提高太陽能采收效率的玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層的制作方法
【專利摘要】本文描述了波長轉(zhuǎn)換裝置，其包括玻璃板和在該玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層，該波長轉(zhuǎn)換層可應(yīng)用于太陽能電池、太陽能電池板或光伏裝置以提高那些裝置的太陽能采收效率。所述波長轉(zhuǎn)換裝置的波長轉(zhuǎn)換層包括聚合物基體和將特定波長的光子轉(zhuǎn)換為更為所需的波長的一種或多種發(fā)光染料。
【專利說明】提高太陽能采收效率的玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層
[0001] 相關(guān)申請的引用
[0002] 本專利申請要求2012年2月1日提交的第61/593,683號美國臨時(shí)專利申請的優(yōu) 先權(quán)權(quán)益。前述申請通過引用全文并入用于所有目的。
[0003] 發(fā)明背景 發(fā)明領(lǐng)域
[0004] 本發(fā)明一般地涉及包括位于基體層上的波長轉(zhuǎn)換層的波長轉(zhuǎn)換裝置。本發(fā)明的實(shí) 施方案通常用作太陽能電池、太陽能電池板或光伏裝置以及需要波長轉(zhuǎn)換的其他器件和應(yīng) 用的轉(zhuǎn)換層。
[0005]相關(guān)摶術(shù)描沭
[0006] 太陽能的使用提供了傳統(tǒng)化石燃料的有前景的替代能量來源。因此，近年來，將 太陽能轉(zhuǎn)換為電的裝置例如光伏裝置（還稱為太陽能電池）的開發(fā)引起重大關(guān)注。已經(jīng) 開發(fā)了幾種不同類型的成熟的光伏裝置。實(shí)例包括：硅基器件、III-V和II-VIPN連接器 件、銅-銦-鎵-硒（CIGS)薄膜器件、有機(jī)敏化劑器件、有機(jī)薄膜器件和硫化鎘/碲化鎘 (CdS/CdTe)薄膜器件以及其他。關(guān)于這些器件的更多細(xì)節(jié)可在文獻(xiàn)中獲悉，例如Lin等 人，"HighPhotoelectricConversionEfficiencyofMetalPhthalocyanine/Fullerene HeterojunctionPhotovoltaicDevice(金屬酞菁/富勒烯異質(zhì)結(jié)光伏裝置的高光電轉(zhuǎn)轉(zhuǎn) 換效率）"(InternationalJournalofMolecularSciences(分子科學(xué)國際期刊）2011)。 然而，能提高許多目前光伏裝置的光電轉(zhuǎn)換效率以實(shí)現(xiàn)改進(jìn)的能源生產(chǎn)。
[0007] 用于提高光伏裝置效率的一種技術(shù)是將波長下移膜應(yīng)用于裝置。幾種光伏裝置的 缺點(diǎn)在于它們不能有效使用整個(gè)光譜的光。光通過吸收特定波長（通常較短的UV波長） 的光的窗口被吸收進(jìn)這些光伏裝置中，而這樣的窗口不允許光通過在能將光轉(zhuǎn)化為電的光 電導(dǎo)材料層。因此，裝置本身將損失一些輻射能量。波長下移膜應(yīng)用可吸收較短波長光子 并在更有利的較長波長處再將光子發(fā)射，然后其能被裝置中的光電導(dǎo)層吸收，這使得電轉(zhuǎn) 換率更高。
[0008] 在薄膜CdS/CdTe和CIGS太陽能電池中可經(jīng)常觀察到該現(xiàn)象，其二者使用CdS作 為窗口層。近年來，這些薄膜太陽能電池的低成本和高效率引起重大關(guān)注，典型商業(yè)電池 具有10-16%的光電轉(zhuǎn)換效率。這些器件的一個(gè)問題是CdS的能隙約2. 41eV，其導(dǎo)致低于 514nm的波長的光被CdS吸收而不是通過光電導(dǎo)層并將其轉(zhuǎn)換為能量。不能使用整個(gè)光譜 的光將有效降低裝置的整體光電轉(zhuǎn)換效率。
[0009] 已經(jīng)有許多報(bào)道公開使用波長下移材料以改善光伏裝置的性能。例如，第 2009/0151785號美國專利申請公開公開了包含波長下移無機(jī)磷光體材料的硅基太陽能電 池。第US2011/0011455號美國專利申請公開文本公開了包含電漿層、波長轉(zhuǎn)換層和光伏 層的集成太陽能電池。第7, 791，157號美國專利公開了具有包含量子點(diǎn)化合物的波長轉(zhuǎn)換 層的太陽能電池。第2010/0294339號美國專利申請公開文本公開了包含發(fā)光下移材料的 集成光伏裝置，然而沒有建立示例性實(shí)施方案。第2010/0012183號美國專利申請公開公開 了具有波長下移光致發(fā)光介質(zhì)的薄膜太陽能電池；然而，沒有提供實(shí)例。第2008/0236667 號美國專利申請公開公開了以包含無機(jī)熒光粉的薄膜聚合物形式制備的增強(qiáng)光譜轉(zhuǎn)換膜。 然而，各個(gè)這些公開使用耗時(shí)并且有時(shí)復(fù)雜和昂貴的技術(shù)，其可能需要特殊的工具組件以 將波長轉(zhuǎn)換膜應(yīng)用于太陽能電池裝置。這些技術(shù)包括旋轉(zhuǎn)涂布、落模鑄造（drop-casting)、 沉淀、溶劑蒸發(fā)、化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積等。
