全光谱稳态太阳光模拟器

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2023/11/26

私聊

常用设备综合讨论

概述

稳态太阳光模拟器是一种可以模拟太阳光谱、光强、光照时间等参数的设备，常用于室内环境下对材料、器件、产品等的测试和评估。通常由光源、光学系统、控制系统等组成。

模拟光源可以采用氙灯、汞灯、金属卤化物灯等，这些光源能够发出相近于太阳光谱的光线，以模拟太阳光照射下的环境。光学系统可以对光线进行聚焦、分散、滤波等处理，以达到所需的光强和光谱分布。控制系统可以控制光源的开关、光强、光照时间等参数，以便进行不同条件下的测试和评估。稳态太阳光模拟器提供一个接近自然日光的环境，不受环境、气候和时间等因素影响实现24小时不间断光照。

设备详情

稳态太阳光模拟器设备采用氙气灯作为核心光源，辐照强度在600～ 1200W/m2可调。为了确保有效辐照面积的均匀性，每套灯采用独立的 EPS 实时反馈控制，确保灯的恒功率输出能量，单个光源系统可以实时模拟量信号输出至采集器。为达到辐照面积1m×1m 设备总共采用 4 组光源。其他辐照面积可根据用户需求定制生产。

1) 光源特性：1000 小时光强衰减小于 10％（采用 EPS）

2) 排布方式：线性阵列排布，计算机模拟空间分布

3) 光源寿命：1000h+（更换光源以满足3000H）

4) 光源质保：1000h

5) 辐照强度：600～1200W/m2（此范围内可调）

6) 波段：350～1100nm

7) 辐照面积：1m×1m

8) 光谱匹配度：A 级

9) 辐照度不均匀性：≤± 2% ; A 级

10) 不稳定性：LTI≤± 2% ; A 级

11) 单组灯的功率为：1-3kw

应用领域

广泛应用于太阳能电池特性测试、染料敏化电池（DSSC）、钙钛矿电池（PSC）、光电材料特性测试、生物化学相关测试、光学催化降解加速研究、皮肤化妆用品检测和环境研究等。

专业术语定义

1、光谱匹配

光谱匹配度太阳光模拟器的光谱匹配度是指太阳光模拟器的光谱辐照度分布与太阳光的标准光谱分布的匹配程度，一般用太阳光模拟器在每个波长范围内辐射的能量百分比与标准太阳光在同样波长范围内辐射的能量的百分比的比率表示。太阳光标准光谱辐照度分布情况见表。

表 1 标准光谱辐照度分布
波长范围/nm	占有效波段内积分辐照度的百分比/%
波长范围/nm	AMO条件 (有效波段300 nm~ 1100 nm)	AM1.5G条件 (有效波段400 nm~ 1100 nm)
300～400	9.4
400～500	18.5	18.4
500～600	18.6	19.9
600～700	15.8	18.4
700～800	12.8	14.9
800～900	10.2	12.5
900～1100	14.7	15.9

标准光谱辐照度分布

2、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：

太阳光模拟器辐照不均匀

等级	光谱匹配到所有中指定的间隔	空间非均匀性辐照度	时间不稳定性
等级	光谱匹配到所有中指定的间隔	空间非均匀性辐照度	短期不稳定性辐照度 STI	长期不稳定性辐照度LTI
A+	0.875----1.125	1%	0.25%	1%
A	0.75---1.25	2%	0.5%	2%
B	0.6---1.4	5%	2%	5%
C	0.4---2.0	10%	10%	10%