เครื่องจำลองแสงอาทิตย์ (หรือ เครื่องจำลอง แสงอาทิตย์เทียมหรือแสงอาทิตย์ธรรมชาติ) เป็นอุปกรณ์ที่ให้แสงสว่างใกล้เคียงกับแสงอาทิตย์ ธรรมชาติ วัตถุประสงค์ของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์คือการจัดหาสถานที่ทดสอบภายในอาคารที่ควบคุมได้ภายใต้สภาวะห้องปฏิบัติการ สามารถใช้สำหรับการทดสอบกระบวนการหรือวัสดุใดๆ ที่ไวต่อแสงรวมถึงเซลล์แสงอาทิตย์^{[ 1 ]} ครีมกันแดด [ ^{2 ]}เครื่องสำอาง^{[ 3 ]}พลาสติก วัสดุ สำหรับอวกาศ^{[ 4} ] มะเร็งผิวหนัง^{[ 5 ]}การเรืองแสงทางชีวภาพ [6] การสังเคราะห์แสง^{[ 7} ]การ^{บำบัดน้ำ[} 8 ] การ^{ย่อยสลายน้ำมันดิบ} [ 9 ^{]และการ}ก่อตัวของอนุมูลอิสระ^{[ 10 ]}เครื่องจำลองแสงอาทิตย์ถูกนำมาใช้ในหลากหลายสาขาการวิจัย รวมถึง^{ชีววิทยา}แสง[ ^{11 ] การ}ออกซิเดชันด้วย^{แสง[ 12 ]}การย่อยสลายด้วยแสง [ ^{13 ]โฟโต}โวลตาอิก [ ^{14 ] [ 15 ] และ}การ เร่ง ปฏิกิริยาด้วยแสง^{[ 16 ]}

มาตรฐานที่ระบุข้อกำหนดด้านประสิทธิภาพของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ที่ใช้ในการทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์ ได้แก่ IEC 60904-9 ^{[ 17 ]} ASTM E927-19 ^{[ 18 ]}และ JIS C 8912 ^{[ 19 ]} มาตรฐานเหล่านี้ระบุขนาดการควบคุมแสงจากเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ดังต่อไปนี้:

1. เนื้อหาสเปกตรัม (วัดเป็นความตรงกันของสเปกตรัม)
2. ความสม่ำเสมอเชิงพื้นที่
3. เสถียรภาพชั่วคราว
4. การครอบคลุมสเปกตรัม (SPC) (เฉพาะ IEC 60904-9:2020)
5. ค่าเบี่ยงเบนสเปกตรัม (SPD) (เฉพาะ IEC 60904-9:2020)

เครื่องจำลองแสงอาทิตย์จะถูกกำหนดตามประสิทธิภาพในสามมิติแรกข้างต้น โดยแต่ละมิติจะอยู่ในหนึ่งในสามระดับ ได้แก่ A, B หรือ C (มีการเพิ่มระดับที่สี่ คือ A+ ในฉบับปี 2020 ของ IEC 60904-9 และใช้เฉพาะกับเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ที่ประเมินในช่วงสเปกตรัม 300 นาโนเมตรถึง 1200 นาโนเมตร^{[ 17 ]} ) สำหรับ ASTM E927-19 หากเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ไม่ตรงตามเกณฑ์ A, B, C จะถือว่าเป็นระดับ U (ไม่ได้รับการจัดประเภท) ^{[ 18 ]}แม้ว่ามาตรฐานเหล่านี้จะถูกกำหนดขึ้นโดยเฉพาะสำหรับการทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์ แต่ตัวชี้วัดที่นำเสนอได้กลายเป็นวิธีทั่วไปในการกำหนดคุณสมบัติของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ในวงกว้างมากขึ้นในแอปพลิเคชันและอุตสาหกรรมอื่นๆ^{[ 20 ] [ 21 ] [ 22 ]}

