Часть 2: Зачем нужен «эталонный кусок солнца» и как считают погрешность

Продолжаю тему метрологии в фотоэнергетике.
Самый интересный вопрос: откуда имитатор вообще знает, что светит правильно?

Ответ — эталонный солнечный элемент.
Это калиброванный фотоприёмник с заранее известной спектральной чувствительностью.

Кладёшь его в рабочую зону имитатора, смотришь фототок, сравниваешь с расчётным значением для эталонного спектра — и по разнице корректируешь интенсивность лампы.

Для космических измерений (спектр AM0) и наземных (AM1.5) используют разные эталоны — у атмосферы Земли есть полосы поглощения H₂O, CO₂ и O₃, которые вырезают куски солнечного спектра.
Спектр на орбите и на земле — это буквально разные вещи.

Отдельная история — многопереходные солнечные элементы (GaInP/GaAs/Ge), которые сейчас стоят почти на всех спутниках.
У них три p-n перехода друг под другом, каждый ловит свой диапазон волн. Проблема в том, что они соединены последовательно через туннельные диоды — значит, итоговый ток ограничен самым слабым переходом.
Если спектр имитатора чуть смещён, один из трёх переходов даёт меньше тока, чем должен бы — и вся характеристика поедет в сторону, хотя физически с элементом всё в порядке.

Из-за этого у измерения тока короткого замыкания приходится считать неопределённость отдельно по источникам.
65% всей погрешности дают именно характеристики самого имитатора — однородность, спектральное несоответствие, нестабильность во времени.
Эталон и образец вместе добавляют всего около 15%. То есть главный источник ошибки — не солнечный элемент, который измеряют, а лампа, которая его светит.

Вот почему хорошая метрологическая лаборатория стоит как небольшой завод. 🔬

Инженерная комната
Рамиль Гайнутдинов