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太陽(yáng)光模擬器簡(jiǎn)介

名稱: 太陽(yáng)光模擬器簡(jiǎn)介

型號(hào): Introduction to Solar Simulator

品牌: 努美科技/Sciencetech

  • 詳細(xì)信息

太陽(yáng)光模擬器可在目標(biāo)區(qū)域產(chǎn)生高強(qiáng)度,均勻的照明。通常,高功率太陽(yáng)能模擬器使用橢圓形反射鏡來(lái)捕獲來(lái)自反射鏡內(nèi)部弧光燈源的光,這種布置會(huì)產(chǎn)生具有明亮外部區(qū)域和黑暗中心的光圖案。這種不均勻性在許多太陽(yáng)能模擬器應(yīng)用中是不可接受的,因此,迫使我們的許多太陽(yáng)能模擬器競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手使用涉及擴(kuò)散器的設(shè)計(jì)來(lái)減少不均勻性。這導(dǎo)致目標(biāo)區(qū)域上的強(qiáng)度降低和光譜失真。


針對(duì)這些問(wèn)題,努美科技/Sciencetech的解決方案是使用獨(dú)特的反射鏡系統(tǒng),將光“折疊”到目標(biāo)平面上,從而有效地減少損失的光,而幾乎不會(huì)出現(xiàn)光譜畸變,還可以確保輸出光束中沒(méi)有色差。

此外,每個(gè)努美科技/Sciencetech的太陽(yáng)能模擬器均可定制,以**適合您的要求。全反射太陽(yáng)模擬器的設(shè)計(jì)允許在功率和均勻性之間進(jìn)行權(quán)衡。較低的功率可以實(shí)現(xiàn)較高的均勻性;或當(dāng)降低均勻性時(shí)可以增加功率。

 

介紹具有IV測(cè)試設(shè)備的努美科技/Sciencetech超高效太陽(yáng)光模擬器UHE-NL-150。我們制造了許多其他種類的太陽(yáng)能模擬器,并且此演示也適用于我們的其他太陽(yáng)能模擬器類型。

 

努美科技/Sciencetech公司設(shè)計(jì)和制造了三十多種太陽(yáng)光模擬器,如下表所示。

Solar Simulator Target Size  
Working Distance
 
Uniformity
Collimation
Half Angle
Square  Side Circ. Diameter
Inches cm Inches cm Inches cm Class Degrees
Steady-StateSF300A 0.7 1.8 1 2.5 3-4 13 A 1
SF150B 0.7 1.8 1 2.5 3-4 7.5 B 1
SF150C 0.7 1.8 1 2.5 3-4 7.5 C 1
SF300B 1.4 3.6 2 5 3-4 13 B 1
SF300C 1.4 3.6 2 5 3-4 7.5 C 1
SLB-150A 1 2.5 1 2.5 4 10 A 12
SLB-150B 1.5 3.8 1.5 3.8 6 15 B 12
SLB-300A 1.5 3.8 1.5 3.8 6 15 A 12
SLB-300B 2 5 2 5 8 20 B 12
SS150 1.4 3.6 2 5 27 68 A 2.5
SS0.5kW  2.1 5.2 3 7.5 18 45 A 3
SS1.0kW 3.5 8.8 5 12.5 30 75 A 3
SS1.6K 4.3 11 6.2 16 36 90 A 3
SS2.5K 5.6 14 7.8 20 42 105 A 3
SS0.5kW-UV 2.1 5.3 3 7.5 18 45 A 3
SS1.0kW-UV 3.5 8.8 5 12.5 35.2 88 A 3
SS1.6kW-UV 4.5 11.3 6.4 16 50 125 A 3
SS2.5kW-UV 5.6 14.1 8 20 42 105 A 3
SFR1.6K  6.3 16 8.5 21.5 ~12 30 B 0.7
SFR3.0K 8.4 21 11.5 29.5 ~12 30 B 0.7
UHE-1** 3 7.6 3 7.6 22 55 A 5
UHE-15-I 5 12.7 5 12.7 22 55 B 5
UHE-15-II 4 10 4 10 18 45 B 5
UHE-15-III  6 16 6 16 24 60 B 5
UHE-15-IV  5 12.7 5 12.7 24 60 B 5
UHE-16 6.3 16 6.3 16 23 58 A 5
UHE-33 12 33 12 33 44 110 A 5
UHE-45 18 45 18 45 44 110 A 5
Solar LightLine A1 1 2.5 1 2.5 4 10 A 10
Solar LightLine A4 1 2.5 1 2.5 4 10 A 10
SL-38A-WS 1.5 3.8 1.5 3.8 10 25 A 10
SL-50A-WS 2.0 5.0 2.0 5.0 10 25 A 10
SL-60A-WS 2.4 6.0 2.4 6.0 10 25 A 10
LASI 20 50 20 50 40 100 C 10
TOPS 8.4 21 12 30 25 72 B ~20
Flash PSS1 40 100 40 100 40 100 A not collimated
PSS1.5 60 150 60 150 40 100 A not collimated
PSS2 80 200 80 200 40 100 A not collimated
Flash
Concentrator
FSSC 200-4000 Suns 2 5 2 5 ~0.5 ~1.2 A 15

