太阳模拟器的发展进展
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新南威尔士大学与PV Lighthouse展示首个虚拟太阳能电池制造模拟器
新南威尔士大学(UNSW)与PV Lighthouse日前正式宣布开发和运营世界首个免费访问的在线太阳能电池制造模拟器,旨在重现现实世界的生产过程。
被称为PVFactory,该太阳能电池制造模拟器通过十二个生产步骤加工虚拟硅片,并且为用户提供每个太阳能电池的电力输出,正被UNSW、亚利桑那州立大学的工程学学生及整个光伏产业的工程师使用。
UNSW 的高级讲师兼ACAP首席运营官Rid Corkish表示:“这一项目的主要目标是提高太阳能工程师的教育,这将为未来带来更好及成本更低的太阳能技术。
”“对太阳能技术有兴趣的任何人可以登陆并试用该软件。
”据说PVFactory将精良的物理算法集成到一个软件包,易于使用和理解,在贝塔测试中加工逾五十万个虚拟电池证明了这一点。
UNSW与PV Lighthouse还表示,PV Factory的进一步发展正在由大学和行业的共同努力推动,希望提高采用。
预计发展将包括更多生产线及更大的灵活性来增加和重新排序过程步骤。
预计更为先进的制造算法将支持升级,包括提供较大批量及统计分析,并且一个界面还使学术界和产业能够贡献自己的步骤和算法。
该计划获得澳大利亚可再生能源机构(ARENA)三千三百一十万美元资金的支持。
免费注册简单快捷,在这里可以尽享欢乐时光,包括前二十电池制造排行榜。
led太阳光模拟器参数LED(LightEmittingDiode)太阳光模拟器是一种微型太阳光模拟器,它可以模拟实时太阳光照射,从而实现植物类生物的正常生长。
LED太阳光模拟器的结构非常简单,其参数也比普通的太阳光模拟器要少得多,因此,有许多人都把它作为植物类生物的最佳光源,以实现植物的正常生长。
LED太阳光模拟器的参数主要有光强、光谱波长、照度调节、电压、频率和照明时间等。
1.强:LED太阳光模拟器的光强可以由0.2W/至2.5W/不等,通常可以调节。
根据不同的植物,可以使用不同的光强参数,以便获得更好的生长结果。
2.谱波长:LED太阳光模拟器的光谱波长一般在400-800nm之间,其中红光和蓝光是最重要的,可以满足植物的光合特性,进而实现更好的光合作用效果。
3.度调节:LED太阳光模拟器的照度可以调节,照度一般可以调节到10000Lux以下,这样可以增加植物对光照的响应,从而获得更好的生长结果。
4.压:LED太阳光模拟器参数中,电压可以调节,一般为12V-36V 之间,可以根据实际情况进行调节。
5.率:LED太阳光模拟器的频率一般为50-60Hz,根据植物的不同可以调节频率来获得更好的光合作用效果。
6.明时间:LED太阳光模拟器的照明时间可以由1小时至24小时不等,根据植物的生长情况,可以调节照明时间,减少植物的耗能和费用,以节约能源。
LED太阳光模拟器具有体积小、易安装、低耗能等优点,可以实现植物类生物的正常生长,从而节省大量的照明费用。
同时,也可以避免室内植物因缺少自然光的供应而受到的不良影响,从而使植物长得更加健康。
LED太阳光模拟器的参数对植物的生长有着重要的影响,因此,在购买LED太阳光模拟器之前,主要要根据不同植物的要求,选择适当的参数,以便满足植物的生长环境。
此外,还要注意正确安装LED 太阳光模拟器,以确保植物正常生长,节省能源,同时实现植物的最佳生长状态。
2024年太阳光模拟器市场分析报告1. 引言太阳光模拟器是一种用于模拟太阳光的仪器,在太阳光能领域具有重要的应用价值。
本报告对太阳光模拟器市场进行了全面的分析,包括市场规模、竞争格局和发展趋势等方面的内容。
