做光伏电池研发或者组件生产的同行应该都有体会:一台靠谱的太阳光模拟器,直接决定了效率数据能不能拿得出手。
一块太阳能电池的效率到底是多少,不是在太阳底下晒出来的,而是在标准光照条件下测出来的。光伏行业的标准测试条件要求辐照度1000W/m²、光谱AM1.5G、电池温度25℃。只有用符合标准的模拟器,不同厂家、不同实验室测出来的效率数据才有可比性。

光伏太阳光模拟器的核心指标
衡量一台光伏模拟器好不好,主要看三个指标——光谱匹配度、辐照均匀度、时间不稳定性。
光谱匹配度看的是模拟器发出的光在各波段上的能量占比跟AM1.5G标准太阳光谱有多接近。A级要求每个波段的比值在0.75到1.25之间。浙江大学购置的光焱科技太阳光模拟器,光谱不匹配度优于A+级(<10%),辐照空间不均匀性<2%(A级),时间不稳定性<1%(A+级)。
辐照均匀度看的是光斑范围内不同位置的光强差别。A级要求不超过2%。上海交通大学的太阳光模拟器明确要求辐照不均匀性<2%,辐照不稳定度<2%。
时间不稳定性看的是设备持续工作时输出光强的波动程度。A级要求波动不超过±2%。Oriel Sol3A模拟器短期不稳定性可控制在0.5%以内。

钙钛矿电池对模拟器的特殊要求
钙钛矿电池跟晶硅电池不一样,它对光谱敏感,尤其对紫外和蓝光波段敏感。测钙钛矿的时候,如果模拟器在紫外波段的输出偏了,测出来的效率可能差不少。
钙钛矿/晶硅叠层电池的测试更复杂。浙江大学的光伏器件转换效率测试仪专门针对钙钛矿/晶硅叠层电池设计,可输入待测叠层电池的光谱响应(EQE),依据IEC标准计算各层光谱失配,通过软件自动调整光谱。
LED vs 氙灯:光伏测试用哪个?
传统光伏测试用氙灯为主,技术成熟,光谱连续平滑。但氙灯寿命短(约1000-2000小时),需要定期更换灯泡。
LED太阳光模拟器是近几年的新选择,寿命超1万小时(是氙灯的10倍以上),光谱匹配度可以做得更好,调光不改变光谱形状。中科微能的LED太阳光模拟器光谱匹配度优于氙灯光源,主要应用于钙钛矿电池、叠层电池、硅太阳能电池测试。

选型建议
光伏太阳光模拟器的选型,关键看测什么类型的电池。常规晶硅组件测试选AAA级氙灯或LED模拟器,光斑要覆盖组件尺寸。钙钛矿和叠层电池研发建议选光谱可调的LED模拟器,可以针对材料特性精细调节紫外波段的输出比例。

上海科迎法电气提供从电池片测试到组件测试的光伏太阳光模拟器完整产品线,依据IEC 60904-9:2020标准研发,支持氙灯和LED双技术路线,光谱匹配度可达到A+级,辐照面积从100×100mm到2600×2800mm可按需定制。