波长转换型封装材料组合物、波长转换型封装材料层及使用其的太阳能电池模组的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及特别适用于太阳能电池用途的波长转换型封装材料组合物、及包含该 波长转换型封装材料组合物的波长转换型封装材料层、及使用上述波长转换型封装材料层 的太阳能电池模组。更详细而言，涉及可通过将不能利用于发电的波长范围的光波长转换 为能利用于发电的波长范围的光从而提高发电效率的太阳能电池模组、用于该太阳能电池 模组的波长转换型封装材料组合物、及波长转换型封装材料层。
【背景技术】
[0002] 通过对太阳能的利用，可提供有望代替以往的化石燃料的能量来源，因此，对可将 太阳能转化为电的装置的开发、例如对光伏装置(其还作为太阳能电池而为人们所知)等的 开发近年来备受关注。已开发出了若干不同类型的成熟的光伏装置，其中，举出一些为例的 话，硅系装置、II ?-v及II-VI的PN结装置、铜-铟-镓-硒(CIGS)薄膜装置、有机敏化剂装置、 有机薄膜装置及硫化镉/碲化镉(CdS/CdTe)薄膜装置被包含在内。有关上述装置的更详细 的记载可见于文献等中（例如，参见非专利文献1)。但是，这些装置中的许多装置的光电转 换效率仍然存在改善的余地，开发出用以改善其效率的技术是很多研究者正在开展的课 题。
[0003] 为了提高上述转换效率，研究了具备波长转换功能的太阳能电池，其将入射光中 不能利用于光电转换的波长(例如，紫外线区域)转换为能利用于光电转换的波长(例如，参 见专利文献2等）。在上述研究中，提出了将荧光体粉末与树脂原料混合而形成发光性面板 的方法。
[0004] 虽然此前已公开了用于光伏装置及太阳能电池中的波长转换无机介质，但关于为 了改善效率而在光伏装置中使用光致发光性有机介质的研究却几乎没有报道。与无机介质 相对比而言，有机介质的使用受到关注，其原因在于，有机材料一般更为廉价，并且使用更 容易，因此，有机材料成为更良好的经济性选择之一。
[0005] 此外，就现有的波长转换无机介质而言，波长转换的程度(波长转换的效率、转换 前后的波长的位移宽度)并不充分。此外，例如，发现了如果只是将多个波长转换介质的层 组合起来、或只是将多种波长转换介质混合配合于单一层中，波长转换介质自身的波长吸 收特性会连其他波长转换介质、太阳能电池本来吸收用来进行光电转换的波长也一并吸 收，作为其结果，光电转换效率几乎没有提高，或甚至会呈现出降低这样的负面效果。
[0006] 此外，就一直以来所使用的无机荧光材料、有机荧光材料而言，存在有暴露于太阳 光而发生劣化、波长转换功能被显著降低的情况。此外，必须在适合于太阳能电池的特性的 波长下进行吸收及发光，但调整至最合适的波长是困难的。
[0007] 现有技术文献
[0008] 专利文献
[0009] 专利文献1:美国专利申请公开第2009/0151785号说明书
[0010] 专利文献2:日本特开平7-142752号公报
【发明内容】
[0011] 发明所要解决的课题
[0012] 鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供一种用于太阳能电池的波长转换型封装 材料组合物，所述波长转换型封装材料组合物的耐久性高，在成本方面也有利，并且能够通 过将不能利用于发电的波长范围的光波长转换为能利用于发电的波长范围的光，从而提高 太阳能电池单元的光电转换效率。
[0013] 此外，本发明的目的在于提供利用上述波长转换型封装材料组合物形成的波长转 换型封装材料层、及使用该波长转换型封装材料层的太阳能电池模组。
[0014] 用于解决课题的手段
[0015] 为了解决上述课题，本申请的发明人进行了锐意研究，结果发现可通过如下所示 的波长转换型封装材料组合物、波长转换型封装材料层及使用该波长转换型封装材料层的 太阳能电池模组达成上述目的，从而完成了本发明。
