Simuladores solares en fotovoltaica: fundamentos y técnica de medición

Una célula solar no es un fotómetro universal sino un convertidor espectralmente selectivo: no responde a cuánta radiación incide sobre ella, sino a qué radiación. Por eso, un simulador solar debe producir algo más que una irradiancia total de 1000 W/m² - debe reproducir una distribución espectral suficientemente cercana al espectro de referencia normalizado AM1.5G. El reto central reside en que las desviaciones se producen en tres dimensiones independientes - coincidencia espectral, uniformidad espacial y estabilidad temporal - que no se compensan entre sí. Solo la clasificación normalizada de estas tres magnitudes según la IEC 60904-9 hace que las mediciones de eficiencia en células y módulos solares sean comparables entre laboratorios, fabricantes y organismos de certificación.

La fotovoltaica se convirtió por primera vez en 2025 en la tecnología de generación eléctrica instalada más importante del mundo: las nuevas incorporaciones globales superaron por primera vez los 600 gigavatios, la capacidad acumulada alcanzó aproximadamente 2 800 gigavatios, y la energía solar representó más de tres cuartas partes de la nueva capacidad renovable mundial, según el Global Energy Review 2026 de la Agencia Internacional de la Energía (IEA, 2026). Para la tecnología de ensayo y medición, lo relevante no es el volumen, sino la diversificación tecnológica subyacente: junto al silicio cristalino, se están consolidando las células de heterounión, los sistemas de capa fina basados en CdTe y CIGS, y las células tándem de perovskita-silicio, junto con una proporción creciente de módulos bifaciales.

La consecuencia técnica sigue una cadena clara: la creciente diversidad de módulos y las mayores eficiencias de célula aumentan la sensibilidad de los resultados de ensayo a las desviaciones espectrales de la fuente de ensayo. Cada clase de material adicional -capa fina, bifacial, tándem- aporta su propia curva de respuesta espectral, lo que en la práctica reduce el margen de error que puede permitirse un simulador solar en comparación con las células de silicio monocristalino más simples de la década de 1980, para las cuales se diseñaron las normas originales.

Cinco desarrollos están cambiando la tarea de medición en la simulación solar:

• Transición de las lámparas de descarga de gas a la tecnología LED. Los simuladores LED están sustituyendo cada vez más a los sistemas de xenón y de halogenuros metálicos, ya que ofrecen vidas útiles más largas, menor mantenimiento y una conformación espectral ajustable eléctricamente en lugar de ópticamente. El resultado es un desplazamiento del foco de ensayo desde la óptica de filtros hacia el control electrónico de canales y la calibración espectral basada en software de los grupos LED individuales.
• Introducción de la clase A+ y de métricas espectrales opcionales. La norma IEC 60904-9:2020 duplicó el rigor de evaluación e introdujo SPC/SPD, un instrumento que contrarresta específicamente el cumplimiento formal de la clasificación por bins mediante espectros LED con lagunas. Esto conlleva un esfuerzo de documentación creciente para los fabricantes de equipos, que cada vez más deberán indicar de forma transparente no solo una designación de clase, sino también valores de cobertura y de desviación.
• Sistemas multifuente para tecnologías tándem. Con la entrada en el mercado de los módulos tándem de perovskita-silicio, están surgiendo simuladores con varias decenas de canales espectrales controlables de forma independiente y rangos de longitud de onda ampliados más allá de los 1600 nanómetros. Esto crea un acoplamiento más estrecho entre la calibración del simulador y la caracterización de la célula, ya que el ajuste espectral debe determinarse individualmente para cada subcélula.
• Procedimientos de ensayo bifacial. La especificación técnica IEC TS 60904-1-2 formaliza los procedimientos para medir módulos bifaciales bajo irradiación simulada y natural. Esto conlleva una demanda adicional de sensores para la irradiación en la cara posterior y una necesidad creciente de bancos de ensayo que puedan iluminar de forma controlada ambas caras del módulo simultáneamente.
• Protocolos de potencia estabilizada para materiales inestables. Para la perovskita y otras tecnologías de célula metaestables, se están consolidando protocolos de ensayo consensuados con iluminación continua y estabilización de potencia resuelta en el tiempo. La consecuencia es un alejamiento de la instantánea pura de la medición clásica por destello hacia una curva de potencia documentada durante minutos a horas.

Los tamaños de mercado, las tasas de crecimiento y las fuentes de este campo de aplicación se resumen en la página Evolución del mercado de la tecnología UV.

