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）響應和光譜響應（SR），評估了兩種模擬器在模擬太陽光（AM1.5G光譜）時的表現。結果表明，LED模擬器在穩定性、靈活性和光譜匹配精度上優于氙燈模擬器。

氙燈模擬器、LED模擬器的優劣勢

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

氙燈模擬器的現狀

氙燈模擬器過去15-20 年占主導地位，光譜連續均勻，但存在老化導致光譜偏移（藍光減少、紅光增加）、發熱量大、壽命短（約1000 小時）等缺點。

LED模擬器的優勢

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）、發熱少、穩定性高、響應快等優點。

實驗對比氙燈模擬器和LED模擬器在光譜匹配、光伏電池I-V 響應、光譜失配校正、溫度效應等方面的表現。

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），且可通過調節單個 LED 波長優化局部光譜（如增強或減弱特定波段）。

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 “藍光過剩” 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、靈活，氙燈模擬器存在固有光譜偏移風險。

I-V 響應對比

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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），推測由氙燈發熱導致電池溫度升高、Voc下降。

LED模擬器數據重復性更好（方差更低），體現其輸出穩定性優勢。

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

光譜失配校正

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光譜響應（SR）曲線

氙燈模擬器在400-700 nm 輻照度過高，導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，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 真實值。LED模擬器的光譜精度可減少實驗中的失配校正需求，提升數據可靠性。

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控靈活性、低熱效應和長期穩定性，展現了替代傳統氙燈技術的顯著潛力。

展望未來，隨著深紫外（<400 nm）和遠紅外（>1100 nm）LED 的開發、自校準光譜系統的集成，以及光學設計的優化，LED 模擬器有望實現全太陽光譜（AM0/AM1.5G）的無縫覆蓋，進一步提升在空間光伏、多結電池等前沿領域的適用性。與此同時，氙燈模擬器在高輻照度場景中仍具短期優勢，但其固有的發熱、老化和安全隱患問題，終將推動行業向更智能、更可靠的LED技術轉型。

Luminbox AAA級太陽光模擬器

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Luminbox太陽光模擬器采用先進光束準直技術與高均勻光斑設計，精準復現AM1.5G太陽光譜，輻照輸出穩定，為實驗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標準 AAA級，可達實驗室校準精度；

長效穩定：優化光源設計大幅降低維護頻率，減少校準與停機時間，提升實驗效率；

應用場景：可選配光學濾鏡，靈活模擬室內外日光環境，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控靈活性、低熱穩定性等優勢，已成為替代傳統氙燈技術的重要方向。

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

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