محاكيات الشمس في الخلايا الكهروضوئية: الأساسيات وتقنية القياس

الخلية الشمسية ليست جهاز قياس إضاءة عام، بل مُحوِّل طيفي انتقائي: فهي لا تجيب عن مقدار الإشعاع الساقط عليها، بل عن نوع هذا الإشعاع. لذلك يجب على محاكي الشمس أن يُنتج أكثر من مجرد شدة إشعاع ساقط إجمالية قدرها 1000 W/m² - بل يجب أن يُعيد إنتاج توزيع طيفي قريب بدرجة كافية من الطيف المرجعي المعياري AM1.5G. ويتمثّل التحدّي الجوهري في أن الانحرافات تحدث على طول ثلاثة أبعاد مستقلة - التوافق الطيفي، والتجانس المكاني، والثبات الزمني - وهي أبعاد لا تُعوِّض بعضها بعضاً. ولا يمكن مقارنة قياسات الكفاءة على الخلايا والوحدات الشمسية بين المختبرات والمصنّعين وهيئات إصدار الشهادات إلا من خلال التصنيف المعياري لهذه الكمّيات الثلاث بموجب المواصفة IEC 60904-9.

أصبحت الطاقة الكهروضوئية في عام 2025 أكبر تقنية لتوليد الكهرباء مُنشأة في العالم للمرة الأولى: فقد تجاوزت الإضافات العالمية 600 غيغاواط للمرة الأولى، وبلغت القدرة التراكمية نحو 2,800 غيغاواط، واستأثرت الطاقة الشمسية بأكثر من ثلاثة أرباع القدرة العالمية الجديدة لتوليد الكهرباء من المصادر المتجددة، وذلك بحسب تقرير Global Energy Review 2026 الصادر عن الوكالة الدولية للطاقة (IEA, 2026). أما بالنسبة لتقنيات الاختبار والقياس، فإن الجانب المهم ليس الحجم بل التنويع التقني الكامن وراءه: فإلى جانب السيليكون البلوري، تتثبّت في السوق خلايا الوصلة الهجينة، ونظم الأغشية الرقيقة المبنية على CdTe وCIGS، وخلايا الترادف من البيروفسكايت والسيليكون، إضافةً إلى حصة متنامية من الوحدات ثنائية الوجه.

وتتبع النتيجة التقنية سلسلة واضحة: فتنوّع الوحدات المتزايد وارتفاع كفاءات الخلايا يزيدان من حساسية نتائج الاختبار تجاه الانحرافات الطيفية لمصدر الاختبار. وكل فئة مواد إضافية — الأغشية الرقيقة، ثنائية الوجه، الترادف — تأتي بمنحنى استجابيتها الطيفية الخاص، وهو ما يضيّق فعلياً هامش الخطأ المسموح به لمحاكي الشمس مقارنةً بخلايا السيليكون أحادي البلورة الأبسط في ثمانينيات القرن العشرين (1980s)، وهي الخلايا التي صُمِّمت المواصفات الأصلية من أجلها.

وهناك 5 تطورات تُغيّر مهمة القياس في محاكاة الشمس:

• الانتقال من مصابيح التفريغ الغازي إلى تقنية LED. تحلّ محاكيات LED بصورة متزايدة محل نظم الزينون والهاليد المعدني، لأنها توفّر أعماراً تشغيلية أطول، وصيانة أقل، وتشكيلاً طيفياً قابلاً للضبط كهربائياً لا بصرياً. والنتيجة هي انتقال محور الاختبار من البصريات المرشِّحة نحو التحكّم الإلكتروني في القنوات والمعايرة الطيفية البرمجية لمجموعات LED الفردية.
• استحداث الفئة A+ والمقاييس الطيفية الاختيارية. ضاعفت المواصفة IEC 60904-9:2020 صرامة التقييم واستحدثت SPC/SPD، وهي أداة تتصدّى تحديداً لإمكانية الاستيفاء الشكلي لتصنيف النطاقات عبر أطياف LED ذات الثغرات. ويؤدي ذلك إلى ارتفاع جهد التوثيق لدى مصنّعي الأجهزة، الذين سيحتاجون بصورة متزايدة إلى الإفصاح لا عن تسمية الفئة فحسب، بل أيضاً عن قيم التغطية والانحراف بشفافية.
• النظم متعددة المصادر لتقنيات الترادف. مع دخول وحدات الترادف من البيروفسكايت والسيليكون إلى السوق، تظهر محاكيات بعشرات القنوات الطيفية القابلة للتحكّم المستقل ونطاقات أطوال موجية ممتدة إلى ما يتجاوز 1600 نانومتر. وهذا يُنشئ ارتباطاً أوثق بين معايرة المحاكي وتوصيف الخلايا، إذ يجب تحديد الضبط الطيفي لكل خلية فرعية على حدة.
• إجراءات اختبار الوحدات ثنائية الوجه. تُرسّخ المواصفة الفنية IEC TS 60904-1-2 إجراءات قياس الوحدات ثنائية الوجه تحت التشعيع المُحاكى والطبيعي. ويستتبع ذلك حاجة إضافية إلى مستشعرات للتشعيع من الجهة الخلفية، وحاجة متنامية إلى منصات اختبار قادرة على إضاءة وجهي الوحدة معاً في الوقت نفسه وبصورة قابلة للتحكّم.
• بروتوكولات القدرة المُستقرَّة للمواد غير المستقرة. بالنسبة للبيروفسكايت وغيره من تقنيات الخلايا شبه المستقرة، تتثبّت بروتوكولات اختبار توافقية تعتمد الإضاءة المستمرة وتحقيق استقرار القدرة بدقة زمنية. والنتيجة هي الانتقال من اللقطة اللحظية المحضة لقياس الوميض التقليدي نحو منحنى قدرة مُوثَّق على مدى دقائق إلى ساعات.

يُرد تلخيص أحجام السوق ومعدلات النمو والمصادر الخاصة بمجال التطبيق هذا في صفحة تطور سوق تقنيات الأشعة فوق البنفسجية.

يُنتج محاكي أشعة الشمس ضوءاً اصطناعياً يعيد إنتاج شدة الإشعاع الساقط الطيفية لضوء الشمس الطبيعي في ظل ظروف جوية محدَّدة. الكمية المرجعية هي طيف AM1.5G (Air Mass 1.5, Global)، وهو طيف مُشتقّ حسابياً من نموذج جوي يمثّل خطوط العرض الممتدة من وسط أوروبا إلى أمريكا الشمالية عند زاوية سمت شمسي مقدارها 48.2°، ومُطبَّع ليعطي شدة إشعاع ساقط متكاملة قدرها 1000.4 W/m² (ASTM G173-03). يتم تشكيل مصدر الضوء - وعادةً ما يكون مصباح تفريغ غازي أو مجموعة من العديد من الثنائيات الباعثة للضوء (LED) - عبر أنظمة بصرية ومرشِّحات وإلكترونيات تحكّم بحيث تقترب الشدة والطيف والتجانس في مستوى العيّنة قدر الإمكان من هذا الطيف المرجعي.