Un simulador solar produce luz artificial que reproduce la irradiancia espectral de la luz solar natural bajo condiciones atmosféricas definidas. La magnitud de referencia es el espectro AM1.5G (Air Mass 1.5, Global), un espectro derivado computacionalmente de un modelo atmosférico que representa latitudes centroeuropeas a norteamericanas con un ángulo cenital solar de 48,2° y que está normalizado a una irradiancia integrada de 1000,4 W/m² (ASTM G173-03). Una fuente de luz - normalmente una lámpara de descarga de gas o una combinación de numerosos LED - se conforma mediante óptica, filtros y electrónica de control de manera que la intensidad, el espectro y la uniformidad en el plano de la muestra se aproximen lo más posible a este espectro de referencia.

Desde el punto de vista físico, lo relevante es que una célula solar no integra por sí misma la irradiancia, sino el producto de la irradiancia espectral y la sensibilidad espectral de la célula, dependiente de la longitud de onda. Dos fuentes de luz con la misma irradiancia total pero con espectros diferentes producen fotocorrientes distintas en la misma célula. Por ello, un simulador solar no se calibra en la salida de la lámpara, sino en el plano de la muestra, utilizando una célula solar de referencia calibrada con trazabilidad metrológica o un espectrorradiómetro.

Las lámparas de descarga de gas dominaron históricamente porque, cuando se redactó la primera norma relevante ASTM E927 (1979), eran las únicas fuentes disponibles con un espectro de banda ancha suficientemente similar al solar (ASTM E927-19). Durante aproximadamente dos décadas, los sistemas basados en LED se han ido consolidando cada vez más y actualmente están desplazando a la tecnología tradicional de xenón en líneas de producción y laboratorios.

Debido a sus características nativas de banda ancha, las lámparas de xenón siguen estando muy extendidas en la producción de módulos de gran superficie, pero requieren un reajuste periódico mediante filtrado espectral, ya que sus líneas de emisión, en particular por encima de 800 nm, empeoran la clasificación (IEC 60904-9:2020). En mediciones comparativas de las curvas corriente-tensión de módulos fotovoltaicos, los sistemas LED han mostrado un rendimiento al menos equivalente, y en estabilidad y flexibilidad espectral en ocasiones superior, al de las fuentes de xenón (Chojniak et al., 2024).

Un simulador solar no se evalúa por una única cifra, sino por varias magnitudes físicas mutuamente independientes:

• La coincidencia espectral describe en qué medida la irradiancia del simulador en intervalos de longitud de onda definidos concuerda con el espectro de referencia AM1.5G. Es decisiva porque la fotocorriente medida de una célula depende de la integral de solapamiento entre el espectro de la fuente y la respuesta espectral de la célula, no de la potencia total de la fuente.
• La no uniformidad espacial cuantifica la variación de la irradiancia en el área de ensayo. Afecta principalmente a módulos grandes y a cadenas de células conectadas en serie, ya que la subárea peor iluminada puede limitar la corriente total.
• La inestabilidad temporal recoge las variaciones de la irradiancia durante la medición. En los simuladores pulsados resulta especialmente crítica, ya que el espectro y la intensidad de la lámpara siguen cambiando durante el ascenso y la caída del tubo de destellos.
• La irradiancia total debe ajustarse al valor de referencia de 1000 W/m², ya que la curva característica de una célula solar depende de forma no lineal de la irradiancia; una desviación no afecta de manera proporcional a todos los parámetros de la curva.
• La temperatura de la célula se fija como la tercera coordenada de las condiciones de ensayo estándar (STC), junto con el espectro y la intensidad (25 °C). La eficiencia de las células de silicio cristalino suele descender entre 0,3 y 0,5 puntos porcentuales por kelvin de aumento de temperatura, por lo que un control de temperatura inadecuado distorsiona los resultados de la medición sin que esto se aprecie en el espectro.
• La respuesta espectral de la célula de referencia y de la célula bajo ensayo, junto con el espectro de la fuente, determina el factor de desajuste espectral (véase la sección siguiente). No es una propiedad fija de un tipo de célula, sino que depende de la estructura de capas, la encapsulación y el estado de envejecimiento.

El malentendido más común en la práctica es equiparar la potencia eléctrica de la lámpara con la irradiancia óptica. Ambas magnitudes no están acopladas linealmente: la eficiencia electroóptica de una lámpara cambia con el tiempo de funcionamiento, el envejecimiento, el estado del filtro y la temperatura, de modo que una potencia eléctrica nominalmente constante puede producir una irradiancia óptica que va derivando. Del mismo modo, un tiempo de exposición por sí solo carece de sentido si no queda claro a qué irradiancia se refiere: una "duración de exposición" sin una cifra de dosis o intensidad que la acompañe es técnicamente incompleta.

