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    太阳光模拟器的标准



  •     太阳模拟器是一种模拟太阳光/太阳能照射的系统设备。相对于室外测量,其测试结果会受各种因素的限制。而太阳模拟器的特点是本身体积较小,在测试过程能够不受环境、气候、时间等因素影响。那么如何来评价一个太阳模拟器的品质和等级呢?为了更方便快速的了解太阳光模拟器的各项参数,AAA等级太阳模拟器是如何划分等级,采用了什么标准。海纳光学总结了资料并在下文中讲述。


        本文主要介绍Sciencetech太阳模拟器的等级划分。目前,太阳模拟器主要以ASTM E927-10或IEC 60904-9和JIS三个标准体系为主。这些标准都对照光谱匹配度、辐照不均匀性、辐照时间不稳定性3个主要参数作出了等级划分,用来判断太阳模拟器的品质。其中三个参数为AAA级的太阳模拟器是较好的,B、C级次之。海纳光学在下文中会讲述太阳模拟器的参数介绍,太阳光模拟系统的基本介绍。


        太阳模拟器一般采用氙弧灯作为光源,使用滤光片,反射镜和其它光学器件从而模拟出太阳光。其中有三个重要的参数指标:光照匹配度、辐照不均匀性、辐照时间不稳定性。Sciencetech太阳模拟器符合国际ASTM E927-10或IEC 60904 -9标和JIS三个标准体系。根据太阳模拟器的在这三个特征上的不同表现,可将其分为A、B、C三个等级。其中A级是较好的,B/C级次之。具体请参见下表(依据ASTM、IEC标准)
    等级 光谱匹配度 辐照不均匀度 辐照时间不稳定性
    A 0.75-1.25 < 2% < 2%
    B 0.6-1.4 < 5% < 5%
    C 0.4-2.0 < 10% < 10%


    评价太阳光模拟器的三个主要参数。
    1、 光谱匹配度:表示太阳模拟器的光谱(每个波长上的功率分布)与真实太阳光谱的接近程度。
    通常,太阳光要穿过大气层到达地面,而大气层对阳光是有影响的,比如不同波长的光被大气层中气体分子吸收速率不同,对反射、折射、散射等等的影响也不同;地球上不同纬度地方,太阳光的入射角度不同,使阳光在大气层中的路径长度不一,对阳光的影响程度也是不同。综上这些原因造成了太阳光谱和强度在地表不同地方的差异。因此,我们需要为太阳模拟器选取不同AM滤光片来使其发出来的光束更加接近所选地的阳光。比如,选取AM 0 来模拟太空中的阳光,选取AM1.5G来模拟中纬度地区的阳光等。
    具体请参见下表。 
    名称 使用条件 强度 mW/cm² 使用频率
    AM0 外太空 137 经常使用
    AM1 赤道及其附近热带区域 100 不常使用
    AM1.5G 中纬度地区,如欧洲,美国,中国,韩国,日本,印度北部,南非,澳大利亚等 100 较常使用
    AM1.5D 中纬度地区,只考虑穿过大气层的部分光束,忽略被大气层散射效应影响的那部分光束 93 不常使用
    AM2.0 高纬度地区,如北欧 71 不常使用














    AM1.5G标准太阳光谱分布与其分段占比分别如上图所示,其对应的太阳模拟器光谱匹配度级等级评定标准如下表所示。
    等级 光谱匹配度
    A 0.75-1.25
    B 0.6-1.4
    C 0.4-2.0




     


    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:
    等级 辐照不均匀度
    A < 2%
    B < 5%
    C < 10%


    3、 辐照时间不稳定性:表示太阳模拟器光束辐照度在时间上的稳定性。
    真实的阳光辐照度在一段(短)时间内是非常稳定的,因此太阳模拟器的辐照度也应具有一定的稳定性。辐照稳定度对测试结果的可参考性提供了前提。
    Sciencetech生产设计的太阳能模拟器均符合ASTM E927-05标准,也可以根据需要更改,使其满足 IEC或者JIS标准,或按照您的特殊要求订制。如需更多信息请随时联系我们。
    等级 辐照时间不稳定性
    A 2%
    B 5%
    C 10%


    虽然ASTM没有规定,但光束的准直性,即光束的平行程度也是一个非常重要的指标。散射角半角越小,光束越平行,准直性越好。在自然界中,没有真正完全平行(散射角半角为0°)的光束,真实太阳光的散射角半角为0.25°,通常被认为是平行的。Sciencetech的高准直太阳模拟器系列的光束的散射角半角仅为0.35°,非常接近真实的阳光——这对于那些依赖于多结光伏电池的测试是非常重要,因为这些电池对光束的准直性十分敏感。





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