隨著空間探測任務的深入發展，光伏電池作為航天器的主要能源來源，其性能和穩定性成為關鍵研究課題。鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）因其輕質、柔性、高效率和低成本等優勢，展現出在太空光伏領域的巨大潛力。在研究PSCs在太空環境中的表現時，紫創測控luminbox太陽光模擬器作為地面模擬太陽光譜與光強的關鍵設備，能夠結合輻射源開展輻照前后性能對比實驗，為準確評估器件在太空環境中的光電響應與退化機制提供重要支撐。

太空環境與輻射類型

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太空中的輻射主要來源于太陽風、地球輻射帶和宇宙射線，包括質子、電子、γ射線和中子等。這些高能粒子會對材料的晶格結構造成位移損傷，進而影響太空光伏器件的光電轉換效率。以低地球軌道為例，衛星每年接受的輻射劑量可達數千戈瑞，因此對材料的穩定性具有極高要求。

光模擬下 PSCs 的抗輻射性能表征

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1.質子與電子輻射耐受性

在太陽光模擬器提供的AM0 光照條件下，甲胺鉛碘（MAPbI?）基 PSCs 經68 MeV 質子輻照，劑量達1013 particles/cm2 時，短路電流密度僅下降 20%。輻照結束后，器件通過H?離子鈍化缺陷實現自修復，性能甚至優于未輻照樣品。三陽離子混合鹵化物PSCs 表現更優，20 MeV 與 68 MeV質子輻照下，質子誘導量子效率僅下降7%，遠優于碳化硅二極管的 50%-75% 衰減。

電子輻射測試中，1 MeV能量電子輻照劑量達101? particles/cm2 時，PSCs 在太陽光模擬器持續光照下仍保留約90% 的功率轉換效率，而硅基電池同期衰減達40%。研究表明，PSCs 的高抗輻射性源于其獨特的晶體結構與離子遷移特性，在光模擬環境中可有效抑制輻射誘導的缺陷增加。

2. γ射線與中子輻照

研究樣品（參考裝置）和輻照后太陽能電池的I-V 曲線對比圖

γ射線因其高穿透性難以屏蔽，對光伏器件構成長期威脅。實驗對Cs基PSCs進行γ射線輻照實驗，累計劑量高達23,000 Gy，器件仍保持96%以上的初始效率。研究中使用γ射線源對器件進行輻照處理，并在輻照前后借助太陽光模擬器對其光電性能進行系統表征，以評估γ射線對PSCs性能的影響。

中子輻照方面，實驗對MAPbI?基PSCs進行快中子輻照實驗，發現其在模擬80年太空暴露劑量下仍保持良好性能。在不同輻照劑量階段，研究人員將器件轉移至太陽光模擬器下進行間歇性J-V曲線測試，從而獲取輻照過程中器件性能的動態演變規律。

太陽光模擬器在PSCs測試中的作用

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在鈣鈦礦太陽能電池的太空適應性研究中，太陽光模擬器扮演著不可或缺的角色。其作用主要體現在以下幾個方面：

標準性能評估：在輻照前后，使用太陽光模擬器提供標準AM 0或AM 1.5光譜，定量分析器件的PCE、Jsc、Voc和FF變化；

輻照與光照協同實驗：模擬真實太空環境中光與輻射同時存在的條件，研究光誘導退化與輻射損傷的耦合效應；

多場景模擬：通過調節太陽光模擬器的光強和光譜，模擬不同行星軌道的光照條件，如火星、木星等低光低溫環境。

綜上，鈣鈦礦太陽能電池在質子、電子、γ射線和中子等多種輻射環境下均表現出優異的耐受性，部分體系甚至具備自修復能力，展現出其在太空光伏應用中的巨大潛力。太陽光模擬器作為關鍵測試工具，可為評估鈣鈦礦太陽能電池在模擬太空環境中的光電行為和輻射損傷提供技術支持。

Luminbox3A AAA 級太陽光模擬器

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紫創測控Luminbox 3A AAA 太陽光模擬器采用先進光束準直技術與高均勻光斑設計，輻照輸出穩定，可為太空光伏電池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。

紫創測控Luminbox 3A AAA 級太陽光模擬器憑借對光源動態調控、光學系統精密設計的核心優勢，實現光譜匹配、空間均勻性的超嚴苛指標，重新定義高效測試體驗。為太空光伏提供從單光源到全場景的定制化解決方案。