[發(fā)明專利]波長轉(zhuǎn)換聚合物膜

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910317883.1
• 申請日: 2013-11-04
• 公開（公告）號: CN110003684A
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 大倉央;脅本健夫;克之松井;松田憲幸;鈴木正睦;方岸本
• 申請（專利權(quán)）人: 默克專利有限公司
• 主分類號: C09B67/08
• 分類號: C09B67/08;C09K11/02;C09K11/06;C09K11/77;H01L31/055
• 代理公司: 北京市中咨律師事務(wù)所 11247
• 代理人: 劉娜;林柏楠

本發(fā)明涉及一種包含無機(jī)熒光化合物和有機(jī)熒光化合物的聚合物膜。本發(fā)明進(jìn)一步涉及制備這種膜的方法，以及其作為太陽能電池中的波長轉(zhuǎn)化膜的作用。

本申請是申請?zhí)枮?01380062392.8、申請日為2013年11月4日、發(fā)明名稱為“波長轉(zhuǎn)換聚合物膜”的專利申請的分案申請。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種包含無機(jī)熒光化合物和有機(jī)熒光化合物的聚合物膜。本發(fā)明還進(jìn)一步涉及制造這種膜的方法，以及其在太陽能電池中作為波長轉(zhuǎn)換膜的用途。

背景技術(shù)

一種通過光電轉(zhuǎn)換太陽光以獲得電能的半導(dǎo)體太陽能電池主要為無機(jī)太陽能電池，該無機(jī)太陽能電池使用例如單晶硅(c-Si)或非晶硅(a-Si)。在過去十年間，其光電轉(zhuǎn)換效率已上升至最高約30％。這個相對較低的效率主要是由于半導(dǎo)體材料(例如單晶硅或非晶硅)的吸收波長范圍與太陽能輻射光譜(其主要介于200至1200nm的范圍內(nèi))的光譜失配造成的。就此而言，基于非晶硅的太陽能電池對太陽輻射的主要吸收發(fā)生在高于600nm的波長下，或?qū)τ诨趩尉Ч璧奶柲茈姵囟园l(fā)生在800nm下，且其限制了在光電轉(zhuǎn)換中所使用的輻射轉(zhuǎn)換成為600nm或更長的較長波長區(qū)域的輻射。

為了使在太陽光的短波長區(qū)域的光(其也具有高能量)得到充分的利用，已嘗試使用例如稀土金屬離子、稀土金屬配合物、熒光顏料等，將波長低于500nm的輻射轉(zhuǎn)化為波長高于500nm的輻射，且其隨后可通過太陽能電池，經(jīng)受光電轉(zhuǎn)化過程。

就此而言，例如WO 2010-01703 A1公開了例如一種波長轉(zhuǎn)換膜，其包含基于稀土金屬配合物的熒光物質(zhì)，該熒光物質(zhì)用作太陽能電池模組中的多層透光層中的一層，所述的太陽能電池模組包含多層透光層以及太陽能電池。該波長轉(zhuǎn)化膜的特征在于所述的熒光物質(zhì)由多個經(jīng)涂布的熒光物質(zhì)顆粒組成，該經(jīng)涂布的熒光物質(zhì)顆粒各具有熒光物質(zhì)顆粒和覆蓋該熒光物質(zhì)顆粒表面的涂層。

例如JP 2010-258293 A1公開了一種基于稀土金屬配合物熒光團(tuán)的波長轉(zhuǎn)換膜，該稀土金屬配合物熒光團(tuán)通過經(jīng)構(gòu)造以減少由于色譜失配而造成的太陽光損失和具有更高的可見光透射率，從而能夠增加光利用效率以及提高發(fā)電效率。此外，還公開了一種使用該波長轉(zhuǎn)換膜的太陽能電池模組。

JP 2010-258293A1公開了一種包含基于稀土金屬配合物的熒光物質(zhì)的波長轉(zhuǎn)換膜。該熒光物質(zhì)為經(jīng)涂布的熒光物質(zhì)，其具有熒光物質(zhì)顆粒以及涂層，該涂層使用折射率低于該熒光物質(zhì)顆粒的折射率的材料覆蓋該熒光物質(zhì)顆粒的外圍。將該熒光物質(zhì)提供為波長轉(zhuǎn)換膜，或分散于現(xiàn)有的透明電極或抗反射膜中，或?qū)⑵涮峁樯w板，以試圖實現(xiàn)其效力。

JP 05156244 A1公開了一種熒光組合物，其包含無定形氟樹脂，該樹脂透明且溶于全氟代烴溶劑中以及熒光縮合多環(huán)芳香族化合物的全氟烷基取代的衍生物中，從而獲得具有高效率和耐光性的波長位移膜，其可將紫外區(qū)光轉(zhuǎn)化為可見區(qū)光，以將硅光電二極管的光譜敏感區(qū)移位至較長的波長，所述的熒光縮合多環(huán)芳香族化合物為例如由苝與雙(全氟丁酰基)過氧化物之間的反應(yīng)所生成的全氟丙烯-取代的苝。

US2009-0224177 A1公開了一種色彩轉(zhuǎn)換構(gòu)件，其通過限制由某特定熒光體(phosphor)發(fā)射的熒光被另外不同的熒光體再次吸收，而達(dá)到高效率；以及提供包括所述的色彩轉(zhuǎn)換構(gòu)件的發(fā)光裝置。該色彩轉(zhuǎn)換構(gòu)件包括N個透光構(gòu)件，其各自包含N個不同熒光體中不同的一個，且其經(jīng)激發(fā)光的照射，以在可見波長區(qū)發(fā)射熒光，且所述的N個透光構(gòu)件依序堆疊(N為不小于二的自然數(shù))。將所述的色彩轉(zhuǎn)換構(gòu)件設(shè)計為使折射率在厚度方向上增加，而熒光波長在厚度方向上減少。

然而，現(xiàn)代波長轉(zhuǎn)換膜，尤其當(dāng)用于半導(dǎo)體太陽能電池時，必須滿足一系列的要求，其尤其是：

-長時間使用期間的高效率，

-對熱應(yīng)力(例如熱或冷)的高穩(wěn)定性，

-對水分的高穩(wěn)定性，

-對太陽輻射的高穩(wěn)定性，