من الناحية الفيزيائية، ما يهمّ هو أنّ الخلية الشمسية لا تُكامِل شدة الإشعاع الساقط بذاتها، بل حاصل ضرب شدة الإشعاع الساقط الطيفية في الاستجابة الطيفية للخلية التي تعتمد على الطول الموجي. مصدرا ضوء لهما نفس شدة الإشعاع الساقط الكلية لكن بطيفين مختلفين يُنتجان تيارات ضوئية مختلفة على نفس الخلية. لذلك لا يتم معايرة محاكي أشعة الشمس عند خرج المصباح، بل في مستوى العيّنة، باستخدام خلية شمسية مرجعية مُعايَرة بقابلية إرجاع مترولوجي أو باستخدام مقياس الإشعاع الطيفي (سبكتروراديومتر).

هيمنت مصابيح التفريغ الغازي تاريخياً لأنها، عند صياغة أول معيار ذي صلة وهو ASTM E927 (1979)، كانت المصادر الوحيدة المتاحة التي تتمتع بطيف عريض النطاق يشبه أشعة الشمس بدرجة كافية (ASTM E927-19). ومنذ ما يقارب عقدين من الزمن، ترسّخت الأنظمة القائمة على الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) بشكل متزايد، وهي الآن تحل محل تقنية الزينون التقليدية في خطوط الإنتاج والمختبرات.

نظراً لخصائصها الطيفية العريضة النطاق الأصلية، لا تزال مصابيح الزينون منتشرة على نطاق واسع في إنتاج الوحدات الكبيرة المساحة، إلا أنها تتطلب إعادة ضبط دورية عبر الترشيح الطيفي، إذ إن خطوط انبعاثها، وخاصة فوق 800 nm، تُضعف التصنيف (IEC 60904-9:2020). وفي القياسات المقارنة لمنحنيات التيار-الجهد للوحدات الكهروضوئية، أظهرت أنظمة LED أداءً معادلاً على الأقل، وأحياناً متفوقاً من حيث الثبات والمرونة الطيفية، مقارنة بمصادر الزينون (Chojniak et al., 2024).

لا يُحكَم على محاكي الطاقة الشمسية بقيمة واحدة، بل بعدة كميات فيزيائية مستقلة عن بعضها البعض:

• التطابق الطيفي يصف مدى توافق شدة الإشعاع الساقط للمحاكي ضمن فترات طول موجي محدّدة مع الطيف المرجعي AM1.5G. وهو أمر حاسم لأن التيار الضوئي المقاس للخلية يعتمد على تكامل التداخل بين طيف المصدر واستجابية الخلية - وليس على القدرة الكلية للمصدر.
• عدم التجانس المكاني يقيس تباين شدة الإشعاع الساقط عبر منطقة الاختبار. ويؤثر بشكل رئيسي على الوحدات الكبيرة وسلاسل الخلايا الموصولة على التوالي، إذ يمكن أن تحدّ المنطقة الفرعية الأضعف إضاءة من التيار الكلي.
• عدم الاستقرار الزمني يرصد التغيّرات في شدة الإشعاع الساقط أثناء القياس. وهو أمر بالغ الأهمية بشكل خاص في المحاكيات النبضية، لأن طيف المصباح وشدته يستمران في التغيّر أثناء صعود وانحلال نبضة أنبوب الوميض.
• شدة الإشعاع الساقط الكلية يجب ضبطها على القيمة المرجعية البالغة 1000 W/m²، لأن منحنى خصائص الخلية الشمسية يعتمد بشكل غير خطي على شدة الإشعاع الساقط؛ والانحراف لا يؤثر على جميع معاملات المنحنى بشكل متناسب.
• درجة حرارة الخلية تُحدَّد كمحور ثالث ضمن ظروف الاختبار القياسية (STC)، إلى جانب الطيف والشدة (25 °C). وعادةً ما تنخفض كفاءة خلايا السيليكون البلوري بمقدار 0.3 إلى 0.5 نقطة مئوية لكل كلفن من ارتفاع درجة الحرارة، لذا فإن التحكّم غير الكافي في درجة الحرارة يشوّه نتائج القياس دون أن يظهر ذلك في الطيف.
• الاستجابية الطيفية للخلية المرجعية والخلية قيد الاختبار تحدّد مع طيف المصدر عامل عدم التطابق الطيفي (انظر القسم أدناه). وهي ليست خاصية ثابتة لنوع معيّن من الخلايا، بل تعتمد على بنية الطبقات والتغليف وحالة التقادم.

إن أكثر المفاهيم الخاطئة شيوعاً في الممارسة العملية هو مساواة القدرة الكهربائية للمصباح بشدة الإشعاع الساقط الضوئية. فالكميتان غير مرتبطتين بعلاقة خطية: إذ تتغيّر الكفاءة الكهروضوئية للمصباح مع زمن التشغيل والتقادم وحالة المرشّحات ودرجة الحرارة، بحيث يمكن لقدرة كهربائية ثابتة اسمياً أن تُنتج شدة إشعاع ساقط متغيّرة. وبالمثل، فإن زمن التعريض وحده لا معنى له ما لم يكن واضحاً إلى أي شدة إشعاع ساقط يشير - إذ تُعد "مدة التعريض" دون رقم مرافق للجرعة الإشعاعية أو الشدة غير مكتملة من الناحية التقنية.

أما الخطأ الشائع الثاني فهو القياس خارج مستوى العيّنة الفعلي. فالقراءة عند مخرج المصباح أو عند مستشعر مرجعي ثابت خارج حقل الاختبار تصف المصدر لا التشعيع الفعلي للجهاز قيد الاختبار؛ إذ يمكن لاختلافات طول المسار الضوئي والضوء الطفيلي والتظليل الطرفي أن تسبب انحرافات تصل إلى عدة بالمئة لا تظهر عند المستشعر.