ข้อกำหนด ASTM E927-19 ที่จำเป็นสำหรับแต่ละชั้นและมิติจะถูกกำหนดไว้ในตารางที่ 1 ด้านล่าง เครื่องจำลองแสงอาทิตย์ที่ตรงตามข้อกำหนดชั้น A ในทั้งสามมิติเรียกว่าเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ชั้น AAA (โดยอ้างอิงถึงสามมิติแรกที่ระบุไว้ข้างต้น) ^{[ 18 ]}

มาตรฐาน ASTM E927-19 ระบุว่าเมื่อใดก็ตามที่ใช้รูปแบบตัวอักษรสามตัวนี้เพื่ออธิบายเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ จะต้องทำให้ชัดเจนว่าการจำแนกประเภทใดใช้กับเมตริกเครื่องจำลองแสงอาทิตย์แต่ละรายการ^{[ 18 ]} (เช่น เครื่องจำลองแสงอาทิตย์คลาส ABA จำเป็นต้องทำให้ชัดเจนว่าพารามิเตอร์ใดเป็นคลาส A เทียบกับคลาส B)

มาตรฐาน IEC 60904-9 ระบุว่าตัวอักษรทั้งสามตัวต้องเรียงตามลำดับการจับคู่สเปกตรัม ความไม่สม่ำเสมอ และความไม่เสถียรชั่วคราว^{[ 17 ]}

การจับคู่สเปกตรัมของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์คำนวณโดยการเปรียบเทียบสเปกตรัมเอาต์พุตกับค่าความเข้มแสงรวมในช่วงความยาวคลื่นต่างๆ เปอร์เซ็นต์อ้างอิงของค่าความเข้มแสงรวมแสดงไว้ด้านล่างในตารางที่ 2 สำหรับสเปกตรัมมาตรฐานบนโลกAM 1.5G และAM 1.5D และสเปกตรัมนอกโลกAM 0 ด้านล่างเป็นกราฟแสดงสเปกตรัมทั้งสองนี้

อัตราส่วนการจับคู่สเปกตรัมของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์(เช่น อัตราส่วนของการจับคู่สเปกตรัม) คือ เปอร์เซ็นต์ความเข้มของแสงที่ปล่อยออกมาหารด้วยความเข้มของสเปกตรัมอ้างอิงในช่วงความยาวคลื่นนั้น ตัวอย่างเช่น หากเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ปล่อยความเข้มของแสงทั้งหมด 17.8 เปอร์เซ็นต์ในช่วง 400 นาโนเมตรถึง 500 นาโนเมตร อัตราส่วนการจับคู่สเปกตรัมในช่วงความยาวคลื่นนั้นจะเท่ากับ 0.98 หากเครื่องจำลองแสงอาทิตย์มีอัตราส่วนการจับคู่สเปกตรัมระหว่าง 0.75 ถึง 1.25 สำหรับทุกช่วงความยาวคลื่น จะถือว่ามีการจับคู่สเปกตรัมระดับ A ${\displaystyle R_{SM}}$${\displaystyle R_{SM}}$${\displaystyle R_{SM}}$

ช่วงความยาวคลื่นเหล่านี้มีจุดประสงค์หลักเพื่อใช้ในการทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนในโปรแกรมจำลองแสงอาทิตย์ดังนั้นช่วง สเปกตรัมที่กำหนดช่วงเหล่านี้จึงจำกัดอยู่เฉพาะบริเวณการดูดกลืนแสงของซิลิคอนผลึกที่พัฒนาขึ้นในตอนแรก (400 นาโนเมตร–1100 นาโนเมตร)

มาตรฐานเครื่องจำลองแสงอาทิตย์มีข้อกำหนดบางประการเกี่ยวกับตำแหน่งที่ต้องวัดสเปกตรัมการส่องสว่าง ตัวอย่างเช่น มาตรฐาน IEC 60904-9 กำหนดให้ต้องวัดสเปกตรัมที่ตำแหน่งต่างกันสี่ตำแหน่งตามรูปแบบที่แสดงด้านล่าง^{[ 17 ]}

