Fluoreszierende Sonnenlichtkonzentratoren (LSCs) zeigen aufgrund ihrer spektralen Umwandlungs- und Lichtleitfähigkeiten großes Potenzial im Bereich der gebäudeintegrierten Photovoltaik (BIPV). Allerdings führt die zufällige Verteilung der Leuchtzentren in herkömmlichen LSCs zu einem isotropen Emissionsfeld, was die Geräte aufgrund von Escape-Kegelverlusten und Rückabsorptionsverlusten einschränkt und die Lichtleitfähigkeit verringert. Zur Lösung dieses Problems verwendet diese Studie blei-freie metallhalogenidische Nanokristalle Cs₃Cu₂I₅ mit großer Stokes-Verschiebung als fluoreszierendes Material. Durch den Aufbau einer konischen Fluorophorenstruktur zur räumlichen Begrenzung und gerichteten Anordnung wird eine anisotrope Steuerung des Emissionsfeldes erreicht, was die Rand-Sammelwahrscheinlichkeit von Wellenleiter-Photonen erhöht. Cs₃Cu₂I₅-Nanokristalle wurden mittels Heißinjektion synthetisiert, und LSC-Geräte mit ein- und zweilagigen konischen Fluorophorstrukturen wurden konstruiert. Die Ergebnisse zeigen, dass die Nanokristalle eine Stokes-Verschiebung von etwa 155 nm sowie typische selbstgefangene Exzitonen-Emissionseigenschaften besitzen. Mit zunehmender Anzahl der konischen Fluorophorenschichten zeigen die LSC-Geräte höhere Photostromdichten und EQE-Reaktionen; die Leistungsumwandlungseffizienz (PCE) des zweiteiligen Geräts erreicht 1,97%. Gleichzeitig behalten beide Strukturen eine hohe Rand-Wellenleiter-Effizienz bei, was zeigt, dass die konische Fluorophorenstruktur die Lichtaufnahme erhöht und gleichzeitig eine gute Wellenleiterleistung erhält. Die Ergebnisse zeigen, dass die konische Struktur das Lichtausbreitungsverhalten im LSC effektiv steuern und Escape-Kegelverluste reduzieren kann, was neue Ansätze zur Strukturoptimierung leistungsfähiger fluoreszierender Sonnenlichtkonzentratoren bietet.

fluoreszierender Sonnenlichtkonzentrator;bleifreier Metallhalogenid;Escape-Kegel-Verlust;konische Fluorophorenstruktur