太陽光模擬器標(biāo)準(zhǔn)的差異與影響

太陽光模擬器通過模擬太陽光的光譜與輻照度，為器件性能提供可重復(fù)、可比較的測試條件。然而，評估太陽光模擬器性能的標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一，有國際電工委員會（IEC）、日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（JIS）與美國材料與試驗協(xié)會（ASTM）三類核心標(biāo)準(zhǔn)，雖技術(shù)目標(biāo)相似，但關(guān)鍵指標(biāo)定義與測量方法差異顯著，不僅可能引發(fā)測試混淆，還會影響不同模擬器性能數(shù)據(jù)的客觀評估。下文，紫創(chuàng)測控luminbox將對這三類核心標(biāo)準(zhǔn)進行詳細辨析。

一、三大核心標(biāo)準(zhǔn)的基本概況

目前主流的太陽光模擬器性能標(biāo)準(zhǔn)共三項：

IEC 60904-9 第二版（2007），2007 年生效并替代 1995 年版，以輻照不均勻性低于 2%、明確時間穩(wěn)定性定義為核心，是三類中最嚴苛的；

JIS C 8912-1998，主要針對晶體硅太陽能電池及組件；

ASTM E 927-05（2005），聚焦地面光伏測試場景。

三者均通過 “光譜匹配、輻照不均勻性、時間穩(wěn)定性” 三大指標(biāo)將模擬器分為 A、B、C 級，但指標(biāo)界定與測量方法的差異，成為性能對比的核心矛盾。

二、關(guān)鍵性能指標(biāo)的差異化對比

1. 光譜匹配的標(biāo)準(zhǔn)幾乎無差異

A 類太陽光模擬器光譜匹配

三類標(biāo)準(zhǔn)在光譜匹配性能上幾乎無差異，A 級均定義為 “規(guī)定波長區(qū)間內(nèi)輻照占比公差 ±25%”。制造商通過專有濾光片設(shè)計，結(jié)合燈管老化因素，可在燈管壽命內(nèi)維持光譜匹配度。

2. 時間穩(wěn)定性能以技術(shù)縮減差異

三類標(biāo)準(zhǔn)對時間穩(wěn)定性要求不同，但制造商借助雙燈管設(shè)計、定制氙弧燈、光反饋系統(tǒng)等技術(shù)，能滿足各類標(biāo)準(zhǔn)的嚴苛要求，此指標(biāo)未成為性能對比的主要障礙。

3. 輻照不均勻性是主要存在差異的指標(biāo)

太陽光模擬器的均勻性分析圖

IEC 標(biāo)準(zhǔn)最嚴苛，測試區(qū)域需分 64 個等面積測試點，探測器面積不超測試區(qū)域 1/64（大面積模擬器 400cm2），且必須測試全區(qū)域；

JIS 標(biāo)準(zhǔn)無需細分全區(qū)域，按光照平面形狀（圓 / 方）設(shè)固定測試點，探測器面積為 2cm2 或輻照區(qū)域 4%（取小值）；

ASTM 標(biāo)準(zhǔn)需最少 36 個等距測試點，探測器面積比 IEC 大 56%，雖 A 級指標(biāo)同為≤2%，但實際不均勻性高于 IEC 的 A 級。

三、多標(biāo)準(zhǔn)并存的影響與建議

IEC、JIS、ASTM三種標(biāo)準(zhǔn)的太陽模擬器等級劃分

多標(biāo)準(zhǔn)并存導(dǎo)致太陽光模擬器的 “等級標(biāo)識混淆”，如 ASTM 的 AAA 級按 IEC 測試可能僅為 ABA 級。研究人員需三方面規(guī)避風(fēng)險：

1. 核查等級對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，而非僅看等級標(biāo)識；

2. 關(guān)注探測器參數(shù)與測試點數(shù)量，小探測器需增測試點以覆蓋全區(qū)域；

3. 確認標(biāo)準(zhǔn)時效性（如 IEC 60904-9 用 2007 版）與適用范圍，等級僅適用于全測試區(qū)域，無 “局部等級”。

綜上，太陽光模擬器的標(biāo)準(zhǔn)差異容易給性能對比帶來混淆。應(yīng)用時需深入理解標(biāo)準(zhǔn)細節(jié)，而非依賴表面等級，才能確保測試數(shù)據(jù)可靠。在設(shè)備選型過程中，決策應(yīng)基于對自身實驗需求的深入分析，對于需要高空間分辨率、測試區(qū)域邊緣效應(yīng)敏感或進行極限效率認證的應(yīng)用場景，可優(yōu)先考慮采用測量協(xié)議更為嚴格的IEC標(biāo)準(zhǔn)進行性能驗證的設(shè)備。