การศึกษามาตรฐานและสมรรถนะของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ชนิดไดโอดเปล่งแสง
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
เครื่องจำลองแสงอาทิตย์เป็นอุปกรณ์ที่มีความสำคัญสำหรับการวิจัยพัฒนา ทดสอบ และประเมินประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์ บทความนี้เป็นการทบทวนเอกสารที่เกี่ยวข้องกับเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ชนิดไดโอดเปล่งแสงและนำผลการสังเคราะห์เอกสารมาสรุปเป็นองค์ความรู้ใหม่ และให้ข้อสังเกตทางวิชาการที่อาจนำไปสู่ปัญหาการวิจัยใหม่ ๆ ต่อไป ผู้เขียนศึกษาบทความทางวิชาการที่เกี่ยวข้องจากวารสารวิชาการนานาชาติ ผลการศึกษาพบว่าเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ชนิดไดโอดเปล่งแสงแบ่งเป็น 2 กลุ่ม คือ เครื่องจำลองแสงอาทิตย์ที่ใช้ไดโอดเปล่งแสง และใช้ไดโอดเปล่งแสงผสมผสานหลอดทังสเตนฮาโลเจนเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ชนิดไดโอดเปล่งแสง 6 ชนิดใช้ทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์ในสภาวะมาตรฐานได้ แต่พบว่ามีสเปกตรัมแสงที่เบี่ยงเบนไปจากสเปกตรัม AM 1.5G ค่อนข้างมาก การใช้เทคนิคการผสมสีไดโอดเปล่งแสง 10-23 ชนิด ได้คุณภาพแสงที่ดีกว่าทำให้ความเบี่ยงเบนไปจากสเปกตรัมมาตรฐานลดลง และใช้ทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์ได้ในช่วงความยาวคลื่น 350-1100 นาโนเมตรได้ไดโอดเปล่งแสงที่ใช้ส่วนมากเป็นชนิดกำลังไฟฟ้าสูงใช้กับแรงดันไฟฟ้ากระแสตรง 12-36 โวลต์ ใช้วิธีควบคุมแบบอิสระด้วยแหล่งจ่ายกระแสและแรงดันคงที่ และการควบคุมสเปกตรัมของแสงจากคอมพิวเตอร์ แนวโน้มการสร้างเครื่องจำลองแสงอาทิตย์คือการออกแบบและสร้างโมดูลไดโอดเปล่งแสงที่สามารถต่อเพิ่มจำนวนโมดูลเพื่อเพิ่มพื้นที่ทดสอบแสง ปรับความเข้มแสงและสเปกตรัมแสงที่จำลองขึ้นให้เปลี่ยนแปลงไปตามเวลาแบบอัตโนมัติ และศึกษาผลกระทบของอุณหภูมิต่อสมรรถนะของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์เทียม รวมถึงแนวทางใหม่ ๆ ในการพัฒนาสมรรถนะของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ชนิดไดโอดเปล่งแสงเข้าสู่คลาสสูงสุดตามมาตรฐาน IEC 60904-9: 2020
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
ต้นฉบับที่ได้รับการตีพิมพ์ถือเป็นสิทธิของเจ้าของต้นฉบับและของวารสารวิชาการ มทร.สุวรรณภูมิ เนื้อหาบทความในวารสารเป็นแนวคิดของผู้แต่ง มิใช่เป็นความคิดเห็นของคณะกรรมการการจัดทำวารสาร และมิใช่ความรับผิดชอบของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีราชมงคลสุวรรณภูมิ
เอกสารอ้างอิง
Al-Ahmad, A. Y., Holdsworth, J., Vaughan, B., Zhou, X., Belcher, W., & Dastoor, P. (2018). LED Configuration for large area solar simulator applications. International Conference on Nanoscience and Nanotechnology. Wollongong, NSW, Australia: University of Wollongong.
Al-Ahmad, A. Y., Holdsworth, J., Vaughan, B., Sharafutdinova, G., Zhou, X., Belcher, W. J., & Dastoor, P. C. (2019). Modular LED arrays for large area solar simulation. Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 27(2), 179-189.
Al-Ahmad, A. Y., Clark, D., Holdsworth, J. L., Vaughan, B., Belcher, W. J., & Dastoor, P. C. (2022). An economic LED solar simulator design. IEEE Journal of Photovoltaics, 12(2), 521-525.
ASTM International. (2015). ASTM E927-10. Standard specification for solar simulation for photovoltaic testing. West Conshohocken, PA: ASTM International.