2. 市场规模太阳光模拟器市场规模的发展情况如下:2.1 市场现状据调查数据显示,太阳光模拟器市场在过去几年里保持了稳定的增长。
目前,全球市场规模已达到x亿元人民币,预计在未来几年内将进一步扩大。
2.2 区域分布太阳光模拟器市场主要分布在北美、欧洲和亚太地区。
其中,北美市场规模最大,占据全球市场的40%以上份额,欧洲市场紧随其后,亚太地区市场规模也在逐渐扩大。
2.3 市场驱动因素太阳光能产业的快速发展是太阳光模拟器市场增长的主要驱动因素。
随着太阳能技术的不断进步和应用的广泛推广,对太阳光模拟器的需求也在逐年增加。
3. 竞争格局太阳光模拟器市场的竞争格局主要由以下几个方面构成:3.1 主要厂商目前,太阳光模拟器市场的主要厂商包括ABC公司、XYZ公司和123公司等。
这些厂商在技术实力和市场份额方面具有较大优势,并且持续投入研发,提高产品的竞争力。
3.2 市场份额分布在太阳光模拟器市场中,ABC公司占据了30%的市场份额,XYZ公司和123公司分别占据了25%和20%的市场份额,其他厂商共占据了25%的市场份额。
3.3 竞争策略竞争激烈的太阳光模拟器市场,各家厂商通过不断创新和产品升级来提高竞争力。
同时,市场份额较大的企业也注重品牌建设和市场拓展,加强与客户的合作,提供更好的售后服务。
4. 发展趋势太阳光模拟器市场的发展趋势包括以下几个方面:4.1 技术进步随着科技的发展,太阳光模拟器的技术也在不断进步。
新的材料和制造工艺的应用使得太阳光模拟器的性能得到提高,进而满足更高要求的应用场景。
4.2 市场需求增加随着太阳能产业的快速发展,对太阳光模拟器的需求也在逐年增加。
特别是在太阳能电池研究、光伏组件测试和太阳能系统仿真领域,太阳光模拟器的市场需求将进一步增长。
高辐照太阳光模拟器在太阳能电池测试中的重要性高辐照太阳光模拟器在太阳能电池测试中具有重要性。
太阳能电池是将太阳光转化为电能的装置,因此对太阳能电池进行可靠和精确的测试至关重要,而该模拟器可以提供接近真实太阳辐射的环境,使得测试结果更准确和可比较。
1、可以提供稳定且可控的光源。
太阳能电池的性能与所接收到的光的强度和光谱分布密切相关。
通过使用太阳光模拟器,可以准确地控制光的强度、角度和光谱,以模拟不同天气条件下的太阳辐射。
这样可以在实验室环境下进行反复和可重复的测试,无需依赖自然光源,并避免了实际场景测试中不可控的环境因素。
2、可以提供快速和高效的测试。
太阳能电池的性能评估通常需要长时间的暴露于太阳光下,以获取准确的数据。
然而,在现实情况下,天气条件、季节和地理位置的变化可能导致测试时间的延长。
使用高辐照太阳光模拟器可以加快测试过程,并且不受自然条件的限制,提高了测试的效率和可靠性。
3、还可以对太阳能电池进行多种测试,以评估其性能和耐久性。
例如,可以进行功率输出、效率、电流-电压特性曲线等方面的测试。
模拟器还可以通过模拟不同环境条件下的光照强度和温度变化,来评估太阳能电池的稳定性和寿命。
这些测试可以提供关于太阳能电池性能的重要信息,帮助研发人员改进和优化设计。
4、在太阳能电池行业中具有广泛应用。
太阳能电池作为可再生能源的一个重要组成部分,其研究和开发对于推动清洁能源的应用具有重要意义。
该模拟器为太阳能电池的研究和开发提供了必要的工具和设备,促进了技术创新和产业进步。
综上所述,该模拟器在太阳能电池测试中至关重要。
它提供了稳定和可控的光源,加快了测试过程并提高了效率,同时可以进行多种性能和耐久性测试。
这些优势使得高辐照太阳光模拟器在太阳能电池研究和开发中得到广泛应用,并对清洁能源的推广产生积极影响。
太阳模拟器原理
太阳模拟器是一种用于模拟太阳辐射的设备,它可以在实验室中模拟太阳的辐射,以便研究太阳能电池、太阳能热能等太阳能应用技术。
太阳模拟器的原理是利用高温灯丝或氙气灯等光源,通过反射、聚焦等技术,模拟太阳的辐射。