การพัฒนาวิทยาศาสตร์วัสดุเมื่อเร็ว ๆ นี้ได้ขยาย ช่วง การตอบสนอง สเปกตรัม ของเซลล์แสงอาทิตย์ c-Si, multi-c-Si และ CIGS เป็น 300 นาโนเมตร–1200 นาโนเมตร^{[ 17 ]}ดังนั้น ในปี 2020 มาตรฐาน IEC 60904-9 จึงได้นำตารางช่วงความยาวคลื่นใหม่ (แสดงในตารางที่ 3 ด้านล่าง) มาใช้ โดยมีเป้าหมายเพื่อให้เอาต์พุตของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ตรงกับความต้องการในปัจจุบันของอุปกรณ์เซลล์แสงอาทิตย์ที่หลากหลาย^{[ 17 ]}

แม้ว่าคำจำกัดความของช่วงสเปกตรัมข้างต้นจะเพียงพอสำหรับการตอบสนองความต้องการในการทดสอบ เทคโนโลยีเซลล์ แสงอาทิตย์ หลายประเภท รวมถึงเซลล์แสงอาทิตย์แบบฟิล์มบางที่สร้างจากCdTeหรือCIGSแต่ก็ไม่เพียงพอสำหรับการทดสอบเซลล์แสงอาทิตย์แบบหลายชั้นที่ใช้สารกึ่งตัวนำ III-V ประสิทธิภาพสูง ซึ่งมีแถบความกว้างของการดูดซับที่กว้างกว่าตั้งแต่ 300–1800 นาโนเมตร

สำหรับข้อมูลสเปกตรัมที่แม่นยำนอกช่วงที่กล่าวถึงข้างต้น สามารถใช้ตารางข้อมูลใน ASTM G173 (สำหรับ AM1.5G และ AM1.5D) ^{[ 23 ]}และ ASTM E490 (สำหรับ AM0) ^{[ 24 ]}เป็นข้อมูลอ้างอิงได้ แต่ข้อกำหนดของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ยังไม่ครอบคลุมถึงช่วง 300 นาโนเมตรถึง 1200 นาโนเมตรสำหรับ AM1.5G และ 300 นาโนเมตรถึง 1400 นาโนเมตรสำหรับ AM0 ผู้ผลิตเครื่องจำลองแสงอาทิตย์หลายรายผลิตแสงในช่วงนอกเหนือขอบเขตเหล่านี้ แต่การจำแนกประเภทของแสงในช่วงนอกเหนือขอบเขตเหล่านี้ยังไม่มีมาตรฐาน

ความไม่สม่ำเสมอเชิงพื้นที่ของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์จะถูกคำนวณโดยใช้สมการต่อไปนี้ โดยผลลัพธ์จะเป็นเปอร์เซ็นต์: ^{[ 18 ]}

${\displaystyle S_{NE}=100{\frac {{\text{max}}(I_{s})-{\text{min}}(I_{s})}{{\text{max}}(I_{s})+{\text{min}}(I_{s})}}}$

นี่คืออาร์เรย์ของค่ากระแสลัดวงจรปกติที่ตรวจพบโดยเซลล์แสงอาทิตย์หรืออาร์เรย์ของเซลล์แสงอาทิตย์ มาตรฐานเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ทั้งสามมาตรฐานมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันเล็กน้อยเกี่ยวกับวิธีการรวบรวมอาร์เรย์ของการวัดเพื่อคำนวณความไม่สม่ำเสมอเชิงพื้นที่ ASTM E927-19 ระบุว่าต้องวัดสนามการส่องสว่างอย่างน้อย 64 ตำแหน่ง พื้นที่ของแต่ละตำแหน่งทดสอบคือ พื้นที่ทดสอบการส่องสว่างหารด้วยจำนวนตำแหน่ง พื้นที่ของตัวตรวจจับที่ใช้ต้องอยู่ระหว่าง 0.5 ถึง 1.0 ^{ของ[ 18} ]${\displaystyle I_{s}}$${\displaystyle A_{TP}}$${\displaystyle A_{TP}}$

ความไม่เสถียรชั่วคราวของความเข้มรังสีของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์จะถูกคำนวณโดยใช้สมการต่อไปนี้ โดยผลลัพธ์จะเป็นเปอร์เซ็นต์: ^{[ 18 ]}

