Сложный характер наземного солнечного излучения при различных значениях воздушной массы (см. рис. 4.2} делает весьма трудной задачу имитации такого излучения, даже если ограничиться целью воспроизведения стандартного солнечного излучения в условиях АМІД АМ2 или АМ1 [387, 389, 391] в области длин волн от 0,4 до 1,1 мкм. Вероятно, получение точного спектрального распреде­ления стандартного наземного солнечного излучения возможно лишь с помощью монохроматора с изменяющейся по заданной программе щелевой или штырьковой диафрагмой, что, однако, не позволяет даже при светосильном монохроматоре достичь освещенности, ха­рактерной для солнечною излучения. Второй возможный путь такой имитации — воспроизведение наземного солнечного спектра по от­дельным спектральным участкам с помощью ксеноновой или гало­генной лампы, снабженной набором сменных узкополосных интерфе­ренционных светофильтров. Оба способа к тому же создают поток имитированного солнечного излучения на очень небольшой площади в несколько квадратных милли — или сантиметров.

В связи со сложностью точной имитации наземного солнечного излучения получили широкое распространение методы приближен­ного воспроизведения наземных спектров и создания имитаторов со спектром излучения, повторяющим сглаженную, усредненную кри­вую излучения при условиях AM 1,5, АМ2 или АМ1. Такая цель может быть достигнута путем подбора или расчета нового комплек­та светофильтров для имитаторов внеатмосферного излучения любой рассмотренной конструкции. Многие из этих имитаторов дают до­статочно хорошее приближение к наземным солнечным спектрам при правильном выборе светофильтров и плотности потока прямого излучения, который, как известно, для условий АМ2 должен быть близок к 750 Вт/м2, для АМ1,5~~к 850 Вт/м2 и для АМ1 —к 910— 950 Вт/м2.

Для примера на рис. 4.10 представлена кривая излучения ими­татора на основе галогенных ламп [408] в сравнении со стандарт­ным солнечным спектром для условий АМ2. Для получения плотно­сти потока прямого излучения, близкой к 750 Вт/м2, напряжение на галогенной лампе с встроенным интерференционным дихроическим светофильтром марки ELH, использованной для создания имитато­ра данного типа [408], было понижено до 100 В.

7* М М Колтун

Рис 4.10. Имитация стан­дартного солнечного спект­ра при условиях АМ2

1 — имитатор на основе

галогенных ламп с встроенными интерференционными дихроическими светофильтрами и линзами Френеля;

2 — стандартный спектр

наземного излучения при условиях АМ2

Рис. 4.Н. Оптическая схе­ма имитатора наземного

солнечного излучения с диффузным отражателем

1 — вольфрамовая галогенная

лампа марки КГМ-30-300-2;

2 — 4 — зеркальный фацетный,

диффузный и зеркальный сферический отражатели соответственно;

S — составной охлаждаемый светофильтр из набора цветных стекол; в — измеряемый солнечный элемент

Известен имитатор для измерения параметров солнечных элемен­тов, состоящий из двух ламп — ксеноновой и вольфрамовой [414]. У ксеноновой лампы длинноволновая часть излучения (правее 0,7 мкм) «отрезана» с помощью фильтра на основе раствора медно­го купороса, охлаждаемого водой, а коротковолновое излучение воль­фрамовой лампы накаливания (левее 0,55—0,6 мкм) поглощается фильтром из цветного стекла. Смешение на облучаемой поверхно­сти размерами 1X2 см двух коррегированных таким образом потоков излучения дает возможность при изменении интенсивности излуче­ния ламп и толщины фильтров получать сглаженную кривую как внеатмосферного, так и наземного излучения.

Полезные практические результаты получены при сравнении спектров двух имитаторов наземного солнечного излучения на осно­ве ксеноновых и вольфрамовых ламп (с частичной фильтрацией из­лучения) со стандартным наземным солнечным излучением в усло­виях АМ1 [415]. Сопоставление параметров тонкопленочных сол­нечных элементов на основе гетеросистемы сульфид меди—сульфид кадмия при измерениях в натурных условиях, близких к условиям АМ1, и в лаборатории на имитаторах обоих типов позволило сделать вывод, что имитатор, использующий ксеноновые лампы, дает значи­тельно лучшее приближение к условиям эксплуатации солнечных элементов, вероятно, из-за отсутствия в спектре имитатора из воль­фрамовых ламп коротковолнового излучения (А,<0,4 мкм), где чувст­вительность солнечных элементов еще сравнительно велика.

К значительному удорожанию имитаторов на ксеноновых лампах непрерывного горения и импульсных приводит необходимость снаб­жать их сменными комплектами многослойных интерференционных фильтров для воспроизведения наземного излучения. Более простые наземные имитаторы для измерения параметров солнечных элемен­тов из кремния и арсенида галлия можно создавать на лампах на­каливания, которые обладают более стабильными параметрами и не требуют сложного оборудования для стабилизации питания. Эти солнечные элементы обладают невысокой чувствительностью в об­ласти длин волн менее 0,5 мкм (при глубоком залегании «-пере­хода в кремнии и большой толщине широкозонного фильтра из AlGaAs на поверхности арсенида галлия чувствительность в этой области практически отсутствует). Параметры таких солнечных эле­ментов можно с достаточной точностью измерять на имитаторах, со­зданных на основе вольфрамовых ламп накаливания со светофиль­трами из цветных стекол. Один из таких имитаторов [416] выпол­нен на галогенной лампе мощностью 650 Вт, работающей при цве­товой температуре 3200 К. Коррекция спектра осуществляется опти­ческим фильтром CS1-75 Corning Glass. В освещенном пятне диа­метром 6 см с равномерностью ±1% обеспечивается плотность по­тока излучения 740 Вт/м2.

Можно сделать сравнительно простой наземный имитатор на лампах накаливания со стеклянными фильтрами и диффузным от­ражателем, обеспечивающим равномерное освещение рассеянным излучением, близким к наблюдающемуся в натурных условиях (рис. 4.11) [366]. Как показали эксперименты, такой отражатель легко позволяет получить равномерность ±5% на площади 40Х Х40 мм. Линзовая оптика в имитаторе отсутствует. Источник излу­чения — галогенные лампы с цветовой температурой 3400 К. Спек-_ тральное распределение полного потока наземного излучения при атмосферной массе 1,5 можно получить с помощью цветных стекол СЗС-24, СЗС-17, ПС-14.

Более полно реальные условия наземного излучения воспроиз­водятся при использовании оптической схемы, показанной на

7**

ттическая схема ірямого и рас — иффузного) по — шго солнечного

амовые ные лампы,

•оры,

* фацетные гели;

[вы;

шьтры для т прямого и

ного

зного) потока яя

твенно,

мый солнечный

I другой про — Ы ПОД углом, (ЛНЄЧНОГО ИЗ-

ш и попадая т рассеянное аспределение 3400 К мож — о солнечного (фильтра, со — Ю-15 — 1 мм, иной 25 мм. что позволи-