JP2011213744A - Wavelength conversion member and optical electromotive device - Google Patents

Wavelength conversion member and optical electromotive device Download PDF

Info

Publication number
JP2011213744A
JP2011213744A JP2010080164A JP2010080164A JP2011213744A JP 2011213744 A JP2011213744 A JP 2011213744A JP 2010080164 A JP2010080164 A JP 2010080164A JP 2010080164 A JP2010080164 A JP 2010080164A JP 2011213744 A JP2011213744 A JP 2011213744A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength conversion
light
wavelength
conversion member
member according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2010080164A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keimi Takigawa
圭美 滝川
Shotaro Takayama
昭太郎 高山
Ken Takeuchi
健 竹内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Bakelite Co Ltd filed Critical Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority to JP2010080164A priority Critical patent/JP2011213744A/en
Publication of JP2011213744A publication Critical patent/JP2011213744A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/549Organic PV cells

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wavelength conversion member having a wide excitation emission wavelength band and excellent in durability, and to provide an optical electromotive device having high performance and excellent reliability.SOLUTION: The wavelength conversion member includes: a first wavelength conversion layer composed of a first composition containing a first wavelength conversion material with which light in ultraviolet ray and in violet ray regions are converted into light of the longer wavelength side with respect to a direction of incident light and a first binder; and a second wavelength conversion layer composed of a second composition containing a wavelength conversion material with which an infrared ray is converted into light of the shorter wavelength side and a second binder, wherein those layers are adjacent to each other and laminated in this order. In addition, an optical electromotive device has the wavelength conversion member.

Description

本発明は、波長変換部材および光起電装置に関するものである。   The present invention relates to a wavelength conversion member and a photovoltaic device.

光起電装置は、太陽光を光電変換して電気エネルギーを取り出す太陽電池として用いられる。この種の光起電装置としては、現在、光を起電力に変換する光起電層に単結晶シリコン、多結晶シリコン、球状シリコンやアモルファスシリコン、CdTe、CIGSを用いたものが主流である。最近では、色素増感型太陽電池などの有機太陽電池なども開発されており、有機系材料を含む様々な光起電層が用いられるようになってきた。   Photovoltaic devices are used as solar cells that photoelectrically convert sunlight to extract electrical energy. As this type of photovoltaic device, currently, one using single crystal silicon, polycrystalline silicon, spherical silicon, amorphous silicon, CdTe, or CIGS as a photovoltaic layer for converting light into electromotive force is mainly used. Recently, organic solar cells such as dye-sensitized solar cells have been developed, and various photovoltaic layers containing organic materials have been used.

これらの光起電装置の場合、分光感度が略可視光領域に限られているものが多く、太陽光線のうち紫外領域や赤外領域などの可視光以外の領域を効率よく電気エネルギーに変換することができない。また、結晶シリコン太陽電池には、赤外線や紫外光の吸収による温度上昇に伴って、光電変換効率が低下するという問題があった。さらに、有機系材料を含む光起電層を用いた有機太陽電池においては、紫外線による有機系材料の劣化に伴って、光電変換効率が低下するという問題があった。   Many of these photovoltaic devices have a spectral sensitivity limited to the substantially visible light region, and efficiently convert regions other than visible light, such as the ultraviolet region and the infrared region, into sunlight. I can't. In addition, the crystalline silicon solar cell has a problem in that the photoelectric conversion efficiency decreases as the temperature rises due to absorption of infrared light or ultraviolet light. Furthermore, in an organic solar cell using a photovoltaic layer containing an organic material, there has been a problem that the photoelectric conversion efficiency is lowered as the organic material is deteriorated by ultraviolet rays.

紫外領域を利用する方法として、紫外光をカットせず太陽電池セルに達するようにする方法があるが、紫外領域での太陽電池セルの分光感度が低いため、効果は少ない(特許文献1)。   As a method using the ultraviolet region, there is a method of reaching the solar cell without cutting the ultraviolet light, but the effect is small because the spectral sensitivity of the solar cell in the ultraviolet region is low (Patent Document 1).

特開2008−235610号公報JP 2008-235610 A 特開2008−195674号公報JP 2008-195664 A

本発明の目的は、広範な励起発光波長帯域を有すると共に、耐久性に優れた波長変換部材を提供することにある。
また、本発明の目的は、高性能で信頼性に優れた光起電装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a wavelength conversion member having a wide excitation light emission wavelength band and excellent in durability.
Another object of the present invention is to provide a photovoltaic device with high performance and excellent reliability.

