模拟太阳光的光源是太阳光模拟器的核心部件。不管设备外壳做得多漂亮、软件界面多炫酷,光源本身的光谱特性、寿命和稳定性,从根本上决定了这台太阳光模拟器的适用场景和长期使用成本。目前模拟太阳光的光源主要分两大阵营——氙灯和LED。选哪一种,不是简单的“谁更好”,而是“谁更适合你”。

氙灯作为模拟太阳光的光源有几十年的历史,技术成熟度很高。氙气在高电压下产生电弧放电,形成色温约6000K的连续宽谱辐射,紫外300nm到近红外1200nm全覆盖,光谱曲线跟AM1.5G标准太阳光谱天然贴近。
这个“天然贴近”意味着什么?做钙钛矿叠层电池效率测试的时候,电池对近红外波段的响应很敏感。氙灯在这个波段的光谱是连续分布的,经滤光片组微调后各波段能量占比容易控制在A+级允差范围内。LED则是由多个窄波段灯珠拼出近红外部分,虽然也能做到A+级匹配,但光谱的连续性和平滑度跟氙灯还是有差异。对于需要高精度光谱数据的应用——比如第三方认证检测、前沿电池研发——氙灯作为模拟太阳光的光源,数据说服力更强。
氙灯的短板也很明显:灯泡是消耗品,标称寿命约800小时,到期就得换。换灯泡不只是买一根新灯管的事,换完还得重新校准光路和光谱,人工和停机时间都是成本。另外氙灯需要高压启动,设备的防护设计要做到位。

LED作为模拟太阳光的光源是近十年快速崛起的方案。通过精密选型不同中心波长的窄波段灯珠,配合光谱拟合算法,把AM1.5G光谱在300-1200nm范围内“拼”出来。
LED最突出的优势是灯珠寿命,标称约30000小时,是氙灯的三十多倍。产线设备常年连轴转,LED免去了频繁换灯泡的烦恼,停机时间几乎为零。能耗也低,同规格下只有氙灯的三成左右,常年24小时跑光老化实验的实验室,电费能省出一大块。低压直流驱动没有高压风险,安全性更高。
光谱方面,多波段LED拼接方案已经能做到A+级匹配,常规晶硅电池和组件的IV测试完全够用。但LED作为模拟太阳光的光源也有自己的短板。不同波段灯珠老化速度不一致,时间长了光谱配比会漂,需要定期用标准电池或光谱仪做光谱校准。拼接光谱在波段之间的过渡不如氙灯平滑,对光谱连续性要求极高的特殊实验可能不够理想。

选氙灯还是LED,核心看两样:你的测试对象对光谱连续性的要求有多高,你的设备使用频率和维护条件怎么样。
做钙钛矿、叠层电池、多结电池等前沿研究,需要出具第三方认证报告的场景,氙灯作为模拟太阳光的光源更稳妥。产线大批量常规组件IV分档、长周期光老化实验、需要设备几乎不停机的场景,LED的综合性价比更高。
科迎法两套光源方案都做,氙灯和LED的太阳光模拟器都有成熟产品。辐照面积从100mm×100mm到2600mm×2800mm,光谱匹配按IEC 60904-9:2020标准可到A+级,匀场自研,内置中控机运行Vmax软件。拿不准选哪种的客户,把样品类型和测试需求告诉我们,技术团队会根据实际情况出匹配方案。