CN105985661A - 提高太阳能采收效率的玻璃板上的波长转换层 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及提高太阳能采收效率的玻璃板上的波长转换层。本文描述了波长转换装置，其包括玻璃板和在该玻璃板上的波长转换层，该波长转换层可应用于太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置以提高那些装置的太阳能采收效率。所述波长转换装置的波长转换层包括聚合物基体和将特定波长的光子转换为更为所需的波长的一种或多种发光染料。

Description

提高太阳能采收效率的玻璃板上的波长转换层
本申请是申请日为2013年1月31日、发明名称为“提高太阳能采收效率的玻璃板上的波长转换层”的中国发明专利申请No.201380011515.5(PCT申请号为PCT/US2013/024225)的分案申请。
相关申请的引用
本专利申请要求2012年2月1日提交的第61/593,683号美国临时专利申请的优先权权益。前述申请通过引用全文并入用于所有目的。
发明背景
发明领域
本发明一般地涉及包括位于基体层上的波长转换层的波长转换装置。本发明的实施方案通常用作太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置以及需要波长转换的其他器件和应用的转换层。
相关技术描述
太阳能的使用提供了传统化石燃料的有前景的替代能量来源。因此，近年来，将太阳能转换为电的装置例如光伏装置(还称为太阳能电池)的开发引起重大关注。已经开发了几种不同类型的成熟的光伏装置。实例包括：硅基器件、III-V和II-VI PN连接器件、铜-铟-镓-硒(CIGS)薄膜器件、有机敏化剂器件、有机薄膜器件和硫化镉/碲化镉(CdS/CdTe)薄膜器件以及其他。关于这些器件的更多细节可在文献中获悉，例如Lin等人，“High Photoelectric Conversion Efficiency of MetalPhthalocyanine/Fullerene Heterojunction Photovoltaic Device(金属酞菁/富勒烯异质结光伏装置的高光电转转换效率)”(International Journal ofMolecular Sciences(分子科学国际期刊)2011)。然而，能提高许多目前光伏装置的光电转换效率以实现改进的能源生产。
用于提高光伏装置效率的一种技术是将波长下移膜应用于装置。几种光伏装置的缺点在于它们不能有效使用整个光谱的光。光通过吸收特定波长(通常较短的UV波长)的光的窗口被吸收进这些光伏装置中，而这样的窗口不允许光通过在能将光转化为电的光电导材料层。因此，装置本身将损失一些辐射能量。波长下移膜应用可吸收较短波长光子并在更有利的较长波长处再将光子发射，然后其能被装置中的光电导层吸收，这使得电转换率更高。
在薄膜CdS/CdTe和CIGS太阳能电池中可经常观察到该现象，其二者使用CdS作为窗口层。近年来，这些薄膜太阳能电池的低成本和高效率引起重大关注，典型商业电池具有10-16％的光电转换效率。这些器件的一个问题是CdS的能隙约2.41eV，其导致低于514nm的波长的光被CdS吸收而不是通过光电导层并将其转换为能量。不能使用整个光谱的光将有效降低装置的整体光电转换效率。
已经有许多报道公开使用波长下移材料以改善光伏装置的性能。例如，第2009/0151785号美国专利申请公开公开了包含波长下移无机磷光体材料的硅基太阳能电池。第US 2011/0011455号美国专利申请公开文本公开了包含电浆层、波长转换层和光伏层的集成太阳能电池。第7,791,157号美国专利公开了具有包含量子点化合物的波长转换层的太阳能电池。第2010/0294339号美国专利申请公开文本公开了包含发光下移材料的集成光伏装置，然而没有建立示例性实施方案。第2010/0012183号美国专利申请公开公开了具有波长下移光致发光介质的薄膜太阳能电池；然而，没有提供实例。第2008/0236667号美国专利申请公开公开了以包含无机荧光粉的薄膜聚合物形式制备的增强光谱转换膜。然而，各个这些公开使用耗时并且有时复杂和昂贵的技术，其可能需要特殊的工具组件以将波长转换膜应用于太阳能电池装置。这些技术包括旋转涂布、落模铸造(drop-casting)、沉淀、溶剂蒸发、化学气相沉积、物理气相沉积等。
发明概述
提供了配置用于波长的高效率转换的材料。在一些实施方案中，材料可用于将一部分太阳辐射转换为太阳能转换装置的可用波长。若干实施方案提供了包含玻璃板上的波长转换层的装置。能配置这种器件以将其应用于太阳能电池、太阳能电池板和光伏装置以便当应用于那些器件的光入射表面时提高太阳能采收效率。在若干实施方案中，装置包含玻璃板上的波长转换层，其中波长转换层包含透明聚合物基体和至少一种发色团。在若干实施方案中，发色团接收至少一种具有第一波长的光子作为输入功率，并且提供至少一种具有不同于第一波长的第二波长的光子作为输出功率。
本文描述的包括波长转换层和玻璃板的波长转换装置可包含附加层。例如，波长转换装置可包含位于玻璃板和波长转换层之间的粘合层。在几个实施方案中，波长转换装置还可包含被设计为保护和防止氧气和水分渗入波长转换层的位于波长转换层上部的附加的保护层。转换装置还可包含被设计为防止有害高能量光子接触波长转换层的含UV吸收剂的聚合物层。此外，结构可包含一个或多个与波长转换层、玻璃板或二者连接的可拆卸衬垫。在几个实施方案中，设计可拆卸衬垫以保护结构免受光降解直至将其安装在太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置上。
本发明的另一方面涉及通过以下步骤形成本文描述的结构的方法：a)配制包含溶于溶剂的聚合物材料和至少一种发色团的溶液，b)将溶液直接旋转涂布在玻璃板上以获得波长转换层和c)通过在烘箱中干燥结构从波长转换层去除溶剂。
本发明的另一方面为通过以下步骤形成所述结构的方法：a)配制聚合物材料和至少一种发色团的粉状混合物，b)使用挤出机以加热混合物并形成波长转换层和c)使用层压机以将波长转换层直接应用于玻璃板。
本发明的另一方面涉及用于改善光伏装置、太阳能电池、太阳能模块或太阳能电池板的性能的方法，其包括将本文描述的结构应用于装置的光入射侧。可提高诸如硅基器件、III-V或II-VI连接器件、铜-铟-镓-硒(CIGS)薄膜器件、有机敏化剂器件、有机薄膜器件或硫化镉/碲化镉(CdS/CdTe)薄膜器件的各个器件的太阳能采收效率。
可以各种长度和宽度提供包含波长转换层和玻璃板的结构以适应较小单个太阳能电池或整个太阳能电池板。在几个实施方案中，可使用透明粘结剂将结构粘结于太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置的光入射表面。
为了概述本发明的方面和优于相关技术实现的优点的目的，在本公开中描述本发明的一些目的和优点。当然，应当理解根据本发明的任何特定实施方案不一定能够实现所有这样的目的或优点。因此，例如，本领域技术人员知道，可以实现或最佳化如本文教导的一个优点或一组优点而不必实现可能在本文教导或建议的其他目的或优点的方式实施或实现本发明。
在下面更详细地描述这些和其他实施方案。
附图简述
图1例示了包含玻璃板上的波长转换层的波长转换装置的实施方案。
图2例示了包含玻璃板上的波长转换层的波长转换装置的实施方案，其在波长转换层和玻璃板之间具有粘合层。
图3例示了包含玻璃板上的波长转换层的波长转换装置的实施方案，其在波长转换层顶部具有保护层。配置保护层以防止氧气和水分渗入波长转换层。
图4例示了包含玻璃板上的波长转换层的波长转换装置的实施方案，其在具有波长转换层上面具有保护层。保护层包含防止有害高能量光子接触波长转换层的UV吸收剂。
图5例示了包含玻璃板上的波长转换层的波长转换装置的实施方案，其在波长转换层上面具有可拆卸衬垫。在几个实施方案中，可拆卸衬垫防止太阳辐射进入波长转换器件。
图6例示了包含玻璃板上的波长转换层的波长转换装置的实施方案，其在波长转换层上面具有可拆卸衬垫并且在玻璃板下面具有可拆卸衬垫。在若干实施方案中，可拆卸衬垫防止太阳辐射进入波长转换器件。
图7例示了包含玻璃板上的波长转换层的波长转换装置的实施方案，其应用于太阳能电池板。在若干实施方案中，波长转换装置提高太阳能电池板的太阳能采收效率。
图8例示了包含玻璃板上的波长转换层的波长转换装置的实施方案，其应用于太阳能电池板。在若干实施方案中，波长转换装置提高太阳能电池板的太阳能采收效率。
优选实施方案的详细描述
提供了包含玻璃板上的波长转换层的波长转换装置。当将波长转换装置应用于太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置的光入射表面时，光电转换效率提高。发明人发现包含能建造基板上的波长转换层的波长转换装置并将其应用于太阳能电池的光入射表面。在几个实施方案中，本波长转换装置的应用包含玻璃板上的波长转换层，其提高了太阳能电池器件的太阳能采收效率。波长转换装置的一些实施方案包含玻璃板上的波长转换层，可将其配置以与不同类型和型号的太阳能电池和太阳能电池板相容，包括：硅基器件、III-V和II-VI PN连接器件、CIGS薄膜器件、有机敏化剂器件、有机薄膜器件、CdS/CdTe薄膜器件、染料敏化器件等。本发明的实施方案包括基板上的波长转换层，可将其配置以与无定形硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池和晶体硅太阳能电池相容。此外，波长转换装置可应用于未来的装置或那些已经在服务的目前存在的装置。在一些实施方案中，能根据需要切割或制造波长转换装置为自定义大小以适合器件。
