Конструкция эталонных солнечных элементов в зависимости от на­значения может быть разной, но во всех случаях должно обеспечи­ваться основное требование, предъявляемое к средствам измере­ний,—высокая стабильность всех параметров. Это, в свою очередь, приводит к необходимости надежной термостабилизации солнечных элементов или точного измерения их температуры. Эталон простей­шей конструкции представляет собой солнечный элемент, укреплен­ный в углублении металлической пластины и защищенный стеклом [390, 419, 421]. Для поддержания постоянной температуры эталон­ный элемент устанавливается обычно на термостатированном столике.

В специально разработанных новых эталонных элементах типов ПС-4 [422], -5, -6 и -7 использованы кремниевые солнечные эле­менты. Эталон типа ПС-4 имеет фоточувствительный элемент разме­рами 14X24 мм с контактной полосой шириной 2 мм по всему пери­метру. Элемент прижат к латунному посеребренному корпусу пру­жинами гребенчатого вида, которые одновременно используются для токосъема с верхнего электрода, обеспечивая малое контактное со­противление (не более 0,03 Ом). Крышка с окном из оптического стекла изолирует солнечный элемент от внешней среды. Поддержа­ние заданной температуры обеспечивается с помощью нагреватель­ного элемента, встроенного в корпус приемника, двух датчиков тем­пературы (исполнительного и контрольного), укрепленных непосред­ственно на тыльной стороне солнечного элемента, и специально раз­работанного блока автоматики. Точность термостатирования ±1° С.

В эталонном элементе типа ПС-5 кремниевый солнечный элемент размерами 10X20 мм припаян непосредственно к корпусу. Сверху располагается защитное стекло. Места соединения стекла с корпу­сом и электрического вывода уплотнены. Чтобы обеспечить стабиль­ность характеристик при эксплуатации, сборка осуществляется в: среде сухого инертного газа. Для поддержания постоянной темпера­туры эталонный элемент устанавливается на термостатированном столике, внутри которого протекает вода от жидкостного термостата. Градуировочная кривая зависимости напряжения холостого хода эле­мента от температуры при фиксированном значении энергетической облученности позволяет точно определить его температуру.

В эталоне типа ПС-6 используется кремниевый солнечный эле­мент размерами 10X20 мм, рядом с которым располагается кремние­вый датчик температуры, по оптическим и теплофизическим свой­ствам представляющий собой точный аналог солнечного элемента,, но без р—«-перехода. Над солнечным элементом и датчиком темпе­ратуры располагается защитное стекло.

Эталон типа ПС-7 состоит из группы солнечных элементов с об­щими размерами чувствительной поверхности 76X71 мм. Начтыль — ной стороне группы расположен датчик температуры. Солнечные — элементы защищены одним общим стеклом, укрепленным в корпусе приемника, что облегчает уход за эталоном.

В 1980—1982 гг. в СССР был разработан, усовершенствован и предложен в качестве стандарта для стран СЭВ новый эталонный солнечный элемент типа ПС-9 с прямоугольной фоточувствительной поверхностью размерами 30X35 мм и с фоточувствительной поверх­ностью круглой дисковой формы диаметром 50 мм для измерений параметров элементов и батарей космического [423J и наземного [424] применения соответственно.

Новый эталонный элемент имеет встроенный холодильник, снаб­женный радиатором, через который может протекать вода от термо­стата, и чувствительный термодатчик. В качестве фоточувствитель — ных датчиков в эталонах типа ПС-9 используются солнечные элемен­ты из кремния с мелкозалегающим р~тг-переходом и элементы на основе гетеропереходов твердый раствор алюминия в арсениде гал­лия—арсенид галлия. Большие размеры корпуса эталона ПС-9 обе­спечивают угловое поле, превышающее 166°, что позволяет исполь­зовать новый эталон при измерениях солнечных элементов и бата­рей как в полном потоке, так и в прямом коллимированном.

На корпусе нового эталона может крепиться тубус, уменьшаю­щий поле зрения до ±2,5°, что необходимо для измерения прямого потока солнечного излучения при определении характеристик бата — _рей, работающих с концентраторами. На тубусе для контроля пара­метров атмосферы (содержания паров воды, озона и аэрозолей) пре­дусмотрена возможность установки интерференционных светофиль­тров, которые пропускают излучение в узких спектральных интер­валах, соответствующих селективным полосам поглощения в спектре наземного солнечного излучения.

Абсолютная градуировка эталонных элементов трудоемка, тре­бует длительного времени и значительных затрат, поэтому эталоны, прошедшие такую градуировку, используют только в качестве образ­цового средства измерений. Для каждодневных целей применяются рабочие светоизмерительные приемники.

Эталонные элементы ПС-4 и -9 разработаны как образцовые^ При оценке их метрологических свойств измеряются следующие па­раметры*. вольт-амперная характеристика; температурная зависи­мость тока короткого замыкания в диапазоне от 20 до 60° С; зави­симость тока короткого замыкания от энергетической облученности в диапазоне значений солнечной постоянной от 0,5 до 1,5; стабиль­ность чувствительности за период не менее одного года. По резуль­татам измерений отбирается группа приемников, имеющих стабиль­ность чувствительности в пределах 0,5% и температурный коэффц*’ гциент тока короткого замыкания не более 0,2%/° С.

В качестве рабочих светоизмерительных приемников применяют­ся эталоны ПС-6 и -7, чувствительность которых в течение шести месяцев изменяется не более чем на 1,5%. Рабочие приемники гра­дуируются по образцовым на имитаторах, аналогичных тем, для ко­торых предназначен приемник. Все рабочие элементы не реже одно­го раза в шесть месяцев проходят поверку по образцовым.

Размер углового поля (поля зрения) эталонного элемента не оказывает влияния на точность измерений при работе в коллимиро­ванном пучке излучения. Однако во многих случаях, например при измерении плотности полного потока солнечной радиации в назем­ных условиях, важно, чтобы детали корпуса не затеняли чувстви­тельную поверхность эталонного элемента. Эталон с угловым полем 166° можно использовать при всех возможных значениях рассеян­ного солнечного потока и любом варианте обработки поверхности элемента [390].

Постоянное совершенствование технологии изготовления и созда­ние новых типов солнечных элементов вызывают необходимость из­мерения параметров солнечных элементов с нестандартным распре­делением спектральной чувствительности. При этом необходимо иметь набор эталонных солнечных элементов с различными вариан­тами спектральных характеристик. Солнечные элементы для таких •эталонов получают изменением глубины залегания р—п-перехода, вариацией характеристик просветляющего покрытия, облучением

элементов разными дозами протонов и электронов различной энер­гии. Быстрый подбор эталонного элемента выполняют по «сине­красному» отношению токов эталона и измеряемого элемента. С этой целью поочередно измеряется ток солнечного элемента со свето­фильтрами, выделяющими излучение в синей и ближней инфракрас­ной областях спектра, и подбирается эталонный элемент с наиболее близким значением «сине-красного» отношения. Аналогичный под­ход можно использовать для подбора эталонов при измерениях пара­метров солнечных батарей из нестандартных солнечных элементов. Создан комплект эталонных элементов с нестандартным спектраль­ным распределением чувствительности на основе приемников типа ПС-5.