Un segundo error habitual es medir fuera del plano real de la muestra. Una lectura tomada a la salida de la lámpara o con un sensor de referencia fijo situado fuera del campo de ensayo describe la fuente, no la irradiación real del dispositivo bajo ensayo; las diferencias en la longitud del recorrido óptico, la luz parásita y el viñeteo pueden causar desviaciones de varios puntos porcentuales que no son visibles en el sensor.

En tercer lugar, el cumplimiento formal aparente de una clasificación suele sobrevalorarse. La clasificación de la IEC 60904-9 evalúa la irradiancia en seis a doce bandas espectrales amplias; dentro de una banda no se especifica en qué punto de ese intervalo se sitúa realmente la intensidad requerida. Por ello, un simulador LED puede alcanzar formalmente la clase A o A+ aunque su espectro esté formado por picos estrechos separados por vacíos espectrales. Las evaluaciones comparativas muestran sistemas comerciales reales con una cobertura espectral de tan solo el 65 al 79 % mientras alcanzan simultáneamente una calificación de clase formal alta (IEC 60904-9:2020). Para células con una respuesta espectral amplia y continua -por ejemplo, células de capa fina o multiunión-, dicho vacío es técnicamente más relevante que para una célula de referencia de sensibilidad estrecha.

En cuarto lugar, el método de la célula de referencia, en el que la intensidad del simulador se ajusta a la corriente de cortocircuito calibrada de una célula de referencia, solo es válido bajo condiciones restrictivas: únicamente se transfiere correctamente a la célula de ensayo si la célula de referencia y la célula de ensayo tienen una respuesta espectral idéntica, o si el espectro del simulador coincide exactamente con el espectro de referencia. En la práctica, ninguna de las dos condiciones se cumple nunca por completo; el error sistemático resultante se denomina desajuste espectral y debe corregirse mediante cálculo, no eliminarse mediante calibración (ASTM E948).

En quinto lugar, muchos valores característicos solo son válidos bajo el supuesto de que el dispositivo bajo ensayo y su entorno se encuentran en equilibrio térmico y eléctrico. En el caso de los simuladores de xenón pulsados con duraciones de destello del orden de milisegundos, el tiempo a menudo no basta para que se estabilicen por completo los efectos capacitivos en módulos de gran superficie, ni el comportamiento transitorio inducido por la luz en materiales inestables como la perovskita; la curva medida describe entonces un estado transitorio, no un punto de funcionamiento estable.

La respuesta espectral de una célula solar no es una magnitud universal; viene determinada por el band gap, el espesor de capa y las pérdidas ópticas del material absorbente respectivo. El silicio cristalino absorbe aproximadamente entre 400 y 1100 nanómetros; los intervalos espectrales originales de la norma ASTM E927 y las primeras ediciones de la IEC 60904-9 se definieron exactamente para este rango. Las tecnologías de capa fina como CdTe y CIGS tienen su borde de absorción todavía dentro de esta ventana, pero se benefician del rango de evaluación ampliado a 300-1200 nanómetros en 2020, ya que su respuesta espectral en longitudes de onda cortas se capta mejor ahí (IEC 60904-9:2020).

Ni siquiera el rango ampliado es suficiente para las células tándem de perovskita-silicio y las células multiunión III-V: las células multiunión III-V presentan anchos de banda de absorción de hasta 1800 nanómetros. Las células tándem añaden una particularidad estructural: las subcélulas están conectadas en serie, de modo que la subcélula con la fotocorriente más baja limita la corriente total de la célula (condición de adaptación de corriente). Una desviación espectral de la fuente de ensayo no actúa aquí como un error uniforme en toda la curva, sino que desplaza qué subcélula pasa a ser la limitante; el resultado es una curva característica correspondiente a una situación de irradiación que no se produce bajo la luz solar natural. Por esta razón, la caracterización de células tándem requiere un ajuste espectral del espectro del simulador en el que cada subcélula se sintoniza específicamente a la fotocorriente que generaría en condiciones de referencia (Chojniak et al., 2024).

