En tant qu'équipement central pour les tests de performance des dispositifs photovoltaïques, le simulateur de lumière solaire à l'état stable a un impact direct sur la fiabilité des résultats des tests avec sa précision de mise en service et d'étalonnage. Cet article présentera le processus de fonctionnement normalisé du simulateur de lumière solaire à l'état stable en termes de composition du système, d'indicateurs techniques clés, de processus de mise en service et de méthodes d'étalonnage.

I. composition de base du matériel et indicateurs techniques

I) Composition du système

Le simulateur de lumière solaire stable se compose principalement d'un système de source lumineuse, d'un intégrateur optique, d'un module de filtrage, d'un dispositif de régulation de l'irradiation, d'un système de contrôle de la température et d'une unité d'étalonnage. Parmi eux:

- système de source lumineuse: adopte une lampe au xénon haute pression ou un réseau de LED couvrant la bande UV à proche infrarouge (300 - 2500nm)

- intégrateur optique: distribution uniforme de l'intensité lumineuse par matrice prismatique

- Filtre am1.5: simule avec précision le spectre solaire avec une masse atmosphérique de 1,5

- module de régulation d'irradiation: régulation de l'irradiance par filtre de densité neutre ou gradation PWM

- système de contrôle de la température: maintenir la température de la cavité d'essai à 25 ± 2 ℃

Ii) Indicateurs clefs de performance

1. Correspondance spectrale: déviation ≤ ± 25% par rapport au spectre solaire standard (ASTM e927)

2. Uniformité d'irradiation: différence d'irradiance ≤ ± 2% dans la zone d'essai efficace

3. Stabilité d'irradiation: fluctuation ≤ ± 1% dans 1 heure

4. Uniformité spatiale: ≥ φ100mm zone d'essai répond à la norme IEC 60904 - 9

II. Processus d'étalonnage de mise en service

I) Vérification initiale de l'état

1. Calibrage mécanique:

- régler la position de mise au point de la source lumineuse de sorte que le Centre du spot soit perpendiculaire au plan d'essai

- Vérifiez la disposition du prisme intégrateur pour vous assurer qu'il n'y a pas de biais ou d'occlusion

2. Détection électrique:

- vérifier la tension de déclenchement de la lampe au xénon (généralement 20 - 30kv)

- test de la cohérence du courant d'entraînement de la matrice LED (écart < 3%)

(II) Calibration d'appariement spectral

1. Acquisition spectrale de référence:

- acquisition du spectre original à l'aide d'un spectromètre d'étalonnage tel que l'avaspec - uls2048

- comparaison du spectre solaire standard (am1.5g, 1000w / m²) pour établir une courbe de déviation

2. Optimisation du système de filtrage:

- utilisation combinée de filtres ug5 / gg495 pour corriger la bande UV

- ajuster les paramètres du filtre de coupure infrarouge, contrôler la proportion de bande au - dessus de 850nm

3. Vérification itérative:

- ajustement de la pondération spectrale jusqu'à A (Δ < 15%) en ajustant l'angle du filtre plusieurs fois

(III) Régulation de l'uniformité de l'irradiance

1. Essai de maillage:

- diviser le plan d'essai en une grille de 10 × 10, mesurée point par point à l'aide d'une pile de référence de niveau d'étalonnage (p. ex., PV Reference Cell, class aa)

- enregistrement des valeurs maximales (Vmax), minimales (vmin) et de l'écart type (σ)

2. Optimisation de l'uniformité:

- ajuster la hauteur de l'intégrateur, changer l'angle de divergence de la lumière

- ajuster l'angle du miroir secondaire pour compenser l'atténuation des bords

- Paramètres de réglage typiques: intégrateur à 150 - 200mm de la surface d'essai, angle de divergence ± 1,5°

3. Critères de vérification:

- coefficient d'homogénéité U = (1 - σ / vavg) × 100% > 98%

Iv) Étalonnage quantitatif de l'irradiance

1. Référence à la méthode de la batterie:

- sélection d'une pile de référence de niveau d'étalonnage avec traçabilité NIST (par exemple Fraunhofer ISE n ° 535)

- mesure du courant de court - circuit ISC dans des conditions de test standard (STC, 25°C / 1000w / m²)

- calcul de l'irradiance réelle e = ISC / K à partir de la sensibilité de la batterie de référence K (μa / (W / m²))

2. Contrôle du dosimètre:

- vérification de l'accumulation d'irradiation à l'aide de dosimètres chimiques (p. ex. bandelettes Robertson - Berger)

- contraste entre l'exposition théorique et la valeur mesurée, l'erreur doit être < ± 3%

(v) Calibration de contrôle de température

1. Contrôle de la température de la cavité:

- réglage des paramètres PID du système de contrôle de la température (valeurs typiques: p = 50%, i = 0,5, d = 0,1)

- surveillance de la température de la cavité par capteur pt100, les fluctuations doivent être < ± 0,5 ℃ / min

2. Surveillance de la température de l'échantillon:

- disposition de la matrice de thermocouples dans le plan d'essai pour surveiller le champ de température de surface de l'échantillon en temps réel

- démarrage du système de refroidissement actif (refroidissement par eau / Peltier), maintien de la température de l'échantillon 25 ± 1 ℃

Iii. Points de débogage de scène spéciale

(i) mode de test d'impulsion

1. Ajuster la fréquence du flash de la lampe au xénon (typique 1 - 20hz)

2. Synchrone déclenche la réponse transitoire de la batterie d'acquisition d'oscilloscope

3. Vérifiez la largeur d'impulsion et le temps de montée (tr < 1ms)

Ii) Simulation multispectrale

1.switch jeu de filtres accordables (par exemple, 400 - 1100nm sous - bande)

2. Distribution spectrale de puissance d’étalonnage en bande (classification Cie s0.5)

3. Vérifier l'insensibilité angulaire (variation de l'angle d'incidence ± 60°, fluctuation de la sortie < 5%)

Iv. Système d'assurance de la qualité

1. Entretien régulier:

- changement de lampe au xénon toutes les 200 heures

- nettoyage mensuel du prisme intégrateur (essuyage à l'alcool)

- livraison annuelle de piles de référence (Laboratoire NPL / jcrpr)

2. Analyse de l'incertitude:

- incertitude étendue u ≤ 2,5% (k = 2)

- principales sources d'apport: stabilité de la cellule de référence (35%), désadaptation spectrale (25%), mesure de l'homogénéité (20%)

3. Traitement anormal:

- vérifier le débit d'eau de refroidissement (> 3L / min) en cas de mutation par irradiation

- nettoyage de la surface du filtre lorsque le spectre est décalé (pas de résidus de fibres)