[0016] 本发明的波长转换型封装材料组合物包含第1有机物和第2有机物，所述第1有机 物吸收紫外线并将其转换为波长比吸收的光长的光，所述第2有机物吸收波长比第1有机物 更长的光并将其转换为波长比吸收的光长的光，所述波长转换型封装材料组合物的特征在 于，
[0017] 上述第1有机物的最大发射波长λ1(*和上述第2有机物的最大激发波长λ2Μ满足下 式(式(1))的关系。
[0018] 式（1)
[0019] Aiem-60 < A2ex(nm)
[0020] 通过使用本发明的波长转换型封装材料组合物，能够将此前不能利用于发电而损 耗的较短波长范围的光有效地转换至长波长侧，作为能利用于发电的光而更有效地进行利 用。此外，也不会出现像例如仅组合多个波长转换介质的层、或仅将多种波长转换介质混合 配合于单一层中时的情况(希望被单元电池吸收的短波长范围的光或转换后的波长被其他 波长转换介质吸收），通过本发明，可使光电转换效率大大提高。需要说明的是，本发明中所 谓的摩尔吸光系数(其在实施例中也有记载），是指照射该化合物的最大吸收波长的光时的 摩尔吸光系数。
[0021] 需要说明的是，本发明中所谓的最大发射波长，是指该化合物发出的光中的、发光 量为最大值的光的波长。此外，本发明中所谓的最大激发波长，是指该化合物吸收的光中 的、能利用于发光的光的吸光量为最大值时的波长。更具体而言，例如，所谓最大发射波长 ，是指上述第1有机物发出的光中的、发光量为最大值的光的波长。此外，本发明中的所 谓最大激发波长λ2Μ，是指上述第2有机物吸收的光中的、能利用于发光的光的吸光量为最 大值时的波长。
[0022] 此外，推测本发明通过具有上述构成，第1有机物(有机色素)发出的光被第2有机 物(有机色素）用于激发从而进一步发光，作为其结果，与1种有机色素等进行转换相比，得 以实现将紫外线转换为相差更大的波长的可见光。尤其是利用第1有机物和第2有机物的各 吸光及发光（荧光、磷光）的有机关联，能够将现有的波长转换无机介质并不充分的波长转 换程度(波长转换的效率、转换前后的波长的位移宽度)加以提高。
[0023] 此外，可通过太阳能电池进行光电转换的太阳光的波长局限于特定的波长范围。 此外，在几乎所有的太阳能电池用封装材料中，出于防止部件劣化的目的而添加有紫外线 吸收剂。与此相对，本发明中，通过将有机色素以特定的关系组合，能够有效利用以往不能 贡献于发电的紫外线。发现在该情况下，若有机色素在本来应被太阳能电池吸收并进行光 电转换的波长范围内也有吸收，则甚至将呈现出光电转换效率降低这样的负面效果（由并 用导致的负面影响）。因此，推测通过将吸收可见光的第2有机物(有机色素）的波长区域控 制为本申请发明的构成，以使得有机色素不吸收可进行光电转换的波长范围内的光，从而 能够防止上述负面效果的发生。
[0024] 此外，对于本发明的波长转换型封装材料组合物而言，优选的是，上述第1有机物 的最大吸收波长Alab4P上述第2有机物的最大激发波长1 2(^满足下式(式(2))的关系。通过 使用上述有机物，可容易地进一步提高光电转换效率。
[0025] 式（2)
[0026] A2ex-Aiabs > 5(nm)
[0027] 需要说明的是，本发明中所谓的最大吸收波长，是指该化合物吸收的光的吸光量 为最大值时的波长。更具体而言，本发明中所谓的最大吸收波长A labs，是指上述第1有机物 吸收的光的吸光量为最大值时的波长。
[0028] 此外，本发明的波长转换型封装材料组合物中，上述第2有机物的最大激发波长 λ2θΧ优选为500nm以下。通过使用上述第2有机物，可容易地进一步提高光电转换效率。
