蛍光太陽光集光器（LSCs）は、スペクトル変換と導波機能を兼ね備え、建築物光伏一体化（BIPV）分野で広範な応用が期待されている。しかし、従来のLSCでは発光中心がランダムに分布しているため、放射光場が等方的となり、エスケープコーン損失や再吸収損失によってデバイスの効率が制限され、光導波効率が低下している。本研究では、大きなストークスシフトを持つ無鉛金属ハライドナノ結晶Cs₃Cu₂I₅を蛍光材料として採用し、円錐形蛍光団構造を構築して蛍光団の空間的制限と配向配列を実現し、放射光場の異方性制御を行うことで導波光子の端部集光確率を高めた。熱注入法によりCs₃Cu₂I₅ナノ結晶を調製し、単層および二層の円錐形蛍光団構造LSCデバイスを作製した。結果は、Cs₃Cu₂I₅ナノ結晶が約155 nmの大きなストークスシフトと典型的な自己閉じ込め励起子発光特性を有することを示した。円錐形蛍光団の層数が増加するにつれて、LSCデバイスはより高い光電流密度とEQE応答を示し、二層構造デバイスの変換効率（PCE）は1.97％に達した。同時に、両構造ともに高い端部導波効率を維持しており、円錐形蛍光団構造が光捕獲能力を向上させるとともに良好な導波伝送性能を保持できることを示している。研究結果は、円錐形蛍光団構造がLSC内の光伝播挙動を効果的に制御し、エスケープコーン損失を低減することにより、高性能蛍光太陽光集光器の構造最適化に新たな研究方向を提供することを示唆している。

蛍光太陽光集光器;無鉛金属ハライド;エスケープコーン損失;円錐形蛍光団