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霧里看光，譜中有度丨光學(xué)材料霧度表征
霧度通俗地說是透明或半透明材料的內(nèi)部或表面由于光漫透射造成的云霧狀外觀。書面定義為透過試樣面偏離入射光方向的散射光通量與透射光通量之比。霧度和透光率是兩個(gè)概念，霧度值大的材料透光率可以很高。如果用這樣的材料做成窗玻璃，白天房間里會顯得很明亮，而在窗外卻看不到房間內(nèi)部，既保證了透光性又可保護(hù)隱私。
為了提高對太陽能捕獲和能量產(chǎn)生的效率，在光捕獲的單晶硅表面和太陽能電池封裝的超白印花玻璃板上會經(jīng)過特殊工藝處理，使其形成細(xì)微的紋理結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以使更多的光經(jīng)過往復(fù)的反射、透射和散射，最終進(jìn)入到能量產(chǎn)生層中，提高能量轉(zhuǎn)化的效率。通過霧度測試，可以對此紋理結(jié)構(gòu)的漫透光特性進(jìn)行表征，進(jìn)而為能量產(chǎn)生層的轉(zhuǎn)化效率評價(jià)提供參考。
紫外可見近紅外分光光度計(jì)上配置積分球附件，通過調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)白板的位置，可分別測試穿透樣品的漫透射光和全透射光的光譜，從而對樣品的霧度進(jìn)行表征。UV-3600i Plus紫外可見近紅外分光光度計(jì)標(biāo)配三檢測器，即紫外可見區(qū)PMT，近紅外區(qū)的InGaAs檢測器和PbS檢測器，可無縫銜接紫外可見近紅外測試區(qū)域的光譜。太陽光中除了紫外可見光，也包含人們往往忽略的近紅外光，而更多地利用近紅外光進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換，也是提高太陽能電池效率的途徑之一。
島津UV-3600i Plus配置150mm積分球
如下圖所示，當(dāng)樣品側(cè)的標(biāo)準(zhǔn)白板放置在積分球后的時(shí)候，檢測器測試到的是通過樣品的全部透射光。
全透射光測試示意圖
而當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)白板撤走之后，透過樣品且傳播方向不發(fā)生改變的正透射光直會從打開的積分球后出口出射，剩余的偏離原傳播方向的漫透射光則被積分球檢測器收集到（下圖）
漫透射光測試示意圖
本次測試使用的樣品是三種經(jīng)過不同工藝處理的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。PMMA可以用作太陽能電池的封裝材料。下圖中三種樣品信息如下。1號樣品為PMMA；2號樣品為經(jīng)過表面粗糙處理的PMMA；3號樣品為具有細(xì)微紋理結(jié)構(gòu)的PMMA。
使用島津配置150mm積分球的UV-3600i Plus紫外可見近紅外分光光度計(jì)對以上三種樣品的漫透射和全透射光譜進(jìn)行測試。
下圖(A)可以看到，三種PMMA材料均展示了良好的透光性能，400nm以上的光透過率在90%以上。1號樣品幾乎沒有漫透射光，2號樣品的漫透射光略低于40%，而具有特殊紋理結(jié)構(gòu)的3號樣品的漫透射光大于70%。
A 三種樣品的全/漫透射光譜 B 三種樣品的全透射光譜
黑線: 1# PMMA; 紅線: 2# 表面粗糙處理PMMA；藍(lán)線: 3# 紋理結(jié)構(gòu)PMMA
霧度（Haze）使用如下公式進(jìn)行計(jì)算：
Haze (%) = [ (τ4 / τ2) - τ3 (τ2 / τ1) ] × 100 (參考標(biāo)準(zhǔn)：JIS K 7136)
τ1：無樣品狀態(tài)下100%的全透射率；τ2：樣品的全透射率；τ3：無樣品狀態(tài)下漫透射率；τ4：樣品的漫透射率
*上表中可見光透過率和太陽光透過率結(jié)果使用島津的日光透過率軟件計(jì)算得到。
由上表可見，紋理結(jié)構(gòu)3號PMMA樣品的霧度值最高（78.28%），且具備較高的可見光(380-780nm)透過率(92.36%)和太陽光(300-2500nm）透過率(86.85%)，說明此種材料十分適用于太陽能電池的封裝材料。