ITMI20111268A1 - Concentratore solare luminescente comprendente composti benzoselenadiazolici disostituiti - Google Patents

Concentratore solare luminescente comprendente composti benzoselenadiazolici disostituiti Download PDF

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ITMI20111268A1
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IT
Italy
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carbon atoms
benzoselenadiazole
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bonded
solar
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IT001268A
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Luciano Caccianotti
Roberto Fusco
Antonio Proto
Samuele Santarelli
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Eni Spa
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Description

“CONCENTRATORE SOLARE LUMINESCENTE COMPRENDENTE COMPOSTI BENZOSELENADIAZOLICI DISOSTITUITIâ€
La presente invenzione riguarda un concentratore solare luminescente (LSC – “Luminescent Solar Concentrator†) comprendente almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito.
La presente invenzione riguarda altresì l’uso di almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito nella costruzione di concentratori solari luminescenti (LSC – “Luminescent Solar Concentrators†).
La presente invenzione riguarda altresì un dispositivo fotovoltaico scelto, ad esempio, tra celle fotovoltaiche, moduli fotovoltaici, celle solari, moduli solari, sia su supporto rigido, sia su supporto flessibile, comprendente un concentratore solare luminescente (LSC – “Luminescent Solar Concentrator†) includente almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito.
E’ noto che le celle fotovoltaiche a singola giunzione non sono in grado di sfruttare efficacemente tutta la radiazione solare. Infatti, la loro efficienza à ̈ massima solo in un determinato intervallo spettrale che comprende una parte di radiazione visibile ed una parte di radiazione infrarossa.
Allo scopo di migliorare il rendimento delle celle fotovoltaiche si possono utilizzare materiali convertitori di spettro, che catturano la radiazione solare al di fuori dell’intervallo spettrale ottimale e la convertono in radiazione efficace. Con tali materiali, inoltre, si possono realizzare concentratori solari luminescenti (LSC – “Luminescent Solar Concentrators†) che consentono di incrementare ulteriormente la produzione di corrente delle celle fotovoltaiche.
Generalmente, detti concentratori solari luminescenti (LSC – “Luminescent Solar Concentrators†) sono costituiti da grandi lastre di un materiale trasparente alla radiazione solare, al cui interno sono disperse, oppure legate chimicamente a detto materiale, sostanze fluorescenti che agiscono come convertitori di spettro. Per effetto del fenomeno ottico della riflessione totale, la radiazione emessa dalle molecole fluorescenti viene “guidata†verso i sottili bordi della lastra dove viene concentrata su celle fotovoltaiche o celle solari ivi poste. In questo modo, si possono utilizzare ampie superfici di materiali a basso costo (le lastre fotoluminescenti) per concentrare la luce su piccole superfici di materiali di costo elevato (celle fotovoltaiche o celle solari).
Le caratteristiche che un composto fluorescente dovrebbe possedere per essere vantaggiosamente impiegato nella costruzione di concentratori solari luminescenti (LSC – “Luminescent Solar Concentrators†), sono molteplici e non sempre conciliabili tra loro.
In primo luogo, la frequenza della radiazione emessa per fluorescenza deve corrispondere ad un’energia superiore alla soglia al di sotto della quale il semiconduttore che costituisce il cuore della cella fotovoltaica non à ̈ più in grado di funzionare.
In secondo luogo, lo spettro di assorbimento del composto fluorescente dovrebbe essere il più esteso possibile, in modo da assorbire la maggior parte della radiazione solare incidente per poi riemetterla alla frequenza desiderata.
Inoltre, à ̈ desiderabile che l'assorbimento della radiazione solare sia molto intenso, in modo che il composto fluorescente possa svolgere il suo ruolo alle più basse concentrazioni possibili, evitandone l'impiego in quantità massicce.
