用于提高的日光采集效率的高熒光且光穩定性生色團制造技術

本發明專利技術涉及用于提高的日光采集效率的高熒光且光穩定性生色團。本發明專利技術提供了包含單個(n＝0)或一系列(n＝1、2等)苯并雜環體系的高熒光材料。光穩定性高發光生色團可以用于各種應用，包括用于波長轉換膜。波長轉換膜具有顯著提高光伏裝置或太陽能電池裝置的日光采集效率的潛力。

【技術實現步驟摘要】
用于提高的日光采集效率的高熒光且光穩定性生色團本申請是申請日為2012年9月25日、專利技術名稱為“用于提高的日光采集效率的高熒光且光穩定性生色團”的中國專利申請201280001373.X(PCT申請號PCT/US2012/057118)的分案申請。對相關申請的引用本專利申請要求2011年9月26日提交的第61/539,392號美國臨時專利申請、2011年12月6日提交的第61/567,534號美國臨時專利申請、2012年6月21日提交的第61/662,825號美國臨時專利申請以及2012年6月21日提交的第61/662,835號美國臨時專利申請的優先權。所有上述申請在此通過援引完全并入本文以用于所有目的。專利技術背景
本專利技術通常涉及光穩定性高發光生色團，其可用于各種應用，包括用于波長轉換膜。波長轉換膜具有顯著提高光伏裝置或太陽能電池裝置的日光采集效率的潛力。相關技術的描述對太陽能的利用提供了傳統化石燃料的有前景的替代性能量來源，因此，能夠將太陽能轉換為電的裝置、如光伏裝置(也稱為太陽能電池)的開發近年來引起了廣泛的關注。已經開發了幾種不同類型的成熟的光伏裝置，包括基于硅的裝置、III-V和II-VIPN結裝置、銅-銦-鎵-硒(CIGS)薄膜裝置、有機敏化劑(sensitizer)裝置、有機薄膜裝置以及硫化鎘/碲化鎘(CdS/CdTe)薄膜裝置，僅列舉幾例。有關這些裝置的更多詳情，可以見于諸如Lin等人，“HighPhotoelectricConversionEfficiencyofMetalPhthalocyanine/FullereneHeterojunctionPhotovoltaicDevice”(InternationalJournalofMolecularSciences2011,vol.12,pp.476,2011)的文獻中。然而，這些裝置中的許多種的光電轉換效率仍然具有提高的空間，并且對于許多研究人員而言，開發提高這種效率的技術是一持續性挑戰。開發的用來提高光伏裝置效率的一項技術是利用波長轉換膜。許多光伏裝置不能有效利用整個光譜的光，因為裝置上的材料吸收某些波長的光(通常為較短的UV波長)，而不是允許這些光經過所述材料而到達將其轉換成電的光導材料層。波長轉換膜的應用吸收了較短波長的光子，并且以更有利的較長波長將它們再發射，隨后它們可以被裝置中的光導層吸收并轉換成電。這種現象經常在薄膜CdS/CdTe和CIGS太陽能電池中觀察到，這兩者都利用CdS作為窗口層。這些薄膜太陽能電池的低廉成本和高效率近年來已經引起了廣泛關注，并且典型的商業電池的光電轉換效率為10-16％。然而，CdS的能隙為約2.41eV，這使得波長低于514nm的光被CdS吸收，而不是經過而達到其能被轉換成能量的光導層。不能有效利用整個光譜的光，這降低了該裝置的整體光電轉換效率。許多報道已經公開了利用波長轉換材料來改善光伏裝置的性能。例如，第2009/0151785號美國專利申請公開披露了含有波長下轉移無機磷光劑材料的基于硅的太陽能電池裝置。第2011/0011455號美國專利申請公開披露了集成的太陽能電池，其包括電漿層(plasmoniclayer)、波長轉換層以及光伏層。第7,791,157號美國專利公開了具有含量子點化合物的波長轉換層的太陽能電池。盡管已經大量披露了用于光伏裝置和太陽能電池的波長轉換無機介質，但是對于將光致發光有機介質用于光伏裝置的效率提高的報道的工作很少。使用有機介質(而非無機介質)是有吸引力的，因為有機材料通常較便宜且更易于使用，這使得它們成為較好的經濟選擇。應用于CdS/CdTe太陽能電池的發光膜的一些理論建模和/或模擬，描述于下列文獻中：第2010/0186801號美國專利申請公開，B.S.Richards和K.R.McIntosh的“OvercomingthePoorShortWavelengthSpectralResponseofCdS/CdTePhotovoltaicModulesviaLuminescenceDown-Shifting:Ray-TracingSimulations”(ProgressinPhotovoltaics:ResearchandApplications,vol.15,pp.27-34,2007)以及T.Maruyama和R.Kitamura的“Transformationsofthewavelengthofthelightincidentuponsolarcells”(SolarEnergyMaterialsandSolarCells,vol.69,pp.207,2001)。專利技術概述公開了苯并雜環體系的新型化合物。這些化合物可用作提供期望的光學特性和良好的光穩定性的生色團。一些實施方案提供了由式I-a或式I-b表示的生色團：其中i是0-100的整數；A0和Ai各自獨立地選自任選取代的烷基、任選取代的烯基、任選取代的雜烷基、任選取代的芳基、任選取代的雜芳基、任選取代的氨基、任選取代的酰氨基、任選取代的環狀酰氨基、任選取代的環狀酰亞氨基、任選取代的烷氧基和任選取代的羧基以及任選取代的羰基。A2選自任選取代的亞烷基、任選取代的亞烯基、任選取代的亞芳基、任選取代的雜亞芳基、酮、酯以及其中Ar是任選取代的芳基或任選取代的雜芳基。R1選自H、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基、烷芳基；以及R2選自任選取代的亞烷基、任選取代的亞烯基、任選取代的亞芳基、任選取代的雜亞芳基、酮以及酯；或R1和R2可以連接在一起而形成環。D1和D2各自獨立地選自氫、任選取代的烷氧基、任選取代的芳氧基、任選取代的酰氧基、任選取代的烷基、任選取代的芳基、任選取代的雜芳基、任選取代的氨基、酰氨基、環狀酰氨基以及環狀酰亞氨基，條件是D1和D2兩者不都是氫。Li獨立地選自任選取代的亞烷基、任選取代的亞烯基、任選取代的亞炔基、任選取代的亞芳基、任選取代的雜亞芳基。一些實施方案提供了由式II-a或II-b表示的化合物：其中i是0-100的整數；Ar是任選取代的芳基或任選取代的雜芳基；R4是或任選取代的環狀酰亞氨基；R1各自獨立地選自H、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基、烷芳基；R3各自獨立地選自任選取代的烷基、任選取代的烯基、任選取代的芳基、任選取代的雜芳基；或R1和R3可以連接在一起而形成環。R2選自任選取代的亞烷基、任選取代的亞烯基、任選取代的亞芳基、任選取代的雜亞芳基。D1和D2各自獨立地選自氫、任選取代的烷氧基、任選取代的芳氧基、任選取代的酰氧基、任選取代的烷基、任選取代的芳基、任選取代的雜芳基、任選取代的氨基、酰氨基、環狀酰氨基以及環狀酰亞氨基，條件是D1和D2兩者不都是氫。Li獨立地選自任選取代的亞烷基、任選取代的亞烯基、任選取代的亞炔基、任選取代的亞芳基、任選取代的雜亞芳基。一些實施方案提供了由式III-a或III-b表示的化合物：其中i是0-100的整數；A0和Ai各自獨立地選自任選取代的烷基、任選取代的烯基、任選取代的雜烷基、任選取代的酰氨基、任選取代的烷氧基、任選取代的羰基以及任選取代的羧基。每個R5獨立地選自任選取代的烷氧基、任選取代的芳氧基、任選取代的酰氧基、氨基。A2選自本文檔來自技高網...

