太阳光模拟器

太阳模拟器类别

按有效辐照面特征尺寸大小，太阳模拟器分为五个类别，见表3所示。

表3太阳模拟器的类别 mm

类别
1
2
3
4
5

有效辐照面特征尺寸
L＜50
50≤L＜100
100≤L＜300
300≤L＜500
L≥500



3.3 型号与标记

太阳模拟器标记由产品名称、技术特性两部分组成。

产品名称部分由两个字符表示：TM表示太阳模拟器。

技术特性部分则以下三部分组成：

　　部分为：1、2、3、4、5中的某一个数字，表示类别；

　　第二次部分：A、B、C中的某一个字母，表示级别；

　　第三部分为0或1.5 ，表示太阳模拟器可提供AM0或AM1.5太阳光谱辐照度分而，当可提供AM0和AM1.5两种太阳光谱辐照度分布时，这部分字符为0(1.5)。

示例：1：2类A级具有AM1.5太阳光谱辐照度分布的太阳模拟器：

TM2A1.5

示例2：3类B级具有AM 0和AM1.5两种太阳光谱辐照度分布的太阳模拟器：

TM3B0(1.5)

4技术要求

在温度为5~35℃，相对湿度小于75%，无腐蚀性气体的环境中，在电源电压波动不超过±10%的条件下，太阳模拟顺的电器性能应满足有关标准的规定，技术要求应符合以下规定。

4.1 总辐照度

　　在AM0条件下，太阳模拟器的总辐照度应在 0.8~1.2个太阳常数的范围内可调。

　　在AM1.5条件下，太阳模拟器的总辐照度应在 800~1200W/m2的范围内可调。

4.2 光谱辐照度分布

测试航天用太阳电池的太阳模拟器，输出的光谱辐照度分布应与AM0太阳光谱辐照度分布相匹配。

测试地面用太阳电池的太阳模拟器，输出的光谱辐照度分布应与AM1.5太阳光谱辐照度分布相匹配。

这两种匹配的失配误差应符合表1和表2中的规定。

4.3 有效辐照面

在整个辐照面内，辐照度均匀分布的辐照范围只是其中的一部分，这部分均匀辐照范围用有效辐照面的特征尺寸表示。

4.3.1 有效辐照面的特征尺寸

有效辐照面的特征尺寸：圆形有效辐照面用它的直径表示；正六边形有效辐照面用它的内切圆直径表示；矩形有效辐照面用它的对角线表示。

有效辐照面的特征尺寸应符合表3的规定。

4.3.2 有效辐照面特征尺寸的百分比

有效辐照面特征尺寸的百分比用有效辐照而后的特征尺寸占整个辐照面对应尺寸的百分比表示。

4.3.3 有效辐照面位置

有效辐照面位置由太阳模拟器的制造厂家设计时给定，也可按照用户需要，事先协商后确定。

4.4 辐照不均匀度

在有效辐照面的整个范围内，辐照度随位置变化的相对偏差，用辐照不均匀度表示。

辐照不均匀度用式（1）计算：



式中：Emax——有效辐照面全部范围内测得的辐照度，W/m2；

Emin——有效辐照面全部范围内测得的小辐照度，W/m2；

在光束输出方向上，到有效辐照面±10mm的距离范围内，垂直于光束输出方向的每个辐照面上的辐照不均匀度，都应符合表1的规定。

4.5 辐照不稳定度

　　在有效辐照面内任意给定位置上，在规定的时间间隔内，辐照度随时间变化的相对偏差，用辐照不稳定度表示，并应符合表1 的规定。

　　辐照不稳定度用式（2）计算：



式中：E’max——在有效辐照面的给定的位置上，在规定的时间间隔内测得的辐照度，W/m2；

E’min——在有效辐照面的给定的位置上，在规定的时间间隔内测得的小辐照度，W/m2；

5 试验方法

5.1 总辐照度

总辐照度用不确定度为2%的辐射计测量，根据需要也可以用二级太阳电池测试。

5.2 光谱辐照度分布

5.2.1 仪器与设备

单色仪；

光谱辐照度工作标准灯。

5.2.2 方法提要

测试太阳模拟器输出光的光谱辐照度分布，计算有效波段内的总辐照度并归化为100，计算归化条件下各波长间隔内的光谱辐照度相对分布及其与标准光谱辐照度相对分布（表2）的失配误差。

