光伏领域的太阳光模拟器：基础知识与测量技术

太阳能电池并非通用光度计，而是一种具有光谱选择性的转换器：它回答的不是有多少辐射照射到它上面，而是哪种辐射照射到它上面。因此，太阳光模拟器不仅要产生1000 W/m²的总辐照度，还必须复现足够接近标准参考光谱AM1.5G的光谱分布。核心挑战在于，偏差会出现在三个相互独立的维度上——光谱匹配度、空间均匀性和时间稳定性——它们彼此之间无法相互补偿。只有根据IEC 60904-9对这三项指标进行标准化分级，才能使太阳能电池和组件的效率测量结果在不同实验室、制造商和认证机构之间具有可比性。

2025年，光伏首次成为全球装机容量最大的发电技术：据国际能源署《2026年全球能源评论》（IEA，2026）数据，全球新增装机首次突破600吉瓦，累计装机容量约达2,800吉瓦，太阳能发电占全球新增可再生能源发电容量的四分之三以上。对于测试与测量技术而言，真正值得关注的并非装机规模，而是其背后的技术多元化：除晶体硅之外，异质结电池、基于CdTe与CIGS的薄膜系统以及钙钛矿-硅叠层电池正逐步确立地位，双面组件的占比也在不断提升。

由此带来的技术影响遵循一条清晰的链条：组件种类日益增多、电池效率不断提高，使测量结果对测试光源光谱偏差的敏感性显著上升。每增加一类材料——薄膜、双面、叠层——都会带来各自的光谱响应曲线，这实际上压缩了太阳模拟器可容许的误差范围；与之相比，20世纪1980年代结构更为简单的单晶硅电池才是最初标准的设计对象。

有五项发展正在改变太阳模拟领域的测量任务：

• 从气体放电灯向LED技术过渡。LED模拟器正日益取代氙灯与金属卤化物系统，因为它们寿命更长、维护更少，并且光谱调整可通过电学方式而非光学方式实现。其结果是测试重点从滤光光学转向电子通道控制以及各LED组的软件化光谱校准。
• A+等级与可选光谱指标的引入。IEC 60904-9:2020将评价严格度提高了一倍，并引入了SPC/SPD，这一工具专门针对存在光谱空缺的LED光谱在形式上满足分级要求的问题。由此设备制造商的文档工作量不断增加，他们将越来越需要不仅给出等级标识，还要透明地说明覆盖度与偏差数值。
• 面向叠层技术的多光源系统。随着钙钛矿-硅叠层组件进入市场，具备数十个可独立控制光谱通道、波长范围扩展至1600纳米以上的模拟器正在出现。这使模拟器校准与电池表征之间的耦合更为紧密，因为光谱设置必须针对每个子电池单独确定。
• 双面测试方法。技术规范IEC TS 60904-1-2规范化了在模拟辐照与自然辐照条件下测量双面组件的方法。这意味着背面辐照需要额外的传感器，同时对能够同时可控照射组件两面的测试台的需求也在增长。
• 针对不稳定材料的稳态功率测试协议。对于钙钛矿及其他亚稳态电池技术，采用连续照射与时间分辨功率稳定化的共识性测试协议正逐步确立。其结果是从经典闪光测量的纯瞬时快照，转向在数分钟至数小时内记录的功率曲线。

本应用领域的市场规模、增长率及数据来源汇总于紫外技术的市场发展页面。

太阳模拟器产生的人造光可在规定的大气条件下重现自然阳光的光谱辐照度。参考量是AM1.5G光谱（Air Mass 1.5, Global），该光谱是根据大气模型计算得出的，代表太阳天顶角为48.2°时中欧至北美纬度地区的光谱，并归一化为1000.4 W/m²的积分辐照度（ASTM G173-03）。光源——通常是气体放电灯或多个LED的组合——通过光学元件、滤光片和控制电子器件进行整形，使样品平面上的强度、光谱和均匀性尽可能接近该参考光谱。

从物理学角度而言，重要的并非太阳能电池本身对辐照度的积分，而是光谱辐照度与电池随波长变化的光谱响应度的乘积。两个总辐照度相同但光谱不同的光源，在同一电池上会产生不同的光电流。因此，太阳模拟器并非在灯输出处进行校准，而是使用具有计量溯源性的已校准参考太阳能电池或光谱辐射计，在样品平面上进行校准。

