太陽光模擬器

太陽模擬器類別

按有效輻照面特征尺寸大小，太陽模擬器分為五個類別，見表3所示。

表3太陽模擬器的類別 mm

類別
1
2
3
4
5

有效輻照面特征尺寸
L＜50
50≤L＜100
100≤L＜300
300≤L＜500
L≥500



3.3 型號與標記

太陽模擬器標記由產品名稱、技術特性兩部分組成。

產品名稱部分由兩個字符表示：TM表示太陽模擬器。

技術特性部分則以下三部分組成：

　　部分為：1、2、3、4、5中的某一個數字，表示類別；

　　第二次部分：A、B、C中的某一個字母，表示級別；

　　第三部分為0或1.5 ，表示太陽模擬器可提供AM0或AM1.5太陽光譜輻照度分而，當可提供AM0和AM1.5兩種太陽光譜輻照度分布時，這部分字符為0(1.5)。

示例：1：2類A級具有AM1.5太陽光譜輻照度分布的太陽模擬器：

TM2A1.5

示例2：3類B級具有AM 0和AM1.5兩種太陽光譜輻照度分布的太陽模擬器：

TM3B0(1.5)

4技術要求

在溫度為5~35℃，相對濕度小于75%，無腐蝕性氣體的環境中，在電源電壓波動不超過±10%的條件下，太陽模擬順的電器性能應滿足有關標準的規定，技術要求應符合以下規定。

4.1 總輻照度

　　在AM0條件下，太陽模擬器的總輻照度應在 0.8~1.2個太陽常數的范圍內可調。

　　在AM1.5條件下，太陽模擬器的總輻照度應在 800~1200W/m2的范圍內可調。

4.2 光譜輻照度分布

測試航天用太陽電池的太陽模擬器，輸出的光譜輻照度分布應與AM0太陽光譜輻照度分布相匹配。

測試地面用太陽電池的太陽模擬器，輸出的光譜輻照度分布應與AM1.5太陽光譜輻照度分布相匹配。

這兩種匹配的失配誤差應符合表1和表2中的規定。

4.3 有效輻照面

在整個輻照面內，輻照度均勻分布的輻照范圍只是其中的一部分，這部分均勻輻照范圍用有效輻照面的特征尺寸表示。

4.3.1 有效輻照面的特征尺寸

有效輻照面的特征尺寸：圓形有效輻照面用它的直徑表示；正六邊形有效輻照面用它的內切圓直徑表示；矩形有效輻照面用它的對角線表示。

有效輻照面的特征尺寸應符合表3的規定。

4.3.2 有效輻照面特征尺寸的百分比

有效輻照面特征尺寸的百分比用有效輻照而后的特征尺寸占整個輻照面對應尺寸的百分比表示。

4.3.3 有效輻照面位置

有效輻照面位置由太陽模擬器的制造廠家設計時給定，也可按照用戶需要，事先協商后確定。

4.4 輻照不均勻度

在有效輻照面的整個范圍內，輻照度隨位置變化的相對偏差，用輻照不均勻度表示。

輻照不均勻度用式（1）計算：



式中：Emax——有效輻照面全部范圍內測得的輻照度，W/m2；

Emin——有效輻照面全部范圍內測得的小輻照度，W/m2；

在光束輸出方向上，到有效輻照面±10mm的距離范圍內，垂直于光束輸出方向的每個輻照面上的輻照不均勻度，都應符合表1的規定。

4.5 輻照不穩定度

　　在有效輻照面內任意給定位置上，在規定的時間間隔內，輻照度隨時間變化的相對偏差，用輻照不穩定度表示，并應符合表1 的規定。

　　輻照不穩定度用式（2）計算：



式中：E’max——在有效輻照面的給定的位置上，在規定的時間間隔內測得的輻照度，W/m2；

E’min——在有效輻照面的給定的位置上，在規定的時間間隔內測得的小輻照度，W/m2；

5 試驗方法

5.1 總輻照度

總輻照度用不確定度為2%的輻射計測量，根據需要也可以用二級太陽電池測試。

5.2 光譜輻照度分布

5.2.1 儀器與設備

單色儀；

光譜輻照度工作標準燈。

5.2.2 方法提要

測試太陽模擬器輸出光的光譜輻照度分布，計算有效波段內的總輻照度并歸化為100，計算歸化條件下各波長間隔內的光譜輻照度相對分布及其與標準光譜輻照度相對分布（表2）的失配誤差。

