太阳光谱认识与应用_PART2

更新时间:2024-05-03      点击次数:119

本文继续说明什么是「一个太阳强度」与「太阳常数」。太阳常数是单位面积上的平均太阳电磁辐射(总太阳辐照度)的通量密度测量。它在垂直于光线的表面上进行测量。

地球的横截面积为127,400,000平方公里,因此整个地球接收的能量为1.74×10^17瓦特。

由于太阳表面经常有太阳黑子和其他太阳活动,太阳常数不是一个物理常数;在一年中的变化范围约为1%。据卫星测量,太阳常数为每平方米1366瓦特(AM 0 =1366 W/m^2)。这个强度也称为AM0一个太阳强度,表示AM0光谱下的太阳强度。有几个国际标准用于评估太阳模拟及其范围。

当太阳光穿过大气层时,会受到空气颗粒的影响,产生大量漫射光。太阳光穿过大气层的距离随着入射角的变化而变化,导致不同程度的散射。这被称为大气质量(AM)(什么是大气质量)。ASTM(美国材料与试验协会)和IEC(国际电工委员会)已制定了用于AM光谱辐照度的标准值,规定了太阳光谱及其强度范围:


太阳光谱认识与应用_PART2

1 –国际标准


IEC 60904-3定义了AM1.5G光谱辐照度数据,通常用于测量地面安装的光伏模块或太阳能电池。辐照度波长范围有两种类型:受限和扩展,如下所示(表2 3):


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2 IEC 60904-9中给出的全球参考太阳光谱辐照度分布显示了在400纳米至1100纳米的受限波长范围内各波长区间对总辐照度的贡献。


太阳光谱认识与应用_PART2

3 IEC 60904-9中给出的全球参考太阳光谱辐照度分布显示了在扩展波长范围(300纳米至1200纳米)内各波长区间对总辐照度的贡献。


根据IEC 60904-9的规定,太阳仿真器被描述为使用具有类似自然阳光光谱分布的光源来评估光伏设备特性的设备。因此,太阳仿真器是一种人工光源,可以产生或模拟具有类似光谱分布和光强度的阳光。

常用的各种类型的太阳仿真器用于确定光伏设备的电流-电压(I-V)特性。通常,这些仿真器可以作为单灯系统工作,其中光伏器件放置在设定的测试区域,或者作为基于光锥迭加的多灯系统。例如:

脉冲单灯或多灯太阳仿真器在黑暗房间中工作。光源与光伏器件之间的距离通常为几米。隔板用于抑制墙壁的内部反射。

脉冲太阳仿真器在封闭式容器中工作,光源与光伏器件之间的距离通常小于一米。使用扩散器和反射器来实现设定的辐照度空间均匀性。

稳态单灯或多灯太阳仿真器在黑暗房间中工作。光源与光伏器件之间的距离通常为几米。

基于LED的多灯太阳仿真器在光源与光伏器件之间的距离通常小于1米时运行。

太阳仿真器可以进一步细分为长脉冲系统和在闪光期间获取总I-V特性或部分I-V特性的系统,以及每次闪光获取一个I-V数据点的系统。多灯太阳仿真器提供多种灯类型。这些仪器具有光谱可调节功能,可以迭加不同类型灯具发出的不同光谱辐照度。如果可用,除了额定值外,报告的测试数据应被参考以评估太阳仿真器对特定用途或测试目的的适用性。

多灯系统可以进一步细分为每盏灯照亮整个测试区域的系统,以及单盏灯只照亮测试区域的一部分的系统。

除了光源、灯具电源和光学部件外,I-V数据采集、电子负载和操作软件也可能是太阳仿真器的组成部分。有关相关测量技术的要求包含在IEC 60904系列的其他部分中。

太阳仿真器可以应用于广泛的领域,包括能源科学、生物技术、环境工程等。以下表格显示了太阳仿真器的领域和应用。

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