在波长转换器件的几个实施方案中，波长转换层包含聚合物基体。在几个实施方案中，波长转换层的聚合物基体由选自聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯四氟乙烯、聚酰亚胺、无定形聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅氧烷溶胶凝胶、聚氨基甲酸酯、聚丙烯酸酯及其组合的物质形成。
在波长转换器件的几个实施方案中，聚合物基体可由主体聚合物、主体聚合物和共聚物或多聚合物制成。
优选地，用于波长转换层的聚合物基体材料具有约1.4至约1.7的折射率。在几个实施方案中，用于波长转换层的聚合物基体材料的折射率为约1.45至约1.55。
上述发色团特别适用于太阳能电池应用，这是因为出人意料地它们在苛刻环境条件下比目前可使用的波长转换发色团更稳定。该稳定性使这些发色团在用作太阳能电池的波长转换材料方面有利。没有这种光稳定性，这些发色团将降解并且效率降低。
优选地，至少一种发色团以约0.01wt％至约10wt％的量存在于波长转换层的聚合物基体中，以聚合物基体的重量计。在几个实施方案中，至少一种发色团以约0.01wt％至约3wt％的量存在于波长转换层的聚合物基体中，以聚合物基体的重量计。在几个实施方案中，至少一种发色团以约0.05wt％至约2wt％的量存在于波长转换层的聚合物基体中，以聚合物基体的重量计。在几个实施方案中，至少一种发色团以约0.1wt％至约1wt％的量存在于波长转换层的聚合物基体中，以聚合物基体的重量计。
有时称为发光染料或荧光染料的发色团化合物是吸收特定波长或波长范围的光子并在不同波长或波长范围再发射光子的化合物。用于膜介质的发色团能显著增强太阳能电池和光伏装置的性能。然而，这类器件常长时间暴露于极端环境条件例如20多年。因此，长时间保持发色团的稳定性是重要的。在几个实施方案中，例如在一个太阳(AM1.5G)辐射下20,000多小时照明具有＜10％降解的长时间具有良好光稳定性的发色团化合物优选用于包含本文描述的玻璃板上的波长转换层的结构。
在若干实施方案中，配置发色团以将第一波长的入射光子转换为不同的第二波长。可使用各种发色团。在几个实施方案中，至少一种发色团为有机染料。在几个实施方案中，至少一种发色团选自苝衍生物染料、苯并三唑衍生物染料、苯并噻二唑衍生物染料及其组合。
在一些实施方案中，由式I-a、I-b、II-a、II-b、III-a、III-b、IV和V代表的发色团在各个应用中可用作荧光染料，包括在波长转换膜中。如式所示，在一些实施方案中，所述染料包括苯并杂环体系。在一些实施方案中，可使用苝衍生物染料。不限制本发明的范围，关于可使用的化合物的类型的另外细节和实例在下面描述。
如本文使用的，“电子供体基团”被定义为增加2H-苯并[d][1，2，3]三唑体系的电子密度的任何基团。
“电子供体连接基团”被定义为通过提供其π轨道连接两个2H-苯并[d][1，2，3]三唑体系的任何基团，其还可增加其连接的2H-苯并[d][1，2，3]三唑的电子密度或该对电子密度产生中和效应。
“电子受体基团”被定义为可降低2H-苯并[d][1，2，3]三唑体系的电子密度的任何基团。在2H-苯并[d][1，2，3]三唑环体系的N-2位设置电子受体基团。
术语“烷基”是指支链或直链的完全饱和的非环状脂肪族烃基团(即，由不含双键或三键的碳和氢组成)。烷基包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基等。
本文使用的术语“杂烷基”是指包含一个或多个杂原子的烷基。当存在两个或多个杂原子时，它们可能相同或不同。
本文使用的术语“环烷基”是指具有三至二十个碳原子的饱和脂肪族环体系基团，包括但不限于环丙基、环戊基、环己基、环庚基等。
本文使用的术语“烯基”是指包含碳双键的二至二十个碳原子的一价直链或支链基团，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。
本文使用的术语“炔基”是指包含碳三键的二至二十个碳原子的一价直链或支链基团，包括但不限于1-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基等。
本文使用的术语“芳基”是指不论一个环或多个稠环的同素环芳香族基团。芳基基团的实例包括但不限于苯基、萘基、菲基、丙四苯基(naphthacenyl)、芴基、芘基等。其他实例包括：
本文使用的术语“杂芳基”是指包含一个或多个杂原子的芳香族基团，不论一个环或者多个稠环。当存在两个或多个杂原子时，它们可相同或不同。在稠环体系中，一个或多个杂原子可仅存在于一个环中。杂芳基的实例包括但不限于苯并噻唑基、苯并噁唑基、喹唑啉基、喹啉基、异喹啉基、喹喔啉基、吡啶基、吡咯基、噁唑基、吲哚基、噻唑基等。
本文使用的术语“烷芳基”或“烷基芳基”是指烷基取代的芳基基团。烷芳基的实例包括但不限于乙基苯基、9，9-二己基-9H-芴等。
本文使用的术语“芳烷基”或“芳基烷基”是指芳基取代的烷基基团。芳烷基的实例包括但不限于苯基丙基、苯基乙基等。
本文使用的术语“杂芳基”是指其中一个或多个环原子为杂原子的芳香族环体系基团，不论一个环或者多个稠环。当存在两个或多个杂原子时，它们可相同或不同。在稠环体系中，一个或多个杂原子可仅存在于一个环中。杂芳基基团的实例包括但不限于苯并噻唑基、苯并噁唑基、喹唑啉基、喹啉基、异喹啉基、喹喔啉基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、吡咯基、噁唑基、吲哚基等。取代的和未取代的杂芳基环的其他实例包括：
本文使用的术语“烷氧基”是指通过--O--连接与母体分子共价连接的直链或支链烷基基团。烷氧基基团的实例包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、正丁氧基、仲丁氧基、叔丁氧基等。
本文使用的术语“杂原子”是指S(硫)、N(氮)和O(氧)。
本文使用的术语“环氨基”是指环状部分中的仲胺或叔胺。环氨基基团的实例包括但不限于吖丙啶基、哌啶基、N-甲基哌啶基等。
本文使用的术语“环亚氨基(cyclic imido)”是指在两个羰基碳通过碳链连接的基团中的二酰亚胺(imide)。环二酰亚胺基团的实例包括但不限于1，8-萘二甲酰亚胺、吡咯烷-2，5-二酮、1H-吡咯-2，5-二酮等。
本文使用的术语“芳氧基”是指通过--O--与母体分子共价连接的芳基基团。
本文使用的术语“酰氧基”是指基团R-C(＝O)O-。
本文使用的术语“氨基甲酰基”是指-NHC(＝O)R。
本文使用的术语“酮”和“羰基”是指C＝O。
本文使用的术语“羧基”是指-COOR。
本文使用的术语“酯”是指-C(＝O)O-。
本文使用的术语“酰胺基”是指-NRC(＝O)R’。
本文使用的术语“氨基”是指-NR’R”。
如本文使用的，取代的基团衍生自未取代的母体结构，其中一个或多个氢原子被另一原子或基团交换。当取代时，取代基为一个或多个单独和独立地选自以下的基团：C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C3-C7环烷基(任选被卤素、烷基、烷氧基、羧基、卤代烷基、CN、-SO2-烷基、-CF3和-OCF3所取代)、偕连接的环烷基、C1-C6杂烷基、C3-C10杂环烷基(例如，四氢呋喃基)(任选被卤素、烷基、烷氧基、羧基、CN、-SO2-烷基、-CF3和-OCF3取代的)、芳基(任选被卤素、烷基、任选被C1-C6烷基取代的芳基、芳基烷基、烷氧基、芳氧基、羧基、氨基、亚氨基、酰胺基(氨基甲酰基)、任选取代的环亚氨基、环酰胺基、CN、-NH-C(＝O)-烷基、-CF3和-OCF3所取代)、芳基烷基(任选被卤素、烷基、烷氧基、芳基、羧基、CN、-SO2-烷基、-CF3和-OCF3所取代)、杂芳基(任选被卤素、烷基、烷氧基、芳基、杂芳基、芳烷基、羧基、CN、-SO2-烷基、-CF3和-OCF3所取代)、卤素(例如，氯、溴、碘和氟)、氰基、羟基、任选取代的环亚氨基、氨基、亚氨基、酰胺基、-CF3、C1-C6烷氧基、芳氧基、酰氧基、巯基(巯基(mercapto))、卤代(C1-C6)烷基、C1-C6烷硫基、芳硫基、单-(C1-C6)烷基氨基和二-(C1-C6)烷基氨基、季铵盐、氨基(C1-C6)烷氧基、羟基(C1-C6)烷基氨基、氨基(C1-C6)烷硫基、氰基氨基、硝基、氨基甲酰基、酮(氧基)、羰基、羧基、羟乙酰基(glycolyl)、氨基乙酰基(glycyl)、肼基、脒基、氨磺酰基、磺酰基、亚磺酰基、硫代羰基、硫代羧基、磺酰胺、酯、C-酰胺、N-酰胺、N-氨基甲酸酯、O-氨基甲酸酯、脲及其组合。在取代基被描述为“任选取代的”的情况下，取代基能被上述取代基取代。
式I-a和I-b
一些实施方案提供了具有下列结构之一的发色团：
其中D1和D2为供电子基团，Li为电子供体连接基团，且A0和Ai为电子受体基团。在一些实施方案中，在存在多于一个电子供体基团的情况下，其他电子供体基团可被另一电子供体、氢原子或另一中性取代基占据。在一些实施方案中，至少一个D1、D2和Li为增加与其连接的2H-苯并[d][1，2，3]三唑体系的电子密度的基团。
在式I-a和I-b中，i为0至100的整数。在一些实施方案中，i为0至50、0至30、0至10、0至5或0至3的整数。在一些实施方案中，i为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
