太陽光模擬系統(tǒng)|儀器百科

　　一個常規(guī)的太陽光模擬系統(tǒng)由光源、儲能供電電路、觸發(fā)電路、電子負(fù)載、采集電路以及計算機(jī)等模塊組成。在整個系統(tǒng)中，其中的關(guān)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(tǒng)，勻光系統(tǒng)，電子負(fù)載，軟件系統(tǒng)。
 

　　1、光源
 

　　光源是太陽模擬器的重要部件，光源的選擇對模擬器的設(shè)計起到關(guān)鍵的作用，可選的包括，氙燈，鹵素?zé)簦瑹o極硫燈，HID燈，LED燈等。不同的光源對驅(qū)動電源，濾光光路，均勻性光路有不同的要求。在選擇和設(shè)計光源時要盡量的考慮光源出射光譜與太陽光譜的匹配性，盡量減少濾光環(huán)節(jié)。
 

　　2、電源模塊
 

　　a)穩(wěn)態(tài)模擬器電源
 

　　穩(wěn)態(tài)模擬器電源的設(shè)計相對較為簡單，主要是恒流和恒壓以及調(diào)光控制，目前已經(jīng)有很多公司生產(chǎn)獨(dú)立的穩(wěn)態(tài)電源，可以作為模塊使用。需要注意的是，太陽模擬器的供電電源是大功率器件，光源的點(diǎn)燃瞬間一般需要大的啟動電壓，而氣體被擊穿后瞬間產(chǎn)生大電流，這是會在空間中產(chǎn)生*的電磁波，因此需要做好EMC方面的防護(hù)，以免燒壞其他器件。另外當(dāng)使用多燈照明時，需要考慮相互之間輸出的功率匹配，因此一般會有一個輸出反饋控制的回路。

 

　　b)脈沖模擬器電源
 

　　脈沖模擬器電源的設(shè)計較穩(wěn)態(tài)模擬器要復(fù)雜的多，這其中的關(guān)鍵是毫秒量級亞穩(wěn)態(tài)脈沖的獲得。對于常規(guī)晶硅電池，這個亞穩(wěn)態(tài)脈沖一般要求要10ms左右，對于薄膜、聚光、多結(jié)高效電池等電容效應(yīng)較大的電池這種亞穩(wěn)態(tài)脈沖要達(dá)到100ms左右。上海赫爽采用LC充放電網(wǎng)絡(luò)來獲得亞穩(wěn)態(tài)脈沖，LC網(wǎng)絡(luò)通過電容和電感級連的方式連接而成，最高可達(dá)到100ms，可以滿足從晶硅到薄膜、多結(jié)電池的全系列測試。
 

　　3、電子負(fù)載及數(shù)據(jù)采集
 

　　太陽光模擬系統(tǒng)并不僅僅是一個模擬太陽光的光源，它還包括了一整套的測試系統(tǒng)。太陽電池是一種非線性元件，在電池/組件的性能進(jìn)行測試時，一般通過測試一整條IV曲線來判斷太陽電池的性能。當(dāng)前業(yè)界主要使用電子負(fù)載代替真實(shí)負(fù)載進(jìn)行IV曲線的測試。對于脈沖式太陽模擬器，它僅有數(shù)十毫秒甚至幾毫秒的亞穩(wěn)態(tài)恒定光強(qiáng)，要在如此短的時間內(nèi)完成整條IV曲線的測試，這要求使用快速電子負(fù)載。
 

　　當(dāng)前太陽電池電流電壓特性曲線的測試普遍采用四線制的接法，它可以消除接觸電阻的影響。為了得到精確的IV曲線，在電流采樣時普遍采用多點(diǎn)采用，不同廠家的模擬器采樣點(diǎn)數(shù)從幾百點(diǎn)到上萬點(diǎn)，當(dāng)采樣點(diǎn)數(shù)很大時，這就要求有更高位的A/D轉(zhuǎn)換模塊，業(yè)界目前普遍采用10位到16位的AD轉(zhuǎn)換器件。
 

　　4、軟件系統(tǒng)
 

　　軟件系統(tǒng)是人機(jī)交換的窗口，一個良好的系統(tǒng)一定要有一個良好的軟件和其相匹配。對于太陽光模擬系統(tǒng)的測試模塊必然也要有一個軟件系統(tǒng)，它主要起到兩個作用：一是系統(tǒng)控制；二是A/D采集信息的處理和分析。系統(tǒng)控制方面，軟件系統(tǒng)要做到控制的便捷化、自動化，以減少人對儀器的直接操作。數(shù)據(jù)的分析與處理方面，首先是通過數(shù)據(jù)擬合出一條IV曲線，并通過這些數(shù)據(jù)給出太陽電池的相關(guān)參數(shù)，比如開路電壓、短路電流、最大功率等信息，并且通過合適的算法給出串聯(lián)電阻，并聯(lián)電阻等信息。由于LABVIEW軟件具有良好的控制功能，并且自帶很多優(yōu)秀的算法模塊，因此當(dāng)前業(yè)界普遍采用這一軟件搭建測試系統(tǒng)軟件。