[0010] 發(fā)明概述
[0011] 提供了配置用于波長的高效率轉(zhuǎn)換的材料。在一些實(shí)施方案中，材料可用于將一 部分太陽輻射轉(zhuǎn)換為太陽能轉(zhuǎn)換裝置的可用波長。若干實(shí)施方案提供了包含玻璃板上的波 長轉(zhuǎn)換層的裝置。能配置這種器件以將其應(yīng)用于太陽能電池、太陽能電池板和光伏裝置以 便當(dāng)應(yīng)用于那些器件的光入射表面時(shí)提高太陽能采收效率。在若干實(shí)施方案中，裝置包含 玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層，其中波長轉(zhuǎn)換層包含透明聚合物基體和至少一種發(fā)色團(tuán)。在若干 實(shí)施方案中，發(fā)色團(tuán)接收至少一種具有第一波長的光子作為輸入功率，并且提供至少一種 具有不同于第一波長的第二波長的光子作為輸出功率。
[0012] 本文描述的包括波長轉(zhuǎn)換層和玻璃板的波長轉(zhuǎn)換裝置可包含附加層。例如，波長 轉(zhuǎn)換裝置可包含位于玻璃板和波長轉(zhuǎn)換層之間的粘合層。在幾個(gè)實(shí)施方案中，波長轉(zhuǎn)換裝 置還可包含被設(shè)計(jì)為保護(hù)和防止氧氣和水分滲入波長轉(zhuǎn)換層的位于波長轉(zhuǎn)換層上部的附 加的保護(hù)層。轉(zhuǎn)換裝置還可包含被設(shè)計(jì)為防止有害高能量光子接觸波長轉(zhuǎn)換層的含UV吸 收劑的聚合物層。此外，結(jié)構(gòu)可包含一個(gè)或多個(gè)與波長轉(zhuǎn)換層、玻璃板或二者連接的可拆卸 襯墊。在幾個(gè)實(shí)施方案中，設(shè)計(jì)可拆卸襯墊以保護(hù)結(jié)構(gòu)免受光降解直至將其安裝在太陽能 電池、太陽能電池板或光伏裝置上。
[0013] 本發(fā)明的另一方面涉及通過以下步驟形成本文描述的結(jié)構(gòu)的方法：a)配制包含 溶于溶劑的聚合物材料和至少一種發(fā)色團(tuán)的溶液，b)將溶液直接旋轉(zhuǎn)涂布在玻璃板上以獲 得波長轉(zhuǎn)換層和c)通過在烘箱中干燥結(jié)構(gòu)從波長轉(zhuǎn)換層去除溶劑。
[0014] 本發(fā)明的另一方面為通過以下步驟形成所述結(jié)構(gòu)的方法：a)配制聚合物材料和 至少一種發(fā)色團(tuán)的粉狀混合物，b)使用擠出機(jī)以加熱混合物并形成波長轉(zhuǎn)換層和c)使用 層壓機(jī)以將波長轉(zhuǎn)換層直接應(yīng)用于玻璃板。
[0015]本發(fā)明的另一方面涉及用于改善光伏裝置、太陽能電池、太陽能模塊或太陽能電 池板的性能的方法，其包括將本文描述的結(jié)構(gòu)應(yīng)用于裝置的光入射側(cè)。可提高諸如硅基器 件、III-V或II-VI連接器件、銅-銦-鎵-硒（CIGS)薄膜器件、有機(jī)敏化劑器件、有機(jī)薄 膜器件或硫化鎘/碲化鎘（CdS/CdTe)薄膜器件的各個(gè)器件的太陽能采收效率。
[0016] 可以各種長度和寬度提供包含波長轉(zhuǎn)換層和玻璃板的結(jié)構(gòu)以適應(yīng)較小單個(gè)太陽 能電池或整個(gè)太陽能電池板。在幾個(gè)實(shí)施方案中，可使用透明粘結(jié)劑將結(jié)構(gòu)粘結(jié)于太陽能 電池、太陽能電池板或光伏裝置的光入射表面。
[0017] 為了概述本發(fā)明的方面和優(yōu)于相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)的目的，在本公開中描述本發(fā) 明的一些目的和優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解根據(jù)本發(fā)明的任何特定實(shí)施方案不一定能夠?qū)崿F(xiàn)所 有這樣的目的或優(yōu)點(diǎn)。因此，例如，本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，可以實(shí)現(xiàn)或最佳化如本文教導(dǎo)的 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)而不必實(shí)現(xiàn)可能在本文教導(dǎo)或建議的其他目的或優(yōu)點(diǎn)的方式實(shí)施或 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