在式I-a和I-b中，A0和Ai各自独立地选自任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的杂烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的氨基、任选取代的酰胺基、任选取代的环酰胺基、任选取代的环亚氨基、任选取代的烷氧基和任选取代的羧基和任选取代的羰基。
在一些实施方案中，A0和Ai各自独立地选自任选取代的杂芳基、任选取代的芳基、任选取代的环亚氨基、任选取代的C1-8烷基和任选取代的C1-8烯基；其中用于任选取代的杂芳基的取代基选自烷基、芳基和卤素；用于任选取代的芳基的取代基为-NR1-C(＝O)R2或任选取代的环亚氨基，其中R1和R2如上所述。
在一些实施方案中，A0和Ai各自独立地为被选自-NR1-C(＝O)R2和任选取代的环亚氨基的部分所取代的苯基，其中R1和R2如上所述。
在一些实施方案中，A0和Ai各自为任选取代的杂芳基或任选取代的环亚氨基；其中用于任选取代的杂芳基和任选取代的环亚氨基的取代基选自烷基、芳基和卤素。在一些实施方案中，至少一个A0和Ai选自：任选取代的吡啶基、任选取代的哒嗪基、任选取代的嘧啶基、任选取代的吡嗪基、任选取代的三嗪基、任选取代的喹啉基、任选取代的异喹啉基、任选取代的喹唑啉基、任选取代的酞嗪基、任选取代的喹喔啉基、任选取代的萘啶基和任选取代的嘌呤基。
在其他实施方案中，A0和Ai各自为任选取代的烷基。在其他实施方案中，A0和Ai各自为任选取代的烯基。在一些实施方案中，至少一个A0和Ai选自：
中R为任选取代的烷基。
在式I-a和I-b中，A2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基、酮、酯和其中Ar为任选取代的芳基或任选取代的杂芳基。R1选自H、烷基、烯基、芳基、杂芳基、芳烷基、烷芳基；且R2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基、酮和酯；或者R1和R2可连接在一起以形成环。
在一些实施方案中，A2选自任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基和其中Ar、R1和R2如上所述。
在式I-a和I-b中，D1和D2各自独立地选自氢、任选取代的烷氧基、任选取代的芳氧基、任选取代的酰氧基、任选取代的烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的氨基、酰胺基、环酰胺基和环亚氨基，条件是D1和D2不都是氢。
在一些实施方案中，D1和D2各自独立地选自氢、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基和氨基，条件是D1和D2不都是氢。在一些实施方案中，D1和D2各自独立地选自氢、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基和二苯基氨基，条件是D1和D2不都是氢。
在一些实施方案中，D1和D2各自独立地任选取代的芳基。在一些实施方案中，D1和D2各自独立地为任选被烷氧基或氨基取代的苯基。在其他实施方案中，D1和D2各自独立地选自氢、任选取代的苯并呋喃基、任选取代的硫代苯基、任选取代的呋喃基、二氢噻吩并二氧杂环己烯基、任选取代的苯并硫代苯基和任选取代的二苯并硫代苯基，条件是D1和D2不都是氢。
在一些实施方案中，用于任选取代的芳基和任选取代的杂芳基的取代基可选自烷氧基、芳氧基、芳基、杂芳基和氨基。
在式I-a和I-b中，Li独立地选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚炔基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基。在一些实施方案中，Li选自任选取代的杂亚芳基和任选取代的亚芳基。
在一些实施方案中，至少一个Li选自：1，2-乙烯、乙炔、1，4-亚苯基、1，1’-联苯基-4，4’-二基、萘-2，6-二基、萘-1，4-二基、9H-芴-2，7-二基、苝-3，9-二基、苝-3，10-二基或芘-1，6-二基、1H-吡咯-2，5-二基、呋喃-2，5-二基、噻吩-2，5-二基、噻吩并[3，2-b]噻吩-2，5-二基、苯并[c]噻吩-1，3-二基、二苯并[b，d]噻吩-2，8-二基、9H-咔唑-3，6-二基、9H-咔唑-2，7-二基、二苯并[b，d]呋喃-2，8-二基、10H-吩噻嗪-3，7-二基和10H-吩噻嗪-2，8-二基；其中各个部分为任选取代的。
式II-a和II-b
一些实施方案提供了具有下列结构之一的发色团：
其中i为0至100的整数。在一些实施方案中，i为0至50、0至30、0至10、0至5或0至3的整数。在一些实施方案中，i为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
在式II-a和II-b中，Ar为任选取代的芳基或任选取代的杂芳基。在一些实施方案中，在2H-苯并[d][1，2，3]三唑环体系的N-2位置被酰胺基或环亚氨基取代的芳基提供了出乎意料的和改进的益处。
在式II-a和II-b中，R4为或任选取代的环亚氨基；R1各自独立地选自H、烷基、烯基、芳基、杂芳基、芳烷基、烷芳基；R3各自独立地选自任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基；或者R1和R3可连接在一起以形成环。
在一些实施方案中，R4为任选取代的环亚氨基，其选自：
且其中R’各自为任选取代的烷基或任选取代的芳基；且X为任选取代的杂烷基。
在式II-a和II-b中，R2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基。
在式II-a和II-b中，D1和D2各自独立地选自氢、任选取代的烷氧基、任选取代的芳氧基、任选取代的酰氧基、任选取代的烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的氨基、酰胺基、环酰胺基和环亚氨基，条件是D1和D2不都是氢。
在式II-a和II-b中，Li独立地选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚炔基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基。
在一些实施方案中，至少一个Li选自：1，2-乙烯、乙炔、1，4-亚苯基、1，1’-联苯基-4，4’-二基、萘-2，6-二基、萘-1，4-二基、9H-芴-2，7-二基、苝-3，9-二基、苝-3，10-二基或芘-1，6-二基、1H-吡咯-2，5-二基、呋喃-2，5-二基、噻吩-2，5-二基、噻吩并[3，2-b]噻吩-2，5-二基、苯并[c]噻吩-1，3-二基、二苯并[b，d]噻吩-2，8-二基、9H-咔唑-3，6-二基、9H-咔唑-2，7-二基、二苯并[b，d]呋喃-2，8-二基、10H-吩噻嗪-3，7-二基和10H-吩噻嗪-2，8-二基；其中各个部分为任选取代的。
式III-a和III-b
一些实施方案提供了具有下列结构之一的发色团：
在式(III-a)和(III-b)中在2H-苯并[d][1，2，3]三唑环体系的N-2位置放置烷基连同C-4和C-7位置的取代的苯基提供出乎意料的和改进的益处。在式III-a和III-b中，i为0至100的整数。在一些实施方案中，i为0至50、0至30、0至10、0至5或0至3的整数。在一些实施方案中，i为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
在式III-a和III-b中，A0和Ai各自独立地选自任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的杂烷基、任选取代的酰胺基、任选取代的烷氧基、任选取代的羰基和任选取代的羧基。
在一些实施方案中，A0和Ai各自独立地为未取代的烷基或被选自-NRR”、-OR、-COOR、-COR、-CONHR、-CONRR”、卤素和-CN的部分所取代的烷基；其中R为C1-C20烷基，且R”为氢或C1-C20烷基。在一些实施方案中，任选取代的烷基可为任选取代的C1-C40烷基。在一些实施方案中，A0和Ai各自独立地为C1-C40烷基或C1-C20卤代烷基。
在一些实施方案中，A0和Ai各自独立地为C1-C20卤代烷基、C1-C40芳基烷基或C1-C20烯基。
在式III-a和III-b中，各个R5独立地选自任选取代的烷氧基、任选取代的芳氧基、任选取代的酰氧基和氨基。在一些实施方案中，R5可在邻位和/或对位与苯环连接。在一些实施方案中，R5可为由式OCnH2n+1(其中n＝1-40)表示的烷氧基。在一些实施方案中，R5可为由下式代表的芳氧基：ArO或O-CR-OAr(其中R为烷基)、取代的烷基、芳基、或杂芳基，且Ar为任何取代的或未取代的芳基、或取代的或未取代的杂芳基。在一些实施方案中，R5可为由式OCOCnH2n+1(其中n＝1-40)代示的酰氧基。
在式III-a和III-b中，A2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基、酮、酯和其中Ar为任选取代的芳基或任选取代的杂芳基、R1选自H、烷基、烯基、芳基、杂芳基、芳烷基、烷芳基；且R2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基、酮和酯；或R1和R2可连接在一起以形成环。