このような目的は、下記(1)〜(20)に記載の本発明により達成される。
(1)光が入射する方向に対して、紫外線および紫色領域の光をより長波長側の光に変換する第1波長変換物質および第1バインダーを含む第1組成物で構成される第1波長変換層と、赤外線をより短波長側の光に変換する第2波長変換物質および第2バインダーを含む第2組成物で構成される第2波長変換層とを、互いに隣接してこの順に積層してなることを特徴とする波長変換部材。
(2)前記第1波長変換層は、200nmを超えて430nm以下の光を吸収し、430nmを超える光を発光するものである上記(1)に記載の波長変換部材。
(3)前記第2波長変換層は、850nmを超えて2500nm以下の光を吸収し、430nmを超えて850nm以下の光を発光するものである上記(1)または(2)に記載の波長変換部材。
(4)前記第1波長変換物質の含有量は、前記第1組成物全体の10〜70体積%である上記(1)ないし(3)のいずれかに記載の波長変換部材。
(5)前記第2波長変換物質の含有量は、前記第2組成物全体の10〜70体積%である上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の波長変換部材。
(6)前記第1波長変換物質が、酸化亜鉛(ZnO)、シリコン(Si)、窒化ガリウム(GaN)およびリン化インジウム(InP)の中から選ばれる1種以上である上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の波長変換部材。
(7)前記第1波長変換物質の一次粒子の平均粒径は、1〜100nmである上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の波長変換部材。
(8)前記第2波長変換物質が、希土類元素あるいはアルカリ金属元素を含む半導体粒子である上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の波長変換部材。
(9)前記希土類元素あるいはアルカリ金属元素が、ユーロピウム(Eu)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)およびイッテルビウム(Yb)、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)からなる群より選択される1以上の元素である上記(8)に記載の波長変換部材。
(10)前記第2波長変換物質の半導体粒子が、酸化亜鉛(ZnO)、シリコン(Si)、窒化ガリウム(GaN)、酸化イットリウム(Y)、イットリウム・バナデート(VYO)およびリン化インジウム(InP)の中から選ばれる1種以上である上記(8)または(9)に記載の波長変換部材。
(11)前記第2波長変換物質の希土類元素の含有量は、前記第2波長変換物質全体0.01〜30重量%である上記(8)ないし(10)のいずれかに記載の波長変換部材。
(12)前記第2波長変換物質のアルカリ金属元素の含有量は、前記第2波長変換物質の希土類元素の1〜20重量%である上記(8)ないし(11)のいずれかに記載の波長変換部材。
(13)前記第2波長変換物質の一次粒子の平均粒径は、1〜100nmである上記(1)ないし(12)のいずれかに記載の波長変換部材。
(14)前記第1波長変換層の厚さ(t1)と、前記第2波長変換層の厚さ(t2)との比(t1/t2)が、0.01〜30である上記(1)ないし(13)のいずれかに記載の波長変換部材。
(15)上記(1)ないし(14)のいずれかに記載の波長変換部材を有することを特徴とする光起電装置。
(16)前記波長変換部材は、その面内に凹凸構造を有するものである上記(15)に記載の光起電装置。
(17)前記凹凸構造の高低差が、300nm〜100μmである上記(16)に記載の光起電装置。
(18)前記凹凸構造の面内周期が、300nm〜50μmである上記(16)または(17)に記載の光起電装置。
(19)前記凹凸構造は、前記凹凸構造より小さな微細凹凸形状を有する上記(16)ないし(18)のいずれかに記載の光起電装置。
(20)前記第1波長変換層と、前記第2波長変換層との間で、前記凹凸構造の形状が異なっている上記(16)ないし(19)のいずれかに記載の光起電装置。
Such an object is achieved by the present invention described in the following (1) to (20).
(1) A first wavelength composed of a first composition containing a first wavelength conversion substance and a first binder that converts ultraviolet light and light in the violet region into light of a longer wavelength side with respect to the direction in which light enters. A conversion layer and a second wavelength conversion layer composed of a second composition containing a second wavelength conversion substance and a second binder for converting infrared light into light having a shorter wavelength are laminated in this order adjacent to each other. A wavelength conversion member characterized by comprising:
(2) The wavelength conversion member according to (1), wherein the first wavelength conversion layer absorbs light of more than 200 nm and not more than 430 nm and emits light of more than 430 nm.
(3) The wavelength conversion according to (1) or (2), wherein the second wavelength conversion layer absorbs light having a wavelength exceeding 850 nm and not exceeding 2500 nm and emitting light exceeding 430 nm and not exceeding 850 nm. Element.
(4) The wavelength conversion member according to any one of (1) to (3), wherein the content of the first wavelength conversion substance is 10 to 70% by volume of the entire first composition.
(5) The wavelength conversion member according to any one of (1) to (4), wherein the content of the second wavelength conversion substance is 10 to 70% by volume of the entire second composition.
(6) The above-mentioned (1) to (1), wherein the first wavelength conversion substance is at least one selected from zinc oxide (ZnO), silicon (Si), gallium nitride (GaN), and indium phosphide (InP). The wavelength conversion member according to any one of 5).
(7) The wavelength conversion member according to any one of (1) to (6), wherein an average particle diameter of primary particles of the first wavelength conversion substance is 1 to 100 nm.
(8) The wavelength conversion member according to any one of (1) to (7), wherein the second wavelength conversion substance is a semiconductor particle containing a rare earth element or an alkali metal element.
(9) The rare earth element or alkali metal element contains europium (Eu), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm) and ytterbium (Yb), lithium (Li), sodium (Na) The wavelength conversion member according to (8), which is one or more elements selected from the group consisting of:
(10) The semiconductor particles of the second wavelength conversion substance are zinc oxide (ZnO), silicon (Si), gallium nitride (GaN), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), yttrium vanadate (VYO 4 ), and phosphation. The wavelength conversion member according to (8) or (9), wherein the wavelength conversion member is at least one selected from indium (InP).
(11) The wavelength conversion member according to any one of (8) to (10), wherein the content of the rare earth element in the second wavelength conversion material is 0.01 to 30% by weight of the entire second wavelength conversion material. .
(12) The wavelength according to any one of (8) to (11), wherein the content of the alkali metal element in the second wavelength conversion substance is 1 to 20% by weight of the rare earth element in the second wavelength conversion substance. Conversion member.
(13) The wavelength conversion member according to any one of (1) to (12), wherein an average particle diameter of primary particles of the second wavelength conversion substance is 1 to 100 nm.
(14) The ratio (t1 / t2) between the thickness (t1) of the first wavelength conversion layer and the thickness (t2) of the second wavelength conversion layer is 0.01 to 30 (1) Thru | or the wavelength conversion member in any one of (13).
(15) A photovoltaic device comprising the wavelength conversion member according to any one of (1) to (14).
(16) The photovoltaic device according to (15), wherein the wavelength conversion member has a concavo-convex structure in a plane thereof.
(17) The photovoltaic device according to (16), wherein the uneven structure has a height difference of 300 nm to 100 μm.
(18) The photovoltaic device according to (16) or (17), wherein the in-plane period of the concavo-convex structure is 300 nm to 50 μm.
(19) The photovoltaic device according to any one of (16) to (18), wherein the uneven structure has a fine uneven shape smaller than the uneven structure.
(20) The photovoltaic device according to any one of (16) to (19), wherein a shape of the uneven structure is different between the first wavelength conversion layer and the second wavelength conversion layer.