ثالثاً، كثيراً ما يُبالَغ في تقدير الاستيفاء الشكلي الظاهري لتصنيف ما. يُصنّف التصنيف وفق IEC 60904-9 شدة الإشعاع الساقط ضمن ستة إلى اثني عشر نطاقاً طيفياً واسعاً؛ ولا يُحدَّد ضمن كل نطاق أين تقع الشدة المطلوبة فعلياً داخل ذلك الفاصل. لذلك يمكن لمحاكي LED أن يبلغ شكلياً الفئة A أو A+ رغم أن طيفه يتكوّن من ذرى ضيقة تفصل بينها فجوات طيفية. وتُظهر التقييمات المقارنة أن أنظمة تجارية فعلية تحقق تغطية طيفية لا تتجاوز من 65 إلى 79 بالمئة بينما تحصل في الوقت نفسه على تصنيف فئة شكلي مرتفع (IEC 60904-9:2020). وبالنسبة للخلايا ذات الاستجابة الطيفية الواسعة والمتصلة - مثل الخلايا الرقيقة الطبقة أو متعددة الوصلات - تكون مثل هذه الفجوة أكثر أهمية من الناحية التقنية مقارنة بخلية مرجعية ذات حساسية ضيقة.

رابعاً، لا تكون طريقة الخلية المرجعية، التي تُضبط فيها شدة المحاكي وفق تيار الدارة القصيرة المُعايَر لخلية مرجعية، صالحة إلا في ظل شروط تقييدية: فهي لا تنتقل بشكل صحيح إلى خلية الاختبار إلا إذا كانت الخلية المرجعية وخلية الاختبار متطابقتين في الاستجابة الطيفية، أو كان طيف المحاكي مطابقاً تماماً للطيف المرجعي. وكلا الشرطين لا يتحقق بشكل كامل أبداً في الممارسة العملية؛ ويُسمّى الخطأ المنهجي الناتج عن ذلك عدم التطابق الطيفي، ويجب تصحيحه حسابياً لا معايرته بعيداً (ASTM E948).

خامساً، لا تكون العديد من القيم المميزة صالحة إلا بافتراض أن الجهاز قيد الاختبار وبيئته في حالة توازن حراري وكهربائي. ففي محاكيات الزينون النبضية ذات مدد وميض في نطاق الميلي ثانية، غالباً ما لا يكفي الزمن لكي تستقر تماماً التأثيرات السعوية في الوحدات الكبيرة المساحة، أو السلوك العابر المُحرَّض ضوئياً لمواد غير مستقرة مثل البيروفسكايت - وعندها يصف المنحنى المُقاس حالة عابرة، لا نقطة تشغيل مستقرة.

الاستجابة الطيفية للخلية الشمسية ليست كمية عامة؛ إذ تتحدد بفجوة النطاق وسماكة الطبقة والفقد البصري للمادة الماصّة المعنية. تمتص السيليكون البلوري تقريباً بين 400 و1100 نانومتر؛ وقد حُدِّدت الفترات الطيفية الأصلية في ASTM E927 والإصدارات المبكرة من IEC 60904-9 خصيصاً لهذا النطاق. أما تقنيات الأغشية الرقيقة مثل CdTe وCIGS فتقع حافة امتصاصها ضمن هذا النطاق أيضاً، لكنها تستفيد من نطاق التقييم الممتد إلى من 300 إلى 1200 نانومتر الذي اعتُمد عام 2020، حيث تُرصد استجابيتها عند الأطوال الموجية القصيرة بشكل أفضل هناك (IEC 60904-9:2020).

وحتى النطاق الممتد لا يكفي للخلايا الترادفية من البيروفسكايت والسيليكون ولخلايا III-V متعددة الوصلات: إذ تصل نطاقات الامتصاص في خلايا III-V متعددة الوصلات إلى 1800 نانومتر. وتضيف الخلايا الترادفية خاصية بنيوية مميزة: إذ تُوصَل الخلايا الفرعية على التوالي، بحيث تحدّ الخلية الفرعية ذات التيار الضوئي الأدنى من إجمالي تيار الخلية (شرط مطابقة التيار). وهنا لا يظهر الانحراف الطيفي لمصدر الاختبار كخطأ موحّد عبر المنحنى بأكمله، بل يُغيّر تحديد أي خلية فرعية تصبح هي المحدِّدة - والنتيجة منحنى مميز يقابل حالة تشعيع لا تحدث تحت ضوء الشمس الطبيعي. لهذا السبب، يتطلب توصيف الخلايا الترادفية ضبطاً طيفياً لطيف جهاز المحاكاة، حيث تُضبط كل خلية فرعية تحديداً وفق التيار الضوئي الذي كانت ستولّده تحت الظروف المرجعية (Chojniak et al., 2024).

يُصحّح عامل عدم التطابق الطيفي M الخطأ المنهجي الذي ينشأ عندما يتباعد طيف المحاكي، والطيف المرجعي، والحساسيات الطيفية للخلية المرجعية وخلية الاختبار عن بعضها بعضاً. وهو مُعرَّف معياريًا في ASTM E948 وIEC 60904-7:

M = [ ∫ E_ref(λ)·S_ref(λ) dλ / ∫ E_sim(λ)·S_ref(λ) dλ ] × [ ∫ E_sim(λ)·S_t(λ) dλ / ∫ E_ref(λ)·S_t(λ) dλ ]

هنا يمثّل E_ref(λ) الطيف المرجعي الطيفي (وهو غالباً AM1.5G)، ويمثّل E_sim(λ) الطيف الفعلي للمحاكي الشمسي في مستوى العيّنة، وتمثّل S_ref(λ) الحساسية الطيفية النسبية للخلية المرجعية، وتمثّل S_t(λ) الحساسية الطيفية النسبية لخلية الاختبار. ولأن المعادلة تعتمد فقط على الأشكال الطيفية النسبية، فإن عوامل المعايرة المطلقة تُحذف؛ ولا يهمّ إلا شكل المنحنى. ويُحصَل على تيار الدائرة القصيرة المُصحَّح بـM لخلية الاختبار تحت شروط الاختبار القياسية بقسمة التيار المقاس تحت المحاكي على M (ASTM E948).

تتطلّب قابلية التطبيق أن يكون كلا الطيف الخاص بالمحاكي وحساسيتا الخليتين معروفة بدقة طيفية كافية عبر مدى الطول الموجي ذي الصلة؛ فإن حالات عدم التأكد في القياس الخاصة بالحساسية الطيفية تنتقل مباشرة إلى حالة عدم التأكد في M. وحدود هذا النموذج: بالنسبة لخليتين ذَواتَي حساسية طيفية متباينة بشدة وذات بنية خاصة - على سبيل المثال خلية غشاء رقيق مقارنة بخلية مرجعية بلورية - يمكن أن ينحرف M بشكل ملحوظ عن 1، ويكون في الوقت نفسه أكثر حساسية للتغيرات الطيفية الصغيرة في المصدر. وقد أظهر تحليل منهجي لحالة عدم التأكد أن حالة عدم التأكد المجمّعة لعامل عدم التطابق يمكن استخلاصها من حالات عدم التأكد في الأطياف المُدخَلة باستخدام محاكاة مونت كارلو، وأنها تعتمد بشدة على درجة الارتباط الطيفي بين مساهمات عدم التأكد الفردية: فقد تراوحت حالة عدم التأكد الموسّعة لـM، تبعاً لدرجة الارتباط المفترضة، بين 0.06 و1.26 بالمئة (Maham, Kärhä & Ikonen, 2023). وM ليس ثابتاً جهازياً ثابتاً، بل يجب تحديده من جديد لكل توليفة من المحاكي والخلية المرجعية وخلية الاختبار، ويجب بيان حالة عدم التأكد الخاصة به في نتيجة المعايرة.