在式III-a和III-b中，Li独立地选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚炔基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基。
在一些实施方案中，至少一个Li选自：1，2-乙烯、乙炔、1，4-亚苯基、1，1’-联苯基-4，4’-二基、萘-2，6-二基、萘-1，4-二基、9H-芴-2，7-二基、苝-3，9-二基、苝-3，10-二基或芘-1，6-二基、1H-吡咯-2，5-二基、呋喃-2，5-二基、噻吩-2，5-二基、噻吩并[3，2-b]噻吩-2，5-二基、苯并[c]噻吩-1，3-二基、二苯并[b，d]噻吩-2，8-二基、9H-咔唑-3，6-二基、9H-咔唑-2，7-二基、二苯并[b，d]呋喃-2，8-二基、10H-吩噻嗪-3，7-二基和10H-吩噻嗪-2，8-二基；其中各个部分为任选取代的。
式IV
一些实施方案提供了具有下列结构的发色团：
其中i为0至100的整数。在一些实施方案中，i为0至50、0至30、0至10、0至5或0至3的整数。在一些实施方案中，i为0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
在式IV中，Z和Zi各自独立地选自-O-、-S-、-Se-、-Te-、-NR6-、-CR6＝CR6-和-CR6＝N-，其中R6为氢、任选取代的C1-C6烷基或任选取代的C1-C10芳基；且
在式IV中，D1和D2独立地选自任选取代的烷氧基、任选取代的芳氧基、任选取代的酰氧基、任选取代的烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的氨基、酰胺基、环酰胺基和环亚氨基；j为O、1或2且k为O、1或2。在一些实施方案中，-C(＝O)Y1和-C(＝O)Y2基团可与D1和D2的任选取代的部分的取代基连接。
在式IV中，Y1和Y2独立地选自任选取代的芳基、任选取代的烷基、任选取代的环烷基、任选取代的烷氧基和任选取代的氨基；且
在式IV中，Li独立地选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚炔基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基。
在一些实施方案中，至少一个Li选自：1，2-乙烯、乙炔、1，4-亚苯基、1，1’-联苯基-4，4’-二基、萘-2，6-二基、萘-1，4-二基、9H-芴-2，7-二基、苝-3，9-二基、苝-3，10-二基或芘-1，6-二基、1H-吡咯-2，5-二基、呋喃-2，5-二基、噻吩-2，5-二基、噻吩并[3，2-b]噻吩-2，5-二基、苯并[c]噻吩-1，3-二基、二苯并[b，d]噻吩-2，8-二基、9H-咔唑-3，6-二基、9H-咔唑-2，7-二基、二苯并[b，d]呋喃-2，8-二基、10H-吩噻嗪-3，7-二基和10H-吩噻嗪-2，8-二基；其中各个部分为任选取代的。
关于任何上述式中的Li，电子连接基团代表共轭电子体系，其可为中性的或者自身充当电子供体。在一些实施方案中，下面提供一些实例，其可包含或可不含另外连接的取代基。
等。
式V-a和V-b
一些实施方案提供了由下列式(V-a)或式(V-b)代表的苝二酯衍生物：
其中式(V-a)中的R1和R1’各自独立地选自氢、C1-C10烷基、C3-C10环烷基、C1-C10烷氧基、C6-C18芳基和C6-C20芳烷基；式(V-a)中的m和n各自独立地为1至5；且式(V-b)中的R2和R2’各自独立地选自C6-C18芳基和C6-C20芳烷基。在一些实施方案中，如果式(V-b)在苝环的4-位上存在一个氰基，则在苝环的10-位上不存在另外的氰基。在一些实施方案中，如果式(V-b)在苝环的10-位上存在一个氰基，则在苝环的4-位上不存在另外的氰基。
在一些实施方案中，R1和R1’独立地选自氢、C1-C6烷基、C2-C6烷氧基烷基和C6-C18芳基。在一些实施方案中，R1和R1’各自独立地选自异丙基、异丁基、异己基、异辛基、2-乙基-己基、二苯基甲基、三苯甲基和二苯基。在一些实施方案中，R2和R2’独立地选自二苯基甲基、三苯甲基和二苯基。在一些实施方案中，式(V-a)中的各个m和n独立地为1至4。
能通过已知方法制备由式(V-a)或式(V-b)表示的苝二酯衍生物，例如在第WO 2012/094409号国际公开中描述的那些，其内容以它们的整体通过引用并入本文。
在几个实施方案中，波长转换层包含多于一种发色团，例如、至少两种不同的发色团。根据待连接的太阳能模块结构，在波长转换层中可能需要具有多个发色团。例如，在约500nm波长下具有最佳光电转换的太阳能模块体系中，通过将其他波长的光子转换为500nm波长能提高这种体系的效率。在这种情况下，第一发色团可起作用以将具有约400nm至约450nm的波长的光子转换为约500nm波长的光子，并且第二发色团可起作用以将具有约450nm至约475nm波长的光子转换为约500nm波长的光子。可基于使用的发色团选择特定波长对照。
在若干实施方案中，在相同层内，例如在波长转换层中，将两个或多个发色团混合在一起。在几个实施方案中，两个或多个发色团位于结构内的隔离层或子层中。例如，波长转换层包括第一发色团和玻璃板之间的另外的聚合物子层并且波长转换层包括第二发色团。
发色团能为上转换的或下转换的。在几个实施方案中，至少一种发色团可为上转换发色团，意为将光子从较低能量(较长波长)转换为较高能量(较短波长)的发色团。上转换染料可包括吸收约975nm的红外(IR)区域内的波长的光子并且在可见光区域(400-700nm)再发射的稀土材料，例如，yb3+、Tm3+、Er3+、Ho3+和NaYF4。另外的上转换材料在第6,654,161号和第6,139,210号美国专利以及在Indian Journal ofPure and Applied Physics(印度纯净和应用物理期刊)，第33卷，第169-178页，(1995)中描述，其以它们的整体通过引用并入本文。在若干实施方案中，至少一种发色团可为下移发色团，意思是将较高能量(较短波长)的光子转换为较低能量(较长波长)的发色团。在几个实施方案中，下移发色团可为如上所述的苝、苯并三唑或苯并噻二唑的衍生物，并且在第61/430,053号、第61/485,093号、第61/539,392号和第61/567,534号美国临时专利申请中描述。在几个实施方案中，波长转换层包括上转换发色团和下移发色团二者。
在几个实施方案中，结构的波长转换层还包含一种或多种敏化剂。在几个实施方案中，敏化剂包括纳米颗粒、纳米金属、纳米线或碳纳米管。在几个实施方案中，敏化剂包括富勒烯。在几个实施方案中，富勒烯选自任选取代的C60、任选取代的C70、任选取代的C84、任选取代的单壁碳纳米管和任选取代的多壁碳纳米管。在几个实施方案中，富勒烯选自[6，6]-苯基-C61-丁酸-甲酯、[6，6]-苯基-C71-丁酸-甲酯和[6，6]-苯基-C85-丁酸-甲酯。在几个实施方案中，敏化剂选自任选取代的酞菁、任选取代的苝、任选取代的卟啉和任选取代的三联并苯(terrylene)。在几个实施方案中，结构的波长转换层还包含敏化剂的组合，其中敏化剂的组合选自任选取代的富勒烯、任选取代的酞菁、任选取代的苝、任选取代的卟啉和任选取代的三联并苯。
在几个实施方案中，结构的波长转换层以基于组合物的总重量的约0.01重量％至约5重量％的量包含敏化剂。
在几个实施方案中，结构的波长转换层还包含一种或多种增塑剂。在几个实施方案中，增塑剂选自N-烷基咔唑衍生物和三苯基胺衍生物。
在结构的几个实施方案中，玻璃板可包含选自低铁玻璃、硼硅酸盐玻璃或钠钙玻璃的组合物。权利要求1至36中任一项所述的结构，其中玻璃板的厚度为约50μm至约5mm。在结构的几个实施方案中，玻璃板的组合物还可另外包含强UV吸收剂以阻止有害高能量辐射进入太阳能电池。
在结构几个实施方案中，可使用附加材料或层，例如玻璃顶片、可拆卸衬垫、边缘密封带、框架材料、聚合物材料或将附加层与体系粘结的粘合层。在几个实施方案中，结构还包含含UV吸收剂的附加的聚合物层。
在结构的若干实施方案中，波长转换层的组合物还包含UV稳定剂、抗氧化剂或吸收剂。在几个实施方案中，波长转换层的厚度为约10μm至约2mm。
在若干实施方案中，结构还包含粘合层。在若干实施方案中，粘合层将波长转换层粘结于玻璃板。在若干实施方案中，粘合层将玻璃板粘结于太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置的光入射表面。在若干实施方案中，粘合层用于将附加层粘结于结构，例如可拆卸衬垫或聚合物膜。可使用各种类型的粘结剂。在若干实施方案中，粘合层包含选自橡胶、丙烯酸酯(acrylic)、硅酮、乙烯基烷基醚、聚酯、聚酰胺、聚氨基甲酸酯、氟、环氧树脂、乙烯乙酸乙烯酯及其组合的物质。粘结剂能为永久的或非永久的。在若干实施方案中，粘合层的厚度为约1μm至100μm。在若干实施方案中，粘合层的折射率为约1.4至约1.7。
包含玻璃板上的波长转换层的结构还可包括附加层。例如，可包括附加聚合物膜或粘合层。在若干实施方案中，结构还包含含UV吸收剂的附加聚合物层，所述含UV吸收剂可起作用以阻止高能量辐射并且防止发色团化合物的光降解。还可包含其他层以进一步提高太阳能模块的光电转换效率。例如，结构可另外具有微结构层，设计以通过减少光子向环境的损失进一步提高太阳能模块的太阳能采收效率和在偏离太阳能模块装置的光电转换层的方向的波长转换，所述光子常在吸收后从发色团再发射(参见第61/555,799号美国临时专利申请，其通过引用并入本文)。在表面(即，金字塔或圆锥体)上具有微观结构的层可增加进入器件的光电转换层的光子的内反射和折射，进一步提高装置的太阳能采收效率。还可将附加层合并入压敏粘结剂类型的波长转换带中。