El factor de desajuste espectral M corrige el error sistemático que surge cuando el espectro del simulador, el espectro de referencia y las respuestas espectrales de la célula de referencia y de la célula de ensayo divergen entre sí. Está definido normativamente en ASTM E948 e IEC 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 ]

Aquí E_ref(λ) es el espectro de referencia (normalmente AM1.5G), E_sim(λ) es el espectro real del simulador solar en el plano de la muestra, S_ref(λ) es la respuesta espectral relativa de la célula de referencia y S_t(λ) es la respuesta espectral relativa de la célula de ensayo. Dado que en la ecuación solo intervienen formas espectrales relativas, los factores de calibración absolutos se cancelan; únicamente importa la forma de la curva. La corriente de cortocircuito de la célula de ensayo corregida mediante M en condiciones de ensayo estándar se obtiene dividiendo la corriente medida bajo el simulador entre M (ASTM E948).

La aplicabilidad requiere que tanto el espectro del simulador como las respuestas de ambas células sean conocidos con suficiente resolución espectral en el intervalo de longitudes de onda relevante; las incertidumbres de medición en la respuesta espectral repercuten directamente en la incertidumbre de M. Límites del modelo: para dos células con respuestas espectrales muy diferentes y especialmente estructuradas -por ejemplo, una célula de capa fina frente a una célula de referencia cristalina-, M puede desviarse notablemente de 1 y, al mismo tiempo, es más sensible a pequeños cambios espectrales de la fuente. Un análisis sistemático de incertidumbre ha demostrado que la incertidumbre combinada del factor de desajuste puede derivarse de las incertidumbres de los espectros de entrada mediante simulación de Monte Carlo, y depende en gran medida de cuán correlacionadas estén espectralmente las distintas contribuciones de incertidumbre: la incertidumbre expandida de M osciló, según el grado de correlación asumido, entre 0,06 % y 1,26 % (Maham, Kärhä & Ikonen, 2023). M no es una constante fija del instrumento, sino que debe determinarse de nuevo para cada combinación de simulador, célula de referencia y célula de ensayo, y su incertidumbre debe indicarse en el resultado de la calibración.

Suposiciones. Se utiliza una célula de referencia de silicio cristalino con respuesta espectral conocida para ajustar la intensidad de un simulador solar de xenón de clase A. Se va a ensayar una célula de capa fina CIGS; su respuesta espectral es superior a la del silicio en el rango de longitudes de onda cortas (400–600 nm) e inferior por encima de 900 nm - un patrón típico de las tecnologías de capa fina y documentado repetidamente en la bibliografía.

Modelo. M se forma a partir de las cuatro integrales espectrales según la definición anterior.

Cálculo (cualitativo, basado en órdenes de magnitud publicados). Si el espectro de xenón se desvía del espectro de referencia AM1.5G en varios puntos porcentuales por encima de 800 nm debido a líneas de emisión nativas, esto afecta más intensamente a la célula de ensayo CIGS que a la célula de referencia de silicio, ya que su ponderación relativa difiere en esta región espectral. Los estudios sistemáticos de incertidumbre de las calibraciones de células de referencia han documentado factores de corrección de unos pocos puntos porcentuales, con contribuciones de incertidumbre sensibles al espectro que van de menos del uno a unos pocos puntos porcentuales, para pares de células espectralmente distintos (Hohl-Ebinger & Warta, 2011).

Interpretación. Un valor de eficiencia sin corregir puede parecer, por tanto, plausible, aunque sea sistemáticamente demasiado alto o demasiado bajo, sin que esto se refleje en la forma de la curva. Para obtener cifras de eficiencia fiables, combinar la medición del simulador con resolución espectral con la respuesta conocida de la célula no es, por tanto, una medición adicional opcional, sino parte de la medición real de la curva.

La clasificación armonizada internacionalmente de los simuladores solares según IEC 60904-9 (adoptada en Alemania como DIN EN IEC 60904-9 VDE 0126-4-9) evalúa tres valores característicos de forma independiente entre sí, denominados en el orden coincidencia espectral - falta de uniformidad espacial - inestabilidad temporal, por ejemplo como "clase AAA" o "clase A+A+A+":

Fuente: IEC 60904-9:2020.

La edición de 2020 introdujo además dos métricas opcionales, aún no utilizadas para la clasificación: la cobertura espectral (SPC) y la desviación espectral (SPD). La SPC indica la proporción del espectro entre 300 y 1200 nm en la que la irradiancia del simulador alcanza al menos el 10 por ciento del valor de referencia AM1.5G; la SPD suma los errores espectrales absolutos en todo el intervalo. Ambas métricas se introdujeron porque la clasificación por intervalos discretos - como se describe en el apartado anterior - no distingue de forma fiable los simuladores LED con un espectro discontinuo pero "convenientemente colocado" de aquellos que realmente reproducen el espectro de forma continua.