5.3 有效輻照面

有效輻照面的位置和特征尺寸大小的測量度不大于2 mm。

5.4 輻照不均勻度

5.4.1 儀器與設備

檢測器，一般為硅太陽電池，并應工作在它的線性范圍之內，X-Y記錄儀，0.5級。

5.4.2 方法提要

檢測器沿著有效輻照面內選定的特征方向連續掃描，將在各點接收到的光輻射轉換為電信號輸出給X-Y記錄儀，被記錄下來的電信號大小表征該測試（掃描）方向上相應各點的輻照度大小。

依次掃描各個特征方向，并找出、小輻照度，由式（1）計算有效輻照面內的輻照不均勻度。

5.4.3檢測器口徑

檢測器口徑不大于5mm。

檢測器在有效輻照面內的任何位置上，都應無遮攔地接受到入射在該位置上的全部光輻射。

太陽模擬器,太陽光模擬器,太陽能模擬器,Solar Simulator,Solar Simulators

高性能太陽光模擬器，達Class A 級，1.5個太陽常數，廣泛用于太陽能電池研究、性能評價以及 光電化學反應等領域。
性能評價；
5，染敏太陽能電池專用I-V記錄分析軟件；
6，配有照射時間計時器；
7，可連續控制照射強度；
太陽模擬器作為光源，在某中意義上說，可以等同于太陽光源，可以模擬太陽光照射。由于太陽模擬器本身體積較小，測試過程不受環境、氣候、時間等因素影響，從而避免了室外測量的各種因素限制。
太陽模擬器廣泛應用于太陽能電池特性測試，光電材料特性測試，生物化學相關測試，光學催化降解加速研究，皮膚化妝用品檢測，環境研究等。

一、太陽模擬器特性：
1. 可以實現不同光照面積測試，從2inch×2inch到8inch×8inch不等。
2. 可以達到A類標準。
3. 壽命長，實用性更強。
4. 采用溫度監控、內部自鎖等，測試過程更加安全。

二、太陽模擬器評定標準：
1.光譜匹配
光譜匹配標準規定了太陽模擬器在六個光譜范圍內的積分百分比，太陽模擬器的光譜偏差必須在相應的標準規定的范圍內。A類標準規定在75%到125%之間。
為了是太陽模擬器光譜匹配達到相應的標準，可以采用合適的濾光片，合適的濾光片可以將沒有經過任何處理的燈光重新進行整合，改變其光譜分布，達到相應的標準要求。
2.輻射空間均勻性
對于太陽模擬器來說，工作區域輻射均勻性是難實現的。輻射不均勻就有可能導致得出錯誤的太陽能電池效率，影響太陽能電池的封裝。A類太陽模擬器將這中影響降低到了小，輻射均勻性嚴格控制在±2%以內。
3.時間穩定性
太陽模擬器輸出光的時間穩定性是為了保證光強的波動不會影響太陽能電池效率的測量。光密度控制系統可以將太陽模擬器的光強波動控制在1%以內，即使沒有光密度控制系統，同樣可以達到相應的標準。

三、太陽模擬器關鍵組成：
1. 光室
光室為氙燈提供了一個安全的空間，在光室里面有安全自鎖系統，用來保證操作的安全性和系統的安全。積分器風扇和濾光片風扇用來保證光學器件的正常運轉，并維持光室的溫度。
2. 快門
在太陽模擬器內部有一個穩定的快門，用來控制工作環境，該快門可以實現次開關，實際工作中甚至更多。該快門開關時間只用200ms，可以通過接觸控制、邏輯輸入控制，也可以通過按鈕開關進行直接控制。
3. 氙燈
采用連續發光系統，從而避免了脈沖式氙燈光源受到太陽能電池材料響應時間的限制，氙燈為無臭氧短弧氙燈。
4. 1.5G濾光片
同時采用1.5G濾光片和氙燈就可達到A類太陽模擬器標準。
5. 電源
高品質電源可以為氙燈提供穩定的功率，并且可以檢測氙燈的壽命。當氙燈壽命接近結束的時候，建議更換氙燈，否則將有可能會影響光譜特性。
本標準規定了AM0和AM1.5太陽光譜輻照度分布的太陽模擬器的通用技術要求及其級別和類別的劃分。

主要特點
1，采用高強度150W氙弧燈，比傳統500W氙弧燈提高50%；燈源壽命達1500小時；
2，可以任意調節照射方向以及燈的位置；
3，照光面積達6cm×6cm照光面積（平行光源）；60 cm2（非平行光源）；
4，可選配帕爾貼樣品溫控臺、電壓電流檢測系統（I-V analyzer）及相關軟件用于太陽能電池