本発明によれば、広範な励起発光波長帯域を有すると共に、耐久性に優れた波長変換部材を提供することができる。
また、本発明によれば、高性能で信頼性に優れた光起電装置を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide a wavelength conversion member having a wide excitation light emission wavelength band and having excellent durability.
In addition, according to the present invention, a photovoltaic device having high performance and excellent reliability can be provided.

本発明の波長変換部材を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the wavelength conversion member of this invention. 本発明の光起電装置を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the photovoltaic apparatus of this invention. 光起電装置の他の実施形態を模式的に示す断面図および平面図である。It is sectional drawing and the top view which show typically other embodiment of a photovoltaic apparatus. 光起電装置の他の実施形態を模式的に示す断面図および平面図である。It is sectional drawing and the top view which show typically other embodiment of a photovoltaic apparatus. 光起電装置の他の実施形態を模式的に示す断面図および平面図である。It is sectional drawing and the top view which show typically other embodiment of a photovoltaic apparatus. 光起電装置の他の実施形態を模式的に示す断面図および平面図である。It is sectional drawing and the top view which show typically other embodiment of a photovoltaic apparatus. 光起電装置の他の実施形態を模式的に示す断面図および平面図である。It is sectional drawing and the top view which show typically other embodiment of a photovoltaic apparatus.

