太阳能电池 太阳能电池材料
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差异。取决于覆盖云层的类型，入射光能量将会有 不同程度的减少。
右图：在墨尔本的冬 天，晴天和多云天气 时光伏阵列的相对输 出电流，光伏阵列的 倾斜角为60°
16
地球表面的太阳辐射 —大气质量
AM = Air Mass 大气质量
人们常用 AM来表示直射的日光通 过大气长度（空气量）的单位，用来 表示大气对地球表面接收太阳光的影 响程度，它量化了太阳辐射穿过大气 层时被空气和尘埃吸收后的衰减程度。 它是由太阳光的入射角和大气压所决 定的量。
举例说，多数波长大于2 μm的远红外光会被水 蒸气和二氧化碳吸收。相似的，大多数波长小于0.3 μm的紫外光会被臭氧吸收（但还不足以完全防止晒 伤！）。
14
地球表面的太阳辐射 —大气影响
大气层的散射
当光穿过大气层被吸收的同时也发生散射。大气 中光的散射机制之一就是人们熟知的瑞利散射，它 由大气中的分子引起。
7
随着人类活动的不断进行，地球的环境问题也日益突出
温室效应、酸雨、沙漠化等
清洁能源的开发与利用
8
太阳辐射
✓ 太阳是一个充满气体的热球，其内部因太阳内核发 生核聚变反应（氢转化成氦），温度超过20000000k， 其 表 面 温 度 大 概 在 6000K 左 右 ， 接 近 于 一 个 黑 体 。 （黑体：如果物体辐射出的电磁波不在可见光范围内， 而照射到物体的所有电磁波又都被吸收了，那么它一 定是不可见的、黑的。）
✓ 太阳辐射的总功率不只是由单一的波长构成的，而 是由许多波长组成，因此在人眼中呈现白色或黄色， 使用棱镜便可以看到这些不同波长的光了。
太阳光
低能量光子
玻璃三棱镜 高能量光子
9
10
地球表面的太阳辐射
当入射到地球大气层的太阳辐射相对稳定 时，影响地球表面辐射的主要因素是: ✓ 大气效应，包括吸收和散射； ✓ 当地大气质量的不同，如水蒸气、云层和污 染； ✓ 纬度位置不同； ✓ 一年中季节的不同和一天里时间的不同
散射光主要是蓝光，所以除了太阳所处的区域 外，来自天空所有区域的光都呈现蓝色。在天气晴 朗的日子，入射光线中大概有10%会被散射。
红光的波长 大于多数的 粒子线度， 不会受影响。
蓝光的波长与 大气中粒子线 度相当，所以 被强烈散射 。
15
地球表面的太阳辐射 —大气影响
来自云层和其它大气层的地方差异的影响 大气对入射太阳光的最终影响来自大气层的地方
17
地球表面的太阳辐射 —大气质量
大气质量为零的状态（AM 0）,指得是在地球外空 间接收太阳光的情况，适用于人造卫星和宇宙飞船等 应用场合。
大气质量为1的状态（AM 1），是指太阳光直接垂 直照射到地球表面的情况，其入射光功率为925 W/m2。 相当于晴朗夏日在海平面上所承受的太阳光。这两者 的区别在于大气对太阳光的衰减，主要包括臭氧层对 紫外线的吸收、水蒸气对红外线的吸收以及大气中尘 埃和悬浮物的散射等。
地球表面的标准光谱称为AM1.5G（G代表总的辐射，包括 直接的和分散的辐射）或者AM1.5D（只包含直接的辐射）。 AM1.5D的辐射强度近似于减少28%能量后的AM0光谱的光谱 强度（18%被吸收，10%被散射）。总的光谱辐射强度要比 直射的光谱强度高10%。从上面的计算可得AM1.5G的值近似 为970W/m2。然而，由于整数计算比较方便以及入射太阳光 存 在 固 有 的 变 化 ， 人 们 规 范 了 标 准 的 AM1.5G 光 谱 值 为 1 kW/m2。
2.《太阳能电池—材料、制造、检测技术》， 翁敏航 著，科学出版社，出版时间：2013-4
3.《太阳能光伏技术（第2版）》，（德）瓦格 曼，艾施里希 著，叶开恒 译，西安交通大 学出版社，出版时间：2011-11
4.《薄膜太阳电池的基础和应用》，（日）小 长井诚 编著，李安定，吕全亚，陈丹婷 译，机械工业出版社，出版时间：2011-9
11
地球表面的太阳辐射 —大气影响
大气效应在几个方面影响着地球表面的太阳辐射， 在光伏应用领域其主要影响为：
由大气吸收、散射和反射引起的太阳辐射能量的 减少。
由于大气对某些波长的较为强烈地吸收和散射而 导致光谱含量的变化。
当地大气层的变化引起入射光能量、光谱和方向 的额外改变。
如下图所示：
12
4
百度文库 一、前言
5
太阳能概述
能源是人类社会生存与发展的基石，人 类社会文明发展史也可以说是一部能源发展 史。为了使人类能够继续发展，就必须保护 人类赖以生存的自然环境与自然资源，也必 须不断地探索和发展新能源，这是人类进入 新世纪所面临的严重挑战。
6
6
人类迄今已有400万年的历史，在这期间，人类从 学会使用火开始，经过石器、铁器时代，直到近代工 业化革命，各种技术发明使人类文明到达了一个前所 未有的高度。同时，人类消耗的能源也日益增长，其 中煤、石油等是今天主要的能源来源。
19
地球表面的太阳辐射 —大气质量
估算大气质量的一个最简单的方法就是测量一个垂直 立着的标杆的投影长度。
