AM1.5G 标准光谱太阳光模拟器以标准光谱匹配设计配合标准电池,用于光伏器件效率的测量与标定。AM1.5G 是国际通用的地面光伏测试条件,它把阳光穿过大气层后的光谱分布与总辐照水平固定下来;设备要做的,是在实验室里把这套条件稳定地复现出来。上海科迎法电气为该机型配置 220×220mm 光斑,覆盖 G1、M6、M10 与 G12 四种主流片型,面积支持定制。

标准测试条件的价值在于可比较。实验室里没有真实太阳那种长期稳定的光照,若每台设备各按各的条件去测,效率数字之间就无法对话。AM1.5G 是国际公认的地面光伏标准测试条件,它规定了阳光穿过大气层后的光谱分布与总辐照水平,让不同实验室、不同批次、不同供应商的测量结果落在同一把尺子上。
先弄清 AM 的意思。太阳光斜穿大气层时,路径比垂直穿过更长,沿途被吸收与散射的成分也更多。大气质量(简称 AM)就是描述这条路径长度的量:AM1 指太阳垂直穿过大气层到达海平面;AM1.5 相当于 1.5 个大气厚度,此时太阳天顶角为 θ=48.2°,是地面光伏测试取定的角度。再往外看,AM0 指大气层外的太阳辐照,用于太空电力电池,与地面测试并不通用。相关标准里还有一组描述地面日光照度的数据:AM1.5 条件下的日光照度约为 109,870 lux,对应约 1000.4 W/m² 的总辐照水平,这组数值正是设备要逼近的目标。AM0、AM1.5 与天顶角之间的关系,太阳光模拟器技术原理里有更完整的推导。
把条件复现到设备上,关键落在两件事:光谱要贴住标准分布,量值要有可追溯的参照。前者决定器件收到的能量像不像真实日光,后者决定读出的数字能否溯源。本机型采用 220×220mm 光斑配合标准电池完成量值传递,覆盖 G1、M6、M10 与 G12 四种片型,对应 158.75mm、166mm、182mm 与 210mm 四种边长规格,有效辐照面可按实际需求定制。
| 参数项 | 规格 / 定制口径 |
|---|---|
| 机型档位 | 220mm 级光斑机型 |
| 光谱类型 | AM1.5G 标准光谱 |
| 光斑尺寸 | 220×220mm |
| 光谱等级 | AAA级 |
| 光源 | 1000W 氙灯 |
| 光谱区间 | 380–1100nm |
| 适配片型 | G1 / M6 / M10 / G12(158.75 / 166 / 182 / 210mm) |
| 辐照度 | 按标准测试条件设定 |
| 辐照不均匀性 | 达 A级,均场方式按有效辐照面设计 |
| 时间不稳定性 | 达 A级,按出光方式与稳定时长确定 |
| 标准电池配合 | 按量值传递与标定方案配置 |
| 出光方向 | 以垂直向下为主,可按工位调整 |
| 控制方式 | 支持手动与程序控制,接口按现场链路确定 |
| 供电要求 | 按现场电力条件与整机功率核定 |
|---|
单机型的规格集中在一张表上,便于逐项对照。若要把本机型与其他整机放在一起看,可参见太阳光模拟器产品中心。
光谱匹配度、辐照不均匀性与时间不稳定性是衡量太阳光模拟器的三项核心指标,标准光谱机型同样按这三项交付,本机型三项均达 A级,综合等级为 AAA级。下面分别说明这三项在这台设备上落到什么位置。
光谱匹配度衡量输出光谱与标准光谱分布的接近程度,在标准光谱机型上,这里的标准指的就是 AM1.5G。设备的比对基准是标准辐照度分布,输出光谱在 380–1100nm 区间内需贴住它,这一段覆盖可见光与近红外,正是硅基电池的主要响应区。光源本身给出连续光谱,光谱的最终形态由光源与滤光组合共同决定,等级则按标准的分级口径判定,本机型这一项达 A级。
辐照不均匀性考察有效照射面内各点辐照度是否齐平。220×220mm 的光斑要覆盖一整片主流片型,片内各点若能量不齐,同一片电池测出的效率就会随位置变化,标定的意义随之打折。设备靠均场光路把光束摊开,压平中心与边缘的能量差,让整片落在同一光照水平上,这一项达 A级。
时间不稳定性指辐照度在观测间隔内的最大相对偏差。标定工作常常要在较长时间里反复测量同一批器件,标准电池传递量值的过程也对光强的平稳性提出要求:若光强随时间缓慢漂移,前后两次标定就对不上,量值传递的链条随之松动。设备在供电与光路上做稳定设计,让输出在测量期间保持平稳,这一项达 A级。