[0018] 在下面更詳細(xì)地描述這些和其他實(shí)施方案。
[0019] 附圖簡述
[0020] 圖1例示了包含玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層的波長轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施方案。
[0021] 圖2例示了包含玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層的波長轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施方案，其在波長轉(zhuǎn) 換層和玻璃板之間具有粘合層。
[0022] 圖3例示了包含玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層的波長轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施方案，其在波長轉(zhuǎn) 換層頂部具有保護(hù)層。配置保護(hù)層以防止氧氣和水分滲入波長轉(zhuǎn)換層。
[0023] 圖4例示了包含玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層的波長轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施方案，其在具有波 長轉(zhuǎn)換層上面具有保護(hù)層。保護(hù)層包含防止有害高能量光子接觸波長轉(zhuǎn)換層的UV吸收劑。
[0024] 圖5例示了包含玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層的波長轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施方案，其在波長轉(zhuǎn) 換層上面具有可拆卸襯墊。在幾個(gè)實(shí)施方案中，可拆卸襯墊防止太陽輻射進(jìn)入波長轉(zhuǎn)換器 件。
[0025] 圖6例示了包含玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層的波長轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施方案，其在波長轉(zhuǎn) 換層上面具有可拆卸襯墊并且在玻璃板下面具有可拆卸襯墊。在若干實(shí)施方案中，可拆卸 襯墊防止太陽輻射進(jìn)入波長轉(zhuǎn)換器件。
[0026] 圖7例示了包含玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層的波長轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施方案，其應(yīng)用于太 陽能電池板。在若干實(shí)施方案中，波長轉(zhuǎn)換裝置提高太陽能電池板的太陽能采收效率。
[0027] 圖8例示了包含玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層的波長轉(zhuǎn)換裝置的實(shí)施方案，其應(yīng)用于太 陽能電池板。在若干實(shí)施方案中，波長轉(zhuǎn)換裝置提高太陽能電池板的太陽能采收效率。
[0028] 優(yōu)選實(shí)施方案的詳細(xì)描述
[0029] 提供了包含玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層的波長轉(zhuǎn)換裝置。當(dāng)將波長轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)用于太 陽能電池、太陽能電池板或光伏裝置的光入射表面時(shí)，光電轉(zhuǎn)換效率提高。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)包含 能建造基板上的波長轉(zhuǎn)換層的波長轉(zhuǎn)換裝置并將其應(yīng)用于太陽能電池的光入射表面。在幾 個(gè)實(shí)施方案中，本波長轉(zhuǎn)換裝置的應(yīng)用包含玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層，其提高了太陽能電池 器件的太陽能采收效率。波長轉(zhuǎn)換裝置的一些實(shí)施方案包含玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層，可將 其配置以與不同類型和型號的太陽能電池和太陽能電池板相容，包括：硅基器件、III-V和 II-VIPN連接器件、CIGS薄膜器件、有機(jī)敏化劑器件、有機(jī)薄膜器件、CdS/CdTe薄膜器件、 染料敏化器件等。本發(fā)明的實(shí)施方案包括基板上的波長轉(zhuǎn)換層，可將其配置以與無定形硅 太陽能電池、微晶硅太陽能電池和晶體硅太陽能電池相容。此外，波長轉(zhuǎn)換裝置可應(yīng)用于未 來的裝置或那些已經(jīng)在服務(wù)的目前存在的裝置。在一些實(shí)施方案中，能根據(jù)需要切割或制 造波長轉(zhuǎn)換裝置為自定義大小以適合器件。