气体放电灯在历史上曾占据主导地位，因为当第一个相关标准 ASTM E927（1979年）制定时，它们是唯一具有足够类似太阳光的宽带光谱的可用光源（ASTM E927-19）。在过去大约二十年中，基于LED的系统日益确立其地位，并正在生产线和实验室中取代传统的氙气技术。

由于其天然的宽带特性，氙灯在大面积组件生产中仍被广泛使用，但由于其发射线（尤其是800 nm以上部分）会使分级结果变差（IEC 60904-9:2020），因此需要通过光谱滤光进行定期重新调整。在对光伏组件电流-电压曲线的对比测量中，LED系统的性能至少与氙光源相当，在稳定性和光谱灵活性方面有时甚至更优（Chojniak等，2024年）。

太阳模拟器的评判不是依据单一数值，而是依据若干相互独立的物理量：

• 光谱匹配度描述模拟器在规定波长区间内的辐照度与AM1.5G参考光谱的吻合程度。这一点具有决定性意义，因为电池测得的光电流取决于光源光谱与电池响应度的重叠积分，而非光源的总功率。
• 空间不均匀性量化辐照度在测试区域内的变化程度。它主要影响大型组件和串联电池串，因为照度最弱的子区域会限制总电流。
• 时间不稳定性反映测量过程中辐照度的变化。对于脉冲式模拟器而言，这一点尤为关键，因为在闪光管的上升和衰减期间，灯的光谱和强度会持续变化。
• 总辐照度必须设定为参考值1000 W/m²，因为太阳能电池的特性曲线与辐照度之间呈非线性关系；偏差不会按比例影响所有曲线参数。
• 电池温度是标准测试条件（STC）中除光谱和强度之外的第三个坐标（25 °C）。晶体硅电池的效率通常每升高1开尔文下降0.3至0.5个百分点，因此温度控制不当会使测量结果失真，而这在光谱中并不可见。
• 参考电池和被测电池的光谱响应度与光源光谱共同决定了光谱失配因子（见下文章节）。这并非某一电池类型的固定属性，而是取决于层结构、封装方式和老化状态。

实践中最常见的误解是将灯的电功率与光学辐照度等同起来。这两个量之间并非线性关联：灯的光电转换效率会随着运行时间、老化、滤光片状态和温度而变化，因此即使电功率名义上保持恒定，光学辐照度也可能出现漂移。同样，单独的曝光时间本身并无意义，除非明确它对应的是哪一个辐照度——没有配套剂量或强度数值的"曝光时长"在技术上是不完整的。

第二个常见错误是在实际样品平面之外进行测量。在灯出口处或测试场外固定参考传感器处读取的数值只能描述光源本身，而不能反映被测器件的实际辐照情况；光路长度差异、杂散光和渐晕都可能导致数个百分点的偏差，而这些偏差在传感器处并不可见。

第三，人们常常高估分类要求形式上的满足程度。IEC 60904-9分类将辐照度划分为六到十二个较宽的光谱区间，但在某一区间内并未规定所需强度实际落在该区间的哪个位置。因此，一台LED模拟器即使其光谱由若干窄峰及其间的光谱空隙组成，也可能在形式上达到A级或A+级。对比评估显示，一些实际商用系统的光谱覆盖率仅为65%到79%，却同时获得较高的正式等级评定（IEC 60904-9:2020）。对于具有宽广、连续光谱响应度的电池——例如薄膜电池或多结电池——这种光谱空隙在技术上比对光谱响应较窄的参考电池更为重要。

第四，参考电池法即通过将模拟器强度匹配到参考电池已校准的短路电流来进行标定，仅在有限条件下才有效：只有当参考电池与被测电池具有相同的光谱响应度，或者模拟器光谱与参考光谱完全一致时，该方法才能正确迁移到被测电池上。这两个条件在实践中从未完全满足；由此产生的系统误差称为光谱不匹配，必须通过计算加以修正，而不能通过校准消除（ASTM E948）。

