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太陽光模擬器光譜匹配技術(shù)丨從傳統(tǒng)單光源到多源協(xié)同的發(fā)展與演進(jìn)

蘇州紫創(chuàng)測控技術(shù)有限公司 ? 2025-07-24 11:31 ? 次閱讀
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太陽光模擬器作為模擬太陽光的關(guān)鍵設(shè)備,在眾多領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。其核心技術(shù)——光譜匹配技術(shù),直接決定了模擬太陽光的質(zhì)量,進(jìn)而影響相關(guān)研究和測試的準(zhǔn)確性。Luminbox太陽光模擬器以先進(jìn)的光譜匹配技術(shù),精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)AM1.5G光譜并保持穩(wěn)定輻照,為實(shí)驗(yàn)室提供高效可靠的全場景光照測試方案。

光譜匹配技術(shù)核心要點(diǎn)

luminbox


傳統(tǒng)光源太陽光模擬器光譜匹配

傳統(tǒng)光源太陽光模擬器光譜匹配技術(shù)主要有單光源與多光源兩種方式。單光源時(shí),特制濾光片至關(guān)重要,其基于薄膜干涉原理工作,不同用途對應(yīng)特定濾光片,如AM0、AM1.5 濾光片。若采用多光源,則采用濾光片拼接多個(gè)光源光譜提升匹配度,像組合氙燈、鎢絲燈光譜后再用濾光片調(diào)整,使光譜更接近真實(shí)太陽光譜。

LED 光源的智能組合

隨著LED 技術(shù)的發(fā)展,LED太陽光模擬器成為研究熱點(diǎn)。LED 光譜窄且種類繁多,通過組合不同峰值波長的 LED,并調(diào)整其驅(qū)動(dòng)電流,可實(shí)現(xiàn)對太陽光譜的高度模擬。為提高光譜可調(diào)性,如圖可優(yōu)先考慮單色窄帶LED。

光譜匹配技術(shù)的研究進(jìn)展

luminbox

傳統(tǒng)光源模擬器的突破與創(chuàng)新

在傳統(tǒng)光源太陽光模擬器方面,眾多研究成果顯著。例如,脈沖式光伏組件太陽光模擬器,通過拼接濾光片提高了光譜空間均勻性,使光譜匹配度達(dá)到A 級標(biāo)準(zhǔn)。氣象輻射計(jì)量檢測用太陽光模擬器,在300nm - 1100nm 波長范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了對 AM1.5 太陽光譜的 A 級匹配,且輻照性能良好。三譜段太陽光模擬器的光譜修正組件,使用多種濾光片精確調(diào)整光譜,光譜性能優(yōu)異,與AM0 光譜最大偏差優(yōu)于 A 級標(biāo)準(zhǔn)。

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光譜修正組件結(jié)構(gòu)布局圖

傳統(tǒng)光源太陽光模擬器的光譜匹配性能表

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表格展示了2012-2022 年間部分傳統(tǒng)光源太陽模擬器的關(guān)鍵參數(shù)。其光源大多采用氙燈與濾光片組合的形式,光譜范圍跨度為300nm-1700nm。模擬光譜包含 AM1.5G、AM0 等類型,光譜匹配度處于 0.8-1.2 區(qū)間,光譜等級多達(dá)到 A 級。不同年份的模擬器在參數(shù)上有所不同,體現(xiàn)出了太陽模擬器技術(shù)在這一時(shí)期的發(fā)展與演變。

多源模擬器的發(fā)展與演進(jìn)

多源太陽光模擬器早期性能存在局限,后續(xù)通過不同光源組合設(shè)計(jì)不斷優(yōu)化。早期研究中,氙燈與鎢絲燈組合的模擬器雖實(shí)現(xiàn)了AM0 光譜匹配,但存在過濾不完全問題。后續(xù)研究中,研究人員將氙燈模擬器升級為三源太陽光模擬器,能夠在寬波長范圍內(nèi)精確匹配AM0 太陽光譜。

