Учитывая, что спектральное распределение энергии излучения даже высококачественных имитаторов отличается от стандартного солнеч — . ного, а чувствительность солнечных элементов селективна, проводить настройку интенсивности имитаторов с помощью неселективных приемников излучения (радиометров) нецелесообразно. Для этой цели применяются специально отградуированные эталонные солнеч­ные элементы [419]. Эталонные, или стандартные, солнечные эле­менты, иногда также называемые светоизмерительными приемника­ми,—это фактически радиометры с селективной чувствительностью.

Плотность потока солнечного излучения при одинаковом значе­нии воздушной массы и, казалось бы, сравнительно небольших ва­риациях основных составляющих атмосферы может изменяться, как показали расчеты, достаточно сильно [376]. Из сравнения различных атмосферных условий следует: плотность потоков солнечного излу­чения при нескольких измерениях, фиксируемая неселективным ра­диометром, может быть почти одинаковой, в то время как спектраль­ный состав излучения будет отличаться столь существенно, что сол­нечные элемента (в силу селективной чувствительности) будут вырабатывать при этом различную электрическую мощность и значи­тельно отличающиеся фототоки. Даже у высококачественных элемен­тов различие в токах короткого замыкания, измеренных в наземных условиях при одинаковой энергетической облученности, но разном состоянии атмосферы, составляет 15% [392]. В то же время одина-

новая плотность солнечного излучения 672 Вт/м2 может наблюдать­ся для следующих двух состояний атмосферы: при ні=1,5 толщина слоя озона 2 мм, (3=0,17, а=0,66 и при ш=3 толщина слоя озона 5,5 мм, р=0,02, а=1,3 (толщина слоя осажденных паров воды в обоих случаях 2,0 см), хотя очевидно, что спектральный состав из­лучения при столь разных параметрах атмосферы будет заметно от­личаться.

Сравнение градуировочного коэффициента — отношения, опреде­ленного по спектральной чувствительности интегрального фототока с единицы площади элемента к плотности потока солнечного излуче­ния, падающего на эту площадь,—для большого числа солнечных элементов показало, что если настройка интенсивности излучения имитатора из вольфрамовых ламп без фильтра проводится неселек­тивным радиометром, то погрешность измерения тока короткого за­мыкания солнечных элементов достигает 50% [420]. При исполь­зовании имитаторов на основе вольфрамовых ламп с дихроическим фильтром погрешность составит 30% (при прогнозировании значе­ний тока во внеатмосферных условиях) и 10% (в наземных), а для имитаторов на основе ксеноновых ламп с короткой дугой и интер­ференционными светофильтрами погрешность равна 15% для на­земных измерений и 3—5% для космических.

При градуировке эталонных солнечных элементов определяют ток короткого замыкания в стандартных условиях облучения. С по­мощью эталонного солнечного элемента настраивают имитатор — ре­гулируют поток его излучения до тех пор, пока ток короткого замы­кания эталона станет таким же, как при стандартных условиях.

Следует отметить, что в этом случае энергетическая облученность рабочей зоны имитатора не будет в точности совпадать с энергети­ческой облученностью, создаваемой естественным солнечным излу­чением в стандартных условиях, поскольку излучение оценивается по его воздействию на селективно-чувствительный солнечный элемент конкретной конструкции из определенного полупроводникового ма­териала.

Обычно для оценки излучения по его воздействию на приемник с конкретной спектральной чувствительностью вводят эффективные величины: оценка излучения по его воздействию на глаз человека производится в люксах, по воздействию на кожу — в эритемных еди­ницах и т. д. Однако в данном случае вводится не эффективная ве­личина, требующая нового названия, а эквивалентная. Так, если^ источник с произвольным спектром при некоторой энергетической облученности создает в солнечном элементе ток, равный внеатмо­сферному, то при этом энергетическая облученность для данного типа элементов эквивалентна 1360 Вт/м2. Например, при освещении лампой накаливания с цветовой температурой 2850 К кремниевый солнечный элемент с мелкозаяегающим д—^-переходом (/<0,5 мкм) генерирует такой же ток, как в космических условиях, если энерге­тическая облученность, создаваемая лампой, снабженной водяным фильтром толщиной 40 мм, равна приблизительно 780 Вт/м2, а лам­пой без фильтра — 960 Вт/м2. В обоих случаях при измерении излу­чения лампы кремниевый эталонный элемент покажет 1360 Вт/м2.

Использование эталонных солнечных элементов позволяет про­водить удовлетворительные по точности измерения на имитаторах с плохой коррекцией спектра и даже при использовании источников излучения с произвольным спектральным распределением энергии. Погрешность оценки электрических характеристик солнечных эле­ментов в этом случае будет зависеть от степени отличия спектраль­ной чувствительности измеряемого и эталонного элементов. Таким образом, основное требование, предъявляемое к эталонным сол­нечным элементам,—идентичность их оптических и спектральных характеристик характеристикам тех солнечных элементов, для из­мерения которых они применяются. Особенно это касается спектраль­ной чувствительности. При использовании эталонных элементов в наземных условиях с имитаторами, имеющими широкий пучок из­лучения, важна также и угловая зависимость чувствительности, в значительной степени определяемая микрорельефом поверхности солнечного элемента, влияющим на коэффициент отражения света при различных углах падения [23]. Даже самый совершенный тех­нологический процесс изготовления не обеспечивает идентичности оптических и спектральных характеристик всех элементов данного типа, поэтому в качестве эталонных желательно отбирать элементы, имеющие характеристики, близкие к средним для выпускаемой про­дукции.

Проектирование эталонных солнечных элементов включает в себя создание конструкции, исследование стабильности и метрологических характеристик, разработку аппаратуры и методики градуировки.