太阳模拟器的光源通常采用氙气灯或高温灯丝,这些光源可以产生高强度的光辐射,但它们的光谱与太阳的光谱有所不同。
因此,太阳模拟器需要通过反射、聚焦等技术来调整光源的光谱,使其更接近太阳的光谱。
太阳模拟器的反射系统通常采用镜面反射或漫反射技术。
镜面反射技术可以将光线反射到一个点上,从而实现聚焦效果;漫反射技术则可以将光线均匀地反射到一个区域上,从而实现均匀照射效果。
这些反射技术可以根据实验需要进行选择和组合,以实现不同的光照效果。
太阳模拟器的聚焦系统通常采用透镜或反射镜等光学元件,将光线聚焦到一个点上。
透镜可以将光线折射,从而实现聚焦效果;反射镜则可以将光线反射,从而实现聚焦效果。
这些光学元件可以根据实验需要进行选择和组合,以实现不同的光照效果。
太阳模拟器的控制系统通常采用计算机控制或手动控制等方式,可以实现光照强度、光照时间、光照面积等参数的调节。
这些参数可
以根据实验需要进行调节,以实现不同的光照效果。
太阳模拟器是一种用于模拟太阳辐射的设备,它可以在实验室中模拟太阳的辐射,以便研究太阳能电池、太阳能热能等太阳能应用技术。
太阳模拟器的原理是利用高温灯丝或氙气灯等光源,通过反射、聚焦等技术,模拟太阳的辐射。
太阳光模拟器是一款可以帮助人们更好的了解太阳和月亮等天体的仪器。
它能够根据不同的天气情况,自动调整出最合适的温度、光照强度以及相应的光线分布。
1:太阳光模拟器的原理科迎法电气的太阳光模拟器的原理是通过对太阳光线的模拟来进行测量,然后将所得数据转换成真实值。
它采用的方法主要有两种:一种是直接利用太阳光照射到物体上;另一种则是在传感器中安装一个小型发光装置,这样可以使光照更加均匀和精确。
对于直接使用太阳光进行检测而言,这种方式最明显的优点就是能够减少人工操作的干扰因素,而且精度也不会受到太大的影响。
然而,由于太阳光的波长比较短,因此采集到的信号较为微弱,所以会导致对结果造成一定的误差。
为了解决这个问题,就需要用到全光谱阳光模拟器了。
2:使用方法太阳光模拟器是一种用于测量太阳能、利用太阳能来产生电力的设备。
它主要由太阳辐射仪和一些附件组成,太阳辐射仪包括一个小型电池组、温度传感器和一根电源线,附件则包括充电器、数据记录卡等。
太阳光模拟器通常被安装在室外阳光充足的地方,以便得到准确的太阳能能量输出。
要使用太阳光模拟器进行监测,首先需要准备一台太阳光模拟器。
3:全光谱阳光模拟器的优势全光谱阳光模拟器是一种新型的太阳光模拟器,它可以根据需要调整光谱波段,使其更加适合于不同的环境。
这种设备通常包括一个计算机系统、一个光源和一组透镜,因此具有很大的灵活性。
对于复杂的场景来说,使用这种装置可以得到更好的效果。
此外,由于采用了先进的光学技术,全光谱阳光模拟器还具有良好的稳定性能和耐久性。
全光谱阳光模拟器已经广泛用于城市规划、建筑设计以及景观设计等领域。
太阳光模拟器工作原理
太阳光模拟器是一种用于模拟太阳光辐射的设备,通常用于太阳能电池、太阳能热能装置等太阳能设备的性能测试和研究。
太阳光模拟器的工作原理主要包括以下几个步骤:
1. 光源选择:太阳光模拟器中需要选择适合的光源,一般使用氙灯、氘灯或者LED等作为替代太阳光的光源,这些光源的光谱和太阳光接近,能够模拟太阳的辐射特性。
2. 光束整形:光源发出的光束需要经过整形系统进行整形,使其成为平行光束或者聚焦光束,以便在后续的实验中使用。
3. 光谱匹配:太阳光模拟器通常会使用滤光片、反射镜等光学元件对光源的光谱进行调整,使其能够和太阳光的光谱特性相匹配。
4. 辐射强度控制:太阳光模拟器需要能够控制模拟太阳辐射的强度,通常通过调整光源的亮度、过滤器的透光率等方式来实现。
5. 光束分配和聚焦:模拟器通常会将光束分成多个并通过聚焦透镜进行聚焦,以便在实验过程中提供均匀的光照。
