大气质量介绍

太阳光是一种电磁波，由光子组成。光子在太空中传播时，不会受到任何阻碍。但是，当太阳光进入地球大气层时，会受到空气分子、水蒸气、尘埃等物质的影响，最终抵达地球表面的过程中，其能量会不断减小。为了量化这种衰减程度，引入了一个概念叫做”大气质量“(太阳能)。

大气质量是指大气对地球表面接收太阳光的影响程度。它可以用来表示太阳光穿过大气层的厚度。大气质量越大，表示太阳光穿过的大气层越厚，其能量衰减也就越严重。

太阳光的衰减程度取决于以下几个因素

• 大气质量：大气质量是指太阳光穿越大气层的厚度。大气质量越大，太阳光穿越的距离越长，衰减的程度就越严重。
• 太阳光入射角：太阳光入射角是指太阳光入射方向与地平面的夹角。太阳光入射角越大，太阳光穿越大气层的厚度就越长，衰减的程度就越严重。
• 大气成分：大气中的不同物质对不同波长的光有不同的吸收作用。例如，臭氧层可以吸收大部分紫外线，而水蒸气可以吸收红外线。

大气质量的定义

大气质量可以用以下公式来定义：

AM = 1 / cosθ

其中：

• AM是大气质量
• θ是太阳光入射角

常见的大气质量

常见的大气质量包括：

• AM0：AM0是指地球外空间接收太阳光的情况。此时，太阳光还没有穿过大气层，因此大气质量为0。AM0太阳光的辐照度为1367 W/m²，也被称为太阳常数。
• AM1.5：AM1.5是指太阳光入射角为48.2度时的情况。此时，太阳光穿越大气层的厚度约为1.5个大气层。AM1.5太阳光的辐照度为1000 W/m²。AM1.5常被用来作为评估地面太阳能转换装置及器件、组件性能的入射光能量标准。
• AM1.5G：AM1.5G是指地球表面的标准光谱。AM1.5G光谱的能量分布与太阳光谱的能量分布相似。它常被用作太阳能转换系统标准测试的参考光谱。

太阳光谱的变化

由 Robert A. Rohde – 自己的作品, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=2623187

太阳光谱的变化

太阳光在穿越大气层的过程中，其能量会受到大气中各种成分的吸收和散射而衰减。其中，波长越短的光越容易被吸收。因此，太阳光到达地球表面的光谱分布与其在太空中的光谱分布有所不同。

• 波长小于300 nm的光：被大气层中的氧气、臭氧、氮气所吸收。
• 波长为900 nm、1100 nm、1400 nm、1900 nm的光：被水蒸气吸收。
• 波长为1800 nm及2600 nm的光：被二氧化碳吸收。

除了吸收而衰减之外，太阳光在穿越大气层时还会发生散射现象。散射是指光线在遇到物体时改变方向传播的现象。大气中的空气分子、尘埃、云滴等都对太阳光有散射作用。散射会使太阳光从各个方向照射到地球表面，因此我们会看到天空是蓝色的。

氙灯光源

在光化学实验中，常用氙灯光源搭配AM 1.5G滤光片作为太阳光的模拟光源。氙灯光源的能量分布特性与太阳光谱的能量分布特性极为相似，因此可以作为太阳光的替代光源。

恩莱科技的SS-X即为AM1.5G标准光谱太阳光模拟器，采用氙气短弧灯作为宽带光源。氙灯的色温为 6000K，最接近自然阳光（5500K）。

产品功能

• 氙气短弧灯
• 高精度光谱匹配
• 照射度时间稳定性
• 自动光照强度控制
• 防尘罩

可应用在以下测量当中

• 钙钛矿太阳能电池：钙钛矿太阳能电池的效率测量
• 有机太阳能电池：有机太阳能电池的效率测量
• 串联太阳能电池：钙钛矿/硅串联太阳能电池的效率测量

SS-X 太阳光模拟器是一款功能强大、性能可靠的太阳光模拟器，是太阳能电池研究和开发的理想工具。