基于钙钛矿量子点荧光太阳集光器的蒙特卡洛光子追踪模拟

摘要

传统光聚集器热效应明显、结构复杂、成本昂贵.作为替代,荧光太阳集光器具有许多显著优势并能够有效降低太阳能电池的发电成本,因此受到广泛关注.本文通过传统热注入法合成了全无机钙钛矿CsPb-Br3量子点,并在此基础上设计了基于CsPbBr3量子点的荧光太阳集光原型器件.通过TEM测试和必要的光学表征,证实本文合成的CsPbBr3量子点具有典型的立方体结构、76.8％的荧光量子产率、512 nm的发光中心波长和22 nm的中心波长半高宽.此外,结合蒙特卡洛智能优化算法,建立了基于CsPbBr3量子点的荧光太阳集光器的理论计算模型,确定了全无机钙钛矿量子点最优掺杂浓度和最佳平均波长集光效率.仿真结果表明,在量子点掺杂浓度为2.1×10-5 mol/L时,最优的集光效率达到5.4％.本文提出的蒙特卡洛光子追踪模拟过程将为未来荧光太阳集光器参数设计提供科学的计算方法.