綜上所述,多源太陽模擬器多使用氙燈提供可見光和紫外范圍的輻照度,使用其他光源提供紅外范圍的輻照度,早期多使用傳統(tǒng)光源進(jìn)行組合,比如鎢絲燈、鎢鹵燈和鹵素?zé)舻?,后來隨著LED技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了傳統(tǒng)光源和 LED 組合的形式,進(jìn)一步提高了太陽模擬器的光譜匹配性能。如下表所示為多源太陽模擬器光譜匹配性能對比。

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三源太陽光模擬器圖

多源太陽光模擬器的光譜匹配性能表

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LED 模擬器的崛起與優(yōu)勢

LED 太陽光模擬器近年來發(fā)展迅猛。丹麥科技大學(xué)研發(fā)的太陽能電池測試平臺,光譜匹配度高且性能優(yōu)異。模塊化光譜可調(diào)的LED 太陽光模擬器具有光譜失配度低、便于擴(kuò)展輻照面積的優(yōu)勢。可擴(kuò)展模塊化的LED 太陽光模擬器整體光譜匹配度高,能夠滿足大面積印刷有機(jī)太陽能電池的測試需求。基于混光系統(tǒng)的LED 太陽光模擬器光譜合成技術(shù),其光譜匹配度遠(yuǎn)優(yōu)于A 級標(biāo)準(zhǔn)。

光譜匹配技術(shù)的未來展望

luminbox

未來太陽光模擬器光譜匹配技術(shù)研究重點(diǎn)包括:

光譜范圍擴(kuò)展:隨光伏技術(shù)發(fā)展,太陽能電池光譜響應(yīng)范圍擴(kuò)大,需在紅外和紫外波段拓展光譜,以滿足新型電池測試需求;

光譜保真度提升:要求模擬器光譜形狀、積分能量與太陽光譜高度匹配,且小波長范圍內(nèi)無高強(qiáng)度尖峰,實(shí)現(xiàn)更精確模擬;

評估標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化:采用更嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)評估光譜匹配性能,進(jìn)一步提高與標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜的契合度,推動(dòng)技術(shù)發(fā)展。

Luminbox太陽光模擬器

luminbox

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Luminbox太陽光模擬器采用先進(jìn)光束準(zhǔn)直技術(shù)與高均勻光斑設(shè)計(jì),精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)AM1.5G太陽光譜,輻照輸出穩(wěn)定,為實(shí)驗(yàn)室提供高效可靠的光照測試解決方案。

AAA級性能:光譜匹配度符合IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn)AAA級,可達(dá)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)精度;

長效穩(wěn)定:優(yōu)化光源設(shè)計(jì)大幅降低維護(hù)頻率,減少校準(zhǔn)與停機(jī)時(shí)間,提升實(shí)驗(yàn)效率;

應(yīng)用場景:可選配光學(xué)濾鏡,靈活模擬室內(nèi)外日光環(huán)境,滿足多元測試需求。

未來,隨著光譜匹配技術(shù)在擴(kuò)展光譜范圍、提升光譜保真度和采用更嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)評估等方面的持續(xù)進(jìn)步,Luminbox太陽光模擬器也將在光伏產(chǎn)業(yè)、航天技術(shù)等領(lǐng)域發(fā)揮更為重要的作用,為人類對太陽能的利用和探索提供更有力的支持。

原文出處:《Advances in spectral matching techniques for solar simulators》

*特別聲明:本公眾號所發(fā)布的原創(chuàng)及轉(zhuǎn)載文章,僅用于學(xué)術(shù)分享和傳遞行業(yè)相關(guān)信息。未經(jīng)授權(quán),不得抄襲、篡改、引用、轉(zhuǎn)載等侵犯本公眾號相關(guān)權(quán)益的行為。內(nèi)容僅供參考,如涉及版權(quán)問題,敬請聯(lián)系,我們將在第一時(shí)間核實(shí)并處理。

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