Solsimulator - Solar simulator
En solsimulator (även konstgjord sol ) är en enhet som ger belysning som närmar sig naturligt solljus . Syftet med solsimulatorn är att tillhandahålla en kontrollerbar inomhus testanläggning under laboratorieförhållanden, som används för testning av solceller , solskydd , plast och andra material och enheter.
Klassificering
Standarderna IEC 60904-9 Edition2 och ASTM E927-10 är en vanlig specifikation för solsimulatorer som används för fotovoltaiska tester. Ljuset från en solsimulator styrs i tre dimensioner:
- spektralt innehåll
- rumslig enhetlighet
- tidsstabilitet
Varje dimension klassificeras i en av tre klasser: A, B eller C. Specifikationerna som krävs för varje klass definieras i tabell 1 nedan. En solsimulator som uppfyller specifikationer i klass A i alla tre dimensionerna kallas en solsimulator i klass A, eller ibland en klass AAA (med hänvisning till var och en av dimensionerna i den ordning som anges ovan).
| Klassificering | Spectral Match (varje intervall) | Irradiance Spatial Non-Uniformity | Temporär instabilitet |
|---|---|---|---|
| Klass A | 0,75–1,25 | 2% | 2% |
| Klass B | 0,6–1,4 | 5% | 5% |
| Klass C | 0,4–2,0 | 10% | 10% |
Solsimuleringsspektrumet specificeras ytterligare via den integrerade bestrålningen över flera våglängdsintervall. Procentandelen av total bestrålning visas nedan i tabell 2 för standardbaserade spektra av AM 1.5G och AM 1.5D, och det utomjordiska spektrumet, AM 0.
| Våglängdsintervall [nm] | AM1.5D | AM1.5G | AM0 |
|---|---|---|---|
| 300–400 | ingen spec | ingen spec | 8,0% |
| 400–500 | 16,9% | 18,4% | 16,4% |
| 500–600 | 19,7% | 19,9% | 16,3% |
| 600–700 | 18,5% | 18,4% | 13,9% |
| 700–800 | 15,2% | 14,9% | 11,2% |
| 800–900 | 12,9% | 12,5% | 9,0% |
| 900–1100 | 16,8% | 15,9% | 13,1% |
| 1100–1400 | ingen spec | ingen spec | 12,2% |
Dessa specifikationer var främst avsedda för kisel -solceller , och därför var det spektrala intervallet över vilket intervallerna definierades begränsat huvudsakligen till kisels absorptionsområde. Även om denna definition också är tillräcklig för flera andra solcellsteknologier , inklusive tunnfilmsolceller konstruerade av CdTe eller CIGS , är det inte tillräckligt för det framväxande underfältet för koncentrerad solceller med högeffektiva III-V- halvledarmonterade solceller på grund av till deras bredare absorptionsbandbredd på 300–1800 nm.
Typer av solsimulatorer
Solsimulatorer kan delas in i tre stora kategorier: kontinuerliga, blinkade och pulserade. Den första typen är en välbekant form av ljuskälla där belysningen är kontinuerlig i tiden. Specifikationerna som diskuterades i föregående avsnitt relaterar mest direkt till denna typ av solsimulator. Denna kategori används oftast för tester med låg intensitet, från mindre än 1 sol upp till flera solar. I detta sammanhang definieras vanligtvis 1 sol som den nominella intensiteten för fullt solljus på en klar dag på jorden, som mäter 1000 W/m 2 . Kontinuerliga ljussolsimulatorer kan ha flera olika lamptyper kombinerade (t.ex. en ljusbågskälla och en eller flera halogenlampor) för att förlänga spektrumet långt in i infrarött. Exempel på lågintensiva och högintensiva kontinuerliga solsimulatorer finns tillgängliga från Solar Light Company, Inc. (uppfinnaren av den ursprungliga solsimulatorn 1967) Atonometrics, Eternal Sun, TS-Space Systems, WACOM, Newport Oriel, Sciencetech, Spectrolab , Photo Emission Tech, Abet Technologies, infinityPV
Den andra typen av solsimulator är den blinkade simulatorn som kvalitativt liknar blixtfotografering och använder blixtrör . Med en typisk varaktighet på flera millisekunder är mycket höga intensiteter på upp till flera tusen soler möjliga. Denna typ av utrustning används ofta för att förhindra onödig värmeuppbyggnad i enheten som testas. Men på grund av lampans snabba uppvärmning och kylning är intensiteten och ljusspektrumet i sig övergående, vilket gör upprepade tillförlitliga tester mer tekniskt utmanande. Standardens tidsmässiga stabilitetsdimension gäller inte direkt för denna kategori solsimulatorer, även om den kan ersättas av en analog specifikation för repeterbarhet från skott till skott.
Den tredje typen av solsimulator är pulssimulatorn, som använder en slutare för att snabbt blockera eller avblockera ljuset från en kontinuerlig källa. Denna kategori är en kompromiss mellan kontinuerlig och blixt, med nackdelen av den höga strömförbrukningen och relativt låga intensiteten hos de kontinuerliga simulatorerna, men fördelen med stabil uteffektintensitet och spektrum. Den korta belysningstiden ger också fördelen med de låga termiska belastningarna av blinkade simulatorer. Pulser är vanligtvis i storleksordningen 100 millisekunder upp till 800 millisekunder för speciella Xe Long Pulse System. Dessa system erbjuds för olika segment såsom kvalitetskontroll i produktionen för solceller och moduler samt oberoende laboratorier eller tillverkares FoU. Laboratoriesystem erbjuder vanligtvis förbättrade funktioner som temperaturcykling och konfigurerbara strålningsnivåer.
Typer av lampor
Flera typer av lampor har använts som ljuskällor inom solsimulatorer.
Xenon båglampa : detta är den vanligaste typen av lampor både för kontinuerliga och blinkade solsimulatorer. Dessa lampor erbjuder hög intensitet och ett ofiltrerat spektrum som passar ganska bra till solljus. Xe -spektrumet kännetecknas dock också av många oönskade skarpa atomövergångstoppar, vilket gör spektrumet mindre önskvärt för vissa spektralkänsliga applikationer.
Metallhalogenbåglampa : Främst utvecklad för användning i film- och tv -belysning där hög tidsstabilitet och färgmatchning i dagsljus krävs, metallhalogenbåglampor används också i solsimulering.
QTH: kvarts volfram halogenlampor erbjuder spektra som mycket nära matchar svart kroppsstrålning , men vanligtvis med en lägre färgtemperatur än solen.
LED: ljusemitterande dioder har nyligen använts i forskningslaboratorier för att konstruera solsimulatorer och kan erbjuda löfte i framtiden för energieffektiv produktion av spektralanpassat artificiellt solljus.
