Name: 50 mm x 50 mm AAA 穩態太陽光模擬器
Brand: 光焱科技股份有限公司
SKU: SS-F5-3A

50 mm x 50 mm AAA 穩態太陽光模擬器

型號 : SS-F5-3A

數量 :

SS-F5s 為光焱科技依據 IEC 60904-9 與 ASTM E927 國際標準所研發設計的 A+AA+ 級太陽能模擬器，用以測量太陽能電池效率，其光斑大小為 50 mm x 50 mm。采光纖導光功能，可配合實驗室需求，依據場所任意移動，並自由調整出光方向，便於應用各種領域，也可與手套箱結合。可搭選配光強度調正光圈來做自動光強度變化量測。模擬器搭配電錶可量測 0.1 mA ~ 1A 電流值，適用於各式太陽能電池研究開發。

項目

規格

穩態太陽光模擬器

a. 照射面積：50 mm × 50 mm方形光斑
b. 光譜匹配度：AM1.5 G，<12.5%，A+級
c. 輻射空間均勻性：<2%，A級
d. 時間不穩定性：<1%，A+級
e. 照射模式：光纖導光模式
f. 高耐熱光纖1米
g. 均光系統與光源系統分離設計
h. 300 W氙燈燈源
i. 准直角度：1度半形
j. 關機延遲冷卻系統
k. 可整合手套箱使用
l. 輻射強度：優於1個太陽，最高可達1200 W/m²
m. Shutter開關
n. 過熱自動保護裝置
o. 輻射方向：上下左右四個方向
p. 彩色觸控式螢幕控制
q. 非線性出光控制器，步進電機精密控制
r. 光強變化範圍0-100 %
s. 光強變化精度1 %
t. 最小可達0.02 sun
u. 光強線性自動校準制
v. 自訂多段變光強自動測量（需搭配KA5000）
w. RS232通信介面

選件型號	選件項目	規格
IVS-KA5000	測量軟體	a. EQE測量波長擴展300-1800 nm b. 自動IV測量功能：可測量Vmax/ Imax/ Isc/ Jsc/ Voc/ FF/ Pmax/ Efficiency/ Rs/ Rsh等參數 c. 多重疊圖顯示功能 d. Quick-note功能 e. Semi-log IV顯示功能 f. 支援NI GPIB、USB及RS232連線 g. 支援階梯測量與脈衝測量模式 h. 自動正反向掃描測試 i. 支持雙階段測量 j. 電流時間I-T測量功能 k. 測量前Shutter自動開關控制 l. 正裝和倒裝電池極性切換測量 m. 測量資料自動備份 n. 報表輸出（JPG及CSV） o. 樹狀式測試專案管理 p. 可匯入測量檔案分析
2901A	測量源表	a. Keysight B2901a SMU b. 支援單通道配置 c. 最小電源精度：1 pA/ 1uV；最小量測精度：100 fA/100 nV d. 最大輸出：210 V， 3 A直流/10.5 A脈衝電流 e. 具備任意波形產生和數位轉換功能，量測間隔為 20 us
IVCT	大電流測量源表	a. 電壓量程：±90 V/ ±50 V/ ±20 V/ ±1 V b. 電流量程：±20 A/ ±12 A/ ±8 A/ ±4 A/ ±1 A c. 可測試組件及電池片 d. A/D轉換：三通道同步，16 bit，同步測量電壓、電流、輻照度。 e. 最大測量點數/每條曲線：512 f. 精度：<0.1% g. 溫度：k型熱電偶，解析度0.1攝氏度 h. 資料獲取時間：10 ms~1000 ms i. 可自動正、逆掃描測量
SRC-2020	標準電池	a. 2 cm × 2 cm有效照光面積 b. KG5濾波片（KG3、KG1濾波片） c. 標準lemon介面 d. pt sensor感測器 e. 校準報告：溯源到NREL

◆ Enli Tech SS-F5s 符合IEC 60904-9 中A+AA+級太陽光模擬器標準

IEC 60904-9 國際標準	A+級	A級	Enli Tech SS-F5s
光譜匹配度	0.875-1.125	0.75-1.25	A+
輻照不均勻度	1%	2%	A
時間不穩定度	1%	2%	A+

◆ 光譜匹配度(Spectral Match)
Enli Tech SS-F5s 穩態太陽光模擬器，符合IEC 60904-9中光譜匹配度(Spectral Match)之A+等級標準。光譜匹配度在七個指定光譜範圍內（300-1100 nm），各範圍的光輻照度比例皆為A+等級，亦即每個光譜範圍與標準光譜之偏離百分比必須在87.5%-112.5%之間。

Wavelength	Enli Tech SS-F5s	AM1.5G	Spectral Match	Classification
300-400 nm	5.98 %	5.66 %	1.06	A+
400-500 nm	17.97 %	17.32 %	1.04	A+
500-600 nm	18.50 %	18.77 %	0.99	A+
600-700 nm	17.26 %	17.31 %	1.00	A+
700-800 nm	12.87 %	14.08 %	0.91	A+
800-900 nm	11.87 %	11.77 %	1.01	A+
900-1100 nm	15.54 %	15.10 %	1.03	A+

