太陽光模擬器的作用是在實驗室條件下提供可控的標準太陽光模擬光源。太陽光模擬器可用于測試任何光敏工藝或材料,廣泛應用于包括光生物學,光氧化,光降解,光伏,和光催化等研究
領域。傳統太陽光模擬器以氙燈、鹵素燈等作為光源,其中以氙燈應用最為廣泛,氙燈是通過電離高壓氙氣產生電弧從而發光,氙燈可高強度發光且其未經過濾的光譜與標準太陽光光譜相似,
實際應用中通過特殊定制的濾光片過濾光譜中尖峰部分從而滿足A級光譜匹配度 。隨著 LED 產業的發展成熟,驅動、散熱、混光、控制等問題逐步得到解決,LED太陽光模擬器已經逐漸成為
太陽光模擬器未來發展的方向.
LED太陽光模擬器在科研領域應用優勢如下
氙燈使用壽命為800~1000小時,使用超過此小時數以后氙燈光譜會發生紅移且無法通過肉眼觀察發現此問題,光譜紅移以后測量結果會形成比較大的誤差
上圖為使用過大概1000小時左右后更換的氙燈燈管,可以看到氙燈有明顯的發黑現象,更換氙燈后需要重新調節設備內光路使光斑面積與均勻性達到要求,一般
需要廠家工程師上門更換,這就帶來了比較高的設備使用與維護成本。LED是固態光源,其使用壽命達到10000小時以上
氙燈是一種通過在高壓下電離氙氣而發光的氣態光源,驅動電壓達到20KV,且在工作時會劇烈發熱,在實驗室使用中有觸電、爆炸的風險。LED 工作的電壓很低,
使用低壓恒流源驅動,相對于氙燈采用高壓脈沖啟動,更加安全穩定可控;
某品牌A+級別氙燈太陽光模擬器光譜
氙燈本質發光光譜與AM1.5G光譜近似,然后通過濾光片濾掉多余尖峰,但是受制于濾光片本身技術限制,我們仍能在光譜圖中看到明顯的尖峰。
A+級LED太陽光模擬器光譜(綠色為AM1.5G光譜)
LED是通過光譜擬合技術達到匹配AM1.5G光譜的,通過多種不同波長燈珠的擬合可以使光譜更加平滑飽滿,同時LED太陽光模擬器按照IEC60904-9-2020標準
分6段可調,滿足疊層電池等特殊應用的需要。
LED本真具有非常良好的光譜單色性,且其光譜單色特性不受外界環境溫度及驅動電流電壓影響,在使用過程中其光譜永遠能保持穩定。氙燈在使用過程中其光譜會發生
紅移,光譜紅移后太陽能電池測試數據就會失真,但是光譜發生紅移無法通過肉眼發現
LED的電光轉換效率只受工作溫度影響,我公司LED太陽光模擬器水冷設計配合精心調校的溫度控制算法,可以使設備的輻照度穩定性達到極高的水平
LED太陽光模擬器連續30分鐘穩定性數據
備注:采用2400源表采樣標準太陽能電池短路電流,采樣時間1800秒,采樣周期內電流最大值131.6785889,電流最小值131.2532043,輻照度不穩定性為0.16%
太陽光模擬器等級劃分
一般穩態氙燈太陽光模擬器最最大有效輻照面積只能做到200mm×200mm左右,LED太陽光模擬器有效輻照面積可以覆蓋50mm×50mm、100mm×100mm、
250mm×250mm、300mm×300mm、300mm×600mm、600mm×1200mm,可滿足鈣鈦礦太陽能電池實驗室研發、研發中試線、工業生產線等不同階段的測試場景