La tabla de clases de la sección anterior indica la desviación permitida, pero no respecto a qué. Aquí está la respuesta: el espectro de referencia AM1.5G se divide en seis intervalos, la proporción de la irradiancia total está fijada para cada uno, y la clase se determina a partir de la peor de las seis relaciones, no a partir de su media. Las columnas de la derecha convierten las tolerancias porcentuales en proporciones absolutas; la clase B (60–140 %) se omite por motivos de legibilidad.

De ello se derivan tres consecuencias que una calificación de clase por sí sola no revela:

• Un único intervalo decide. Un simulador que se sitúa en el 95 por ciento en cinco intervalos y en 130 en el sexto es clase B, ni mejor que uno que se sitúa en 130 en todos ellos. La clase es un mínimo, no una nota.
• Por debajo de 400 nm no se evalúa nada para A, B y C. El rango de evaluación de esas tres clases comienza en 400 nm. Un simulador puede ser de clase A y entregar demasiado poco o demasiado en el UV, algo irrelevante para una medición I-V en silicio, pero no para ninguna afirmación sobre envejecimiento, amarilleamiento o encapsulación. Solo la clase A+ evalúa desde 300 nm.
• Las proporciones suman el 100 por ciento. Demasiado en un intervalo implica necesariamente demasiado poco en otro. Por ello, un simulador LED no puede mejorarse subiendo canales individuales: la clasificación evalúa la forma del espectro, no su altura.

Proporciones según IEC 60904-9 para el espectro de referencia AM1.5G; lo determinante es la edición vigente de la norma.

Un simulador solar de clase A reproduce el espectro solar entre 400 y 1100 nm, el rango en el que una célula de silicio genera corriente. Para una medición I-V eso es exactamente correcto. Para la pregunta de cuánto dura el módulo es el rango de longitud de onda equivocado: el amarilleamiento del encapsulante, la delaminación, el desconchado de la lámina posterior y el fallo del sellado del borde se desencadenan en el UV, y predominantemente por debajo de 400 nm, un rango que la clasificación en A, B o C ni siquiera considera.

Por esa razón la norma de módulos separa ambos aspectos. La IEC 61215 exige un preacondicionamiento UV de 15 kWh/m² en el rango de 280 a 400 nm, de los cuales al menos 5 kWh/m² entre 280 y 320 nm, a una temperatura del módulo de 60 ± 5 °C, antes de que el módulo entre siquiera en la secuencia de ciclos térmicos y humedad-congelación. Ningún simulador solar genera ese preacondicionamiento; una cámara de ensayo UV con lámparas diseñadas para ello sí lo hace.

Precisamente ahí se sitúan las cámaras de irradiación de Opsytec:

• BS-04: cámara de ensayo UV de gran tamaño, conmutable entre UVA-351, UVB-313 y UVC. La conmutabilidad es clave aquí: los 5 kWh/m² en UVB no se pueden alcanzar con una lámpara solo UVA.
• BS-05: cámara de ensayo UV para envejecimiento y fotoestabilidad con alta uniformidad en toda el área de la muestra. Como la dosis se acumula durante semanas, cualquier falta de uniformidad se traslada directamente al resultado: una desviación del 10 % en el área supone una diferencia del 10 % en la dosis al final, no un ruido que se promedia.

Ambas funcionan con control de la dosis mediante UV-MAT: el ensayo finaliza al alcanzarse una dosis en kWh/m², no tras un número de días. Esa es la diferencia entre un ensayo que demuestra el valor exigido y uno que lo estima: las lámparas envejecen, y una irradiancia que se asume constante durante seis semanas no lo es.

Fabricación de células y módulos. En la producción industrial, los simuladores de destello (flash testers) clasifican los módulos en clases de potencia según su rendimiento medido bajo irradiación simulada. Lo que importa aquí es sobre todo la estabilidad temporal durante la corta duración del destello, ya que el rendimiento y la reproducibilidad dependen directamente de la repetibilidad del destello.

Investigación y desarrollo. Los laboratorios universitarios e institucionales - por ejemplo, al desarrollar nuevos materiales absorbentes - necesitan simuladores espectralmente flexibles que a menudo funcionan de forma continua, porque nuevos conceptos de células, como los tándems de perovskita-silicio, deben caracterizarse bajo luz estacionaria definida para captar efectos metaestables. El parámetro crítico del proceso es la sintonizabilidad espectral respecto a la subcélula correspondiente.

Laboratorios acreditados de calibración y certificación. La verificación de eficiencia independiente del fabricante requiere células de referencia trazables y una caracterización documentada y resuelta espectralmente de la fuente del simulador. El parámetro crítico del proceso es la incertidumbre de medición del factor de desajuste espectral (spectral mismatch factor), que debe indicarse en el certificado de calibración.

