Элементы для эталонов отбираются из числа серийно выпускаемых или изготавливаются специально. При отборе основное внимание об­ращается на качество торцевых поверхностей, значения шунтового и последовательного сопротивлений. Важно, чтобы свойства солнеч­ных элементов, используемых для этой цели, были однородны по площади (особенно спектральная и интегральная чувствительности). Желательно, чтобы у них был минимальный температурный коэф­фициент тока короткого замыкания. Отобранные по этим парамет­рам элементы монтируются в оправы и проходят естественное или ускоренное старение. Затем определяется стабильность чувствитель­ности. Исследование проводят в течение длительного времени, при этом методика должна обеспечивать, чтобы погрешность относитель­ных измерений не превышала 0,1%. При первичной градуировке ис­пользуются эталонные элементы со стабильностью чувствительно­сти в пределах ±0,5% [419]. Для эталонных солнечных элементов наземного применения проверяются также угловые зависимости чувствительности и линейность световой характеристики. Отклонение от линейности в диапазоне 400—1000 Вт/м2 не должно превышать ±0,5% от нормируемого значения интенсивности потока при AM 1,5.

Кремниевые солнечные элементы, предназначенные для энерге­тических целей и используемые как эталонные, в обычных условиях отличаются наиболее стабильными характеристиками из всех пре­образователей солнечной энергии. Эти солнечные элементы облада­ют также линейной зависимостью тока короткого замыкания (в эта­лоне они работают в режиме короткого замыкания) в довольно ши­роком диапазоне изменения плотности потока излучения и имеют небольшой^ температурный коэффициент тока короткого замыкания €,1—0,2%/° С; их чувствительность охватывает видимую и ближнюю инфракрасную области спектра. Могут быть изготовлены кремниевые солнечные элементы со сверхмелким р—«-переходом (толщина верх­него легированного слоя Z«S0,1±0,2 мкм),’чувствительные в ближней ультрафиолетовой области солнечного спектра.

Однако далеко не каждый солнечный элемент из выпускаемых серийно имеет параметры, в том числе и стабильность, отвечающие требованиям, предъявляемым к измерительным приборам. В связи с этим при создании эталонных солнечных элементов было необхо­димо не только разработать такую конструкцию, которая обеспечи­вала бы стабильность и надежность их работы в процессе эксплуата­ции, но и провести тщательный предварительный отбор элементов для эталонов. Специальные требования предъявлялись также в от­ношении способа монтажа солнечных элементов в корпусе эталона.

Измерение тока короткого замыкания солнечных элементов для определения стабильности чувствительности проводилось только пос­ле того, как элементы были полностью смонтированы Ь корпусе. Начиная с 1967 г. такие измерения выполнялись регулярно с часто­той не реже двух раз в год. В 1967 г. было изготовлено 75 эталонов и начато исследование стабильности их чувствительности. Приборы, выходившие из строя или оказавшиеся нестабильными, исключа­лись, но периодически добавлялись новые партии эталонов из крем­ниевых элементов усовершенствованного типа, а также из элемен­тов на основе гомоперехода в арсениде галлия и гетероструктур AlGaAs—GaAs и Cu2S—CdS. Эталонные солнечные элементы, кото­рые в течение года и дольше показывали стабильные свойства (ток короткого замыкания оставался неизменным в пределах ±0,5%), ис­пользовались в качество образцовых средств измерения. Они про­ходили первичную градуировку непосредственно под солнечным из­лучением или с применением образцовых средств измерения энер­гетической облученности.

Проверка стабильности чувствительности проводилась на имита­торах Солнца при строгом контроле параметров излучения: спектра, равномерности облучейия и особенно плотности потока. Для того чтобы оценить стабильность чувствительности исследуемых прибо­ров в пределах 0,5%, необходимо контролировать плотность потока излучения имитатора с погрешностью, не превышающей по крайней мере 0,3%, что представляет собой серьезную задачу. Питание ис­точника света осуществлялось от электронного стабилизатора на­пряжения. Электрическая мощность лампы контролировалась ватт­метром класса точности 0,1. С помощью циркуляционного термо­стата поддерживалась постоянная температура солнечного элемента в корпусе эталона с точностью ±0,5° С.

Проведена проверка стабильности тока короткого замыкания об­разцовых эталонных элементов во времени (рис. 4.14). В изготов­ленном в 1962 г. эталоне 1 использовался солнечный элемент без покрытий, полученный термодиффузией фосфора в монокристалличе — ский кремний р-типа [122, 125]. Образцы 2—6 с просветляющим покрытием [290] изготовлены в 1967 г. Из 75 образцов эталонов, смонтированных в 1967 г., к моменту измерений в 1981 г. семь сохранили постоянной свою чувствительность (в пределах ±1,5%), несмотря на то что они не имеют защитного стекла. Эталонные сол-

Рис. 1. Кремниевые солнечные батареи с зеркал] покрытиями, прозрачные в инфракрасной области работанные для советских межпланетных станций

Рис. 2. Современны lunnv кремния и сульфид; кадми (в центре) и кремни (спраї

солнечног мучення крытием і ремя не-

Рис. 5. Советские первич ные эталонные солнечные элементы, используемые для стандартизации изме рений в странах СЭВ

j

печные элементы хранились в лабораторном помещении без при­менения особых предосторожностей и использовались во время пе­риодических проверок два-три раза в год ежедневно в течение од­ной-двух недель.

Характер изменения тока короткого замыкания эталонных эле­ментов с течением времени может быть различным: возможно как уменьшение его, так и увеличение (ем. рис. 4.14). Образец 4У на­пример, за 12 лет повысил свою чувствительность на 3%. Образцо­вые эталоны, ток короткого замыкания которых изменяется в тече­ние нолугода более чем на 0,5%, переводились в разряд рабочих.

В значительном числе образцов эталонных элементов резкое из­менение чувствительности не было связано с появлением внешних
механических дефектов (образцы исследовались под микроско­пом) [425].

В рабочих эталонах приемником излучения может служить как отдельный солнечный элемент, так и их группа, содержащая 60— 70 элементов, собранных из отдельных секций [419]. Стабильность чувствительности этих эталонных групп в основном определяется характером их эксплуатации — ежедневное применение в условиях частых перепадов облученности и температуры, возможность боль­шого механического износа. Рабочая поверхность солнечных эле­ментов в этих эталонах имеет просветляющее покрытие, но не за­щищена стеклом и располагается вровень с корпусом. Временная зависимость тока короткого замыкания нескольких образцов эталон­ных групп близка к приведенной на рис. 4.14. Ток короткого замы­кания групповых эталонов в большинстве случаев изменяется силь­нее и чаще, чем эталонов из единичных солнечных элементов. Однако* как показывает опыт длительной эксплуатации, более 90% образ­цовых эталонных групп за период между поверками сохраняют ста­бильность в пределах ±1,5%.

Полученные результаты говорят о том, что полупроводниковые солнечные элементы (при соответствующей защите от воздействия внешней среды) — одни из наиболее стабильных приемников для из­мерения ойтического излучения.