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(huán)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(wěn)態(tài)太陽光模擬器和脈沖式太陽光模擬器,。
穩(wěn)態(tài)太陽光模擬器是在工作時輸出輻照度穩(wěn)定不變的太陽光模擬器。它能提供連續(xù)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(tǒng)和冷卻系統(tǒng),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(wěn)態(tài)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(xù)發(fā)光,,只在很短的時間內(nèi)(通常是毫秒量級以下)以脈沖形式發(fā)光。其優(yōu)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(nèi)進行,,因此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)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(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè),。
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(nèi)與真實太陽光的匹配程度,用百分比來表示,。根據(jù)數(shù)據(jù)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(qū)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(chǎn)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(chǎn)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(wěn)定性
輻照穩(wěn)定性是AAA級標準的第三項性能參數(shù)指標,,它要求模擬器的輸出光束長時間保持穩(wěn)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(wěn)定性,還細分為長期不穩(wěn)定性(LTI)和短期不穩(wěn)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(fā)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(qū),,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(tǒng),收集脈沖氙燈的輻射能量,。
3.光學積分器:用于勻光,,實現(xiàn)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(xiàn)平行光輸出,。
5.大氣質(zhì)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(wèi)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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