包含玻璃板上的波长转换层的结构还可包含一个或多个可拆卸衬垫，其中可将可拆卸衬垫粘结在波长转换层上和/或粘结在玻璃板上并当结构被安装在太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置时被适当地去除。在若干实施方案中，可设计可拆卸衬垫以保护波长转换层。在若干实施方案中，可设计可拆卸衬垫以防止光子渗透至结构中，以便波长转换层直至去除衬垫都无法光降解。能从迄今已经用作可拆卸衬垫的类型中适当地选择可用于本发明的可拆卸衬垫，而不受任何特殊限制。可拆卸衬垫的具体实例包括诸如聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二酯和聚酯膜的塑料膜；诸如玻璃纸、涂布纸和层压纸产品的纸产品；诸如织物和无纺布片的多孔材料片；和诸如网、发泡片、金属箔及其层压制品的各种薄体。优选使用任何一种塑料膜，因为它的表面平坦度或光滑度是优异的。如果膜能保护所述结构，则膜不局限于任何特殊种类。在若干实施方案中，可拆卸衬垫包括选自氟聚合物、聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚丁烯、聚丁二烯、聚甲基戊烯、聚氯乙烯、氯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁烯酯、聚氨基甲酸酯、乙烯乙酸乙烯酯、玻璃纸、涂布纸、层压纸、织物、无纺布片或金属箔的材料。在若干实施方案中，可拆卸衬垫的厚度为约10μm至约100μm。
在若干实施方案中，通过首先合成液体或凝胶形式的发色团/聚合物溶液，使用诸如旋转涂布或落模铸造的标准应用方法将发色团/聚合物溶液涂覆于玻璃板，然后如由配方设计所确定的，将发色团/聚合物溶液固化为固体形式(即，热处理、UV暴露等)形成其中波长转换层包含至少一种发色团和光学透明的聚合物基体的包含玻璃板上的波长转换层的结构。
在另一实施方案中，通过首先合成发色团/聚合物薄膜，然后使用光学透明和光稳定的粘结剂和/或层压机将发色团/聚合物薄膜粘结于玻璃板形成其中波长转换层包含至少一种发色团和光学透明的聚合物基体的包含玻璃板上的波长转换层的结构。
在图1所示的一些实施方案中，结构包含玻璃板101上的波长转换层100，其中波长转换层包含透明聚合物基体和至少一种发色团。
在图2所示的一些实施方案中，包含玻璃板101上的波长转换层100的结构还包含在波长转换层和玻璃板之间的粘合层102，其中波长转换层包含聚合物基体和至少一种发色团。
在图3所示的一些实施方案中，包含玻璃板101上的波长转换层100的结构还包含设计以防止氧和水分渗入波长转换层的保护聚合物层103，其中波长转换层包含聚合物基体和至少一种发色团。
在图4所示的一些实施方案中，包含玻璃板101上的波长转换层100的结构还包含保护聚合物层103，其包含防止高能量光子接触波长转换层的UV吸收剂104，其中波长转换层包含聚合物基体和至少一种发色团。
在图5所示的一些实施方案中，包含玻璃板101上的波长转换层100的结构还包含波长转换层上部的可拆卸衬垫105以保护它免受光降解。可在将结构安装在太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置之前或之后去除可拆卸衬垫以允许光子通过到达器件。
在图6所示的一些实施方案中，包含玻璃板101上的波长转换层100的结构还包含波长转换层上部和玻璃板下部的可拆卸衬垫105以防止其光降解。可在将结构安装在太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置之前或之后去除可拆卸衬垫以允许光子通过到达器件。
在本发明的另一方面中，改善太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置的性能的方法包括将包含本文公开的玻璃板上的波长转换层的结构应用于太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置。在所述方法的若干实施方案中，使用层压机将结构应用于太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置。在若干实施方案中，使用透明光稳定粘结剂将结构应用于太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置。能改进诸如硅基器件、III-V或II-VI PN连接器件、铜-铟-镓-硒(CIGS)薄膜器件、有机敏化剂器件、有机薄膜器件、或硫化镉/碲化镉(CdS/CdTe)薄膜器件的器件。在所述方法的若干实施方案中，太阳能电池板包含至少一种包含硫化镉/碲化镉太阳能电池的光伏装置或太阳能电池。在若干实施方案中，光伏装置或太阳能电池包含铜铟镓二硒太阳能电池。在若干实施方案中，光伏或太阳能电池包含III-V或II-VI PN连接器件。在若干实施方案中，光伏或太阳能电池包含有机敏化剂器件。在若干实施方案中，光伏或太阳能电池包含有机薄膜器件。在若干实施方案中，光伏装置或太阳能电池包含无定形硅(a-Si)太阳能电池。在若干实施方案中，光伏装置或太阳能电池包含微晶硅(μc-Si)太阳能电池。在若干实施方案中，光伏装置或太阳能电池包含微晶硅(c-Si)太阳能电池。
在图7和图8所示的一些实施方案中，将包含玻璃板101上的波长转换层100的结构应用于包含多个在封装材料108中排列的太阳能电池107的太阳能电池板106。结构提高了太阳能电池板的太阳能采收效率。
本发明的目的是提供包含玻璃板上的波长转换层的结构，其可适于应用于太阳能电池、光伏装置、太阳能模块和太阳能电池板。通过使用该结构，我们预期光转换效率可提高。
用于形成包含玻璃板上的波长转换层的结构的合成方法不受限制，但可按照下面详细描述的方案1和方案2描述的示例性合成步骤。
方案1：用于形成WLC层的湿处理一般步骤
在若干实施方案中，将包含至少一种发色团和光学透明聚合物基体的波长转换层100安装在玻璃板上。通过以下步骤制造波长转换层：(i)在诸如四氯乙烯(TCE)、环戊酮、二氧六环等的溶剂中使用溶解的聚合物粉末以预定比例制备聚合物溶液；(ii)通过以预定重量比混合聚合物溶液与发色团以获得包含发色团的聚合物溶液制备包含聚合物混合物的发色团溶液；(iii)通过在玻璃板上直接浇铸包含发色团的聚合物溶液，然后在2小时内从室温至高达100℃热处理基体，通过在130℃下进一步真空加热过夜完全去除剩余的溶剂形成发色团/聚合物膜以及(iv)能通过改变发色团/聚合物溶液浓度和蒸发速度控制层厚度为0.1μm至1mm。
方案2：用于形成WLC材料的干燥处理一般步骤
在若干实施方案中，将包含至少一种发色团和光学透明聚合物基体的波长转换层100安装在玻璃板上。通过以下步骤制造波长转换层：(i)在一定温度下通过混合器以预定比例将聚合物粉末或颗粒和发色团粉末混合在一起；(ii)在一定温度下将混合物脱气1-8小时；(iii)然后使用挤出机形成层；(v)挤出机控制层厚度为1μm至1mm。
一旦形成波长转换层，就能使用光学透明和光稳定粘结剂将其粘结于玻璃板。
出于概述本发明的方面和超过相关技术实现的优点的目的，在本公开中描述本发明的一些目的和优点。当然，应当理解根据本发明的任何特定实施方案不一定实现所有这样的目的或优点。因此，例如，本领域技术人员知道可以实现或最佳化如本文教导的一个优点或一组优点而不必实现可能在本文教导或建议的其他目的或优点的方式来实施或实现本发明。
通过下面详细描述的实施例，本发明的其他方面、特征和优点变得明显。
实施例
针对优选实施方案来说明实施方案，所述优选实施方案不意图限制本发明。除非另外规定，在本公开中，列举的取代基包括进一步取代的和未取代的基团二者。此外，在其中未规定条件和/或结构的本公开中，本领域技术人员根据本公开能容易地提供这类条件和/或结构作为常规实验的主题。
a)发色团化合物的合成
可根据第61/430,053号、第61/485,093号、第61/539,392号和第61/567,534号美国临时专利申请中描述的方法合成下移发色团化合物。
b)在玻璃板上湿处理合成WLC
在若干实施方案中，将包含至少一种发色团和光学透明聚合物基体的波长转换层100安装在玻璃板上。通过以下制造波长转换层：(i)使用在环戊酮中稀释的聚合物粉末制备20wt％聚乙烯醇缩丁醛(PVB)(Aldrich并且直接使用)聚合物溶液；(ii)通过以0.3wt％的重量比(发色团/PVB)混合PVB聚合物溶液与合成的发色团以获得包含发色团的聚合物溶液来制备包含发色团的PVB基体；(iii)通过在玻璃基体上直接浇铸包含发色团的聚合物溶液，然后在2小时内从室温至高达100℃来热处理基体，通过在130℃下进一步真空加热过夜完全去除剩余溶剂来形成发色团/聚合物膜以及(iv)在水下剥离发色团/聚合物膜，然后在使用前干燥独立的聚合物膜。在将膜干燥后，将它热压成约250μm厚度的波长转换层。
c)将结构应用至太阳能电池
然后，在若干实施方案中，在130℃下在真空下使用层压机将包含玻璃板上的波长转换膜的结构层压在商业晶体硅太阳能电池上，波长转换层作为前表面，与图7所示结构相似。
d)效率提高的检测
