CC BY
55
Актуальные проблемы авиации и космонавтики. Технические науки
УДК 621.382
А. В. Карпенко Научный руководитель - А. Б. Базилевский Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева, Красноярск.
ИМИТАТОР СОЛНЕЧНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ ИМПУЛЬСНОГО ТИПА
Рассматриваются методы исследования характеристик фотоэлектрических преобразователей и конструктивные особенности устройств необходимых для проведения данных исследований.
Повышенный интерес к многокаскадным фотопреобразователям (ФП) нового поколения вызван в первую очередь их высокими удельными характеристиками. В частности их высоким КПД, что в свою очередь обусловлено использованием многослойной технологии. Такие ФП выполнены из различных полупроводниковых структур и работают в различных диапазонах длин волн.
Освоение отечественной промышленностью (ОАО «Сатурн») данного типа солнечных элементов (Оа1пР2/ОаАБ/Ое) и использование их в космической отрасли требует наличия полного спектра характеристик данных ФП, таких, как ресурсные и динамические характеристики. Ресурсные характеристики представляют собой изменение выходных параметров ФП с течением времени (выходная мощность, емкость, точка оптимальной мощности). Факторами, лежащими в основе данного процесса являются: микрометеориты, термоциклирование, радиационная электризации, загрязнение защитных стекол ФП. Динамические характеристики представляют собой влияние емкости солнечного элемента, индуктивности кабельной линии космического аппарата, типа нагрузки (типа преобразователя напряжения), конфигурации солнечной батареи.
Создание модели позволяющей экстраполировать выходные характеристики ФП нового поколения в различном масштабе времени, является первоопреде-ленной задачей.
Исследование ресурсных и динамических характеристик многокаскадных ФП обладает несколькими характерными отличиями от анализа однокаскадных структур. Взаимное влияние структур полупроводников является причиной, при которой невозможно проведение исследования ФП темновым методом (использование внешнего источника ЭДС замещающим фототок).
Ширина спектра работы многокаскадных ФП больше чем у однокаскадных и для имитации солнечного излучения используют несколько непрерывных источников света с различным спектром, либо импульсные источники света. Для получении вольт амперных и динамических характеристик многокаскад-
ных ФП в лабораторных условиях необходимо наличие светового излучения спектр которого в диапазоне работы ФП соответствует спектру солнечного излучения и плотности светового потока на околоземной орбите (АМ0). Для получения спектра излучения наиболее близкого к спектру АМ0 используют импульсные ксеноновые лампы, импульс тока в которых имеет плоскую вершину. Для реализации данного условия принято использовать линию задержки ЬС. Но для создания гладкой вершины (повышения точности стабилизации) тока, а значит и спектра излучения рассматривается возможность использования стабилизатора тока на КМОП транзисторах.
В качестве накопителя энергии используется ЬС контур, выполненный в виде линии задержки. Основным требованием при разработке являлось обеспечение времени непрерывного горения дуги лампы не менее 1 мс, обеспечение необходимой плотности тока для излучения спектр которого соответствует (АМ0). В соответствии с [1] плотность тока 1600 А/смл2 обеспечивает необходимую цветовую температуру и спектр светового излучения. Линия задержки выполнена в виде удвоителя напряжения суммарная емкость 3000 мФ при напряжении 600 В, что позволяет развивать максимальную мощность в 500 Дж на лампе. Для предотвращения влияния отраженных лучей используется защитный тубус.
Предлагаемое устройство позволяет проводить исследование образцов ФП максимальной площадью до 1,15 м2. При времени освещении не менее 1 мкс. Возможность наращивания методом плотной упаковки. Что позволяет увеличивать площадь исследуемой поверхности (бесконечно большой осветитель) и освещение больших панелей на ограниченной площади лаборатории.
Библиографические ссылки
1. Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей / под ред. М. Колтуна /М. : Энер-гоатомиздат. 1983.
© Карпенко А. В., Базилевский А. Б., 2011
