买太阳光模拟器的时候,销售嘴里常蹦出“AAA级”“A+级”这些词。听起来挺厉害,但到底什么意思?不同等级之间差多少?买A级够用还是得上A+?
要搞清楚这些问题,得从标准说起。

目前国际上最通用的太阳光模拟器标准有三个:IEC 60904-9、ASTM E927和JIS C 8912。
IEC 60904-9是国际电工委员会的标准,全球适用性最广。最新版是2020年发布的。ASTM E927是美国材料与试验协会的标准,最新版是2019年。JIS C 8912是日本工业标准,主要针对晶体硅太阳能电池。
三个标准的等级划分逻辑基本一致,都是看三个核心指标:光谱匹配度、辐照不均匀度、时间不稳定性。但具体的数值要求略有差异,IEC 60904-9:2020是最新、最严格的。
光谱匹配度,看的是模拟器发出来的光在各个波段上的能量占比,跟真实太阳光(AM1.5G标准光谱)有多接近。标准把300-1200nm分成几个波段,分别计算每个波段的比值。A级要求每个波段的比值在0.75到1.25之间。也就是说,模拟器在每个波段的能量占比,不能低于真实太阳的75%,也不能高于125%。

符合IEC60904-9中AM1.5G 光谱匹配度A级
辐照不均匀度,看的是光斑范围内不同位置的光强差别有多大。计算方式是在有效辐照面内找到光强最大点和最小点,算出相对偏差。A级要求不超过2%。不均匀度大了,放在光斑不同位置的样品接收到的光强不一样,测试结果就没法比。

符合IEC60904-9中辐照不均匀度A级
时间不稳定性,看的是模拟器在持续工作时输出光强的波动程度。A级要求波动不超过2%。稳定性不行,早上测的和下午测的同一块样品,数据能差不少。

符合IEC60904-9中时间不稳定性A级
根据这三个指标,模拟器被分成A+、A、B、C四个等级。
三个指标都达到A级,就是AAA级(也叫3A级)。这是目前市场上最常见的“高端”配置,满足绝大多数光伏测试和材料老化需求。
IEC 60904-9:2020新增了A+级。A+级的要求更严:光谱匹配度收紧到0.875-1.125(偏差从±25%缩到±12.5%),均匀性和稳定性的要求也更高。A+级主要面向校准实验室和最高精度的科研场景。对于常规的产线检测和认证测试,A级已经够了。
B级和C级的要求逐级放宽。达不到C级最低要求的,不能按这个标准分类。
另外要注意,旧版标准(如IEC 60904-9:2007)只覆盖400-1100nm波段,2020版扩展到300-1200nm,新增了紫外波段的要求。所以同样是“A级”,按新版标准测出来的含金量更高。
三个指标都达到A级叫AAA级。但如果有的指标是A、有的是B呢?表述的时候要注意顺序。
IEC标准规定字母顺序固定为“光谱匹配—空间均匀性—时间稳定性”。比如ABA级,意思是光谱匹配A、均匀性B、稳定性A。ASTM标准要求明确三字母对应的指标。买设备的时候看到这些字母组合,要知道每个位置代表什么意思。
如果只是做常规的光伏组件产线检测、一般性材料老化实验,AAA级(A级标准)完全够用。
如果做钙钛矿等新型光伏材料的前沿研究,或者要给校准实验室配设备,可以考虑A+级。
如果预算有限,做一些定性的对比实验,B级也能凑合。但要注意,B级设备测出来的数据不能用于产品认证或发表高水平论文。
不管选哪个等级,都要看厂家提供的实测报告,确认在你需要的光斑尺寸下,三项指标具体是多少。别光看宣传页上印的几个字母。