Inoltre, il processo di assorbimento della radiazione solare e della sua successiva riemissione a frequenze più basse deve avere luogo con la massima efficienza possibile, minimizzando le cosiddette perdite non radiative, spesso indicate collettivamente col termine di “termalizzazione†: l'efficienza del processo à ̈ misurata dalla sua resa quantica.
Infine, à ̈ necessario che le frequenze di assorbimento e di emissione siano quanto più possibile diverse, perché altrimenti la radiazione emessa da una molecola del composto fluorescente verrebbe assorbita e, almeno in parte, diffusa dalle molecole adiacenti. Detto fenomeno, generalmente indicato come autoassorbimento, comporta inevitabilmente significative perdite di efficienza. La differenza fra le frequenze del picco a più bassa frequenza dello spettro di assorbimento e del picco della radiazione emessa, à ̈ normalmente indicata come “shift†di Stokes e misurata in nm (si misura, cioà ̈, non la differenza fra le due frequenze ma fra le due lunghezze d'onda che ad esse corrispondono). “Shift†di Stokes elevati sono assolutamente necessari per ottenere elevate efficienze dei concentratori solari luminescenti (LSC –“Luminescent Solar Concentrators†), fatta salva la già ricordata necessità che la frequenza della radiazione emessa corrisponda ad un’energia superiore alla soglia al di sotto della quale la cella fotovoltaica non à ̈ in grado di funzionare.
E’ noto che alcuni composti benzotiadiazolici, in particolare il 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB), sono composti fluorescenti utilizzabili nella costruzione di concentratori solari luminescenti (LSC –“Luminescent Solar Concentrators†). Composti di questo tipo sono stati descritti nella domanda di brevetto italiano MI 2009 A 001796 a nome della Richiedente.
Il 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB) à ̈ caratterizzato da una emissione centrata intorno a 579 nm, valore cui corrisponde un’energia ben al di sopra della soglia minima di funzionamento delle celle fotovoltaiche, soglia che, ad esempio, corrisponde a una lunghezza d'onda di circa 1100 nm per le celle più diffuse, a base di silicio. Inoltre, il suo assorbimento della radiazione luminosa à ̈ intenso ed esteso su un intervallo di lunghezze d'onda relativamente ampio, compreso indicativamente fra 550 nm (la lunghezza d'onda della radiazione verde) e l'ultravioletto. Infine, il 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB) presenta uno “shift†di Stokes pari, in soluzione di diclorometano, a 133 nm, ben più alto di quelli della maggior parte dei prodotti commerciali finora proposti per l'impiego nei concentratori solari luminescenti.
Per questi motivi, l'impiego del 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB) ha reso possibile la realizzazione di concentratori solari luminescenti (LSC – “Luminescent Solar Concentrators†) di eccellente qualità.
Il 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB), tuttavia, pur assorbendo una parte significativa dello spettro solare, presenta un assorbimento modesto nelle sue regioni a maggiore lunghezza d'onda, corrispondenti alle radiazioni gialle e rosse che, pertanto, non possono essere convertite in altre più efficacemente sfruttate dalla cella fotovoltaica. Per questo motivo à ̈ desiderabile disporre di composti fluorescenti con uno spettro di assorbimento più esteso verso il rosso.
La Richiedente si à ̈ quindi posta il problema di trovare composti aventi uno spettro di assorbimento più esteso verso il rosso.
La Richiedente ha ora trovato che composti benzoselenadiazolici disostituiti aventi una specifica formula generale (i.e. aventi formula generale (I) sotto riportata), possono essere vantaggiosamente impiegati nella costruzione di concentratori solari luminescenti (LSC – “Luminescent Solar Concentrators†). Detti concentratori solari luminescenti (LSC – “Luminescent Solar Concentrators†) possono essere vantaggiosamente utilizzati nella costruzione di dispositivi fotovoltaici quali, ad esempio, celle fotovoltaiche, moduli fotovoltaici, celle solari, moduli solari, sia su supporto rigido, sia su supporto flessibile. Detti composti benzoselenadiazolici disostituiti presentano, infatti, uno spettro di assorbimento molto più esteso verso il rosso rispetto ai composti benzotiadiazolici noti. Inoltre, detti composti benzoselenadiazolici disostituiti presentano “shift†di Stockes più elevati rispetto a quelli dei composti benzotiadiazolici noti.
