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太阳能模拟器滤光片的研制

施洋  
【摘要】: 太阳能模拟器是模拟太阳光辐照特性的一种工具,可以模拟不同大气质量条件下的太阳光谱特性如太阳光谱总辐照度、辐照不均匀度、辐照不稳定度等。太阳能模拟器的应用非常广泛,如在航天技术中用来模拟卫星空间环境的大型太阳能模拟器,在卫星姿态控制、太阳敏感器地面模拟试验与标定中用到的小型太阳能模拟器。在太阳能光伏产业中,太阳能模拟器主要用于太阳能电池的检测与标定。 太阳能模拟器中,滤光片的性能好坏决定了太阳能模拟器的优劣,而且它在模拟器的成本中占有较大的比例。本课题的主要研究内容是设计并制备出用于太阳能电池测试的太阳能模拟器滤光片,其中包括Air Mass 1.5G(AM1.5G)、AM0和AM1三种型号的滤光片。 首先,依据标准大气光谱AM1.5G、AM0、AM1与标准氙灯光谱曲线,获得了这三种太阳能模拟器滤光片的光谱曲线及其透射率光谱指标要求。用TFC膜系设计软件分别设计出这三种不同的滤光片,用J.A.Woollam M-2000UI椭偏仪对二氧化钛(TiO2)薄膜近红外波段的光学特性进行了研究,在此基础上对三种膜系进行了优化分析以及允差和敏感层分析。采用离子束辅助电子束热蒸发技术和短波控制长波以及变波长的膜厚控制技术分别制备了这三种滤光片。其光谱测试结果表明,所镀制的这三种滤光片均满足光谱透过率的要求。其中AM1.5G滤光片在中心波长950nm处的透射率T=15%,半宽度350nm;400-750nm波段内,平均透射率Ta≥95%,1200-1400nm内平均透射率Ta≥92%。AM1.5G滤光片的光谱辐照度测试结果表明,其光谱辐照匹配度在0.89-1.09之间,满足A类滤光片要求。


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