傅里葉變換紅外光譜儀技術(shù)在光伏材料性能表征中的應(yīng)用與優(yōu)化

傅里葉變換紅外光譜儀在光伏領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。美能FTIR4000傅里葉紅外光譜儀利用邁克爾遜干涉儀技術(shù)，將光源轉(zhuǎn)化為干涉光并照射樣品，通過(guò)傅里葉變換獲得光譜圖。該儀器配備高靈敏度DLATGS檢測(cè)器和多層鍍膜分束器，確保近紅外、中紅外和遠(yuǎn)紅外波段的高精度和高重復(fù)性測(cè)量。通過(guò)分析不同溫度下的黑體輻射干涉圖，研究光伏材料的性能和效率，為光伏組件的研發(fā)提供科學(xué)依據(jù)。

傅里葉紅外光譜儀干涉儀干涉調(diào)頻的工作原理

干涉圖的獲取與分析：紅外傅里葉光譜儀通過(guò)干涉圖的獲取原理和過(guò)程，結(jié)合數(shù)值積分技術(shù)和離散傅里葉變換，對(duì)干涉圖特性進(jìn)行建模和計(jì)算，從而得到不同溫度黑體輻射所對(duì)應(yīng)的干涉圖。

不同溫度黑體輻射所對(duì)應(yīng)干涉圖的交流量

在傅里葉光譜儀定標(biāo)試驗(yàn)中，光源信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)黑體輻射。在真空或者空氣中，可認(rèn)為平行光束或細(xì)光束的光強(qiáng)度等于其輻射通量密度。在進(jìn)行干涉圖建模時(shí)，光譜分布函數(shù) B(v) 可用普朗克公式代替。黑體輻射普朗克定律可表示為：

干涉圖是在直流偏置上疊加交流信號(hào)而形成的。將所有黑體溫度條件下的干涉圖的最大值 Iar 和直流量I? 提取出來(lái)，然后 繪制Imax-I 。關(guān)系圖?？梢园l(fā)現(xiàn)，圖形為一條過(guò)零點(diǎn)直線，其線性關(guān)系為 Ime=2Ia,

歸一化直流偏置美能傅里葉紅外光譜儀FTIR4000利用干涉儀干涉調(diào)頻的工作原理，把光源發(fā)出的光經(jīng)邁克爾遜干涉儀變成干涉光，利用干涉光照射樣品，由計(jì)算機(jī)軟件經(jīng)傅立葉變換獲得樣品的光譜圖。

紅外吸收光譜(FTIR)研究各種分子在紅外波段的輻射吸收規(guī)律

紅外光譜屬分子中化學(xué)鍵和官能團(tuán)的振動(dòng)吸收光譜。其振動(dòng)頻率主要由化學(xué)鍵連結(jié)的原子質(zhì)量和化學(xué)鍵的強(qiáng)度決定。通過(guò)量子力學(xué)的復(fù)雜計(jì)算，可近似推導(dǎo)不同化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率，以下為結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的6種模式。

通常有機(jī)分子為多原子組合的復(fù)雜分子，各種化學(xué)鍵和基團(tuán)的振動(dòng)光譜加合和空間構(gòu)型的影 響，會(huì)出現(xiàn)合頻、差頻、共振、轉(zhuǎn)動(dòng)等光譜微細(xì)結(jié)構(gòu)許多譜峰組合的復(fù)雜光譜，因此對(duì)大多數(shù)的IR 譜峰很難逐個(gè)做出確切歸屬。

紅外光譜頻率范圍通常認(rèn)為在0.78－1000 μm之間，可細(xì)分為3個(gè)區(qū)間，即近紅外、中紅外、遠(yuǎn)紅外：

近紅外波長(zhǎng)和頻率：0.78－2.5 μm ，即約 13000－4000 cm－1 ，主要用于含多H基團(tuán)的定量分析；

遠(yuǎn)紅外波長(zhǎng)和頻率：25－1000 μm ，即400－10 cm－ 1 ，主要用于無(wú)機(jī)和金屬有機(jī)化合物的光譜測(cè)定；

中紅外光譜波長(zhǎng)和頻率在2.5－25 μm ，即4000－400 cm－1 ，有機(jī)化合物的紅外光譜多出現(xiàn)在這個(gè)范圍。

傅里葉變換紅外吸收光譜(FTIR)是研究各種分子在紅外波段發(fā)射或吸收輻射規(guī)律與分子結(jié)構(gòu)關(guān)系的有力工具，主要用于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的分析。

FTIR4000傅里葉紅外特點(diǎn)

干涉儀:非正交改進(jìn)型Michelson干涉儀，三維立體角鏡反射鏡，永久準(zhǔn)直，無(wú)需人工調(diào)整，30°入射角，消除偏振效應(yīng) (bruker 同一配件商)

檢測(cè)儀:進(jìn)口高靈敏度DLATGS (Deuterated L-Alanine Triglycine Sulfate，氘化L-丙氨酸硫酸三苷肽)檢測(cè)器，帶有防潮膜(bruker 同一配件商)

分束器:多層鍍膜溴化鉀,帶有防潮涂層（進(jìn)口）

光譜范圍: 7800～350 cm-1

高精度/高重復(fù)性:波數(shù)準(zhǔn)確度:優(yōu)于1.0 cm-1 波數(shù)重復(fù)性:優(yōu)于0.1 cm-1綜上所述，傅里葉變換紅外光譜儀（FTIR）在光伏材料性能研究中具有重要作用。通過(guò)高精度的光譜測(cè)量和數(shù)據(jù)分析，可以深入了解材料在不同溫度條件下的輻射特性。這些研究成果不僅為光伏組件的設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供了可靠的科學(xué)依據(jù)，還推動(dòng)了光伏技術(shù)的進(jìn)步和應(yīng)用。FTIR4000傅里葉紅外光譜儀憑借其先進(jìn)的干涉儀技術(shù)和高靈敏度檢測(cè)器，為光伏領(lǐng)域的研究人員提供了強(qiáng)有力的工具，有助于進(jìn)一步提升光伏材料的效率和穩(wěn)定性。