【技術保護點】
生色團，其由式I?b表示：式(I?b)中：i是0?100的整數；A2選自任選取代的亞烷基、任選取代的亞烯基、任選取代的亞芳基、任選取代的雜亞芳基、酮、酯以及其中Ar是任選取代的芳基或任選取代的雜芳基；R1選自H、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基、烷芳基；以及R2選自任選取代的亞烷基、任選取代的亞烯基、任選取代的亞芳基、任選取代的雜亞芳基、酮以及酯；或R1和R2可以連接在一起而形成環；D1和D2各自獨立地選自氫、任選取代的烷氧基、任選取代的芳氧基、任選取代的酰氧基、任選取代的烷基、任選取代的芳基、任選取代的雜芳基、任選取代的氨基、酰氨基、環狀酰氨基以及環狀酰亞氨基，條件是D1和D2兩者不都是氫。

【技術特征摘要】
2011.09.26 US 61/539,392;2011.12.06 US 61/567,534;1.生色團，其由式I-b表示：式(I-b)中：A2為電子受體基團，并且選自任選取代的亞芳基、任選取代的雜亞芳基以及其中Ar是任選取代的芳基或任選取代的雜芳基；R1選自H、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基、烷芳基；以及R2選自任選取代的亞烷基、任選取代的亞烯基、任選取代的亞芳基、任選取代的雜亞芳基、酮以及酯；或R1和R2可以連接在一起而形成環；D1和D2為任選取代的苯基。2.如權利要求1所述的生色團，其中，所述任選取代的苯基的取代基選自烷氧基、芳氧基、芳基、雜芳基以及氨基。3.生色團，其由式II-b表示：其中，Ar是任選取代的芳基或任選取代的雜芳基；R1各自獨立地選自H、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基、烷芳基；R2選自任選取代的亞烷基、任選取代的亞烯基、任選取代的亞芳基、任選取代的雜亞芳基；并且D1和D2為任選取代的苯基。4.生色團，其由III-b表示：其中，每個R5獨立地選自任選取代的烷氧基、任選取代的芳氧基、任選取代的酰氧基、以及氨基；A2為電子受體基團，并且選自任選取代的亞芳基、任選取代的雜亞芳基以及其中Ar是任選取代的芳基或任選取代的雜芳基，R1選自H、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基、烷芳基；以及R2選自任選取代的亞烷基、任選取代的亞烯基、任選取代的亞芳基、任選取代的雜亞芳基、酮以及酯；或R1和R2可以連接在一起而形成環。5.波長轉換發光介質，其包含光學透明的聚合物基質和至少一種包含權利要求1-4中任一項所述生色團的發光染料。6.如權利要求5所述的波長轉換發光介質，...

【專利技術屬性】
技術研發人員：斯坦尼斯勞·拉什沃爾，王鵬，拉什沃爾·博古米拉，張洪喜，山本道治，
申請(專利權)人：日東電工株式會社，
類型：發明
國別省市：日本;JP