太陽(yáng)能電池是一種通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)反應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，在目前碳達(dá)峰碳中和國(guó)際主流發(fā)展共識(shí)下，太陽(yáng)能電池這種綠色長(zhǎng)效發(fā)電方式愈受到人們的關(guān)注，在目前硅基太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)到了一定瓶頸情況下，開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)換效率更高、制作工藝更簡(jiǎn)單，原材料更便宜的新型太陽(yáng)能電池就成為了各國(guó)科學(xué)家的重要材料研究方向，鈣鈦礦由此進(jìn)入人們的視野，目前國(guó)內(nèi)外都有重大的研究成果。
在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池制備完成后需要使用太陽(yáng)光模擬器模擬外界真實(shí)太陽(yáng)光輻照環(huán)境以觀測(cè)太陽(yáng)能電池的VI曲線從而推算出電池片功率及轉(zhuǎn)換效率，傳統(tǒng)氙燈太陽(yáng)光模擬器在使用過(guò)程中有諸多使用上的限制，阻礙了研發(fā)的效率。隨著技術(shù)的發(fā)展國(guó)外已經(jīng)有商業(yè)化基于LED光源的太陽(yáng)光模擬器出現(xiàn)，那么LED太陽(yáng)光模擬器在鈣鈦礦研究中有哪些好處，我們今天就帶大家了解一些。
太陽(yáng)光模擬器的光譜輻照度分布需要與 am1.5g 標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光光譜輻照度分布匹配， 表 1-1 給出了 am1.5g 標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光光譜輻照度分布。
波長(zhǎng)(λ)范圍/μm 各波段總輻照度的百分比 0.4-0.5 18.5 0.5-0.6 20.1 0.6-0.7 18.3 0.7-0.8 14.8 0.8-0.9 12.2 0.9-1.1 16.1
表 1-1 標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光光譜輻照度分布
為了達(dá)到此要求，LED太陽(yáng)光模擬器在設(shè)計(jì)的時(shí)候選用了多種不同波長(zhǎng)的LED燈珠，按照am1.5g 標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光光譜要求將光源分為6段，通過(guò)光學(xué)積分器與光譜擬合算法滿足對(duì)光譜匹配度、輻照不均勻度、輻照不穩(wěn)定性的A+級(jí)的要求，在實(shí)際使用過(guò)程中LED太陽(yáng)光模擬器有如下優(yōu)勢(shì)。
● 使用壽命長(zhǎng)：LED光源的使用壽命可以達(dá)到100000小時(shí)，在科研中使用的氙燈光源的使用壽命通常只有1000小時(shí)左右就需要更換，單個(gè)氙燈的更換費(fèi)用在10000萬(wàn)左右
● 極短的重復(fù)開(kāi)機(jī)時(shí)間：在研究中通常需要對(duì)不同樣品進(jìn)行多次測(cè)量，為了滿足要求在使用氙燈光源的時(shí)候就需要頻繁對(duì)氙燈進(jìn)行點(diǎn)亮操作，但是氙燈在重復(fù)熄滅點(diǎn)亮過(guò)程中需要300秒左右的時(shí)間進(jìn)行風(fēng)冷冷卻，這很大程度上影響了研究的效率。在實(shí)踐過(guò)程中通常會(huì)讓氙燈處于常亮狀態(tài)，但是這種操作方式又會(huì)損傷設(shè)備，影響光源的使用壽命。LED太陽(yáng)光模擬器很好的解決了以上問(wèn)題，LED太陽(yáng)光模擬器的開(kāi)機(jī)間隔只有100毫秒并且重復(fù)點(diǎn)亮不影響LED光源使用壽命。
● 光譜可調(diào)：LED太陽(yáng)光模擬器是通過(guò)不同波長(zhǎng)LED經(jīng)過(guò)光學(xué)積分器組合起來(lái)的，因此每一個(gè)波段的光譜都可獨(dú)立控制，甚至每一個(gè)燈珠都可獨(dú)立控制。
● 光譜長(zhǎng)期穩(wěn)定性：LED在長(zhǎng)期使用后仍能保持光源波長(zhǎng)穩(wěn)定、功率不衰減，因此能長(zhǎng)期保持光譜的穩(wěn)定性
LED太陽(yáng)光模擬器在鈣鈦礦研究中有著顯著應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，但是目前國(guó)外進(jìn)口設(shè)備價(jià)格昂貴，售后服務(wù)能力不足等因素使得國(guó)內(nèi)研究院所不得不還是采用基于氙燈的老式太陽(yáng)光模擬器，經(jīng)過(guò)歷時(shí)2年的探索，武漢班固科技有限公司研發(fā)設(shè)計(jì)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)LED太陽(yáng)光模擬器，產(chǎn)品整體性能媲美國(guó)外同類產(chǎn)品，結(jié)合國(guó)內(nèi)用戶的使用習(xí)慣做了大量細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)，產(chǎn)品在光譜匹配度、輻照不均勻度、輻照不穩(wěn)定度均能達(dá)到最新標(biāo)準(zhǔn)的A+級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
在產(chǎn)品配套上，我公司專門研發(fā)了針對(duì)于鈣鈦礦研究使用的配套軟件產(chǎn)品，可對(duì)太陽(yáng)光模擬器、源表進(jìn)行協(xié)同交互編程控制，軟件亦可自動(dòng)繪制IV曲線并保存各項(xiàng)測(cè)試數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)支持各種數(shù)據(jù)庫(kù)格式導(dǎo)出功能，方便對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行進(jìn)一步分析等，軟件基于開(kāi)放式架構(gòu)，亦可按照用戶要求進(jìn)行相關(guān)功能開(kāi)發(fā)。
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