文献里提到的AM 1.5G滤光片，究竟是什么？

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. Microsolar 300氙灯光源^[1]搭配AM 1.5G滤光片使用案例图2. 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/m²，也可记作100 mW/cm²。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/cm²。

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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