总的来说,太阳光模拟器通过选择合适的光源、调整光谱、控制辐射强度,以及进行光束整形、分配和聚焦等步骤,实现对
太阳光辐射特性的模拟,从而为太阳能设备的研究和性能测试提供了一个可控制的环境。
AAA级太阳模拟器的设计与研制高雁;刘洪波;王丽;顾国超【摘要】完成了一种光谱匹配、辐照不均匀度和辐照不稳定度均能达到A级标准的AAA级太阳模拟器的设计与研制.介绍了太阳模拟器的光源选择和滤光片的设计,给出了太阳模拟器的光机结构,测量了太阳模拟器的各项技术指标.结果表明,太阳模拟器的光谱匹配在波长400~1 100nm处满足ASTM E927-10中AM1.5G A级要求.在有效辐照面55 mm×55 mm内,其平均辐照度达到1 000 W/m2,辐照不均匀度达到1.35%,辐照不稳定度达到1.27%.测量数据显示设计的太阳模拟器满足ASTM E927-10的AAA级标准.【期刊名称】《中国光学》【年(卷),期】2013(006)004【总页数】7页(P570-576)【关键词】太阳模拟器;氙灯;光谱匹配;辐照均匀度;辐照稳定性【作者】高雁;刘洪波;王丽;顾国超【作者单位】中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033;中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春130033【正文语种】中文【中图分类】TH703;TM923.32随着世界经济的发展,能源的消耗越来越大,常规能源终将耗尽,而随之带来的环境污染问题将日益严重,因此,最重要的清洁能源之一—太阳能越来越引起人们的重视,而获取太阳能的重要途径就是使用太阳能电池。
现在全球50%以上的太阳能电池片产自中国,这意味着众多的太阳能电池厂家对太阳模拟器设备的需求会越来越多,因此,太阳能电池的功效检测和I-V曲线测试都对模拟器与太阳光的逼近程度要求增高,即要求AAA级太阳模拟器[1-2]。
所谓AAA级太阳模拟器是指光谱匹配、辐照不均匀度和辐照不稳定度都能达到A级标准[3]。
目前AAA 级太阳模拟器生产厂家主要是来自国外,且价格较高,而国内的厂家多是以脉冲式太阳光模拟器为主。
2024年太阳光模拟器市场发展现状引言太阳光模拟器是一种用于模拟太阳光照条件的设备,广泛应用于太阳能电池、光伏材料等领域的研究和测试。
随着太阳能产业的快速发展,太阳光模拟器市场也日益壮大。
本文将对太阳光模拟器市场的发展现状进行深入分析。
市场规模与增长趋势太阳光模拟器市场在过去几年呈现出持续增长的趋势。
据市场研究机构的数据显示,全球太阳光模拟器市场规模在2019年达到了XX亿美元,预计未来几年将保持强劲的增长态势。
太阳光模拟器市场的增长主要受到太阳能产业的推动,随着太阳能电池的普及和需求增加,太阳光模拟器市场也将得到进一步发展。
市场驱动因素1. 太阳能产业的快速增长太阳光模拟器市场的发展与太阳能产业密切相关。
太阳能产业在过去几年呈现出快速增长的态势,太阳光模拟器作为太阳能研究和测试的重要设备,受到了太阳能产业的推动。
随着全球范围内太阳能装机容量的增加,太阳光模拟器市场也将得到进一步发展。
2. 技术进步和创新太阳光模拟器市场的发展也得益于技术的不断进步和创新。
随着科学技术的发展,太阳光模拟器的性能、精度和稳定性不断提升,满足了太阳能研究和测试的需求。
同时,新技术的出现也为太阳光模拟器市场带来了更多的发展机遇,如新型材料的应用、光谱调节等技术的创新。
市场前景与挑战太阳光模拟器市场具有良好的发展前景,但同时也面临一些挑战。
市场前景太阳光模拟器市场前景乐观。
首先,太阳能产业的长期发展趋势促使太阳光模拟器市场得到持续的需求。
其次,新兴市场的快速崛起为太阳光模拟器市场提供了更多的机遇。
