大型太陽光模擬器利用人工光源模擬太陽光輻射,以克服太陽光輻射受時間和氣候影響,并且總輻照度不能調節等缺點。廣泛用于光伏、農業等領域。儀器能夠較為地模擬太陽輻射的準直性、均勻性和光譜特性。
儀器由光源、儲能供電電路、觸發電路、電子負載、采集電路以及計算機等模塊組成,在整個太陽模擬器中,其中的關鍵部件可以分成六個模塊,它們是光源,儲能供電模塊,濾光系統,勻光系統,電子負載,軟件系統。
大型太陽光模擬器主要部件:
1、氙燈:作為發光源,惰性氣體放電,輻射效率高,且大部分輻射集中在可見光和近紅外區,與太陽電池的吸收譜匹配較好。
2、金屬橢球面反射鏡:用于太陽光模擬器的反射聚光系統,收集脈沖氙燈的輻射能量。
3、光學積分器:用于勻光,實現均勻輻照。由前后兩個透鏡陣列組成,可以將由橢圓聚光鏡的光線交錯疊加進行勻光。
4、準直物鏡:對勻光后的光束進行準直,實現平行光輸出。
5、大氣質量濾光片:通過特殊膜系曲線設計濾光片,使得氙燈光譜和標準太陽光譜一致。AM0是指在地球外空間接受太陽光的情況,適用于人造衛星和宇宙飛船等應用場合;AM1.5是指太陽處于天頂角約為48.2°時在地面上的太陽光譜總輻射能量,主要用于地面用太陽電池測試。
大型太陽光模擬器的光室為氙燈提供了一個安全的空間,在光室里面有安全自鎖系統,用來操作的安全性和系統的安全。積分器風扇和濾光片風扇用來光學器件的正常運轉,并維持光室的溫度。氙燈采用連續發光系統,從而避免了光源受到太陽能電池材料響應時間的限制,氙燈為無臭氧短弧氙燈。