以下、本発明の波長変換部材および光起電装置について説明する。
本発明の波長変換部材は、光が入射する方向に対して、紫外線および紫色領域の光をより長波長側の光に変換する第1波長変換物質および第1バインダーを含む第1組成物で構成される第1波長変換層と、赤外線をより短波長側の光に変換する波長変換物質および第2バインダーを含む第2組成物で構成される第2波長変換層とを、互いに隣接してこの順に積層してなることを特徴とする。
また、本発明の光起電装置は、上記に記載の波長変換部材を有することを特徴とする。
Hereinafter, the wavelength conversion member and photovoltaic device of the present invention will be described.
The wavelength conversion member of the present invention is composed of a first composition containing a first wavelength conversion substance and a first binder that convert ultraviolet light and violet light into longer wavelength light in the light incident direction. The first wavelength conversion layer and the second wavelength conversion layer composed of the second composition containing the wavelength conversion substance and the second binder for converting infrared light into light having a shorter wavelength side are adjacent to each other. It is characterized by being laminated in order.
Moreover, the photovoltaic apparatus of this invention has the wavelength conversion member as described above, It is characterized by the above-mentioned.

(波長変換部材)
まず、波長変換部材について説明する。
図1に、本発明の波長変換部材の好適な実施形態の断面図を示す。
図1に示すように、波長変換部材100は、光(太陽光)の入射光10側を第1波長変換層1として、第1波長変換層1と、第2波長変換層2とを、互いに隣接してこの順に積層していることを特徴とする。これにより、各層が異なる吸収波長を有することができ、それによって励起発光波長帯を広くすることができる。
(Wavelength conversion member)
First, the wavelength conversion member will be described.
In FIG. 1, sectional drawing of suitable embodiment of the wavelength conversion member of this invention is shown.
As shown in FIG. 1, the wavelength conversion member 100 uses the incident light 10 side of light (sunlight) as the first wavelength conversion layer 1, and the first wavelength conversion layer 1 and the second wavelength conversion layer 2 are mutually connected. Adjacent layers are stacked in this order. Thereby, each layer can have a different absorption wavelength, whereby the excitation emission wavelength band can be widened.

ここで、第1波長変換層1は、紫外線および紫色領域の光をより長波長側の光に変換する第1波長変換物質および第1バインダーを含む第1組成物で構成される。これにより、主として紫外線および紫色領域(具体的には430nm以下の波長)の光を吸収し、430nmを超える波長の光を発光することができる。さらに、それによって、波長変換部材等に含まれる有機部材が紫外線等で劣化するのを抑制することもできる。   Here, the 1st wavelength conversion layer 1 is comprised by the 1st composition containing the 1st wavelength conversion substance and 1st binder which convert the light of an ultraviolet-ray and a purple area | region into the light of a longer wavelength side. As a result, light in the ultraviolet region and violet region (specifically, a wavelength of 430 nm or less) can be absorbed, and light having a wavelength exceeding 430 nm can be emitted. Furthermore, it can also suppress that the organic member contained in a wavelength conversion member etc. deteriorates with an ultraviolet-ray etc.