例如,亚洲地区的太阳能产业发展较快,为太阳光模拟器市场的扩大提供了良好的商机。
市场挑战太阳光模拟器市场面临一些挑战。
首先,市场竞争激烈。
随着市场规模的扩大,各家企业的竞争也日益激烈,产品同质化现象较为突出,企业需要不断创新和提升产品性能,以保持竞争优势。
其次,技术壁垒较高。
太阳光模拟器的研发和制造需要较高的技术水平和专业知识,企业需要加大研发投入,提升自身技术实力。
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0.4~2.03.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1/642、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)。
太阳模拟器的发展进展万松徐林上海交通大学物理系太阳能研究所摘要:太阳模拟器是一种在室内模拟太阳光的设备,在光伏行业,它主要用于太阳电池和组件的电性能测试、光老化试验,热板耐久试验等。
本文介绍了太阳模拟器的发展状况以及发展趋势。
首先本文对太阳模拟做了一个简单的概述,讲明我们为什么要使用太阳模拟器。
接着本文介绍了太阳模拟器的几种分类方式,使得对太阳模拟器的了解更加的细化与具体。
结合Photon International的调查结果,本文介绍了太阳模拟器的生产现状。
然后,本文介绍了太阳模拟器的实现原理和技术概要。
最后,本文介绍了太阳模拟器的未来的发展方向。
关键词:太阳模拟器;分类;现状分析;技术概要;趋势预测1.太阳模拟器的用途与简介太阳模拟器是一种在室内模拟太阳光的设备,在光伏行业,它主要用于太阳电池和组件的电性能测试、光老化试验,热板耐久试验等。
太阳电池是光谱选择性器件[1],其光电灵敏度随太阳光谱分布变化而变化,如图1所示。
自然阳光光谱分布不稳定会影响光伏测试结果的可重复性,而且由于自然阳光的总辐照度无法调节,对其光谱分布与标准条件光谱的差异(光谱失配)进行校正时,需要实时监测阳光光谱,但太阳光谱测量的准确度上不高,据文献[2]报道:光谱测试在可见光区间的不确定度为4%,紫外区间和红外区间的不确定度为8%~10%。
所以,光伏测试尤其是太阳电池生产线上的测试,一般都是在太阳能模拟器提供的模拟光下进行的。
图1:不同光伏器件的相对光谱响应。
(a)晶硅和多晶硅光伏组件,(b)薄膜组件人工模拟太阳光与自然阳光,两者之间的有如下优缺点,如表1-1所示:表1:模拟太阳光与自然光性能比较为了使光伏测试结果具有可比性,国际组织IEC规定了光伏器件的地面标准测试条件[3-4](简称STC),它包含辐照总能量与光谱两层意思。
对于地面用太阳电池来说要满足总辐照度1000W/m2,光谱分布AM1.5;对航天用太阳电池来说要满足总辐照度1367W/m2,光谱分布AM0,如图2所示。
但是这是一种理想条件,现实中不可能直接获得,所以需要一种模拟标准太阳辐射的装置来为光伏器件测试提供光照,这种用灯光来模拟太阳辐射的装置叫做太阳能模拟器,并且IEC根据三个指标对不同的太阳模拟器进行了等级划分,如表二所示。
表2 IEC 标准中太阳模拟器等级分类[4]图2:AM0与AM1.5光谱2.太阳模拟器的发展现状2.1 太阳模拟器的分类太阳模拟器一种模拟太阳光进行太阳电池室内测试的设备。
太阳模拟器技术可以按照不同标准进行分类,以下介绍四种常用的分类方法。
其中前三种是人们熟知的方式,他们是基于目标市场及等级分类,第四种方法是基于实现层面的分类。
2.1.1按测试面积分类根据太阳模拟器的有效光照面积也就是目标市场的不同,一般可分为两大类:单片测试仪和组件测试仪。
单片测试仪常称为电池测试仪(cell tester)或IV测试仪(cell tester),它一般用于电池片工厂后端的功率测试及分选和组件工厂前端的功率测试及分选,测试面积较小,一般为100cm2到400cm2,可以满足常规的125、156太阳电池的测试。
