太阳模拟器的常识介绍 中文

一太阳模拟器的用途

太阳模拟器是室内模拟太阳光的设备, 广泛应用在生物、美容、太阳能光伏、太阳能光热等行业，在太阳能光伏行业模拟器主要用于太阳电池和组件的电性能测试、光老练试验、热斑耐久试验等，.根据光源的种类的不同,主要分为脉冲闪光式太阳模拟器和稳态太阳模拟器.

脉冲闪光式太阳模拟器主要用于量产电池片和组件的电性能测试,在使用过程中还需要配以I-V测试系统（包括电子负载、数据采集处理和控制仪器等）,可实现对被测电池/组件的Pmax, Imax, Vmax,Isc,Voc,FF,Eff, Rs, Rsh以及I-V曲线等测试.

稳态模拟器主要用于太阳电池单片电性能测试和太阳电池组件光老练试验和热斑耐久试验,通过在一定辐射总量条件下的照射,可对被测电池/组件在实际使用中的稳定性做出评估,并以此为依据改进生产工艺,向用户提供稳定的光伏产品.

太阳模拟器的测试结果, 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,价格和使用过程中的稳定性.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.

生产出来的电池/组件在市场上销售时，会根据电池/组件的峰瓦值来确定电池/组件的市场流通价值。但是，光伏电池/组件的电输出因照射光的强度、光谱(不同经度和纬度的阳光照射下输出的电性能皆有差异)的不同电输出会有很大差异；此外，光伏电池/组件的电性能输出也会随着温度的变化而变化。为了规范市场，减少商品流通中的争议，特拟定了IEC60904的标准，对市场上流通的光伏电池/组件的瓦数在何种测试条件下做了明确规定，即在AM1.5、一个标准太阳光强下，25摄氏度的条件下（简称标准条件STC）测试出来的瓦数为国际都认可的数值。于是，为了适应市场需求，提供标准太阳光的设备应用而生-太阳模拟器。

IEC60904 的标准同时对模拟器的评价标准做了严格的定义。如何来评价一个太阳模拟器的品质和等级呢？

二太阳模拟器的等级

IEC 60904-9对用于地面光伏电池测试的太阳模拟器给出了相应的要求,并就等级划分,评定方式和计算方法均给出了详细的说明.

1.总辐照度

模拟器必须能够在测试平面上达到1000W/m2的标准辐照度(用标准电池标定),

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.

2.光谱匹配

模拟器光谱辐照度分布应与标准光谱辐照度分布匹配.在400nm到1100nm波段范围内,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

3.不均匀度

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的辐照不均匀度<=+/-2%,等级B的辐照不均匀度<=+/-5%,等级C 的辐照不均匀度<=+/-10%.

探测器的尺寸应是以下两个中较小的

1、有效辐照面积的1/64

2、400cm2.

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.

探测器可用尺寸合适的参考电池替代,并用参考电池的短路电流Isc作为参考数据,并以此衡量辐照度的强弱.

4.辐照不稳定度

辐照稳定度分为长时辐照不稳定度(Long Term Instability或LTI)和短时辐照不稳定度(Short Term Instability或STI).

LTI指在整个数据采集期间辐照度的不稳定度.等级A的不稳定度在<=+/-2%,等级B的不稳定度在<=+/-5%,等级C的不稳定度在<=+/-10%.

STI指在某组数据(一组数据包括电压,电流和辐照度)采集期间辐照度的不稳定情况. 等级A的不稳定度在<=+/-0.5%,等级B的不稳定度在<=+/-2%,等级C的不稳定度在<=+/-10%.如果每组数据的电压,电流和辐照度同步采集,则不存在采集期间辐照度的波动,这种情况下默认为STI为A级.

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.

5、脉冲宽度：

脉冲光太阳模拟器有脉冲宽度指标，该指标有两重意义，一是描述脉冲模拟器发出的稳定的脉冲光时间宽度，二是描述脉冲模拟器发出的整个脉冲光的时间宽度，例如一个模拟器的整个脉冲光宽度是120ms，其中稳定的脉冲光宽度是100ms，我们一般称该模拟器的脉冲宽度是100ms

三. 太阳模拟器光源等级对测试的影响

光伏行业发展初期，晶体硅电池和组件达到批量化生产时，BAA级的模拟器被行业普遍使用，但随着行业的发展和科学技术的进步，尤其是现在各种不同技术类型和不同规格的光伏电池/组件的产品的涌现，其B级光谱的限制性和对多标准板的要求以及测试误差的过大，对AAA级的模拟器成为行业的必然需求，即

A（光谱等级）A（辐照不均匀度等级）A（辐照不稳定性等级，通常指LTI）。

1.光谱对测试结果的影响

不同基材的电池光谱响应差别很大。实际上,即使基材相同的电池在生产过程中由于晶体生长或其它条件和工艺等的差异,也会导致光谱响应的差异.由于无法保证校准设备时使用的标准电池和其它被测电池的绝对一致性,因此如果要得到更为准确的结果,就需要高等级光谱的太阳模拟器.

2.光强均匀性对测试结果的影响

晶体硅太阳电池组件中单体电池之间焊接不良及同串单体电池IV特性不匹配等因素会导致输出功率降低。在工业上，为了防止由以上原因造成的热斑效应和功率消耗，在组件制造时一般都会在每十几片串联的电池片两端并上旁路二极管。这样做虽可降低组件的热斑效应，但同时也可能会使组件的IV特性曲线出现畸变。造成热斑效应的原因有很多，其中两个主要的原因是：一是电池组件本身工艺或品质造成的单体电池IV特性不匹配,二是遮盖等外界原因造成的组件受光不均匀.