 

太陽(yáng)常數(shù)和太陽(yáng)模擬

 

在各種研究領(lǐng)域中,以兩種方式測(cè)量了來(lái)自太陽(yáng)的輻射。太陽(yáng)常數(shù)是在垂直于入射角的平面上入射到地球大氣表面的光的輻照度或強(qiáng)度。

 

世界氣象組織已將該值定義為大氣外1366.7W / m²。

 

由于大氣中的吸收和散射效應(yīng),太陽(yáng)在地球表面的輻照度在不同條件下會(huì)發(fā)生變化,因此,關(guān)于太陽(yáng)模擬器的輻照度,許多其他常數(shù)很重要。

Solar Spectrum *FilterPower Density 
(mW/cm2)
Transmission %
In Space AM0 137 61.3%
Direct solar spectrum at 0o zenith angle AM1.0D 104 67%
Global solar spectrum at 0o zenith angle AM1.0G 100 66.7%
Direct solar spectrum at 48.2o zenith angle AM1.5D 93 65%
Global solar spectrum at 48.2 o zenith angle AM1.5G 100 58.5%
Direct solar spectrum at 60.1o zenith angle AM2.0D 71 57.3%

* All Measurements are at sea level, excluding AM0

 

在大氣層以下,太陽(yáng)發(fā)出的輻射可分為兩個(gè)部分:來(lái)自太陽(yáng)本身的直接輻射,以及來(lái)自天空其余部分的散射輻射,包括從地面反射回來(lái)的一部分。調(diào)整太陽(yáng)模擬器以模仿各種環(huán)境下的太陽(yáng)光譜分布;為此,可使用空氣質(zhì)量(AM)濾鏡更改和完善來(lái)自氙弧燈光源的光譜分布。

在討論濾鏡時(shí),使用直接(D)濾鏡模仿直接輻射光譜,并通過(guò)使用將兩個(gè)分量一起模仿的全局(G)濾鏡來(lái)匹配包括散射的天空和地面輻射在內(nèi)的總輻射。

上表給出了在許多可以模擬的常見(jiàn)條件下兩種濾光片類型的1 SUN輻照度值,以及相對(duì)于250-2500nm之間未濾光的近似透射率值。

 

努美科技/Sciencetech的AM濾波器設(shè)計(jì)為可在標(biāo)準(zhǔn)條件下單獨(dú)使用,盡管它們也可以串聯(lián)排列以產(chǎn)生其他光譜分布。我們比賽使用的許多太陽(yáng)模擬器系統(tǒng)都要求串聯(lián)使用濾波器以達(dá)到與努美科技/Sciencetech濾波器相同的性能,例如,串聯(lián)使用AM0和AM1.0濾波器以獲得AM1.0光譜分布,而努美科技/Sciencetech的AM1.0濾波器可以單獨(dú)使用以獲得相同的結(jié)果,從而減少了功率損耗并減少了其他濾波器的成本。

