2014年理学院李果华教授带领的科研团队成功研发了中国第一台适用于单片电池（有效辐照面积为160mm×160mm）的固态光源LED太阳模拟器，并获得中国计量科学院研究院的认证，达到最高等级AAA级（证书编号：GXtc2014-0898）。并在中国光伏领军企业和国家级实验室天合光能公司光伏科学与技术国家重点实验室、无锡国家太阳能光伏产品质量监督检验中心、无锡尚德太阳能电力有限公司等单位进行了试用，效果非常理想。该仪器在2014年上海光伏展会（SNEC'2014）上入选十大亮点之一。江南大学团队拥有该项目的中国第一项发明专利（“LED太阳模拟器”，专利号：ZL200810025522.1），因此具有完全自主的知识产权。2014年12月，德国Wavelabs公司CEO，Dr.Brammer专门委托第三方找到本项目团队，就他们的产品在中国销售与本项目团队进行协商。
太阳模拟器是利用人工光源进行模拟太阳光辐照特性的一种光源设备。太阳模拟器在光伏产业和研究、航天器（人造卫星、飞船）的太阳电池帆板制造等领域是不可缺少的装备。太阳模拟器主要模拟太阳光的辐照强度、光谱匹配度、辐照不均匀度以及辐照不稳定度（执行标准：IEC60904-9-2007，JIS_C8912-1998，ASTM+E927-10，GBT 6495.9-2006）。实际中由于受天气影响，阳光的不确定性很大，用太阳光来测太阳电池的效率等参数难有统一标准。因此，有必要制作一种标准光源，其辐射特性与太阳的辐射相似。这个标准光源就是太阳模拟器。太阳模拟器作为室内光源，因为受天气影响小、辐照稳定等优势得到广泛应用。标准地面阳光条件具有1000 W/m2（航天应用为1353 W/m2）的辐照度，AM1.5（航天应用为AM0）的太阳光谱以及足够好的均匀性和稳定性，这样的标准阳光在室外能找到的机会很少，而太阳电池又必须在这种条件下测量。因此，唯一的办法是用人造光源来模拟太阳光，即所谓太阳模拟器。由于指标苛刻，因此技术门槛较高。
目前无论是产业界还是研发、教学等单位使用的太阳模拟器都是以氙灯作为光源。氙灯技术历史较长，技术成熟，但缺点远多于优点。首先，氙灯光谱在长波方向偏离太阳光谱较多，在模拟太阳光谱时，需要用滤光片进行调整。而LED是波长分立元件，可以根据需要进行光谱的自由匹配。由于氙灯气态光源，寿命短、稳定性差、维护成本高昂（每使用一千小时就要更换氙灯灯管和滤光片）。随着固态光源LED的发展，单颗芯片的功率已经到达或者超过5瓦；波段也更加丰富，从而使得使用LED取代氙灯作为太阳模拟器的光源成为可能。表1和表2是氙灯（气态）和LED（固态）光源太阳模拟器的特性对比。
表1 气态和固态光源太阳模拟器特性对比
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气态光源（氙灯）
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固态光源（LED）
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驱动
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高压
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低压
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寿命
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<千小时
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数万小时
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维护成本
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高（换一个灯管一万以上）
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低（LED灯珠很便宜）
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脉冲宽度
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<50ms（再长非常困难）
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脉宽可以任意调整
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稳定性
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较差
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好
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光学系统
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极复杂
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较简单
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能耗
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高
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低
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稳态、瞬态一体
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不能
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能
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AM0、AM1.5间切换
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不能
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能
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参数调整
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不能
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很方便
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环境适应能力
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一定的温度和湿度（滤光片）
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常温即可
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便携性
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难以移动（体积大光学系统复杂）
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易于移动
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表2 单片电池和组件用气态和固态光源太阳模拟器的能量消耗以及维护成本对比
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氙灯
（单片电池-德国GERGER）
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LED
（单片电池）
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氙灯（组件稳态-
台湾-Allreal）▲
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LED（组件稳态）
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功率（kW）
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1.7
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0.5
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107
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16
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光源寿命
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100,000次
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50,000,000,000次*
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1000小时
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6-10万小时
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更换光源价格（万元）
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1.5
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0.2
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1.5×16
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6.4
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能量消耗比
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3.4
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6.7
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光源寿命比
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0.0000002
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0.0125
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*Wavelabs提供数据
▲无锡国家太阳能光伏产品质量监督检验中心（CPVT）提供数据
在中国，除了江南大学团队成功研制了中国第一台适用于单片电池的固态光源太阳模拟器外，没有研究单位、高校或者企业已经生产固态光源太阳模拟器。所以，目前国内市场的固态光源太阳模拟器的占有率为零。目前国际上主要有德国的Wavelabs和Schmidt两家公司有适用于单片电池的固态光源太阳模拟器产品。其中，本项目团队的产品与Wavelabs的产品的技术指标相差无几（Schmidt的产品无相关技术指标的报道），如表2所示：
表3 本项目团队的产品与德国产品的对比
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德国
Wavelabs公司
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江南大学团队
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国际/国家标准
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光谱匹配度
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±10%
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±15%
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±25%
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辐照不均匀度
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<0.4%
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<1%
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<2%
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辐照长期不稳定度
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<0.5%
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<0.7%
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<2%
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有效辐照面积
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200mm×200mm
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160mm×160mm
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N/A
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等级
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AAA
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AAA
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AAA
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认证
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（未知）
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中国计量科学研究院
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注：单片电池的面积为：156mm×156mm
