آکادمی علوم چین در فناوری شبیه سازی خورشیدی LED پیشرفت کرده است

تابش خورشیدی زمینی به شدت تحت تأثیر عوامل محیطی مانند جو، زمان، جغرافیا و آب و هوا قرار دارد. به دست آوردن نور خورشید پایدار، قابل تکرار و قابل کنترل در زمان دشوار است و نمی تواند الزامات آزمایشات کمی، کالیبراسیون ابزار و تست عملکرد را برآورده کند. بنابراین، شبیه سازهای خورشیدی اغلب به عنوان تجهیزات آزمایشی یا کالیبراسیون برای شبیه سازی خواص فیزیکی و هندسی تابش خورشیدی استفاده می شوند.

دیودهای ساطع نور (LED) به دلیل کارایی بالا، حفاظت از محیط زیست، ایمنی و پایداری به تدریج به منبع نور داغ برای شبیه سازهای خورشیدی تبدیل شده اند. در حال حاضر، شبیه‌ساز خورشیدی LED عمدتاً شبیه‌سازی ویژگی‌های 3A را در یک صفحه خاص و طیف خورشیدی زمین در حال تغییر انجام می‌دهد. شبیه سازی ویژگی های هندسی نور خورشید تحت نیاز یک نور ثابت خورشیدی (100mW/cm2) دشوار است.

اخیراً، تیم Xiong Daxi از مؤسسه مهندسی و فناوری بیومدیکال سوژو، آکادمی علوم چین، یک بسته COB تک کریستالی با رسانایی حرارتی بالا توزیع شده بر اساس یک منبع نور LED باند باریک ساختار عمودی با قدرت بالا برای دستیابی به خروجی پایدار با کیفیت بالا طراحی کردند. چگالی توان نوری

شکل 1 خلاصه گرافیکی شبیه ساز خورشیدی

در عین حال، روشی برای تمرکز نور با دیافراگم کامل LED پرقدرت با استفاده از یک لنز صدای زنگ فوق‌العاده نیم‌کره پیشنهاد شده است و مجموعه‌ای از سیستم منحنی منحنی چندمنظوره انتگرال کولیماسیون برای تکمیل همسان‌سازی و همگن سازی ساخته شده است. منبع نور تمام طیف در محدوده فضای حجمی . محققان از سلول‌های خورشیدی سیلیکونی پلی کریستالی برای انجام آزمایش‌های کنترل‌شده بر روی نور خورشید در فضای باز و شبیه‌ساز خورشیدی در شرایط مساوی استفاده کردند و دقت طیفی و ثبات آزیموتال شبیه‌ساز خورشیدی را تأیید کردند.

شبیه‌ساز خورشیدی پیشنهادی در این مطالعه به روشنایی کلاس 3A با 1 تابش خورشیدی ثابت در یک صفحه آزمایشی حداقل 5 سانتی‌متر در 5 سانتی‌متر دست می‌یابد. در مرکز پرتو، در فاصله کاری 5 سانتی‌متر تا 10 سانتی‌متر، ناهمگنی فضایی حجم تابش کمتر از 0.2٪، زاویه واگرایی پرتو همسو شده 3± درجه و ناپایداری زمان تابش کمتر از 0.3٪ است. روشنایی یکنواخت را می توان در فضای حجم به دست آورد و پرتو خروجی آن قانون کسینوس را در منطقه آزمایش برآورده می کند.



شکل 2 آرایه های LED با طول موج های مختلف

علاوه بر این، محققان همچنین نرم‌افزار کنترل و اتصال طیف خورشیدی دلخواه را توسعه دادند که برای اولین بار شبیه‌سازی همزمان طیف خورشیدی زمین و جهت گیری خورشیدی را در شرایط مختلف دریافتند. این ویژگی‌ها آن را به یک ابزار تحقیقاتی مهم در زمینه‌های صنعت فتوولتائیک خورشیدی، فتوشیمی و فوتوبیولوژی تبدیل می‌کند.



شکل 3 توزیع تابش سطح هدف عمود بر تیر زمانی که فاصله کاری 100 میلی متر است. (الف) توزیع مدل سه بعدی عادی مقادیر جریان اندازه گیری شده؛ (ب) نقشه توزیع کلاس A (کمتر از 2%) ناهمگنی تابش (ناحیه زرد). (ج) کلاس B (کمتر از 5%) ناهمگنی تابش نقشه توزیع یکنواختی (منطقه زرد). (د) شات واقعی از نقطه نور

نتایج تحقیق در Solar Energy تحت عنوان شبیه‌ساز خورشیدی مبتنی بر LED برای طیف‌ها و جهت‌گیری‌های خورشیدی زمینی منتشر شد.