AM是Air Mass 的縮寫，中文翻譯過來是大氣質(zhì)量，大氣質(zhì)量是指陽光穿過大氣層的路徑長度，與最短路徑長度（即太陽在頭頂正上方時）的比值。大氣質(zhì)量量化了光通過大氣層時和由于空氣及灰塵的吸收所造成的功率損失。大氣質(zhì)量定義為
空氣質(zhì)量，AM = 單位
θ 是與垂直的角度（天頂角）當(dāng)太陽在頭頂正上方時，大氣質(zhì)量為1
大氣質(zhì)量表示在達(dá)到地面之前，光在大氣層中必須通過的相對路徑長度（相對于垂直入射路徑），其值等于Y/X。
上述對大氣質(zhì)量的計(jì)算假設(shè)大氣層是平坦的水平層面，但是由于大氣層的曲率，當(dāng)太陽接近地平線時，大氣質(zhì)量并不完全等于大氣路徑長度。日出時，太陽與垂直位置的夾角為90°，大氣質(zhì)量趨近于無窮大，但路徑長度顯然不是。包含地球曲率的方程式為：
太陽能電池效率對入射光的功率和光譜變化都很敏感。為了便于對在不同時間和地點(diǎn)測量的太陽能電池進(jìn)行準(zhǔn)確的比較，人們定義了地球大氣層外部和地球表面太陽輻射的標(biāo)準(zhǔn)光譜和功率密度。
地球表面的標(biāo)準(zhǔn)光譜被稱為AM1.5G（G代表全局，包括直接和擴(kuò)散輻射）或AM1.5D（僅包括直接輻射）。AM1.5D的輻射密度可以通過降低AM0光譜28%（18%由于吸收，10%由于散射）來估算出。全局光譜比直接光譜高10%。通過計(jì)算可以得出AM1.5G約為970 W/m2。但是，由于四舍五入的便利性和入射太陽輻射的內(nèi)在變化，標(biāo)準(zhǔn)的AM1.5G已被定義為1kW/m2。
地球大氣層外部的標(biāo)準(zhǔn)光譜被稱為AM0，因?yàn)楣饩€在任何階段都不會穿過大氣層。該光譜通常用于預(yù)測電池在太空中的預(yù)期性能。
每天陽光強(qiáng)度的直接輻射部分可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定的大氣質(zhì)量函數(shù)方程式來得出：
其中ID是垂直于太陽光線的平面上的強(qiáng)度，單位是kW/m2，AM是大氣質(zhì)量。數(shù)值1.353 kW/m2是太陽常數(shù)，數(shù)字0.7的產(chǎn)生是由于大氣層外部大約70%的入射輻射能夠達(dá)到地球表面。額外的0.678次冪是對觀測數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)擬合，并考慮了大氣層中的非均勻性。
太陽光強(qiáng)度隨海拔的升高而增加。陽光的光譜構(gòu)成也隨之變化，使高山上的天空變得“更藍(lán)”。美國西南部許多地區(qū)高于海拔2000米，日照強(qiáng)度也隨之更加很多。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行簡單的經(jīng)驗(yàn)擬合，對高于海平面幾公里的輻射強(qiáng)度精確公式為：
其中 a = 0.14，h為海拔高度（以千米為單位）
即使在晴天，漫射輻射仍然約為直接輻射的10%。所以晴天中垂直于陽光的組件上的太陽總輻射為：
