穩(wěn)態(tài)太陽光模擬器的關(guān)鍵組成模塊及工作原理

來源：北京三友鼎盛科技有限公司 2025年07月25日 06:26

　　穩(wěn)態(tài)太陽光模擬器是一種能夠持續(xù)、穩(wěn)定地模擬太陽光譜輻射特性的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于光伏材料研究、太陽能電池效率測試等領(lǐng)域。

　　穩(wěn)態(tài)太陽光模擬器的關(guān)鍵組成模塊及工作原理：

　　1. 光源系統(tǒng)

　　-氙弧燈主導(dǎo)方案

　　短弧氙燈因其連續(xù)寬帶譜特性成為主流選擇，通過高壓電離氣體產(chǎn)生等離子體放電發(fā)光，覆蓋從紫外到近紅外的廣闊范圍。配套橢圓反射鏡聚光設(shè)計可提升光利用率達(dá)90%以上。

　　注意：需配合濾液系統(tǒng)阻隔臭氧產(chǎn)生，并采用閉環(huán)水冷防止熱漂移影響輸出穩(wěn)定性。

　　2. 光學(xué)整形系統(tǒng)

　　-勻光積分器（Integrating Sphere）

　　利用漫反射原理實現(xiàn)光場的空間均質(zhì)化，配合可調(diào)孔徑光闌精確控制光束發(fā)散角。典型設(shè)計采用雙層嵌套結(jié)構(gòu)，內(nèi)外表面分別處理粗磨砂與鏡面涂層，達(dá)成角向均勻性優(yōu)于±3%。

　　-濾光組件校準(zhǔn)色溫

　　施圖姆玻璃（Schott Glass）組合濾除雜散紅外輻射，使色溫穩(wěn)定在5760K±25K范圍內(nèi)；加入中性密度衰減片動態(tài)調(diào)節(jié)總輻照度。

　　3. 穩(wěn)態(tài)太陽光模擬器準(zhǔn)直與準(zhǔn)直光學(xué)系統(tǒng)

　　-離軸拋物面鏡組消除像差，確保平行光束垂直照射樣本表面。采用消色差校正透鏡補(bǔ)償不同波長聚焦差異，實現(xiàn)整個工作區(qū)域內(nèi)的焦深一致性大于±5μm。

　　-視場光闌限制雜散光，配合場鏡勻化邊緣照度，使有效輻照區(qū)域內(nèi)不均勻度控制在±1.5%以內(nèi)。

　　4. 反饋控制系統(tǒng)

　　-四通道監(jiān)測架構(gòu)

　　同步采集中心點(diǎn)、四角及邊緣共9個測試點(diǎn)的實時數(shù)據(jù)，通過PID算法驅(qū)動快門開合角度調(diào)整和電源功率調(diào)制。采樣頻率高達(dá)1kHz以保證動態(tài)響應(yīng)速度。

　　-自校準(zhǔn)流程示例

　　初始化 → 預(yù)熱穩(wěn)定(30min) → 基準(zhǔn)電壓建立 → 多點(diǎn)標(biāo)定 → 閉環(huán)迭代修正 → 達(dá)標(biāo)鎖定

　　當(dāng)檢測到輻照度偏差超過閾值時，自動觸發(fā)中性密度濾輪切換或燈電流微調(diào)進(jìn)行補(bǔ)償。

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