AM0 与 AM1.5G 光谱的区别及应用场景

什么是 AM？

AM 是 Air Mass 的缩写，中文通常称为“大气质量”或“大气光程”。它描述的是太阳光穿过大气层的路径长度。

当太阳光从太空直接到达地球大气层外时，几乎没有经过大气吸收和散射，这种光谱条件称为 AM0。

当太阳光进入大气层后，会受到空气分子、水汽、臭氧、气溶胶等影响，部分波段被吸收或削弱。不同太阳高度角下，太阳光穿过的大气路径不同，对应的 AM 值也不同。

AM0 是什么？

AM0 指的是大气层外的太阳光谱，也可以理解为“太空中的太阳光”。

它没有经过地球大气层过滤，因此光谱中紫外、可见光和近红外部分都更加完整，整体辐照度也更高。

AM0 常用于航天器、卫星太阳能电池、空间光伏器件等测试场景。因为这些器件工作在大气层外，不能直接用地面太阳光条件来评价性能。

AM1.5G 是什么？

AM1.5G 是地面光伏测试中最常用的标准太阳光谱之一。

其中 AM1.5 表示太阳光穿过的大气路径约为太阳在天顶位置时的 1.5 倍；G 是 Global 的意思，表示总辐照，包括直射光和散射光。

AM1.5G 更接近典型地面环境下的太阳光条件，因此广泛用于晶硅太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机光伏、薄膜太阳能电池等器件测试。

在实验室中，我们常说的“标准测试条件 STC”，通常就与 AM1.5G 光谱、1000 W/m² 辐照度和 25℃ 电池温度相关。

AM0 和 AM1.5G 的核心区别

AM0 和 AM1.5G 最大的区别，在于太阳光是否经过大气层。

AM0 是大气层外光谱，适合空间应用；AM1.5G 是地面标准光谱，适合地面光伏测试。

从光谱形态来看，AM1.5G 相比 AM0 会出现一些明显的吸收特征。比如水汽、氧气和臭氧会削弱部分紫外、可见光和近红外波段，使得地面光谱不再像太空光谱那样连续完整。

为什么光谱匹配很重要？

太阳能电池的响应并不是对所有波长都一样。不同材料有不同的带隙和光谱响应范围。

例如晶硅电池主要响应可见光到近红外区域，而钙钛矿、有机光伏、叠层电池等材料体系对光谱分布更加敏感。

如果光源的光谱和目标标准差异较大，即使总光强相同，测出来的短路电流、转换效率和稳定性结果也可能出现偏差。

AM0 适合哪些应用？

AM0 主要用于空间光伏和航天相关测试，例如卫星太阳能电池测试、空间电源系统评估、航天器光伏组件筛选、空间环境模拟实验以及空间用多结太阳能电池研究。

这些应用更关注器件在大气层外的发电能力，因此需要采用更接近 AM0 的光谱条件。

AM1.5G 适合哪些应用？

AM1.5G 是地面光伏研究和产业测试中最常见的光谱条件。

常见应用包括晶硅太阳能电池效率测试、钙钛矿太阳能电池性能评估、薄膜光伏器件测试、有机光伏研究、光伏材料稳定性实验、光电探测器和光响应器件表征。

测试时容易忽略的问题

很多人在搭建光伏测试系统时，会优先关注光强是否达到 1000 W/m²，却忽略了光谱匹配度。

但对于光伏器件来说，光谱分布会直接影响电流输出。如果光源在某些波段偏强或偏弱，测试结果可能会被放大或低估。

尤其是钙钛矿、叠层电池和宽光谱响应器件，对光谱匹配要求更高。此时，选择合适的太阳光模拟器和滤光系统就非常重要。

如何选择合适的测试光源？

如果测试对象是地面光伏器件，通常优先选择 AM1.5G 光谱条件。

如果测试对象面向航天或空间应用，则需要关注 AM0 光谱模拟能力。

如果用于材料研发，还需要根据样品吸收范围、测试面积、光强均匀性、稳定性和测试方式来综合选择光源系统。

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在地面光伏测试中，可根据实验需求配置接近 AM1.5G 的光谱条件，用于太阳能电池 I-V 测试、光电转换效率评估、材料光响应测试和稳定性研究。

对于需要比较不同光谱条件影响的实验，也可以结合滤光片、光强标定和测试夹具，搭建更适合研发场景的光照测试平台。

无论是晶硅电池、钙钛矿电池、薄膜光伏，还是光电探测器、传感器和功能材料研究，稳定、可控、可重复的光源条件，都是获得可靠测试结果的基础。丘山太阳光模拟器可为相关实验提供更规范的光照环境支持。