第五，许多特征参数只有在被测器件及其环境处于热平衡和电平衡的假设下才有效。对于闪光持续时间在毫秒量级的脉冲式氙灯模拟器而言，其时间往往不足以让大面积组件中的电容效应，或诸如钙钛矿等不稳定材料的瞬态光致行为完全稳定下来——此时测得的曲线描述的只是一个瞬态状态，而非稳态工作点。

太阳能电池的光谱响应度并非通用参数；它取决于相应吸收材料的带隙、层厚和光学损耗。晶体硅的吸收范围大致在400～1100 nm之间；ASTM E927和早期IEC 60904-9版本中定义的原始光谱区间正是针对这一范围而设定的。CdTe和CIGS等薄膜技术的吸收边缘仍在此范围之内，但受益于2020年将评估范围扩展至300～1200 nm，因为在此范围内能更好地捕捉其短波响应度（IEC 60904-9:2020）。

即便是扩展后的范围，对于钙钛矿-硅叠层电池和III-V族多结电池而言仍然不够：III-V族多结电池的吸收带宽可达1800 nm。叠层电池还存在一种结构上的特殊性：各子电池以串联方式连接，因此光电流最低的子电池会限制整个电池的总电流（电流匹配条件）。测试光源的光谱偏差在此不会表现为整条曲线上的均匀误差，而是会改变哪个子电池成为限制因素——其结果是得到一条与自然日光下不会出现的辐照情况相对应的特性曲线。因此，表征叠层电池需要对模拟器光谱进行光谱调整，使每个子电池都针对其在参考条件下将产生的光电流进行专门调校（Chojniak等，2024年）。

光谱失配因子M用于校正当模拟器光谱、参考光谱以及参考电池和测试电池的光谱响应度彼此不一致时所产生的系统误差。该因子在ASTM E948和IEC 60904-7中给出了规范性定义：

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 ]

其中E_ref(λ)为参考光谱（通常为AM1.5G），E_sim(λ)为太阳模拟器在样品平面处的实际光谱，S_ref(λ)为参考电池的相对光谱响应度，S_t(λ)为测试电池的相对光谱响应度。由于方程中仅涉及相对光谱形状，绝对校准因子会相互抵消，只有曲线形状起作用。测试电池在标准测试条件下经M修正的短路电流，可通过将模拟器下测得的电流除以M得到（ASTM E948）。

该方法的适用条件是：在相关波长范围内，模拟器光谱及两个电池的响应度都必须以足够的光谱分辨率获知；光谱响应度的测量不确定度会直接传递到M的不确定度中。该模型的局限性在于：对于光谱响应度差异很大、尤其是形状结构差异明显的两种电池——例如薄膜电池相对于晶体参考电池——M可能明显偏离1，同时对光源的微小光谱变化也更为敏感。一项系统性的不确定度分析表明，可以通过蒙特卡洛模拟，根据输入光谱的不确定度推导出失配因子的合成不确定度，且该结果强烈取决于各不确定度分量在光谱上的相关程度：根据所假设的相关程度不同，M的扩展不确定度介于0.06%至1.26%之间（Maham, Kärhä & Ikonen, 2023）。M并非固定的仪器常数，而必须针对模拟器、参考电池和测试电池的每一种组合重新确定，并且必须在校准结果中注明其不确定度。

假设条件。使用光谱响应度已知的晶体硅参比电池来设定 A 级氙灯太阳模拟器的辐照强度。待测样品为 CIGS 薄膜电池；其光谱响应度在短波范围（400～600 nm）高于硅电池，而在 900 nm 以上则低于硅电池——这是薄膜技术的典型特征，并已在文献中多次得到证实。

模型。M 由上述定义中的四个光谱积分构成。

计算（定性分析，基于已公开的数量级数据）。若氙灯光谱因其固有发射谱线而在 800 nm 以上与 AM1.5G 参考光谱相差数个百分点，这一偏差对 CIGS 测试电池的影响将大于对硅参比电池的影响，因为二者在该光谱区域的相对权重不同。针对参比电池校准的系统不确定度研究表明，对于光谱特性差异较大的电池组合，修正系数可达百分之几，其中光谱敏感的不确定度贡献范围从不足百分之一到百分之几不等（Hohl-Ebinger & Warta, 2011）。

