太陽光模擬器的標(biāo)準(zhǔn)

時間：2019-12-04作者：深圳維爾克斯光電有限公司瀏覽：166

    太陽模擬器是一種模擬太陽光/太陽能照射的系統(tǒng)設(shè)備。相對于室外測量，其測試結(jié)果會受各種因素的限制。而太陽模擬器的特點是本身體積較小，在測試過程能夠不受環(huán)境、氣候、時間等因素影響。那么如何來評價一個太陽模擬器的品質(zhì)和等級呢？為了較方便快速的了解太陽光模擬器的各項參數(shù)，AAA等級太陽模擬器是如何劃分等級，采用了什么標(biāo)準(zhǔn)。海納光學(xué)總結(jié)了資料并在下文中講述。


    本文主要介紹Sciencetech太陽模擬器的等級劃分。目前，太陽模擬器主要以ASTM E927-10或IEC 60904-9和JIS三個標(biāo)準(zhǔn)體系為主。這些標(biāo)準(zhǔn)都對照光譜匹配度、輻照不均勻性、輻照時間不穩(wěn)定性3個主要參數(shù)作出了等級劃分，用來判斷太陽模擬器的品質(zhì)。其中三個參數(shù)為AAA級的太陽模擬器是較好的，B、C級次之。海納光學(xué)在下文中會講述太陽模擬器的參數(shù)介紹，太陽光模擬系統(tǒng)的基本介紹。


    太陽模擬器一般采用氙弧燈作為光源，使用濾光片，反射鏡和其它光學(xué)器件從而模擬出太陽光。其中有三個重要的參數(shù)指標(biāo)：光照匹配度、輻照不均勻性、輻照時間不穩(wěn)定性。Sciencetech太陽模擬器符合**ASTM E927-10或IEC 60904 -9標(biāo)和JIS三個標(biāo)準(zhǔn)體系。根據(jù)太陽模擬器的在這三個特征上的不同表現(xiàn)，可將其分為A、B、C三個等級。其中A級是較好的，B/C級次之。具體請參見下表（依據(jù)ASTM、IEC標(biāo)準(zhǔn)）
等級 光譜匹配度 輻照不均勻度 輻照時間不穩(wěn)定性
A 0.75-1.25 < 2% < 2%
B 0.6-1.4 < 5% < 5%
C 0.4-2.0 < 10% < 10%


評價太陽光模擬器的三個主要參數(shù)。
1、 光譜匹配度：表示太陽模擬器的光譜（每個波長上的功率分布）與真實太陽光譜的接近程度。
通常，太陽光要穿過大氣層到達(dá)地面，而大氣層對陽光是有影響的，比如不同波長的光被大氣層中氣體分子吸收速率不同，對反射、折射、散射等等的影響也不同；地球上不同緯度地方，太陽光的入射角度不同，使陽光在大氣層中的路徑長度不一，對陽光的影響程度也是不同。綜上這些原因造成了太陽光譜和強(qiáng)度在地表不同地方的差異。因此，我們需要為太陽模擬器選取不同AM濾光片來使其發(fā)出來的光束較加接近所選地的陽光。比如，選取AM 0 來模擬太空中的陽光，選取AM1.5G來模擬中緯度地區(qū)的陽光等。
具體請參見下表。 
名稱 使用條件 強(qiáng)度 mW/cm2 使用頻率
AM0 外太空 137 經(jīng)常使用
AM1 赤道及其附近熱帶區(qū)域 100 不常使用
AM1.5G 中緯度地區(qū)，如歐洲，美國，中國，韓國，日本，印度北部，南非，澳大利亞等 100 較常使用
AM1.5D 中緯度地區(qū)，只考慮穿過大氣層的部分光束，忽略被大氣層散射效應(yīng)影響的那部分光束 93 不常使用
AM2.0 高緯度地區(qū)，如北歐 71 不常使用














AM1.5G標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜分布與其分段占比分別如上圖所示，其對應(yīng)的太陽模擬器光譜匹配度級等級評定標(biāo)準(zhǔn)如下表所示。
等級 光譜匹配度
A 0.75-1.25
B 0.6-1.4
C 0.4-2.0




 


2、輻照不均勻性：表示太陽模擬器參數(shù)的光束在空間上的均勻程度。均勻性不好的模擬器會影響測試的結(jié)果，一般情況下導(dǎo)致測試值比實際值偏小。
真實的太陽光在空間分布中是非常均勻的，但人造的光源并并不是。根據(jù)ASTM的規(guī)定，太陽模擬器輻照不均勻度的計算公式如下：
 
太陽模擬器輻照不均勻度等級評定標(biāo)準(zhǔn)如下表：
等級 輻照不均勻度
A < 2%
B < 5%
C < 10%


3、 輻照時間不穩(wěn)定性：表示太陽模擬器光束輻照度在時間上的穩(wěn)定性。
真實的陽光輻照度在一段（短）時間內(nèi)是非常穩(wěn)定的，因此太陽模擬器的輻照度也應(yīng)具有一定的穩(wěn)定性。輻照穩(wěn)定度對測試結(jié)果的可參考性提供了前提。
Sciencetech生產(chǎn)設(shè)計的太陽能模擬器均符合ASTM E927-05標(biāo)準(zhǔn)，也可以根據(jù)需要更改，使其滿足 IEC或者JIS標(biāo)準(zhǔn)，或按照您的特殊要求訂制。如需更多信息請隨時聯(lián)系我們。
等級 輻照時間不穩(wěn)定性
A 2%
B 5%
C 10%


雖然ASTM沒有規(guī)定，但光束的準(zhǔn)直性，即光束的平行程度也是一個非常重要的指標(biāo)。散射角半角越小，光束越平行，準(zhǔn)直性越好。在自然界中，沒有真正完全平行（散射角半角為0°）的光束，真實太陽光的散射角半角為0.25°，通常被認(rèn)為是平行的。Sciencetech的高準(zhǔn)直太陽模擬器系列的光束的散射角半角僅為0.35°，非常接近真實的陽光——這對于那些依賴于多結(jié)光伏電池的測試是非常重要，因為這些電池對光束的準(zhǔn)直性十分敏感。





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