自1970 年代開發以來，太陽能聚光器（LSC）一直被設計用於利用發光材料將太陽光轉換並聚焦到光伏（PV）電池上，從而提高太陽能捕獲效率。與依賴反射鏡和透鏡的傳統聚光器不同，發光太陽能聚光器可以利用漫射光，通常用於光伏建築一體化，其半透明和多彩的特性還具有美學優勢。

立命館大學的研究人員開發出一種”葉片LSC “模型，可提高發光太陽能聚光器的可擴展性和效率，並有望推動太陽能技術的發展。資料來源：Nishimura 等人，doi 10.1117/1.JPE.14.035501。

然而，由於波導內光致發光（PL）光子的自吸收等問題，將LSC 擴大到覆蓋大面積一直是個挑戰。立命館大學（日本）的研究人員提出了一種創新的”葉片LSC”模型，有望透過增強光的收集和向光伏電池的傳輸來克服這些限制。

楓葉形發光太陽能聚光器（LSC）可增強光的收集和向光伏（PV）電池的傳輸。研究人員評估了葉形LSC 在白光LED 均勻照射下的光學效率。資料來源：Nishimura 等人，doi 10.1117/1.JPE.14.035501。

葉片LSC 設計透過使用較小的、相互連接的發光元件來解決可擴展性問題，這些元件的功能就像樹上的葉子。正如《能源光子學雜誌》（JPE）所報導的，這種創新裝置包括將發光板放置在中央發光光纖周圍，發光板的側面朝向光纖。這種佈置方式可使入射光子被發光板轉換為聚光光子，然後穿過光纖，並被光伏電池收集到光纖頂端。為了提高效率，透明光導將多根光纖連接到單一光電池上，從而有效增加了LSC 的入射面積，同時減少了自吸收和散射造成的光子損耗。

這種模組化LSC 設計方法具有多種優勢。透過減小單一模組的橫向尺寸，研究人員發現光子收集效率得到了提高。例如，將方形葉片LSC 的邊長從50 毫米減少到10 毫米，就能顯著提高光子收集效率。模組化設計還可以方便地更換損壞的單元，並在有先進發光材料時將其整合進來。

為了進一步提高系統的效率，研究人員將傳統平面LSC 的技術（如邊緣鏡和串聯結構）融入葉狀LSC 的設計中。他們的實驗證明，這些葉狀結構的光學效率可以透過單點激發技術，根據入射光的光譜和強度進行分析計算。

JPE 主編、科羅拉多大學博爾德分校工程與物理學教授、可再生與永續能源研究所研究員肖恩-沙欣（Sean Shaheen）說：「這些研究成果展示了一種創造性的方法，推動了發光太陽能聚光器概念的發展，從而有效地引導太陽光照射到相鄰的光伏設備上。的要求。

優化太陽能聚光器中的光子收集可能會為更靈活、更可擴展的太陽能解決方案指明方向。這種能量收集方法可以徹底改變太陽能聚光器的應用，使其更有效率，並適用於從大型裝置到建築整合系統等各種用途。隨著技術的進步，它有望顯著提高太陽能係統的性能，並為更永續的能源解決方案做出貢獻。

編譯自/ ScitechDaily