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。太阳光模拟器的工作原理是什么?ABA级太阳光模拟器
太阳光模拟器的基本原理:太阳光在其到达地球的平均距离处的自由空间中的辐射强度被定义为太阳能常数,取值为1353W/m2。而大气对地球表面接受太阳光的影响都被定义为大气质量(airmass)。大气质量为零的状态(AM0),是指在地球外空间接受太阳光的情况,适用于人造卫星和宇宙飞船等应用场合;大气质量为1的状态(AM1),是指太阳光直接垂直照射到地球表面的情况,其入射光功率为925W/m2,相当于晴朗夏日在海平面上所承受的太阳光。这两种的区别在于大气对太阳光的衰减,主要包括臭氧层对紫外线的吸收、水蒸气对红外线的吸收以及大气中尘埃和悬浮物的散射等。在太阳光入射角与地面夹角θ时,大气质量为AM=secθ,当θ=48.2°时,大气质量为AM1.5,是指典型晴天时太阳光照射到一半地面的情况,其辐射总量为1kW/m2,常用于太阳能电池和组件效率测试时的标准。环境室太阳光模拟太阳模拟器有很宽的光谱范围。
太阳光模拟器主要结构组成:1、电源:太阳光模拟器采用品质高的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。2、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。3、1.5G滤光片:同时采用1.5G滤光片和氙灯就可达到A类太阳光模拟器标准。4、快门:在太阳光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1000000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。
太阳光模拟器是测试太阳能电池的评价指标短路电流ISC、开路电压VOC、填充因子FF、光电转化效率η的仪器。太阳光模拟器主机主要有:1000W氙灯光源、反射镜、光学积分器、快门、AM1.5滤波片、准直透镜等几部分组成。由于太阳光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。太阳模拟器的光谱匹配度是指在6个光谱范围内强度积分面积的百分比。
太阳模拟器光谱范围广,目前市场上已有多种波长的LED产品,通过不同波长的LED组合,可覆盖太阳光的整个光谱范围;安全稳定可控,LED工作的电压很低,使用低压恒流源驱动,相对于氙灯采用高压脉冲启动,更加安全稳定可控;使用寿命长,LED光源的寿命约为几万小时,远比卤钨灯氙灯等光源寿命长;亮度调节范围广,LED的亮度可以通过电流来控制,电流的大小影响LED发光的亮度,不会影响LED发光的波长,因此太阳光模拟器的总辐照度调节范围很大。阳光模拟器可以提供一个接近自然日光的环境。上海环境舱太阳光模拟设备
太阳光模拟器使用户可足不出户的完成需要太阳光照条件的测试。ABA级太阳光模拟器
太阳光模拟器应具备光束准直、光斑均匀、辐照稳定、且与太阳光谱匹配的特点,使用户可足不出户的完成需要太阳光照条件的测试,提供多规格优良的太阳模拟器,可适用于单晶硅、多晶硅、非晶硅、染料敏化、有机、钙钛矿等各种太阳能电池的模拟太阳光照条件的应用。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,在使用太阳模拟器进行光伏测试中,不均匀的光辐照会造成测试结果的严重偏差,从而导致太阳能电池测量效率或分级的错误。而高均匀度的太阳模拟器可以提供更加的测试条件与结果,是一个可以控制环境条件进行测试的组合配置。ABA级太阳光模拟器