Bazzi, A. M., Klein, Z., Sweeney, M., Kroeger, K. P., Shenoy, P. S., & Krein, P. T. (2012). Solid-state solar simulator. IEEE Transactions on Industry Applications, 48(4), 1195-1202.
Bliss, M., Plyta, F., Betts, T. R., & Gottschalg, R. (2014). LEDs based characterisation of photovoltaic devices. International Conference on Energy Efficient LED Lighting and Solar Photovoltaic Systems Conference. Kanpur, India: Indian Institute of Technology.
Buntoung, S., Pattarapanitchai, S., Laiwarin, P., Boontaveeyuwat, E., & Janjai, S. (2022). Solar ultraviolet radiation for psoriasis treatment at Nakhon Pathom Province. Journal of Applied Research on Science and Technology (JARST), 21(1), 34-43.
da Rosa, A. V., & Ordóñez, J. C. (2022). Chapter 12 - Solar radiation. In A. V. da Rosa, & J. C. Ordóñez, (Eds.), Fundamentals of renewable energy processes (4th ed.) (pp. 519-576). Oxford: Academic Press.
Esen, V., Sağlam, Ş., & Oral, B. (2017). Light sources of solar simulators for photovoltaic devices: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 77, 1240-1250.
Esen, V., Saglam, S., Oral, B., & Esen, O. C. (2020). Spectrum measurement of variable irradiance controlled LED-based solar simulator. International Journal of Renewable Energy Research, 10(1), 109-116.
Esen, V., Saglam, S., Oral, B., & Esen, O. C, (2022). Toward class AAA LED large scale solar simulator with active cooling system for PV module tests. IEEE Journal of Photovoltaics, 12(1), 364-371.
Grandi, G., Ienina, A., & Bardhi, M. (2014). Effective low-cost hybrid LED-halogen solar simulator. IEEE Transactions on Industry Applications, 50(5), 3055-3064.
G2V Optics. (2022). Solar simulation technology. Retrieved 5 October 2022, from https://g2voptics.com/solar-simulation/
IEC Standards. (2007). IEC 60904-9 Photovoltaic devices— Part 9: Solar simulator performance requirements. International Electrotechnical Commission.
IEC Standards. (2016). IEC 60904-3 Photovoltaic devices - Part 3: Measurement principles for terrestrial photovoltaic (PV) solar devices with reference spectral irradiance data. Geneva: International Electrotechnical Commission.
JIS. (2011). JIS C 8912:1998/AMENDMENT 2:2011 Solar simulators for crystalline solar cells and modules (Amendment 2). Japanese Standards Association.
Kabir, E., Kumar, P., Kumar, S., Adelodun, A. A., & Kim, K.-H. (2018). Solar energy: Potential and future prospects. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 82, 894-900.
Kambezidis, H. D. (2022). 3.02 - The solar resource. In T. M. Letcher (Ed.), Comprehensive renewable energy (2nd Ed.) (pp. 26-117). Amsterdam: Elsevier.
Kohraku, S., & Kurokawa, K. (2003). New methods for solar cells measurement by LED solar simulator. Proceedings of World Conference Photovoltaic Energy Conversion, vol. 2, (pp. 1977-1980). Osaka, Japan: IEEE.
Kohraku, S., & Kurokawa, K. (2006). A fundamental experiment for discrete-wavelength LED solar simulator. Solar Energy Materials and Solar Cells, 90(18-19), 3364-3370.
Kolberg, D., Schubert, F., Lontke, N., Zwigart, A., & Spinner, D. M. (2011). Development of tunable close match LED solar simulator with extended spectral range to UV and IR. Energy Procedia, 8, 100-105.
Krebs, F. C., Sylvester-Hvid, K. O., & Jørgensen, M. (2010). A self-calibrating LED-based solar test platform. Progress in Photovoltaic Research and Application, 19(1), 97-112.
Laaber, D. (2022). Solar simulators. In S. Alexopoulos, & S. A. Kalogirou (Eds.), Solar thermal energy. Encyclopedia of sustainability science and technology series. New York, NY: Springer.
Leary, G., Switzer, G., Kuntz, G., & Kaiser, T. (2016). Comparison of xenon lamp-based and LED-based solar simulators. IEEE 43rd Photovoltaic Specialists Conference (PVSC) (pp. 3062-3067). Portland, OR: IEEE.
