太阳模拟器是用来模拟太阳光的仪器,通常应用在光伏测试领域里,配合数据处理及采集设备实现太阳电池电参数的测量,这些参数不但能够从一定程度上反应出电池的性能,也关系到电池出厂的等级和价格。模拟器可产生接近阳光的持续稳定的光照,是各种太阳电池及光电器件的光电特性测试的优良设备,特别是对于各种薄膜电池、染料敏化电池等响应时间较长的太阳电池的测试,采用高压氙灯光源和同轴准直光学系统,具有辐照强度高、辐照均匀性好的特点,适用于各种太阳电池及光电器件的光电特性的测试。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。太阳模拟控制系统
太阳光模拟器评价指标:1、光谱匹配度:光谱匹配度定义为在6个光谱波段内,积分得到的光谱辐照度占总辐照度的百分比,与标准太阳光谱中各个波段所占百分比的比例。例如A级光谱匹配度规定,各个波段的占比与标准光谱的占比的比例,范围不得超过0.75-1.25。2、空间不均匀度: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精确的测试条件与结果。上海钙钛矿电池太阳光模拟控制系统太阳光模拟器的辐照度应满足一定的均匀性要求。
太阳光模拟器的技术特点:1、恒定光强,在测试区间光强恒定,确保测试数据真实可靠,闪灯脉宽0~100ms连续可调,适应不同的电池片测量。2、数字化控制测试精度;硬件参数可编程控制,简化设备调试和维护。3、采用2M×4路高速同步采集卡,更多还原测试曲线细节,反映被测电池片的实际工作情况。4、采用红外测温,真实反映电池片的温度变化,并自动完成温度补偿。5、自动控制,在整个测试区间实时侦测电池片和主要单元电路的工作状态,并提供软/硬件保护,设备的可靠运行。6、仿照人造光,类似于阳光。通过应用这种人为的光光伏电池和其他样品,材料评价太阳能电池和其它样本是来之不易的。
太阳光模拟器是利用人工光源在实验室内模拟实现真实太阳光的光谱分布、辐照度等特性的实验设备。太阳光模拟器常采用氙灯作为光源,使用滤光片、反射镜和其它光学器件从而模拟出太阳光,以克服室外太阳光辐射受时间和气候影响,且总辐照度不能调节等缺点。目前,太阳光模拟器主要采用的三个标准体系为:ASTME927-10或IEC60904-9和JIS,这些标准都对照光谱匹配度、辐照不均匀度、辐照时间不稳定性3个主要参数来划分等级,用以评定太阳光模拟器的品质。其中三个参数均为A级的太阳光模拟器为优,B、C级次之。太阳光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。太阳光模拟器主要部件的作用是什么?环境舱太阳光模拟工程
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。太阳模拟控制系统
太阳模拟器的性能:1、连续可调的辐照度:此光源电功率为500W,总辐照度自800W/平方米至3000W/平方米连续可调,不只可以根据实验环境和要求的不同调整光强输出,而且在灯泡长时间使用能量衰减后还可以通过调整光强输出而保证1000W/平方米(即100mw/平方厘米)的总辐照度。2、光谱匹配和光谱选择:太阳模拟光源采用AM1.5G标准光谱输出,日光光谱拟合度达99%以上。另外可以根据实验要求不同加装各种规格滤光片,使实验所需光谱范围可以人为控制。3、辐照稳定度:氙灯光源采用高稳定电源系统和循环风冷系统,在一定程度上保证了光源输出的稳定度。太阳模拟控制系统