 



 

大多數(shù)努美科技/Sciencetech太陽(yáng)模擬器都使用氙弧燈,這使系統(tǒng)能夠產(chǎn)生強(qiáng)烈的準(zhǔn)直光束,類似于5.8K黑體。兩者之間**的區(qū)別是氙弧線出現(xiàn)在電弧光譜中,而大氣吸收則在太陽(yáng)光譜中,這在800-1100nm范圍內(nèi)尤為突出,這是因?yàn)闊舻木€輸出強(qiáng)度很高。AM0濾光片可以降低這種影響,從而使特定頻段的平均水平與大氣層上方的太陽(yáng)水平相匹配,優(yōu)于±25%,盡管使用實(shí)用的濾光片不可能**消除氙氣線,同時(shí)保留光譜的其余部分。AM1.0、1.5和2.0濾光片還可以針對(duì)不同的海平面條件修改光譜的可見(jiàn)光和紫外線部分,

 

上圖顯示了努美科技/Sciencetech全反射太陽(yáng)能模擬器的典型輸出光譜。這些光譜輻照度曲線結(jié)合了氙弧燈光源,空氣質(zhì)量過(guò)濾器和太陽(yáng)模擬器光束均化器內(nèi)部使用的反射鏡的光譜曲線。

 

實(shí)際輸出光譜可能會(huì)因燈的狀況和空氣過(guò)濾器的制造公差而有所不同。為了簡(jiǎn)化我們的太陽(yáng)模擬器的光譜曲線與ASTM E927-10標(biāo)準(zhǔn)曲線的直觀比較,將模擬器的輸出歸一化為相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)光譜。


太陽(yáng)模擬器產(chǎn)品應(yīng)用

太陽(yáng)模擬器是一種用于模擬太陽(yáng)光照射的設(shè)備,主要應(yīng)用于光伏材料研究、太陽(yáng)能電池性能測(cè)試、材料耐候性評(píng)價(jià)等領(lǐng)域。具體的應(yīng)用包括:

光伏材料研究:太陽(yáng)模擬器可以提供與太陽(yáng)光相似的光譜和輻射強(qiáng)度,用于評(píng)估各類光伏材料在實(shí)際太陽(yáng)照射下的性能表現(xiàn),如光電轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定性能等。

太陽(yáng)能電池性能測(cè)試:用太陽(yáng)模擬器模擬不同光照條件,例如不同時(shí)間、不同天氣下的光照情況,以測(cè)試太陽(yáng)能電池在各種光照條件下的性能表現(xiàn),為太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。

材料耐候性評(píng)價(jià):利用太陽(yáng)模擬器模擬太陽(yáng)光對(duì)材料的**暴露,評(píng)估材料在紫外光、可見(jiàn)光和紅外光等光譜條件下的耐候性能,如抗老化、防腐蝕等特性。

太陽(yáng)能器件研究:除了太陽(yáng)能電池外,太陽(yáng)模擬器還可用于其他太陽(yáng)能器件的研究,如太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置、太陽(yáng)能光熱材料等的性能測(cè)試與評(píng)估。

醫(yī)療和生物學(xué)領(lǐng)域:在醫(yī)療和生物學(xué)領(lǐng)域,太陽(yáng)模擬器也可用于模擬太陽(yáng)光下的生物反應(yīng)、藥物光敏化治療等方面的研究。

總的來(lái)說(shuō),太陽(yáng)模擬器在太陽(yáng)能領(lǐng)域、材料科學(xué)、醫(yī)學(xué)和生物學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用,對(duì)于模擬太陽(yáng)光照射條件下的實(shí)驗(yàn)研究具有重要意義。


內(nèi)容更新時(shí)間:2024-10-30

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