الافتراضات. تُستخدم خلية سيليكون بلّورية مرجعية ذات استجابة طيفية معروفة لضبط شدة محاكي شمسي من الفئة A يعمل بالزينون. يُراد اختبار خلية CIGS رقيقة الطبقة؛ استجابتها الطيفية أعلى من استجابة السيليكون في نطاق الطول الموجي القصير (400–600 nm) وأقل منها فوق 900 nm - وهو نمط نموذجي لتقنيات الأغشية الرقيقة وموثّق مراراً في الأدبيات العلمية.

النموذج. يتكوّن M من التكاملات الطيفية الأربعة وفقاً للتعريف أعلاه.

الحساب (نوعي، بالاستناد إلى رتب الحجم المنشورة). إذا انحرف طيف الزينون عن الطيف المرجعي AM1.5G بنسبة عدة بالمئة فوق 800 nm بسبب خطوط الانبعاث الطبيعية، فإن هذا يؤثر في خلية اختبار CIGS بشكل أقوى من تأثيره في خلية السيليكون المرجعية، إذ يختلف الوزن النسبي لكلٍّ منهما في هذا النطاق الطيفي. وقد وثّقت دراسات عدم اليقين المنهجي لمعايرات الخلايا المرجعية عوامل تصحيح تبلغ بضعة بالمئة، مع مساهمات عدم يقين حسّاسة طيفياً تتراوح من أقل من واحد بالمئة إلى عدة بالمئة، بالنسبة لأزواج خلايا مختلفة طيفياً (Hohl-Ebinger & Warta, 2011).

التفسير. ومن ثم فإن قيمة كفاءة غير مُصحَّحة قد تبدو معقولة رغم كونها أعلى أو أقل من القيمة الفعلية بشكل منهجي، دون أن يظهر ذلك في شكل المنحنى. ولأجل الحصول على أرقام كفاءة موثوقة، فإن الجمع بين قياس المحاكي المُحلَّل طيفياً واستجابة الخلية المعروفة ليس قياساً إضافياً اختيارياً، بل جزءاً من القياس الفعلي للمنحنى.

يُقيّم التصنيف المُنسَّق دولياً لمحاكيات الإشعاع الشمسي وفقاً للمواصفة IEC 60904-9 (المعتمدة في ألمانيا باسم DIN EN IEC 60904-9 VDE 0126-4-9) ثلاث قيم مميّزة بشكل مستقل عن بعضها البعض، تُذكر بالترتيب التالي: التطابق الطيفي - عدم التجانس المكاني - عدم الاستقرار الزمني، على سبيل المثال بصيغة "الفئة AAA" أو "الفئة A+A+A+":

المصدر: IEC 60904-9:2020.

أضافت نسخة عام 2020 بالإضافة إلى ذلك مقياسين اختياريين، لم يُستخدما بعد في التصنيف: التغطية الطيفية (SPC) والانحراف الطيفي (SPD). يُحدّد SPC نسبة الطيف بين 300 و1200 nm التي تصل فيها شدة الإشعاع الساقط للمحاكي إلى 10 بالمائة على الأقل من القيمة المرجعية AM1.5G؛ أما SPD فيجمع الأخطاء الطيفية المطلقة عبر الفاصل بأكمله. أُدخل كلا المقياسين لأن التصنيف الصِّرف القائم على الفئات - كما هو موصوف في القسم السابق - لا يُميّز بشكل موثوق بين محاكيات LED ذات طيف متقطّع لكن "موضوع بشكل ملائم" وتلك التي تُعيد إنتاج الطيف فعلياً بشكل متواصل.

يوضح جدول الفئات في القسم أعلاه الانحراف المسموح به، لكن دون تحديد عن أي مرجع. وهذا هو المرجع: يُقسَّم طيف AM1.5G المرجعي إلى ست نطاقات، وتُحدَّد حصة كل نطاق من شدة الإشعاع الساقط الإجمالية، وتُشتقّ الفئة من أسوأ النسب الست - وليس من متوسطها. تحوّل الأعمدة على اليمين نسب التفاوت المئوية إلى حصص مطلقة؛ وقد استُبعدت الفئة B (من 60 إلى 140 %) لأغراض الوضوح.

يترتّب على ذلك ثلاثة أمور لا يكشفها تصنيف الفئة وحده:

• نطاق واحد يحسم الأمر. فمحاكي يبلغ 95 في المائة في خمسة نطاقات و130 في النطاق السادس يُصنَّف ضمن الفئة B - لا أفضل من محاكٍ يبلغ 130 في جميع النطاقات. فالفئة تمثّل حدّاً أدنى، لا درجة تقييم.
• دون 400 nm لا يُقيَّم شيء بالنسبة للفئات A وB وC. يبدأ نطاق التقييم لهذه الفئات الثلاث عند 400 nm. فمحاكٍ قد يكون من الفئة A مع تقديم كمية أقل أو أكثر بكثير مما ينبغي في الأشعة فوق البنفسجية - وهو أمر غير ذي صلة بقياس الجهد-التيار على السيليكون، لكنه مهمّ لأي تصريح بشأن التقادم أو الاصفرار أو التغليف. الفئة A+ فقط هي التي تُقيَّم من 300 nm.
• مجموع الحصص يساوي 100 في المائة. فزيادة في نطاق ما تعني بالضرورة نقصاً في نطاق آخر. لذلك لا يمكن تحسين محاكي الإضاءة بالثنائيات الباعثة للضوء (LED) عن طريق رفع قنوات فردية - فالتصنيف يقيّم شكل الطيف، لا ارتفاعه.

الحصص وفقاً للمواصفة IEC 60904-9 لطيف AM1.5G المرجعي؛ والمرجع الفصل هو الإصدار الحالي من المواصفة.