Costituisce pertanto oggetto della presente invenzione un concentratore solare luminescente (LSC – “Luminescent Solar Concentrator†) comprendente almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I):
Se
R3N N
R R4 5
S
(I)
S R4
R5<R>1 R2R3
in cui:
- R1, R2, R3, R4e R5, uguali o diversi tra loro, rappresentano un atomo di idrogeno; oppure sono scelti tra gruppi alchilici C1-C20, preferibilmente C1-C10, lineari o ramificati, gruppi cicloalchilici opzionalmente sostituiti, gruppi arilici opzionalmente sostituiti, gruppi alcossilici C1-C20, preferibilmente C1-C10, lineari o ramificati, opzionalmente sostituiti;
- oppure R1e R2, possono essere eventualmente legati tra loro così da formare, insieme agli atomi di carbonio a cui sono legati, un ciclo o un sistema policiclico contenente da 3 a 14 atomi di carbonio, preferibilmente da 4 a 6 atomi di carbonio, saturo, insaturo, o aromatico, eventualmente contenente uno o più eteroatomi quali, ad esempio, ossigeno, zolfo, azoto, silicio, fosforo, selenio;
- oppure R3e R4, possono essere eventualmente legati tra loro così da formare, insieme agli atomi di carbonio a cui sono legati, un ciclo o un sistema policiclico contenente da 3 a 14 atomi di carbonio, preferibilmente da 4 a 6 atomi di carbonio, saturo, insaturo, o aromatico, eventualmente contenente uno o più eteroatomi quali, ad esempio, ossigeno, zolfo, azoto, silicio, fosforo, selenio;
- oppure R4e R5, possono essere eventualmente legati tra loro così da formare, insieme agli atomi di carbonio a cui sono legati, un ciclo o un sistema policiclico contenente da 3 a 14 atomi di carbonio, preferibilmente da 4 a 6 atomi di carbonio, saturo, insaturo, o aromatico, eventualmente contenente uno o più eteroatomi quali, ad esempio, ossigeno, zolfo, azoto, silicio, fosforo, selenio.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, in detta formula generale (I), i sostituenti R1, R2, R3, R4ed R5, rappresentano un atomo di idrogeno.
E’ quindi un aspetto particolarmente preferito della presente invenzione, un concentratore solare luminescente (LSC – “Lumiscent Solar Concentrator†) comprendente il 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzoselenadiazolo avente formula (Ia):
Se
N N
S
(Ia).
S
Come detto sopra, il composto benzoselenadiazolico avente formula generale (I) presenta un assorbimento che, rispetto a quello del 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB), à ̈ significativamente più esteso verso il rosso: detto assorbimento à ̈ intenso ed esteso su un intervallo di lunghezze d’onda relativamente ampio che, ad esempio, per il 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzoselenadiazolo avente formula (Ia), à ̈ compreso tra 230 nm e 590 nm. Inoltre, detto composto avente formula generale (I) presenta uno “shift†di Stockes particolarmente elevato. Ad esempio, il 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzoselenadiazolo avente formula (Ia) presenta uno “shift†di Stockes, in soluzione di diclorometano, pari a 155 nm, quindi più elevato rispetto a quello, pur già elevato, del 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzotiadiazolo.
Allo scopo della presente descrizione e delle rivendicazioni che seguono, le definizioni degli intervalli numerici comprendono sempre gli estremi a meno di diversa specificazione.