通过Newport 400W全光谱太阳能模拟器体系检测太阳能电池光电转换效率。通过2cm×2cm校正参照单晶硅太阳能电池将光强度调整为一个太阳(AM1.5G)。然后，在相同辐射下进行晶体硅太阳能电池的I-V表征并通过安装在模拟器中的Newport软件程序计算其效率。在测定电池的独立效率后，检测具有包含玻璃板上的波长转换层的结构的电池效率提高。将结构切割成与晶体硅太阳能电池的入射光活动窗口的相同形状和尺寸，并使用上述方法应用于晶体硅太阳能电池的入射光前玻璃基体。
使用下列方程式测定具有附加膜的太阳能电池的效率提高：
效率提高＝(η电池+膜-η电池)/η电池*100％
使用应用结构的效率提高根据波长转换膜中使用的发色团。在一些实施方案中，包含玻璃板上的波长转换膜的结构的应用的晶体硅太阳能电池的效率提高大于2％。在一些实施方案中，效率提高大于4％。在一些实施方案中，效率提高大于5％。
实施例2
除了干燥处理技术用于制造下面定义的波长转换层之外，实施例2按照实施例1步骤a-d中给出的相同步骤。
b)在玻璃板上干燥处理合成WLC
在若干实施方案中，使用干燥处理技术在玻璃板上制造包含至少一种发色团和光学透明聚合物基体的波长转换层100。
通过以下步骤制造波长转换层：(i)在170℃下在混合器中以0.3％重量比的预定比例混合PVB粉末与发色团；(ii)在150℃下将混合物脱气1-8小时；(iii)然后，在120℃下使用挤出机或热压缩形成层；(iv)层厚度为250μm，所述层厚度通过挤出机控制。一旦形成波长转换层，就使用层压机将它层压在约3mm厚玻璃板上。
实施例2结构的效率提高也依赖波长转换膜中使用的发色团。在一些实施方案中，包含玻璃板上的波长转换膜的结构的应用的晶体硅太阳能电池的效率提高大于2％。在一些实施方案中，效率提高大于4％。在一些实施方案中，效率提高大于5％。
本发明的目的是提供包含玻璃板上的波长转换层的结构，其可适于直接应用于太阳能电池、光伏装置、太阳能模块和太阳能电池板的光入射表面。如上述实施例例示的，该结构的使用提高了太阳能电池的光转换效率。
为了概述本发明的方面和超过相关技术实现的优点的目的，在本公开中描述本发明的一些目的和优点。当然，应当理解根据本发明的任何特定实施方案不一定实现所有这样的目的或优点。因此，例如，本领域技术人员知道可以实现或最佳化如本文教导的一个优点或一组优点而不必实现可能在本文教导或建议的其他目的或优点的方式实施或实现本发明。
本领域技术人员理解在不偏离本发明的主旨的情况下，能进行许多和各种修改。因此，应当清楚地理解，本发明的形式仅为例示性的并且不意图限制本发明的范围。

Claims (50)

1.波长转换装置，其包括：
玻璃板；和
第一波长转换层，其在所述玻璃板上，其中所述波长转换层包括至少一种发色团和聚合物基体。
2.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述聚合物基体为光学透明的。
3.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述聚合物基体由选自聚对苯二甲酸乙二酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯四氟乙烯、聚酰亚胺、无定形聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅氧烷溶胶凝胶、聚氨基甲酸酯、聚丙烯酸酯及其组合的物质形成。
4.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述聚合物基体包括至少一种选自主体聚合物、共聚物、主体聚合物和共聚物、多聚合物、多聚合物和共聚物以及多共聚物的聚合物。
5.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述聚合物基体具有约1.4至约1.7的折射率。
6.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述至少一种发色团以约0.01wt％至约3wt％的量存在于所述第一波长转换层的聚合物基体中。
7.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述至少一种发色团以约0.05wt％至约2wt％的量存在于所述第一波长转换层的聚合物基体中。
8.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述至少一种发色团以约0.1wt％至约1wt％的量存在于所述第一波长转换层的聚合物基体中。
9.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述第一波长转换层包含两种或多种发色团。
10.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述至少一种发色团为上转换发色团。
11.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述至少一种发色团为下移发色团。
12.如权利要求1所述的波长转换装置，还包括第二波长转换层。
13.如权利要求12所述的波长转换装置，其中所述第二波长转换层包括至少一种与所述第一波长转换层中的至少一种发色团相同或不同的发色团。
14.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述第一波长转换层中的至少一种发色团为有机染料。
15.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述第一波长转换层中的至少一种发色团选自苝染料、苯并三唑染料和苯并噻二唑染料。
16.如权利要求1所述的波长转换装置，其中第一波长转换层还包含一种或多种敏化剂。
17.如权利要求16所述的波长转换装置，其中所述一种或多种敏化剂选自包含纳米颗粒、纳米金属、纳米线、碳纳米管、富勒烯、任选取代的富勒烯、任选取代的酞菁、任选取代的苝、任选取代的卟啉、任选取代的三联并苯及其组合的组。
18.如权利要求17所述的波长转换装置，其中所述一种或多种敏化剂为选自任选取代的C60、任选取代的C70、任选取代的C84、任选取代的单壁碳纳米管和任选取代的多壁碳纳米管的富勒烯。
19.如权利要求18所述的波长转换装置，其中所述一种或多种敏化剂为选自[6，6]-苯基-C61-丁酸-甲酯、[6，6]-苯基-C71-丁酸-甲酯和[6，6]-苯基-C85-丁酸-甲酯的富勒烯。
20.如权利要求16所述的波长转换装置，其中所述组合物以基于所述组合物的总重量的约0.01重量％至约5重量％的量包含敏化剂。
21.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述第一波长转换层还包含一种或多种增塑剂。
22.如权利要求21所述的波长转换装置，其中所述增塑剂选自N-烷基咔唑衍生物和三苯基胺衍生物。
23.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述第一波长转换层还包含UV稳定剂、抗氧化剂或UV吸收剂。
24.如权利要求1所述的波长转换装置，其还包含一种或多种附加层，所述附加层各自选自玻璃片、可拆卸衬垫、边缘密封带、框架材料、聚合物材料和粘合层。
25.如权利要求1所述的波长转换装置，其还包含所述玻璃板和所述第一波长转换层之间的粘合层。
26.如权利要求25所述的波长转换装置，其中所述粘合层包含丙烯酸、乙烯乙酸乙烯酯或聚氨基甲酸酯。
27.如权利要求25所述的波长转换装置，其中所述粘合层的厚度为约1μm至约100μm。
28.如权利要求25所述的波长转换装置，其中所述粘合层的折射率为约1.4至约1.7。
29.如权利要求28所述的波长转换装置，其中所述粘合层的折射率为约1.45至约1.55。
30.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述波长转换装置还包括附加的包含UV吸收剂的聚合物层。
31.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述第一波长转换层的厚度为约10μm至约2mm。
32.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述玻璃板包含选自低铁玻璃、硼硅酸盐玻璃或钠钙玻璃的材料。
33.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述玻璃板还包含UV吸收剂。
34.如权利要求1所述的波长转换装置，其中所述玻璃板的厚度为约50μm至约5mm。
35.如权利要求1所述的波长转换装置，其还包含至少一种可拆卸衬垫。
36.如权利要求35所述的波长转换装置，其中所述可拆卸衬垫与所述第一波长转换层、所述玻璃板或二者连接。
37.如权利要求35所述的波长转换装置，其中所述可拆卸衬垫包含塑料膜。
38.如权利要求35所述的波长转换装置，其中所述可拆卸衬垫选自：氟聚合物、聚对苯二甲酸乙二酯、聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚丁烯、聚丁二烯、聚甲基戊烯、聚氯乙烯、氯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚氨基甲酸酯、乙烯乙酸乙烯酯、玻璃纸、涂布纸、层压纸、织物、无纺布片和金属箔。
39.如权利要求35所述的波长转换装置，其中所述可拆卸衬垫的厚度为约10μm至约100μm。
40.如权利要求1至39中任一权利要求所述的波长转换装置，其中所述第一波长转换层中的至少一种发色团由式(I-a)或(I-b)代表：