[0030] 在波長轉(zhuǎn)換器件的幾個(gè)實(shí)施方案中，波長轉(zhuǎn)換層包含聚合物基體。在幾個(gè)實(shí)施方 案中，波長轉(zhuǎn)換層的聚合物基體由選自聚對苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇 縮丁醛、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯四氟乙烯、聚酰亞胺、無定形聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅氧烷溶 膠凝膠、聚氨基甲酸酯、聚丙烯酸酯及其組合的物質(zhì)形成。
[0031] 在波長轉(zhuǎn)換器件的幾個(gè)實(shí)施方案中，聚合物基體可由主體聚合物、主體聚合物和 共聚物或多聚合物制成。
[0032] 優(yōu)選地，用于波長轉(zhuǎn)換層的聚合物基體材料具有約1. 4至約1. 7的折射率。在幾 個(gè)實(shí)施方案中，用于波長轉(zhuǎn)換層的聚合物基體材料的折射率為約1. 45至約1. 55。
[0033] 上述發(fā)色團(tuán)特別適用于太陽能電池應(yīng)用，這是因?yàn)槌鋈艘饬系厮鼈冊诳量汰h(huán)境條 件下比目前可使用的波長轉(zhuǎn)換發(fā)色團(tuán)更穩(wěn)定。該穩(wěn)定性使這些發(fā)色團(tuán)在用作太陽能電池的 波長轉(zhuǎn)換材料方面有利。沒有這種光穩(wěn)定性，這些發(fā)色團(tuán)將降解并且效率降低。
[0034] 優(yōu)選地，至少一種發(fā)色團(tuán)以約0.Olwt%至約10wt%的量存在于波長轉(zhuǎn)換層的聚 合物基體中，以聚合物基體的重量計(jì)。在幾個(gè)實(shí)施方案中，至少一種發(fā)色團(tuán)以約〇.oiwt%至 約3wt%的量存在于波長轉(zhuǎn)換層的聚合物基體中，以聚合物基體的重量計(jì)。在幾個(gè)實(shí)施方案 中，至少一種發(fā)色團(tuán)以約0. 05wt%至約2wt%的量存在于波長轉(zhuǎn)換層的聚合物基體中，以 聚合物基體的重量計(jì)。在幾個(gè)實(shí)施方案中，至少一種發(fā)色團(tuán)以約〇.lwt%至約lwt%的量存 在于波長轉(zhuǎn)換層的聚合物基體中，以聚合物基體的重量計(jì)。
[0035] 有時(shí)稱為發(fā)光染料或熒光染料的發(fā)色團(tuán)化合物是吸收特定波長或波長范圍的光 子并在不同波長或波長范圍再發(fā)射光子的化合物。用于膜介質(zhì)的發(fā)色團(tuán)能顯著增強(qiáng)太陽能 電池和光伏裝置的性能。然而，這類器件常長時(shí)間暴露于極端環(huán)境條件例如20多年。因此， 長時(shí)間保持發(fā)色團(tuán)的穩(wěn)定性是重要的。在幾個(gè)實(shí)施方案中，例如在一個(gè)太陽（AM1.5G)輻射 下20, 000多小時(shí)照明具有〈10%降解的長時(shí)間具有良好光穩(wěn)定性的發(fā)色團(tuán)化合物優(yōu)選用 于包含本文描述的玻璃板上的波長轉(zhuǎn)換層的結(jié)構(gòu)。
[0036] 在若干實(shí)施方案中，配置發(fā)色團(tuán)以將第一波長的入射光子轉(zhuǎn)換為不同的第二波 長?？墒褂酶鞣N發(fā)色團(tuán)。在幾個(gè)實(shí)施方案中，至少一種發(fā)色團(tuán)為有機(jī)染料。在幾個(gè)實(shí)施方 案中，至少一種發(fā)色團(tuán)選自茈衍生物染料、苯并三唑衍生物染料、苯并噻二唑衍生物染料及 其組合。
[0037] 在一些實(shí)施方案中，由式I-a、I-b、II-a、II-b、III-a、III-b、IV和V代表的發(fā)色 團(tuán)在各個(gè)應(yīng)用中可用作熒光染料，包括在波長轉(zhuǎn)換膜中。如式所示，在一些實(shí)施方案中，所 述染料包括苯并雜環(huán)體系。在一些實(shí)施方案中，可使用茈衍生物染料。不限制本發(fā)明的范 圍，關(guān)于可使用的化合物的類型的另外細(xì)節(jié)和實(shí)例在下面描述。
[0038] 如本文使用的，"電子供體基團(tuán)"被定義為增加2H-苯并[d] [1，2, 3]三唑體系的電 子密度的任何基團(tuán)。
