Viện Khoa học Trung Quốc đạt được tiến bộ trong công nghệ mô phỏng năng lượng mặt trời LED

Bức xạ mặt trời mặt đất bị ảnh hưởng rất lớn bởi các yếu tố môi trường như khí quyển, thời gian, địa lý, khí hậu. Rất khó để có được ánh sáng mặt trời ổn định, có thể lặp lại và có thể kiểm soát kịp thời và không thể đáp ứng các yêu cầu của thí nghiệm định lượng, hiệu chuẩn thiết bị và kiểm tra hiệu suất. Do đó, thiết bị mô phỏng năng lượng mặt trời thường được sử dụng làm thiết bị thí nghiệm hoặc hiệu chuẩn để mô phỏng các tính chất vật lý và hình học của bức xạ mặt trời.

Điốt phát sáng (LED) dần trở thành nguồn sáng nóng cho các thiết bị mô phỏng năng lượng mặt trời nhờ hiệu suất cao, bảo vệ môi trường, an toàn và ổn định. Hiện tại, bộ mô phỏng năng lượng mặt trời LED chủ yếu thực hiện mô phỏng các đặc tính 3A trên một mặt phẳng cụ thể và quang phổ mặt trời thay đổi trên mặt đất. Rất khó để mô phỏng các đặc tính hình học của ánh sáng mặt trời với yêu cầu chiếu sáng không đổi năng lượng mặt trời (100mW/cm2).

Gần đây, nhóm của Xiong Daxi từ Viện Kỹ thuật và Công nghệ Y sinh Tô Châu, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, đã thiết kế gói COB đơn tinh thể có độ dẫn nhiệt cao phân tán dựa trên nguồn sáng LED dải hẹp cấu trúc thẳng đứng công suất cao để đạt được công suất ổn định cao. mật độ công suất quang

Hình 1 Tóm tắt đồ họa của mô phỏng năng lượng mặt trời

Đồng thời, đề xuất phương pháp tập trung ánh sáng với khẩu độ tối đa của đèn LED công suất cao bằng cách sử dụng thấu kính chiming siêu bán cầu và một bộ hệ thống chuẩn trực tích hợp đa nguồn cong được chế tạo để hoàn thành quá trình chuẩn trực và đồng nhất của nguồn sáng toàn phổ trong phạm vi không gian âm lượng. . Các nhà nghiên cứu đã sử dụng pin mặt trời silicon đa tinh thể để tiến hành các thí nghiệm có kiểm soát trên ánh sáng mặt trời ngoài trời và thiết bị mô phỏng mặt trời trong các điều kiện như nhau, xác minh độ chính xác quang phổ và tính nhất quán phương vị của thiết bị mô phỏng mặt trời.

Bộ mô phỏng năng lượng mặt trời được đề xuất trong nghiên cứu này đạt được độ chiếu sáng loại 3A với bức xạ mặt trời không đổi 1 trong mặt phẳng thử nghiệm có kích thước ít nhất là 5cm x 5cm. Ở trung tâm của chùm tia, trong khoảng cách làm việc từ 5 cm đến 10 cm, độ không đồng nhất về không gian của khối lượng bức xạ nhỏ hơn 0,2%, góc phân kỳ của chùm tia chuẩn trực là ± 3 ° và độ không ổn định về thời gian chiếu xạ nhỏ hơn 0,3%. Có thể đạt được độ chiếu sáng đồng đều trong không gian thể tích và chùm tia đầu ra của nó thỏa mãn định luật cosin trong khu vực thử nghiệm.



Hình 2 Mảng LED có bước sóng cực đại khác nhau

Ngoài ra, các nhà nghiên cứu cũng phát triển phần mềm điều khiển và điều chỉnh quang phổ mặt trời tùy ý, lần đầu tiên phần mềm này thực hiện mô phỏng đồng thời quang phổ mặt trời mặt đất và hướng mặt trời trong các điều kiện khác nhau. Những đặc điểm này làm cho nó trở thành một công cụ nghiên cứu quan trọng trong các lĩnh vực công nghiệp quang điện mặt trời, quang hóa và quang sinh học.



Hình 3 Sự phân bố bức xạ của bề mặt mục tiêu vuông góc với chùm tia khi khoảng cách làm việc là 100mm. (a) Phân phối mô hình 3D chuẩn hóa của các giá trị hiện tại đo được; (b) Bản đồ phân bố bức xạ không đồng nhất loại A (nhỏ hơn 2%) (vùng màu vàng); (c) Loại B (nhỏ hơn 5%) độ không đồng nhất của bức xạ Bản đồ phân bố độ đồng đều (vùng màu vàng); (D) ảnh thật của điểm sáng

Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Năng lượng mặt trời với tiêu đề Mô phỏng năng lượng mặt trời dựa trên đèn LED để định hướng và quang phổ mặt trời trên mặt đất.