文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
太阳能模拟器对光伏测试的影响与最优化光学设计
姓名:刘锋
申请学位级别:硕士
专业:光学工程
指导教师:徐林
20081201
上海交通大学硕士学位论文
太阳能模拟器对光伏测试的影响与最优化光学设计
摘要
太阳能模拟器是一种用灯光源来模拟太阳辐射的装置,是光伏器件
室内测试的必需设备之一。由于太阳能模拟器提供的模拟光与标准测试
条件要求的太阳辐射存在较大差异,光伏测试结果的准确性会受到影响。
本文先是针对模拟器光学性能对光伏测试的影响进行了研究,继而在太
阳能模拟器光学设计与优化方面做一些工作。
本文主要内容可分为三部分:
①太阳能模拟器光学性能对光伏测试的影响,包括第二章和第三章
部分内容;
②太阳能模拟器的光学设计与优化,包括第三章和第四章;
③三种特殊模拟器的初步光学设计,包括第五章;
在第一部分中,我们主要分析了太阳能模拟器的辐照均匀性和光谱
失配这两大因素对光伏测试的影响:首先,通过设计辐照不均匀性实验
以及引入人工神经网络黑匣子和 LambertW 函数,我们分析了太阳能模
拟器的辐照均匀性、太阳电池的光照伏安特性和太阳电池的等效电路参
数这三者之间的联系;其次,通过对太阳能模拟器的辐射光谱、太阳电
池的光谱响应和太阳电池的短路电流这三者关系的理论推导,我们讨论
了太阳能模拟器光谱失配及其校正方法中的一些问题。这些研究结果表
明,设计性能优异的太阳能模拟器是消除光学性能对光伏测试影响最直
接有效的途径。
在第二部分中,我们主要研究了 A 级辐照均匀性和 A 级辐射光谱的
太阳能模拟器最优化光学设计:首先,我们细致测量了常用于太阳能模
拟器的脉冲氙灯的光谱特性;其次,通过使用人工神经网络与光学仿真
软件 TracePro 相结合的方法,我们设计了一个 A 级辐照均匀性(<±2%)
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的大面积太阳能模拟器;最后,我们使用光学薄膜设计软件 Macleod 设
计了太阳光谱拟合滤光片,使太阳能模拟器光谱失配度达到了 A 级
(<±25%)。
在第三部分中,我们对用于聚光太阳电池测试的高倍聚光太阳能模
拟器,用于光伏组件耐候测试的紫外加速太阳能模拟器,以及用于薄膜
电池测试的太阳能模拟器进行了初步的光学设计和分析。
本文的意义在于提出了一些新的方法用于太阳能模拟器的光学设
计,并使设计成果转换成了相关产品,对于提高光伏测试的准确性有着
积极的意义。

关键字:太阳模拟器,辐照均匀性,光谱,人工神经网络,LambertW 函
数

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上海交通大学硕士学位论文
THE INFLUENCE ON PHOTOVOLTAIC TESTING AND
OPTIMUN OPTICAL DESIGN OF SOLAR SIMULATOR
ABSTRACT
Solar simulator is such an equipment that lamp light is used for
simulating sunlight, which is indispensable to testing photovoltaic device
indoor. Due to huge differences between the simulating light and sunlight
described in the standard testing condition (STC), the accuracy of
photovoltaic test report will be worse. In this paper, what the affects of the
solar simulators’ performance on the photovoltaic test report have been
introduced elaborately. And then some researches about optimal optics design
of solar simulator have pleted essfully.
The content of this paper can be divided to 3 parts:
① the influence of solar simulator’s performance on pho