专利名称：稳定的光活性组合物及其用途的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种稳定的光活性组合物。更具体地，本发明涉及一种包括至少一种光活性有机聚合物、至少一种光稳定剂和至少一种紫外线吸收剂的稳定的光活性组合物。本发明也涉及该组合物在刚性载体和柔性载体上构造光伏器件诸如，例如，光伏电池、光伏组件、太阳能电池、太阳能组件的用途。
背景技术：
光伏器件能够将光辐射的能量转换为电能。目前，大多数的可用于实际应用的光伏器件利用无机类型的光活性材料，特别是高纯度结晶硅的物理-化学性能。由于硅的高生产成本，科学研究已将其努力朝向可替代的、具有聚合物结构(所谓的“聚合物光伏电池”)的有机材料的开发。不像高纯度结晶硅，实际上，有机聚合物的特征是相当容易的合成，和光电性能的控制，低生产成本，相关光伏器件的降低的重量，和其被使用的器件的寿命循环结束时允许该聚合物的回收。聚合物光伏电池的运行基于电子受体化合物和电子给体化合物的结合使用。在本领域中，在光伏器件中最广泛使用的给体化合物和受体化合物为属于聚(对亚苯基亚乙烯基)类和聚噻吩类的组的η-共轭聚合物。根据由聚合链的取代基基团确定的电子性能，前者可作为受体化合物和作为给体化合物使用。聚噻吩类通常可作为给体化合物使用。富勒烯的衍生物最广泛地作为受体化合物使用。
已知的是，光伏器件，特别是光伏电池，太阳能电池，光伏组件或者太阳能组件，一般组装在室外，在屋顶或完全开放的空间，以允许其最大程度地暴露于太阳光。同样已知的是，因为光、氧气和/或湿度的存在消极地影响该光伏器件的性能，这些光伏器件一般被封装以增加其使用寿命。例如，美国专利申请US 2007/0295390描述了一种包括单独地封装的太阳能电池的器件，其中太阳能电池包括至少一个与太阳能电池的至少一个表面连接的保护层，该保护层具有能够大体上阻止太阳能电池和湿气之间的接触的化学成分；其中光穿过保护层以到达太阳能电池的吸收层；其中该保护层大体上包括无机材料。以上提到的保护层据说能够改善相对于太阳能电池，特别是薄膜太阳能电池的外部环境的保护。国际专利申请WO 2006/093936描述了一种可用于封装光伏电池的组合物，包括:(a)聚合物封装剂[例如离聚物、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、或嵌段共聚物(KratonG1726)] ；(b)作为紫外线吸收剂的Cyasorb UV-1164 ;和(c)作为光稳定剂的受阻胺；其中该紫外线吸收剂在组合物中以约0.2重量％至约1.0重量％的量存在，且光稳定剂以约0.3重量％至约0.6重量％的量存在。以上的组合物据说具有提高的光热和光化学稳定性。然而，这些光伏器件的封装需要延长的生产时间和生产成本的增加，特别是在一般具有低的太阳辐射转换效率(在约3%与约7%之间)的聚合物光伏器件的情况下，使这些光伏器件的生产成本甚至更加不利。此外，特别是在柔性载体上的光伏器件的情况下，该封装需要使用相对于氧气和/或水蒸气具有特别的隔离性能的特定聚合物(例如，具有非常低渗透性的聚合物)。
发明内容
因此，申请人面对了获得对光、氧气、湿度的作用稳定的光伏器件的问题，避免了以上提到的封装。特别地，申请人面对了避免使用相对于氧气和/或水蒸气具有特别的隔离性能的特定聚合物进行封装的问题。现在申请人已经发现，将至少一种光稳定剂和至少一种紫外线吸收剂加入可用于构造光伏器件的光活性有机聚合物，能够稳定该聚合物。这样被稳定的聚合物的使用避免了由其构造的光伏器件的封装。特别地，这样被稳定的聚合物的使用避免了由其构造的光伏器件的封装，因此避免使用相对于氧气和/或水蒸气具有特别的隔离性能的特定聚合物。因此，本发明的一个目的涉及一种稳定的光活性组合物，包括:-至少一种光活性有机聚合物；-至少一种光稳定剂，该光稳定剂选自受阻胺类；-至少一种紫外线吸收剂，该紫外线吸收剂选自:三嗪类、苯并噁嗪酮类、苯并三唑类、二苯甲酮类、苯甲酸酯类、甲脒类、肉桂酸酯类或丙烯酸酯类、芳香族丙二酮类、苯并咪唑类、脂环族酮类、包括乙二酰二胺类的甲酰苯胺类、氰基丙烯酸酯类、苯并吡喃酮类、水杨酸酯类、或其混合物。
具体实施例方式根据本发明的一个优选实施例，该光活性有机聚合物可选自:(a)聚噻吩类，例如聚(3-己基噻吩)(P3HT)、聚(3-辛基噻吩)、聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)、或其混合物；(b)聚亚苯基亚乙烯基类，例如聚(2-甲氧基-5-(2-乙基乙氧基)-1，4_亚苯基亚乙烯基、聚(对亚苯基亚乙烯基)、K聚[2-甲氧基-5-(3，7-二甲基-辛氧基)-1，4_亚苯基]-交替-亚乙烯基)} (MDMO-PPV)、或其混合物；(c)交替共轭共聚物，该交替共轭共聚物包括:-具有通式(I)的萘二酰亚胺单元(A):
权利要求
1.一种稳定的光活性组合物，包括: -至少一种光活性有机聚合物； -至少一种光稳定剂，所述光稳定剂选自受阻胺类； -至少一种紫外线吸收剂，所述紫外线吸收剂选自:三嗪类、苯并噁嗪酮类、苯并三唑类、二苯甲酮类、苯甲酸酯类、甲脒类、肉桂酸酯类或丙烯酸酯类、芳香族丙二酮类、苯并咪唑类、脂环族酮类、包括乙二酰二胺类的甲酰苯胺类、氰基丙烯酸酯类、苯并吡喃酮类、水杨酸酯类、或其混合物。