يعيد محاكي الشمس من الفئة A إنتاج الطيف الشمسي بين 400 و1100 nm - وهو النطاق الذي تولّد فيه خلية السيليكون التيار الكهربائي. وهذا صحيح تمامًا بالنسبة لقياس I-V. أما بالنسبة لسؤال طول عمر الوحدة، فهو نطاق الطول الموجي الخاطئ: يتم إطلاق اصفرار مادة التغليف، والانفصال الطبقي، وتفتّت الطبقة الخلفية، وتلف عازل الحافة بفعل الأشعة فوق البنفسجية، وبشكل رئيسي دون 400 nm - وهو نطاق لا ينظر إليه التصنيف إلى A أو B أو C إطلاقًا.

لهذا السبب يفصل معيار الوحدة بين الأمرين. يتطلب المعيار IEC 61215 معالجة أولية بالأشعة فوق البنفسجية بمقدار 15 kWh/m² في نطاق من 280 إلى 400 nm، منها 5 kWh/m² على الأقل بين 280 و320 nm، عند درجة حرارة وحدة تبلغ 60 ± 5 °C - وذلك قبل أن تدخل الوحدة حتى في تسلسل التدوير الحراري والتجميد الرطوبي. لا يُنتج أي محاكي شمس هذه المعالجة الأولية؛ بل تُنتجها حجرة اختبار بالأشعة فوق البنفسجية مزوّدة بمصابيح مصمّمة لهذا الغرض.

وهنا بالضبط يكمن موقع حجرات التشعيع من Opsytec:

• BS-04 - حجرة اختبار كبيرة بالأشعة فوق البنفسجية، قابلة للتبديل بين UVA-351 وUVB-313 وUVC. وهذه القابلية للتبديل هي بيت القصيد هنا: لا يمكن الوصول إلى 5 kWh/m² في نطاق UVB باستخدام مصباح UVA فقط.
• BS-05 - حجرة اختبار بالأشعة فوق البنفسجية للتقادم والثبات الضوئي، ذات تجانس عالٍ عبر منطقة العيّنات. ولأن الجرعة تتراكم على مدى أسابيع، فإن أي عدم تجانس ينتقل مباشرة إلى النتيجة: انحراف بنسبة 10 بالمائة عبر المنطقة يعني فرقًا بنسبة 10 بالمائة في الجرعة في النهاية، وليس ضوضاء تتلاشى بالمتوسط.

تعمل كلتا الحجرتين بتحكّم في الجرعة عبر UV-MAT - وينتهي الاختبار عند بلوغ جرعة محدَّدة بوحدة kWh/m²، وليس بعد عدد من الأيام. وهذا هو الفرق بين اختبار يُثبت القيمة المطلوبة وآخر يقدّرها تقديرًا: فالمصابيح تتقادم، وشدة الإشعاع الساقط المفترَضة ثابتة على مدى ستة أسابيع ليست كذلك في الواقع.

تصنيع الخلايا والوحدات. في الإنتاج الصناعي، تقوم أجهزة اختبار الوميض (Flash Testers) بتصنيف الوحدات إلى فئات قدرة استناداً إلى أدائها المقاس تحت إشعاع محاكى. والأهم هنا قبل كل شيء هو الثبات الزمني خلال مدة الوميض القصيرة، إذ يعتمد الإنتاجية وقابلية التكرار بشكل مباشر على إمكانية تكرار الوميض.

البحث والتطوير. تحتاج مختبرات الجامعات والمؤسسات - على سبيل المثال عند تطوير مواد ماصّة جديدة - إلى محاكيات مرنة طيفياً تعمل غالباً بشكل مستمر، لأن مفاهيم الخلايا الجديدة مثل الترادفية من البيروفسكايت والسيليكون يجب أن توصف تحت ضوء ثابت محدد لرصد التأثيرات شبه المستقرة. المعامل الحرج للعملية هو قابلية الضبط الطيفي وفقاً للخلية الفرعية المعنية.

مختبرات المعايرة والاعتماد المعتمدة. يتطلب التحقق من الكفاءة بشكل مستقل عن الشركة المصنِّعة خلايا مرجعية قابلة للإرجاع المترولوجي ووصفاً موثقاً ومحلَّلاً طيفياً لمصدر المحاكي. المعامل الحرج للعملية هو عدم اليقين في قياس عامل عدم التطابق الطيفي، والذي يجب ذكره في شهادة المعايرة.

الخلايا الكهروضوئية الفضائية. بالنسبة لخلايا الأقمار الصناعية والمركبات الفضائية، لا يكون المرجع هو AM1.5G بل الطيف خارج الغلاف الجوي AM0، بشدة إشعاع ساقط تبلغ نحو 1367 W/m² ومكوّن أقصر طولاً موجياً أقوى مقارنة بـ AM1.5G، إذ لم يعد الغلاف الجوي للأرض يُرشّح الطيف. الحاسم هنا هو التطابق الطيفي في نطاق الأشعة فوق البنفسجية والأزرق.

الخلايا الكهروضوئية المركّزة (CPV). تتطلب الأنظمة التي تركّز ضوء الشمس بصرياً محاكيات ذات شدة إشعاع ساقط عالية، تتراوح من عدة مئات إلى عدة آلاف من "الشموس". المعامل الحرج للعملية هو تجانس بقعة الضوء شديدة التركيز، إذ تتحول اللاتجانسات عند التركيز العالي بشكل غير متناسب إلى تأثيرات حرارية وكهربائية محلية.

تقادم المواد والتغليف. إلى جانب اختبار الأداء الكهربائي، يأتي اختبار التقادم المُسرَّع لأغشية التغليف واللواصق ومواد الطبقة الخلفية والطلاءات المضادة للانعكاس تحت التشعيع بالأشعة فوق البنفسجية. وهنا لا يهم المردود الكهربائي بل التأثير الكيميائي الضوئي - راجع الخلفية الأعمق حول التقادم بالأشعة فوق البنفسجية وثبات اللون والثبات الضوئي لمزيد من المعلومات.

الخلايا الشمسية الترادفية ومتعددة الوصلات تتطلب أجهزة محاكاة متعددة المصادر تضم عادةً عدة عشرات من القنوات الطيفية القابلة للتحكم بشكل مستقل. يجمع نظام تم تطويره في معهد Fraunhofer لأنظمة الطاقة الشمسية ISE من أجل وحدات الترادف من البيروفسكايت والسيليكون بين 28 قناة ضوئية قابلة للضبط طيفياً موزّعة على 40 مصدر ضوء بإجمالي 18,400 مصباح LED تغطي نطاق طول موجي من 320 إلى 1650 نانومتر، كما يتيح إضافةً إلى ذلك محاكاة أطياف أوقات مختلفة من اليوم ومواقع مختلفة (Fraunhofer ISE, 2023).