组件测试仪,常称为太阳模拟器(solar simulator),它一般用于组件工厂后端的出厂测试,测试面积较大,一般在1000mm*2000mm左右,它可以满足当前72片156晶硅一下的任何一种常规组件的出厂测试。
另外还有少部分的串测仪(String Tester),它是细长型的,一般为200mm*2000mm,主要用于组件层压之前的电压、电流匹配性测试。
目前匹配性测试已经逐渐的被EL测试仪所替代。
此分类下各类模拟器的特点如表3所示。
表3:太阳模拟器的面积分类2.1.2按IEC等级分类不论是购买电池测试仪还是组件测试仪,在购买之初最关心的就是模拟器的等级,根据上节中IEC标准的规定,可以将太阳模拟器按IEC等级划分。
和短板理论类似,IEC标准规定,在IEC等级的三个指标中,等级最差的那个作为太阳模拟器的最终等级。
在行业发展的初期,大部分的模拟器没有达到A级标准,随着行业的发展,人们对性能测试中测量准确性要求的提高,大部分与性能有关的测试已经全部在A级条件下进行。
因此,绝大多数的公司的产品达到了A级的要求。
此分类下各类模拟器的适应测试项目如表4所示。
表4:按IEC等级分类2.1.3按光源脉冲时间分类表5:按太阳模拟器光源的脉冲特性分类根据太阳模拟器光源的脉冲特性和产生光的方式可以将太阳模拟器分为稳态模拟器、单脉冲模拟器、多次闪光模拟器。
稳态模拟器使用一个稳态光源作为太阳模拟器的光源,在做IV曲线时,它无需快速的测量与信号采集,主要用于研究所及研发、认证实验室。
通过多次它们各自的特性如表5所示。
单脉冲模拟器是通过一个持续时间为毫秒量级的亚稳态光脉冲完成IV曲线的,因此它对测试的速度要求很高,但这样有一个好处就是它无需专门的冷却装置,并且测试的速度很快。
多次闪光模拟器通过多次的闪光测量完成一个IV曲线上信号的采集,由于每次闪光的光强可能不同,因此测试的重复性不是很高。
对于大规模的工业生产来说,各电池组件生产线上使用最多的还是单脉冲太阳模拟器。
此分类下各类模拟器的特点如表5所示。
2.1.4按光源种类分光源是太阳模拟器中最重要的部件,它直接影响到太阳模拟器的光谱,输出功率,以及使用的耐久性,因此我们可以根据太阳模拟器光源的不同对其进行分类[5]。
如表6所示。
表6:按太阳模拟器的光源分类2.2 太阳模拟器的生产现状根据行业信息网站Enf上面的厂商信息统计[9],截至2011年5月1日,目前生产电池测试仪厂家有72家(其中国内26家),晶硅组件用太阳模拟器,83家(其中国内36家)。
薄膜组件用太阳模拟器有15(其中国内5家)。
表7:太阳模拟器产品分类,电池(电池)测试仪共83款,组件(组件)测试仪共86款注:1,组合一列对应的(组合光源)模拟器中,组合灯其中一种必有氙灯,令配有卤素灯或者钨灯;2,T/HID表示,对应于电池一栏的为钨灯Tungsten,对应于组件一栏的为HID灯;3,脉冲一列对应的单次和多次闪光灯的光源均为氙灯Xenon。
Photon International是太阳能领域的顶尖资讯类杂志,它的survey和test是其中最为优秀的模块。
该杂志每年在其6月刊和10月刊上定期发表的过去一年的太阳模拟器生产状况的调查报告[10-11]。
其中:6月份是太阳模拟器(solar Simulator)的调查,10月份是电池测试仪(IV cell tester and sorters)的调查。
该杂志2010年的调查报告中给出了25家公司86款太阳模拟器和29家公司83款电池测试仪的详细资料。
根据这份资料,我们对这些产品进行了分类,如表7所示。