Fotovoltaica espacial. Para las células de satélites y naves espaciales, la referencia no es AM1.5G sino el espectro extraterrestre AM0, con una irradiancia de aproximadamente 1367 W/m² y una componente de longitud de onda corta más fuerte que la de AM1.5G, ya que la atmósfera terrestre ya no filtra el espectro. Lo decisivo aquí es la coincidencia espectral en el rango UV y azul.

Fotovoltaica de concentración (CPV). Los sistemas que concentran ópticamente la luz solar requieren simuladores con alta irradiancia, desde varios cientos hasta varios miles de "soles". El parámetro crítico del proceso es la uniformidad del punto de luz fuertemente enfocado, ya que las heterogeneidades a alta concentración se traducen de forma desproporcionada en efectos térmicos y eléctricos locales.

Envejecimiento de materiales y encapsulación. Junto a las pruebas de rendimiento eléctrico se encuentran los ensayos de envejecimiento acelerado de películas encapsulantes, adhesivos, materiales de la lámina posterior (back-sheet) y recubrimientos antirreflectantes bajo irradiación UV. Aquí lo que importa no es el rendimiento eléctrico, sino el efecto fotoquímico - véanse más detalles en envejecimiento UV, solidez del color y fotoestabilidad.

Las células solares tándem y multiunión requieren simuladores multifuente con normalmente varias docenas de canales espectrales controlables de forma independiente. Un sistema construido en el Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE para módulos tándem de perovskita-silicio combina 28 canales de luz ajustables espectralmente distribuidos en 40 fuentes de luz con un total de 18 400 LEDs que abarcan un rango de longitud de onda de 320 a 1650 nanómetros, y además permite simular espectros de distintas horas del día y ubicaciones (Fraunhofer ISE, 2023).

Los módulos bifaciales requieren una irradiación controlada tanto de la cara frontal como de la posterior, ya que el rendimiento adicional de la cara posterior en campo depende de la radiación difusa y reflejada. La especificación técnica IEC TS 60904-1-2 describe procedimientos para medir las curvas características de células y módulos bifaciales tanto bajo irradiación natural como simulada.

Materiales inestables (perovskita). Los simuladores de destello clásicos procedentes de la fabricación de silicio no pueden emplearse fácilmente para células basadas en perovskita, ya que la corta duración del destello no basta para captar el comportamiento metaestable inducido por la luz propio de esta clase de material. Se requiere una caracterización bajo iluminación continua con medición de potencia estabilizada durante un periodo definido; un procedimiento acordado por un consorcio internacional de investigación recomienda, entre otras cosas, intensidades de luz de 800 a 1000 W/m² con las características espectrales de la fuente documentadas (Khenkin et al., 2020).

Irradiación concentrada. Para los sistemas CPV se emplean simuladores continuos de xenón con varilla homogeneizadora y óptica de colimación, o bien montajes pulsados de alto flujo que generan brevemente varios cientos de soles sin sobrecargar térmicamente el dispositivo bajo ensayo.

El punto de partida para cualquier caracterización de un simulador solar es la pregunta de qué magnitud de medición resulta realmente significativa para la aplicación dada, y no qué instrumento resulta estar disponible. Para la simple monitorización de la intensidad en la producción diaria, a menudo basta con una medición radiométrica de banda ancha con un sensor de silicio o termopila calibrado en el plano de la muestra, siempre que se conozca el espectro de la fuente y este sea estable. En cuanto un simulador solar se pone en marcha por primera vez, se recualifica tras un cambio de lámpara o se utiliza para certificación, se hace necesaria una medición con resolución espectral, ya que solo esta permite la clasificación conforme a la norma IEC 60904-9 y la determinación del factor de desajuste espectral.

Las mediciones espaciales se vuelven necesarias en cuanto el área de ensayo es grande en relación con la zona de uniformidad de la fuente, por ejemplo para módulos completos en lugar de células individuales; la norma exige una medición en cuadrícula en un número mínimo de posiciones definidas. Las mediciones resueltas en el tiempo son imprescindibles para fuentes pulsadas o fuentes que dependen de un tiempo de calentamiento térmico, ya que la intensidad, y en ocasiones también el espectro, pueden cambiar dentro de la ventana de medición.