解读。因此，未经修正的效率数值可能看似合理，实际上却系统性偏高或偏低，而这种偏差在曲线形状上并不明显。为获得可靠的效率数据，将光谱分辨的模拟器测量与已知的电池响应度相结合，并非可选的附加测量，而是实际曲线测量工作的组成部分。

IEC 60904-9（在德国采用为DIN EN IEC 60904-9 VDE 0126-4-9）中国际统一的太阳模拟器分级，对三项特性值分别独立评定，按光谱匹配度－空间不均匀度－时间不稳定度的顺序命名，例如"A级"或"A+A+A+级"：

来源：IEC 60904-9:2020。

2020年版additionally还引入了两项尚未用于分级的可选指标：光谱覆盖率（SPC）和光谱偏差（SPD）。SPC表示在300～1200 nm范围内，模拟器辐照度达到AM1.5G参考值至少10%的光谱所占比例；SPD则对整个区间内的绝对光谱误差求和。引入这两项指标的原因是：如前一节所述，单纯的区间分级方法无法可靠区分光谱存在间隙但"恰好落在区间内"的LED模拟器，与真正实现连续光谱再现的模拟器。

上一节中的等级表给出了允许偏差，但没有说明相对于什么的偏差。这里给出答案：AM1.5G参考光谱被划分为六个区间，每个区间在总辐照度中所占的份额是固定的，而等级由这六个比值中最差的那个决定——而不是由它们的平均值决定。右侧各列将百分比公差转换为绝对份额；为便于阅读，B级（60～140%）未列出。

由此可以得出三点结论，而仅凭等级评定本身是看不出来的：

• 单一区间起决定作用。一台模拟器在五个区间达到95%，在第六个区间达到130%，其等级为B级——并不比一台在所有区间都为130%的模拟器更好。等级代表的是最低标准，而非综合评分。
• 400 nm以下不在A、B、C级的评定范围内。这三个等级的评定范围从400 nm开始。一台模拟器可以被评为A级，却在紫外区域输出过少或过多——这对硅片的I-V测量而言无关紧要，但对任何有关老化、发黄或封装的说明而言却并非无关紧要。只有A+级从300 nm开始评定。
• 各份额之和为100%。某一区间份额过高，必然意味着另一区间份额过低。因此，LED模拟器无法通过单独调高某些通道来改善——分级评定的是光谱的形状，而非其强度。

各份额依据IEC 60904-9标准针对AM1.5G参考光谱制定；具体以标准现行版本为准。

A级太阳光模拟器重现400～1100 nm之间的太阳光谱——这正是硅电池产生电流的波长范围。对于I-V测量而言，这个范围恰到好处。但对于组件能使用多久这一问题，这却是错误的波长范围：封装材料的黄变、分层、背板粉化以及边缘密封失效均由紫外线引发，且主要发生在400 nm以下——而A、B、C分级根本不涉及这一区域。

正因如此，组件标准将两者区分开来。IEC 61215要求在280～400 nm范围内进行15 kWh/m²的紫外预处理，其中至少5 kWh/m²须在280～320 nm之间完成，组件温度为60±5 °C——这一步甚至在组件进入热循环和湿冻序列之前就要完成。太阳光模拟器无法产生这种预处理；只有配备专为此设计的灯管的紫外测试箱才能做到。

这正是Opsytec辐照箱的用武之地：

• BS-04——大型紫外测试箱，可在UVA-351、UVB-313和UVC之间切换。这种可切换性正是关键所在：仅使用UVA灯管无法达到UVB中5 kWh/m²的要求。
• BS-05——用于老化和光稳定性测试的紫外测试箱，样品区域辐照均匀度高。由于剂量是在数周内累积的，任何不均匀性都会直接反映在结果中：区域内10%的偏差，最终就是剂量上10%的差异，而不是可以平均掉的噪声。

两者均通过UV-MAT实现剂量控制——测试在达到以kWh/m²计的剂量时结束，而不是在经过若干天后结束。这正是能够证明所需数值的测试与仅仅估算数值的测试之间的区别：灯管会老化，而假定六周内辐照度恒定不变的做法并不成立。

电池和组件制造。在工业生产中，闪光测试仪根据模拟辐照下测得的性能将组件分入不同功率等级。此处最重要的是短闪光持续时间内的时间稳定性，因为产量和可重复性直接取决于闪光的重复性。