${\displaystyle T_{IE}=100{\frac {{\text{max}}(I_{T})-{\text{min}}(I_{T})}{{\text{max}}(I_{T})+{\text{min}}(I_{T})}}}$

นี่คือชุดข้อมูลการวัดที่รวบรวมได้ตลอดช่วงเวลาการเก็บข้อมูลมาตรฐานเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ไม่ได้ระบุช่วงเวลาที่ต้องการหรือความถี่ในการสุ่มตัวอย่างในเชิงตัวเลขที่แน่นอน ${\displaystyle I_{T}}$

การปรับปรุงมาตรฐาน IEC 60904-9 ในปี 2020 ได้นำเมตริกการครอบคลุมสเปกตรัม (SPC) มาใช้ ซึ่งเป็นอีกวิธีหนึ่งในการประเมินคุณสมบัติของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์^{[ 17 ]}ปัจจุบันค่าการครอบคลุมสเปกตรัมของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ไม่มีผลต่อการจำแนกประเภท แต่มีการขอให้รายงานภายใต้ IEC 60904-9:2020 SPC คำนวณดังนี้ และหมายถึงเปอร์เซ็นต์ของการปล่อยรังสีของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ที่อย่างน้อย 10 เปอร์เซ็นต์ของความเข้มรังสีอ้างอิงที่ความยาวคลื่นที่กำหนด:

${\displaystyle SPC=\left(\sum _{E_{SIM}(\lambda )>0.1\cdot E_{AM1.5}(\lambda )}E_{AM1.5}(\lambda )\cdot \Delta \lambda {\Bigg /}\sum _{\text{300 nm}}^{\text{1200 nm}}E_{AM1.5}(\lambda )\cdot \Delta \lambda \right)\cdot 100\%}$

การอัปเดตมาตรฐาน IEC 60904-9 ปี 2020 ได้นำเมตริกการเบี่ยงเบนสเปกตรัม (SPD) มาใช้ ซึ่งเป็นอีกวิธีหนึ่งในการประเมินคุณสมบัติของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์^{[ 17 ]}ปัจจุบันค่าการเบี่ยงเบนสเปกตรัมของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ไม่มีผลต่อการจำแนกประเภท แต่มีการขอให้รายงานภายใต้ IEC 60904-9:2020

ค่า SPD คำนวณได้ดังนี้ และหมายถึงค่าเบี่ยงเบนเป็นเปอร์เซ็นต์โดยรวมระหว่างสเปกตรัมที่ปล่อยออกมาจากเครื่องจำลองแสงอาทิตย์กับสเปกตรัมอ้างอิง:

${\displaystyle SPD=\left(\sum _{\text{300 nm}}^{\text{1200 nm}}|E_{SIM}(\lambda )-E_{AM1.5}(\lambda )|\cdot \Delta \lambda {\Bigg /}\sum _{\text{300 nm}}^{\text{1200 nm}}E_{AM1.5}(\lambda )\cdot \Delta \lambda \right)\cdot 100\%}$

เครื่องจำลองแสงอาทิตย์สามารถแบ่งออกเป็นสองประเภทตามระยะเวลาการปล่อยแสง ได้แก่ แบบต่อเนื่อง (หรือแบบคงที่ ) และแบบกระพริบ (หรือแบบเป็นจังหวะ) บางครั้งเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ยังถูกจัดประเภทตามจำนวนหลอดไฟที่ใช้ในการสร้างสเปกตรัม ได้แก่ แบบหลอดเดียวหรือแบบหลายหลอด^{[ 25 ]}

