随着聚光光伏技术的快速发展,“净零能耗建筑”和“光伏建筑一体化”理念受到科研人员广泛关注。传统的聚光光伏器件主要由一系列反光镜和凸透镜阵列构成。为了避免反光镜之间的相互遮挡,传统光聚集器的搭建需要占用大量场地空间。更严重的问题是,太阳光入射角度不断变化,凹面反光镜和凸透镜需要根据太阳光角度实时转动,一套对日追踪系统将大大增加传统光聚集器的使用成本。平板型荧光太阳集光器能够有效解决这类问题。一方面,平板型荧光太阳集光器不仅可以吸收直射光,而且可以吸收集光器件周围的散射光,因此不需要昂贵精密的对日追踪系统。另一方面,红外光不会直接照射在太阳能电池板上,因此不会产生明显的热效应。荧光太阳集光器通过将传统的玻璃窗系统转变为半透明的光伏窗,有效地将城市建筑物的外墙转换为分布式能源发电机组,非常适合光伏建筑一体化。当前荧光太阳集光器的器件设计中,由于参数取值范围大,相关参数取值和集光效率之间往往存在非线性关系,很难找到器件参数的最佳值,从而限制了荧光太阳集光器综合性能的提高。同时荧光太阳集光器中的荧光材料存在着光稳定性差、荧光量子产率低及绿色环保性差等问题,限制了其在光伏建筑一体化的应用推广。为解决上述实际问题,采用蒙特卡洛射线追踪模型来模拟光子传输过程;通过掺杂全无机钙钛矿量子点、碳量子点和硫化铅量子点,针对器件集光效率、稳定性开展研究工作,深入探究荧光太阳集光器中光子输运机制。论文主要研究内容和结果如下:采用蒙特卡洛射线追踪模型,探索并模拟原型器件中光子输运机理,阐明量子点掺杂浓度、器件尺寸对集光效率的调控规律,计算量子点最优掺杂浓度和最佳集光效率,并且计算器件具体损耗数值。根据模拟结果实验制备量子点荧光太阳集光器,大大缩短器件的研究周期,有效提高器件设计与制备效率。采用热注入法合成全无机钙钛矿量子点,以高性能全无机钙钛矿量子点作为荧光中心材料,以高折射率的硫醇烯共聚物作为光子输运基体设计制备荧光太阳集光器。通过改变卤化物合成不同尺寸、不同光学性质的钙钛矿量子点,其平均粒径小于10nm,量子产率接近80%,在400～600nm范围具有较大的吸收系数,且具有较大的斯托克斯位移。当CsPbBr3钙钛矿量子点浓度达到0.25mg/mL,几何因子G=66.7时,荧光太阳集光器的集光效率达到4.75%。采用水热分解法合成碳量子点,其前体材料丰富廉价,合成方法简单易行。通过控制反应时间,合成不同尺寸和不同光学性质的碳量子点。合成的碳量子点平均粒径小于10nm,在可见光范围内具有较大的吸收系数,在400～600nm范围内具有较强的荧光发射。将碳量子点掺入硫醇烯共聚物制备荧光太阳集光器,经过测试,当碳量子点浓度达到0.167mg/mL时,荧光太阳集光器的集光效率达到3.12%。碳量子点荧光太阳集光器在260个太阳光强度照射12h后,器件性能保持在95%以上,表现出较高的光-化学稳定性。采用近红外硫化铅量子点制备量子点荧光太阳集光器。硫化铅量子点具有较高的量子产率,通过控制反应时间有效调控量子点尺寸和光学性质,量子点粒径小于10nm。在320nm波长光激发下,硫化铅量子点在1100～1600nm处表现出较强的荧光发射。将硫化铅量子点掺入聚合物中制备荧光太阳集光器,经过测试,硫化铅量子点荧光太阳集光器集光效率达到2.9%。同时采用热蒸发的方法在器件背部镀上一层厚度为400nm的铝膜,实现更高的光子捕获,有效提高器件集光效率。