大氣質量介紹

太陽光是一種電磁波，由光子組成。光子在太空中傳播時，不會受到任何阻礙。但是，當太陽光進入地球大氣層時，會受到空氣分子、水蒸氣、塵埃等物質的影響，最終抵達地球表面的過程中，其能量會不斷減小。人們為了量化這種衰減程度，引入了一個概念叫做「大氣質量」(太陽能)。

大氣質量是指大氣對地球表面接收太陽光的影響程度。它可以用來表示太陽光穿過大氣層的厚度。大氣質量越大，表示太陽光穿過的大氣層越厚，其能量衰減也就越嚴重。

太陽光的衰減程度取決於以下幾個因素

• 大氣質量：大氣質量是指太陽光穿越大氣層的厚度。大氣質量越大，太陽光穿越的距離越長，衰減的程度就越嚴重。
• 太陽光入射角：太陽光入射角是指太陽光入射方向與地平面的夾角。太陽光入射角越大，太陽光穿越大氣層的厚度就越長，衰減的程度就越嚴重。
• 大氣成分：大氣中的不同物質對不同波長的光有不同的吸收作用。例如，臭氧層可以吸收大部分紫外線，而水蒸氣可以吸收紅外線。

大氣質量的定義

大氣質量可以用以下公式來定義：

AM = 1 / cosθ

其中：

• AM是大氣質量
• θ是太陽光入射角

常見的大氣質量

常見的大氣質量包括：

• AM0：AM0是指地球外空間接收太陽光的情況。此時，太陽光還沒有穿過大氣層，因此大氣質量為0。AM0太陽光的輻照度為1367 W/m²，也被稱為太陽常數。
• AM1.5：AM1.5是指太陽光入射角為48.2度時的情況。此時，太陽光穿越大氣層的厚度約為1.5個大氣層。AM1.5太陽光的輻照度為1000 W/m²。AM1.5常被用來作為評估地面太陽能轉換裝置及器件、組件性能的入射光能量標準。
• AM1.5G：AM1.5G是指地球表面的標準光譜。AM1.5G光譜的能量分佈與太陽光譜的能量分佈相似。它常被用作太陽能轉換系統標準測試的參考光譜。

太陽光譜的變化

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

太陽光譜的變化

太陽光在穿越大氣層的過程中，其能量會受到大氣中各種成分的吸收和散射而衰減。其中，波長越短的光越容易被吸收。因此，太陽光到達地球表面的光譜分布與其在太空中的光譜分布有所不同。

• 波長小於300 nm的光：被大氣層中的氧氣、臭氧、氮氣所吸收。
• 波長為900 nm、1100 nm、1400 nm、1900 nm的光：被水蒸氣吸收。
• 波長為1800 nm及2600 nm的光：被二氧化碳吸收。

除了吸收而衰減之外，太陽光在穿越大氣層時還會發生散射現象。散射是指光線在遇到物體時改變方向傳播的現象。大氣中的空氣分子、塵埃、雲滴等都對太陽光有散射作用。散射會使太陽光從各個方向照射到地球表面，因此我們會看到天空是藍色的。

氙燈光源

在光化學實驗中，常用氙燈光源搭配AM 1.5G濾光片作為太陽光的模擬光源。氙燈光源的能量分佈特性與太陽光譜的能量分佈特性極為相似，因此可以作為太陽光的替代光源。
光焱科技的SS-X即為AM1.5G標準光譜太陽光模擬器，採用氙氣短弧燈作為寬帶光源。氙燈的色溫為 6000K，最接近自然陽光（5500K）。

產品功能

• 氙氣短弧燈
• 高精度光譜匹配
• 照射度時間穩定性
• 自動光照強度控制
• 防塵罩

可應用在以下測量當中

• 鈣鈦礦太陽能電池：鈣鈦礦太陽能電池的效率測量
• 有機太陽能電池：有機太陽能電池的效率測量
• 串聯太陽能電池：鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池的效率測量

SS-X 太陽光模擬器是一款功能強大、性能可靠的太陽光模擬器，是太陽能電池研究和開發的理想工具。