自 20 世纪 70 年代发明以来，发光太阳能聚光器 (LSC) 一直致力于通过使用发光材料将阳光转换并集中到光伏 (PV) 电池上来提高太阳能捕获率。与依赖镜子和透镜的传统聚光器不同，LSC 可以收集漫射光，并已用于建筑一体化光伏等应用，其半透明和多彩的特性具有美观效果。

叶状太阳能聚光器有望大幅提高太阳能效率

然而，由于波导内光致发光 (PL) 光子的自吸收等问题，扩大 LSC 以覆盖大面积一直具有挑战性。日本立命馆大学的研究人员提出了一种创新的“叶片 LSC”模型，该模型有望通过增强光的收集和向光伏电池的传输来克服这些限制。叶片 LSC 设计通过使用更小、相互连接的发光元件(其功能类似于树上的叶子)来解决可扩展性问题。

据《能源光子学杂志》(JPE )报道，这种创新装置包括将发光板放置在中央发光光纤周围，并使发光板的侧面朝向光纤。

这种布置允许入射光子通过板转换为 PL 光子，然后光子穿过光纤，并由 PV 电池在其尖端收集。为了提高效率，透明光导将多根光纤连接到单个 PV 电池，有效地增加了 LSC 的入射面积，同时减少了由于自吸收和散射而造成的光子损失。

这种模块化的 LSC 设计方法具有多种优势。研究人员发现，通过减小单个模块的横向尺寸，光子收集效率会提高。例如，将方形叶片 LSC 的边长从 50 毫米减小到 10 毫米可显著提高光子收集效率。模块化设计还可以轻松更换损坏的单元，并在有先进发光材料可用时将其集成。

为了进一步提高系统的效率，研究人员将传统平面 LSC 的技术(例如边缘镜和串联结构)融入到叶片 LSC 设计中。他们的实验表明，这些叶片状结构的光学效率可以根据入射光的光谱和强度使用单点激发技术进行分析计算。

JPE主编、科罗拉多大学博尔德分校工程与物理学教授、可再生和可持续能源研究所研究员 Sean Shaheen表示：“这些发现展示了一种创新方法，推进了发光太阳能聚光器的概念，有效地将阳光引导至相邻的光伏设备。通过将可扩展的仿生设计与光学工程的增强相结合，作者提高了其设备的效率，使其达到实际使用所需的水平。”

优化 LSC 中的光子收集可能会为更灵活、更可扩展的太阳能解决方案开辟道路。这种能量收集方法可能会彻底改变太阳能聚光器的应用，使其更高效，更适用于从大型装置到建筑集成系统的各种用途。随着技术的进步，它有望显著提高太阳能系统的性能，并为更可持续的能源解决方案做出贡献。