[发明专利]一种太阳模拟器

说明书

技术领域

本发明涉及一种太阳能光伏器件检测设备领域，具体涉及一种利用发光二极管(LED)光源模拟特定太阳光谱的太阳模拟器。

背景技术

随着世界经济的发展，能源需求的日益增加，以传统的石油和煤炭为代表的化石能源面临枯竭危机。太阳能技术，特别是太阳能光伏技术，已经成为解决世界能源危机的重要手段而得到世界的广泛重视。在太阳能光伏技术中，太阳能电池以及太阳能光伏组件已经得到了广泛研究和大量应用，已经与人们的日常生活和工作密切相关。检验太阳能电池以及光伏组件的一个重要指标就是其发电效率。由于光照条件受地理位置、气候因素、环境因素的广泛影响和制约，因此，如何方便、有效地测量发电效率特别是各种环境下光伏组件的发电效率，成为光伏组件性能表征以及应用于实际生活中的重要前提。

太阳模拟器是太阳能光伏器件检测设备之一，主要用途是模拟、产生太阳光谱。目前，主要采用碘钨灯光源或氙灯等气体光源，通过滤光片等技术获得较为理想的标准光源，虽然该标准光源的发光特性比较接近太阳能标准光谱，但存在较强的红外能谱区域，通过滤波衰减后，能量利用率降低。另外，这些传统光源体积较大，要实现均匀照度分布，需要较大光学系统进行光线整合，增加了系统复杂性以及体积。上述两点导致采用传统光源的太阳模拟器难以在测试过程中便捷地模拟不同光谱特性，同时，也难以简易地搭建大面积的测试设备。

发光二极管(LED)是一种利用半导体电致发光技术实现的发光器件，20世纪50、60年代起成为重要的发光器件。由于氮化镓(GaN)基LED器件技术和工艺的成熟，逐渐弥补了原有LED光源只具有红外光和可见光波长范围过窄的不足，在蓝光、绿光甚至紫外等短波长发光方面有了巨大突破和长足的进步。现在，利用半导体进行白光照明已经成为了现实，在这样的背景下，选择LED作为太阳模拟器的发光光源，意义重大。

根据《中华人民共和国国家标准太阳模拟器通用规范GB/T 12637-90》的规定，太阳模拟器主要根据以下几个技术指标划分为A、B、C三个级别，如表1所示。

表1太阳模拟器的级别

太阳模拟器参照标准光谱进行对比时的波段划分以及相应的能量分布要求，如表2所示。通常太阳能光伏组件的检测是在AM1.5条件的太阳光谱下进行的。

表2

现有技术中，碘钨灯传统光源或氙灯等气体传统光源能量在红外区域有强烈的辐射峰，能量主要集中在红光至红外区域。而AM1.5的太阳光谱则涵盖了300nm至2500nm，且能量主要集中在可见光区域，近红外和紫外光相对较少。因此，利用传统光源，需要采用滤光片进行修正，这会导致降低光能利用率，况且，传统光源体积较大，要实现均匀照度分布，需要较大光学系统进行光线整合，因此，难以实现较大面积的测试范围。

申请号为200810025522.1的中国专利申请公开了一种LED太阳模拟器，包括LED光源系统、光学混合系统、光谱修正系统、控制器、检测台和聚光器，其对传统的太阳模拟器做了改进，主要利用LED光源代替了传统的太阳模拟器中涉及的氙灯等气体光源、碘钨灯光源这些传统光源，其中涉及的光学混合系统、光谱修正系统、光谱修正系统和聚光器都采用传统的光学器件，传统的光学器件体积相对较大，其模拟太阳光时，难以实现大面积测试，光能利用率需进一步提高，存在着技术缺陷。

发明内容

本发明提供一种太阳模拟器，采用LED发光器件作为光源，通过非成像光学系统进行整合，配合光谱检测系统、控制器和样品台，使得本发明太阳模拟器面积便于扩展，同时，保持较高的光能利用率。

一种太阳模拟器，至少包括一个模块化LED光源系统、一个控制器、一个可移动的光谱检测系统和一个样品台；

所述的模块化LED光源系统，用于发出模拟太阳光谱的复色光；

所述的光谱检测系统，用于对模块化LED光源系统发出的复色光进行检测并将减弱或增强所述的复色光光谱中某些光谱的信号反馈给控制器，通过控制器调节模块化LED光源系统以使所述的复色光接近太阳光谱；

所述的控制器，用于根据环境条件控制和调节模块化LED光源系统的发光特性，同时对检测数据和接收到的控制信号进行分析处理，并输出显示；

所述的样品台，用于放置待检测样品；

所述的模块化LED光源系统发出的复色光投射在样品台上形成检测区域。

为了达到本发明更好的发明效果，对本发明进行进一步的优选：