太陽(yáng)光模擬器的標(biāo)準(zhǔn)

時(shí)間：2019-12-04作者：深圳維爾克斯光電有限公司瀏覽：168

    太陽(yáng)模擬器是一種模擬太陽(yáng)光/太陽(yáng)能照射的系統(tǒng)設(shè)備。相對(duì)于室外測(cè)量，其測(cè)試結(jié)果會(huì)受各種因素的限制。而太陽(yáng)模擬器的特點(diǎn)是本身體積較小，在測(cè)試過(guò)程能夠不受環(huán)境、氣候、時(shí)間等因素影響。那么如何來(lái)評(píng)價(jià)一個(gè)太陽(yáng)模擬器的品質(zhì)和等級(jí)呢？為了較方便快速的了解太陽(yáng)光模擬器的各項(xiàng)參數(shù)，AAA等級(jí)太陽(yáng)模擬器是如何劃分等級(jí)，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(yáng)模擬器的等級(jí)劃分。目前，太陽(yáng)模擬器主要以ASTM E927-10或IEC 60904-9和JIS三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系為主。這些標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)照光譜匹配度、輻照不均勻性、輻照時(shí)間不穩(wěn)定性3個(gè)主要參數(shù)作出了等級(jí)劃分，用來(lái)判斷太陽(yáng)模擬器的品質(zhì)。其中三個(gè)參數(shù)為AAA級(jí)的太陽(yáng)模擬器是較好的，B、C級(jí)次之。海納光學(xué)在下文中會(huì)講述太陽(yáng)模擬器的參數(shù)介紹，太陽(yáng)光模擬系統(tǒng)的基本介紹。


    太陽(yáng)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(yáng)光。其中有三個(gè)重要的參數(shù)指標(biāo)：光照匹配度、輻照不均勻性、輻照時(shí)間不穩(wěn)定性。Sciencetech太陽(yáng)模擬器符合**ASTM E927-10或IEC 60904 -9標(biāo)和JIS三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系。根據(jù)太陽(yáng)模擬器的在這三個(gè)特征上的不同表現(xiàn)，可將其分為A、B、C三個(gè)等級(jí)。其中A級(jí)是較好的，B/C級(jí)次之。具體請(qǐng)參見(jiàn)下表（依據(jù)ASTM、IEC標(biāo)準(zhǔn)）
等級(jí) 光譜匹配度 輻照不均勻度 輻照時(shí)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(píng)價(jià)太陽(yáng)光模擬器的三個(gè)主要參數(shù)。
1、 光譜匹配度：表示太陽(yáng)模擬器的光譜（每個(gè)波長(zhǎng)上的功率分布）與真實(shí)太陽(yáng)光譜的接近程度。
通常，太陽(yáng)光要穿過(guò)大氣層到達(dá)地面，而大氣層對(duì)陽(yáng)光是有影響的，比如不同波長(zhǎng)的光被大氣層中氣體分子吸收速率不同，對(duì)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(yáng)光的入射角度不同，使陽(yáng)光在大氣層中的路徑長(zhǎng)度不一，對(duì)陽(yáng)光的影響程度也是不同。綜上這些原因造成了太陽(yáng)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(yáng)模擬器選取不同AM濾光片來(lái)使其發(fā)出來(lái)的光束較加接近所選地的陽(yáng)光。比如，選取AM 0 來(lái)模擬太空中的陽(yáng)光，選取AM1.5G來(lái)模擬中緯度地區(qū)的陽(yáng)光等。
具體請(qǐng)參見(jiàn)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(guó)，中國(guó)，韓國(guó)，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(guò)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(yáng)光譜分布與其分段占比分別如上圖所示，其對(duì)應(yīng)的太陽(yáng)模擬器光譜匹配度級(jí)等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如下表所示。
等級(jí) 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(yáng)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(huì)影響測(cè)試的結(jié)果，一般情況下導(dǎo)致測(cè)試值比實(shí)際值偏小。
真實(shí)的太陽(yáng)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(yáng)模擬器輻照不均勻度的計(jì)算公式如下：
 
太陽(yáng)模擬器輻照不均勻度等級(jí)評(píng)定標(biāo)準(zhǔn)如下表：
等級(jí) 輻照不均勻度
A < 2%
B < 5%
C < 10%


3、 輻照時(shí)間不穩(wěn)定性：表示太陽(yáng)模擬器光束輻照度在時(shí)間上的穩(wěn)定性。
真實(shí)的陽(yáng)光輻照度在一段（短）時(shí)間內(nèi)是非常穩(wěn)定的，因此太陽(yáng)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(duì)測(cè)試結(jié)果的可參考性提供了前提。
Sciencetech生產(chǎn)設(shè)計(jì)的太陽(yáng)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(qǐng)隨時(shí)聯(lián)系我們。
等級(jí) 輻照時(shí)間不穩(wěn)定性
A 2%
B 5%
C 10%


雖然ASTM沒(méi)有規(guī)定，但光束的準(zhǔn)直性，即光束的平行程度也是一個(gè)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(méi)有真正完全平行（散射角半角為0°）的光束，真實(shí)太陽(yáng)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(yáng)模擬器系列的光束的散射角半角僅為0.35°，非常接近真實(shí)的陽(yáng)光——這對(duì)于那些依賴于多結(jié)光伏電池的測(cè)試是非常重要，因?yàn)檫@些電池對(duì)光束的準(zhǔn)直性十分敏感。





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