太阳模拟器的原理介绍

       目前，石油、天然气等不可再生能源价格的居高不下，使得人类对太阳能电池的研究开发进入了一个新的阶段，国内很多实验室和科研院校也都加紧了对太阳能电池材料的研究和开发。
       太阳能电池I-V特性测试作为太阳能电池研究开发的一个环节，至关重要，需要专业的测试系统来完成。针对当前人们对太阳能电池材料的研究和开发，以及太阳能电池研究人员搭建太阳能电池I-V特性测试系统的耗时耗力，我公司特推出太阳能电池I-V特性测试系统，并已在很多太阳能电池材料研究、测试实验室广泛使用。
通常情况下，太阳能电池I-V特性测试系统是由光源、测试表和测试平台组成的。其中，测试平台实现样品的放置、吸附固定、电极接触等，功能再全的就是带温度、湿度控制的，甚至实现真空环境测试、高温高压环境测试等。
再就是系统中的测试表，目前，大家多采用Keithley公司的测试源表。相比较而言，Keithley公司的测试表种类比较多，并且比较全，性能也比较好。而系统中的光源，则是争议比较多的一部分。其实，理论上来说应该采用太阳模拟器来作为光源，当然，也有采用钨灯光源的，氙灯光源的，还有在这些光源后面加AM滤光片的，但最终都是想得到跟太阳光更加接近匹配的光辐射。到底应该采用什么光源，还是要看各自对测试的要求的。而从经济上简单看的话，太阳模拟器是远远贵与其他普通光源的，但是它的贵也是有理由的。
      太阳模拟器作为光源，在某中程度上说，可以等同于太阳光源，可以模拟太阳光照射。由于太阳模拟器本身体积较小，测试过程不受环境、气候、时间等因素影响，从而避免了室外测量的各种因素限制。
太阳模拟器广泛应用于太阳能电池特性测试，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，环境研究等。

可以实现不同光照面积测试，从2inch×2inch到8inch×8inch不等。

可以达到A类标准。
寿命长，实用性更强。
采用温度监控、内部自锁等，测试过程更加安全。

首先是太阳模拟器区别于其它普通光源的三大主要特点：
1. 光谱匹配度
其实，太阳模拟器的光谱匹配度是指在6个指定光谱范围内强度积分面积的百分比。任何与标准光谱的偏离百分比都必须在一定的范围内，这也正是衡量太阳模拟器等级的一项标准。对于A类太阳模拟器，光谱匹配度必须在75% - 125%之间。
为了保证A类太阳模拟器的光谱匹配度能够符合标准，大多数生产商都采用特制滤光片来对光谱进行修正，这种特制滤光片不仅能对不同波段的光谱进行适当的修正，并且还能承受高强度光辐射。

Ideal Spectral Match Defined by IEC Standards
Spectral Match
Spectral Range (nm)                       Ideal %
400 – 500                                 18.5
500 – 600                                 20.1
600 – 700                                18.3
700 – 800                                14.8
800 – 900                                12.2
900 – 1100                                16.1

2. 空间均匀性
对于A类太阳模拟器，工作区域的空间辐射均匀性是最难实现的，而空间辐射的不均匀又会导致电池测试不准确和不确定。A类太阳模拟器的设计就是为了尽量减小空间辐射不均匀性的影响，并将工作区域空间辐射均匀性严格控制在2%以内。
3. 时间稳定性
       时间稳定性是A类太阳模拟器的第三大重要特性。光输出的时间稳定性在一定程度上保证了太阳能电池效率测试不会受到光源波动的影响。在太阳模拟器中，光强控制系统，显著地降低了光波动，最大不超过1%，即使没有光强控制系统，太阳模拟器也可以符合这三个标准。
       太阳模拟器的上面这三个特性，是普通光源无法实现的。如果自己只是为了相对测量比较一下，那么，采用普通氙灯光源是一个不错的选择，比较便宜。但是，要想得到更具权威性和说服力的测试数据，恐怕要采用行业内相对流行品牌的太阳模拟器。

太阳模拟器关键组成：
1. 光室
光室为氙灯提供了一个安全的空间，在光室里面有安全自锁系统，用来保证操作的安全性和系统的安全。积分器风扇和滤光片风扇用来保证光学器件的正常运转，并维持光室的温度。
2. 快门
在太阳模拟器内部有一个稳定的快门，用来控制工作环境，该快门可以实现1000000次开关，实际工作中甚至更多。该快门开关时间只用200ms，可以通过接触控制、逻辑输入控制，也可以通过按钮开关进行直接控制。
3. 氙灯
采用连续发光系统，从而避免了脉冲式氙灯光源受到太阳能电池材料响应时间的限制，氙灯为无臭氧短弧氙灯。
4. 1.5G滤光片
同时采用1.5G滤光片和氙灯就可达到A类太阳模拟器标准。
5. 电源
高品质电源可以为氙灯提供稳定的功率，并且可以检测氙灯的寿命。当氙灯寿命接近结束的时候，建议更换氙灯，否则将有可能会影响光谱特性。

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