[發明專利]有機光譜轉換材料、其制備方法及包含其的發光太陽能聚光器

有效

• 申請號: 201811436003.4
• 申請日: 2018-11-28
• 公開（公告）號: CN111233824B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發明（設計）人: 王權;劉琦
• 申請（專利權）人: 紫石能源有限公司
• 主分類號: C07D333/22
• 分類號: C07D333/22;C07D333/24;H01L31/054
• 代理公司: 北京東靈通專利代理事務所(普通合伙) 61242
• 代理人: 王榮

本發明提供了一種有機光譜轉換材料、其制備方法及包含其的發光太陽能聚光器。該有機光譜轉換材料包括式(Ⅰ)所示的三芳銨?噻吩化合物。三芳胺基團與噻吩基團能夠形成較大的剛性平面和共軛結構，電子離域增強，有利于電子的躍遷。當采用上述有機光譜轉換材料吸收400nm以下的紫外光時，受益于其自身結構的特點，其能夠將上述紫外光轉化為光伏電池能夠吸收的有效輻射光譜，且具有較高的斯托克斯位移(大于170nm)，從而實現了大幅提升光伏電池的光電轉化效率的效果。

技術領域

本發明涉及太陽能電池領域，具體而言，涉及一種有機光譜轉換材料、其制備方法及包含其的發光太陽能聚光器。

背景技術

一般太陽能電池的工作波長大于400nm，即對400nm以下的紫外光不能充分吸收轉變為電能。光譜轉換材料(spectrum converter material)能夠捕獲最佳光譜范圍外的太陽輻射，并將太陽輻射轉化為有效輻射，因而其可以用于提高光伏電池的性能。將光譜轉換材料用于制造發光太陽能聚光器(LSC)有利于增加光伏電池中的電流。

發光太陽能聚光器(LSC)通常由透明材質大板混合光譜轉換材料制成，其能夠將太陽能電池不能利用的波段的光輻射轉換為由熒光分子發射的輻射。然后利用全反射的光學現象，將由熒光分子發射的輻射“驅趕(driven)”到該板的薄邊緣中，該輻射就聚集在了被安裝在其中的太陽能電池上。

作為光譜轉化材料需要滿足很多要求，其中較為重要的是：吸收頻率和發射頻率必須盡可能不同，且斯托克位移(在吸收光譜的具有較低頻率的峰值與發射的輻射的峰值之間的差一般以斯托克斯位移表示且以nm測量)越大越好，否則由熒光化合物的分子發射的輻射會被相鄰的分子吸收或者至少部分地由相鄰的分子擴散。

現有的一些發光太陽能聚光器采用量子點作為光譜轉換材料，但是量子點產率不穩定，造價高，且量子點易團聚、難分散等問題都會影響LSC的制備和性能。

有機光譜轉換材料就可以避免這些問題，現有文獻提供了一系列苯并噻二唑化合物作為光譜轉移材料，但該有機光譜轉換材料的斯托克位移僅為133～160nm。由于斯托克位移較小，所以該有機光譜轉換材料在提高光伏電池性能方面的效果不明顯。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種有機光譜轉換材料、其制備方法及包含其的發光太陽能聚光器，以解決現有的有機光譜轉換材料存在斯托克位移小而導致光伏電池的性能較差的問題。

為了實現上述目的，根據本發明的一個方面，提供了一種有機光譜轉換材料，該有機光譜轉換材料包括式(Ⅰ)所示的三芳銨-噻吩化合物：

其中R₁、R₂和R₃分別獨立地選自氫原子、鹵素原子、二腈基乙烯基、-(C＝O)R’、羧基、C₁～C₆烷基、C₂～C₅鏈烯基、C₃～C₁₀環烷基或C₆～C₁₀芳基，其中R’選自氫原子、C₁～C₆烷基、C₂～C₅鏈烯基、C₃～C₁₀環烷基或C₆～C₁₀芳基。

進一步地，R₁、R₂和R₃分別獨立地選自氫原子、鹵素原子、二腈基乙烯基、-(C＝O)R’、羧基或C₂～C₅鏈烷基。

進一步地，R₁為-CHO，R₂和R₃分別獨立地選自H或-CH＝C(CN)₂。