4.2.1　太阳光

由于太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，因此与太阳的辐射具有十分重要的关系。在地球大气层之外，地球-太阳之间的平均距离处，垂直于太阳光方向的单位面积上的太阳辐射功率基本上为一常数，这个辐射强度称为太阳常数，或称此辐射为大气光学质量为零（AM0）的辐射。目前，通过各种先进手段测得的太阳常数的标准值为（1 367±7）W／m2。

虽然地球大气层外的太阳辐射相对来说是恒定的，但地球表面的情况复杂。地面太阳辐射的可利用率、强度和光谱成分的变化显著且无法预测。对于低空太阳能飞行器，了解地球表面太阳能辐射特性也是十分重要的。影响地面太阳辐射的主要因素有：地球地表日照强度、漫射辐射、太阳视运动等。晴天，阳光通过大气层的路程（即大气光学质量）是一个重要的参数。对于不太理想的天气，阳光的漫射辐射部分尤为重要。对于世界上大部分地区而言，在水平面上接收到的年度全局辐射量都可以通过日照数据取得合理估算值。将这些估算数据用于具体地点时，由于各地地理条件有很大差异，可能会引入误差，因此在换算成倾斜面上的辐射时，得到的是近似值。

（1）地球地表的日照强度：阳光穿过地球大气层时，至少衰减了30％。造成衰减的主要原因有：瑞利散射或大气中的分子引起的散射，这种散射对所有波长的太阳光都有衰减作用，但对短波长的光衰减最大；悬浮微粒和灰尘引起的散射；大气及其组成气体（特别是氧气、臭氧、水蒸气和二氧化碳）的吸收。

（2）漫射辐射：到达地面的太阳光，除了直接由太阳辐射来的分量之外，还包括由大气层散射引起的相当可观的漫射辐射分量，所以其成分更为复杂。甚至在晴朗无云的天气，白天漫射辐射分量也可能占水平面所接收的总辐射量的10％～20％。在阳光不足的天气，水平面上的漫射辐射分量所占的百分比通常还要增加。介于晴天和阴天之间的天气，接收到的辐射约为晴天的一半，在所接收到的辐射中通常有50％是漫射辐射。

（3）太阳视运动：地球每天绕虚设的地轴自转一周。地球的自转平面相对于地球绕太阳公转的轨道平面有固定的夹角，这个夹角称作黄赤交角（23°26′）。由于上述关系，太阳相对于地球上某一固定点的观察者做视运动，在不同时刻呈现不同入射角度，如图4-3所示。

图4-3　漠河（53°N）某日太阳视运动示意图