太陽光模擬器

太陽光模擬器，顧名思義就是模擬太陽光光譜和輻照度的儀器。它可用于太陽能電池測試、光催化、化妝品和涂料等材料的耐光實驗、光生物的檢查與測試等。太陽光模擬器本身體積較小，測試過程不受環境、氣候、時間、地點等因素影響，從而避免了室外測量的各種因素限制。

太陽光模擬器的分類：

太陽光模擬器可分為穩態太陽光模擬器和脈沖式太陽光模擬器。

穩態太陽光模擬器是在工作時輸出輻照度穩定不變的太陽光模擬器。它能提供連續照射的標準太陽光。缺點是為了獲得較大的輻照面積，需要配置大的光學系統和冷卻系統，并且耗能大，維護費用高。因此比較適合于制造小面積太陽光模擬器。穩態太陽光模擬器主要用于科研單位和大學實驗室。

脈沖太陽光模擬器在工作時并不連續發光，只在很短的時間內（通常是毫秒量級以下）以脈沖形式發光。其優點耗電少，燈管壽命長；對被測電池無溫度影響。其缺點是由于測試工作在極短的時間內進行，因此數據采集系統相當復雜；光譜測量困難。脈沖太陽光模擬器主要應用于光伏產品生產企業。

判定太陽光模擬器性能的三個重要指標：

1. 光譜匹配度

光譜匹配度的定義是模擬光分別在400-500nm、500-600nm、600-700nm、700-800nm、800-900nm和900-1100nm這6個光譜范圍內與真實太陽光的匹配程度，用百分比來表示。根據數據的偏離情況對模擬器匹配程度的等級進行劃分。

2. 輻照空間不均勻性

在測試區域的輻照度應達到一定的均勻度要求。計算方法為：不均勻度=（大輻照度-小輻照度）/（大輻照度+小輻照度）×100%。

光照均勻性是難達到和保持的一項指標，工作面積上的強光點會導致被測電池效率產生嚴重誤差，并導致電池分級錯誤。均勻度A級的模擬器就能將這種強光點對產品的影響降到低，其空間均勻性嚴格控制于≤2%。

3. 輻照時間不穩定性

輻照穩定性是AAA級標準的第三項性能參數指標，它要求模擬器的輸出光束長時間保持穩定的照度以確保太陽能電池效率測定的精que性。對于輻照不穩定性，還細分為長期不穩定性（LTI）和短期不穩定性（STI），分別對應整個IV測試過程中輻照度的變化和取點過程中輻照度的變化。

目前太陽光模擬器等級分類主要有IEC、ASTM和JIS三種標準。其中IEC標準wei嚴苛。下面是IEC60904-9 標準太陽光模擬器分類表。

太陽光模擬器主要部件：

1.氙燈：作為發光源，惰性氣體放電，輻射效率高，且大部分輻射集中在可見光和近紅外區，與太陽電池的吸收譜匹配較好。

2.金屬橢球面反射鏡：用于太陽光模擬器的反射聚光系統，收集脈沖氙燈的輻射能量。

3.光學積分器：用于勻光，實現均勻輻照。由前后兩個透鏡陣列組成，可以將由橢圓聚光鏡的光線交錯疊加進行勻光。

4.準直物鏡：對勻光后的光束進行準直，實現平行光輸出。

5.大氣質量濾光片：通過特殊膜系曲線設計濾光片，使得氙燈光譜和標準太陽光譜一致（不是100%重合）。AM0是指在地球外空間接受太陽光的情況，適用于人造衛星和宇宙飛船等應用場合；AM1.5是指太陽處于天頂角約為48.2°時在地面上的太陽光譜總輻射能量，主要用于地面用太陽電池測試。

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