如右图，大气质量等于 斜边的长度除于标杆的 高度h，然后由勾股定 理便得到：
AM
1
s
2
h
20
地球表面的太阳辐射 —大气质量
标准太阳光谱和太阳辐射
太阳能电池的效率对入射光的能量和光谱含量都非常敏感。 为了方便不同时间和不同地点时太阳能电池的数据比较，人 们定义了地球表面的光谱和功率强度的标准值。
大家好
1
太阳能电池及 其材料
2
主要内容
一、前言 二、太阳能电池的基本原理 三、太阳能电池的结构与特性 四、太阳能电池的种类 五、太阳能电池的应用与未来展望
3
3
参考资料
1.《 太 阳 能 电 池 ： 工 作 原 理 、 技 术 和 系 统 应 用》，[澳大利亚]洛林 著，狄大卫等译著， 上海交通大学出版社,出版时间：2010-08
典型的晴空时， 大气对入射太阳 光的吸收和散射。
13
地球表面的太阳辐射 —大气影响
大气层的吸收
当太阳光穿过大气层时，气体、灰尘和悬浮颗粒 都将吸收入射光子。特殊的气体包括臭氧（O3）、 二氧化碳（CO2）和水蒸气（H2O）都能强烈地吸收 能量与其分子键能相近的光子。这样的吸收将使得 辐射光谱曲线深深地往下凹。
18 18
地球表面的太阳辐射 —大气质量
在太阳光入射角与地面成夹角θ时，大气质量为： AM=1/cosθ = sec
当θ=48.2%时，大气质量为AM 1.5，是指典型晴天 时太阳光照射到一般地面的情况，其辐射总量为1 kW/m2，常用于太阳能电池和组件效率测试时的标准。
“大气质量”描绘了 太阳光到达地面前所 需走过的路程与太阳 处在头顶处时的路程 的比例，也等于Y/X.
右图：在墨尔本的冬 天，晴天和多云天气 时光伏阵列的相对输 出电流，光伏阵列的 倾斜角为60°
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地球表面的太阳辐射 —大气质量
AM = Air Mass 大气质量
人们常用 AM来表示直射的日光通 过大气长度（空气量）的单位，用来 表示大气对地球表面接收太阳光的影 响程度，它量化了太阳辐射穿过大气 层时被空气和尘埃吸收后的衰减程度。 它是由太阳光的入射角和大气压所决 定的量。
举例说，多数波长大于2 μm的远红外光会被水 蒸气和二氧化碳吸收。相似的，大多数波长小于0.3 μm的紫外光会被臭氧吸收（但还不足以完全防止晒 伤！）。
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地球表面的太阳辐射 —大气影响
大气层的散射
当光穿过大气层被吸收的同时也发生散射。大气 中光的散射机制之一就是人们熟知的瑞利散射，它 由大气中的分子引起。
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随着人类活动的不断进行，地球的环境问题也日益突出
温室效应、酸雨、沙漠化等
清洁能源的开发与利用
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太阳辐射
✓ 太阳是一个充满气体的热球，其内部因太阳内核发 生核聚变反应（氢转化成氦），温度超过20000000k， 其 表 面 温 度 大 概 在 6000K 左 右 ， 接 近 于 一 个 黑 体 。 （黑体：如果物体辐射出的电磁波不在可见光范围内， 而照射到物体的所有电磁波又都被吸收了，那么它一 定是不可见的、黑的。）
✓ 太阳辐射的总功率不只是由单一的波长构成的，而 是由许多波长组成，因此在人眼中呈现白色或黄色， 使用棱镜便可以看到这些不同波长的光了。
太阳光
低能量光子
玻璃三棱镜 高能量光子
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地球表面的太阳辐射
当入射到地球大气层的太阳辐射相对稳定 时，影响地球表面辐射的主要因素是: ✓ 大气效应，包括吸收和散射； ✓ 当地大气质量的不同，如水蒸气、云层和污 染； ✓ 纬度位置不同； ✓ 一年中季节的不同和一天里时间的不同
散射光主要是蓝光，所以除了太阳所处的区域 外，来自天空所有区域的光都呈现蓝色。在天气晴 朗的日子，入射光线中大概有10%会被散射。
红光的波长 大于多数的 粒子线度， 不会受影响。
蓝光的波长与 大气中粒子线 度相当，所以 被强烈散射 。
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地球表面的太阳辐射 —大气影响
来自云层和其它大气层的地方差异的影响 大气对入射太阳光的最终影响来自大气层的地方
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地球表面的太阳辐射 —大气质量
大气质量为零的状态（AM 0）,指得是在地球外空 间接收太阳光的情况，适用于人造卫星和宇宙飞船等 应用场合。
