本節說明透光性材料的光學現象與其物理性質、低鐵玻璃對光譜的透射率性質、
以及低鐵玻璃透射率與光線入射角的關聯性。藉由本節資料的收集與瞭解，能提供理 論知識的建立以及研究過程中的理論參考與應用依據。
2.3.1 透光性材料光學現象透光性材料光學現象透光性材料光學現象透光性材料光學現象
光在傳播過程中接觸新的介質時，會發生反射、透射、以及吸收的物理性質。相 對於入射的光量，一部分會從介質表面反射，一部分穿透介質，另一部分會被介質吸 收，如圖 2-14 所示。任何材料的反射、透射與吸收程度都是不相同的，這是因為溫 度、材料的基本結構、或入射光波譜的差異。無論如何，根據能量不滅原理：入射光 量＝反射光量＋透射光量＋吸收光量。其中，反射光量與入射光量的比值稱為反射率 ρ。透射光量與入射光量的比值稱為透射率τ。被吸收光量與入射光量的比值稱為吸 收率α。當吸收率不變時，若已知的反射率很大，其透射率將會很小。
圖 2-14 光的物理現象 (文獻 B-6)
玻璃材料的光反射及透射行為說明如下：
一、 反射
這是指從材料表面返回一部份的入射光，返回的入射光其組成的單色光波長沒有 改變，這種光返回的現象稱為反射。反射光的強弱與分佈模式取決於材料的表面
入射光
反射光
透射光 吸收
性質，也與光的入射方向有關。例如，以垂直方向入射到透明玻璃板面上的光線 大約有 8%的反射量。隨著入射角度的增大，反射率也隨著增大，最後會在大約 是 67.5°的位置產生近平面反射現象。
二、 透射
當入射光線穿透介質時，組成透明光的單色光波長可能會改變，這種光線穿透介 質的現象稱為透射。透射光的分佈模式可以區分為直接透射、擴散透射和漫射透 射三種。透射光量也與光的入射方向有關。圖 2-15 說明一般的透明平板玻璃其 透射率與光線入射角度的關係，當近平面反射現象發生時，玻璃的透射率開始急 速下降。
圖 2-15 玻璃透射率與光線入射角的關係 (文獻 B-4)
2.3.2 低鐵玻璃的光譜透射性質低鐵玻璃的光譜透射性質低鐵玻璃的光譜透射性質低鐵玻璃的光譜透射性質
玻璃的種類很多，無論是浮式透明玻璃、色板玻璃、反射玻璃、低輻射（Low-E）
玻璃、強化玻璃、低鐵玻璃等，都是以矽為主要的組成材料。隨著在生產過程中添加 的物質以及處理方式的不同而產生各種不同種類的玻璃，其性質也有差異。其中的低 鐵玻璃（俗稱特白玻璃），由於其透射光譜分佈的特性，在製造太陽能集熱器時，成 為市場上的重要材料。低鐵玻璃目前也是矽晶光伏電池模組表層封裝的主要材料。
低鐵玻璃是以鐵含量比較少的玻璃原料製成。低鐵玻璃在紫外線、可見光與紅外 線的波長範圍內（300～2500nm）有非常高而且幾乎是相等的透射率。相較於一般的 玻璃，低鐵玻璃有比較高的透射率，例如 4mm 厚低鐵玻璃的透射率為 0.92，這是光
不同玻璃的光譜透射性質會呈現出不同的分佈曲線。低鐵玻璃能讓部分的紫外 線、全部的可見光以及在紅外線範圍內的一部份光線穿透。在上述的可見光範圍以及 部分紅外線範圍內的透射率都在 90%以上，如圖 2-16 的曲線 A。低鐵玻璃的光譜透 射率分佈曲線，說明其能讓太陽光子透射，也會讓在紅外線範圍內的太陽輻射熱能進 入。圖 2-16 為透明玻璃與低鐵玻璃的透射率比較。低鐵玻璃的透射率比透明玻璃高。
低鐵玻璃因為本身的鐵含量極少，不會像透明玻璃一樣在波長 1100nm 附近產生吸收 帶，因此能使其持續保持高的光譜透射率曲線。
圖 2-16 低鐵玻璃與透明玻璃的光譜透射率 (文獻 B-5)
矽晶光伏電池模組目前還是使用低鐵玻璃為其頂層封裝的材料，這是因為高的光 譜透射率讓穿透的光線分佈也能充分的適合矽電池的可發電的感應波長範圍。然而，
低鐵玻璃在長波長光譜範圍的高透射率性質，也意指會有大量的太陽輻射熱能隨之穿 透而入，讓模組材料的溫度上升。
2.3.3 低鐵玻璃的透射率與光入射角度的關係低鐵玻璃的透射率與光入射角度的關係低鐵玻璃的透射率與光入射角度的關係低鐵玻璃的透射率與光入射角度的關係
上述的低鐵玻璃高透射率性質是以來自法線方向的入射光為主。事實上，材料的 透射率和光線的入射角度是呈現某種關聯性。一般而言，材料的表面無論是光亮的鏡 面或者是無光澤的擴散表面，隨著光入射角度的增大，反射率會隨著改變，甚至有近 平面反射的現象。對於透光性材料，例如玻璃，當反射率增加時，透射率會減少。當 近平面反射現象發生時，反射率快速增加，透射率也相對的開始快速減少。換言之，
如果光線以不同的角度入射時，透射率會隨著入射角度的變化而改變。注意，此時的 入射光是指整個光線分佈的光譜範圍。圖 2-16 的透射率變化是以單一波長的光為主。
A 低鐵玻璃 B 透明玻璃
圖 2-17 說明低鐵玻璃透射率與光線入射角度的關係。圖中數字 1～4 分別代表玻 璃板的層數，是以 1/8〞（3.2mm）為一層。圖中不同厚度的玻璃其近平面反射現象發 生時的光入射角度都很接近，大約是在 60°～70°之間。此時從表面反射的光線增加，
透射進入低鐵玻璃的光線急速的減少。低鐵玻璃的透射率變化的曲線分佈與一般的透 明玻璃很相似。
圖 2-17 低鐵玻璃透射率與光線入射角的關係 (文獻 A-7)