En las líneas de producción automatizadas, el simulador solar suele formar parte de un comprobador de destellos en línea que somete cada módulo a un breve pulso de luz tras la laminación y lo clasifica automáticamente en clases de potencia a partir de la curva medida. Desde el punto de vista técnico, lo relevante no es tanto la mera conectividad de red, sino la necesidad de monitorizar la estabilidad espectral y de intensidad de la fuente a lo largo de miles de ciclos de ensayo: el envejecimiento de la lámpara, la contaminación de los elementos ópticos y la deriva térmica modifican gradualmente la irradiancia efectiva sin que ello sea visible desde el aspecto exterior del equipo.

Por ello, los conceptos de monitorización orientados a la producción combinan una medición de referencia espectral completa a intervalos más largos con una medición de control continua y de banda ancha en un rango de longitud de onda fijo entre los ciclos de calibración completos. Esto permite detectar tempranamente un desplazamiento espectral gradual, sin tener que realizar una medición espectral completa y que consume mucho tiempo en cada ciclo de ensayo individual. La integración de estas mediciones de control en el sistema de control de la planta permite detectar automáticamente desviaciones respecto a un espectro de referencia almacenado antes de que se manifiesten en módulos clasificados incorrectamente.

Para cada una de estas mediciones debe considerarse explícitamente la incertidumbre de medición: esta comprende la incertidumbre de calibración del sensor, el propio desajuste espectral del sensor respecto al espectro de referencia y, para los valores de eficiencia derivados, la incertidumbre del factor de desajuste. La trazabilidad metrológica de los instrumentos utilizados a patrones nacionales o internacionales es la condición previa para que distintos laboratorios puedan reportar valores comparables entre sí.

La siguiente publicación desarrolla un método para ajustar con precisión el espectro de simuladores multifuente basados en LED específicamente para células solares en tándem, y por tanto es directamente relevante para la tecnología de medición de módulos de perovskita-silicio:

"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.

Este trabajo investiga sistemáticamente cómo puede calcularse la incertidumbre del factor de desajuste espectral a partir de las incertidumbres de los espectros implicados mediante métodos de Monte Carlo, aportando una base cuantitativa para los presupuestos de incertidumbre de calibración:

"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.

El siguiente trabajo fundamental, citado con frecuencia, fue el primer tratamiento sistemático de la incertidumbre del factor de desajuste espectral en condiciones de ensayo estándar (STC) y sigue siendo hoy una referencia metodológica para los laboratorios de calibración:

"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.

Este documento de posición, consensuado internacionalmente, define protocolos de medición y de presentación de informes para los ensayos de estabilidad de células solares de perovskita y respalda, entre otras cosas, la necesidad de una iluminación continua y documentada espectralmente en lugar de mediciones de destello breves:

"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.

La fotovoltaica también aparece en varias facetas en nuestras propias publicaciones de clientes - desde el envejecimiento UV del encapsulado de módulos, pasando por el procesamiento UV de capas de células, hasta el ensayo de paneles solares para uso aeroespacial.

Compara cuatro materiales encapsulantes para módulos fotovoltaicos bajo irradiación UV en el desierto de Atacama - uno de los campos de ensayo más intensivos en UV del mundo para el envejecimiento de módulos.
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.

Investiga cómo se desarrolla la degradación inducida por UV en los contactos pasivados de las células de heterounión de silicio - una de las tecnologías de célula que esta página menciona explícitamente como una clase espectralmente distinta.
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).

Utiliza deliberadamente la irradiación con LED UV para el recocido selectivo por capas de células solares de perovskita y determina la energía de cristalización necesaria - un ejemplo de la UV como herramienta de fabricación, no solo como método de ensayo.
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.

Desarrolla un montaje dedicado de alta irradiancia para la fotodegradación acelerada y controlada con precisión de células solares orgánicas - metodológicamente relacionado con los simuladores solares de alto flujo para fotovoltaica de concentración descritos en esta página.
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.

Ensaya materiales de paneles solares de la misión ESA BepiColombo bajo alta intensidad y alta temperatura - un ejemplo práctico de fotovoltaica espacial tal como se describe en la sección de campos de aplicación de esta página.
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.

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• IEC 60904-9:2020, Dispositivos fotovoltaicos - Parte 9: Requisitos de funcionamiento de los simuladores solares (nacional: DIN EN IEC 60904-9 VDE 0126-4-9); además IEC TS 60904-1-2:2024 (módulos bifaciales) y ASTM E927-19 / ASTM G173-03.
• International Energy Agency (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

¿Cómo funciona un simulador solar en fotovoltaica?
Un simulador solar reproduce la irradiancia espectral de la luz solar bajo condiciones de referencia definidas (normalmente AM1.5G, 1000 W/m², 25 °C de temperatura de célula). Una fuente de luz se ajusta mediante óptica, filtros o - en sistemas LED - control electrónico de canales, de modo que el espectro, la distribución espacial y el comportamiento temporal de la irradiancia permanezcan dentro de los límites establecidos por la norma.

