太阳光谱认识与应用_PART1

更新时间:2024-04-29      点击次数:166

太阳光是太阳释放的电磁辐射的一部分。太阳的太阳辐射光谱接近于温度约为5,800K的黑体光谱。99.9%的能量集中在红外、可见光和紫外线区域。太阳光谱按波长顺序分为五个区域。

UVC(紫外线C):此范围为100280纳米。紫外线一词指的是辐射频率高于紫色光的事实(因此对人眼也是看不见的)。由于大气吸收作用,很少有UVC达到地球表面。这种辐射光谱具有灭菌特性,如用于灭菌灯。

UVB(紫外线B):UVB范围为280315纳米。它也被地球大气层大量吸收,与UVC一起导致光化学反应产生臭氧层。它直接损害DNA并引起日晒。除了这种短期效应外,它还加速皮肤老化并明显促进皮肤癌的发展,但也是哺乳动物皮肤合成维生素D所需的。

UVA(紫外线A):UVA范围为315400纳米。此带对DNA的损害较小,因此在美容人工日晒(日光浴室和日光浴床)和治疗牛皮癣的PUVA疗法中使用。

可见光:可见光范围为400760纳米。这个范围对肉眼可见。它也是太阳总辐射光谱中的输出范围。

红外线:红外线范围为700纳米至1毫米。它包括到达地球的电磁辐射的重要部分。科学家根据波长将红外线范围划分为三种类型:红外线 A760纳米至1,400纳米,红外线 B1,400纳米至3,000纳米,红外线 C3,000纳米至1毫米。

太阳光谱随着时间、大气厚度和云层厚度等因素而变化。天空散射和周围反射也会产生大量的漫射光。太阳光谱认识与应用_PART1

1. 大气层以上太阳辐照度光谱(黄色)和地球表面太阳辐照度光谱(红色)

大气品质 (Air Mass, AM):大气质量定义为大气层影响地球表面接收到的阳光数量的程度。不同的大气质量还代表不同的太阳光谱。太阳光的高度角随时间而变化。当太阳处于不同的高度角时,光线将穿过不同厚度的大气层,这被称为大气质量。

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2. 不同的大气质量代表不同的太阳光谱

大气品质(AM)定义公式:AM 1/cosθ, 其中θ是太阳与地面之间的角度。

AM0:

大气层外的光谱,由5,800K黑体近似,被称为“AM0",意思是“零大气层"。用于空间能源应用的太阳电池,如通信卫星上的太阳电池,通常使用AM0进行特性表征。

AM1:

经过大气层到达海平面后,太阳直射时的光谱按定义被称为“AM1"。这意味着“一个大气层"。

AM1.5:

1.5大气厚度对应于太阳天顶角θ=48.2°。在A.M.1.5下的日光照度为109,870勒克斯(对应A.M.1.5光谱为1000.4 W/m2)。

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3. AM0 AM1.5G 的光谱参考


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