الوحدات ثنائية الوجه تتطلب شدة إشعاع ساقط متحكم بها على كل من الوجه الأمامي والوجه الخلفي، إذ يعتمد المردود الإضافي للوجه الخلفي في الميدان على الإشعاع المنتشر والمنعكس. وتصف المواصفة الفنية IEC TS 60904-1-2 إجراءات قياس المنحنيات المميزة للخلايا والوحدات ثنائية الوجه تحت كل من التشعيع الطبيعي والمحاكى.

المواد غير المستقرة (البيروفسكايت). لا يمكن بسهولة استخدام أجهزة المحاكاة الوميضية الكلاسيكية المستخدمة في تصنيع السيليكون مع الخلايا القائمة على البيروفسكايت، لأن مدة الومضة القصيرة غير كافية لرصد السلوك الميتاستقر الناتج عن الضوء الخاص بهذه الفئة من المواد. ويتطلب الأمر توصيف الأداء تحت إضاءة مستمرة مع قياس مستقر للقدرة على مدى فترة زمنية محددة - وقد أوصى إجراء متفق عليه من قِبل تحالف بحثي دولي، من بين أمور أخرى، بشدّة إشعاع ساقط تتراوح من 800 إلى 1000 W/m² مع توثيق الخصائص الطيفية للمصدر (Khenkin et al., 2020).

التشعيع المُركَّز. تُستخدم في أنظمة CPV أجهزة محاكاة زينون مستمرة مزودة بقضيب توحيد وبصريات تسوية الحزمة، أو إعدادات نبضية عالية التدفق تنتج لفترة وجيزة عدة مئات من الأمثال الشمسية دون التسبب في حمل حراري زائد على الجهاز قيد الاختبار.

نقطة البداية لأي عملية توصيف لمحاكي شمسي (Solar Simulator) هي السؤال عن الكمّية القياسية التي تكون فعلاً ذات دلالة للتطبيق المعني - لا عن الجهاز المتاح حالياً. بالنسبة لرصد الشدة البسيط في الإنتاج اليومي، يكفي غالباً قياس راديومتري عريض النطاق بواسطة مستشعر سيليكون أو مستشعر حراري كهربائي (Thermopile) مُعايَر في مستوى العيّنة، شريطة أن يكون طيف المصدر معروفاً ومستقراً. وحالما يتم تشغيل محاكي شمسي جديد، أو إعادة تأهيله بعد تغيير المصباح، أو استخدامه في عمليات الاعتماد، يصبح القياس الطيفي التحليلي ضرورياً، لأنه هو وحده الذي يتيح التصنيف بموجب IEC 60904-9 وتحديد عامل عدم التطابق الطيفي (Spectral Mismatch Factor).

تصبح القياسات المكانية ضرورية عندما تكون منطقة الاختبار كبيرة نسبياً مقارنة بمنطقة التجانس الخاصة بالمصدر - كما في حالة الوحدات الكاملة بدلاً من الخلايا المفردة على سبيل المثال؛ ويتطلّب المعيار إجراء قياس شبكي عند عدد أدنى من المواضع المحدّدة. أما القياسات المحلولة زمنياً فهي لا غنى عنها بالنسبة للمصادر النبضية أو المصادر التي تعتمد على فترة إحماء حرارية، إذ يمكن أن تتغيّر الشدة، وفي بعض الأحيان الطيف أيضاً، خلال نافذة القياس.

في خطوط الإنتاج المؤتمتة، يكون المحاكي الشمسي عادةً جزءاً من جهاز اختبار وميضي (Flash Tester) مضمّن في الخط، يختبر كل وحدة بنبضة ضوئية قصيرة بعد عملية اللَّمِّينَيشن (Lamination) ويصنّفها تلقائياً إلى فئات قدرة اعتماداً على المنحنى المُقاس. والمهم من الناحية التقنية ليس مجرد الاتصال الشبكي، بل ضرورة رصد الاستقرار الطيفي والمرتبط بالشدة للمصدر عبر آلاف من دورات الاختبار: فتقادم المصباح، وتلوّث العناصر البصرية، والانحراف الحراري تُغيِّر تدريجياً شدة الإشعاع الساقط الفعلية دون أن يكون ذلك ظاهراً من مظهر الجهاز الخارجي.

لذلك تجمع مفاهيم الرصد الموجّهة للإنتاج بين قياس مرجعي طيفي كامل على فترات أطول وقياس تحكّم مستمر عريض النطاق عند نطاق طول موجي ثابت بين دورات المعايرة الكاملة. وهذا يتيح الكشف المبكر عن أي انحراف طيفي تدريجي، دون الحاجة إلى تنفيذ قياس طيفي كامل ومستهلك للوقت في كل دورة اختبار على حدة. ويسمح دمج قياسات التحكّم هذه في نظام التحكّم بالمنشأة بالكشف التلقائي عن أي انحراف عن طيف مرجعي محفوظ قبل أن يظهر ذلك في تصنيف خاطئ للوحدات.

يجب أن تؤخذ عدم اليقين في القياس بعين الاعتبار بوضوح لكل من هذه القياسات: فهي تشمل عدم يقين معايرة المستشعر، وعدم التطابق الطيفي الخاص بالمستشعر نفسه بالنسبة للطيف المرجعي، وكذلك - في حالة قيم الكفاءة المشتقة - عدم يقين عامل عدم التطابق. وتُعدّ إمكانية الإرجاع المترولوجي للأجهزة المستخدَمة إلى معايير وطنية أو دولية الشرط المسبق الذي يتيح لمختبرات مختلفة الإبلاغ عن قيم قابلة للمقارنة أصلاً.

يُطوّر المنشور التالي طريقة لضبط طيف أجهزة محاكاة الشمس متعددة المصادر القائمة على الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) بدقة، خصيصاً للخلايا الشمسية الترادفية، ولذلك فهو ذو صلة مباشرة بتقنية قياس وحدات البيروفسكايت-السيليكون:

"A precise method for the spectral adjustment of LED and multi-light source solar simulators", Chojniak, D., Schachtner, M., Reichmuth, S. K., Bett, A. J., Rauer, M., Hohl-Ebinger, J., Schmid, A., Siefer, G., Glunz, S. W., Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 32(6), 372-389, 2024, DOI: 10.1002/pip.3776.

يبحث هذا العمل بشكل منهجي في كيفية حساب عدم اليقين لعامل عدم التطابق الطيفي انطلاقاً من عدم اليقين في الأطياف المعنيّة باستخدام طرائق مونت كارلو، ما يوفّر أساساً كمّياً لموازنات عدم اليقين في المعايرة:

"Spectral Mismatch Uncertainty Estimation in Solar Cell Calibration Using Monte Carlo Simulation", Maham, K., Kärhä, P., Ikonen, E., IEEE Journal of Photovoltaics, 13(6), 899-904, 2023, DOI: 10.1109/JPHOTOV.2023.3311890.