Linden, K. J., Neal, W. R., & Serreze, H. B. (2014). In K. P. Streubel, H. Jeon, L.-W. Tu, & M. Strassburg (Eds.), Adjustable spectrum LED solar simulator. Proceedings of SPIE 9003, Light-Emitting Diodes: Materials, Devices, and Applications for Solid State Lighting XVIII. SPIE. 9003 (pp. 109-117). San Francisco, California: SPIE OPTO.
López-Fraguas, E., Sánchez-Pena, J. M., & Vergaz, R. (2019). A low-cost LED-based solar simulator. IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement, 68(12), 4913-4923.
MKS Newport. (2022). Introduction to solar radiation. Retrieved 5 October 2022, from https://www.newport.com/t/introduction-to-solar-radiation
Nakajima, T., Shinoda, K., & Tsuchiya, T. (2014). Single-LED solar simulator for amorphous Si and dye-sensitized solar cells. RSC Advances, 4, 19165-19171.
Namin, A., Jivacate, C., Chenvidhya, D., Kirtikara, K., & Thongpron, J. (2012). Construction of tungsten halogen, pulsed LED, and combined tungsten halogen-LED solar simulators for solar cell - characterization and electrical parameters determination. International Journal of Photoenergy, 2012, 527820.
Namin, A., Somrak, E., Kartwibul, K., & Thongpron, J. (2013). Current-voltage characterization for solar cell at natural sunlight. RMUTI journal, 6(1), 50-65. (in Thai)
Namin, A., Jivacate, C., Chenvidhya, D., Kirtikara, K., & Thongpron, J. (2013). Determination of solar cell electrical parameters and resistances using color and white LED-based solar simulators with high amplitude pulse input voltages. Renewable Energy, 54, 131-137.
Novičkovas, A., Baguckis, A., Mekys, A., & Tamošiūnas, V. (2015). Compact light-emitting diode-based AAA class solar simulator: Design and application peculiarities. IEEE Journal of Photovoltaics, 5(4), 1137-1142.
Slovenski Standard. (2020). IEC 60904-9 Ed. 3.0 b: 2020 Photovoltaic devices - Part 9: Classification of solar simulator characteristics. Brussels: International Electrotechnical Commission.
Stuckelberger, M., Perruche, B., Bonnet-Eymard, M., Riesen, Y., Despeisse, M., Haug, F.-J., & Ballif, C. (2014). Class AAA LED-based solar simulator for steady-state measurements and light soaking. IEEE Journal of Photovoltaics, 4(5), 1282-1287.
Sun, C., Jin, Z., Song, Y., Chen, Y., Xiong, D., Lan, K., Huang, Y., & Zhang, M. (2022). LED-based solar simulator for terrestrial solar spectra and orientations. Solar Energy, 233, 96-110.
Tavakoli, M., Jahantigh, F., & Zarookian, H. (2021). Adjustable high-power-LED solar simulator with extended spectrum in UV region. Solar Energy, 220, 1130-1136.
Tawfik, M., Tonnellier, X., & Sansom, C. (2018). Light source selection for a solar simulator for thermal applications: A review. Renewable and Sustainable Energy Reviews, 90, 802-813.
Tsuno, Y., Kamisako, K., & Kurokawa, K. (2008). New generation of PV module rating by LED solar simulator - A novel approach and its capabilities. IEEE Photovoltaic Specialists Conference (pp. 1-5). San Diego, CA: IEEE.
Vicente, P. S., Reis, G. L., & Vicente, E. M. (2015). Development of a solid-state solar simulator to test PV modules. IEEE 13th Brazilian Power Electronics Conference and 1st Southern Power Electronics Conference (COBEP/SPEC) (pp. 1-4). Fortaleza, Brazil: IEEE.
Vosylius, Ž., Novičkovas, A., Laurinavičius, K., & Tamošiūnas, V. (2022). Rational design of scalable solar simulators with arrays of light-emitting diodes and double reflectors. IEEE Journal of Photovoltaics, 12(2), 512-520.
Watjanatepin, N. (2017). Design construct and evaluation of six-spectral LEDs-based solar simulator based on IEC 60904-9. International Journal of Engineering and Technology, 9(2), 923-931.
Watjanatepin, N. (2022). Light emitting diode: Technology and applications (2nd ed.). Pathumthani: Skybooks. (in Thai)
Watjanatepin, N., & Sritanauthaikorn, P. (2022). Rectangular module for large scale solar simulator based on high-powered LEDs array. Telkomnika, 20(2), 462-474.
Watjanatepin, N., Wannakam, K., Sinpaitoon, P., & Somboonkit, P. (2022). Light emitting diode: Application to modern plant cultivation. RMUTSB Academic Journal, 10(2), 216-242. (in Thai)
