太阳模拟器

模拟器必须能够在测试平面上达到1000W/平方米的标准辐照度(用标准电池测量),并根据需要可对辐照度在标准辐照度值上下进行一定的调节.

模拟器光谱辐照度分布应与标准光谱辐照度分布匹配.等级A的匹配度在0.75~1.25,等级B的匹配度在0.6~1.4,等级C的匹配度在0.4~2.0

在测试平面上,指定测试区域内的辐照度应该达到一定的均匀度,辐照度用合适的探测器量测.等级A的辐照均匀度<=+/-2%,等级B的辐照均匀度<=+/-5%,等级C的辐照均匀度<=+/-10%.

对于单体电池和电池串的测试,探测器最大尺寸应小于电池最小尺寸的一半.

对于组件,探测器尺寸应不大于组件中单体电池的尺寸.

不均匀度=+/-((最大幅照度-最小辐照度)/(最大幅照度+最小辐照度))*100%

其中,最大辐照度和最小辐照度是指在指定范围内探测器在任意指定点的测量值.

数据采集期间,辐照度应该具有一定的稳定度.等级A的稳定度在<=+/-2%,等级B的稳定度在<=+/-5%,等级C的稳定度在<=+/-10%,

辐照不稳定度=+/-((最大幅照度-最小辐照度)/(最大幅照度+最小辐照度))*100%

其中,最大辐照度和最小辐照度是数据采集期间在测试平面内探测器在任意指定点的测量值.

具体的测试方法请参考IEC 60904-9.

PASAN,SPIRE和BERGE的大面积太阳模拟器目前是国际上被广泛认可的.在稳定性和一致性上有较强的优势.但是百万级的价格却是国内用户很难接受的.再加上昂贵的售后服务费用,他们的设备并没有成为国内电池制造厂商的主力.

鉴于国内的状况,国内的不少科研单位和大学也一直致力于太阳模拟器的研究开发.主要代表是西安交通大学的陕西众森电能科技有限公司和上海交通大学太阳能研究所的上海赫爽太阳能科技有限公司。

太阳模拟器是用来模拟太阳光的设备，在光伏领域里，再配以电子负载,数据采集和计算等设备，可以用来测试光伏器件(包括太阳电池片，太阳电池组件等)的电性能，如Pmax, Imax, Vmax,Isc,Voc,FF,Eff, Rs, Rsh以及I-V曲线等。这些参数不仅能够从一定程度上反应出电池的性能，也关系到电池最后出厂的等级和价格。因此，一台可靠的太阳模拟器，不仅对生产工艺有参考意义，更关系到产品的品质和制造厂商的利润和信誉。

对于光伏性能测试,可用的商业化太阳模拟器有两类：

例如滤光氙灯，双色滤光钨灯-ELH灯或改进的汞灯，这类模拟器适用于单体电池和小尺寸组件的测试.

由一个或者两个长弧氙灯组成,这类模拟器由于在大面积范围内辐射度均匀性好,能够更好地适应于大尺寸组件的测试.这类模拟器的另外一个优点是,被测电池热输入可以忽略,这样在测试时被测点出与环境测试温度保持一致,而环境温度是可以很容易精确测量的.脉冲发生网络,数据采集和处理系统通常做为模拟器的部件提供.

做太阳能电池及其他光电类研究主要关注以下几点：

1、总辐照度

2、光谱匹配

3、均匀度

4、辐照稳定度

由于近些年我国光伏事业的快速发展，在太阳能电池及光电测试方面的研究也日渐升温，很多高校实验室和研究所都开展了此类方向的研究，虽然很多太阳模拟器厂家将设备国产化，但是由于市场定位高端、配件成本高昂、市场竞争不激烈等原因，导致价格一直居高不下，进口太阳模拟器要数十万或者上百万，国产能达到3A级的太阳模拟器也要二三十万元，高昂的价格阻碍了国内光伏产业基础研究。北京泊菲莱科技有限公司深入研究进口太阳模拟器结构和原理，走访搜集了大量客户需求信息，终于研制成功在基础光伏研究中替代太阳模拟器的光源产品CHF-XM500型太阳模拟光源。

1、连续可调的辐照度　　

此光源电功率为500W，总辐照度自800W/平方米至3000W/平方米连续可调，不仅可以根据实验环境和要求的不同调整光强输出，而且在灯泡长时间使用能量衰减后还可以通过调整光强输出而保证1000W/平方米（即100mw/平方厘米）的总辐照度。

2、光谱匹配和光谱选择　　

CHF-XM500型太阳模拟光源采用AM1.5G标准光谱输出，日光光谱拟合度达99%以上。另外可以根据实验要求不同加装各种规格滤光片，使实验所需光谱范围可以人为控制。

3、近似太阳模拟器的均匀度　　

3A级太阳模拟器采用三层以上透镜光路，输出光斑一般为100×100mm方形光斑，均匀度在99%以上，不均匀度小于1% 。而CHF-XM500减少透镜光路，输出光斑为60mm直径圆斑（光斑大小可调整1mm-60mm)，不均匀度可控制在3%以内。针对国内太阳能电池方向研究，电池片光照面积一般为20×20mm方形区域，所以60mm直径圆斑已经足够使用，且光斑越小均匀度越好。

4、辐照稳定度　　

CHF-XM500型氙灯光源采用高稳定电源系统和循环风冷系统，在一定程度上保证了光源输出的稳定度。

5、价格优势　　

进口太阳模拟器整机要数十万到上百万，国产相关产品也要二三十万元，核心耗材市场上无法采购，厂家售后更换耗材价格昂贵。而CHF-XM500型太阳模拟光源整机价格仅几万元，耗材根据实验需求不同，国产耗材几百元，进口耗材也是针对购买产品客户平价更换。

综上所述，国内一些小型研究机构或者研究经费紧张的高校实验室不妨可以考虑太阳模拟光源类产品进行光伏研究，因为如果花高昂价格购买非3A级太阳模拟器，实验效果仅仅相仿甚至不及太阳模拟光源，那么就会造成科研经费的严重浪费！太阳能是今后人类最理想的清洁能源，让我们共同努力，创造人类更加美好的明天。

控制电路:实现氙灯闪灯控制，电容充电/放电控制。

电容充电电路:实现对超级电容的充电和过压保护，在程序控制下稳定电容电压。

氙灯高压电路:产生近9千伏的高压，点亮氙灯。