太阳光模拟器在光伏行业中的测试仪器,它的技术发展体现整个光伏业的技术状况。是一种在室内模拟太阳光的设备,在光伏行业,它主要用于太阳电池和组件的电性能测试、光老化试验,热板耐久试验等。根据根据太阳模拟器光源的脉冲特性和产生光的方式可以将太阳模拟器分为稳态模拟器、单脉冲模拟器、多次闪光模拟器。稳态模拟器使用一个稳态光源作为太阳模拟器的光源,在做IV曲线时,它无需快速的测量与信号采集,主要用于研究所及研发、认证实验室。太阳模拟器的总辐照度调节范围很大。上海模拟控制系统
太阳光模拟器是可照射接近标准太阳光谱的虚拟阳光,实际太阳光的特性有强度、光谱、空间均匀性。大家比较忽略的是模拟器光源的发散角度,太阳光是平行光,发散半角在0.25度。太阳光模拟器在光学设计上要满足前述光谱光强及均匀性三个要求达到3A等级,已属不易,又要考虑发散角度就更加困难。我们可以想像太阳距离我们数公里,对地面上来说已经接近是无限远的距离,接近为一个理想的点光源。现实中要创造一个强度高的无限小的点光源,是十分困难;灯泡功率越高,灯心就越大,除非把它光路拉到很长,像太阳一样,但又会损失很光能量,难以让照射面达到要求。而达到包含发散角度的这些要求后,成本又必须是要合理的,才能有实用的价值。上海环境室太阳光模拟工程太阳光模拟器必须能够在测试平面上达到1000W/平方米的标准辐照度。
用来装置太阳模拟器的光源通常有以下几种:卤光灯:简易型太阳模拟器常用卤光灯来装置。但卤光灯的色温值在2300K左右,它的光谱和日光相差很远,红外线含量太多,紫外线含量太少。作为廉价的太阳模拟器避免采用昂贵的滤光设备,通常用3cm厚的水膜来滤除一部分红外线,使它近红外区的光谱适当改善,但却无法补充过少的紫外线。冷光灯:冷光灯是由卤钨灯和一种介质膜反射镜构成的组合装置。这种反射镜对红外线几乎是透明的,而对其余光线却能起良好的反射作用。因此经反射后红外线大幅减弱而其它光线却成倍增加。和卤钨灯相比,冷光灯的光谱有了大辐度的改善,而且避免了非常累赘的水膜滤光装置。因此目前简易型太阳模拟器多数采用冷光灯。为了使它的色温尽可能的提高些,和冷光罩配合的卤钨灯常设计成高色温,可达3400K,但使它的寿命大幅缩短,额定寿命只50小时。因此需经常更换。
太阳光模拟器可同时解决准直性、辐照度均匀性、光谱匹配性三大技术指标的难度较高的问题,基于光电一体化二次光学设计,提出一种简便、高效且可实现大功率的LED太阳模拟器光学系统设计方法。采用小角度准直透镜和抛物面镜来整合光源,通过混光棒和微结构进行匀光,后利用抛物面镜实现光线的准直输出,基于同轴准直的设计思想完成LED太阳模拟器的设计。太阳光模拟器采用多灯具反射式同轴准直系统,它是利用人工光源模拟太阳光辐照,能提供与太阳光谱分布相匹配的、均匀的、准直稳定的光辐照,在航空航天、气象、民用等领域应用普遍。太阳模拟器在有效工作区域内的光辐照不均匀度是优良太阳模拟器的一项重要指标。
太阳光模拟器可以应用在哪些领域?太阳光模拟器作为光源,在某种意义上说,可以等同于太阳光源,可以模拟太阳光照射。太阳光模拟器普遍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。随着太阳能光伏产业的蓬勃发展,太阳光模拟器的光谱匹配性能测试也越趋重要。针对大多数采用脉冲氙灯作为光源的设备,理想的测试状态是采集一个脉冲周期内的辐射光谱,进而判断该太阳光模拟器的光谱等级。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。上海模拟控制系统
太阳模拟器是用来模拟太阳光的设备,一般包含光源、供电及控制电路、计算机等组成部分。上海模拟控制系统
太阳模拟器并不只是一个模拟太阳光的光源,它还包括了一整套的测试系统。太阳电池是一种非线性元件,在电池/组件的性能进行测试时,一般通过测试一整条IV曲线来判断太阳电池的性能。当前业界主要使用电子负载代替真实负载进行IV曲线的测试。对于脉冲式太阳模拟器,它只有数十毫秒的亚稳态恒定光强,要在如此短的时间内完成整条IV曲线的测试,这要求使用快速电子负载。一个常规的太阳模拟器由光源、储能供电电路、触发电路、电子负载、采集电路以及计算机等模块组成。上海模拟控制系统
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