作者:海纳光学 时间:2019-11-08
太阳模拟器是一种模拟太阳光/太阳能照射的系统设备。相对于室外测量,其测试结果会受各种因素的限制。而太阳模拟器的特点是本身体积较小,在测试过程能够不受环境、气候、时间等因素影响。那么如何来评价一个太阳模拟器的品质和等级呢?为了更方便快速的了解太阳光模拟器的各项参数,AAA等级太阳模拟器是如何划分等级,采用了什么标准。海纳光学总结了资料并在下文中讲述。
太阳模拟器一般采用氙弧灯作为光源,使用滤光片,反射镜和其它光学器件从而模拟出太阳光。其中有三个重要的参数指标:光照匹配度、辐照不均匀性、辐照时间不稳定性。Sciencetech太阳模拟器符合国际ASTM E927-10或IEC 60904 -9标和JIS三个标准体系。根据太阳模拟器的在这三个特征上的不同表现,可将其分为A、B、C三个等级。其中A级是最好的,B/C级次之。具体请参见下表(依据ASTM、IEC标准)
等级 |
光谱匹配度 |
辐照不均匀度 |
辐照时间不稳定性 |
A |
0.75-1.25 |
< 2% |
< 2% |
B |
0.6-1.4 |
< 5% |
< 5% |
C |
0.4-2.0 |
< 10% |
< 10% |
评价太阳光模拟器的三个主要参数。
一,光谱匹配度:表示太阳模拟器的光谱(每个波长上的功率分布)与真实太阳光谱的接近程度。
通常,太阳光要穿过大气层到达地面,而大气层对阳光是有影响的,比如不同波长的光被大气层中气体分子吸收速率不同,对反射、折射、散射等等的影响也不同;地球上不同纬度地方,太阳光的入射角度不同,使阳光在大气层中的路径长度不一,对阳光的影响程度也是不同。综上这些原因造成了太阳光谱和强度在地表不同地方的差异。因此,我们需要为太阳模拟器选取不同AM滤光片来使其发出来的光束更加接近所选地的阳光。比如,选取AM 0 来模拟太空中的阳光,选取AM1.5G来模拟中纬度地区的阳光等。
具体请参见下表。
名称 |
使用条件 |
强度 mW/cm² |
使用频率 |
AM0 |
外太空 |
137 |
经常使用 |
AM1 |
赤道及其附近热带区域 |
100 |
不常使用 |
AM1.5G |
中纬度地区,如欧洲,美国,中国,韩国,日本,印度北部,南非,澳大利亚等 |
100 |
最常使用 |
AM1.5D |
中纬度地区,只考虑穿过大气层的部分光束,忽略被大气层散射效应影响的那部分光束 |
93 |
不常使用 |
AM2.0 |
高纬度地区,如北欧 |
71 |
不常使用 |
AM1.5G标准太阳光谱分布与其分段占比分别如上图所示,其对应的太阳模拟器光谱匹配度级等级评定标准如下表所示。
等级 |
光谱匹配度 |
A |
0.75-1.25 |
B |
0.6-1.4 |
C |
0.4-2.0 |
二、辐照不均匀性:表示太阳模拟器参数的光束在空间上的均匀程度。均匀性不好的模拟器会影响测试的结果,一般情况下导致测试值比实际值偏小。
真实的太阳光在空间分布中是非常均匀的,但人造的光源并并不是。根据ASTM的规定,太阳模拟器辐照不均匀度的计算公式如下:
太阳模拟器辐照不均匀度等级评定标准如下表:
等级 |
辐照不均匀度 |
A |
< 2% |
B |
< 5% |
C |
< 10% |
三、辐照时间不稳定性:表示太阳模拟器光束辐照度在时间上的稳定性。
真实的阳光辐照度在一段(短)时间内是非常稳定的,因此太阳模拟器的辐照度也应具有一定的稳定性。辐照稳定度对测试结果的可参考性提供了前提。
Sciencetech生产设计的太阳能模拟器均符合ASTM E927-05标准,也可以根据需要更改,使其满足 IEC或者JIS标准,或按照您的特殊要求订制。如需更多信息请随时联系我们。
等级 |
辐照时间不稳定性 |
A |
2% |
B |
5% |
C |
10% |
虽然ASTM没有规定,但光束的准直性,即光束的平行程度也是一个非常重要的指标。散射角半角越小,光束越平行,准直性越好。在自然界中,没有真正完全平行(散射角半角为0°)的光束,真实太阳光的散射角半角为0.25°,通常被认为是平行的。Sciencetech的高准直太阳模拟器系列的光束的散射角半角仅为0.35°,非常接近真实的阳光——这对于那些依赖于高效多结光伏电池的测试是非常重要,因为这些电池对光束的准直性十分敏感。