Con il termine “gruppi alchilici C1-C20†si intendono gruppi alchilici aventi da 1 a 20 atomi di carbonio, lineari o ramificati. Esempi specifici di gruppi alchilici C1-C20sono: metile, etile, n-propile, iso-propile, n-butile, iso-butile, tbutile, pentile, etil-esile, esile, eptile, ottile, nonile, decile, dodecile.
Con il termine “gruppi cicloalchilici†si intendono gruppi cicloalchilici aventi da 3 a 10 atomi di carbonio. Detti gruppi cicloalchilici possono essere opzionalmente sostituiti con uno o più gruppi, uguali o diversi tra loro, scelti tra: atomi di alogeno quali, ad esempio, fluoro, cloro, preferibilmente fluoro; gruppi idrossilici; gruppi alchilici C1-C20; gruppi alcossilici C1-C20; gruppi ciano; gruppi ammino; gruppi nitro; gruppi arilici. Esempi specifici di gruppi cicloalchilici sono: ciclopropile, 1,4-diossino, 2,2-difluorociclopropile, ciclobutile, ciclopentile, cicloesile, metilcicloesile, metossicicloesile, fluorocicloesile, fenilcicloesile.
Con il termine “gruppi arilici†si intendono gruppi carbociclici aromatici. Detti gruppi arilici possono essere opzionalmente sostituiti con uno o più gruppi, uguali o diversi tra loro, scelti tra: atomi di alogeno quali, ad esempio, fluoro, cloro, preferibilmente fluoro; gruppi idrossilici; gruppi alchilici C1-C20; gruppi alcossilici C1-C20; gruppi ciano; gruppi ammino; gruppi nitro; gruppi arilici. Esempi specifici di gruppi arilici sono: fenile, metilfenile, trimetilfenile, metossifenile, idrossifenile, fenilossifenile, fluorofenile, pentafluorofenile, clorofenile, nitrofenile, dimetilamminofenile, naftile, fenilnaftile, fenantrene, antracene.
Con il termine “gruppi alcossilici C1-C20†si intendono gruppi alcossilici aventi da 1 a 20 atomi di carbonio, lineari o ramificati. Detti gruppi cicloalchilici possono essere opzionalmente sostituiti con uno o più gruppi, uguali o diversi tra loro, scelti tra: atomi di alogeno quali, ad esempio, fluoro, cloro, preferibilmente fluoro; gruppi idrossilici; gruppi alchilici C1-C20; gruppi alcossilici C1-C20; gruppi ciano; gruppi ammino; gruppi nitro. Esempi specifici di gruppi alcossilici C1-C20sono: metossile, etossile, fluoroetossile, n-propossile, iso-propossile, nbutossile, n-fluoro-butossile, iso-butossile, t-butossile, pentossile, esilossile, eptilossile, ottilossile, nonilossile, decilossile, dodecilossile.
Con il termine “ciclo o sistema policiclico†si intende un sistema contenente uno o più anelli contenente/i da 3 a 14 atomi di carbonio, eventualmente contenente eteroatomi scelti tra azoto, ossigeno, zolfo, silicio, selenio, fosforo. Esempi specifici di ciclo o sistema policiclico sono: tieno[3,2-b]tiofene, tiadiazolo, benzotiofene, chinossalina, piridina.
Detto composto avente formula generale (I) può essere ottenuto secondo procedimenti noti nell’arte come descritto, ad esempio, in “Journal of Polymer Science Part A – Polymer Chemistry (2010), Vol. 48, pag. 1423-1432. Ad esempio, detto composto avente formula generale (I) può essere ottenuto mediante reazione di Stille, facendo reagire un composto benzoselenadiazolico avente formula generale (II) con tri-n-butil(tien-2-il)stannano avente formula generale (III), come riportato nel seguente schema:
Se
Se
R<R3>N N
N N<R>3 4 R4R
S5
X X+ 2n-Bu3Sn 2 n-Bu3SnX
S S
R5R5R R R4
1 2R (IV)R 3<R>1 2(III) (I)
(II)
in cui X rappresenta un atomo di alogeno quale, ad esempio, cloro, bromo, fluoro, preferibilmente bromo, R1, R2, R3, R4e R5, hanno gli stessi significati sopra riportati. Detta reazione viene generalmente condotta in presenza di catalizzatori contenenti palladio, a temperature comprese tra 60°C e 145°C, in presenza di solventi quali, ad esempio, toluene, xilene, 1,2-dimetossietano, tetraidrofurano, dimetilsolfossido, N,N-dimetilformammide, per un tempo compreso tra 35 minuti e 18 ore.
