε υπαίθριο ηλιακό φως και έναν ηλιακό προσομοιωτή υπό ίσες συνθήκες, επαληθεύοντας τη φασματική ακρίβεια και την αζιμουθιακή συνέπεια του ηλιακού προσομοιωτή.

Ο ηλιακός προσομοιωτής που προτείνεται σε αυτή τη μελέτη επιτυγχάνει φωτισμό κλάσης 3Α με 1 ηλιακή σταθερή ακτινοβολία σε επίπεδο δοκιμής τουλάχιστον 5 cm x 5 cm. Στο κέντρο της δέσμης, εντός της απόστασης εργασίας από 5 cm έως 10 cm, η χωρική ανομοιογένεια του όγκου ακτινοβολίας είναι μικρότερη από 0,2%, η ευθυγραμμισμένη γωνία απόκλισης δέσμης είναι ±3° και η αστάθεια χρόνου ακτινοβολίας είναι μικρότερη από 0,3%. Ο ομοιόμορφος φωτισμός μπορεί να επιτευχθεί εντός του χώρου όγκου και η δέσμη εξόδου της ικανοποιεί τον νόμο συνημιτόνου στην περιοχή δοκιμής.



Σχήμα 2 Συστοιχίες LED με διαφορετικά μήκη κύματος κορυφής

Επιπλέον, οι ερευνητές ανέπτυξαν επίσης αυθαίρετο λογισμικό προσαρμογής και ελέγχου ηλιακού φάσματος, το οποίο για πρώτη φορά πραγματοποίησε την ταυτόχρονη προσομοίωση του ηλιακού φάσματος εδάφους και τον ηλιακό προσανατολισμό υπό διαφορετικές συνθήκες. Αυτά τα χαρακτηριστικά το καθιστούν σημαντικό ερευνητικό εργαλείο στους τομείς της βιομηχανίας ηλιακών φωτοβολταϊκών, της φωτοχημείας και της φωτοβιολογίας.



Εικ. 3 Η κατανομή ακτινοβολίας της επιφάνειας στόχου κάθετα στη δοκό όταν η απόσταση εργασίας είναι 100 mm. (α) Κανονοποιημένη κατανομή τρισδιάστατων μοντέλων των μετρούμενων τιμών ρεύματος. (β) Χάρτης κατανομής κατηγορίας Α (λιγότερο από 2%) ανομοιογένειας ακτινοβολίας (κίτρινη περιοχή). (γ) Κατηγορία Β (λιγότερο από 5%) ανομοιογένεια ακτινοβολίας Χάρτης κατανομής ομοιομορφίας (κίτρινη περιοχή). (Δ) πραγματικό πλάνο φωτεινού σημείου

Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν στο Solar Energy με τον τίτλο ηλιακός προσομοιωτής βασισμένος σε LED για επίγεια ηλιακά φάσματα και προσανατολισμούς.