太阳的黑体辐射和大气质量

太阳的黑体辐射 　　

了解太阳能发电电池的工作效率与原理，需要先了解什么是太阳的黑体辐射和大气质量 。通常把太阳看成一个绝对黑体，黑体吸收所有人射到其表面的辐射并根据自身温度向外发出电磁辐射。 　　

黑体辐射(black radiation)分布中有一峰值波长，随着黑体温度的变化而变化，温度越高，峰值波长越短，根据维恩定律，AP是辐射能量峰值波长。根据斯忒藩-玻耳兹曼定律，太阳表面温度接近6 000 K，因此其辐射光谱等同于该温度下的黑体辐射。由此可知，太阳光的峰值波长在 0. 5-1左右的绿光波段。 　　

AM1. 5G的光谱辐照度太阳能发电电池的效率对人射光的功率和光谱的变化十分敏感。为了精确地测量和比较不同地点、不同时间的太阳能发电电池，一个标准的太阳光谱和能量密度（power density)是非常必要的。太阳光照射到地球表面时，由于大气层与地表景物的散射 与折射的因素，会多增加百分之二十的太阳光人射量，抵达地面光伏组件表面，其中这些能量称之为漫射辐射(diffusion radiation)，因此针对地表上的太阳光谱能量有 AMI. 5G(global)与AMI. 5D(direct)之分，其中AMI. 5G即是有包含漫射辐射的全太阳光能量，而AMI. 5D则是不包括漫射辐射的直射辐射（direct radiation)光谱,其近似地等于AM0的72% (其中18%被大气吸收，10%被大气散射）。 　　

AMI. 5G光谱的能量密度接近970 W/m2，比AMI. 5D高近10%。然而为了方便起 见，实际使用中通常把AMI. 5G光谱的能量密度归一化为1000 W/m2。是 6 000 K的黑体以及AM0，AM1. 5G的光谱辐照度。AMI. 5G曲线中的不连续部分 为各种不同大气组分对太阳光的吸收带。 　　

大气质量 　　

大气质量(Air Mass，AM)是指光线通过大气层到达地面所经过的实际距离与 最短距离之比，用公式表示为AM=1/COS0。在地球大气层外接收到的太阳辐射能，未受到地球大气层的反射和吸收，称为大气质量为零时的辐射， 以AM0表示。垂直人射的光线通过大气层的距离最短，此时0=0°，大气质量等于 1，以AM1表示；当0=60°时，大气质量就是2，以AM2表示。我们常说的AM1. 5 就是0=48. 2°时的大气质量。显然，一年之内AM1光谱只有在南北回归线之间的 区域才能获得，而AM1. 5的太阳光谱则在地球上的大部分地区都可以得到。

更新时间：2015-5-25 14:03:16
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