其中：
i为0至100的整数；
A0和Ai各自独立地选自任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的杂烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的氨基、任选取代的酰胺基、任选取代的环酰胺基、任选取代的环亚氨基、任选取代的烷氧基和任选取代的羧基以及任选取代的羰基；
A2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基、酮、酯和
其中Ar为任选取代的芳基或任选取代的杂芳基；R1选自H、烷基、烯基、芳基、杂芳基、芳烷基、烷芳基；且R2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基、酮和酯；或者R1和R2可连接在一起以形成环；
D1和D2独立地选自氢、任选取代的烷氧基、任选取代的芳氧基、任选取代的酰氧基、任选取代的烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的氨基、酰胺基、环酰胺基和环亚氨基，条件是D1和D2不都是氢；且
Li独立地选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚炔基、任选取代的亚芳基和任选取代的杂亚芳基。
41.如权利要求1至39中任一权利要求所述的波长转换装置，其中所述第一波长转换层中的至少一种发色团由式(II-a)或(II-b)代表：
其中：
i为0至100的整数；
Ar为任选取代的芳基或任选取代的杂芳基；
R4为或任选取代的环亚氨基；
R1各自独立地选自H、烷基、烯基、芳基、杂芳基、芳烷基和烷芳基；
R3各自独立地选自任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的芳基和任选取代的杂芳基；或R1和R3可连接在一起以形成环；
R2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基；
D1和D2各自独立地选自氢、任选取代的烷氧基、任选取代的芳氧基、任选取代的酰氧基、任选取代的烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的氨基、酰胺基、环酰胺基和环亚氨基，条件是D1和D2不都为氢；且
Li独立地选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚炔基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基。
42.如权利要求1至39中任一权利要求所述的波长转换装置，其中所述第一波长转换层中的至少一种发色团由式(III-a)或(III-b)代表：
其中：
i为0至100的整数；
A0和Ai各自独立地选自任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的杂烷基、任选取代的酰胺基、任选取代的烷氧基、任选取代的羰基和任选取代的羧基；
各个R5独立地选自任选取代的烷氧基、任选取代的芳氧基、任选取代的酰氧基、和氨基；
A2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基、酮、酯和
其中Ar为任选取代的芳基或任选取代的杂芳基；R1选自H、烷基、烯基、芳基、杂芳基、芳烷基、烷芳基；且R2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基、酮和酯；或者R1和R2可连接在一起以形成环；且
Li独立地选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚炔基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基。
43.如权利要求1至39中任一权利要求所述的波长转换装置，其中所述第一波长转换层中的至少一种发色团由式(IV)代表：
其中，
i为0至100的整数；
Z和Zi各自独立地选自-O-、-S-、-Se-、-Te-、-NR6-、-CR6＝CR6-和-CR6＝N-，其中R6为氢，任选取代的C1-C6烷基或任选取代的C1-C10芳基；且
D1和D2独立地选自任选取代的烷氧基、任选取代的芳氧基、任选取代的酰氧基、任选取代的烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的氨基、酰胺基、环酰胺基和环亚氨基；
j为0、1或2，且k为0、1或2；
Y1和Y2独立地选自任选取代的芳基、任选取代的烷基、任选取代的环烷基、任选取代的烷氧基和任选取代的氨基；且
Li独立地选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚炔基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基。
44.如权利要求1至39中任一权利要求所述的波长转换装置，其中所述第一波长转换层中的至少一种发色团为由下列式(V-a)或式(V-b)代表的苝二酯衍生物：
其中式(V-a)中的R1和R1’各自独立地选自氢、C1-C10烷基、C3-C10环烷基、C1-C10烷氧基、C6-C18芳基和C6-C20芳烷基；式(V-a)中的m和n各自独立地为1至5；且式(V-b)中的R2和R2’各自独立地选自C6-C18芳基和C6-C20芳烷基。
45.形成权利要求1至44中任一权利要求所述的波长转换装置的方法，其包括如下步骤：
配制包含溶于溶剂中的聚合物材料和至少一种发色团的溶液；
在所述玻璃板上直接旋转涂布所述溶液以获得波长转换层；和
通过在烘箱中干燥所述波长转换装置从所述波长转换层去除所述溶剂。
46.形成权利要求1至44中任一权利要求所述的波长转换装置的方法，其包括如下步骤：
将粉状聚合物材料和一种或多种发色团混合以形成混合物；
使用挤出机加热所述混合物以形成波长转换层；和
使用层压机将所述波长转换层直接应用于玻璃板。
47.改善太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置的性能的方法，其包括：
将权利要求1至44中任一权利要求所述的波长转换装置直接应用在太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置的光入射表面上。
48.如权利要求47所述的方法，其中所述太阳能电池板或太阳能电池包括至少一种选自硅基器件、III-V或II-VI PN连接器件、铜-铟-镓-硒(CIGS)薄膜器件、有机敏化剂器件、有机薄膜器件和硫化镉/碲化镉(CdS/CdTe)薄膜器件的器件。
49.如权利要求47所述的方法，其中所述太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置的光入射表面包含玻璃或聚合物。
50.如权利要求47所述的方法，其中采用粘结层将所述波长转换装置应用于所述光入射表面。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9287419B2 (en) 2011-01-05 2016-03-15 Nitto Denko Corporation Wavelength conversion perylene diester chromophores and luminescent films
EP2760941A2 (en) 2011-09-26 2014-08-06 Nitto Denko Corporation Highly-fluorescent and photo-stable chromophores for enhanced solar harvesting efficiency
CN103415589B (zh) 2011-10-05 2016-08-10 日东电工株式会社 具有提高日光采集效率的压敏粘附层的波长转换膜
CN103339221B (zh) 2011-12-06 2015-11-25 日东电工株式会社 作为太阳能模组系统所用封装的提高日光采集效率的波长转换材料
EP2888337A1 (en) 2012-08-23 2015-07-01 Koninklijke Philips N.V. Stabilized wavelength converting element
CN103923578A (zh) * 2013-01-10 2014-07-16 杜邦公司 包括含氟弹性体的导电粘合剂
CN103928077B (zh) * 2013-01-10 2017-06-06 杜邦公司 含有共混弹性体的导电粘合剂
US10032944B2 (en) * 2013-10-25 2018-07-24 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Transparent cover for solar cells and modules
DE102014100837A1 (de) * 2014-01-24 2015-07-30 Osram Opto Semiconductors Gmbh Lichtemittierendes Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Bauelements
