专利名称：用于效率提高的光谱转换器的光致发光组合物的制作方法
用于效率提高的光谱转换器的光致发光组合物本发明涉及用于效率提高的光谱转换器的光致发光组合物。本发明包括在能够用于制备能够提高用于利用太阳能的装置(后文称作“太阳能装置”，例如光伏电池和光化解电池)的性能的光谱转换器的光致发光组合物的领域中。在现有技术中，利用太阳辐射能的主要限制之一在于太阳能装置最优且专门地利用具有在窄光谱范围内的波长的辐射的能力。对于从约300nm的波长延伸到约2，500nm的波长的太阳能辐射的光谱范围，例如基于硅的太阳能电池具有宽度不超过300nm的最佳吸收区域(有效光谱)，而如果暴露于波长低于约400nm的辐射，聚合物太阳能电池会受到损害，这是由于诱导光降解现象在该限 值以下会变得显著的結果。现有技术的太阳能装置通常在570nm-680nm (黄色-橙色)之间的光谱区域内效率最大。前述缺点导致太阳能装置有限的外部量子效率(EQE)，其定义为太阳能装置的半导体材料中产生的电子-空穴对的数量与入射在该装置上的光子数量之比。为了提高太阳能装置的EQE，已经开发了在插入光辐射源(太阳)和太阳能电池之间时会选择性吸收具有在该装置有效光谱以外的波长的入射辐射并以具有在有效光谱以内的波长的光子形式再次发射出所吸收能量的装置。这些装置称作“光谱转换器”，且能够用于“发光集光器”中。当该转换器再次发射的光子的频率高于入射光子时，包括吸收太阳能辐射和随后再次发射具有较低波长的光子的该光致发光过程也称作“向上变换过程”。相反，当该转换器发射的光子的频率低于入射光子吋，该光致发光过程也称作“向下变换过
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枉O现有技术中已知的光谱转换器通常是由支撑体构成的，所述支撑体由本身对目标辐射透明的材料(例如聚合物或无机玻璃)制成，其包括由有机分子或金属络合物构成的光致发光化合物。特别地，该支撑体对具有在该太阳能装置的有效范围之内的频率是辐射是透明的。该光致发光化合物能够以薄膜的形式沉积在该玻璃支撑体上，或者如在聚合物材料的情况中那样，能够将其分散在该聚合物基质的内部。可替代地，能够用光致发光发色团直接对该聚合物基质官能化。为了用于光谱转换器中，该光致发光理想地应当具有以下特征-发光量子效率(LQE)等于I(LQE是发光发色团发射的光子数量与吸收的光子数量之比)；-在其中该太阳能装置效率较差的光谱区域中的吸收频带较宽；-高吸收系数；-窄发射频带；-良好分开的吸收和发射频带。为了进一步提高太阳能装置的性能，可以以组合的形式使用具有不同光致发光特征的光致发光化合物，特别是在太阳光谱的不同区域中具有吸收和/或发射频带的化合物。为此目的，例如可以在光谱转换器的支撑体上施加包含不同光致发光化合物的薄膜。
依照现有技术，在光谱转换器中结合使用两种或更多种光致发光化合物具有捕获更宽范围电磁辐射的目的，因此提高了转化为电流的总光子数量。然而，不同光致发光化合物的这种结合使用并未使太阳能装置的性能显著提高。事实上，现有技术中使用的光致发光化合物通常具有部分重叠的吸收和发射频带，这造成在光致发光过程中发射的光子被再次吸收(自抑制(auto-quenching))。进ー步地,该光致发光化合物通常具有小于I的LQE，这由此限制了能够有效转化为能够被太阳能装置使用的辐射的光子数量。为了回顾本领域中的现有技术，应当參照E. Klampaftis等，Solar Energy Materials & SolarCells, vol. 93(2009)第 1182-1194 页。本发明的目的是克服上述现有技术的缺点。本发明的第一主题涉及光致发光组合物，包括具有通式(I)或(Ia)的并苯化合物
