AM1.5G 太阳光谱 - 教程

✅ 一、基本定义

AM1.5G 是“大气质量 1.5 全球太阳光谱”（Air Mass 1.5 Global Solar Spectrum）的缩写，是国际标准组织（如 ASTM、IEC）定义的一种标准太阳光谱，用于模拟地球表面接收到的太阳辐射。

它代表了：

• 太阳光穿过大气层后的光谱分布
• 包含了直射光 + 散射光（天空漫反射）
• 适用于 地面光伏器件测试和效率标定

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✅ 二、AM 的含义 —— “大气质量（Air Mass）”

“AM” 表示太阳光穿过地球大气层的路径长度，相对于“垂直入射”（即太阳在头顶正上方）的情况：

AM0	外太空（无大气）	卫星、空间太阳能电池测试标准
AM1.0	太阳在头顶（90°）	地球赤道正午，理想情况
AM1.5	太阳高度角约 48.2°	地面标准测试条件，代表中纬度地区平均情况
AM2.0	太阳较低（约 30°）	日出/日落附近，光强弱、红光多

AM1.5 是最常用的地面标准，因为大多数人口和光伏电站位于中纬度地区（如中国、美国、欧洲），AM1.5 更具代表性。

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✅ 三、后缀 “G” 的含义 —— “Global（全球）”

• G = Global（总辐射） = Direct（直射） + Diffuse（散射）
  • 直射：太阳直接照射到地面的光
  • 散射：被大气、云层、尘埃散射后从天空各方向来的光

举例：阴天时没有直射光，但仍有散射光 —— AM1.5G 具备这种情况，更贴近真实环境。

还有一个常见后缀是“D”（Direct），只包含直射光，用于聚光光伏（CPV）系统。

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✅ 四、关键参数（标准值）

在 AM1.5G 标准下，定义了以下关键数值：

总辐照度	1000 W/m²	也称为 “1 个太阳”（1 Sun）
光谱范围	280 nm – 4000 nm	覆盖紫外、可见光、近红外
参考标准	ASTM G173-03 / IEC 60904-3	国际通用标准光谱数据表

太阳能电池的“转换效率”，就是在 AM1.5G、1000W/m²、25°C 标准测试条件（STC）下测量的。

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✅ 五、为什么要求 AM1.5G？

1. 统一测试标准
   → 不同实验室、不同厂商的太阳能电池，必须在相同光谱下比较效率，否则结果不可比。

1. 模拟真实环境
   → 不是理想直射光，而是包含大气吸收、瑞利散射、气溶胶等真实因素。

2. 设计与仿真依据
   → 光伏体系设计、材料带隙选择（如硅 ~1.1eV）、多结电池匹配，都依赖 AM1.5G 光谱。

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✅ 六、AM1.5G 光谱图示意（文字描述）

• 可见光区（400–700nm）能量最强
• 紫外区（<400nm）被臭氧层吸收，强度低
• 红外区（>700nm）能量逐渐下降，水汽/CO₂ 有吸收峰
• 整体呈“钟形”分布，峰值在 ~500nm（绿光附近）

你许可从 NREL（美国国家可再生能源实验室）官网下载标准光谱数据文件（.txt 或 .csv）用于仿真或绘图： https://www.nrel.gov/grid/solar-resource/spectra-am1.5.html

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✅ 七、AM1.5G vs AM0 vs AM1.5D

AM0	Air Mass Zero	❌（太空）	卫星、空间太阳能电池
AM1.5D	AM1.5 Direct	❌（仅直射）	聚光光伏（CPV）
AM1.5G	AM1.5 Global	✅（直射+散射）	地面光伏标准测试✅

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✅ 总结一句话：

AM1.5G 是模拟地球中纬度地区地面接收到的“标准太阳光谱”，包括直射和散射光，辐照度为 1000W/m²，是太阳能电池效率测试和光伏系统设计的国际通用基准。

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如果你是做：

• 太阳能电池仿真→ 必须用 AM1.5G 光谱计算电流/效率
• 材料光学设计→ 用它评估材料在真实太阳光下的响应
• 光伏产品标定→ 实验室光源需匹配 AM1.5G 光谱

欢迎继续提问，比如“如何在 MATLAB/Python 中加载 AM1.5G 数据”或“AM1.5G 和真实户外光谱的区别”