AM0太陽模擬器：3波段光譜獨立可調的設計方法

地面光伏測試普遍采用AM1.5G標準，但當測試對象轉向更寬光譜響應器件，或者需要模擬無大氣衰減條件下的太陽輻射環境時，AM0光譜成為更加匹配的參考。這也是AM0太陽模擬器存在的原因。工程難點在于把光的能量比例調對、輸出穩住、結果可復現，而非追求更高光強。LuminBox紫創測控太陽光模擬器據此設計全光譜模擬、多波段獨立調節與輻照穩定控制，兼顧兩類測試。

AM0太陽模擬器設計標準

按GB/T 6494—2017《航天用太陽電池電性能測試方法》，太陽光模擬器的光譜失配評價范圍為350～1800nm，總輻照度需在0.8～1.2個太陽常數內連續可調。設備性能取決于光譜失配、輻照不均勻度、輻照不穩定度，分別要求±25%、±2%、±1%以內。

太陽光模擬器的等級劃分

光譜匹配

太陽輻射并不是均勻能量輸出，而是由不同波長組成的連續光譜。不同材料對于不同波段的響應存在差異。

本次技術方案覆蓋350～1800nm光譜范圍，并將輸出區域劃分為三個獨立調節波段：350～760nm；760～950nm；950～1800nm。

短波區域影響光電轉換響應。近紅外區域影響部分器件的能量吸收特性。只有分別控制，才能降低整體光譜失配誤差。

輻照均勻性與穩定性

空間均勻性是重要指標，大面積測試面光斑邊緣最易出偏差并傳導到數據。時間漂移也不容忽視：光源輸出隨溫度、電流及老化變化，長周期實驗中偏差逐步累積。

要求輻照不均勻度±2%以內、不穩定度±1%以內，這是設備長期可靠運行的硬約束。

3波段光譜獨立可調的實現原理

單一光源調節起來容易顧此失彼。AM0寬波段需求把混合光源思路推到臺前。把光譜拆成350~760nm、760~950nm、950~1800nm三個區間，各自獨立控制能量比例。這樣前段調整不會連鎖影響后段。

光譜可調原理和光源系統

傳統AM0太陽模擬器設計通常采用氙燈與補充光源組合方式。氙燈具有較寬連續光譜輸出能力，可以覆蓋主要太陽輻射區域。但在部分近紅外區域，輸出強度與AM0標準存在差異。設計方案采用氙燈與鹵素燈組合，通過不同光源協同工作，實現350～1800nm范圍內的光譜調節。

氙燈與補充光源的調節控制

混合光源系統真正的技術難點，在于如何保持不同光源之間的協調。系統通常需要結合：光譜檢測；反饋控制；功率調節；光學濾波。

當輸出光譜出現偏差時，控制系統根據檢測結果調整對應光源輸出。這個過程類似自動校準。光源負責輸出，控制系統負責糾偏，兩者共同決定最終模擬效果。

鹵素燈光譜可調與控制系統

鹵素燈控制系統

在AM0光譜模擬中，950～1800nm區域通常是設計難點。參考研究方案中，鹵素燈主要用于增強長波區域輸出。

通過調整鹵素燈輸入功率，可以改變近紅外區域能量比例，使整體光譜更加接近目標標準。這種方案解決了傳統氙燈在部分紅外波段不足的問題。

AM0太陽模擬器測試驗證與光譜校準

光源系統的光譜圖

太陽模擬器設計完成后，設備需要經過光譜校準和性能驗證。實驗流程包括：輸出光譜測試；光譜匹配分析；輻照均勻性評價；穩定性測試。

其中，光譜測試用于判斷輸出光是否接近AM0標準。輻照均勻性測試用于確認照射區域內光強分布。穩定性測試則用于評價長期運行狀態。通過3波段獨立調節后，模擬光譜達到匹配要求。

AM0太陽模擬器解決的是光譜復現，而非照明。寬光譜覆蓋、3波段獨立調節、光譜匹配三者統一于精準控制。選型只需盯住三點：光譜范圍對不對得上需求、設備過沒過標準、光源能否長期穩定可調。

Luminbox 3A 級太陽模擬器

Luminbox 3A太陽模擬器以A+AA+綜合性能，實現輻照均勻、光譜精準與運行穩定的三重突破，通過認證，為材料測試提供高可靠、標準化的全光譜光照解決方案，推動精密光學實驗邁向更高精度與可重復性。

Luminbox 3A 級太陽模擬器

l A+級光譜匹配：300-1200 nm全覆蓋，誤差≤1%（IEC標準）。

l 高均勻輻照：45cm×45cm區域不均勻度僅1.8%。

l 超穩運行：20分鐘波動≤0.5%（A+級）。

l 工業級設計：適配光伏、材料、光催化等多場景。

Luminbox憑借對光譜匹配度、輻照均勻性等核心指標的追求，已構建起覆蓋LED/氙燈/鹵素燈全技術路線的產品矩陣，技術持續創新、關鍵性能指標表現出色，為客戶提供了優質的產品和全場景太陽光環境模擬解決方案。