[科普中国]-太阳能加热模拟器

太阳能加热模拟器是用来模拟太阳光的设备，一般包含光源、供电及控制电路、计算机等组成部分。

太阳能加热模拟器的基本原理是利用人工光源模拟太阳光辐射，以克服太阳光辐射受时间和气候影响，并且总辐照度不能调节等缺点，广泛用于航空航天、光伏、农业等领域。

定义狭义上的太阳能加热模拟器仅包含光源、供电及控制电路、计算机等组成部分，即只是模拟太阳辐射的光源，而以下所述太阳能加热模拟器均指用于光伏检测太阳能加热模拟器，除了光源、供电及控制电路、计算机三部分外，其一般还包含电子负载、数据采集系统等功能模块，根据其使用场合不同，一般分为空间用太阳能加热模拟器和地面用太阳能加热模拟器。

空间用太阳能加热模拟器能够较为准确地模拟太阳辐射的准直性、均匀性和光谱特性，具有较高的空间外热流模拟精度，主要用于航天器的热平衡试验、材料老化试验，以及航空航天用光电器件的定标等，如KM6太阳能加热模拟器。

而对于地面用太阳能加热模拟器，在各项特性参数中，其准直性要求没有空间用太阳能加热模拟器高，主要使用辐照不均匀度、光谱匹配度、辐照不稳定度这三个参数来评价其模拟太阳光的等级，以下所述太阳能加热模拟器均是指地面用太阳能加热模拟器。

在光伏行业，太阳能加热模拟器主要用于太阳电池的电性能测试，通过采集待测太阳电池的伏安特性曲线，从而计算得到其最大功率Pmax、最大功率点电流Imax、最大功率点电压Vmax、短路电流Isc、开路电压Voc、填充因子FF、光电转换效率Eff、串联电阻Rs、并联电阻Rsh等参量。这些参量不仅能够反应出太阳电池的电性能，用于太阳电池生产工艺研究，而且用于太阳电池功率和等级评定，作为太阳电池销售时的定价依据。因此，一台可靠的太阳能加热模拟器的测试结果，不仅对生产工艺改进具有指导意义，更关系到产品的品质和制造厂商的利润和信誉。1

分类太阳能加热模拟器可以按照不同标准进行分类。

1 按照测试面积分类

根据太阳能加热模拟器的有效辐照面的大小，一般可以分为单片太阳电池测试仪和太阳电池组件测试仪。

单片太阳电池测试仪一般用于电池片厂商的功率测试及分选，以及太阳电池组件生产前的功率测试及分选，其测试面积较小，可以测试常规的125、156太阳电池。

太阳电池组件测试仪一般用于太阳电池组件出厂前的功率测试，一般测试面积较大。

2 按照光源脉冲时间分类

根据光源脉冲特性，可以将太阳能加热模拟器分为稳态太阳能加热模拟器、单次脉冲太阳能加热模拟器和多次闪光太阳能加热模拟器，其优缺点如图所示。

3 按照光源类型分类

随着光源技术的进步，太阳能加热模拟器光源的选用也在变化。金属卤素灯、碳弧灯、卤素灯、钨丝灯、氙灯、LED等光源均可以用作太阳能加热模拟器的光源，并且有着不同的优缺点。1

技术指标太阳能加热模拟器设计一般考虑如下技术指标：

1)太阳光谱总辐射

太阳光谱总辐射分为AMO标准太阳光谱总辐射和AM1．5标准太阳光谱总辐射。AMO是日地平均距离处地球大气层外的太阳光谱总辐射。此时的太阳总辐射量称之为一个太阳常数，其定义为在此处垂直于太阳辐射光的单位面积上，单位时间内接收的太阳辐射量，其值为(135±2．1)mW/cm²。AM1．5是地面不同接收条件下的太阳辐照度，分为法向直接日照辐照度和半球向日辐照度。

2)太阳光准直角

在日地平均距离处，太阳的13轮视角为32’。

3)辐照不均匀度

通常分为面辐照不均匀度和空间辐照不均匀度，按下式计算为：

式中：E/E为辐照不均匀度；为辐照面上(或体积内)的辐照度最大值；为辐照面上(或体积内)的辐照度最小值；E为平均辐照度。2

本词条内容贡献者为:

张静 - 副教授 - 西南大学