本机型等级:三项指标均达 A级,综合等级为 AAA级。

光源采用 1000W 氙灯。氙灯的能量分布连续,覆盖可见与近红外,光谱形态与太阳光较为接近,是复现 AM1.5G 条件的主力光源,按氙灯做整机设计的路线见氙灯稳态太阳光模拟器;灯管的发光强度与位置稳定性直接决定输出的重复性,因此灯管与反光碗按光斑尺寸配套选型。
光学系统的任务是把 1000W 的能量均匀铺到 220×220mm 的辐照面上,并让光束在有效面内保持一致的入射条件。均场环节采用阵列式透镜组配合复眼透镜,即双复眼透镜组合,先把光束中的热点打散再重新叠加,让片内各点落在同一辐照水平。出光方向以垂直向下为主,片状样品平放、光自上而下投照,取放与接线都方便,受工位限制时也可采用其他方向。
光斑尺寸与片型是配套关系。220×220mm 覆盖 G1 到 G12 四种边长规格时,样品可整片落入有效辐照面,不必分区拼接,边缘留出定位余量即可;只测单片、不需要整片覆盖的场合,可看光伏电池片太阳光模拟器。光谱与标准分布之间的偏差如何控制、滤光如何配合,可参考光谱失配怎么控制。
光强的平稳依赖供电的平稳。整机以开关电源供电,配合继电器、空气开关与浪涌保护器抑制电网波动,交流接触器控制主回路通断,柜内设温控,避免电气腔体温度过高影响元件与输出。灯管点亮后的稳定阶段与测量时刻需在控制上对齐,避免在光强尚未稳定时开始采样。
安全设计覆盖操作侧与设备侧。灯源箱外盖设安全锁,开盖即自动熄灯,避免误触发时直视出光口;机内温度检测配合自锁,越限时先切断输出。散热风扇在关机后延时断电,带走灯管与腔体的余热。控制方式支持手动与程序控制,接口按现场链路确定,便于与测量系统联动。
以上为常用配置项,最终以被测件规格、标定方案与现场条件确定;超出列表的需求同样支持定制。
主场景是光伏器件的效率测量与标定。电池片与组件在 AM1.5G 条件下测量电流—电压特性,据此换算开路电压、短路电流、最大功率与填充因子,判断器件是否达到标称档位。由于测试条件统一,测出的效率可以在不同批次之间、不同供应商之间横向比较,这是标准光谱机型存在的根本理由;同一条业务线上的整机,可看光伏测试太阳光模拟器。
另一类常见用法是来料与批次之间的量值比对。供方与需方需要在同一光照条件下测量同一批片,量值才有共同参照;设备出厂前完成第三方校准并随附报告,可作为双方比对的基准。
一类场景是第三方检测与复核。既有的效率结论要经得起复现,就得有一套可追溯的光照条件;标准光谱机型本身把条件固定下来,复测结果与原始结论才有可比的基础。
还有一类场景是研发验证。新工艺、新浆料或新钝化方案的效果,需要在同一标准条件下与对照样品比对,才能判断改进是否真的发生。片型与标定方案怎么对应、光源怎么选,可参考光伏器件效率标定怎么选光源。
标准电池是这台设备的核心配套。它的作用是量值传递:先用标准电池把设备的光照条件标定到标准值,再用标定后的条件去测被测器件,器件的效率才能溯源到统一的量值链条上。标准电池的选取与使用周期按标定方案确定。
测量侧可接入电性能测量系统,读取短路电流、开路电压、最大功率、填充因子与效率等参数,并把测量期间同步采集的数据换算成曲线,这套链路由IV测试太阳光模拟器专门承担。样品台按片型配置定位方案,让每片样品落在同一位置,减少位置差异带来的读数波动。标准电池怎么用、标定怎么排期,可参考标准电池怎么配合使用。
本机型的型号由若干段组成,依次标识产品系列、光斑尺寸、光谱等级、光谱类型与序号。读懂其中三段就能判断设备定位:光斑尺寸段决定有效辐照面能覆盖多大的片型,本机型对应 220mm 级;光谱等级段里的代号表示三项指标的组合,本机型为三项全 A 的代号;光谱类型段标出测试条件,AM1.5G 即指地面标准光谱条件,是这台设备所有指标的比对基准。
选型时先看片型。把产线在用的规格列出,确认最大边长落在有效辐照面内,本机型覆盖 G1 到 G12,即 158.75mm 到 210mm 的区间;若要一次覆盖整块组件,需换更大辐照面的机型,见大面积稳态太阳光模拟器。再看标准电池与标定方案,量值传递链条要事先想清楚。最后确认数据链路,测量系统、接口与导出格式要与既有流程对齐。把片型范围、标准电池方案与数据链路三项一并提出,方案就能一次对上。
Q1:AM1.5G 到底是什么意思?
