河北一整套太阳能路灯价格

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太阳辐射的基本特性

描述光的相关概念

发光强度

按照1979年第16届国际计量会议（CGPN)确定，以坎德拉（cd)为发光强度的计量单位。 坎德拉是指光源在给定的方向上的光强度.该光源发出频率为540X1 012 Hz的光学辐射.且 在此方向上的辐射强度为1 683 W Sr(瓦[特]每球面度）。

光通量

光通量的单位是流明（1 m).它用来计量所发出的总光量，发光强度为1 cd的点光源.向周 围空间均匀发出lm的光能量。

光照度

光照度(简称照度）指照射于一表面的光强度，它用勒克斯（lx)作为单位，当11m光通量的 光强射到1 nr面枳上时.该面积所受的光照度就是1 lx。

辐照度

辐照度通常称为光强，即人射到单位面积上的光功率，单位是W/m:或mW/cm2。

辐照度及其均匀性

对于空间应用，规定的标准辐照度为1 367 W/m2(另一种较早的标准规定为1 353 W/m2)， 对于地面应用，规定的标准辐照度为1 〇〇〇 W/ m2。实际上地面阳光和很多复杂因素有关，这一 数值仅在特定的时间及理想的气候和地理条件下才能获得。地面上比较常见的辐射照度是在 600?900 W rrr,除了辐照度数值范围以外，太阳辐射的特点之一是其均匀性.这种均匀性保

证了同一太阳能电池方阵上各点的辐照度相同。

光谱分布

太阳能电池对于不同波长的光具有不同的响应.即总辐照度相同而光谱成分不同的光照 射到同一太阳能电池上.其效果是不同的.太阳光是各种波长的复合光.它所含的光谱成分组 成光谱分布曲线，而且其光谱分布也随地点、时间及其他条件的差异而不同，在大气层外空间 情况很简单，太阳光谱几乎相当于6 000 K的黑体辐射光谱，称为AMO光谱。在地面上，由于 太阳光透过大气层后被吸收掉一部分.这种吸收和大气层的厚度及组成有关.因此是选择性吸 收，结果导致非常复杂的光谱分布。而目.随着太阳天顶角的变化?阳光透射的途径不同.吸收 情况也不同，所以地面阳光的光谱随时都在变化。因此从测试的角度来考虑，需要规定一个标 准的地面太阳光谱分布。目前国内外的标准都规定.在晴朗的气候条件下?当太阳透过大气层 到达地面所经过的路程为大气层厚度的1.5倍时.其光谱为标准地面太阳光谱.简称AM1. 5 标准太阳光谱。此时太阳的天顶角为48. 19°.这样规定的原因是这种情况在地面上比较有代 表性。

总辐射和间接辐射

在大气层外.太阳光在真空中辐射.没有任何漫射现象.全部太阳辐射都直接从太阳上照 射过来。地面上的情况则不同.一部分太阳光直接从太阳上照射下来.而另一部分则来自大气 层或周围环境的散射，前者称为直接辐射.后者称为天空辐射。两部分合起来称为总辐射，在 正常的大气条件下.直接辐射占总辐射的7 ?丨以上.否则就是大气条件不正常所致.如由于云 层反射或严重的大气污染所致。

太阳辐照稳定性

天气晴朗时.阳光辐照是非常稳定的，仅随高度角而缓慢的变化.当天空有浮云或严重的 气流影响时才会产生不稳定现象?这种气候条件不适宜于测量*：阳能电池.否则会得到不确定 的结果。

8.2太阳模拟器

综上所述.标准地面阳光条件具有1 〇〇〇 w, m:的辐照度.AM1. 5的太阳光谱及足够好的 均匀性和稳定性，这样的标准阳光在室外能找到的机会很少.而A；阳能电池义在这种条件 下测量，因此，的办法是用人造光源来模拟太阳光.即太阳模拟器。

8.2. 1稳态太阳模拟器和脉冲式太阳模拟器

稳态太阳模拟器是在丁作时输出辐照度稳定不变的太阳模拟器.它的优点是能提供连续 照射的标准太阳光，使测M工作能从容不迫地进行。缺点是为了获得较大的辐照面积，它的光 学系统及光源的供电系统彳丨?:常庞大，因此比较适合于制造小面枳太阳模拟器。脉冲式太阳模 拟器在丁件时并不连续发光，R在很短的时间内（通常是毫秒量级以下）以脉冲形式发光。其 优点是瞬间功率可以很大.而平均功率却很小。其缺点是由于测试丁作在极短的时间内进行， 

因此数据采集系统相当复杂.在大面积太阳能电池组件测量时.目般都采用脉冲式太阳模 拟器.用计算机进行数据采集和处理。

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太阳模拟器的电光源及滤光装置

用来装置太阳模拟器的电光源通常有以下儿种：

卤光灯

简易型太阳模拟器常用卤光灯来装置。但卤光灯的色温值在2 300 K左右，它的光谱和 日光相差很远，红外线含量太多，紫外线含量太少。作为廉价的太阳模拟器避免采用昂贵的滤 光设备，通常用3 c m厚的水膜来滤除一部分红外线.使它近红外区的光谱适当改善.但却无法 补充过少的紫外线。