ประเภทแรกคือแหล่งกำเนิดแสงรูปแบบที่คุ้นเคยซึ่งการส่องสว่างจะต่อเนื่องตามเวลา หรือที่เรียกว่าสภาวะคงที่ ข้อกำหนดที่กล่าวถึงในส่วนก่อนหน้านี้เกี่ยวข้องโดยตรงกับเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ประเภทนี้ หมวดหมู่นี้มักใช้สำหรับการทดสอบความเข้มต่ำ ตั้งแต่ต่ำกว่า 1 เท่าของแสงอาทิตย์ไปจนถึงหลายเท่าของแสงอาทิตย์ ความเข้มของการแผ่รังสีรวมทั้งหมดสำหรับสเปกตรัม AM1.5G คือ 1000.4 (แบนด์วิดท์ 280 นาโนเมตรถึง 4000 นาโนเมตร) ^{[ 23 ]}ซึ่งมักเรียกว่า '1 เท่าของแสงอาทิตย์' เครื่องจำลองแสงอาทิตย์แบบแสงต่อเนื่อง (หรือคลื่นต่อเนื่อง, CW) อาจมีหลอดไฟหลายประเภทผสมกัน เช่น แหล่งกำเนิดแสงแบบอาร์คและหลอดฮาโลเจนหนึ่งหลอดขึ้นไป เพื่อขยายสเปกตรัมให้ไกลถึงอินฟราเรด ^{[ 26 ]}${\displaystyle W\cdot m^{-2}}$

เครื่องจำลองแสงอาทิตย์แบบที่สอง หรือที่เรียกว่าเครื่องจำลองแบบพัลส์ มีลักษณะคล้ายกับการถ่ายภาพด้วยแฟลชและใช้หลอดแฟลชโดยทั่วไปแล้วจะมีระยะเวลาหลายมิลลิวินาที ทำให้สามารถสร้างความเข้มแสงได้สูงถึงหลายพันเท่าของแสงอาทิตย์ อุปกรณ์ประเภทนี้มักใช้เพื่อป้องกันความร้อนสะสมที่ไม่จำเป็นในอุปกรณ์ที่กำลังทดสอบ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากหลอดไฟร้อนและเย็นลงอย่างรวดเร็ว ความเข้มและสเปกตรัมของแสงจึงเปลี่ยนแปลงได้ตลอดเวลา ทำให้การทดสอบที่เชื่อถือได้ซ้ำๆ เป็นเรื่องที่ท้าทายทางเทคนิคมากขึ้น เทคโนโลยีหลอดไฟแบบโซลิดสเตท เช่น LED ช่วยลดปัญหาเรื่องความร้อนและความเย็นในเครื่องจำลองแสงอาทิตย์แบบแฟลชได้บ้าง^{[ 27 ]}มาตรฐานเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ให้คำแนะนำสำหรับเครื่องจำลองแสงอาทิตย์แบบคงที่เมื่อเทียบกับเครื่องจำลองแสงอาทิตย์แบบแฟลช ตัวอย่างเช่น ASTM E927 มาตรา 7.1.6.3 ให้คำแนะนำเกี่ยวกับการวัดความไม่เสถียรชั่วคราวสำหรับเครื่องจำลองแสงอาทิตย์แบบแฟลช^{[ 18 ]}

เครื่องจำลองแสงอาทิตย์ประกอบด้วยส่วนหลัก 3 ส่วน: ^{[ 1 ]}

1. แหล่งกำเนิดแสง (หลอดไฟ) และแหล่งพลังงาน
2. เลนส์และตัวกรองแสง เพื่อปรับเปลี่ยนลำแสงและเพื่อให้ได้คุณสมบัติที่ต้องการ^{[ 28 ]}
3. องค์ประกอบควบคุมสำหรับการทำงาน

มีการใช้หลอดไฟหลายประเภทเป็นแหล่งกำเนิดแสงภายในเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ ประเภทของหลอดไฟถือเป็นปัจจัยสำคัญที่สุดในการกำหนดขีดจำกัดประสิทธิภาพของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ในแง่ของความเข้ม ช่วงสเปกตรัม รูปแบบการส่องสว่าง การรวมแสง และความเสถียรตามเวลา^{[ 1 ]}