2.根据权利要求1所述的稳定的光活性组合物，其中所述光活性有机聚合物选自: (a)聚噻吩类，例如聚(3-己基噻吩)(P3HT)、聚(3-辛基噻吩)、聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)、或其混合物； (b)聚亚苯基亚乙烯基类，例如聚(2-甲氧基-5-(2-乙基己氧基)-1，4-亚苯基亚乙烯基、聚(对亚苯基亚乙烯基){聚[2-甲氧基-5-(3，7-二甲基辛氧基)-1，4_亚苯基]-交替-亚乙烯基)} (MDMO-PPV)、或其混合物； (c)交替共轭共聚物，所述交替共轭共聚物包括: -具有通式(I)的萘二酰亚胺单元(A):
3.根据权利要求1或2所述的稳定的光活性组合物，其中所述光活性有机聚合物选自聚(3-己基噻吩)，或选自具有下列通式的聚合物:
4.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述受阻胺类选自具有下列通式(V)至(XVIII)的化合物:
5.根据权利要求4所述的稳定的光活性组合物，其中所述受阻胺类选自具有通式(X)的化合物，其中R3、R4、R5、RdP R7为甲基^R3、R4、R5和R6为甲基且R7为氢；(R9) (R10)N-和其被结合至的氮原子一起，形成吗啉；U为C2至C6亚烷基基团；且Z在I至6范围内。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述三嗪类选自具有通式(XXIII)的化合物:
7.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述苯并噁嗪酮类选自具有式(XXIV)的化合物:
8.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述苯并三唑类选自具有通式(XXV)的化合物:
9.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述二苯甲酮类选自具有通式(XXVI)的化合物:
10.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述苯甲酸酯类选自具有通式(XXVII)的化合物:
11.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述甲脒类选自具有通式(XXVIII)的化合物:
12.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述肉桂酸酯类或丙烯酸酯类选自具有通式(XXIX)的化合物:
13.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述芳香族丙二酮类选自具有通式(XXX)的化合物:
14.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述苯并咪唑类选自具有通式(XXXI)的化合物:
15.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述脂环族酮类选自具有通式(XXXII)的化合物:
16.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述包括乙二酰二胺类的甲酰苯胺类选自具有通式(XXXIII)的化合物:
17.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述氰基丙烯酸酯类选自具有通式(XXXIV)的化合物:
18.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述苯并吡喃酮类选自具有通式(XXXV)的化合物:
19.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述水杨酸酯类选自具有通式(XXXVI)的化合物:
20.根据权利要求1至9中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述紫外线吸收剂选自具有通式(XXIII)的三嗪类，其中R1为羟基基团；R2为烷氧基基团；R3为烷基基团；R4为烷基基团；R5为烷基基团；R6为烷基基团。
21.根据权利要求1至9中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述紫外线吸收剂选自具有通式(XXVII)的苯甲酸酯类，其中R1为烷基基团成和R4为烷基基团；R3为羟基基团。
22.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物，其中所述光活性组合物包括至少一种抗氧化剂。
23.根据前述权利要求中的任一项所述的稳定的光活性组合物在构造光伏器件，例如光伏电池、光伏组件、太阳能电池、太阳能组件中的用途。
24.一种包括根据权利要求1至22中的任一项所述的光活性组合物的光伏器件。
全文摘要
一种稳定的光活性组合物，包括-至少一种光活性有机聚合物；-至少一种选自受阻胺类的光稳定剂；-至少一种紫外线吸收剂，该紫外线吸收剂选自三嗪类、苯并噁嗪酮类、苯并三唑类、二苯甲酮类、苯甲酸酯类、甲脒类、肉桂酸酯类或丙烯酸酯类、芳香族丙二酮类、苯并咪唑类、脂环族酮类、包括乙二酰二胺类的甲酰苯胺类、氰基丙烯酸酯类、苯并吡喃酮类、水杨酸酯类、或其混合物。该光活性组合物可有利地用于在刚性载体和柔性载体上构造光伏器件诸如，例如，光伏电池、光伏组件、太阳能电池、太阳能组件。
文档编号C08K5/3435GK103080203SQ201180038444
公开日2013年5月1日 申请日期2011年8月4日 优先权日2010年8月6日
发明者亚历山大·科米内蒂, 马里奥·萨尔瓦拉格吉奥, 温琴佐·马拉泰斯塔 申请人:艾尼股份公司