从表7中可以得到一下信息:a: 从IEC等级中看A级太阳模拟器占了主要的地位,这和当前行业对测试准确性的高要求相匹配,并且相对来说,用于电池测试中达到IEC A级要求的太阳模拟器比例要大于组件测试的,这是因为小的面积上更容易达到A级参数的要求,另外一方面就是相对于电池测试仪,低等级的太阳模拟器会有热斑测试,老练测试等市场。
b: 从脉冲时间看,对于电池测试仪连续光模拟器的数量多于脉冲模拟器的数量,而组件测试仪的结果恰恰相反。
这有两个方面的因素:一方面由于稳态组件测试仪的能耗大,所以对于散热的要求极为严格,一般都是需要水冷光源,另外还需要大面积的滤光片同样要带有冷却系统,这就导致稳态模拟器的技术要求高,造价贵;另一方面就是,对于组件测试仪来说,脉冲测试仪在完全能满足的常规的晶硅电池的性能(IV)测试。
随着100ms长脉冲太阳模拟器的出现,对于薄膜电池、多结高效电池等电容效应大的光伏器件来说,长脉冲模拟器完全可以满足这一类电池的测试需求。
c: 从光源方面看,氙灯由于光谱匹配性好,输出功率大,亮度高等因素,已经成为太阳模拟器的最主要的光源,它可以被广泛用于各类模拟器,特别是单脉冲模拟器和多次闪光模拟器。
其他的各种光源仅用作稳态太阳模拟器的光源,并且,这些光源的模拟器是个别厂家推出的产品,具有特殊性。
电池生产商在做太阳模拟器选型时可按Mantosh[12]介绍的方式选择最适合自己的太阳模拟器。
2.3 太阳模拟器的技术概要一个常规的太阳模拟器由光源、储能供电电路、触发电路、电子负载、采集电路以及计算机等模块组成。
图4是一个单脉冲式太阳模拟器的原理示意图。
在整个太阳模拟器中,其中的关键部件可以分成六个模块,它们是:光源,储能供电模块,滤光系统,匀光系统,电子负载,软件系统。
图4:单脉冲式太阳模拟器原理图2.3.1 光源光源是太阳模拟器的重要部件,光源的选择对模拟器的设计起到关键的作用,可选的包括,氙灯,卤素灯,无极硫灯,HID灯,LED灯等。
不同的光源对驱动电源,滤光光路,均匀性光路有不同的要求。
在选择和设计光源时要尽量的考虑光源出射光谱与太阳光谱的匹配性,尽量减少滤光环节。
其中对于最常用的氙灯来说,分长弧氙灯,短弧氙灯两种类型。
对于稳态太阳模拟器来说,需要对氙灯光源进行风冷或者水冷。
2.3.2 电源模块2.3.2.1 稳态模拟器电源稳态模拟器电源的设计相对较为简单,主要是恒流和恒压以及调光控制,目前已经有很多公司生产独立的稳态电源,可以作为模块使用。
需要注意的是,太阳模拟器的供电电源是大功率器件,光源的点燃瞬间一般需要大的启动电压,而气体被击穿后瞬间产生大电流,这是会在空间中产生极强的电磁波,因此需要做好EMC方面的防护,以免烧坏其他器件。
另外当使用多灯照明时,需要考虑相互之间输出的功率匹配,因此一般会有一个输出反馈控制的回路。
2.3.2.2 脉冲模拟器电源脉冲模拟器电源的设计较稳态模拟器要复杂的多,这其中的关键是毫秒量级亚稳态脉冲的获得。
对于常规晶硅电池,这个亚稳态脉冲一般要求要10ms左右,对于薄膜、聚光、多结高效电池等电容效应较大的电池这种亚稳态脉冲要达到100ms左右。
上海赫爽采用LC充放电网络来获得亚稳态脉冲,LC网络通过电容和电感级连的方式连接而成,最高可达到100ms,可以满足从晶硅到薄膜、多结电池的全系列测试。
2.3.3光谱匹配达到IEC标准中辐照不均匀度和光谱失配度要求,是太阳模拟器设计中的两个难点。
图6给出了AM1.5的太阳辐射光谱和未滤光的脉冲氙灯以及卤钨灯的光谱比较。
(a) (b)图6:(a)未滤光氙灯光谱与AM1.5,(b)光谱未滤光钨灯光谱,黑体辐射光谱与AM1.5光谱图7:滤光片优化后透过率曲线图8:带有棱柱滤光筒的氙灯实物照显然,对于氙灯而言,在近红外区光谱失配较严重。
这就需要设计专门的滤光片使模拟器光源经过滤光片后的光谱和AM1.5光谱之间的失配度在IEC相应等级的要求以内。