太阳模拟器光谱测量

太阳模拟器作为光源，在某种意义上说，可以等同于太阳光源，可以模拟太阳光照射。太阳模拟器广泛应用于太阳能电池特性测试，光电材料特性测试，生物化学相关测试，光学催化降解加速研究，皮肤化妆用品检测，环境研究等。

随着太阳能光伏产业的蓬勃发展，太阳能模拟器的光谱匹配性能测试也越趋重要。针对大多数采用脉冲氙灯作为光源的设备，最理想的测试状态是采集一个脉冲周期内不同时间点的绝对辐射光谱，进而判断该太阳能模拟器的光谱等级。目前采用微小型的光纤光谱技术是实现太阳能模拟器光谱测量最简单可靠的方法。

设备和方法

1、 瞬态光谱采集

采用荷兰Avantes 的AvaSpec-2048-USB2 光纤光谱仪，可进行瞬态光谱的测试，最多可实现每秒钟900幅光谱的采集。使用光纤采集光信号，简单方便，将光纤放置在任意光辐照位置即可实现信号的收集。而光谱仪具有的外触发功能，则保证了光谱采集与外部信号的同步。

以内置20ms 脉冲弛豫时间的氙灯光源测试为例，下图显示了在一个脉冲周期内，不同时间点的绝对辐射能量光谱。在脉冲氙灯工作的同时，由太阳能模拟器系统给光谱仪一个TTL 信号，触发光谱仪开始工作。通过A、B、C 这三个顺序测量得到的光谱图比较可知，脉冲氙灯的能量输出在逐渐的减弱。

[p] 2、光谱匹配度

太阳模拟器的光谱匹配度是指在6 个指定光谱范围内强度积分的百分比。任何与标准光谱的偏离百分比都必须在一定的范围内，这也正是衡量太阳模拟器等级的一项标准。对于A 类太阳模拟器，光谱匹配度必须在75% - 125%之间。

Ideal Spectral Match Defined by IEC Standards Spectral Match
Spectral Range (nm) Ideal %
400 – 500 18.5
500 – 600 20.1
600 – 700 18.3
700 – 800 14.8
800 – 900 12.2
900 – 1100 16.1

Avantes 公司的光谱仪经过NIST 可溯源的辐射定标后，可用于测量光谱绝对辐射强度。利用软件特有的能量积分功能，即可得到不同光谱范围内的辐照度总和（单位：μW/cm2），从而帮助判断该太阳能模拟器的光谱等级。如下图所示，同时对上述6 个指定光谱范围的辐照强度进行了积分计算，继而可以与标准光谱进行比对分析。

结论

使用荷兰Avantes 的光纤光谱仪，可以完全实现太阳能模拟器的光谱测量及等级分析，并且采用了光纤收集光信号的测量方式，测量简单方便，快速准确。由于该光谱仪体积小巧，可选配DLL 动态链接库，也可集成至太阳能模拟器中进行实时的光源光谱检测和分析。

典型配置

光谱仪

AvaSpec- 2048-USB2 光谱仪 VA 光栅（360-1100 nm），50μm 狭缝，DCL 灵敏度增强透镜，OSC 消二级衍射镀膜

分辨率 2.4 nm

光纤及附件

FC-IR200-2-ME 金属铠甲封装200 微米芯径光纤、CC-VIS/NIR 余弦校正器、AvaLight-HAL-CAL 辐射定标光源/或IRRAD-CAL-VIS 辐射定标服务

软件

AvaSoft-Full 全功能软件、Avasoft- IRRAD 绝对辐射测量软件、AvsSoft-Fast 快速采集软件、AS-5216-DLL 动态链接库（选配）(end)