[0039]"電子供體連接基團(tuán)"被定義為通過提供其軌道連接兩個(gè)2H-苯并[d] [1，2, 3] 三唑體系的任何基團(tuán)，其還可增加其連接的2H-苯并[d] [1，2, 3]三唑的電子密度或該對電 子密度產(chǎn)生中和效應(yīng)。
[0040] "電子受體基團(tuán)"被定義為可降低2H-苯并[d][l，2,3]三唑體系的電子密度的任 何基團(tuán)。在2H-苯并[d] [1，2, 3]三唑環(huán)體系的N-2位設(shè)置電子受體基團(tuán)。
[0041] 術(shù)語"烷基"是指支鏈或直鏈的完全飽和的非環(huán)狀脂肪族烴基團(tuán)（即，由不含雙鍵 或二鍵的碳和氧組成）。燒基包括但不限于甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、叔丁基、 戊基、己基等。
[0042] 本文使用的術(shù)語"雜烷基"是指包含一個(gè)或多個(gè)雜原子的烷基。當(dāng)存在兩個(gè)或多 個(gè)雜原子時(shí)，它們可能相同或不同。
[0043] 本文使用的術(shù)語"環(huán)烷基"是指具有三至二十個(gè)碳原子的飽和脂肪族環(huán)體系基團(tuán)， 包括但不限于環(huán)丙基、環(huán)戊基、環(huán)己基、環(huán)庚基等。
[0044] 本文使用的術(shù)語"烯基"是指包含碳雙鍵的二至二十個(gè)碳原子的一價(jià)直鏈或支鏈 基團(tuán)，包括但不限于1-丙烯基、2-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基等。
[0045] 本文使用的術(shù)語"炔基"是指包含碳三鍵的二至二十個(gè)碳原子的一價(jià)直鏈或支鏈 基團(tuán)，包括但不限于1-丙炔基、1- 丁炔基、2- 丁炔基等。
[0046]本文使用的術(shù)語"芳基"是指不論一個(gè)環(huán)或多個(gè)稠環(huán)的同素環(huán)芳香族基團(tuán)。芳基 基團(tuán)的實(shí)例包括但不限于苯基、萘基、菲基、丙四苯基（naphthacenyl)、莉基、花基等。其他 實(shí)例包括：
【權(quán)利要求】
1. 波長轉(zhuǎn)換裝置，其包括： 玻璃板；和 第一波長轉(zhuǎn)換層，其在所述玻璃板上，其中所述波長轉(zhuǎn)換層包括至少一種發(fā)色團(tuán)和聚 合物基體。
2. 如權(quán)利要求1所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述聚合物基體為光學(xué)透明的。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述聚合物基體由選自聚對苯二甲酸 己二醋、聚甲基丙帰酸甲醋、聚己帰醇縮下酵、己帰己酸己帰醋、己帰四氣己帰、聚醜亞胺、 無定形聚碳酸醋、聚苯己帰、娃氧焼溶膠凝膠、聚氨基甲酸醋、聚丙帰酸醋及其組合的物質(zhì) 形成。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述聚合物基體包括 至少一種選自主體聚合物、共聚物、主體聚合物和共聚物、多聚合物、多聚合物和共聚物W 及多共聚物的聚合物。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述聚合物基體具有 約1.4至約1.7的折射率。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述至少一種發(fā)色團(tuán) W約0. Olwt%至約3wt%的量存在于所述第一波長轉(zhuǎn)換層的聚合物基體中。
7. 如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述至少一種發(fā)色團(tuán) W約0. 〇5wt%至約2wt%的量存在于所述第一波長轉(zhuǎn)換層的聚合物基體中。
8. 如權(quán)利要求1至5中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述至少一種發(fā)色團(tuán) W約0. Iwt%至約Iwt%的量存在于所述第一波長轉(zhuǎn)換層的聚合物基體中。
9. 如權(quán)利要求1至8中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一波長轉(zhuǎn)換層 包含兩種或多種發(fā)色團(tuán)。
10. 如權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述至少一種發(fā)色團(tuán) 為上轉(zhuǎn)換發(fā)色團(tuán)。
11. 如權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述至少一種發(fā)色團(tuán) 為下移發(fā)色團(tuán)。
