太陽光模擬器的解析、應用及其發展（二）

作者：admin2022-09-08 13:41 熱度：41187

太陽光模擬器的基本組成與(yu) 原理

1.1 太陽光模擬器的基本組成

太陽光模擬器主要由光學積分鏡、橢球形反射器、快門、濾光片、準直透鏡、燈源等部件組成。圖 1 為(wei) 以氙燈太陽光模擬器為(wei) 例的橫截麵示意圖。其工作原理是：氙燈位於(yu) 太陽光模擬器的中心位置，發射出的光線經過第一個(ge) 45° 的平麵鏡翻轉 90°，落在置於(yu) 橢球焦點的積分鏡上，使光分散均勻，然後光束經過濾光片，將該波段多餘(yu) 的紅外輻射濾除；再經過第二個(ge) 45° 的平麵鏡翻轉 90°；最後落到準直透鏡上。一般太陽光模擬器會(hui) 設定係統所需的光學參數，進行光的收集、光束均勻化、過濾和準直。太陽光模擬器通過準直透鏡後以平行光的形式輸出。

太陽光模擬器

圖1 太陽光模擬器的截麵示意圖

1.2 光源

光源是太陽光模擬器最基本的組成部分，常用的燈源有氙燈、鹵光燈。

1.2.1 氙燈

氙燈即利用氙氣放電而發光的電光源。其色溫約為(wei) 6000 K，在使用中使 N2 氣體(ti) 流經過散熱器和排風管道對氙燈進行冷卻。氙燈具有很高的內(nei) 部壓力，即使不操作，燈的內(nei) 部壓力也會(hui) 超過 1.01 MPa。

氙燈輻射與(yu) 太陽輻射的比較如圖 2 所示。可以看出，其光譜分布與(yu) 太陽光譜比較接近，在氙燈的紅外光譜區中 0.8～1.0 μm 處有幾個(ge) 突起的高峰，如采用水冷或紅外濾光玻璃，可消去這些高峰，使其更接近太陽光譜。故在實際的太陽光模擬裝置中往往都采用氙燈作為(wei) 光源。

氙燈光譜與(yu) 太陽光譜的比較

圖2 氙燈光譜與(yu) 太陽光譜的比較

武漢kaiyun开云公司生產(chan) 的AM0瞬態太陽光模擬器，光譜範圍滿足300-1800nm範圍，實現高效晶矽電池的全光譜測試，測試準確性大幅提高。太陽電池組件采用四線連接，以及高速數據采集係統，確保了太陽電池電流測量的準確性。紅外無接觸式測溫，準確測出組件溫度，確保了溫度修正的準確性。

1.2.2 鹵光燈

金屬鹵光燈又叫高強紫外鹵素燈，屬金屬鹵化物燈的一種，它之所以會(hui) 發出高效能的光，是因為(wei) 金屬鹵化物在參與(yu) 整個(ge) 發光過程中，絕大部分能量被轉化為(wei) 可見光，僅(jin) 有很小部分的能量轉換為(wei) 了熱量。雖然鹵光燈的可見光光強比氙燈弱了非常多，但由於(yu) 其價(jia) 格低廉，也常作為(wei) 太陽光模擬器備用光源之一。

冷光燈，也是鹵光燈的一種，色溫可達 3400 K，光源輻射光譜範圍覆蓋 300～2600 nm。冷光燈是一種小功率鹵光燈，功率在 25～50 W 之間，裝配反光罩朝一定方向照明，發白光。

1.3 濾光片

太陽光模擬器濾光片為(wei) 大氣質量濾光片 (Air Mass 濾波片 )，其作用是修改光譜輻照度分布，從(cong) 而模擬在不同環境下的太陽光譜近似分布。

其一般可分為(wei) AM 0 和AM 1.5 等不同型號。當太陽光入射角與(yu) 地麵夾角為(wei) θ 時，大氣質量為(wei) AM=1/cosθ；當 θ=0.482 時，大氣質量為(wei) AM 1.5，是指典型晴天時太陽光照射到一般地麵的情況。國際標準組織將 AM 1.5 的輻照度定義(yi) 為(wei) 1000 W/m2 ，常作為(wei) 太陽電池和組件效率測試時的標準。地球表麵的標準光譜稱為(wei) AM 1.5G(G 代表總的輻射，包括直接的和分散的輻射 ) 或 AM 1.5D ( 隻包含直接的輻射 )。

濾光後輻射與(yu) 太陽輻射的比較如圖 3 所示。從(cong) 圖上可以看出，加入濾波片後輻射與(yu) 太陽光輻射匹配度提高。

太陽光譜與(yu) 氙燈模擬光譜的比較

圖 3 在 AM 0 或 AM 1.5 條件下的太陽光譜與(yu) 氙燈模擬光譜的比較

ky体育的光學濾光片及複製鏡麵產(chan) 品目前正應用在世界上許多的實驗室中，幫助人們(men) 在基礎科學及應用領域的探索。公司使用的 AM 0 或 AM 1.5過濾片能減少氙燈與(yu) 太陽光譜之間的偏差，該濾光片還可提供一係列標準產(chan) 品，包括：係列帶通濾光片，帶寬從(cong) 1～70 nm 的範圍；長波通及短波通截止型濾光片；中性灰光密度濾光片；有色光學玻璃濾光片；分光濾光片及熒光濾光片等，並可以提供 25.4 mm 直徑或 50.8 mm 正方形的標準尺寸以供選擇。

1.4 產(chan) 品舉(ju) 例

太陽光模擬器廣泛應用於(yu) 單晶矽、多晶矽、非晶薄膜、染料敏化等各種不同類型的太陽電池性能測試實驗。以ky体育的AM0瞬態太陽光模擬器為(wei) 例：

1.4.1產(chan) 品情況

AM0瞬態太陽光模擬器用於(yu) 航天航空裝備中太陽能電池組件的測試需求。該設備采用直射式結構，可根據現場環境實現側(ce) 打光/上打光等安裝方式。

1、采用 AAA 級光源配置：不均勻度、光譜匹配度、光強穩定度三大核心性能指標均超過行業(ye) 標準。

2 全光譜；光譜範圍滿足300-1800nm範圍，實現高效晶矽電池的全光譜測試，測試準確性大幅提高。太陽電池組件采用四線連接，以及高速數據采集係統，確保了太陽電池電流測量的準確性。紅外無接觸式測溫，準確測出組件溫度，確保了溫度修正的準確性。

測試對象：適用於(yu) 晶體(ti) 矽太陽能電池組件（PERC、N型、IBC以及HIT等）、薄膜電池組件的電性能參數的測試和結果記錄及導出。

太陽電池組件