Общие вопросы испытаний технических систем на воздействие солнечного излучения, страница 14

Позже, в соответствии с модифицированной методикой измерений параметров солнечных элементов под естественным солнечным излучением в качестве стандартных были выбраны условия облучения в полном потоке солнечного излучения при атмосферной массе m = 1. В отличие от других, где спектр наземного излучения получен пересчетом из внеатмосферного, в этой методике стандартное распределение энергии полного потока установлено усреднением одиннадцати экспериментальных кривых, полученных в течение четырех дней в июле 1976 г. на о-ве Мальта. Остров расположен на широте 36°, и в июле в полдень атмосферная масса не превышает 1,03. В качестве стандартной была принята плотность потока 1000 Вт/м². Измерения могут проводиться на естественном солнечном излучении, а также на имитаторах. На естественном излучении измерения рекомендуется проводить в полном потоке при наведении солнечных элементов и батарей по нормали на Солнце с точностью ±5°. При этом плотность потока должна быть не менее 800 Вт/м². Излучение, отраженное от Земли (которое, например, в случае снежного покрова может быть достаточно большим) и окружающих предметов, должно быть исключено. Для измерения плотности потока излучения имитаторов и Солнца применяются эталонные солнечные элементы, отградуированные в соответствующих условиях.

Далее западноевропейскими странами недавно принята единая методика измерений солнечных элементов наземного применения, разработанная международной группой под эгидой Европейского экономического сообщества в Объединенном научном центре (IRC), Италия. Созданы метрологические лаборатории по градуировке и проверке эталонных элементов при европейских центрах по изучению космического пространства: RAE (Фарнбороу, Великобритания), CNES (Тулуза, Франция), ESTEC (Нордвик, Нидерланды).

В свое время была создана методика измерений солнечных элементов наземного применения, единая для стран - членов СЭВ. Наиболее активное участие в ее разработке принимали специалисты из Болгарии, Венгрии, Монголии, Польши, СССР и Чехословакии. Методика включала проведение измерений солнечных элементов на естественном солнечном излучении, на имитаторах Солнца, а также измерения при концентрированном солнечном излучении. При ее разработке учитывалась возможность согласования условий измерения в более широком международном масштабе; в этой методике использован опыт исследований, проводившихся в разных странах мира. В качестве стандарта приняты два варианта условий облучения: m = 1, Е_ПР = 1000 Вт/м²; m = 1,5, Е_ПР = 850 Вт/м². Параметры атмосферы в обоих случаях одинаковы: слой осажденных паров воды 2,0 см, озона 3,4 мм; коэффициент мутности β=0,12 и показатель селективности α=1,3.

Согласно этой методике характеристики солнечных элементов можно измерять в прямом и полном потоках излучения.

При измерениях в прямом потоке измеряемые и эталонные элементы должны быть ориентированы на Солнце с точностью 2°, причем их поле зрения следует ограничить углом 10°. Измерения можно проводить при плотности потока излучения (определяемой по эталонному элементу) не менее 750 Вт/м² при m ≤ 3.

При измерениях в полном потоке измеряемые и эталонный элементы ориентируются на Солнце с точностью ±5° и устанавливаются под углом к горизонтальной плоскости не более 60°. Плотность потока излучения должна быть не менее 800 Вт/м², атмосферная масса - не более 2. Мутность атмосферы, облачность и альбедо подстилающей поверхности контролируются в период измерений по общему действию рассеянного излучения на солнечные элементы: отношение тока эталонного элемента при измерениях в полном солнечном потоке, к току, измеряемому в прямом потоке, не должно превышать 1,3. Поле зрения эталонного элемента при измерении интенсивности прямого потока необходимо снизить до 10°.

Общепринятые в конце прошлого века (при расчетах и экспериментальном определении КПД и выходных электрических параметров солнечных элементов и батарей) спектры внеатмосферного и наземного солнечного излучения при условиях АМ1,5 представлены на рисунке П1.13.

Важность стандартизации спектра солнечного излучения и состава атмосферы при измерениях можно проиллюстрировать следующим примером: при одинаковой атмосферной массе 1,5 и безоблачном небе в зависимости от влажности и количества аэрозольных частиц плотность прямого потока солнечного излучения может изменяться от 1100 до 616 Вт/м².