¿Qué rango de longitudes de onda o espectro es adecuado para el ensayo fotovoltaico?
AM1.5G es el estándar para aplicaciones terrestres, AM0 para aplicaciones aeroespaciales. El rango de longitudes de onda relevante depende del tipo de célula: 400–1100 nm para silicio clásico, 300–1200 nm para células de capa fina y silicio moderno, hasta 1800 nm para células multiunión III-V.

¿Qué irradiancia se requiere para las condiciones de ensayo estándar?
Las condiciones de ensayo estándar (STC) especifican una irradiancia de 1000 W/m² AM1.5G a 25 °C de temperatura de célula. Estas tres magnitudes - espectro, intensidad, temperatura - deben cumplirse todas conjuntamente; la falta de cualquiera de las tres hace que el resultado de la medición no sea comparable con otras mediciones.

¿Cuál es la diferencia entre la clase AAA y la clase A+A+A+?
Ambas denotan la clasificación más alta, o una extendida, según IEC 60904-9. La clase AAA cumple la clase A en los tres criterios (espectro, uniformidad, estabilidad). La clase A+ se introdujo en 2020, exige tolerancias dos veces más estrictas que la clase A, y debe demostrarse en un rango espectral extendido de 300–1200 nm.

¿Por qué un simulador solar produce valores de medición incorrectos a pesar de una potencia de lámpara nominalmente suficiente?
La potencia eléctrica de la lámpara y la irradiancia óptica en el plano de la muestra no están acopladas de forma lineal; el envejecimiento, el estado del filtro y la temperatura modifican la eficiencia electro-óptica. Además, puede producirse un error de desajuste espectral (spectral mismatch) cuando el espectro de la fuente y la respuesta espectral de la célula difieren del caso de referencia - este error es independiente de la intensidad y debe corregirse mediante cálculo. La derivación general - desde la potencia eléctrica, pasando por la eficiencia electro-óptica, hasta la magnitud medida en el punto de acción - se explica en magnitudes radiométricas.

¿Cómo se mide la irradiancia espectral de un simulador solar?
La caracterización espectral se realiza con un espectrorradiómetro calibrado en el plano de la muestra, complementada con una medición en cuadrícula sobre el área de ensayo para determinar la uniformidad espacial y, en el caso de fuentes pulsadas, con una medición resuelta en el tiempo durante la duración del destello.

¿Qué tecnología de simulador es adecuada para células solares tándem?
Las células solares tándem de perovskita-silicio y las de multiunión requieren simuladores LED multifuente con canales espectrales controlables de forma independiente, ya que cada subcélula debe ajustarse individualmente a su fotocorriente de referencia. Los sistemas clásicos de xenón de una o dos lámparas generalmente no pueden cumplir este requisito.

¿Por qué no basta una instantánea de un comprobador de destellos para las células de perovskita?
Los materiales de perovskita muestran un comportamiento metaestable inducido por la luz que solo se estabiliza tras varios segundos a minutos de iluminación continua. Un destello del orden de milisegundos solo capta un estado transitorio; por ello, los protocolos de ensayo acordados exigen una medición de potencia resuelta en el tiempo bajo luz en estado estacionario.

La reproducción controlada de la luz solar es necesaria en varios ámbitos: la medición de luz y pantallas comparte la espectrorradiometría y la cadena de calibración, la fabricación de electrónica y semiconductores proporciona los procesos de los que provienen las células, y la producción fotocatalítica de hidrógeno trabaja con las mismas condiciones AM1.5 para hacer comparables las eficiencias. El panorama completo se encuentra en la vista general de aplicaciones UV.

Una designación de clase nominal dice poco sobre la estabilidad y la uniformidad espectral que un simulador solar realmente presenta durante el funcionamiento continuo. Quien necesite cifras de eficiencia fiables para células, módulos o nuevas clases de materiales no puede prescindir de una caracterización con resolución espectral en el plano de la muestra, ni de una calibración trazable de la instrumentación utilizada para ello. Para la caracterización espectral de simuladores solares y de la irradiancia global está disponible el SR900; para la monitorización continua de un rango de longitud de onda fijo entre ciclos completos de calibración, un RMD Pro; y para los ensayos controlados de exposición UV de materiales de encapsulado, cámaras de irradiación con funcionamiento controlado por dosis mediante UV-MAT. Póngase en contacto con nosotros para consultar su requisito de ensayo.