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相信你在不少文獻中都見到過“Xenon lamp source with AM 1.5 G filter”這樣的描述,即氙燈光源搭配AM 1.5 G濾光片進行使用,那你知道AM 1.5 G究竟是什么意思嗎?如何獲取AM1.5G太陽光譜呢?
圖1. Microsolar 300氙燈光源[1]和PLS-SXE 300D氙燈光源[2]搭配AM 1.5G濾光片使用案例
太陽光穿越太空、地球大氣層到達地球表面的過程中,輻照度會不斷減小。人們?yōu)榱肆炕栞椛涞乃p程度,常采用“大氣質(zhì)量”(Air Mass,簡寫成AM)來進行標記[3]。
設(shè)定太陽光入射光線與地面法線之間的夾角為θ,則AM與的關(guān)系可表示為:AM=1/cosθ,如圖2所示。
圖2. AM 0、AM 1.5示意圖和AM 0、AM 1.5G光譜圖
當θ=48.2°時,記作AM 1.5,即典型晴天時太陽光照射到一般地面的情況,更接近人類生活的實際狀況,其輻照度為1000 W/m2,也可記作100 mW/cm2。
AM 1.5G是指地球表面的標準光譜,其中G是Global的縮寫,為了便于對在不同時間和地點測量的太陽能轉(zhuǎn)換效率進行比較,將AM 1.5G定義為太陽能轉(zhuǎn)換系統(tǒng)標準測試的參考光譜[4],并規(guī)定標準的AM 1.5G輻照度為100 mW/cm2。
在光化學實驗中,為了獲取AM 1.5G標準太陽光譜,常用氙燈光源搭配AM 1.5G濾光片作為太陽光的模擬光源。
氙燈光源是利用高壓或超高壓氙氣的放電而發(fā)光的光源,其發(fā)出的光為連續(xù)光譜,從200~2000 nm都有能量分布,且氙燈的能量分布特性與太陽光譜的能量分布特性極為相似。
但氙燈光源在紅外區(qū)與太陽光譜存在較大偏差,所以為了獲得AM 1.5G標準太陽光譜,氙燈光源需配合太陽光譜校正型濾光片使用,太陽光譜校正型濾光片由AM 1.5G濾光片與全反射濾光片組成。
圖3. 氙燈光源光路示意圖(左)、Microsolar 300氙燈光源配合AM 1.5G濾光片光譜圖和AM 1.5G標準太陽光譜(右)
反射片,也叫全反射片,即可將氙燈發(fā)射出的光作為入射光,全部反射出去,工作波段在200~1200 nm,光學特性:R>80%@200-300nm,R>85%@300-650nm,R>90%@950-1200nm,R>75%@譜段*低點800nm(±25nm)。AM 1.5G濾光片與全反片組合用于反射氙燈光源形成AM 1.5G光譜。
以上部分是筆者根據(jù)參考文獻進行翻譯和匯總,筆者水平有限,如有錯誤,請大家指正!
[1] Li Yinyin, Wu Qiannan, Xie Tengfeng*, et. al. Interface engineering Z-scheme Ti-Fe2O3/In2O3 photoanode for highly efficient photoelectrochemical water splitting[J], Applied Catalysis B: Environmental, 2021, 290, 120058.
[2] Ning Xingming, Du Peiyao*, Lu Xiaoquan*, et. al. Plasmon-enhanced charge separation and surface reactions based on ag-loaded transition-metal hydroxide for photoelectrochemical water oxidation[J], Advanced. Energy Materials. 2021, 2100405.
[3] 李燦 太陽能轉(zhuǎn)化科學與技術(shù)[M]. 北京,北京科學出版社,2020: 148.
[4] ASTM G173 - 03(2012) Standard Tables for Reference Solar Spectral Irradiances: Direct Normal and Hemispherical on 37° Tilted Surface.
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