При разработке систем преобразования солнечной энергии необхо­димо проводить натурные испытания наземных солнечных батарей в реальных условиях работы. Однако на естественном наземном из­лучении могут выполняться и квалификационные измерения, при­чем не только батарей наземного применения, но и космического. В этом случае, конечно, для определения плотности потока излуче­ния применяется эталонный солнечный элемент, отградуированный для соответствующих стандартных условий. Необходимо подчеркнуть, что при использовании эталонных элементов наземное солнечное излучение при конкретных условиях фактически предстает как из­лучение, имитирующее стандартное (наземное и космическое). На-

пример, если применяется коллимирующее устройство, то наземное излучение в летний полдень в высокогорье при сухой атмосфере и малом количестве аэрозолей по своей близости к космическому мо­жет превосходить даже самые высококачественные имитаторы. Спек­тральное распределение энергии наземного солнечного излучения при воздушной массе т=1,03 измерено в условиях Столовой горы, в Калифорнии, на высоте около 2300 м над уровнем моря (рис. 4.13) [417]. В течение 1 мин плотность потока излучения на Столовой горе изменяется не более чем на 0,5%. Близкие к этим — условия измерений характерны и для высокогорной станции Государствен­ного астрономического института им. П, К. Штернберга (около 3000 м над уровнем моря), где ежегодно проводится градуировка эталонных солнечных элементов Г418].

Стандартное спектральное распределение энергии наземного из­лучения рассчитано на основе среднего содержания всех компонент атмосферы. Такие условия не характерны ни для одного из сезонов года, однако во многих случаях естественное излучение оказывает­ся к стандартному ближе, чем излучение высококачественных на­земных имитаторов.

Измерение характеристик наземных солнечных элементов и ба­тарей на естественном излучении можно проводить тремя способа­ми: помещая батарею горизонтально, устанавливая ее с наклоном к югу на угол, близкий к широте местности, или с помощью системы слежения, располагая по нормали к прямому потоку,. Эталонный солнечный элемент во всех случаях должен устанавливаться в одной плоскости с измеряемой батареей.

Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Первый — наиболее прост, позволяет избежать попадания излучения, отражен-

ного от грунта, но измерения можно проводить лишь при большой высоте Солнца [392]. Второй метод ближе к условиям реальной ра­боты солнечных батарей, но требует защиты от излучения, отра­женного подстилающей поверхностью. Измерения по третьему ме­тоду обычно проводятся с применением коллимирующих тубусов. Он дает наиболее воспроизводимые результаты, однако необходи­мость использования следящей системы и коллимирующих устройств не позволяет применять его для больших батарей.

При любом методе плотность потока излучения во время измере­ний не должна отличаться от стандартной более чем на 20%. Это позволяет уменьшить ошибку при расчете параметров элементов или батареи в стандартных условиях. Температура элементов и ба­тарей при измерениях должна быть близка к стандартной. Если для отдельных элементов это выполнить легко, то для батарей равно­мерную термостабилизацию в большинстве случаев осуществить трудно. Чаще используется точное измерение истинной температуры. При этом батарея должна быть хорошо защищена от ветра, чтобы обеспечить однородность температуры по всей площади. Расчет пара­метров элементов и батарей при стандартных температуре и осве­щенности может проводиться по формулам, приводимым в рабо­те [392].