光热转化太阳光模拟器

太阳光模拟器可同时解决准直性、辐照度均匀性、光谱匹配性三大技术指标的难度较高的问题，基于光电一体化二次光学设计，提出一种简便、高效且可实现大功率的LED太阳模拟器光学系统设计方法。采用小角度准直透镜和抛物面镜来整合光源，通过混光棒和微结构进行匀光，后利用抛物面镜实现光线的准直输出，基于同轴准直的设计思想完成LED太阳模拟器的设计。太阳光模拟器采用多灯具反射式同轴准直系统，它是利用人工光源模拟太阳光辐照，能提供与太阳光谱分布相匹配的、均匀的、准直稳定的光辐照，在航空航天、气象、民用等领域应用普遍。太阳光模拟器可用于太阳能电池测试、光催化、化妆品和涂料等材料的耐光实验、光生物的检查与测试等。光热转化太阳光模拟器

太阳光模拟器是利用人工光源在实验室内模拟实现真实太阳光的光谱分布、辐照度等特性的实验设备。太阳光模拟器常采用氙灯作为光源，使用滤光片、反射镜和其它光学器件从而模拟出太阳光，以克服室外太阳光辐射受时间和气候影响，且总辐照度不能调节等缺点。目前，太阳光模拟器主要采用的三个标准体系为：ASTME927-10或IEC60904-9和JIS，这些标准都对照光谱匹配度、辐照不均匀度、辐照时间不稳定性3个主要参数来划分等级，用以评定太阳光模拟器的品质。其中三个参数均为A级的太阳光模拟器为优，B、C级次之。光热转化太阳光模拟器太阳光模拟器本身体积较小，测试过程不受环境、气候、时间、地点等因素影响。

太阳模拟器区别于其它普通光源的主要特点：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，这也正是衡量等级的一项标准。对于A类，光谱匹配度必须在75%-125%之间。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难实现的，而空间辐射的不均匀又会导致电池测试不和不确定。A类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。

太阳光模拟器的主要部件：1、氙灯：作为发光源，惰性气体放电，辐射效率高，且大部分辐射集中在可见光和近红外区，与太阳电池的吸收谱匹配较好。2、金属椭球面反射镜：用于太阳光模拟器的反射聚光系统，收集脉冲氙灯的辐射能量。3、光学积分器：用于匀光，实现均匀辐照。由前后两个透镜阵列组成，可以将由椭圆聚光镜的光线交错叠加进行匀光。4、准直物镜：对匀光后的光束进行准直，实现平行光输出。5、大气质量滤光片：通过特殊膜系曲线设计滤光片，使得氙灯光谱和标准太阳光谱一致（不是100%重合）。太阳模拟器在有效工作区域内的光辐照不均匀度是优良太阳模拟器的一项重要指标。

太阳模拟器可以按照不同标准进行分类。1、按照测试面积分类：根据太阳模拟器的有效辐照面的大小，一般可以分为单片太阳电池测试仪和太阳电池组件测试仪。单片太阳电池测试仪一般用于电池片厂商的功率测试及分选，以及太阳电池组件生产前的功率测试及分选，其测试面积较小，可以测试常规的125、156太阳电池。太阳电池组件测试仪一般用于太阳电池组件出厂前的功率测试，一般测试面积较大。2、按照光源脉冲时间分类：根据光源脉冲特性，可以将太阳模拟器分为稳态太阳模拟器、单次脉冲太阳模拟器和多次闪光太阳模拟器。在太阳光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。光热转化太阳光模拟器

太阳光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。光热转化太阳光模拟器

大面积太阳模拟器的特点：1、模拟室外日光的光学滤镜和玻璃过滤室内日光的光学滤镜；2、广角对称的光线实现高均匀性的解决方案；3、任何尺寸定制系统的阵列模块化设计；4、模块化设计，适用于各种规模的定制太阳能系统；大面积太阳模拟器的应用：1、气候环境仓/风洞和日光模拟器；2、气候环境仓/功率试验机和日光模拟器；3、日光热负载实验舱/带昼夜循环；4、环境仓/带动态道路模拟的日光模拟器；5、客户定制光伏组件日光模拟器/组件测试、光浸没测试、I/V曲线测量；6、步入式日光环境/测试仓用于组件和部件测试。光热转化太阳光模拟器

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