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太阳光模拟器的等级,AAA级太阳能模拟器的定义是什么

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 E927-10IEC 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ABC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ASTMIEC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。


 

 

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