発光型太陽エネルギー集光器は、低コスト電力実現の潜在的な新しい光伏技術として広く注目されている。適切な蛍光マトリックスと高性能な光導波媒質の選択がこの技術の普及の鍵となっている。現在、多くの研究者は蛍光マトリックスの光学特性の向上に注目しているが、光導波媒質の性能最適化に関する報告は少ない。本研究では、隣接フタル酸および隣接フェニレンジアミンの2種類の前駆体を用い、一ステップマイクロ波法で結晶性カーボン点を高速かつ効率的に合成した。このカーボン点は緑色蛍光を有し、蛍光量子収率は80％を超え、吸収および発光スペクトル間に大きなストークスシフトがあり、新型太陽エネルギー集光器の蛍光マトリックスとして適している。さらに、プリポリマ法により高透明ポリウレタン膜を作製し、発光型太陽エネルギー集光器向けの光導波媒質としてその光学特性を研究した。硫黄元素の導入により、膜の屈折率は1.483から1.547に向上し、これにより合成したカーボン点を蛍光マトリックスとして封入したポリウレタンフィルム型発光型太陽エネルギー集光器の光電変換効率が41％向上した。この結果は、ポリウレタンを光導波媒質として利用可能であることを示すだけでなく、光導波媒質の屈折率を改良して光伝達を向上させる研究方法に実験的な根拠を提供する。

結晶性カーボン点;光導波媒質;屈折率;発光型太陽エネルギー集光器;光電変換効率