หลอดไฟอาร์กอนถูกนำมาใช้ในการศึกษาการจำลองแสงอาทิตย์ในยุคแรก (พ.ศ. 2515) และมีการปล่อยความร้อนสีสูงถึง 6500 K ซึ่งตรงกับอุณหภูมิของวัตถุดำของดวงอาทิตย์ โดยมีการปล่อยสเปกตรัมที่ค่อนข้างกว้างตั้งแต่ 275 นาโนเมตรถึง 1525 นาโนเมตร^{[ 1 ]}ก๊าซอาร์กอนความดันสูงหมุนเวียนระหว่างขั้วบวกและขั้วลบ โดยมีกระแสน้ำวนไหลไปตามผนังท่อควอตซ์ด้านในเพื่อระบายความร้อนขอบอาร์ก^{[ 15 ]}หลอดไฟอาร์กอนมีข้อเสียคืออายุการใช้งานสั้นและความน่าเชื่อถือต่ำ^{[ 1 ] [ 29 ]}

หลอดไฟอาร์คคาร์บอนมีการปล่อยแสงคล้ายกับ AM0 และจึงถูกใช้สำหรับเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ที่ออกแบบมาเพื่อสร้างสเปกตรัมนอกดวงอาทิตย์^{[ 1 ]} (มีการใช้สำหรับเครื่องจำลองอวกาศเครื่องแรกของ NASA ^{[ 31 ]} ) หลอดไฟอาร์คคาร์บอนมีข้อดีคือมีการปล่อยรังสี UV ที่มีความเข้มสูงกว่า อย่างไรก็ตาม มีข้อเสียคือโดยทั่วไปแล้วมีความเข้มต่ำกว่าหลอดไฟอาร์คซีนอนที่คล้ายกัน^{[ 1 ]}นอกจากนี้ยังมีอายุการใช้งานสั้น ไม่เสถียรระหว่างการทำงาน และปล่อยแสงสีน้ำเงินที่มีความเข้มสูงซึ่งไม่ตรงกับสเปกตรัมของแสงอาทิตย์^{[ 1 ]}

ตั้งแต่ประมาณปี 2000 ไดโอดเปล่งแสง ( LED ) ได้ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ PV ^{[ 25 ]} LEDจะเปล่งแสงเมื่ออิเล็กตรอน-โฮลจับคู่กัน^{[ 32 ]}มีราคาถูก ขนาดกะทัดรัด และใช้พลังงานต่ำ^{[ 1 ]}โดยทั่วไปจะมีแบนด์วิดท์แคบประมาณ 10 นาโนเมตรถึง 100 นาโนเมตร ดังนั้นจึงต้องรวม LED หลายตัวเข้าด้วยกันในเครื่องจำลองแสงอาทิตย์^{[ 33 ]}ด้วยเหตุนี้ การจับคู่สเปกตรัมของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ LED จึงถูกกำหนดโดยจำนวนและชนิดของ LED ที่ใช้ในการออกแบบเป็นส่วนใหญ่ LED สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำในช่วงเวลาที่น้อยกว่าหนึ่งมิลลิวินาทีสำหรับการใช้งานเครื่องจำลองแสงอาทิตย์แบบคงที่หรือแบบกระพริบ^{[ 1 ]}นอกจากนี้ LED ยังมีอายุการใช้งานค่อนข้างยาวนานเมื่อเทียบกับหลอดไฟจำลองแสงอาทิตย์ประเภทอื่นๆ และมีประสิทธิภาพในการแปลงพลังงานสูงมาก^{[ 1 ]}การวิจัยและพัฒนาอย่างต่อเนื่องเกี่ยวกับ LED กำลังลดต้นทุน^{[ 1 ]}และขยายช่วงสเปกตรัม^{[ 33 ]}ทำให้สามารถนำไปใช้ในเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ที่มีสเปกตรัมกว้างขึ้นได้มากขึ้น เครื่องจำลองแสงอาทิตย์ LED มีเอกลักษณ์ตรงที่สามารถปรับสเปกตรัมได้ด้วยไฟฟ้า (โดยการเพิ่มหรือลดความเข้มของ LED ต่างๆ) โดยไม่จำเป็นต้องใช้ตัวกรองแสง^{[ 34 ]}เมื่อเทียบกับหลอดไฟซีนอน LED ได้แสดงให้เห็นผลลัพธ์ที่เทียบเท่ากันในการทดสอบ IV ของโมดูลเซลล์แสงอาทิตย์ที่มีความเสถียร ความยืดหยุ่น และการจับคู่สเปกตรัมที่ดีกว่า^{[ 35 ]}เนื่องจากการปล่อยแสงของ LED ค่อนข้างไวต่ออุณหภูมิของจุดเชื่อมต่อ LED จึงมีข้อเสียคือต้องมีการจัดการความร้อนที่เหมาะสม^{[ 36 ] [ 34 ] [ 37 ]}