权利要求
1.光致发光组合物，包括具有通式(I)或(Ia)的并苯化合物
2.权利要求I的组合物,其中式(I)中的R’和R”或式(Ia)中的Ra’和Ra”中的ー个或多个基团取代有选自-F、-OH、-OR、-R、-ROH、-0R0H、-NHR、_CN、苯基、氟代苯基的至少ー个基团，优选取代在芳族环上，其中R是包含1-10个碳原子的直链或支链烷基。
3.权利要求2的组合物，其中も、R’、R”、Ra’和Ra”取代有1-5个F原子。
4.权利要求I的组合物，其中式(II)中的至少ー个R1基团取代有选自-F、-0H、-0R、-R、-R0H、-0R0H、-NHR、-CN、苯基、氟代苯基的至少ー个基团，优选取代在R3上或共轭芳族环上，其中R是包含1-10个碳原子的直链或支链烷基。
5.权利要求I的组合物，其中式(II)中的两个R1基团、式(I)中的基团R’和R”和式(Ia)中的基团Ra’和Ra”分别彼此相同。
6.权利要求I的组合物，其中R1是非必要取代有ー个或多个氟原子的噻吩基(-C4H3S).喔吩基こ块基(_C = C-C4H3S )、卩比唳基(-C5H4NX
7.权利要求I的组合物，其中R’X’、R”X”、Ra’ Xa’和Ra”Xa”选自非必要取代有ー个或多个氟原子的苯基(C6H5-)、こ炔基苯基(C6H5C = C-)或苯こ烯基(C6H5CH=CH-X
8.权利要求I的组合物，其中取代基R’X’和R”X”位于同一苯环上或位于两个不同的苯环上，相互位于对位位置。
9.权利要求I的组合物，其中在式(I)化合物中，取代基R’和R”是苯基，更优选地，R’ V和R”X”是苯基こ炔基。
10.权利要求I的组合物，其中并苯化合物是具有式(III)的化合物
11.权利要求I的组合物，其中苯并噻ニ唑化合物是具有式(IV)的化合物
12.权利要求I的组合物，其中通式(I)的并苯化合物是具有式(III)的化合物，且通式(II)的苯并噻唑化合物是具有式(IV)的化合物。
13.权利要求I的组合物，其中通式(I)的并苯化合物是9，10-五氟苯基蒽，且通式(II)的苯并噻唑化合物是具有式(IV)的化合物。
14.前述权利要求任一项的组合物，其中具有式(I)或(Ia)的化合物与具有式(II)的化合物的摩尔比在O. 2-5. 0，优选O. 5-2. O,更优选O. 9-1. I的范围内。
15.前述权利要求任一项的组合物，其中化合物(I)、(Ia)和(II)在溶液中，为凝胶形式，分散在聚合物熔融材料中，固定到聚合物基质上。
16.前述任一项权利要求的组合物，其中在聚合物基质中的具有通式(I)、(Ia)和(II)的化合物在能够将其分散在其中的溶液中或凝胶中的浓度为O. 05-10wt%，优选O. l-5wt%。
17.权利要求1-16中任一项的组合物在光谱转换器中作为光致发光组合物的用途。
18.包括权利要求1-16中任一项的组合物的光谱转换器。
19.包括权利要求18的光谱转换器的太阳能装置。
全文摘要
本发明涉及包括具有通式(I)或(Ia)的并苯化合物和具有通式(II)的苯并噻二唑化合物的光致发光组合物及其作为光谱转换器中的光致发光组合物的相关用途。还描述了包括上述定义的包括具有通式(I)或(Ia)和(II)的上述化合物的光致发光组合物的光谱转换器和包括该光谱转换器的太阳能装置。
文档编号C09K11/06GK102695776SQ201080053368
公开日2012年9月26日 申请日期2010年10月14日 优先权日2009年10月19日
发明者A·A·普罗托, A·阿莱西, G·施姆普纳, P·斯库多, R·法斯考 申请人:艾尼股份公司