Il composto benzoselenadiazolico avente formula generale (II) può essere ottenuto secondo procedimenti noti nell’arte, ad esempio, per alogenazione dei corrispondenti composti benzoselenadiazolici. Maggiori dettagli relativi a detti procedimenti possono essere trovati, ad esempio, in: “Macromolecules†(2003), Vol. 36, pg. 7453-7460; “Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1: Organic and Bio-Organic Chemistry†(1981), pg. 607-613.
Il tri-n-butil(tien-2-il)stannano avente formula generale (III) può essere ottenuto secondo procedimenti noti nell’arte come, ad esempio, per litiazione e successiva stannilazione dei corrispondenti composti tiofenici. Maggiori dettagli relativi a detti procedimenti possono essere trovati, ad esempio, in: “Journal of the Chemical Society, Perkin Transactions 1: Organic and Bio-Organic Chemistry†(1988), pg. 2415–2422; “Journal of Polymer Science, Part A: Polymer Chemistry†(2010), Vol. 48, pg. 1714–1720. In particolare, il tri-nbutil(tien-2-il)stannano avente formula generale (III), in cui R3, R4e R5, sono atomi di idrogeno, à ̈ facilmente reperibile in commercio.
Un ulteriore oggetto della presente invenzione à ̈ altresì l’uso di almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I) nella costruzione di concentratori solari (LSC – “Luminescent Solar Concentrators†).
Il composto benzoselenadiazolico avente formula generale (I) può essere utilizzato in detto concentratore solare luminescente (LSC – “Luminescent Solar concentrator†) nelle seguenti forme: disperso nel polimero o nel vetro, legato chimicamente al polimero o al vetro, in soluzione, in forma di gel.
Ad esempio, il concentratore solare luminescente (LSC – “Luminescent Solar Concentrator†) può contenere una matrice trasparente, dove con il termine matrice trasparente si intende qualsiasi materiale trasparente utilizzato nella forma di supporto, legante, oppure materiale in cui almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I) à ̈ disperso o inglobato. Il materiale utilizzato per la matrice à ̈ trasparente, come tale, alle radiazioni di interesse e, in particolare, alle radiazioni aventi frequenza compresa nello spettro efficace del dispositivo fotovoltaico (e.g., della cella fotovoltaica) in cui viene utilizzato. Materiali adatti allo scopo possono quindi essere scelti tra i materiali trasparenti almeno alle radiazioni aventi lunghezza d’onda compresa tra 250 nm e 1100 nm.
La matrice trasparente utilizzabile allo scopo della presente invenzione può essere scelta, ad esempio, tra materiali polimerici o materiali vetrosi. Detta matrice à ̈ caratterizzata da un’elevata trasparenza e da un’elevata durata relativamente al calore ed alla luce. Materiali polimerici che possono essere vantaggiosamente utilizzati allo scopo della presente invenzione sono, ad esempio, polimetilmetacrilato (PMMA), resine epossidiche, resine siliconiche, polialchilene tereftalati, policarbonati, polistirene, polipropilene. Materiali vetrosi che possono essere vantaggiosamente utilizzati allo scopo della presente invenzione sono, ad esempio, le silici.
