Наиболее прост, удобен для использования в производственных ус­ловиях и стабилен имитатор, состоящий из вольфрамовых ламп на­каливания с зеркальными или матовыми отражателями, соответст­вующий набор которых может обеспечить освещение солнечных эле­ментов для батарей практически любой площади [403].

Значительная часть инфракрасного излучения ламп накаливания (вызывающего перегрев солнечных элементов при измерениях) мо­жет быть устранена с помощью установленных между лампами и элементами теплоотражающих фильтров из стеклянных пластин с прозрачными проводящими пленками на основе двуокиси олова, сме­си двуокиси олова и трехокиси индия или станнитов кадмия с по­верхностным слоевым сопротивлением менее 50 Ом/□ (пленка долж­на находиться на стеклянной пластине со стороны лампы).

Еще большего уменьшения инфракрасной составляющей излуче­ния ламп можно добиться введением теплопоглощающего фильтра, образуемого слоем воды толщиной 2—4 см. Для охлаждения самого водяного фильтра может быть использован внешний радиатор или проточная вода, а для удаления из перегретой воды пузырьков воз­духа фильтр снабжается механическими щетками [404]. Изменение спектра лампы накаливания после введения водяного фильтра видно из сравнения кривых 3 и. 4 (рис. 4.0).

Подобные простые имитаторы с водяным фильтром широко ис­пользуются для экспрессного контроля качества солнечных элемен­тов и их групп (размерами до 20X30 см) на всех стадиях процесса изготовления, ц без водяного фильтра — для контроля качества сол­нечных батарей.

Спектр ламп накаливания, применяемых для контроля качества солнечных батарей большой площади, может быть значительно ис­правлен и приближен к солнечному нанесением на внутреннюю по­верхность колбы лампы (как перед вольфрамовой нитью накала, так и сзади нее) многослойных интерференционных светофильтров [405, 406]. Колба лампы предохраняет светофильтры от неблагоприятного воздействия внешней окружающей среды (в частности, повышенной влажности), а последствий термического воздействия излучения

1 — встроенная кварцевая галогенная лампа марки КГМ-110-500-2 (мощностью 500 Вт при напряжении 110 В); 2— отражатель с многослойным тонкопленочным светофильтром; 3— рассеиватель с многослойным цветокоррегирующим фильтром, . нанесенным на теплоотражающую пленку двуокиси олова

вольфрама, приводящего к кристаллизации слоев многослойного све­тофильтра и последующему отслаиванию его от стекла, удается избежать, если ввести между диэлектрическими слоями светофиль­тра и стеклом тонкую полупрозрачную пленку хрома, нанесенную при большой скорости конденсации в высоком вакууме [406]. Осаж­дение постепенно испаряющегося слоя вольфрама на стекло и све­тофильтры также можно предотвратить, используя лампу-фару с нанесенными на ее колбу светофильтрами, внутрь которой встроена малогабаритная, но достаточно мощная вольфрамовая лампа в квар­цевой оболочке {407]. Конструкция вольфрамовой лампы-фары для имитаторов Солнца с интерференционными светофильтрами на внут­ренних стенках и спектр ее излучения показаны на рис. 4.9. Из та­ких ламп-фар может быть собран имитатор Солнца для измерения параметров солнечных батарей любой площади.

Аналогичная по конструкции лампа накаливания с внутренним интерференционным фильтром мощностью 300 Вт (напряжение пи­тания 120 В) разработана фирмой «Дженерал Электрик» (модель ELH). На основе таких ламп с установленными перед ними линзами Френеля для получения потока параллельных лучей света создан удобный и простой имитатор солнечного излучения, дающий равно­мерный поток при освещении поверхности площадью 1,2X1,2 м на расстоянии 4,6 м [408]. В имитаторе использованы 143 кварцевые галогенные лампы с эллиптическим отражателем, на поверхность которого нанесено многослойное интерференционное покрытие (ди — хроическое зеркало), выпускающее из лампы большую часть инфра­красного излучения и отражающее видимое излучение, и 143 линзы Френеля гексагональной формы, установленные на расстоянии 28 см от ламп. Изменяя напряжение питания лампы имитатора такой кон­струкции, можно в достаточно широких пределах варьировать плот­ность и спектр имитированного потока излучения.

При больших площадях облучения (3X3 м и выше) обычно ис­пользуются имитаторы на импульсных ксеноновых лампах [409— 411}. Эти имитаторы не имеют оптики, и равномерность освещения достигается за счет значительного удаления измеряемой батареи от лампы. Для коррекции спектра применяется интерференционный или иногда водяной фильтр. Очень важно, чтобы имитатор был осна­щен соответствующей измерительной аппаратурой, которая должна обеспечить за время одного импульса длительностью около 1 мс замер всех точек вольт-амперной характеристики батареи. К серии таких имитаторов относится, например, имитатор LAPSS для изме­рения батарей космического назначения, обеспечивающий на пло­щади 2,5X2,5 м равномерность освещения ±2% [409]. Равномер­ность освещения построенного на аналогичном принципе небольшо­го имитатора TTPSS вертикальной конструкции (высотой 2,3 м) так­же составляет ±2% на площади 0,6X0,6 м. Имитатор сравнительно недорог, но за время одного импульса удается получить только одну точку вольт-амперной характеристики [412].

При измерениях на импульсных имитаторах, солнечная бата­рея не успевает прогреться, и ее температура близка к комнат­ной [21].

В качестве стандарта при квалификационных испытаниях в раз­личных странах использовались разные значения температуры сол­нечных батарей и элементов: 40, 28 и 25° С. В США и Западной Европе за стандарт принята температура 28° С [389—393]. Такой выбор вряд ли можно назвать удачным, поскольку при работе сол­нечные элементы и батареи обычно разогреваются, и значение 40° С точнее отражает реальные внеатмосферные и наземные условия экс­плуатации солнечных батарей.

При измерениях на импульсных имитаторах вычислительные устройства автоматически пересчитывают характеристики батарей к задаваемой рабочей температуре. Пересчет ведется по средним температурным коэффициентам, которые имеют заметный разброс. Вероятно, импульсные имитаторы желательно снабжать термоста­билизирующим устройством для измеряемых солнечных батарей, а температуру батареи контролировать в момент измерений. Термо­стабилизирующее устройство может быть выполнено на основе, на­пример, инфракрасных излучателей, устанавливаемых в момент из­мерений с темновой стороны батареи.

В заключение необходимо кратко остановиться на сверхмощных ксеноновых лампах непрерывного горения, каждая из которых (при достаточно хорошей имитации спектра внеатмосферного солнечного излучения) может создать необходимую плотность потока излучения 1360 Вт/м2 на поверхности солнечной батареи площадью в несколь­ко десятков квадратных метров. Примером такого источника’ излу­чения может служить разработанная Всесоюзным научно-исследо­вательским светотехническим институтом металлическая ксеноновая лампа сверхвысокого давления мощностью 40 кВт [413]. Лампа

взрывобезопасна, снабжена двойным охлаждаемым водой кварцевым окном в металлическом корпусе, однако значительная неравномер­ность освещения по площади, достигающая ±20% на краях облу­чаемой поверхности [368], позволяет использовать такие лампы лишь в устройствах для исследования светового старения космической техники или приближенной оценки работоспособности солнечных ба­тарей, а не при измерениях их фотоэлектрических параметров.