包括二取代的苯并硒二唑化合物的發(fā)光聚太陽(yáng)能器的制造方法
【專利摘要】發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)包括至少一種具有通式(I)的二取代的苯并硒二唑化合物：R1、R2、R3、R4和R5相互相同或不同，表示氫原子；或其選自直鏈或支鏈C1-C20(優(yōu)選C1-C10)烷基基團(tuán)、任選地取代的環(huán)烷基基團(tuán)、任選地取代的芳基基團(tuán)、任選地取代的直鏈或支鏈C1-C20(優(yōu)選C1-C10)烷氧基基團(tuán)；或R1與R2可能相互結(jié)合以與和其結(jié)合的碳原子一起形成環(huán)或多環(huán)體系，該環(huán)或多環(huán)體系包含3至14個(gè)碳原子、優(yōu)選4至6個(gè)碳原子，為飽和的、不飽和的或芳香族的，可能包含一個(gè)或多個(gè)雜原子，諸如，例如，氧、硫、氮、硅、磷、硒；或R3與R4可能相互結(jié)合以與和其結(jié)合的碳原子一起形成環(huán)或多環(huán)體系，該環(huán)或多環(huán)體系包含3至14個(gè)碳原子、優(yōu)選4至6個(gè)碳原子，為飽和的、不飽和的或芳香族的，可能包含一個(gè)或多個(gè)雜原子，諸如，例如，氧、硫、氮、硅、磷、硒；或R4與R5可能相互結(jié)合以與和其結(jié)合的碳原子一起形成環(huán)或多環(huán)體系，該環(huán)或多環(huán)體系包含3至14個(gè)碳原子、優(yōu)選4至6個(gè)碳原子，為飽和的、不飽和的或芳香族的，可能包含一個(gè)或多個(gè)雜原子，諸如，例如，氧、硫、氮、硅、磷、硒。
【專利說(shuō)明】包括二取代的苯并砸二唑化合物的發(fā)光聚太陽(yáng)能器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種包括至少一種二取代的苯并硒二唑化合物的發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)。
[0002]本發(fā)明還涉及至少一種二取代的苯并硒二唑化合物在構(gòu)造發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)中的用途。
[0003]本發(fā)明還涉及一種光伏器件，該光伏器件選自，例如在剛性基體和柔性基體上的光伏電池、光伏模組、太陽(yáng)能電池、太陽(yáng)能模組，該光伏器件包括發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)，該發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)包括至少一種二取代的苯并硒二唑化合物。
【背景技術(shù)】
[0004]已知的是單結(jié)光伏電池不能夠有效地利用所有的太陽(yáng)輻射。實(shí)際上，單結(jié)光伏電池僅在一定的光譜范圍(包括一部分可見(jiàn)光福射和一部分紅外線福射)內(nèi)具有最大效率。
[0005]在最佳光譜范圍外捕獲太陽(yáng)輻射且將其轉(zhuǎn)化為有效輻射的光譜轉(zhuǎn)換器材料可用于提高光伏電池的性能。此外，發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)可用允許進(jìn)一步增加光伏電池的電流的產(chǎn)生的一些材料制備。
[0006]該發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC) —般由對(duì)太陽(yáng)福射可透射的大片材料構(gòu)成,其中突光物質(zhì)分散或化學(xué)地結(jié)合至該材料，該大片材料作為光譜轉(zhuǎn)換器。由于全反射的光學(xué)現(xiàn)象的作用，熒光分子發(fā)射的輻射被“引導(dǎo)”朝向該片的薄緣，在該薄緣上熒光分子發(fā)射的輻射被會(huì)聚在位于該片中的光伏電池或太陽(yáng)能電池上。這樣，低成本材料(光致發(fā)光片)的大表面可用于將光會(huì)聚在高成本材料(光伏電池或太陽(yáng)能電池)的小表面上。
`[0007]為了有利地用于構(gòu)造發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)，熒光化合物應(yīng)該具有很多特征且這些特征不總是相互一致的。
[0008]首先，由熒光發(fā)射的輻射的頻率必須對(duì)應(yīng)高于閾值的能量，低于該閾值時(shí)，代表光伏電池的核心的半導(dǎo)體不再能夠工作。
[0009]第二，熒光化合物的吸收光譜應(yīng)該盡可能寬，以吸收大多數(shù)入射的太陽(yáng)輻射，且然后以所需的頻率重新發(fā)射該太陽(yáng)輻射。
[0010]還需要的是，太陽(yáng)輻射的吸收應(yīng)該是非常強(qiáng)的，使得熒光化合物可以最低的可能濃度發(fā)揮作用，避免使用大量熒光化合物。
[0011]此外，太陽(yáng)輻射的吸收過(guò)程和隨后的其以更低頻率重新發(fā)射必須用最高的可能效率發(fā)生，使所謂的非輻射損耗最小化，通常用術(shù)語(yǔ)“熱化”共同地表示:過(guò)程的效率通過(guò)其量
子產(chǎn)量來(lái)測(cè)量。
[0012]最后，吸收頻率和發(fā)射頻率必須盡可能不同，因?yàn)榉駝t熒光化合物的分子發(fā)射的輻射將被相鄰的分子吸收和至少部分被散射。通常稱為自吸收的該現(xiàn)象不可避免地導(dǎo)致效率的顯著損失。吸收光譜的、具有較低頻率的峰值的頻率與發(fā)射的輻射的峰值的頻率之間的差通常表示為斯托克斯“位移”且以nm來(lái)測(cè)量(其不是測(cè)量的兩個(gè)頻率之間的差，而是與其對(duì)應(yīng)的兩個(gè)波長(zhǎng)之間的差)。高的斯托克斯位移對(duì)獲得高效率的發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)是絕對(duì)需要的，應(yīng)記住的是已經(jīng)提到的需要:發(fā)射的輻射的頻率與高于閾值的能量對(duì)應(yīng)，低于該閾值時(shí)光伏電池不能夠工作。
