本文主要比較了基于氙燈和基于LED的太陽能模擬器在光譜匹配、時間穩(wěn)定性和光照均勻性等方面的性能。通過測量多種太陽能電池的電流-電壓（I-V）響應(yīng)和光譜響應(yīng)（SR），評估了兩種模擬器在模擬太陽光（AM1.5G光譜）時的表現(xiàn)。結(jié)果表明，LED模擬器在穩(wěn)定性、靈活性和光譜匹配精度上優(yōu)于氙燈模擬器。

氙燈模擬器、LED模擬器的優(yōu)劣勢

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太陽模擬器的性能通過光譜匹配度（AM1.5G）、時間穩(wěn)定性、空間均勻性三項(xiàng)指標(biāo)評級（AAA 為最高等級），國際標(biāo)準(zhǔn)由 IEC、JIS、ASTM 制定。

氙燈模擬器的現(xiàn)狀

氙燈模擬器過去15-20 年占主導(dǎo)地位，光譜連續(xù)均勻，但存在老化導(dǎo)致光譜偏移（藍(lán)光減少、紅光增加）、發(fā)熱量大、壽命短（約1000 小時）等缺點(diǎn)。

LED模擬器的優(yōu)勢

LED 模擬器通過多波長組合可靈活匹配 AM1.5G 光譜，具有壽命長（5 萬 - 10 萬小時）、發(fā)熱少、穩(wěn)定性高、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。

實(shí)驗(yàn)對比氙燈模擬器和LED模擬器在光譜匹配、光伏電池I-V 響應(yīng)、光譜失配校正、溫度效應(yīng)等方面的表現(xiàn)。

光譜匹配度

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光譜匹配度對比（紅色：LED 模擬器光譜藍(lán)色：氙燈模擬器光譜）

LED 模擬器：積分輻照度（760 W/m2）更接近 AM1.5G（756 W/m2），且可通過調(diào)節(jié)單個 LED 波長優(yōu)化局部光譜（如增強(qiáng)或減弱特定波段）。

氙燈模擬器：400-700 nm 輻照度顯著高于 AM1.5G（整體輻照度 818 W/m2），存在 “藍(lán)光過?！?問題，且老化后光譜會紅移。

LED 模擬器對AM1.5G 的整體光譜匹配更精準(zhǔn)、靈活，氙燈模擬器存在固有光譜偏移風(fēng)險。

I-V 響應(yīng)對比

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I-V 曲線對比（黑色：氙燈模擬器紅色：LED 模擬器）

氙燈模擬器在接近Voc處電流略低（灰色殘差線左偏），推測由氙燈發(fā)熱導(dǎo)致電池溫度升高、Voc下降。

LED模擬器數(shù)據(jù)重復(fù)性更好（方差更低），體現(xiàn)其輸出穩(wěn)定性優(yōu)勢。

兩者對光伏電池的I-V 響應(yīng)等效，但LED 模擬器因低熱效應(yīng)更適合精確溫控場景。

光譜失配校正

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光譜響應(yīng)（SR）曲線

氙燈模擬器在400-700 nm 輻照度過高，導(dǎo)致非晶硅等短波敏感材料的Isc測量值偏大；LED 模擬器因光譜匹配更優(yōu)，失配誤差更小。

LED 模擬器的光譜靈活性可降低不同材料的失配誤差，尤其適用于薄膜太陽能電池。

非晶硅薄膜的I-V 曲線（光譜失配校正前后）

校正前：氙燈模擬器Isc=28.8mA，LED模擬器Isc=25.1 mA，差異14.7%。校正后：應(yīng)用光譜失配因子后，兩者曲線重合。

氙燈模擬器的光譜失配導(dǎo)致非晶硅薄膜的Isc被高估，LED模擬器無需校正即可接近AM1.5G 真實(shí)值。LED模擬器的光譜精度可減少實(shí)驗(yàn)中的失配校正需求，提升數(shù)據(jù)可靠性。

其他性能對比

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綜上所述，LED太陽模擬器憑借其光譜調(diào)控靈活性、低熱效應(yīng)和長期穩(wěn)定性，展現(xiàn)了替代傳統(tǒng)氙燈技術(shù)的顯著潛力。

展望未來，隨著深紫外（<400 nm）和遠(yuǎn)紅外（>1100 nm）LED 的開發(fā)、自校準(zhǔn)光譜系統(tǒng)的集成，以及光學(xué)設(shè)計(jì)的優(yōu)化，LED 模擬器有望實(shí)現(xiàn)全太陽光譜（AM0/AM1.5G）的無縫覆蓋，進(jìn)一步提升在空間光伏、多結(jié)電池等前沿領(lǐng)域的適用性。與此同時，氙燈模擬器在高輻照度場景中仍具短期優(yōu)勢，但其固有的發(fā)熱、老化和安全隱患問題，終將推動行業(yè)向更智能、更可靠的LED技術(shù)轉(zhuǎn)型。

Luminbox AAA級太陽光模擬器

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Luminbox太陽光模擬器采用先進(jìn)光束準(zhǔn)直技術(shù)與高均勻光斑設(shè)計(jì)，精準(zhǔn)復(fù)現(xiàn)AM1.5G太陽光譜，輻照輸出穩(wěn)定，為實(shí)驗(yàn)室提供高效可靠的光照測試解決方案。

AAA級性能：光譜匹配度符合IEC60904-9標(biāo)準(zhǔn) AAA級，可達(dá)實(shí)驗(yàn)室校準(zhǔn)精度；

長效穩(wěn)定：優(yōu)化光源設(shè)計(jì)大幅降低維護(hù)頻率，減少校準(zhǔn)與停機(jī)時間，提升實(shí)驗(yàn)效率；

應(yīng)用場景：可選配光學(xué)濾鏡，靈活模擬室內(nèi)外日光環(huán)境，滿足多元測試需求。以

Luminbox太陽光模擬器為代表的LED太陽模擬器憑借光譜調(diào)控靈活性、低熱穩(wěn)定性等優(yōu)勢，已成為替代傳統(tǒng)氙燈技術(shù)的重要方向。

原文參考：COMPARISON OF XENON LAMP-BASED AND LED-BASED SOLAR SIMULATORS

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