本实用新型公开了一种光伏器件单发次超快响应过程测量系统，包括分束镜、折叠镜、非线性动力学过程传输光路、可见光时间响应传输光路、X射线时间响应传输光路、光伏器件和记录模块。采用以上技术方案，通过泵浦‑激发的方式测量非线性动力学过程以及光伏器件的时间响应过程，既可用可见光波段激发，也可用X射线激发；利用单一发次激光或者X射线激发的方法测量，能够同时测量光伏器件的时间响应过程以及非线性动力学过程；可以在光伏器件工作状态下进行测量，无需开展分解实验；测量时间分辨率可以根据测量需求不同进行调节；适用范围广，不仅适用于光伏器件，也适用于其他类似的有源器件。因此，具有时间分辨率高、可调谐、适用范围广等优点。