太阳模拟器是一种模拟太阳辐射的人工光源装置。为了适应太阳电池的不断发展,开发稳态太阳模拟器特别是大面积的稳态模拟器非常必要。稳态模拟器主要应用于实验室内太阳电池或者组件的性能检测和热循环测试。本文根据某空间卫星电池的测试性能要求,设计和开发了一台大面积稳态太阳能模拟器,并且进一步地研究了采用长弧氙灯和光学积分器的稳态模拟器光学系统设计。本文主要内容可分为三部分:(1)太阳模拟器技术,及其光源系统和光学结构系统,包括第二章和第三章部分内容;(2)大面积稳态太阳模拟器的光学设计,软件仿真和优化,以及对应实验产品的调试检测和分析,包括第四章;①采用长弧氙灯和光学积分器的太阳模拟器光学系统设计和优化,包括第五章;在第一部分中,我们主要介绍了太阳电池检测技术,太阳模拟器技术以及辐照度学的基础知识,研究了太阳模拟器常用的灯光光源和光学结构并进行了比较,据此选择合适的模拟器光源和光学结构系统,之后介绍了常用于太阳模拟器设计的光学软件。在第二部分中,我们主要设计了太阳模拟器的聚光光源系统和光学结构系统,在光学软件中进行仿真和优化设计,并加工成产品后调试和性能检测,以及对影响太阳模拟器的因素做了分析,最后我们设计出各项性能指标都达标的大面积稳态太阳模拟器。在第三部分中,基于长弧氙灯的优势,我们设计了一种采用长弧氙灯和光学积分器的光学结构系统,得到了在一定辐照面积上辐照均匀性为A级的太阳模拟器。本文的意义在于提出了一些新的方法用于稳态太阳能模拟器的光学设计,并使设计成果转换成了相关产品,对于提高光伏测试的准确性有着积极的意义。