穩態太陽光模擬器的關鍵組成模塊及工作原理

更新時間：2025-07-25

　　穩態太陽光模擬器是一種能夠持續、穩定地模擬太陽光譜輻射特性的設備，廣泛應用于光伏材料研究、太陽能電池效率測試等領域。

　　穩態太陽光模擬器的關鍵組成模塊及工作原理：

　　1. 光源系統

　　-氙弧燈主導方案

　　短弧氙燈因其連續寬帶譜特性成為主流選擇，通過高壓電離氣體產生等離子體放電發光，覆蓋從紫外到近紅外的廣闊范圍。配套橢圓反射鏡聚光設計可提升光利用率達90%以上。

　　注意：需配合濾液系統阻隔臭氧產生，并采用閉環水冷防止熱漂移影響輸出穩定性。

　　2. 光學整形系統

　　-勻光積分器（Integrating Sphere）

　　利用漫反射原理實現光場的空間均質化，配合可調孔徑光闌精確控制光束發散角。典型設計采用雙層嵌套結構，內外表面分別處理粗磨砂與鏡面涂層，達成角向均勻性優于±3%。

　　-濾光組件校準色溫

　　施圖姆玻璃（Schott Glass）組合濾除雜散紅外輻射，使色溫穩定在5760K±25K范圍內；加入中性密度衰減片動態調節總輻照度。

　　3. 穩態太陽光模擬器準直與準直光學系統

　　-離軸拋物面鏡組消除像差，確保平行光束垂直照射樣本表面。采用消色差校正透鏡補償不同波長聚焦差異，實現整個工作區域內的焦深一致性大于±5μm。

　　-視場光闌限制雜散光，配合場鏡勻化邊緣照度，使有效輻照區域內不均勻度控制在±1.5%以內。

　　4. 反饋控制系統

　　-四通道監測架構

　　同步采集中心點、四角及邊緣共9個測試點的實時數據，通過PID算法驅動快門開合角度調整和電源功率調制。采樣頻率高達1kHz以保證動態響應速度。

　　-自校準流程示例

　　初始化 → 預熱穩定(30min) → 基準電壓建立 → 多點標定 → 閉環迭代修正 → 達標鎖定

　　當檢測到輻照度偏差超過閾值時，自動觸發中性密度濾輪切換或燈電流微調進行補償。