A:它是一套地面光伏测试条件。太阳光斜穿大气层时路径变长,大气质量(AM)用来描述这条路径的长度;AM1.5 相当于 1.5 个大气厚度,此时太阳天顶角为 θ=48.2°。字母 G 表示包含直射与散射的总辐照,是地面组件实际接收到的阳光形态,因此成为国际通用的测试基准。
Q2:AM1.5G 和 AM0 有什么区别?
A:两者对应的位置不同。AM0 指大气层外的太阳辐照,用于太空电力电池的测试;AM1.5G 指阳光穿过 1.5 个大气厚度后到达地面的条件,用于地面光伏器件。大气层会吸收与散射掉一部分波段,两者的光谱分布并不相同,测试条件也不能互换。
Q3:光谱失配是怎么控制的?
A:靠光源与滤光组合配合。氙灯本身给出连续光谱,接近日光形态;在此基础上用滤光组件把偏离标准分布的部分修正,使输出在比对区间内贴住 AM1.5G 的辐照度分布。设备出厂前经第三方计量机构检测,光谱匹配等级按标准的分级口径判定。
Q4:标准电池在这套系统里起什么作用?
A:起量值传递的作用。标准电池自身的光谱响应经过标定,用它先把设备的光照条件定到标准值,再用这条件去测被测器件,测出的效率才能溯源。没有这一步,测出的数字只是设备内部的相对值,无法与其他实验室的数据对齐。
Q5:产线用的是 210mm 片,这台能测吗?
A:可以。本机型覆盖 G1、M6、M10 与 G12 四种片型,对应 158.75mm、166mm、182mm 与 210mm 四种边长,210mm 片在覆盖范围内。若后续要测更大规格或整块组件,可评估扩展有效辐照面的方案。
Q6:光斑 220×220mm 够用吗?
A:对片级测试够用。一片主流规格电池的边长在 158.75mm 到 210mm 之间,220×220mm 的有效面可整片纳入,并留出定位余量,不必分区拼接。若要一次覆盖整块组件,则需要更大辐照面的机型,这属于另一个量级的选择。
Q7:同一批片分几天测,结果能比吗?
A:可以,前提是设备的光强在多次测量之间保持一致。设备在供电与光路上做稳定设计,时间不稳定性达 A级;若测试跨越较长时间,建议在每批测量前后用标准电池复核一次光照条件,把可能的漂移记录下来。
Q8:场地和供电要提前准备什么?
A:主要是三件事。测试区要有遮光条件,避免外界光影响读数;工位要留出样品取放与接线的操作空间;供电容量按设备实际配置核对,现场电力条件与设备配置需在方案阶段确认。场地通风也建议一并考虑。
设备按统一的制造流程组织生产,从设计、图纸审批、采购与来料检验,到装配调试、性能校正、质量检验与包装发货,各环节留档;交货前由第三方计量机构完成校准,校准报告与设备同批发运。关键光学与电学指标在出厂前复测确认,避免带问题出厂。
现场安装分两步。先就位并接通供电与光路,再完成光路对准与通电试运行,确认有效辐照面完整覆盖被测片型;随后把测量系统与标准电池接入,试测一组样品核对读数。测试区的遮光、操作通道与供电容量在现场一并核对。
售后由科迎法承担,提供技术支持与快速响应,质保期内完整售后,质保期外可安排有偿上门服务,并覆盖全生命周期的保养维护。要把片型范围、标准电池方案与有效辐照面逐项谈定,可通过联系科迎法提交选型需求。
本机型的同类应用可参考电池片效率标定、来料量值比对与第三方复核等场景,更多实例见太阳光模拟器行业应用案例。要看三项核心指标的等级体系如何构成,可看AAA级太阳光模拟器;整块组件的功率标定,见组件功率标定太阳光模拟器;多光源阵列形式的整机方案,可参考多光源阵列太阳光模拟器;按片型横向比较各系列参数,可看太阳光模拟器产品中心。