Nel caso in cui la matrice à ̈ di tipo polimerico, detto almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I) può essere disperso nel polimero di detta matrice mediante, ad esempio, dispersione in fuso, e successiva formazione di una lastra comprendente detto polimero e detto almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I), operando, ad esempio, secondo la tecnica chiamata “casting†. Alternativamente, detto almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I) e il polimero di detta matrice possono essere solubilizzati in almeno un solvente ottenendosi una soluzione che viene depositata su una lastra di detto polimero, formando un film comprendente detto almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I) e detto polimero, operando, ad esempio, mediante l’utilizzo di un filmografo tipo “Doctor Blade†: successivamente detto solvente viene lasciato evaporare.
Nel caso in cui la matrice à ̈ di tipo vetroso, detto almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I) può essere solubilizzato in almeno un solvente ottenendosi una soluzione che viene depositata su una lastra di detta matrice di tipo vetroso, formando un film comprendente detto almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I), operando, ad esempio, mediante l’utilizzo di un filmografo tipo “Doctor Blade†: successivamente detto solvente viene lasciato evaporare.
E’ altresì ulteriore oggetto della presente invenzione, un dispositivo fotovoltaico scelto, ad esempio, tra celle fotovoltaiche, moduli fotovoltaici, celle solari, moduli solari, sia su supporto rigido, sia su supporto flessibile, comprendente un concentratore solare luminescente (LSC – “Luminescent Solar Concentrator†) includente almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I).
Detto dispositivo fotovolatico può essere ottenuto, ad esempio, assemblando il suddetto concentratore solare luminescente con una cella fotovoltaica.
In accordo con una forma di realizzazione preferita della presente invenzione, il suddetto concentratore solare può essere realizzato in forma di lastra trasparente ottenuta mediante solubilizzazione di detto almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I) e del polimero della matrice di tipo polimerico in almeno un solvente ottenendosi una soluzione che viene depositata su una lastra di detto polimero, formando un film comprendente detto almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I) e detto polimero, operando, ad esempio, mediante l’utilizzo di un filmografo tipo “Doctor Blade†: successivamente detto solvente viene lasciato evaporare. In detti dispositivi solari, dette lastre possono essere quindi accoppiate ad una cella fotovoltaica.
Allo scopo di meglio comprendere la presente invenzione e per mettere in pratica la stessa, di seguito si riportano alcuni esempi illustrativi e non limitativi della stessa.
Il 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzoselenadiazolo avente formula (Ia) à ̈ stato ottenuto come descritto in “Journal of Polymer Science Part A – Polymer Chemistry (2010), Vol. 48, pag. 1423-1432.
Il 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB) à ̈ stato ottenuto come descritto nella domanda di brevetto MI 2010 A 001316 a nome della Richiedente, il cui contenuto à ̈ qui incorporato come riferimento
ESEMPIO 1
6 g di polimetilmetacrilato Altuglas VSUVT 100 (PMMA) e 57,2 mg di 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzoselenadiazolo, sono stati disciolti in 30 ml di 1,2-diclorobenzene. La soluzione ottenuta à ̈ stata successivamente deposta, in maniera uniforme, su una lastra di polimetilmetacrilato Altuglas VSUVT 100 (PMMA) (dimensioni 90 x 90 x 6 mm) mediante l’utilizzo di un filmografo tipo Doctor Blade e si à ̈ lasciato evaporare il solvente a temperatura ambiente (25°C), in leggera corrente di aria, per 24 ore. Ne à ̈ risultata una lastra trasparente di colore rosso (lastra 1) conferitole dal film il cui spessore à ̈ risultato essere compreso tra 300 µm e 350 µm.
Ad uno dei bordi della lastra polimerica à ̈ stata quindi applicata una cella fotovoltaica IXYS-XOD17 avente una superficie di 1,2 cm<2>.