◆ 輻照不均勻度(Non-uniformity of irradiance)
輻照不均勻度是指太陽光模擬器在指定測試區域的輻照度需達到一定的均勻性；此指標是太陽光模擬器技術指標中最具挑戰的要點指標，如果太陽光模擬器的輻照不均勻超過標準規範的限制，則會大幅影響待測器件的輸出特性與效率，因此，若要達到等級Ａ的規範十分嚴苛，輻照不均勻度需≤2％。
Enli Tech SS-F5s 穩態太陽光模擬器，符合IEC 60904-9中輻照不均勻度(Non-Uniformity of Irradiance)之A等級標準。

◆ 時間不穩定度(Temporal instability)
時間不穩定度，亦為穩定度指標，要求太陽光模擬器輸出光束長時間保持穩定的光照度，以確保燈的波動不會影響到太陽能電池效率測量的準確性。
Enli Tech SS-F5s 穩態太陽光模擬器，符合IEC 60904-9中時間不穩定度(Temporal Instability)之A+等級標準≤1％。

◆ 非線性光強調節
可透過精準的光強調整功能，光強調節範圍0%-100%，進行不同光強度變化之測量。

◆ 高機動性能，可整合至手套箱
光纖導光設計，可搭配您的樣品型態、實驗需求、場所位置，自由調整出光方向，上下左右出光，完美整合在手套箱或液態電池樣品盒。

▼向上出光示意圖	▼向下出光示意圖

如何進行變光強測量與分析

過去幾年通過大量超快光電測量技術進行OPV複合動力學實驗研究以及對J-V曲線詳細的建模分析，雙分子複合現在已被廣泛接受為BHJ OPV中主要的複合機制。這些研究成功地建立了雙分子複合機制與幾個重要的OPV特性參數之間的關係(如VOC，FFs和二極體理想因數)。通過這些關係，使我們可以根據簡單的J-V曲線測量結果來徹底分析OPV器件內部發生的損耗。Koster和同事已經找到了Jsc與光強度的簡單關係並發表在2001年的Adv. Mater. 期刊上，其關係為: J_SC∝I^α ; I^α 是照射光強度。一般來說，當α等於1時，雙分子複合的影響可以忽略不計。(Ref. 1)

如何進行變光強測量

首先選擇一個AAA等級模擬器是最基本的，依據國際電工法規IEC60904-9，三個A分別代表光譜匹配度、輻射照度不均勻度、時間不穩定度，如下表。

IEC60904-9 characteristic 標準	A級範圍	SS-F5-3A 等级
光譜匹配度	0.75-1.25	A
輻照不均匀度	2%	A
時間不穩定度	2%	A

其次，目前有幾種調變光強的方式：金屬濾網法、中性光強衰減濾片法、電源輸出調整法、光通量調整片等方法，小編之後再整理相關優缺點，再跟大家報告、分享。進行測試前，調整到所需的光強度，需要使用光強度標準電池做強度的校準，調校好強度後再進行J-V的測量。

為了進行有效的光強調變測量J-V曲線實驗，有兩點須特別注意，會顯著影響擬合結果：

光強度的校準：

校準用的標準電池需要有好的感光線性度，並且需要有滿足溯源SI單位制的校準報告，才能保證在各個不同光強的強度值是正確，得到準確的 J_SC∝I^α關係。溯源的要求目前也是Nature自然期刊投稿時的必備要求。(Ref. 4)

光強度的數目：

光強度的條件數目太少，後續的擬合的結果誤差容易偏大，建議最好是可以從0.01 sun ~1 sun的範圍內，最少有15個光強度，配合準確的光強度校準，可以得到可靠的擬合。

▲圖六理論值α≦1，如果調變光強條件的數目較少，擬合的結果誤差較大，使得擬合結果會有超過α≧1的風險產生(Ref. 5)

下圖七為例，測試有機太陽電池在20個不同光強度下的短路電流密度；通過準確光強度校準還有足夠的資料點，擬合結果α=0.9889，擬合的R平方值=1，代表擬合的曲線與資料完全符合。

▲圖七20個不同光強度下的短路電流密度擬合。

如何利用Excel 來做擬合

使用光強調變技術分析雙分子複合機制的方法，特點就是簡單、方便、易做。原先小編聽到需要對實驗資料做擬合，就心生卻步。實際上小編通過Excel，無需自行撰寫公式就可以輕鬆達到有效擬合。步驟如下。

▲圖八首先將短路電流對光強度做圖(換算成太陽光強度， 1 sun= 1000W/m²⁾，並將XY坐標軸都設定為對數。將滑鼠移到圖表上的資料點，點擊右鍵，選擇”加上趨勢線”。

▲圖九在右方選擇”乘冪”趨勢線，並勾選”顯示公式”與”顯示R平方值”，如此就完成了J_SC∝I^α的擬合，得到擬合結果α=0.9889，擬合的R平方值=1。

聲明：

因學識有限，或有所失漏或謬誤，懇請批評指教。

由於篇幅與校稿能力，並免翻譯錯誤，採用原文方式，並列出所參考文獻，懇請包含。

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參考文獻:

Ref. 1. L. Jan Anton Koster, Martijn Kemerink, Martijn M. Wienk, Klará Maturová, René A. J. Janssen Quantifying Bimolecular Recombination Losses in Organic Bulk Heterojunction Solar Cells. Adv. Mater. 23, 1670 (2011)

一下就懂！太陽光模擬器基礎原理

為何要使用太陽光模擬器!?
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