太陽模擬器作為光源,在某種意義上說,可以等同于太陽光源,可以模擬太陽光照射。太陽模擬器廣泛應(yīng)用于太陽能電池特性測(cè)試,光電材料特性測(cè)試,生物化學(xué)相關(guān)測(cè)試,光學(xué)催化降解加速研究,皮膚化妝用品檢測(cè),環(huán)境研究等。
隨著太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,太陽能模擬器的光譜匹配性能測(cè)試也越趨重要。針對(duì)大多數(shù)采用脈沖氙燈作為光源的設(shè)備,的測(cè)試狀態(tài)是采集一個(gè)脈沖周期內(nèi)不同時(shí)間點(diǎn)的輻射光譜,進(jìn)而判斷該太陽能模擬器的光譜等級(jí)。目前采用微小型的光纖光譜技術(shù)是實(shí)現(xiàn)太陽能模擬器光譜測(cè)量zui簡(jiǎn)單可靠的方法。
設(shè)備和方法
1、瞬態(tài)光譜采集
采用荷蘭Avantes的AvaSpec-2048-USB2光纖光譜儀,可進(jìn)行瞬態(tài)光譜的測(cè)試,zui多可實(shí)現(xiàn)每秒鐘900幅光譜的采集。使用光纖采集光信號(hào),簡(jiǎn)單方便,將光纖放置在任意光輻照位置即可實(shí)現(xiàn)信號(hào)的收集。而光譜儀具有的外觸發(fā)功能,則保證了光譜采集與外部信號(hào)的同步。
以內(nèi)置20ms脈沖弛豫時(shí)間的氙燈光源測(cè)試為例,下圖顯示了在一個(gè)脈沖周期內(nèi),不同時(shí)間點(diǎn)的輻射能量光譜。在脈沖氙燈工作的同時(shí),由太陽能模擬器系統(tǒng)給光譜儀一個(gè)TTL信號(hào),觸發(fā)光譜儀開始工作。通過A、B、C這三個(gè)順序測(cè)量得到的光譜圖比較可知,脈沖氙燈的能量輸出在逐漸的減弱。
2、光譜匹配度
太陽模擬器的光譜匹配度是指在6個(gè)光譜范圍內(nèi)強(qiáng)度積分的百分比。任何與標(biāo)準(zhǔn)光譜的偏離百分比都必須在一定的范圍內(nèi),這也正是衡量太陽模擬器等級(jí)的一項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于A類太陽模擬器,光譜匹配度必須在75%-125%之間。
IdealSpectralMatchDefinedbyIECStandardsSpectralMatch
SpectralRange(nm)Ideal%
400–50018.5
500–60020.1
600–70018.3
700–80014.8
800–90012.2
900–110016.1
Avantes公司的光譜儀經(jīng)過NIST可溯源的輻射定標(biāo)后,可用于測(cè)量光譜輻射強(qiáng)度。利用軟件*的能量積分功能,即可得到不同光譜范圍內(nèi)的輻照度總和(單位:μW/cm2),從而幫助判斷該太陽能模擬器的光譜等級(jí)。如下圖所示,同時(shí)對(duì)上述6個(gè)光譜范圍的輻照強(qiáng)度進(jìn)行了積分計(jì)算,繼而可以與標(biāo)準(zhǔn)光譜進(jìn)行比對(duì)分析。
結(jié)論
使用荷蘭Avantes的光纖光譜儀,可以*實(shí)現(xiàn)太陽能模擬器的光譜測(cè)量及等級(jí)分析,并且采用了光纖收集光信號(hào)的測(cè)量方式,測(cè)量簡(jiǎn)單方便,快速準(zhǔn)確。由于該光譜儀體積小巧,可選配DLL動(dòng)態(tài)鏈接庫,也可集成至太陽能模擬器中進(jìn)行實(shí)時(shí)的光源光譜檢測(cè)和分析。
典型配置
光譜儀
AvaSpec-2048-USB2光譜儀VA光柵(360-1100nm),50μm狹縫,DCL靈敏度增強(qiáng)透鏡,OSC消二級(jí)衍射鍍膜
分辨率2.4nm
光纖及附件
FC-IR200-2-ME金屬鎧甲封裝200微米芯徑光纖、CC-VIS/NIR余弦校正器、AvaLight-HAL-CAL輻射定標(biāo)光源/或IRRAD-CAL-VIS輻射定標(biāo)服務(wù)
軟件
AvaSoft-Full全功能軟件、Avasoft-IRRAD輻射測(cè)量軟件、AvsSoft-Fast快速采集軟件、AS-5216-DLL動(dòng)態(tài)鏈接庫(選配)