Radiasi matahari tanah sangat dipengaruhi oleh faktor lingkungan seperti atmosfer, waktu, geografi, dan iklim. Sulit untuk mendapatkan sinar matahari yang stabil, berulang, dan terkendali tepat waktu, dan tidak dapat memenuhi persyaratan eksperimen kuantitatif, kalibrasi instrumen, dan pengujian kinerja. Oleh karena itu, simulator surya sering digunakan sebagai peralatan eksperimental atau kalibrasi untuk mensimulasikan sifat fisik dan geometris radiasi matahari.
Cahaya-dioda pemancar (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 mewujudkan simulasi karakteristik 3A pada bidang tertentu dan spektrum matahari tanah yang berubah. Sulit untuk mensimulasikan karakteristik geometris sinar matahari di bawah persyaratan iluminasi konstanta matahari (100mW/cm2).
Recently, Xiong Daxi's team from Suzhou Institute of Biomedical Engineering and Technology, Chinese Academy of Sciences, designed a distributed high thermal conductivity single crystal COB package based on a high-power vertical structure narrow-band LED light source to achieve a stable output of high optical power density.
Gambar 1 Ringkasan grafis dari simulator surya
Pada saat yang sama, metode pemusatan cahaya dengan bukaan penuh LED daya-tinggi dengan menggunakan lensa denting setengah bola-super diusulkan, dan satu set integral sumber-berlengkung sistem kolimasi dibangun untuk melengkapi kolimasi dan homogenisasi 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 akurasi spektral dan konsistensi azimut dari simulator surya.
The solar simulator proposed in this study achieves class 3A illumination with 1 solar constant irradiance in a test plane of at least 5cm x 5cm. At the center of the beam, within the working distance of 5cm to 10cm, the irradiance volume spatial inhomogeneity is less than 0.2 percent , the collimated beam divergence angle is ±3 degree , and the irradiance time instability is less than 0.3 percent . Uniform illumination can be achieved within the volume space, and its output beam satisfies the cosine law in the test area.
Gambar 2 array LED dengan panjang gelombang puncak yang berbeda
Selain itu, para peneliti juga mengembangkan perangkat lunak pemasangan dan kontrol spektrum matahari yang sewenang-wenang, yang untuk pertama kalinya mewujudkan simulasi simultan spektrum matahari tanah dan orientasi matahari dalam kondisi yang berbeda. Karakteristik ini menjadikannya alat penelitian yang penting di bidang industri fotovoltaik surya, fotokimia, dan fotobiologi.
Gbr. 3 Distribusi radiasi dari permukaan target tegak lurus terhadap balok ketika jarak kerja adalah 100mm. (a) Distribusi model 3D yang dinormalisasi dari nilai arus terukur; (b) peta sebaran kelas A (kurang dari 2 persen ) ketidakhomogenan iradiasi (area kuning); (c) Kelas B (kurang dari 5 persen ) irradiance inhomogeneity Peta distribusi keseragaman (area kuning); (D) bidikan nyata dari titik cahaya
Hasil penelitian dipublikasikan di Solar Energy dengan judul simulator surya berbasis-LED untuk spektrum dan orientasi matahari terestrial.