12. 如權(quán)利要求1至11中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，還包括第二波長轉(zhuǎn)換層。
13. 如權(quán)利要求12所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第二波長轉(zhuǎn)換層包括至少一種與所 述第一波長轉(zhuǎn)換層中的至少一種發(fā)色團(tuán)相同或不同的發(fā)色團(tuán)。
14. 如權(quán)利要求1至13中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一波長轉(zhuǎn)換 層中的至少一種發(fā)色團(tuán)為有機(jī)染料。
15. 如權(quán)利要求1至14中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一波長轉(zhuǎn)換 層中的至少一種發(fā)色團(tuán)選自巧染料、苯并H哇染料和苯并喔二哇染料。
16. 如權(quán)利要求1至16中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一波長轉(zhuǎn)換 層中的至少一種發(fā)色團(tuán)由式（I-a)或（I-b)代表：
其中： i為0至100的整數(shù)； A°和Ai各自獨(dú)立地選自任選取代的焼基、任選取代的帰基、任選取代的雜焼基、任選取 代的芳基、任選取代的雜芳基、任選取代的氨基、任選取代的醜胺基、任選取代的環(huán)醜胺基、 任選取代的環(huán)亞氨基、任選取代的焼氧基和任選取代的駿基W及任選取代的撰基； A2選自任選取代的亞焼基、任選取代的亞帰基、任選取代的亞芳基、任選取代的雜亞芳 基、麗、醋巧
其中Ar為任選取代的芳基或任選取代的雜芳基；Ri選自H、焼基、帰基、芳基、雜芳基、 芳焼基、焼芳基；且R2選自任選取代的亞焼基、任選取代的亞帰基、任選取代的亞芳基、任選 取代的雜亞芳基、麗和醋；或者Ri和R 2可連接在一起W形成環(huán)； 和獨(dú)立地選自氨、任選取代的焼氧基、任選取代的芳氧基、任選取代的醜氧基、任 選取代的焼基、任選取代的芳基、任選取代的雜芳基、任選取代的氨基、醜胺基、環(huán)醜胺基和 環(huán)亞氨基，條件是和D2不都是氨；且 。獨(dú)立地選自任選取代的亞焼基、任選取代的亞帰基、任選取代的亞快基、任選取代的 亞芳基和任選取代的雜亞芳基。
17.如權(quán)利要求1至16中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一波長轉(zhuǎn)換 層中的至少一種發(fā)色團(tuán)由式（Il-a)或（Il-b)代表：
其中：

i為0至100的整數(shù)； Ar為任選取代的芳基或任選取代的雜芳基； R4為
或任選取代的環(huán)亞氨基； Ri各自獨(dú)立地選自H、焼基、帰基、芳基、雜芳基、芳焼基和焼芳基； R3各自獨(dú)立地選自任選取代的焼基、任選取代的帰基、任選取代的芳基和任選取代的 雜芳基；或Ri和R3可連接在一起W形成環(huán)； R2選自任選取代的亞焼基、任選取代的亞帰基、任選取代的亞芳基、任選取代的雜亞芳 基； 和各自獨(dú)立地選自氨、任選取代的焼氧基、任選取代的芳氧基、任選取代的醜氧 基、任選取代的焼基、任選取代的芳基、任選取代的雜芳基、任選取代的氨基、醜胺基、環(huán)醜 胺基和環(huán)亞氨基，條件是和D2不都為氨；且 。獨(dú)立地選自任選取代的亞焼基、任選取代的亞帰基、任選取代的亞快基、任選取代的 亞芳基、任選取代的雜亞芳基。
18.如權(quán)利要求1至17中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一波長轉(zhuǎn)換 層中的至少一種發(fā)色團(tuán)由式（Ill-a)或（Ill-b)代表：
其中： i為0至100的整數(shù)； A°和Ai各自獨(dú)立地選自任選取代的焼基、任選取代的帰基、任選取代的雜焼基、任選取 代的醜胺基、任選取代的焼氧基、任選取代的撰基和任選取代的駿基； 各個(gè)R5獨(dú)立地選自任選取代的焼氧基、任選取代的芳氧基、任選取代的醜氧基、和氨 基； A2選自任選取代的亞燒基、任選取代的亞婦基、任選取代的亞芳基、任選取代的雜亞芳

基、麗、醋和
其中Ar為任選取代的芳基或任選取代的雜芳基；Ri選自H、焼基、帰基、芳基、雜芳基、 芳焼基、焼芳基；且R2選自任選取代的亞焼基、任選取代的亞帰基、任選取代的亞芳基、任選 取代的雜亞芳基、麗和醋；或者Ri和R 2可連接在一起W形成環(huán)；且 。獨(dú)立地選自任選取代的亞焼基、任選取代的亞帰基、任選取代的亞快基、任選取代的 亞芳基、任選取代的雜亞芳基。