科研与开发。大学和科研机构实验室——例如在开发新型吸收材料时——需要光谱可灵活调节且通常连续运行的模拟器，因为诸如钙钛矿-硅叠层等新型电池概念必须在确定的稳态光照下进行表征，以捕捉亚稳态效应。此处关键的工艺参数是相对于各子电池的光谱可调性。

获认可的校准和认证实验室。与制造商无关的效率验证需要可溯源的参考电池，以及对模拟器光源经文档记录的光谱分辨表征。此处关键的工艺参数是光谱失配系数的测量不确定度，该数值必须在校准证书中注明。

空间光伏。对于卫星和航天器电池，参考标准不是AM1.5G，而是地外AM0光谱，其辐照度约为1367 W/m²，且短波成分比AM1.5G更强，因为地球大气层不再对光谱进行过滤。此处决定性因素是紫外和蓝光波段的光谱匹配度。

聚光光伏（CPV）。对阳光进行光学聚焦的系统需要具有高辐照度的模拟器，范围从几百到几千个"太阳"。此处关键的工艺参数是高度聚焦光斑的均匀性，因为在高聚光倍数下的不均匀性会不成比例地转化为局部热效应和电效应。

材料老化和封装。与电性能测试相邻的是对封装薄膜、粘接剂、背板材料和防反射涂层在紫外辐照下进行的加速老化测试。此处重要的不是电性能输出，而是光化学效应——欲了解更深入的背景信息，请参阅紫外老化、色牢度和光稳定性。

叠层和多结太阳能电池需要多光源模拟器，通常配备数十个可独立控制的光谱通道。弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（ISE）为钙钛矿-硅叠层组件搭建的一套系统，结合了40个光源上的28个光谱可调光通道，共计18,400颗LED，波长范围覆盖320至1650纳米，此外还可模拟不同时间和地点的光谱（Fraunhofer ISE, 2023）。

双面组件需要对正面和背面都进行受控辐照，因为实际应用中背面的额外发电量取决于漫射和反射辐射。技术规范IEC TS 60904-1-2描述了在自然光照和模拟光照下测量双面电池及组件特性曲线的方法。

不稳定材料（钙钛矿）。来自硅制造领域的经典闪光模拟器无法直接用于基于钙钛矿的电池，因为其闪光持续时间过短，无法捕捉该材料类别的光致亚稳态行为。因此需要在连续照明下进行表征，并在规定时间内进行稳定的功率测量——一个国际研究联盟商定的流程建议，其中包括光强800至1000 W/m²，并需记录光源的光谱特性（Khenkin等, 2020）。

聚光辐照。对于CPV系统，通常使用配备匀光棒和聚光光学元件的连续式氙灯模拟器，或采用脈冲式高辐照度装置，在短时间内产生数百个太阳强度，同时不会使被测器件受到热过载。

对任何太阳模拟器特性表征而言，出发点在于确定哪个测量量对于给定应用真正具有意义——而不是恰好有哪种仪器可用。对于日常生产中的纯强度监测，只要光源光谱已知且稳定，使用经校准的硅传感器或热电堆传感器在样品平面进行宽带辐射测量通常已足够。而一旦太阳模拟器新投入使用、在更换灯管后重新认证，或用于认证测试，就需要进行光谱分辨测量，因为只有这样才能根据IEC 60904-9进行分类，并确定光谱失配因子。

一旦测试面积相对于光源的均匀性区域较大——例如针对整块组件而非单个电池片进行测试——就需要进行空间测量；该标准要求在最少数量的规定位置上进行栅格测量。对于脉冲光源或依赖热启动的光源，时间分辨测量是不可或缺的，因为在测量窗口内强度、有时甚至光谱都可能发生变化。

在自动化生产线中，太阳模拟器通常是内联闪光测试仪的一部分，该测试仪在层压后用短光脉冲测试每个组件，并根据测得的曲线自动将其分入不同功率等级。从技术角度看，重要的不仅是单纯的网络连接性，更在于需要在数千次测试循环中监测光源的光谱和强度相关稳定性：灯管老化、光学元件污染以及热漂移都会逐渐改变有效辐照度，而这在设备外观上是看不出来的。