كان العمل التأسيسي التالي، الذي يُستشهد به كثيراً، أول معالجة منهجية لعدم اليقين في عامل عدم التطابق الطيفي في ظل ظروف الاختبار القياسية، ولا يزال يُعدّ مرجعاً منهجياً لمختبرات المعايرة حتى اليوم:

"Uncertainty of the spectral mismatch correction factor in STC measurements on photovoltaic devices", Hohl-Ebinger, J., Warta, W., Progress in Photovoltaics: Research and Applications, 19(5), 573-579, 2011, DOI: 10.1002/pip.1059.

تُحدّد هذه الورقة الموقفية المتّفق عليها دولياً بروتوكولات القياس والإبلاغ لاختبار ثبات خلايا البيروفسكايت الشمسية، وترسّخ، من بين أمور أخرى، ضرورة التشعيع المستمر الموثّق طيفياً بدلاً من قياسات الوميض القصيرة:

"Consensus statement for stability assessment and reporting for perovskite photovoltaics based on ISOS procedures", Khenkin, M. V., Katz, E. A., Abate, A. et al., Nature Energy, 5(1), 35-49, 2020, DOI: 10.1038/s41560-019-0529-5.

تظهر الخلايا الكهروضوئية أيضاً بأوجه متعددة في منشورات عملائنا - بدءاً من التقادم بالأشعة فوق البنفسجية لتغليف الوحدات، مروراً بمعالجة طبقات الخلايا بالأشعة فوق البنفسجية، وصولاً إلى اختبار الألواح الشمسية للاستخدام في الرحلات الفضائية.

تقارن بين أربع مواد تغليف للوحدات الكهروضوئية تحت التشعيع بالأشعة فوق البنفسجية في صحراء أتاكاما - أحد أكثر حقول الاختبار كثافة بالأشعة فوق البنفسجية في العالم لتقادم الوحدات.
Comparing the effects of ultraviolet radiation on four different encapsulants for photovoltaic applications in the Atacama Desert
Correa-Puerta, Jonathan, et al. "Comparing the effects of ultraviolet radiation on four different encapsulants for photovoltaic applications in the Atacama Desert." Solar Energy 228 (2021): 625-635.

تبحث في كيفية تطوّر التدهور الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية عند التماسات المُخمِّلة (passivated) لخلايا الوصلة غير المتجانسة من السيليكون - إحدى تقنيات الخلايا التي تُسمّيها هذه الصفحة صراحةً كفئة مميّزة طيفياً.
Passivating Contacts-Related Ultraviolet-Induced Degradation in Silicon Heterojunction Solar Cells
Xu, Binbin, et al. "Passivating Contacts-Related Ultraviolet-Induced Degradation in Silicon Heterojunction Solar Cells." Small Structures 7.6 (2026).

تستخدم التشعيع بالثنائيات الباعثة للضوء فوق البنفسجية (UV-LED) عمداً للتلدين الانتقائي حسب الطبقة لخلايا البيروفسكايت الشمسية، وتحدّد طاقة التبلور اللازمة - مثال على استخدام الأشعة فوق البنفسجية كأداة تصنيع، لا كطريقة اختبار فقط.
Rapid Layer-Specific Annealing Enabled by Ultraviolet LED with Estimation of Crystallization Energy for High-Performance Perovskite Solar Cells
Ouyang, Zhongliang, et al. "Rapid Layer-Specific Annealing Enabled by Ultraviolet LED with Estimation of Crystallization Energy for High-Performance Perovskite Solar Cells." Advanced Energy Materials 10.4 (2020): 1902898.

تطوّر منظومة مخصصة عالية شدة الإشعاع الساقط للتدهور الضوئي المتسارع والمضبوط بدقة للخلايا الشمسية العضوية - مرتبطة منهجياً بمحاكيات الشمس عالية التدفق للخلايا الكهروضوئية المركِّزة الموصوفة في هذه الصفحة.
Development of a High Irradiance Setup for Precisely Controlled Accelerated Photo-Degradation of Organic Solar Cells
Burlafinger, Klaus. Development of a High Irradiance Setup for Precisely Controlled Accelerated Photo-Degradation of Organic Solar Cells. Diss. Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg (FAU), 2020.

تختبر مواد الألواح الشمسية من مهمة ESA BepiColombo تحت شدة إشعاع عالية ودرجة حرارة عالية - مثال عملي على الخلايا الكهروضوئية الفضائية كما هو موصوف في قسم مجالات التطبيق في هذه الصفحة.
High-intensity high-temperature testing of materials for the Bepi Colombo MPO and MTM solar arrays
Tighe, Adrian, et al. "High-intensity high-temperature testing of materials for the Bepi Colombo MPO and MTM solar arrays." CEAS Space Journal 13 (2021): 475-492.

يتم تجميع المزيد من الأعمال من مجالات مواضيعية ذات صلة في منشورات العملاء، مرتّبة حسب الموضوع.

يسرد مكتشف المنشورات جميع المنشورات المتعلقة بالخلايا الكهروضوئية التي نعرفها - قابلة للبحث حسب الجهاز والمجال والكلمة المفتاحية.

• IEC 60904-9:2020, Photovoltaic devices - Part 9: Solar simulator performance requirements (المواصفة الوطنية: DIN EN IEC 60904-9 VDE 0126-4-9)؛ بالإضافة إلى IEC TS 60904-1-2:2024 (الوحدات ثنائية الوجه) و ASTM E927-19 / ASTM G173-03.
• الوكالة الدولية للطاقة (IEA): Global Energy Review 2026 - Technology: Solar PV and wind, 2026. https://www.iea.org/reports/global-energy-review-2026/technology-solar-pv-and-wind
• Khenkin, M. V.; Katz, E. A.; Abate, A. et al.: Consensus statement for stability assessment and reporting for perovskite photovoltaics based on ISOS procedures, Nature Energy 5(1), 35-49, 2020. https://doi.org/10.1038/s41560-019-0529-5
• Chojniak, D.; Schachtner, M.; Reichmuth, S. K. et al.: A precise method for the spectral adjustment of LED and multi-light source solar simulators, Progress in Photovoltaics 32(6), 372-389, 2024. https://doi.org/10.1002/pip.3776
• Hohl-Ebinger, J.; Warta, W.: Uncertainty of the spectral mismatch correction factor in STC measurements on photovoltaic devices, Progress in Photovoltaics 19(5), 573-579, 2011. https://doi.org/10.1002/pip.1059
• Maham, K.; Kärhä, P.; Ikonen, E.: Spectral Mismatch Uncertainty Estimation in Solar Cell Calibration Using Monte Carlo Simulation, IEEE Journal of Photovoltaics 13(6), 899-904, 2023. https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2023.3311890

كيف يعمل جهاز محاكاة الشمس في مجال الطاقة الشمسية الكهروضوئية؟
يُعيد جهاز محاكاة الشمس إنتاج شدة الإشعاع الساقط الطيفية لضوء الشمس ضمن شروط مرجعية محدَّدة (عادةً AM1.5G، 1000 W/m²، درجة حرارة خلية 25 °C). يتم ضبط مصدر الضوء من خلال البصريات أو المرشِّحات أو - في أنظمة LED - التحكّم الإلكتروني في القنوات، بحيث يبقى الطيف والتوزيع المكاني والسلوك الزمني لشدة الإشعاع الساقط ضمن الحدود التي يفرضها المعيار.

