做光伏电池测试或者材料老化研究的同行都清楚太阳光模拟器的核心任务只有一个在实验室里复现标准太阳光谱。但问题是单一光源很难同时满足全光谱覆盖和高精度匹配两个要求。氙灯的光谱在可见光和近红外波段表现不错但紫外波段偏弱红外波段又有尖峰。LED的光谱可以精确调控但单个LED只能覆盖窄波段拼出来的光谱存在“谷”和“峰”平滑度不如氙灯。于是双光源方案应运而生——把氙灯和LED装在一台设备里让它们各取所长。双光源的两种主流方案目前市面上的双光源太阳光模拟器主要有两种技术路线。氙灯卤素灯组合这是相对传统的方案。氙灯负责300-700nm波段卤素灯补充700-1700nm的红外波段通过椭球反射镜和滤光片组实现光谱拼接。日本SAN-EI公司的双灯模拟器采用这种方案光谱不匹配度小于±5%均匀性和稳定性都远超AAA级标准要求。长三角太阳能光伏技术创新中心的双光源太阳模拟器也采用金卤灯/汞灯组合等级达到AAA并支持AM0和AM1.5切换用于地面及空间电池测试。氙灯LED混合这是近几年兴起的新方向。2012年有研究团队用53种单色LED配合氙灯在380-1000nm波段实现了平均相对误差5.67%的匹配精度均匀性和稳定性均优于±3%。光焱科技的SS-PST100R模拟器也采用氙灯12通道LED混合光源实现250nm-2500nm全波段覆盖。氙灯和LED的先天特性差异这两种方案之所以存在是因为氙灯和LED的特性正好互补。氙灯的光谱是连续天然输出的覆盖185-2600nm尤其在300-700nm波段与AM1.5G标准匹配度高。但氙灯有固有尖峰比如红外波段的特征谱线需要滤光片修正寿命也短大约1000-2000小时。此外氙灯电弧不稳定可能产生“热点”大光斑边缘容易衰减。LED的光谱是离散的由多个准单色光谱叠加而成。但LED可以精准控制特定波段的输出强度支持动态调光寿命超20000小时而且支持稳态/瞬态双模式切换。钙钛矿叠层电池测试中LED模拟器还能通过长脉冲或多步脉冲法外推稳态效率这是氙灯做不到的。双光源的技术难点把两套光源塞进一台设备不是简单拼装那么简单。光谱拼接精度两套光源的光谱要在目标波段上无缝衔接不能有重叠或者断档。需要精确设计滤光片组和光束合并器。光路对准稳定性切换光源后光路要对准不能每次切换都要重新校准。氙灯的热胀冷缩和LED的温度漂移都会影响对准精度。均匀性一致性两种光源经过同一套匀光系统复眼透镜或积分棒但氙灯和LED的光学特性不同保证切换后的均匀性都达标是设计难点。实际应用场景钙钛矿叠层电池测试是双光源的重要应用领域。钙钛矿/硅叠层电池需要顶、底电池精准匹配光电流光谱的细微偏差都可能导致效率测算失真。双光源方案可以灵活调整光谱满足不同材料体系的测试需求。标准认证测试同样需要双光源。AAA级双灯模拟器已应用于中国计量科学研究院等国家级机构用于太阳能电池的计量标准化和标定。选型思路双光源太阳光模拟器是典型的高端设备不是所有实验室都需要。如果只做常规晶硅测试一台AAA级氙灯够用。但如果实验室同时做晶硅和钙钛矿或者从事计量标定和标准认证工作双光源方案的价值就很明显了。选型时关注三点切换后光谱匹配度是否稳定保持在A级均匀性在全光斑范围内是否达标厂家是否有双光源集成经验。双光源的技术门槛比单光源高不少找有成熟案例的厂家更稳妥。上海科迎法电气在双光源太阳光模拟器领域有成熟的集成方案氙灯和LED切换后光路自动对准光谱匹配度在两种模式下都能保持A级适用于钙钛矿/晶硅叠层电池测试及多场景科研需求。