太阳光模拟器按光源和应用场景主要分为三类:全光谱太阳模拟系统、红外光老化模拟系统、加速紫外光模拟系统。全光谱模拟系统尽可能还原真实太阳光的光谱分布,红外光老化系统利用红外光的光热效应,紫外加速系统则利用紫外光的光化学效应。三类系统分别对应不同的测试需求,选对类型才能获得有效数据。

全光谱太阳模拟系统:最接近真实太阳光
全光谱太阳模拟器是应用范围最广的一类,主要用来在室内复现标准AM1.5G太阳光谱。它的核心价值在于用人工光源模拟自然阳光,消除户外光照受天气、时段、地域限制的痛点,为光电材料性能检测、环境耐候老化、车载光学标定提供可重复、可追溯的标准化光照环境。

从技术指标来看,衡量一台全光谱模拟系统好不好,主要看三个方面:光谱匹配度、辐照均匀度、时间稳定性。光谱匹配度分A、B、C三级,A级要求偏差在±25%以内;均匀度A级要求2%以内;稳定性A级也要求2%以内。三个指标同时达到A级,就是业内所说的AAA级。
全光谱模拟系统适合光伏电池IV测试、光催化研究、材料综合耐候性评估等需要精确模拟太阳光谱的场景。东南大学材料学院购置的光焱科技太阳光模拟器,用于模拟太阳光表征各种新型太阳能电池的光电性能和循环稳定性,光斑尺寸50×50mm,工作距离250mm。
红外光老化模拟系统:利用光热效应加速老化
红外光老化模拟系统主要利用红外光的热效应来加速材料老化。汽车内外饰材料、涂层、密封件等在阳光暴晒下的热老化,红外波段是主要推手。全光谱模拟系统中通常包含红外成分,但专门的系统会强化红外输出,加速热老化过程。

加速紫外光模拟系统:聚焦紫外波段的光化学效应
加速紫外光模拟系统主要利用紫外光的光化学效应。塑料的粉化、涂层的龟裂、纺织品的褪色,紫外光是主要的破坏因素。紫外系统通过强化紫外波段输出,可以在短时间内复现户外数月甚至数年的老化效果。航天级紫外模拟器功率可达1kW,波长范围覆盖200-400nm。
选型建议
选模拟太阳光系统,先搞清楚测试目的是什么。做光伏效率标定选全光谱,且至少A级;做材料热老化选红外系统;做光化学老化选紫外系统。中科院空间中心的太阳模拟器用于紫外可见遥感载荷定标,工作波段250-1000nm,口径200mm,可提供稳定光源。

上海科迎法电气全光谱太阳光模拟器KYF-SS系列,可在实验室、产线环境下复刻标准自然太阳光辐照条件。设备依据IEC 60904-9与ASTM E927标准研发,支持全光谱、红外、紫外等多方案定制,覆盖光伏、汽车、材料等多行业应用需求。