US9978951B2 (en) 2014-03-31 2018-05-22 Sony Corporation Perylene-based materials for organic photoelectric conversion layers
WO2016055669A1 (es) * 2014-10-08 2016-04-14 Universidad De La Laguna Colector fotovoltaico
JP6506392B2 (ja) * 2015-05-29 2019-04-24 富士フイルム株式会社 波長変換部材及びそれを備えたバックライトユニット、液晶表示装置
CN107735700A (zh) * 2015-08-19 2018-02-23 松下知识产权经营株式会社 波长转换滤波器和其制造方法以及太阳能电池模块
CN105895726A (zh) * 2016-05-11 2016-08-24 徐翔星 含钙钛矿纳米晶下转换层的太阳能电池及其制备方法
CN113985691B (zh) 2020-07-27 2023-10-20 中强光电股份有限公司 波长转换装置及其制造方法
CN114958215B (zh) * 2022-06-23 2023-07-07 苏州赛伍应用技术股份有限公司 一种uv光转换封装胶膜及其制备方法
CN115044325A (zh) * 2022-07-15 2022-09-13 上海海优威应用材料技术有限公司 双层结构转光膜及应用该转光膜的光伏组件
CN116367673A (zh) * 2023-03-27 2023-06-30 深圳职业技术学院 一种有机太阳能电池活性层薄膜及其制备方法、有机太阳能电池
CN117936609A (zh) * 2024-01-25 2024-04-26 明冠新材料股份有限公司 一种0bb光伏封装用转光承载膜及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11220147A (ja) * 1998-01-30 1999-08-10 Citizen Watch Co Ltd アモルファスシリコン太陽電池
JP2001094129A (ja) * 1999-09-24 2001-04-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池
US20080245411A1 (en) * 2005-09-12 2008-10-09 Basf Se Fluorescent Solar Conversion Cells Based on Fluorescent Terylene Dyes
US20100186801A1 (en) * 2007-03-13 2010-07-29 Basf Se Photovoltaic modules with improved quantum efficiency
CN102130199A (zh) * 2010-12-14 2011-07-20 上海理工大学 太阳光波波长转换装置
CN102203951A (zh) * 2008-10-31 2011-09-28 日产化学工业株式会社 形成光电转换装置用波长转换膜的组合物、光电转换装置用波长转换膜以及光电转换装置

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3400991A1 (de) * 1984-01-13 1985-07-18 Basf Ag, 6700 Ludwigshafen Verfahren zum flaechenmaessigen konzentrieren von licht und neue farbstoffe
US6654161B2 (en) 1998-11-25 2003-11-25 University Of Central Florida Dispersed crystallite up-conversion displays
US6139210A (en) 1999-06-17 2000-10-31 Eastman Kodak Company Photographic holder assembly and album
EP1281687A4 (en) * 2000-03-06 2006-08-23 Nippon Sheet Glass Co Ltd FLAT GLASS WITH HIGH TRANSMISSION COEFFICIENT
WO2003085065A2 (en) * 2002-03-29 2003-10-16 Nitto Denko Corporation Polymer, producing method thereof, and photorefractive composition
KR100682928B1 (ko) 2005-02-03 2007-02-15 삼성전자주식회사 양자점 화합물을 포함하는 에너지 변환막 및 양자점 박막
TWI390748B (zh) 2007-03-09 2013-03-21 Light energy of the battery efficiency film
US20100294339A1 (en) 2007-07-17 2010-11-25 Miasole photovoltaic device with a luminescent down-shifting material
TWI390008B (zh) 2007-12-12 2013-03-21 Solar cells and their light-emitting conversion layer
US20110011455A1 (en) 2008-03-11 2011-01-20 Lightwave Power, Inc. Integrated solar cell with wavelength conversion layers and light guiding and concentrating layers
TW201005972A (en) 2008-07-17 2010-02-01 Nexpower Technology Corp Thin film solar cell having photo-luminescent medium coated therein and manufacturing method thereof
JP5599580B2 (ja) * 2009-06-26 2014-10-01 日東電工株式会社 太陽電池モジュール用粘着シートおよび太陽電池モジュール
US20130000719A1 (en) * 2010-03-15 2013-01-03 Ocean's King Lighting Science & Technology Co. Ltd Organic solar cell and method for manufacturing the same
JP2012001585A (ja) * 2010-06-15 2012-01-05 Sumitomo Bakelite Co Ltd 複合粒子、組成物、波長変換層および光起電装置。
US9287419B2 (en) 2011-01-05 2016-03-15 Nitto Denko Corporation Wavelength conversion perylene diester chromophores and luminescent films
EP2760941A2 (en) * 2011-09-26 2014-08-06 Nitto Denko Corporation Highly-fluorescent and photo-stable chromophores for enhanced solar harvesting efficiency

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11220147A (ja) * 1998-01-30 1999-08-10 Citizen Watch Co Ltd アモルファスシリコン太陽電池
JP2001094129A (ja) * 1999-09-24 2001-04-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池
US20080245411A1 (en) * 2005-09-12 2008-10-09 Basf Se Fluorescent Solar Conversion Cells Based on Fluorescent Terylene Dyes
US20100186801A1 (en) * 2007-03-13 2010-07-29 Basf Se Photovoltaic modules with improved quantum efficiency
CN102203951A (zh) * 2008-10-31 2011-09-28 日产化学工业株式会社 形成光电转换装置用波长转换膜的组合物、光电转换装置用波长转换膜以及光电转换装置
CN102130199A (zh) * 2010-12-14 2011-07-20 上海理工大学 太阳光波波长转换装置

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JP6126628B2 (ja) 2017-05-10
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