5.3 有效辐照面

有效辐照面的位置和特征尺寸大小的测量度不大于2 mm。

5.4 辐照不均匀度

5.4.1 仪器与设备

检测器，一般为硅太阳电池，并应工作在它的线性范围之内，X-Y记录仪，0.5级。

5.4.2 方法提要

检测器沿着有效辐照面内选定的特征方向连续扫描，将在各点接收到的光辐射转换为电信号输出给X-Y记录仪，被记录下来的电信号大小表征该测试（扫描）方向上相应各点的辐照度大小。

依次扫描各个特征方向，并找出、小辐照度，由式（1）计算有效辐照面内的辐照不均匀度。

5.4.3检测器口径

检测器口径不大于5mm。

检测器在有效辐照面内的任何位置上，都应无遮拦地接受到入射在该位置上的全部光辐射。

太阳模拟器,太阳光模拟器,太阳能模拟器,Solar Simulator,Solar Simulators

高性能太阳光模拟器，达Class A 级，1.5个太阳常数，广泛用于太阳能电池研究、性能评价以及 光电化学反应等领域。
性能评价；
5，染敏太阳能电池专用I-V记录分析软件；
6，配有照射时间计时器；
7，可连续控制照射强度；
太阳模拟器作为光源，在某中意义上说，可以等同于太阳光源，可以模拟太阳光照射。由于太阳模拟器本身体积较小，测试过程不受环境、气候、时间等因素影响，从而避免了室外测量的各种因素限制。
太阳模拟器广泛应用于太阳能电池特性测试，光电材料特性测试，生物化学相关测试，光学催化降解加速研究，皮肤化妆用品检测，环境研究等。

一、太阳模拟器特性：
1. 可以实现不同光照面积测试，从2inch×2inch到8inch×8inch不等。
2. 可以达到A类标准。
3. 寿命长，实用性更强。
4. 采用温度监控、内部自锁等，测试过程更加安全。

二、太阳模拟器评定标准：
1.光谱匹配
光谱匹配标准规定了太阳模拟器在六个光谱范围内的积分百分比，太阳模拟器的光谱偏差必须在相应的标准规定的范围内。A类标准规定在75%到125%之间。
为了是太阳模拟器光谱匹配达到相应的标准，可以采用合适的滤光片，合适的滤光片可以将没有经过任何处理的灯光重新进行整合，改变其光谱分布，达到相应的标准要求。
2.辐射空间均匀性
对于太阳模拟器来说，工作区域辐射均匀性是难实现的。辐射不均匀就有可能导致得出错误的太阳能电池效率，影响太阳能电池的封装。A类太阳模拟器将这中影响降低到了小，辐射均匀性严格控制在±2%以内。
3.时间稳定性
太阳模拟器输出光的时间稳定性是为了保证光强的波动不会影响太阳能电池效率的测量。光密度控制系统可以将太阳模拟器的光强波动控制在1%以内，即使没有光密度控制系统，同样可以达到相应的标准。

三、太阳模拟器关键组成：
1. 光室
光室为氙灯提供了一个安全的空间，在光室里面有安全自锁系统，用来保证操作的安全性和系统的安全。积分器风扇和滤光片风扇用来保证光学器件的正常运转，并维持光室的温度。
2. 快门
在太阳模拟器内部有一个稳定的快门，用来控制工作环境，该快门可以实现次开关，实际工作中甚至更多。该快门开关时间只用200ms，可以通过接触控制、逻辑输入控制，也可以通过按钮开关进行直接控制。
3. 氙灯
采用连续发光系统，从而避免了脉冲式氙灯光源受到太阳能电池材料响应时间的限制，氙灯为无臭氧短弧氙灯。
4. 1.5G滤光片
同时采用1.5G滤光片和氙灯就可达到A类太阳模拟器标准。
5. 电源
高品质电源可以为氙灯提供稳定的功率，并且可以检测氙灯的寿命。当氙灯寿命接近结束的时候，建议更换氙灯，否则将有可能会影响光谱特性。
本标准规定了AM0和AM1.5太阳光谱辐照度分布的太阳模拟器的通用技术要求及其级别和类别的划分。

主要特点
1，采用高强度150W氙弧灯，比传统500W氙弧灯提高50%；灯源寿命达1500小时；
2，可以任意调节照射方向以及灯的位置；
3，照光面积达6cm×6cm照光面积（平行光源）；60 cm2（非平行光源）；
4，可选配帕尔贴样品温控台、电压电流检测系统（I-V analyzer）及相关软件用于太阳能电池