前記第1波長変換物質としては、例えば無機系の半導体粒子、発光性金属クラスター、発光性金属錯体、発光性有機物等が挙げられる。これらの中でも無機系の半導体粒子が好ましい。これにより、第1波長変換層1の耐久性および発光特性の安定性を向上することができる。
前記無機系の半導体粒子としては、例えば酸化亜鉛(ZnO)、シリコン(Si)、セレン化カドミウム(CdSe)、テルル化カドミウム(CdTe)、窒化ガリウム(GaN)、リン化インジウム(InP)等が挙げられる。これらの中でも、酸化亜鉛(ZnO)、シリコン(Si)、窒化ガリウム(GaN)およびリン化インジウム(InP)の中から選ばれる1種以上が好ましく、特に酸化亜鉛が好ましい。酸化亜鉛は、資源枯渇のおそれが少なく、かつ毒性が低いため、製造コストおよび後述する複合粒子を製造するための作業容易性の観点から有用である。
Examples of the first wavelength converting substance include inorganic semiconductor particles, luminescent metal clusters, luminescent metal complexes, and luminescent organic substances. Among these, inorganic semiconductor particles are preferable. Thereby, the durability of the first wavelength conversion layer 1 and the stability of the light emission characteristics can be improved.
Examples of the inorganic semiconductor particles include zinc oxide (ZnO), silicon (Si), cadmium selenide (CdSe), cadmium telluride (CdTe), gallium nitride (GaN), and indium phosphide (InP). It is done. Among these, at least one selected from zinc oxide (ZnO), silicon (Si), gallium nitride (GaN) and indium phosphide (InP) is preferable, and zinc oxide is particularly preferable. Zinc oxide is useful from the viewpoint of production cost and ease of work for producing composite particles described later, since there is little risk of resource depletion and low toxicity.

前記第1波長変換物質の平均粒子径は、特に限定されないが、1〜10nmが好ましく、特に1〜5nmが好ましい。平均粒子径が前記範囲内であると、量子サイズ効果等により、吸収・発光特性が向上する。前記平均粒子径は、例えば動的光散乱装置(マルバーン社製、ゼータサイザーナノZS)を用いて、透明分散液の状態で評価することができる。   The average particle diameter of the first wavelength conversion substance is not particularly limited, but is preferably 1 to 10 nm, and particularly preferably 1 to 5 nm. When the average particle diameter is within the above range, the absorption and emission characteristics are improved due to the quantum size effect and the like. The said average particle diameter can be evaluated in the state of a transparent dispersion liquid, for example using a dynamic light-scattering apparatus (The Malvern company make, Zetasizer nano ZS).

上述したような第1波長変換物質(特に、無機系の半導体粒子)は、特に限定されないが、希土類元素を有していても良い(ドープしていも良い)。これにより、励起発光波長帯をより好ましい波長領域に調節することができる。
前記希土類元素としては、例えば原子番号57から71までのランタノイド元素と、スカンジウム(Sc)およびイットリウム(Y)とからなる17元素を、1種または2種以上組み合わせて用いることができるが、特にユーロピウム(Eu)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)およびイッテルビウム(Yb)の中から選ばれる1種以上が好ましい。これらの希土類元素は、特に優れた波長変換機能を有するものであるため、第1波長変換物質(無機系の半導体粒子)中に含まれる希土類元素として好適である。
The first wavelength conversion substance (particularly inorganic semiconductor particles) as described above is not particularly limited, but may contain a rare earth element (may be doped). Thereby, the excitation light emission wavelength band can be adjusted to a more preferable wavelength region.
As the rare earth element, for example, a lanthanoid element having an atomic number of 57 to 71 and 17 elements composed of scandium (Sc) and yttrium (Y) can be used alone or in combination of two or more. One or more selected from (Eu), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm) and ytterbium (Yb) are preferred. Since these rare earth elements have a particularly excellent wavelength conversion function, they are suitable as rare earth elements contained in the first wavelength conversion material (inorganic semiconductor particles).

このように、第1波長変換物質(無機系の半導体粒子)が希土類元素を有することにより、発光波長等の発光特性の制御が可能となる。たとえば、太陽電池に用いる場合では、太陽電池の光電変換に使用されない紫外線を、太陽電池の光電変換に使用される光の波長に変換することにより、太陽電池の光電変換効率を向上することができる。   As described above, when the first wavelength conversion substance (inorganic semiconductor particles) includes the rare earth element, the emission characteristics such as the emission wavelength can be controlled. For example, in the case of use in a solar cell, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell can be improved by converting ultraviolet light that is not used for photoelectric conversion of the solar cell into the wavelength of light used for photoelectric conversion of the solar cell. .

