光伏测试中常听到AM1.5G和AM0两个标准光谱,很多用户不清楚它们的区别,也不知道自己的太阳光模拟器该用哪个标准。简单说:AM1.5G是"地面阳光"标准,AM0是"太空阳光"标准,两者光谱分布和总辐照度不同,对应的太阳光模拟器方案也不同。上海科迎法电气作为专业太阳光模拟器厂家,本文把这两个标准讲清楚,帮助选型。

 

AM1.5G与AM0标准光谱的定义

 

AM是Air Mass(气团)的缩写,表示阳光穿过大气的等效路径长度。AM0表示阳光未经大气衰减(太空中的太阳光),AM1.5G表示阳光穿过1.5倍大气厚度到达地面(太阳入射角约37°时)的光谱,G代表Global(含直射和散射)。

太阳光模拟器AM1.5G标准光谱设备实物图_地面光伏测试光源_上海科迎法电气

AM0标准光谱的特征

 

AM0光谱是太空中太阳光未经大气吸收的原始光谱,总辐照度约1367W/m²(太阳常数)。光谱中紫外和可见光占比高于AM1.5G,因为大气对短波的吸收作用被去除。AM0主要用于航天器太阳能电池板的测试,IEC 60904-3和ISO 15387均对其有定义。

 

AM1.5G标准光谱的特征

 

AM1.5G是地面光伏测试的全球统一标准,总辐照度1000W/m²,光谱范围从280nm到4000nm。与AM0相比,AM1.5G中水汽、臭氧等大气成分吸收了部分红外和紫外波段,短波成分减少。IEC 60904-3定义的AM1.5G是所有地面光伏产品(晶硅、薄膜、钙钛矿等)功率标定的基准光谱。

 

AM1.5G与AM0的关键差异对比

 

对比维度 AM0(太空) AM1.5G(地面)
总辐照度 1367W/m² 1000W/m²
大气路径 无大气 1.5 倍大气厚度
紫外成分 占比高 部分被臭氧吸收
红外成分 连续 水汽吸收带明显
适用对象 航天器太阳电池板 地面光伏产品
测试标准 ISO 15387 IEC 60904-3

 

总辐照度差异对设备配置的影响

 

AM0总辐照度比AM1.5G高36.7%,意味着AM0太阳光模拟器需要更强的光源功率。同一光源在AM1.5G模式输出1000W/m²时,切换到AM0模式需要提升到1367W/m²,可能超出灯管功率上限或导致温升过高。因此AM0设备通常需要选用更大功率的光源或更高效的光学系统。

 

光谱差异对光谱匹配度的影响

 

AM0光谱在300-400nm紫外段的辐照度占比约5%-7%,AM1.5G在该段仅约3%。如果设备用AM1.5G滤光片却按AM0标准测试,紫外段辐照不足会导致对紫外敏感的电池(如某些薄膜电池)效率偏低。两种标准的光谱匹配度必须分别校准,不能混用。

 

地面光伏与太空光伏对设备的选型区别

 

地面光伏测试——AM1.5G设备选型

 

地面光伏(晶硅、薄膜、钙钛矿、有机电池)的功率标定、来料检验、研发测试一律使用AM1.5G标准。设备需配备AM1.5G滤光片(氙灯方案)或按AM1.5G波段配比LED通道。选型时确认光谱匹配度按IEC 60904-9在AM1.5G基准下评级,总辐照度设定1000W/m²,测试温度25℃(STC条件)。

 

太空光伏测试——AM0设备选型

 

太空光伏(航天器太阳电池板、GaAs多结电池)的效率测试使用AM0标准。设备需配AM0滤光片或定制光谱,总辐照度设定1367W/m²。AM0设备的光谱匹配度需按ISO 15387基准评级,与AM1.5G设备不可互换。部分高端设备支持AM1.5G/AM0双标准切换,通过更换滤光片和调整功率实现。

 

双标准设备的实现方式

 

支持双标准的设备通常通过两种方式切换:一是更换滤光片(AM1.5G滤光片换AM0滤光片),成本较低但操作不便;二是LED多通道方案,通过软件切换各通道功率配比,即开即用但成本较高。科研机构如同时研究地面和太空电池,建议选LED双标准方案。

 

AM1.5G与AM0设备的采购注意事项

 

1. 确认测试对象:地面产品选AM1.5G,航天产品选AM0,两者不可混用;

2. 核对光谱匹配度基准:要求厂家注明光谱匹配度是在AM1.5G还是AM0基准下评级;

3. 确认总辐照度可调范围:AM0设备需达到1367W/m²以上,确认光源功率余量;

4. 双标准需求评估:如需同时测地面和太空电池,优先选LED双标准方案;

5. 校准报告核对:出厂校准报告应注明标准光谱类型和分波段匹配度数据;

6. 测试温度控制:AM1.5G标准测试温度25℃,AM0无强制温度要求但建议控温。

 

结语:AM1.5G和AM0是两个面向不同应用场景的标准光谱,选错标准会导致测试数据完全失去意义。科迎法电气位于上海松江,可提供AM1.5G和AM0两种标准光谱的太阳光模拟器,支持双标准切换方案定制,欢迎咨询。

 

常见问题解答

 

问:地面光伏能用AM0标准测试吗?

答:不建议。地面产品的效率标定和认证都基于AM1.5G,用AM0测试的数据无法与行业基准对比,认证机构也不认可。AM0仅用于航天器太阳电池板测试。

 

问:AM1.5G和AM0设备可以互换吗?

答:不能直接互换。光谱分布和总辐照度不同,滤光片和光源功率都不一样。部分高端设备支持双标准切换,但需通过更换滤光片或软件切换实现。

 

问:AM0太阳光模拟器比AM1.5G贵吗?

答:通常更贵。AM0需要更大功率光源(1367W/m² vs 1000W/m²),且AM0滤光片加工难度更大,市场规模小也导致成本偏高。双标准设备价格最高。

 

问:LED方案能同时覆盖AM1.5G和AM0吗?

答:可以。LED多通道方案通过软件调整各通道功率配比即可切换标准光谱,无需更换硬件,是双标准需求的首选方案。但LED方案的紫外段辐照强度有限,AM0的紫外要求可能需额外紫外LED补充。

 

问:校准报告需要注明标准光谱吗?

答:必须注明。同一设备在不同标准下的光谱匹配度数值不同,不注明基准的校准报告无法判断设备是否达标。科迎法出厂报告注明标准光谱类型和分波段数据。

 

问:钙钛矿电池用AM1.5G还是AM0?

答:用AM1.5G。钙钛矿是地面光伏产品,所有效率标定都基于AM1.5G标准。AM0仅用于航天器太阳电池板(如GaAs多结电池)的测试。