[0013]已知的是，一些苯并噻二唑化合物，特別是4，7- 二 -(噻吩-2’-基)-2，I，3-苯并噻二唑(DTB)，為可用于構(gòu)造發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)的熒光化合物。這類化合物描述在 申請(qǐng)人:名下的意大利專利申請(qǐng)MI2009 A 001796中。
[0014]4，7_ 二-(噻吩-2’-基)-2，1，3_苯并噻二唑(DTB)的特征是中心在579nm附近的發(fā)射，這與高于用于光伏電池的工作的最小閾值的能量對(duì)應(yīng)，該閾值對(duì)應(yīng)于，例如，最廣泛地使用的基于硅的電池的約IlOOnm的波長(zhǎng)。此外，其光輻射的吸收是強(qiáng)的且遍布相對(duì)寬范圍的波長(zhǎng)，示意性地在550nm(綠光輻射波長(zhǎng))至紫外線波長(zhǎng)范圍內(nèi)。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位移等于133nm，適當(dāng)?shù)爻^(guò)迄今為止提出的用于發(fā)光聚太陽(yáng)能器的大多數(shù)商業(yè)產(chǎn)品的斯托克斯位移。
[0015]為此，使用4，7_ 二 _(噻吩-2’ -基)-2，1，3_苯并噻二唑(DTB)能夠制備高質(zhì)量的發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)。
[0016]盡管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(yáng)光譜，然而，在與黃光福射(yellow radiation)和紅光福射(red radiation)對(duì)應(yīng)的、其較高光譜區(qū)域其具有不大的吸收，因此黃光輻射和紅光輻射不能轉(zhuǎn)化為被光伏電池更有效利用的其他輻射。為此，需要利用具有紅移的更寬吸收光譜的熒光化合物。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017]因此， 申請(qǐng)人:考慮了 尋找具有紅移的更寬吸收光譜的化合物的問(wèn)題。
[0018]現(xiàn)在 申請(qǐng)人:發(fā)現(xiàn)具有特定通式(即，具有以下示出的通式(I))的二取代的苯并硒二唑化合物可以有利地用于構(gòu)造發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)。
[0019]該發(fā)光聚太陽(yáng)能器LSC可有利地用于構(gòu)造光伏器件，諸如，例如，在剛性基體和柔性基體上的光伏電池、光伏模組、太陽(yáng)能電池、太陽(yáng)能模組。實(shí)際上，相對(duì)于已知的苯并噻二唑化合物，該二取代的苯并硒二唑化合物的吸收光譜更多地向紅光擴(kuò)展。
[0020]此外，該二取代的苯并硒二唑化合物的斯托克斯位移比已知的苯并噻二唑化合物的斯托克斯位移更高。
[0021]因此本發(fā)明的一個(gè)目的涉及一種發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)，該發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)包括至少一種具有通式(I)的二取代的苯并硒二唑化合物，
[0022]
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光聚太陽(yáng)能器，所述發(fā)光聚太陽(yáng)能器包括至少一種具有通式(I)的二取代的苯并硒二唑化合物:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)光聚太陽(yáng)能器，其中在所述通式⑴中，取代基mR4和R5表不氫原子。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)光聚太陽(yáng)能器，其中具有通式(I)的所述二取代的苯并硒二唑化合物為具有式(Ia)的4，7_ 二-(噻吩-2’ -基)-2，1，3_苯并硒二唑:

4.至少一種具有通式(I)的二取代的苯并硒二唑化合物在構(gòu)造發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)中的用途:

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的用途，其中在所述通式(I)中，取代基RpRyRyR4和R5表示氫原子。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的用途，其中具有通式(I)的所述二取代的苯并硒二唑化合物為具有式(Ia)的4，7_ 二-(噻吩-2’ -基)-2，1，3_苯并硒二唑:

7.一種光伏器件，所述光伏器件選自在剛性基體和柔性基體上的光伏電池、光伏模組、太陽(yáng)能電池、太陽(yáng)能模組，所述光伏器件包括發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)，所述發(fā)光聚太陽(yáng)能器(LSC)包括根據(jù)權(quán)利要求1至3中的任一項(xiàng)所述的至少一種具有通式(I)的二取代的苯并硒二唑化合物。
【文檔編號(hào)】C09K11/06GK103732721SQ201280032759
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2012年7月5日 優(yōu)先權(quán)日:2011年7月7日
【發(fā)明者】塞繆爾·桑塔倫里, 羅伯托·福斯科, 安東尼奧·普羅托, 盧西亞諾·卡恰諾蒂 申請(qǐng)人:艾尼股份公司