[發明專利]包含四取代苯并雜二唑化合物的發光太陽能集中器

有效

• 申請號: 201480053879.4
• 申請日: 2014-09-30
• 公開（公告）號: CN105637655B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: S·圣雷利;A·A·普羅托
• 申請（專利權）人: 艾尼股份公司
• 主分類號: H01L31/052
• 分類號: H01L31/052
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 李翼

本發明涉及發光太陽能集中器(LSC)，其包含至少一種四取代苯并雜二唑化合物。

本發明還涉及至少一種四取代苯并雜二唑化合物在構建發光太陽能集中器(LSC)中的用途。

此外，本發明涉及一種光伏裝置(或者太陽能裝置)，其選自例如在剛性和撓性載體二者上的光伏電池(或者太陽能電池)、光伏模塊(或者太陽能模塊)，包含發光太陽能集中器(LSC)，所述發光太陽能集中器包括至少一種四取代苯并雜二唑化合物。

已知聚合物或者硅光伏電池(或者太陽能電池)(其是目前市場上最廣泛使用的)都不能有效的利用全部的太陽能輻射。它們的效率實際上僅僅在某一光譜范圍內是最大的，該光譜范圍包含一部分可見輻射和一部分紅外輻射。

能夠捕集該最佳光譜范圍之外的太陽輻射并將其轉化成有效輻射的光譜轉化材料可以用于增強光伏電池(或者太陽能電池)的性能。發光太陽能集中器(LSC)也可以用這些材料生產，其允許進一步增加光伏電池(或者太陽能電池)中電流的產生。

所述發光太陽能集中器(LSC)通常由對太陽輻射透明的大片材料組成，其中熒光物質分散或者化學鍵合到所述的材料上，其充當了光譜轉化劑。歸因于全反射的光學現象的效應，熒光分子發射的輻射是朝著所述片的薄邊“導向”的，在這里它在位于其中的光伏電池(或者太陽能電池)上集中。以此方式，大表面的低成本材料(熒光片)可以用于將光集中到小表面的高成本材料[光伏電池(或者太陽能電池)]上。

熒光化合物應當具有諸多的特性以有利地用于構建發光太陽能集中器(LSC)，并且它們并不總是彼此相容的。

首先，該熒光發射的輻射的頻率必須對應于高于閾值的能量，低于該閾值時半導體(其代表了光伏電池(或者太陽能電池)的芯)不再能夠起作用。

其次，熒光化合物的吸收光譜應當盡可能寬，來吸收大部分的入射太陽輻射，然后將其以期望的頻率再發射。

還令人期望地是太陽輻射的吸收是極強的，以使得熒光化合物可以在最低的可能濃度下發揮其作用，避免使用大的量。

此外，太陽輻射的吸收過程和其隨后在較低頻率下的再發射必須以最高可能的效率進行，這使得所謂的非輻射損失最小，其經常用術語“熱能化”來統一表示：該過程的效率通過它的量子收率(quantic yield)來測量。

最后，吸收和發射頻率必須盡可能不同，因為否則熒光化合物分子所發射的輻射將被相鄰分子吸收和至少部分漫射。所述現象(通常稱作自吸收)不可避免地導致了效率的顯著損失。峰頻率與吸收光譜較低的頻率和發射輻射的峰的較低頻率之間的差值通常表示為斯托克斯頻移，并且是作為nm來測量的(即，它不是所測量的兩個頻率之間的差值，而是對應于它們的兩個波長之間的差值)。高斯托克斯頻移是獲得發光太陽能集中器(LSC)的高效率所絕對必需的，必需要記住的，并且已經提及的是發射輻射的頻率對應于高于閾值的能量，低于該閾值時光伏電池(或者太陽能電池)不能發揮作用。

已知一些苯并噻二唑化合物，特別是4,7-二-(噻吩-2’-基)-2,1，3-苯并噻二唑(DTB)是熒光化合物，其可以用于構建發光太陽能集中器(LSC)。這種類型的化合物描述在本申請人名下的國際專利申請WO2011/048458中。

4,7-二-(噻吩-2’-基)-2,1,3-苯并噻二唑(DTB)的特征在于發射中心在579nm附近，其對應于遠高于用于光伏電池(或者太陽能電池)發揮作用的最小閾值的能量值，所述閾值例如對應于用于最廣泛使用的光伏電池(或者太陽能電池)的大約1100nm的波長，基于硅。此外，它的光輻射吸收是強的，并且在相當寬范圍的波長上擴展，表示為550nm(綠色輻射波長)到紫外線。最后，4,7-二-(噻吩-2’-基)-2,1,3-苯并噻二唑(DTB)在二氯甲烷溶液中的斯托克斯頻移等于134nm，遠高于迄今所提出的用于發光太陽能集中器(LSC)的大部分市售產品。

由于這些原因，使用4,7-二-(噻吩-2’-基)-2,1,3-苯并噻二唑(DTB)已經能夠生產優異品質的發光太陽能集中器(LSC)。

但是，雖然4,7-二-(噻吩-2’-基)-2,1,3-苯并噻二唑(DTB)吸收了大部分的太陽光譜，和雖然它具有高的熒光量子產率(φ)，其是根據下文所示的等式(1)，作為單位時間發射光子的數目和發光分子所吸收的光子的數目之間的比率來定義的：

(φ)＝發射光子的數目/吸收光子的數目 (1)

并且等于0.9(應當注意的是最大值等于1)，它也具有顯著的光降解性。