Общие вопросы испытаний технических систем на воздействие солнечного излучения, страница 13

В 1974…1975 гг. в странах, разрабатывающих солнечные элементы и батареи, начались активные исследования по выбору стандартного спектра наземного солнечного излучения применительно к измерению их параметров. Был предложен стандартный солнечный спектр, соответствующий атмосферной массе m = 1, основанный в свою очередь на расчетах при следующих условиях: слой осажденных паров воды 1,0 см, озона 3,5 мм при 200 аэрозольных частицах пыли, в кубическом сантиметре воздуха. Суммарный поток такого стандартного наземного солнечного излучения (обычно обозначаемого как солнечное излучение для условий AM1) считался равным ~ 917 Вт/м², прямая составляющая этого излучения считалась равной 865 Вт/м².

Следует отметить, что условия, близкие к AM1, наблюдаются практически только в тропиках и на средних широтах в высокогорье. В связи с этим были продолжены работы по выбору стандартного спектра и оптимальных методов измерений, наиболее полно отражающих условия эксплуатации большинства наземных фотоэлектрических установок.

В 1975 г. была разработана временная методика испытаний солнечных элементов наземного применения, предусматривающая три способа измерений: на естественном солнечном излучении с применением эталонных солнечных элементов; с применением неселективных радиометров и на солнечных имитаторах. В методике описываются приборы и оборудование, необходимые для проведения испытаний, рекомендуются способы градуировки эталонных элементов. В качестве стандартных предложены условия облучения при атмосферной массе m = 2 и следующих параметрах атмосферы: толщина слоя осажденных паров воды 2,0 см, озона 3,4 мм; коэффициент мутности β = 0,04; показатель селективности при аэрозольном поглощении α = 1,3 (такой спектр наземного излучения обычно кратко обозначается как условия АМ2). Спектральное распределение энергии солнечного излучения при стандартных условиях получено расчетным путем на основе спектра внеатмосферного излучения. В качестве стандартной температуры принято значение 28 ± 2 °С.

Однако условия АМ2 также недостаточно точно соответствуют средним условиям работы наземных солнечных элементов и батарей, особенно летом в южных районах. В связи с этим указанная выше временная методика была переработана. В усовершенствованной методике в качестве стандарта приняты условия, соответствующие атмосферной массе m = 1,5 (обозначаемые как условия АМ1,5). При этом считается, что толщина слоя осажденных паров воды составляет 2,0 см, озона - 3,4 мм, коэффициент мутности β = 0,12 и показатель селективности α = 1,3. Плотность прямого потока в спектре AM1,5 считалась равной 834,6 Вт/м².

Для измерения плотности потока солнечного излучения методика предусматривает применять только эталонные солнечные элементы.

Среди искусственных источников света используемых для имитации солнечного излучения, приемлемыми считаются три: ксеноновая лампа с короткой дугой, импульсная ксеноновая и вольфрамовая лампы при цветовой температуре 3400 К с дихроическим интерференционным фильтром. При градуировке эталонных элементов следует использовать абсолютную радиометрическую шкалу.

Дополнительно к методике измерений характеристик солнечных элементов в прямом потоке естественного солнечного излучения выработаны и рекомендованы методика измерений в полном потоке и методика измерений элементов, работающих с концентраторами.

Согласно методике все измерения следует проводить в специализированной лаборатории, на которую возлагаются обязанности по разработке общих методических вопросов определения характеристик солнечных элементов наземного применения, градуировке эталонных элементов и их распределению между исследовательскими организациями, а также общий метрологический контроль за правильностью измерений в условиях производства и выпуск соответствующих инструкций по выполнению измерений.

После подробного обсуждения специалистами разных стран, в том числе Великобритании, СССР, США и Франции, в 1982 г. методика измерений солнечных элементов при условиях AM 1,5 была взята за основу выбора стандартного спектра Международной электротехнической комиссией ООН.