ما هو نطاق الطول الموجي أو الطيف المناسب لاختبار الخلايا الكهروضوئية؟
يُعد AM1.5G المعيار الخاص بالتطبيقات الأرضية، أما AM0 فهو للتطبيقات الفضائية. يعتمد نطاق الطول الموجي المناسب على نوع الخلية: من 400 إلى 1100 nm للسيليكون التقليدي، ومن 300 إلى 1200 nm للخلايا الرقيقة والسيليكون الحديث، وحتى 1800 nm لخلايا الوصلات المتعددة III-V.

ما هي شدة الإشعاع الساقط المطلوبة لشروط الاختبار القياسية؟
تحدِّد شروط الاختبار القياسية (STC) شدة إشعاع ساقط قدرها 1000 W/m² عند طيف AM1.5G ودرجة حرارة خلية 25 °C. يجب استيفاء هذه الكميات الثلاث - الطيف والشدة ودرجة الحرارة - معاً؛ وغياب أيٍّ منها يجعل نتيجة القياس غير قابلة للمقارنة مع نتائج قياسات أخرى.

ما الفرق بين الفئة AAA والفئة A+A+A+؟
تشير كلتاهما إلى أعلى تصنيف، أو تصنيف موسَّع، بموجب IEC 60904-9. تستوفي الفئة AAA معايير الفئة A في جميع المعايير الثلاثة (الطيف والتجانس والثبات). أُدخِلت الفئة A+ عام 2020، وتتطلّب تفاوتات أضيق بمرتين من الفئة A، ويجب إثباتها ضمن نطاق طيفي موسَّع من 300 إلى 1200 nm.

لماذا يُعطي جهاز محاكاة الشمس قيم قياس غير صحيحة على الرغم من أن قدرة المصباح كافية اسمياً؟
لا ترتبط القدرة الكهربائية للمصباح وشدة الإشعاع الساقط البصرية في مستوى العيّنة بعلاقة خطية؛ فالتقادم وحالة المرشِّح ودرجة الحرارة تغيّر الكفاءة الكهروضوئية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن يحدث خطأ عدم التطابق الطيفي عندما ينحرف طيف المصدر واستجابة الخلية عن الحالة المرجعية - وهذا الخطأ مستقل عن الشدة ويجب تصحيحه حسابياً. يُعرَض الاستدلال العام - من القدرة الكهربائية عبر الكفاءة الكهروضوئية إلى الكمّية المقيسة عند نقطة التأثير - تحت الكميات الراديومترية.

كيف تُقاس شدة الإشعاع الساقط الطيفية لجهاز محاكاة الشمس؟
يتم التوصيف الطيفي باستخدام مقياس إشعاع طيفي مُعايَر في مستوى العيّنة، مع استكماله بقياس شبكي عبر منطقة الاختبار لتحديد التجانس المكاني، وبالنسبة للمصادر النبضية، بقياس محلَّل زمنياً خلال مدة الوميض.

ما هي تقنية المحاكاة المناسبة للخلايا الشمسية الترادفية (تاندم)؟
تتطلّب الخلايا الشمسية الترادفية من البيروفسكايت والسيليكون وخلايا الوصلات المتعددة أجهزة محاكاة متعددة المصادر بتقنية LED مزوَّدة بقنوات طيفية يمكن التحكّم فيها بشكل مستقل، لأن كل خلية فرعية يجب ضبطها بشكل منفرد وفقاً لتيارها الضوئي المرجعي. لا تستطيع أنظمة الزينون التقليدية ذات المصباح الواحد أو المصباحين تلبية هذا المتطلَّب عموماً.

لماذا لا تكفي لقطة سريعة من جهاز اختبار وميضي لخلايا البيروفسكايت؟
تُظهر مواد البيروفسكايت سلوكاً غير مستقر (شبه مستقر) ناتجاً عن التعرّض للضوء لا يستقر إلا بعد عدّة ثوانٍ إلى دقائق من الإضاءة المستمرة. لا يرصد الوميض في نطاق الميلي ثانية إلا حالة عابرة؛ لذلك تتطلَّب بروتوكولات الاختبار المعتمدة قياساً للقدرة محلَّلاً زمنياً تحت ضوء ثابت الحالة.

يُحتاج إلى إعادة إنتاج مضبوطة لضوء الشمس في عدة مجالات: تشترك قياسات الضوء والشاشات في مقياس الإشعاع الطيفي وسلسلة المعايرة، وتوفّر صناعة الإلكترونيات وأشباه الموصلات العمليات التي تنتج منها الخلايا، ويعمل إنتاج الهيدروجين بالتحفيز الضوئي بموجب نفس ظروف AM1.5 لجعل الكفاءات قابلة للمقارنة. وتجدون الصورة الكاملة في نظرة تطبيقات الأشعة فوق البنفسجية العامة.

لا يكشف تصنيف الفئة الاسمي إلا القليل عن مدى استقرار محاكي الشمس وانتظامه الطيفي فعلياً أثناء التشغيل المستمر. لا يمكن لمن يحتاج إلى أرقام كفاءة موثوقة للخلايا أو الوحدات أو فئات المواد الجديدة أن يتجنّب إجراء توصيف طيفي دقيق في مستوى العيّنة - ومعايرة قابلة للإرجاع المترولوجي للأجهزة المستخدمة في ذلك. للتوصيف الطيفي لمحاكيات الشمس وشدة الإشعاع الساقط الكلية، يتوفّر SR900؛ وللمراقبة المستمرة لنطاق طول موجي ثابت بين دورات المعايرة الكاملة، يتوفّر RMD Pro؛ ولاختبار التعرّض الخاضع للتحكّم بالأشعة فوق البنفسجية لمواد التغليف، تتوفّر حجرات التشعيع بتشغيل خاضع للتحكّم في الجرعة عبر UV-MAT. تواصلوا معنا بشأن متطلبات اختباركم.