几个重要的名词解释与应用

1.辐照度

辐照度P（单位为W/cm²）：单位面积上接收电磁波辐射的功率。

2.光谱辐照度

光谱辐照度I（单位为W·cm^-2·nm^-1）：单位面积、单位光谱能量上接收的电磁波辐射功率，式（1.1）中E为光子能量。显然，辐照度P即为光谱辐照度在整个光谱范围E内的积分^[1]。

3.光子角通量

光子角通量β（单位为cm^-2nm^-1·s^-1·sr^-1）：单位面积、单位光谱能量、单位时间、单位立体角范围通过的光子数，是一个矢量。立体角（Ω，sr）用经度θ和纬度φ描述dΩ=sinθdθdφ。

4.光子通量

对于太阳电池而言，可以吸收的辐射是光子角通量β的垂直分量βcosθ，因此，光子通量b是βcosθ在可以接收辐射的立体角范围Ω内的积分。光子通量的定义b（单位为cm^-2nm^-1s^-1）：单位面积、单位光谱能量、单位时间通过的光子数^[1]。

对比光子角通量与光子通量的定义可知，前者描述了各个方向上接收单色光子的强度，后者则描述了在垂直方向上接收的单色光子数，如图1.1所示。表1.1所示为光谱辐照度I、光子角通量β和光子通量b的三种常用单位^[2]。

图1.1 光子角通量β和光子通量b的定义

a）光子角通量β的定义 b）光子通量b的定义

表1.1 光谱的不同单位

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5.大气质量

太阳辐射在地球大气中的衰减，可以用大气质量AM来描述。太阳在头顶正上方时，光线通过大气层的路程最短，光学大气质量为1.0，这时的辐射称为AM1.0的辐射。当太阳和头顶正上方成一个角度θ时，大气光学质量为

AM=1/cosθ （1.4）

即光线通过大气层的实际路程与此最短路程之比称为大气质量^[3，4]。图1.2所示为大气质量与角度θ的示意图。例如，当θ=60°时，AM=1/cos60°=2。

在其他大气条件不变的情况下，随着大气质量的增加，太阳光到达地球的能量衰减越大。图1.3对比绘出了大气质量AM0、AM1.5和AM2.0的太阳光谱图。

图1.2 大气质量与角度θ的示意图

图1.3 大气质量AM0、AM1.5和AM2.0太阳光谱图

在无法知道θ值的情况下，如何估算大气质量AM？估算大气质量的最简易方法是测量高度为h的竖直物体投射的阴影长度s。于是有

式中 h——物体的高度；

s——竖直物体投影的阴影长度，如

图1.4所示。

图1.4 大气质量的估算方法示意图