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太阳光模拟器的分类、指标、主要部件介绍
发布时间:2020-07-20   点击次数:111次

太阳光模拟器

 

太阳光模拟器,顾名思义就是模拟太阳光光谱和辐照度的仪器。它可用于太阳能电池测试、光催化、化妆品和涂料等材料的耐光实验、光生物的检查与测试等。太阳光模拟器本身体积较小,测试过程不受环境、气候、时间、地点等因素影响,从而避免了室外测量的各种因素限制。

 

太阳光模拟器的分类

太阳光模拟器可分为稳态太阳光模拟器和脉冲式太阳光模拟器。

 

稳态太阳光模拟器是在工作时输出辐照度稳定不变的太阳光模拟器。它能提供连续照射的标准太阳光。缺点是为了获得较大的辐照面积,需要配置大的光学系统和冷却系统,并且耗能大,维护费用高。因此比较适合于制造小面积太阳光模拟器。稳态太阳光模拟器主要用于科研单位和大学实验室。

 

脉冲太阳光模拟器在工作时并不连续发光,只在很短的时间内(通常是毫秒量级以下)以脉冲形式发光。其优点耗电少,灯管寿命长;对被测电池无温度影响。其缺点是由于测试工作在极短的时间内进行,因此数据采集系统相当复杂;光谱测量困难。脉冲太阳光模拟器主要应用于光伏产品生产企业。

 

判定太阳光模拟器性能的三个重要指标

1. 光谱匹配度

光谱匹配度的定义是模拟光分别在400-500nm500-600nm600-700nm700-800nm800-900nm900-1100nm6个光谱范围内与真实太阳光的匹配程度,用百分比来表示。根据数据的偏离情况对模拟器匹配程度的等级进行划分。

2. 辐照空间不均匀性

在指定测试区域的辐照度应达到一定的均匀度要求。计算方法为:不均匀度=(最大辐照度-最小辐照度)/(最大辐照度+最小辐照度)×100%

光照均匀性是最难达到和保持的一项指标,工作面积上的强光点会导致被测电池效率产生严重误差,并导致电池分级错误。均匀度A级的模拟器就能将这种强光点对产品的影响降到最低,其空间均匀性严格控制于≤2%

3. 辐照时间不稳定性

辐照稳定性是AAA级标准的第三项性能参数指标,它要求模拟器的输出光束长时间保持稳定的照度以确保太阳能电池效率测定的精que性。对于辐照不稳定性,还细分为长期不稳定性(LTI)和短期不稳定性(STI),分别对应整个IV测试过程中辐照度的变化和取点过程中辐照度的变化。

 

目前太阳光模拟器等级分类主要有IECASTMJIS三种标准。其中IEC标准最wei严苛。下面是IEC60904-9 标准太阳光模拟器分类表。

 

太阳光模拟器主要部件

 

1.氙灯:作为发光源,惰性气体放电,辐射效率高,且大部分辐射集中在可见光和近红外区,与太阳电池的吸收谱匹配较好。

 

2.金属椭球面反射镜:用于太阳光模拟器的反射聚光系统,收集脉冲氙灯的辐射能量。

 

3.光学积分器:用于匀光,实现均匀辐照。由前后两个透镜阵列组成,可以将由椭圆聚光镜的光线交错叠加进行匀光。

 

4.准直物镜:对匀光后的光束进行准直,实现平行光输出。

 

5.大气质量滤光片:通过特殊膜系曲线设计滤光片,使得氙灯光谱和标准太阳光谱一致(不是100%重合)。AM0是指在地球外空间接受太阳光的情况,适用于人造卫星和宇宙飞船等应用场合;AM1.5是指太阳处于天顶角约为48.2°时在地面上的太阳光谱总辐射能量,主要用于地面用太阳电池测试。

 

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