[發明專利]發光太陽能聚光器

有效

• 申請號: 201380067787.7
• 申請日: 2013-12-27
• 公開（公告）號: CN104904022A
• 公開（公告）日: 2015-09-09
• 發明（設計）人: 利里亞納·吉拉;R·法斯考;埃米利奧·盧切爾利
• 申請（專利權）人: 艾尼股份公司
• 主分類號: H01L31/054
• 分類號: H01L31/054
• 代理公司: 北京安信方達知識產權代理有限公司 11262
• 代理人: 白云;鄭霞

本發明涉及發光太陽能聚光器(luminescent?solar?concentrator)。

更具體地，本發明涉及包含含有至少一種光致發光化合物的水微乳液(aqueous?microemulsion)的發光太陽能聚光器(LSC)。

所述發光太陽能聚光器(LSC)可有利地用于太陽能裝置(即用于開發利用太陽能的裝置)諸如例如，光伏電池(或太陽能電池)、光電解電池。所述發光太陽能聚光器(LSC)還可有利地用于光伏窗(photovoltaic?window)。

在現有技術的水平中，開發利用太陽輻射能的主要限制之一通過最佳地僅吸收具有在窄光譜范圍內的波長的輻射的太陽能裝置的能力表現。

例如，對于從約300nm波長延伸至約2500nm波長的太陽輻射光譜范圍，例如，基于晶體硅的光伏電池(或太陽能電池)在900-1100nm的范圍內具有最佳的吸收區域(有效光譜)，而當暴露于其中波長低于約500nm的輻射時，由于低于此限度變得顯著的誘發的光降解現象，聚合物光伏電池(或太陽能電池)可能受損。在從570nm至680nm(黃-橙)范圍內的光譜區域內，現有技術水平的太陽能裝置的效率通常處于它的最大值。

先前指出的缺點暗示了太陽能裝置的受限的外量子效率(EQE)，所述外量子效率定義為太陽能裝置的半導體材料中產生的電子-空穴對的數目與入射在太陽能裝置上的光子的數目之間的比率。

為了提高太陽能裝置的外量子效率(EQE)，已開發了裝置，即發光太陽能聚光器(LSC)，當其介入光輻射源(太陽)和太陽能裝置之間時，其選擇性地吸收入射輻射，所述入射輻射具有太陽能裝置的有效光譜外的波長，再發射以光子的形式吸收的能量，所述光子具有在有效光譜內的波長。當發光太陽能聚光器(LSC)再發射的光子的能量高于入射光子的能量時，包括太陽能輻射的吸收和隨后的具有較低波長的光子的再發射的光致發光過程還被稱作“上轉換”過程。相反地，當發光太陽能聚光器(LSC)發射的光子的能量低于入射光子的能量時，光致發光過程被稱作“下移”過程。

現有技術發展水平中已知的發光太陽能聚光器(LSC)通常處于固態并且包括由同樣對感興趣的輻射透明的材料制成的支架(例如，透明玻璃或透明聚合物材料)，該材料包括由有機化合物或金屬絡合物組成的光致發光化合物。特別地，支架對具有在太陽能裝置的有效光譜內的頻率的輻射透明。

所述光致發光化合物可作為薄膜沉積在玻璃支架上或，諸如在聚合物材料的情況下，它們可在聚合物基體內分散。可選擇地，聚合物基體可直接用光致發光發色團官能化。

理想地，為了用于發光太陽能聚光器(LSC)，光致發光化合物必須具有如下特征：

-高發光量子效率(Φ)[(Φ)根據下面等式(1)被定義為發光分子每單位時間發射的光子數目和吸收的光子數目之間的比率，并且具有等于1的最大值]：

(Φ)＝發射的光子數目/吸收的光子數目(1)；

-寬吸收帶；

-高摩爾消光系數(ε)；

-發射帶在光譜區內，其中太陽能裝置最有效；

-吸收和發射帶很好地分離，例如，其可由于定義為吸收帶最大值的光譜位置和發射帶最大值的光譜位置之間差值的高斯托克斯位移(通常以頻率單位(cm^-1)計量)來獲得，以防止或最小化自吸現象。

還已知處于液態的發光太陽能聚光器(LSC)。所述處于液態的發光太陽能聚光器(LSC)通常由具有同樣對感興趣的輻射透明的壁的容器(例如，透明玻璃或透明聚合材料)構成，該容器填充有溶液，一般是有機溶劑諸如例如，甲苯、甲醇、乙醇、氯仿、二氯苯中的溶液，該溶液包含由有機化合物或金屬絡合物組成的光致發光化合物。特別地，所述壁對具有在太陽能裝置的有效光譜內的頻率的輻射透明。