• 
  เอาต์พุตสเปกตรัมจำลองของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ LED แสดงให้เห็นการจับคู่สเปกตรัมที่ค่อนข้างต่ำเนื่องจาก LED ที่ใช้^{[ 34 ]}
• 
  เอาต์พุตสเปกตรัมจำลองของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ LED แสดงให้เห็นการจับคู่สเปกตรัมที่ค่อนข้างสูงกว่าเนื่องจาก LED ที่ใช้^{[ 37 ]}

หลอดไฟอาร์คเมทัลฮาไลด์ได้รับการพัฒนาขึ้นเป็นหลักเพื่อใช้ในการให้แสงสว่างสำหรับภาพยนตร์และโทรทัศน์ ซึ่งต้องการความเสถียรของเวลาสูงและการจับคู่สีที่เหมือนแสงแดด อย่างไรก็ตาม ด้วยคุณสมบัติเดียวกันนี้ หลอดไฟอาร์คเมทัลฮาไลด์จึงถูกนำมาใช้ในการจำลองแสงอาทิตย์ด้วย หลอดไฟเหล่านี้ผลิตแสงผ่านการปล่อยประจุความเข้มสูง (HID) โดยการส่งอาร์คไฟฟ้าผ่านปรอทความดันสูงที่ระเหยและสารประกอบเมทัลฮาไลด์^{[ 15 ]}ข้อเสียของหลอดไฟเหล่านี้ ได้แก่ การใช้พลังงานสูง^{[ 1 ]}ต้นทุนของตัวขับอิเล็กทรอนิกส์สูง^{[ 1 ]}และอายุการใช้งานสั้น^{[ 1 ]}อย่างไรก็ตาม หลอดไฟเหล่านี้มีข้อดีคือต้นทุนค่อนข้างต่ำ^{[ 15 ]}และเนื่องจากต้นทุนที่ต่ำนี้ เครื่องจำลองแสงอาทิตย์ขนาดใหญ่จำนวนมากจึงถูกสร้างขึ้นด้วยเทคโนโลยีนี้^{[ 39 ] [ 40 ]}

หลอดไฟควอตซ์-ทังสเตน ฮาโลเจน (หลอดไฟ QTH) ให้สเปกตรัมที่ใกล้เคียงกับรังสีของวัตถุดำ มาก แม้ว่าโดยทั่วไปจะมีอุณหภูมิสี ต่ำ กว่าดวงอาทิตย์ก็ตาม หลอดไฟชนิดนี้เป็นหลอดไฟไส้ชนิดหนึ่ง โดยมีฮาโลเจน เช่นโบรมีนหรือไอโอดีน ล้อมรอบไส้หลอดทังสเตนที่ถูกทำให้ร้อน^{[ 15 ]}ข้อเสียของหลอดไฟชนิดนี้คือมีอุณหภูมิสีสูงสุดเพียง 3400 K ซึ่งหมายความว่าปล่อยรังสี UV น้อยกว่าและรังสี IR มากกว่าแสงแดด^{[ 15 ]} อย่างไรก็ตาม หลอดไฟ ชนิดนี้มีความเข้มสูง^{[ 1 ]}และราคาถูก^{[ 1 ]}และถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในแอปพลิเคชันที่ไม่ไวต่อสเปกตรัมมากนัก เช่น การทดสอบตัวเก็บรวบรวมพลังงานแสงอาทิตย์แบบเข้มข้น^{[ 15 ]}