19. 如權(quán)利要求1至16中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一波長轉(zhuǎn)換 層中的至少一種發(fā)色團(tuán)由式（IV)代表：
其中， i為0至100的整數(shù)； Z 和 Zi 各自獨(dú)立地選自-0 -、- S -、- Se -、- Te -、- NR6 -、- CR6 = CR6 -和-CR6 =N -，其中R6為氨，任選取代的Ci-Q焼基或任選取代的Ci-Ci。芳基；且 和獨(dú)立地選自任選取代的焼氧基、任選取代的芳氧基、任選取代的醜氧基、任選取 代的焼基、任選取代的芳基、任選取代的雜芳基、任選取代的氨基、醜胺基、環(huán)醜胺基和環(huán)亞 氨基； j為0、1或2,且k為0、1或2; Yi和Y2獨(dú)立地選自任選取代的芳基、任選取代的焼基、任選取代的環(huán)焼基、任選取代的 焼氧基和任選取代的氨基；且 。獨(dú)立地選自任選取代的亞焼基、任選取代的亞帰基、任選取代的亞快基、任選取代的 亞芳基、任選取代的雜亞芳基。
20. 如權(quán)利要求1至19中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一波長轉(zhuǎn)換 層中的至少一種發(fā)色團(tuán)為由下列式（V-a)或式（V-b)代表的巧二醋衍生物：

其中式（V-a)中的Ri和R/各自獨(dú)立地選自氨、Ci-Ci。焼基、C3-C1。環(huán)焼基、Ci-Ci。焼氧 基、Ce-Cis芳基和Ce-C2。芳焼基；式（V-a)中的m和n各自獨(dú)立地為1至5 ;且式（V-b)中的 尺2和IV各自獨(dú)立地選自Ce-Ci8芳基和Ce-C2。芳焼基。
21. 如權(quán)利要求1至20中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中第一波長轉(zhuǎn)換層還 包含一種或多種敏化劑。
22. 如權(quán)利要求21所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述一種或多種敏化劑選自包含納米顆 粒、納米金屬、納米線、碳納米管、富勒帰、任選取代的富勒帰、任選取代的駄菁、任選取代的 巧、任選取代的撲晰、任選取代的H聯(lián)并苯及其組合的組。
23. 如權(quán)利要求22所述的組合物，其中所述一種或多種敏化劑為選自任選取代的Ce。、 任選取代的C,。、任選取代的Cs4、任選取代的單壁碳納米管和任選取代的多壁碳納米管的富 勒帰。
24. 如權(quán)利要求23所述的組合物，其中所述一種或多種敏化劑為選自[6, 6]-苯 基-Cei- 了酸-甲醋、[6, 6]-苯基-C71- 了酸-甲醋和[6, 6]-苯基-Cse- 了酸-甲醋的富勒 帰。
25. 如權(quán)利要求21至24中任一權(quán)利要求所述的組合物，其中所述組合物W基于所述組 合物的總重量的約0. 01重量％至約5重量％的量包含敏化劑。
26. 如權(quán)利要求1至25中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一波長轉(zhuǎn)換 層還包含一種或多種增塑劑。
27. 如權(quán)利要求26所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述增塑劑選自N-焼基巧哇衍生物和H 苯基胺衍生物。
28. 如權(quán)利要求1至27中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一波長轉(zhuǎn)換 層還包含UV穩(wěn)定劑、抗氧化劑或UV吸收劑。
29. 如權(quán)利要求1至28中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其還包含一種或多種附
加層，所述附加層各自選自玻璃片、可拆卸襯墊、邊緣密封帶、框架材料、聚合物材料和粘合 層。
30. 如權(quán)利要求1至29中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其還包含所述玻璃板和 所述第一波長轉(zhuǎn)換層之間的粘合層。
31. 如權(quán)利要求30所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述粘合層包含丙帰酸、己帰己酸己帰 醋或聚氨基甲酸醋。
32. 如權(quán)利要求30或31所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述粘合層的厚度為約1 y m至約 100 y m。
33. 如權(quán)利要求30至32中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述粘合層的折射 率為約1.4至約1.7。