因此，以生产为导向的监测方案将较长间隔的完整光谱基准测量与两次完整校准周期之间在固定波长范围内的连续宽带控制测量相结合。这样可以及早发现渐进的光谱漂移，而不必在每个测试循环中都进行耗时的完整光谱测量。将此类控制测量集成到设备控制系统中，可以在偏差表现为组件分类错误之前，自动检测出与存储的基准光谱的偏差。

对于上述每一种测量，都必须明确考虑测量不确定度：它包括传感器的校准不确定度、传感器自身相对于基准光谱的光谱失配，以及——对于推导出的效率值而言——失配因子的不确定度。所用仪器对国家或国际标准的计量溯源性，是不同实验室之间能够报告可比数值的前提条件。

以下出版物开发了一种专门针对叠层太阳能电池，对基于LED的多光源模拟器光谱进行精确调节的方法，因此与钙钛矿-硅组件的测量技术直接相关：

"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。

这项工作系统性地研究了如何利用蒙特卡洛方法，根据相关光谱的不确定度来计算光谱失配因子的不确定度，为校准不确定度预算提供了定量依据：

"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。

以下这项被频繁引用的基础性研究首次系统性地探讨了标准测试条件下光谱失配因子的不确定度，至今仍是校准实验室的方法学参考文献：

"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。

这份国际公认的立场文件定义了钙钛矿太阳能电池稳定性测试的测量与报告规范，并为持续、光谱有记录的光照（而非短时闪光测量）的必要性等内容提供了依据：

"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。

光伏领域也在我们客户发表的文献中以多个方面呈现——从组件封装材料的紫外老化，到电池层的紫外加工处理，再到航天用太阳能阵列的测试。

比较了四种光伏组件封装材料在阿塔卡马沙漠——全球紫外强度最高的组件老化测试场之一——紫外辐照下的表现。
比较紫外辐射对阿塔卡马沙漠光伏应用中四种不同封装材料的影响
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.

研究了硅异质结电池钝化接触处紫外诱导退化的形成机制——这也是本页面明确指出的一类光谱特性独特的电池技术之一。
硅异质结太阳能电池中与钝化接触相关的紫外诱导退化
Xu, Binbin, et al. "Passivating Contacts-Related Ultraviolet-Induced Degradation in Silicon Heterojunction Solar Cells." Small Structures 7.6 (2026).

有意利用紫外LED辐照对钙钛矿太阳能电池进行分层选择性退火处理，并确定了所需的结晶能量——这是紫外技术作为制造工具而非仅作为测试方法的一个实例。
利用紫外LED实现快速分层退火并估算高性能钙钛矿太阳能电池的结晶能量
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.

开发了一套专用的高辐照度装置，用于对有机太阳能电池进行精确控制的加速光降解测试——在方法上与本页面所述的用于聚光光伏的高辐照太阳模拟器相关。
用于精确控制加速光降解有机太阳能电池的高辐照度装置的开发
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.

在高强度和高温条件下测试了ESA BepiColombo任务中太阳能阵列所用材料——这是本页面应用领域部分所描述的航天光伏应用的一个实际案例。
Bepi Colombo MPO和MTM太阳能阵列材料的高强度高温测试
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.

相关主题领域的更多研究成果汇总于按主题分类的客户发表文献中。

文献检索工具列出了我们所知的所有光伏领域相关文献——可按设备、领域和关键词进行搜索。

• IEC 60904-9:2020，光伏器件—第9部分：太阳模拟器性能要求（国家标准：DIN EN IEC 60904-9 VDE 0126-4-9）；另参见IEC TS 60904-1-2:2024（双面组件）以及ASTM E927-19 / ASTM G173-03。
• 国际能源署（IEA）：《2026年全球能源回顾——技术：光伏与风能》，2026年。https://www.iea.org/reports/global-energy-review-2026/technology-solar-pv-and-wind
• Khenkin, M. V.; Katz, E. A.; Abate, A. 等：基于ISOS程序的钙钛矿光伏稳定性评估与报告共识声明，Nature Energy 5(1)，35-49页，2020年。https://doi.org/10.1038/s41560-019-0529-5
• Chojniak, D.; Schachtner, M.; Reichmuth, S. K. 等：LED与多光源太阳模拟器光谱调节的精确方法，Progress in Photovoltaics 32(6)，372-389页，2024年。https://doi.org/10.1002/pip.3776
• Hohl-Ebinger, J.; Warta, W.：光伏器件STC测量中光谱失配校正因子的不确定度，Progress in Photovoltaics 19(5)，573-579页，2011年。https://doi.org/10.1002/pip.1059
• Maham, K.; Kärhä, P.; Ikonen, E.：利用蒙特卡罗模拟估算太阳能电池校准中的光谱失配不确定度，IEEE Journal of Photovoltaics 13(6)，899-904页，2023年。https://doi.org/10.1109/JPHOTOV.2023.3311890

