什么是太陽光模擬器?如何獲得太陽光的模擬光源?
太陽光模擬器是利用人工光源在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)模擬實(shí)現(xiàn)真實(shí)太陽光的光譜分布、輻照度等特性的實(shí)驗(yàn)設(shè)備。
太陽光模擬器常采用氙燈作為光源,使用濾光片、反射鏡和其它光學(xué)器件從而模擬出太陽光,以克服室外太陽光輻射受時(shí)間和氣候影響,且總輻照度不能調(diào)節(jié)等缺點(diǎn)。
目前,太陽光模擬器主要采用的三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系為:ASTM E927-10或IEC 60904-9和JIS,這些標(biāo)準(zhǔn)都對(duì)照光譜匹配度、輻照不均勻度、輻照時(shí)間不穩(wěn)定性3個(gè)主要參數(shù)來劃分等級(jí),用以評(píng)定太陽光模擬器的品質(zhì)。其中三個(gè)參數(shù)均為A級(jí)的太陽光模擬器為優(yōu),B、C級(jí)次之,具體標(biāo)準(zhǔn)見下表:

光譜匹配度是指太陽光模擬器的光譜與真實(shí)太陽光譜的接近程度。
太陽光模擬器的光譜輻照度分布須與 AM1.5G標(biāo)準(zhǔn)太陽光光譜輻照度分布相匹配。

輻照不均勻度被用來描述模擬器光束輻照度在空間上的均勻程度。真實(shí)的陽光輻照度在空間分布非常均勻,因此要求太陽光模擬器出射光照射在指定測(cè)試區(qū)域內(nèi)的輻照度應(yīng)達(dá)到一定的均勻度。
輻射時(shí)間不穩(wěn)定性是指在有效輻照面內(nèi)任意給定位置上,在規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi),輻照度隨時(shí)間變化的最大相對(duì)偏差。根據(jù)AAA級(jí)標(biāo)準(zhǔn),其要求太陽光模擬器輸出光束長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的輻照度(≤±2%)以確保實(shí)驗(yàn)的準(zhǔn)確性。
在光化學(xué)實(shí)驗(yàn)中,為了獲取AM 1.5G標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜,常用氙燈光源搭配AM 1.5G濾光片作為太陽光的模擬光源。
氙燈是利用高氣壓或超高氣壓氙氣的放電而發(fā)光的電光源。
氙燈發(fā)出的光為連續(xù)光譜,從200 nm~2000 nm都有能量分布,也就是說從紫外光到紅外光的能量輸出都是不間斷的,尤其在可見光譜區(qū),氙燈的能量分布特性和太陽光譜的能量分布特性極為相似。

但氙燈光源在紅外區(qū)與太陽光譜存在較大偏差,所以為了獲得AM 1.5G標(biāo)準(zhǔn)太陽光譜,氙燈光源需配合全反射片與AM 1.5G濾光片來實(shí)現(xiàn)。

反射片,也叫全反射片,即可將氙燈發(fā)射出的光作為入射光全部反射出去,工作波段在200~1200 nm。
其光學(xué)特性:R>80%@200~300 nm,R>85%@300~650 nm,R>90%@950~1200 nm,R>75%@譜段最低點(diǎn)800 nm(±25 nm)。
AM 1.5G濾光片與全反射片組合用于反射氙燈光源形成AM 1.5G光譜。