Si à ̈ quindi illuminata, con una sorgente luminosa di potenza pari a 1 sole (1000 W/m<2>), la faccia principale della lastra polimerica (quella rivestita con il film sottile contenente il 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzoselenadiazolo) ed à ̈ stata misurata la potenza elettrica generata per effetto dell’illuminazione.
Le misure di potenza sono state realizzate coprendo con un rivestimento opaco (maschera) superfici ad area variabile del supporto polimerico, a distanza crescente dal bordo su cui erano fissate le celle fotovoltaiche. Queste misure in condizioni di schermatura variabile permettono di quantificare il contributo di eventuali effetti di guida d’onda, di bordo o di diffusione multipla dovuti al supporto e quindi di sottrarlo.
La Figura 1 riporta la curva relativa al valore di potenza generata per unità di superficie illuminata, espressa in mW/cm<2>, in funzione della distanza della maschera dal bordo del supporto contenente la cella solare.
Si vede come, in assenza di effetti di bordo, la potenza generata si assesti intorno a 0,097 mW/cm<2>(Figura 1).
ESEMPIO 2 (comparativo)
6 g di polimetilmetacrilato Altuglas VSUVT 100 (PMMA) e 49,5 mg di 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzotiadiazolo (DTB), sono stati disciolti in 30 ml di 1,2-diclorobenzene. La soluzione ottenuta à ̈ stata successivamente deposta, in maniera uniforme, su una lastra di polimetilmetacrilato Altuglas VSUVT 100 (PMMA) (dimensioni 90 x 90 x 6 mm) mediante l’utilizzo di un filmografo tipo Doctor Blade e si à ̈ lasciato evaporare il solvente a temperatura ambiente (25°C), in leggera corrente di aria, per 24 ore. Ne à ̈ risultata una lastra trasparente di colore rosso (lastra 2) conferitole dal film il cui spessore à ̈ risultato essere compreso tra 300 µm e 350 µm.
Ad uno dei bordi della lastra polimerica à ̈ stata quindi applicata una cella fotovoltaica IXYS-XOD17 avente una superficie di 1,2 cm<2>.
Si à ̈ quindi illuminata, con una sorgente luminosa di potenza pari a 1 sole (1000 W/m<2>), la faccia principale della lastra polimerica (quella rivestita con il film sottile contenente il 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzotiadiazolo) ed à ̈ stata misurata la potenza elettrica generata per effetto dell’illuminazione.
Le misure di potenza sono state realizzate coprendo con un rivestimento opaco (maschera) superfici ad area variabile del supporto polimerico, a distanza crescente dal bordo su cui erano fissate le celle fotovoltaiche. Queste misure in condizioni di schermatura variabile permettono di quantificare il contributo di eventuali effetti di guida d’onda, di bordo o di diffusione multipla dovuti al supporto e quindi di sottrarlo.
La Figura 2 riporta la curva relativa al valore di potenza generata per unità di superficie illuminata, espressa in mW/cm<2>, in funzione della distanza della maschera dal bordo del supporto contenente la cella solare.
Si vede come, in assenza di effetti di bordo, la potenza generata si assesti intorno a 0,079 mW/cm<2>(Figura 2) inferiore a quella generata utilizzando il 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzoselenadiazolo in accordo con la presente invenzione.