大气质量为1的状态（AM 1），是指太阳光直接垂 直照射到地球表面的情况，其入射光功率为925 W/m2。 相当于晴朗夏日在海平面上所承受的太阳光。这两者 的区别在于大气对太阳光的衰减，主要包括臭氧层对 紫外线的吸收、水蒸气对红外线的吸收以及大气中尘 埃和悬浮物的散射等。
地球表面的标准光谱称为AM1.5G（G代表总的辐射，包括 直接的和分散的辐射）或者AM1.5D（只包含直接的辐射）。 AM1.5D的辐射强度近似于减少28%能量后的AM0光谱的光谱 强度（18%被吸收，10%被散射）。总的光谱辐射强度要比 直射的光谱强度高10%。从上面的计算可得AM1.5G的值近似 为970W/m2。然而，由于整数计算比较方便以及入射太阳光 存 在 固 有 的 变 化 ， 人 们 规 范 了 标 准 的 AM1.5G 光 谱 值 为 1 kW/m2。
2.《太阳能电池—材料、制造、检测技术》， 翁敏航 著，科学出版社，出版时间：2013-4
3.《太阳能光伏技术（第2版）》，（德）瓦格 曼，艾施里希 著，叶开恒 译，西安交通大 学出版社，出版时间：2011-11
4.《薄膜太阳电池的基础和应用》，（日）小 长井诚 编著，李安定，吕全亚，陈丹婷 译，机械工业出版社，出版时间：2011-9
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地球表面的太阳辐射 —大气影响
大气效应在几个方面影响着地球表面的太阳辐射， 在光伏应用领域其主要影响为：
由大气吸收、散射和反射引起的太阳辐射能量的 减少。
由于大气对某些波长的较为强烈地吸收和散射而 导致光谱含量的变化。
当地大气层的变化引起入射光能量、光谱和方向 的额外改变。
如下图所示：
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百度文库 一、前言
5
太阳能概述
能源是人类社会生存与发展的基石，人 类社会文明发展史也可以说是一部能源发展 史。为了使人类能够继续发展，就必须保护 人类赖以生存的自然环境与自然资源，也必 须不断地探索和发展新能源，这是人类进入 新世纪所面临的严重挑战。
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人类迄今已有400万年的历史，在这期间，人类从 学会使用火开始，经过石器、铁器时代，直到近代工 业化革命，各种技术发明使人类文明到达了一个前所 未有的高度。同时，人类消耗的能源也日益增长，其 中煤、石油等是今天主要的能源来源。
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地球表面的太阳辐射 —大气质量
估算大气质量的一个最简单的方法就是测量一个垂直 立着的标杆的投影长度。
如右图，大气质量等于 斜边的长度除于标杆的 高度h，然后由勾股定 理便得到：
AM
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s
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地球表面的太阳辐射 —大气质量
标准太阳光谱和太阳辐射
太阳能电池的效率对入射光的能量和光谱含量都非常敏感。 为了方便不同时间和不同地点时太阳能电池的数据比较，人 们定义了地球表面的光谱和功率强度的标准值。
大家好
1
太阳能电池及 其材料
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主要内容
一、前言 二、太阳能电池的基本原理 三、太阳能电池的结构与特性 四、太阳能电池的种类 五、太阳能电池的应用与未来展望
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参考资料
1.《 太 阳 能 电 池 ： 工 作 原 理 、 技 术 和 系 统 应 用》，[澳大利亚]洛林 著，狄大卫等译著， 上海交通大学出版社,出版时间：2010-08
典型的晴空时， 大气对入射太阳 光的吸收和散射。
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地球表面的太阳辐射 —大气影响
大气层的吸收
当太阳光穿过大气层时，气体、灰尘和悬浮颗粒 都将吸收入射光子。特殊的气体包括臭氧（O3）、 二氧化碳（CO2）和水蒸气（H2O）都能强烈地吸收 能量与其分子键能相近的光子。这样的吸收将使得 辐射光谱曲线深深地往下凹。
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地球表面的太阳辐射 —大气质量
在太阳光入射角与地面成夹角θ时，大气质量为： AM=1/cosθ = sec
当θ=48.2%时，大气质量为AM 1.5，是指典型晴天 时太阳光照射到一般地面的情况，其辐射总量为1 kW/m2，常用于太阳能电池和组件效率测试时的标准。
“大气质量”描绘了 太阳光到达地面前所 需走过的路程与太阳 处在头顶处时的路程 的比例，也等于Y/X.