[0029] 此外，本发明的波长转换型封装材料组合物中，上述第1有机物的斯托克斯位移 (Stokes shift) Δλ:优选为50nm以上。通过使用上述第1有机物，从而容易对以往不能利用 于发电的波长范围的光进行大幅的波长转换（红移），转换为能利用于发电的波长范围的 光，可容易地进一步提高光电转换效率。需要说明的是，本发明中所谓的斯托克斯位移，是 指最大激发波长与最大发射波长的波长之间的差。
[0030] 此外，本发明的波长转换型封装材料组合物中，上述第1有机物的发光量子收率 小丄优选为85%以上。通过使用上述第1有机物，能够更可靠地提高光电转换效率。需要说明 的是，本发明中所谓的发光量子收率，是指照射最大激发波长的光时、所发射(或放出）的光 子数相对于所吸收的光子数的比例。
[0031] 此外，本发明的波长转换型封装材料组合物中，上述第2有机物的发光量子收率 Φ 2优选为85 %以上。通过使用上述第2有机物，能够更可靠地提高光电转换效率。
[0032] 此外，本发明的波长转换型封装材料组合物中，上述第1有机物的最大吸收波长 Alabs优选为300~400nm。通过使用上述第1有机物，从而将紫外线区域的光（其在通常的太 阳能电池单元的情况下难以用于光电转换(或无法用于光电转换））转换至更长波长侧，可 容易地进一步提高光电转换效率。
[0033] 此外，本发明的波长转换型封装材料组合物中，上述第2有机物的最大激发波长 λ2θΧ优选为330~500nm。通过使用上述第2有机物，从而将在通常的太阳能电池单元的情况 下难以用于光电转换(或无法用于光电转换）的可见光的短波长区域的光转换至更长波长 侦I可容易地进一步提高光电转换效率。此外，本发明中，上述第1有机物可将已转换至更长 波长侧的光进一步再转换至更长波长侧(红移），从而进一步提高光电转换效率。
[0034] 此外，本发明的波长转换型封装材料组合物中，可以使上述第1有机物至少包含选 自由花衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噻二唑(benzothiadiazol e)衍生物、苯并三唑衍生物 及芴衍生物组成的组中的1种。
[0035] 此外，本发明的波长转换型封装材料组合物中，可以使上述第2有机物至少包含选 自由茈衍生物、苯并噁唑衍生物、苯并噻二唑衍生物、苯并三唑衍生物及芴衍生物组成的组 中的1种。
[0036]此外，由于本发明的波长转换型封装材料组合物具有如上所述的波长转换特性， 所以特别优选用于太阳能电池用途。
[0037] 另一方面，本发明的波长转换型封装材料层的特征在于，是使用上述波长转换型 封装材料组合物形成的。通过使用上述波长转换型封装材料组合物形成，从而成为具有期 望的光学特性(高的量子收率等）的波长转换型封装材料层。更详细而言，由于上述波长转 换型封装材料层中含有满足上述式（1)关系的上述第1有机物和上述第2有机物，所以能够 将此前不能利用于发电而损耗的较短波长范围的光有效地转换至长波长侧，作为可利用于 发电的光而更有效地进行利用。此外，也不会出现像例如仅组合多个波长转换介质的层、或 仅将多种波长转换介质混合配合于单一层中时的情况(欲吸收的短波长范围的光或转换后 的波长被其他波长转换介质吸收），通过本发明，可使光电转换效率大大提高。此外，本发明 的波长转换型封装材料层接受具有第1波长的至少1个光子作为输入，提供具有第2波长(其 长于(大于)第1波长）的至少1个光子作为输出，通过该过程发挥作为波长转换型封装材料 层的功能。上述波长转换型封装材料层特别适合用于太阳能电池用途。
[0038] 此外，本发明的太阳能电池模组的特征在于，包含使用上述波长转换型封装材料 组合物形成的波长转换型封装材料层。上述太阳能电池模组由于具有上述波长转换型封装 材料层，所以成为具有期望的光学特性(高的量子收率等)的太阳能电池模组。
[0039] 此外，本发明的太阳能电池模组优选以下述方式配置:入射光在到达太阳能电池 单元之前通过上述波长转换型封装材料层。通过形成上述构成，能够更可靠地将太阳能的 更广范围的光谱转换成电，能够有效地