34. 如權(quán)利要求33所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述粘合層的折射率為約1. 45至約 1. 55。
35. 如權(quán)利要求1至34中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述波長轉(zhuǎn)換裝置 還包括附加的包含UV吸收劑的聚合物層。
36. 如權(quán)利要求1至35中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述第一波長轉(zhuǎn)換 層的厚度為約10 y m至約2mm。
37. 如權(quán)利要求1至36中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述玻璃板包含選 自低鐵玻璃、測娃酸鹽玻璃或軸巧玻璃的材料。
38. 如權(quán)利要求1至37中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述玻璃板還包含 UV吸收劑。
39. 如權(quán)利要求1至38中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述玻璃板的厚度 為約50 y m至約5mm。
40. 如權(quán)利要求1至39中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其還包含至少一種可拆 卸襯墊。
41. 如權(quán)利要求40所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述可拆卸襯墊與所述第一波長轉(zhuǎn)換 層、所述玻璃板或二者連接。
42. 如權(quán)利要求40或41所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述可拆卸襯墊包含塑料膜。
43. 如權(quán)利要求40至42中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述可拆卸襯墊 選自；氣聚合物、聚對苯二甲酸己二醋、聚己帰、聚丙帰、聚醋、聚下帰、聚下二帰、聚甲基戊 帰、聚氯己帰、氯己帰共聚物、聚對苯二甲酸下二醇醋、聚氨基甲酸醋、己帰己酸己帰醋、玻 璃紙、涂布紙、層壓紙、織物、無紡布片和金屬鉛。
44. 如權(quán)利要求40至43中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置，其中所述可拆卸襯墊的 厚度為約10 y m至約100 y m。
45. 形成權(quán)利要求1至44中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置的方法，其包括如下步 驟： 配制包含溶于溶劑中的聚合物材料和至少一種發(fā)色團(tuán)的溶液； 在所述玻璃板上直接旋轉(zhuǎn)涂布所述溶液W獲得波長轉(zhuǎn)換層；和 通過在烘箱中干燥所述波長轉(zhuǎn)換裝置從所述波長轉(zhuǎn)換層去除所述溶劑。
46. 形成權(quán)利要求1至44中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置的方法，其包括如下步 驟： 將粉狀聚合物材料和一種或多種發(fā)色團(tuán)混合w形成混合物； 使用擠出機(jī)加熱所述混合物W形成波長轉(zhuǎn)換層；和 使用層壓機(jī)將所述波長轉(zhuǎn)換層直接應(yīng)用于玻璃板。
47. 改善太陽能電池、太陽能電池板或光伏裝置的性能的方法，其包括： 將權(quán)利要求1至44中任一權(quán)利要求所述的波長轉(zhuǎn)換裝置直接應(yīng)用在太陽能電池、太陽 能電池板或光伏裝置的光入射表面上。
48. 如權(quán)利要求47所述的方法，其中所述太陽能電池板或太陽能電池包括至少一種選 自娃基器件、III-V或II-VI PN連接器件、銅-鋼-嫁-砸（CIG巧薄膜器件、有機(jī)敏化劑 器件、有機(jī)薄膜器件和硫化領(lǐng)/蹄化領(lǐng)（CdS/CdTe)薄膜器件的器件。
49. 如權(quán)利要求47至48中任一權(quán)利要求所述的方法，其中所述太陽能電池、太陽能電 池板或光伏裝置的光入射表面包含玻璃或聚合物。
50. 如權(quán)利要求46至49中任一權(quán)利要求所述的方法，其中粘合層用于將所述玻璃板粘 結(jié)于太陽能電池、太陽能電池板或光伏裝置的光入射表面。
【文檔編號】H01L31/055GK104428907SQ201380011515
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年1月31日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月1日
【發(fā)明者】張洪喜, 山本道治 申請人:日東電工株式會社, 張洪喜, 山本道治