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相信你在不少文献中都见到过“Xenon lamp source with AM 1.5 G filter”这样的描述,即氙灯光源搭配AM 1.5 G滤光片进行使用,那你知道AM 1.5 G究竟是什么意思吗?
图1. 泊菲莱Microsolar 300氙灯光源[1]搭配AM 1.5G滤光片使用案例
图2. 泊菲莱PLS-SXE 300D氙灯光源[2]搭配AM 1.5G滤光片使用案例
01
太阳光穿越太空、地球大气层到达地球表面的过程中,辐照度会不断减小。人们为了量化太阳辐射的衰减程度,常采用“大气质量”(Air Mass,简写成AM)来进行标记[3]。
设定太阳光入射光线与地面法线之间的夹角为θ,则AM与θ的关系可表示为:AM=1/cosθ,如图3所示。
图3. AM 0、AM 1.5示意图和AM 0、AM 1.5G光谱图
当θ=48.2°时,记作AM 1.5,即典型晴天时太阳光照射到一般地面的情况,更接近人类生活的实际状况,其辐照度为1000 W/㎡,也可记作100 mW/c㎡。
AM 1.5G是指地球表面的标准光谱,其中G是Global的缩写,为了便于对在不同时间和地点测量的太阳能转换效率进行比较,将AM 1.5G定义为太阳能转换系统标准测试的参考光谱[4],并规定标准的AM 1.5G辐照度为100 mW/c㎡。
02
在光化学实验中,为了获取AM 1.5G标准太阳光谱,常用氙灯光源搭配AM 1.5G滤光片作为太阳光的模拟光源。
氙灯光源是利用高压或超高压氙气的放电而发光的光源,其发出的光为连续光谱,从200~2000 nm都有能量分布,且氙灯的能量分布特性与太阳光谱的能量分布特性极为相似。
但氙灯光源在红外区与太阳光谱存在较大偏差,所以为了获得AM 1.5G标准太阳光谱,氙灯光源需配合全反射片与AM 1.5G滤光片来实现。
图4. 氙灯光源光路示意图(左)、Microsolar 300氙灯光源配合AM 1.5G滤光片光谱图和AM 1.5G标准太阳光谱(右)
反射片,也叫全反射片,即可将氙灯发射出的光作为入射光,全部反射出去,工作波段在200~1200 nm。
其光学特性:
R>80%@200~300 nm,R>85%@300~650 nm,R>90%@950~1200 nm,R>75%@谱段最低点800 nm(±25 nm)。
AM 1.5G滤光片与全反射片组合用于反射氙灯光源形成AM 1.5G光谱。
参考文献
[1] Li Yinyin, WuQiannan, Xie Tengfeng*, et. al. Interface engineering Z-schemeTi-Fe₂O₃/In₂O₃ photoanode forhighly efficient photoelectrochemical water splitting[J], AppliedCatalysis B: Environmental, 2021, 290, 120058.
[2] Ning Xingming, DuPeiyao*, Lu Xiaoquan*, et. al.Plasmon-enhanced charge separation and surfacereactions based on ag-loaded transition-metal hydroxide forphotoelectrochemical water oxidation[J], Advanced. Energy Materials.2021, 2100405.
[3] 李灿太阳能转化科学与技术[M].北京,北京科学出版社,2020: 148.
[4] ASTM G173 - 03(2012) Standard Tables for Reference Solar SpectralIrradiances: Direct Normal and Hemispherical on 37° Tilted Surface.
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