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    太陽模擬器光譜測量

       2013年03月28日 16:11  
      太陽模擬器作為光源,在某種意義上說,可以等同于太陽光源,可以模擬太陽光照射。太陽模擬器廣泛應用于太陽能電池特性測試,光電材料特性測試,生物化學相關測試,光學催化降解加速研究,皮膚化妝用品檢測,環境研究等。
      
      隨著太陽能光伏產業的蓬勃發展,太陽能模擬器的光譜匹配性能測試也越趨重要。針對大多數采用脈沖氙燈作為光源的設備,的測試狀態是采集一個脈沖周期內不同時間點的輻射光譜,進而判斷該太陽能模擬器的光譜等級。目前采用微小型的光纖光譜技術是實現太陽能模擬器光譜測量zui簡單可靠的方法。
      
      設備和方法
      
      1、瞬態光譜采集
      
      采用荷蘭Avantes的AvaSpec-2048-USB2光纖光譜儀,可進行瞬態光譜的測試,zui多可實現每秒鐘900幅光譜的采集。使用光纖采集光信號,簡單方便,將光纖放置在任意光輻照位置即可實現信號的收集。而光譜儀具有的外觸發功能,則保證了光譜采集與外部信號的同步。
      
      以內置20ms脈沖弛豫時間的氙燈光源測試為例,下圖顯示了在一個脈沖周期內,不同時間點的輻射能量光譜。在脈沖氙燈工作的同時,由太陽能模擬器系統給光譜儀一個TTL信號,觸發光譜儀開始工作。通過A、B、C這三個順序測量得到的光譜圖比較可知,脈沖氙燈的能量輸出在逐漸的減弱。
      
      2、光譜匹配度
      
      太陽模擬器的光譜匹配度是指在6個光譜范圍內強度積分的百分比。任何與標準光譜的偏離百分比都必須在一定的范圍內,這也正是衡量太陽模擬器等級的一項標準。對于A類太陽模擬器,光譜匹配度必須在75%-125%之間。
      
      IdealSpectralMatchDefinedbyIECStandardsSpectralMatch
      
      SpectralRange(nm)Ideal%
      
      400–50018.5
      
      500–60020.1
      
      600–70018.3
      
      700–80014.8
      
      800–90012.2
      
      900–110016.1
      
      Avantes公司的光譜儀經過NIST可溯源的輻射定標后,可用于測量光譜輻射強度。利用軟件*的能量積分功能,即可得到不同光譜范圍內的輻照度總和(單位:μW/cm2),從而幫助判斷該太陽能模擬器的光譜等級。如下圖所示,同時對上述6個光譜范圍的輻照強度進行了積分計算,繼而可以與標準光譜進行比對分析。
      
      結論
      
      使用荷蘭Avantes的光纖光譜儀,可以*實現太陽能模擬器的光譜測量及等級分析,并且采用了光纖收集光信號的測量方式,測量簡單方便,快速準確。由于該光譜儀體積小巧,可選配DLL動態鏈接庫,也可集成至太陽能模擬器中進行實時的光源光譜檢測和分析。
      
      典型配置
      
      光譜儀
      
      AvaSpec-2048-USB2光譜儀VA光柵(360-1100nm),50μm狹縫,DCL靈敏度增強透鏡,OSC消二級衍射鍍膜
      
      分辨率2.4nm
      
      光纖及附件
      
      FC-IR200-2-ME金屬鎧甲封裝200微米芯徑光纖、CC-VIS/NIR余弦校正器、AvaLight-HAL-CAL輻射定標光源/或IRRAD-CAL-VIS輻射定標服務
      
      軟件
      
      AvaSoft-Full全功能軟件、Avasoft-IRRAD輻射測量軟件、AvsSoft-Fast快速采集軟件、AS-5216-DLL動態鏈接庫(選配)

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