太阳光模拟器在光伏领域中是如何工作的？
太阳光模拟器在规定的参考条件下（通常为AM1.5G、1000 W/m²、25 °C电池温度）再现太阳光的光谱辐照度。光源通过光学元件、滤光片，或在LED系统中通过电子通道控制进行调节，使辐照度的光谱、空间分布和时间特性保持在标准规定的限值范围内。

哪种波长范围或光谱适用于光伏测试？
AM1.5G是地面应用的标准，AM0则用于航天应用。相关波长范围取决于电池类型：经典硅电池为400～1100 nm，薄膜电池和现代硅电池为300～1200 nm，III-V族多结电池则可达1800 nm。

标准测试条件需要多大的辐照度？
标准测试条件（STC）规定为1000 W/m² AM1.5G辐照度，电池温度25 °C。光谱、强度、温度这三个量必须同时满足；其中任何一项不满足，测量结果都无法与其他测量结果进行比较。

AAA级和A+A+A+级有何区别？
两者均表示IEC 60904-9标准下的最高等级，或一种扩展分级。AAA级在光谱、均匀性和稳定性这三项标准中均达到A级要求。A+级于2020年引入，要求公差比A级严格一倍，并且必须在300～1200 nm的扩展光谱范围内得到验证。

为什么在灯功率名义上足够的情况下，太阳光模拟器仍会产生错误的测量值？
灯的电功率与样品平面上的光学辐照度并非线性关联；老化、滤光片状态和温度都会改变光电转换效率。此外，当光源光谱与电池响应度偏离参考情况时，还会产生光谱失配误差——该误差与强度无关，必须通过计算加以修正。从电功率经光电转换效率到作用点被测量的一般推导，请参见辐射度量部分。

如何测量太阳光模拟器的光谱辐照度？
光谱特性表征通过在样品平面使用已校准的光谱辐射计进行，并辅以在测试区域内的栅格测量以确定空间均匀性；对于脉冲光源，还需在闪光持续时间内进行时间分辨测量。

哪种模拟器技术适用于叠层太阳能电池？
钙钛矿-硅叠层电池及多结太阳能电池需要具有独立可控光谱通道的多光源LED模拟器，因为每个子电池都必须单独调谐至其参考光电流。经典的单灯或双灯氙灯系统通常无法满足这一要求。

为什么闪光测试仪的瞬时测量不足以用于钙钛矿电池？
钙钛矿材料表现出亚稳态的光致行为，只有在持续照射几秒到几分钟后才会稳定下来。毫秒级的闪光仅能捕捉到瞬态状态；因此，公认的测试规程要求在稳态光照下进行时间分辨的功率测量。

在多个领域都需要对太阳光进行可控再现：光测量与显示器测量涉及光谱辐射测量和校准链，电子与半导体制造提供电池所来源的工艺流程，而光催化制氢则采用相同的AM1.5条件，以使效率具有可比性。完整内容请参见紫外应用概览。

标称等级仅能说明有限的信息，无法反映太阳模拟器在持续运行过程中的实际稳定性和光谱均匀性。任何需要获得电池、组件或新材料类别的可靠效率数据的人员，都无法回避在样品面进行光谱分辨表征——以及对所用仪器进行可计量溯源的校准。针对太阳模拟器和总辐照度的光谱表征，可选用 SR900；若需在两次完整校准周期之间对固定波长范围进行持续监测，可选用 RMD Pro；而针对封装材料的受控紫外照射测试，则可使用配合 UV-MAT 实现剂量控制运行的 辐照箱。欢迎您联系我们，说明贵司的测试需求。