冷光灯

冷光灯是由肉光灯和--种介质膜反射镜构成的组合装置。这种反射镜对红外线几乎是透 明的.而对其余光线却能起良好的反射作用3因此.经反射后红外线大大减弱而其他光线却成 倍增加。和卤光灯相比?冷光灯的圯谱有了大幅度的改善，而且避免了非常累赘的水膜滤光装 置。因此.目前简易型太阳模拟器多数采用冷光灯》为了使它的色温尽可能地提高些，和冷光 罩配合的光钨灯常设计成高色温.可达3 400 K，但使它的寿命大大缩短，额定寿命仅50小时， 因此需经常更换。

氙灯

氙灯的光谱分布从总的情况来看比较接近于日光，但在〇. 8 pm?0. 1 m有红外线.比太阳 光大几倍。因此.用滤光片滤除.现代的精密太阳模拟器几乎都用氙灯做电源.主要原因 是其光谱比较接近日光.只要分别加上不同的滤光片即可获得AM0或AM1. 5等不同的太阳 光谱=氙灯模拟器的缺点从光学方面来号虑是它的光斑很不均匀，需要有一套复杂的光学积 分装置来使光斑均匀。从电路来考虑是它需要一套复杂而比较庞大的电源及起辉装置。总的 来说，氙灯模拟器的缺点是装置复杂.价格昂贵.特别是有效辐照面枳很难做得很大。

脉冲氙灯

脉冲式太阳模拟选用各种脉冲氙灯作为光源.这种光源的特点是能在短时间内发出比一 般光源强若干倍的强光.而且光谱特性比稳态氙灯更接近于日光。由于亮度高通常可放在离 太阳能电池较远的位置进行测量，因此改善了辐照均匀性，可得到大面积的均匀光斑。

8.3太m模拟器光学特性的检测

3. 1辐照不均匀度的检测

辐照不均匀度是对测试平面上不同点的辐照度来说，当辐照度不随时间改变时.辐照不均 匀度按下式计算： 

在测量单体太阳能电池时，辐照不均匀度应使用不超过待测电池面积1 / 4的检测电池来 检测。在测量组件时，应使用不超过待测组件面积1 / U)的检测电池来检测。

8.3.2辐照不稳定的检测

8.3.3光谱失配误差计算

光谱失配误差为

J E-F T.AM 1. 5 (A ) — Fs. AM 1. > (A) ] [ /i (A) — l]dA (8-3)

式中，FT.AM1.5(A)和FS.AM1.5(A)分别是被测电池（T)和标准电池（s)在AMI. 5状态下的相对 光谱电流，即光谱电流/XA)与短路电流/之比。

FT,AM 1. 5 (久）' ZT.AML(A) — /'T.AM 1 (A) (8-4)

?T,AM “(AkU i. —i

FS,AM 1. ■ (A ) G’AMl (A) _ i-： (A) (8-5)

? TS.AM (A)dA is.AM i - *

? ^ T.AMl. - ^ A ) clA (8-6)

?S. AMI. * ( A ) cU (8-7)

B(A) — 1定义为光谱，它表示太阳模拟器光谱辐照度和AM1.5的光谱辐照度。 e._. 5 (A)的相对偏差：

即

B(A)=?'(:）、 (8-9)

e.AM 丨 ' (又）

由上述容易看到，在两种特殊情况下光谱失配误差消失：一种情况是太阳模拟器的光谱和 标准太阳光谱完全一致；另一种情况是被测太阳能电池的光谱响应和标准太阳能电池的光谱 响应完全一致。这两种特殊情况都难以严格地实现.而两种情况相比之下，后一种情况更难实 现，因为待测太阳能电池是多种多样的.不可能每一片待测电池都配上和它光谱响应完全一致 的标准太阳能电池。光谱响应之所难于控制，一方面出于工艺上的原因.在众多复杂因素的影 响下，即使是同工艺、同结构、同材料，甚至是同?批生产出来的太阳能电池.也不能具有 完全相同的光谱响应；另一方面来自测试的困难，圯谱响应的测编：耍比伏安特性测试麻烦得 多，也不易测量正确，不可能在测量伏安特性之前先把每片太阳能电池的光谱响应测量一下。 

因此为了改善光谱匹配，好的办法是设计光谱分布和标准太阳光谱非常接近的精密型太阳 模拟器.从而对太阳能电池的光谱响应不必再提出要求。

8.4单体太阳能电池测试

测量太阳能电池的电性能归结为测量它的伏安特性，由于伏安特性与测试条件有关， 在统一的规定的标准测试条件下进行测量.或将测量结果换算到标准测试条件，才能鉴定太阳 能电池电性能的好坏.标准测试条件包括标准太阳光（标准光谱和标准辐照度）和标准测试温 度，温度可以人丁.控制。标准太阳光可以人工模拟，或在自然条件下寻找。使用模拟阳光，光 谱分布取决于电光源的种类、滤光及反光系统。总辐照度可以用标准太阳能电池短路电流的 标定值来校准。为了减少光谱失配误差，模拟阳光的光谱应尽量接近标准阳光光谱，或选用和 被测量电池光谱响应基本相同的标准太阳能电池。

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