一文读懂AM 0、AM 1.5、AM 1.5G的区别

太阳表面的辐照度（单位面积内的辐射能量）为63.2 MW/㎡，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。大气质量就是指大气对地球表面接收太阳光的影响程度^[1]。

1、AM 0

大气质量为零（AM 0）的状态，是指地球外空间接收太阳光的情况。其中日地距离大约为1.5亿公里，即太阳光穿越1.5亿公里的太空到达地球大气层上界时，如图1所示，其辐照度衰减到1353 W/㎡，这个值可以看作是一个常数，即太阳常数，也被称为是大气质量零辐射的标准值，记作AM 0。

图1.AM 0、AM 1.5示意图

2、AM 1.5

太阳光进入大气层的过程中，其辐射能量衰减可达30%以上，由于太阳光的入射角度不同，其穿过大气层的厚度将随之变化，那么太阳光辐射能量的衰减程度也将有所区别。

设定太阳光入射到地球的天顶角（即太阳光入射光线与地面法线之间的夹角）为θ，则大气质量与θ的关系可表示为：AM=1/cosθ。

当θ=48.2°时大气质量为AM 1.5，如图1所示，这是指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/㎡。

AM 1.5常被用来作为评估地面太阳能转换装置及器件、组件性能的入射光能量标准。

3、AM 1.5G

AM 1.5G是指地球表面的标准光谱，其中G是Global的缩写。

AM 1.5G出自于一项与太阳能相关的ASTM（American Society of Testing Materials 美国材料实验协会）标准^[2]，人们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，并规定标准的AM 1.5G辐照度为1000 W/㎡。

4、 AM 0与AM 1.5G光谱图对比

图2.AM 0、AM 1.5G光谱图

太阳光在穿过大气层之前，到达大气上界时太阳辐射能量的99%以上分布在150～4000 nm的区间；大约50%的太阳辐射能量在可见光谱区，即波长400~780 nm；7%在紫外光谱区，波长＜400 nm；43%在红外光谱区，波长＞780 nm；最大能量出现在波长约500 nm处，即蓝绿光波段。详见图2中AM 0的光谱图。

太阳光穿过大气层以后到达地表，这个过程中不仅辐照度会衰减，其光谱分布也发生了变化，详见图2中AM 1.5G光谱图。其中波长<300 nm的光被大气层中的氧气、臭氧、氮气所吸收，波长为900 nm、1100 nm、1400 nm、1900 nm的光被水蒸气吸收，1800 nm及2600 nm的光被CO₂吸收。

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。

关于氙灯光源的更多内容，可点击下方链接直达：

参考

文献

[1] 李灿 太阳能转化科学与技术[M]. 北京，北京科学出版社，2020: 148.[2] ASTM G173 - 03(2012) Standard tables for reference solar spectral irradiances: direct normal and hemispherical on 37° tilted surface.

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