เลเซอร์ซูเปอร์คอนทินิวอัมเป็นแหล่งกำเนิดแสงที่มีกำลังสูงและช่วงความถี่กว้าง ซึ่งสามารถครอบคลุมตั้งแต่ช่วงแสงที่มองเห็นได้ไปจนถึงอินฟราเรด^{[ 1 ]}เลเซอร์มีความเข้มสูงและโฟกัสได้ง่าย แต่มีข้อเสียคือส่องสว่างได้เฉพาะพื้นที่ขนาดเล็กมากเท่านั้น^{[ 1 ]}อย่างไรก็ตาม ความเข้มสูงของเลเซอร์ทำให้สามารถทดสอบโมดูลโฟโตโวลตาอิกในแอปพลิเคชันการรวมแสงอาทิตย์ได้

หลอดไฟซีนอนอาร์คเป็นหลอดไฟประเภทที่พบได้บ่อยที่สุดสำหรับเครื่องจำลองแสงอาทิตย์ทั้งแบบต่อเนื่องและแบบกระพริบ เป็นหลอดไฟแบบปล่อยประจุความเข้มสูง (HID) ชนิดหนึ่ง ซึ่งแสงถูกผลิตขึ้นจากอาร์คไฟฟ้าผ่านก๊าซซีนอนที่มีแรงดันสูงและ แตกตัวเป็นไอออน ^{[ 15 ]}หลอดไฟเหล่านี้ให้ความเข้มสูงและสเปกตรัม ที่ไม่ผ่านการกรอง ซึ่งตรงกับแสงแดดได้ค่อนข้างดี ยิ่งไปกว่านั้น หลอดไฟเหล่านี้ไม่มีการเปลี่ยนแปลงสมดุลสเปกตรัมอย่างมีนัยสำคัญเนื่องจากความแตกต่างของกำลังไฟฟ้า ซึ่งช่วยลดความจำเป็นในการรักษาเสถียรภาพของแหล่งพลังงาน^{[ 1 ]}เนื่องจากปล่อยความเข้มสูงจากหลอดเดียว จึงสามารถสร้างลำแสงความเข้มสูงแบบขนานได้จากหลอดไฟซีนอนอาร์ค^{[ 15 ]}อย่างไรก็ตาม สเปกตรัมของหลอดไฟซีนอนอาร์คมีลักษณะเฉพาะคือมีจุดยอดการเปลี่ยนผ่านของอะตอมที่แหลมคมซึ่งไม่พึงประสงค์จำนวนมาก รวมถึงการปล่อยรังสีอินฟราเรดที่แรงกว่าโดยทั่วไป^{[ 15 ]}ทำให้สเปกตรัมไม่เป็นที่ต้องการสำหรับการใช้งานที่ไวต่อสเปกตรัมบางอย่าง โดยทั่วไปแล้วจุดยอดการปล่อยรังสีเหล่านี้จะถูกกรองโดยใช้ตัวกรองแก้ว^{[ 1 ]}หลอดไฟซีนอนมีข้อเสียหลายประการ ได้แก่ การใช้พลังงานสูง^{[ 1 ]}ความจำเป็นในการบำรุงรักษาอย่างต่อเนื่อง^{[ 1 ]}อายุการใช้งานสั้น^{[ 1 ]}ต้นทุนสูง^{[ 15 ]}ความไวต่อความไม่เสถียรของแหล่งจ่ายไฟ^{[ 15 ]}ความเสี่ยงต่อการระเบิดของหลอดไฟเนื่องจากการทำงานผ่านก๊าซแรงดันสูง^{[ 15 ]}และอันตรายต่อระบบทางเดินหายใจจากโอโซนเนื่องจากการผลิตโอโซนจากรังสี UV ^{[ 15 ]}

• 
  ตัวอย่างแผนผังของเครื่องจำลองแสงอาทิตย์แบบหลอดไฟซีนอนอาร์ค^{[ 35 ]}
• 
  เอาต์พุตสเปกตรัมของหลอดไฟซีนอนอาร์ค หลังจากผ่านตัวกรองแสงเพื่อให้ได้การจับคู่สเปกตรัมที่ดีขึ้นกับ AM1.5G ^{[ 35 ]}