地上の日射量は、大気、時間、地理、気候などの環境要因の影響を大きく受けます。 安定した、再現性のある、制御可能な太陽光を時間内に取得することは困難であり、定量的実験、機器のキャリブレーション、およびパフォーマンステストの要件を満たすことができません。 したがって、太陽シミュレータは、太陽放射の物理的および幾何学的特性をシミュレートするための実験装置または校正装置としてよく使用されます。
発光ダイオード（LED）は、その高効率、環境保護、安全性、安定性により、ソーラーシミュレーターのホット光源になりつつあります。 現在、LEDソーラーシミュレーターは、主に特定の平面上の3A特性と変化する地上の太陽スペクトルのシミュレーションを実現しています。 太陽定数（100mW / cm2）の照明の要件の下で、太陽光の幾何学的特性をシミュレートすることは困難です。
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.
図1ソーラーシミュレーターの図解要約
同時に、超-半球型チャイムレンズと湾曲したマルチ-光源積分のセットを使用して、高-パワーLEDの全口径で光を集中させる方法が提案されています。コリメーションシステムは、ボリューム空間範囲のフル-スペクトル光源のコリメーションと均質化を完了するように構築されています。 。 研究者らは、多結晶シリコン太陽電池を使用して、屋外の太陽光と太陽シミュレーターの制御された実験を同じ条件下で実施し、太陽シミュレーターのスペクトル精度と方位角の一貫性を検証しました。
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.
図2ピーク波長が異なるLEDアレイ
さらに、研究者たちは、任意の太陽スペクトルフィッティングおよび制御ソフトウェアも開発しました。これにより、地上の太陽スペクトルとさまざまな条件下での太陽の向きの同時シミュレーションが初めて実現されました。 これらの特性により、太陽光発電産業、光化学、光生物学の分野で重要な研究ツールとなっています。
図3作動距離100mm時のビームに垂直なターゲット表面の放射照度分布。 （a）測定された電流値の正規化された3Dモデル分布。 （b）クラスA（2％未満）の放射照度の不均一性（黄色の領域）の分布図。 （c）クラスB（5％未満）放射照度の不均一性均一性の分布図（黄色の領域）。 （D）ライトスポットの実際のショット
研究結果は、地上の太陽スペクトルと方向のためのLED-ベースの太陽シミュレーターというタイトルでSolarEnergyに公開されました。