Claims (7)

  1. RIVENDICAZIONI 1. Concentratore solare luminescente comprendente almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I): Se R3N N R R4 5 S (I) S R4 R5<R>1 R2R3 in cui: - R1, R2, R3, R4e R5, uguali o diversi tra loro, rappresentano un atomo di idrogeno; oppure sono scelti tra gruppi alchilici C1-C20lineari o ramificati, gruppi cicloalchilici opzionalmente sostituiti, gruppi arilici opzionalmente sostituiti, gruppi alcossilici C1-C20lineari o ramificati, opzionalmente sostituiti; - oppure R1e R2, possono essere eventualmente legati tra loro così da formare, insieme agli atomi di carbonio a cui sono legati, un ciclo o un sistema policiclico contenente da 3 a 14 atomi di carbonio, saturo, insaturo, o aromatico, eventualmente contenente uno o più eteroatomi quali ossigeno, zolfo, azoto, silicio, fosforo, selenio; - oppure R3e R4, possono essere eventualmente legati tra loro così da formare, insieme agli atomi di carbonio a cui sono legati, un ciclo o un sistema policiclico contenente da 3 a 14 atomi di carbonio, saturo, insaturo, o aromatico, eventualmente contenente uno o più eteroatomi quali ossigeno, zolfo, azoto, silicio, fosforo, selenio; - oppure R4e R5, possono essere eventualmente legati tra loro così da formare, insieme agli atomi di carbonio a cui sono legati, un ciclo o un sistema policiclico contenente da 3 a 14 atomi di carbonio, saturo, insaturo, o aromatico, eventualmente contenente uno o più eteroatomi quali ossigeno, zolfo, azoto, silicio, fosforo, selenio.
  2. 2. Concentratore solare luminescente secondo la rivendicazione 1, in cui in detta formula generale (I), i sostituenti R1, R2, R3, R4ed R5, rappresentano un atomo di idrogeno.
  3. 3. Concentratore solare luminescente secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detto composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I) à ̈ il 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzoselenadiazolo avente formula (Ia): Se N N S (Ia). S 4. Uso di almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I): Se R3N N R R4 5 S (I) S R
  4. 4 R5<R>1 R2R3 in cui: - R1, R2, R3, R4e R5, uguali o diversi tra loro, rappresentano un atomo di idrogeno; oppure sono scelti tra gruppi alchilici C1-C20lineari o ramificati, gruppi cicloalchilici opzionalmente sostituiti, gruppi arilici opzionalmente sostituiti, gruppi alcossilici C1-C20lineari o ramificati, opzionalmente sostituiti; - oppure R1e R2, possono essere eventualmente legati tra loro così da formare, insieme agli atomi di carbonio a cui sono legati, un ciclo o un sistema policiclico contenente da 3 a 14 atomi di carbonio, saturo, insaturo, o aromatico, eventualmente contenente uno o più eteroatomi quali ossigeno, zolfo, azoto, silicio, fosforo, selenio; - oppure R3e R4, possono essere eventualmente legati tra loro così da formare, insieme agli atomi di carbonio a cui sono legati, un ciclo o un sistema policiclico contenente da 3 a 14 atomi di carbonio, saturo, insaturo, o aromatico, eventualmente contenente uno o più eteroatomi quali ossigeno, zolfo, azoto, silicio, fosforo, selenio; - oppure R4e R5, possono essere eventualmente legati tra loro così da formare, insieme agli atomi di carbonio a cui sono legati, un ciclo o un sistema policiclico contenente da 3 a 14 atomi di carbonio, saturo, insaturo, o aromatico, eventualmente contenente uno o più eteroatomi quali ossigeno, zolfo, azoto, silicio, fosforo, selenio; nella costruzione di concentratori solari luminescenti (LSC – “Luminescent Solar Concentrators†).
  5. 5. Uso secondo la rivendicazione 4, in cui in detta formula generale (I), i sostituenti R1, R2, R3, R4ed R5, rappresentano un atomo di idrogeno.
  6. 6. Uso secondo la rivendicazione 4 o 5, in cui detto composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I) à ̈ il 4,7-di-(tien-2’-il)-2,1,3-benzoselenadiazolo avente formula (Ia): Se N N S (Ia). S
  7. 7. Dispositivo fotovoltaico scelto tra celle fotovoltaiche, moduli fotovoltaici, celle solari, moduli solari, sia su supporto rigido, sia su supporto flessibile, comprendente un concentratore solare luminescente (LSC – “Luminescent Solar Concentrator†) includente almeno un composto benzoselenadiazolico disostituito avente formula generale (I), di cui ad una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 3.
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