また、前記第1波長変換物質(無機系の半導体粒子)は、2種類以上の希土類元素を含んでいるのが好ましい。第1波長変換物質中に2種類以上の希土類元素が含まれていると、それぞれでエネルギーの異なる励起状態を有しているため、相互にエネルギーの授受が行われることとなる。その結果、半導体粒子は、より多くの光量を吸収することができるようになり、発光特性が向上する。   The first wavelength conversion substance (inorganic semiconductor particles) preferably contains two or more kinds of rare earth elements. If two or more kinds of rare earth elements are contained in the first wavelength conversion material, energy is exchanged because they have excited states with different energies. As a result, the semiconductor particles can absorb a larger amount of light, and the light emission characteristics are improved.

また、前記第1波長変換物質(特に、無機系の半導体粒子)は、さらにアルカリ金属元素を含むものであっても良い。このような第1波長変換物質(無機系の半導体粒子)では、発光特性の向上を図ることができる。   The first wavelength conversion substance (particularly inorganic semiconductor particles) may further contain an alkali metal element. With such a first wavelength conversion substance (inorganic semiconductor particles), the emission characteristics can be improved.

前記アルカリ金属元素は、それ単独で第1波長変換物質に作用させるよりも、希土類元素とともに相乗的に作用させることが好ましい。すなわち、前記第1波長変換物質(特に、無機系の半導体粒子)に希土類元素とアルカリ金属元素とを添加することにより、本発明で用いる第1波長変換物質は、これらの元素を単独で含む場合に比べて、相対的に優れた波長変換機能と、高い発光特性(発光効率)とを併せ持つものとなる。これは、アルカリ金属元素が、希土類元素由来の発光を阻害する失活部位を中和する機能を持つからである。この機能により、この種の第1波長変換物質は、より小さい粒子サイズでも発光を示すと考えられる。   The alkali metal element is preferably caused to act synergistically with the rare earth element, rather than acting on the first wavelength conversion substance alone. That is, when the rare earth element and the alkali metal element are added to the first wavelength conversion substance (particularly, inorganic semiconductor particles), the first wavelength conversion substance used in the present invention contains these elements alone. Compared to the above, it has both a relatively excellent wavelength conversion function and high light emission characteristics (light emission efficiency). This is because an alkali metal element has a function of neutralizing a deactivation site that inhibits light emission derived from a rare earth element. Due to this function, this type of first wavelength converting material is considered to emit light even with a smaller particle size.

アルカリ金属元素としては、長周期元素周期表で第1A族に属する元素であれば特に限定されないが、リチウム(Li)およびナトリウム(Na)が好ましく用いられ、リチウムがより好ましく用いられる。これらのアルカリ金属元素は、第1波長変換物質(無機系の半導体粒子)内に取り込まれることで、発光失活の原因をブロックするため、第1波長変換物質(無機系の半導体粒子)の発光特性の向上に大きく寄与するものである。また、リチウムがより好ましく用いられるのは、ナトリウムよりもよりイオン半径が小さく、第1波長変換物質(無機系の半導体粒子)の結晶内により取り込まれやすいため、より発光失活を防ぐ効果があるからである。   The alkali metal element is not particularly limited as long as it is an element belonging to Group 1A in the long-period element periodic table, but lithium (Li) and sodium (Na) are preferably used, and lithium is more preferably used. Since these alkali metal elements are incorporated into the first wavelength conversion material (inorganic semiconductor particles) to block the cause of the deactivation of light emission, the light emission of the first wavelength conversion material (inorganic semiconductor particles) This greatly contributes to the improvement of characteristics. Lithium is more preferably used because it has a smaller ionic radius than sodium and is more easily taken into the crystal of the first wavelength conversion substance (inorganic semiconductor particles), and thus has an effect of preventing the deactivation of light emission. Because.

アルカリ金属元素の含有量は、特に限定されないが、希土類元素の含有量の1〜20重量%程度であるのが好ましく、3〜15重量%程度であるのがより好ましい。アルカリ金属元素の含有量を前記範囲内とすることにより、前述した効果がより顕著なものとなる。なお、アルカリ金属元素の含有量が前記下限値を下回ると、アルカリ金属元素を添加した効果が得られないおそれがある。一方、アルカリ金属元素の含有量が前記上限値を上回ると、希土類元素における波長変換機能の発現が阻害されてしまうおそれがある。   The content of the alkali metal element is not particularly limited, but is preferably about 1 to 20% by weight of the rare earth element content, and more preferably about 3 to 15% by weight. The effect mentioned above becomes more remarkable by making content of an alkali metal element into the said range. In addition, when content of an alkali metal element is less than the said lower limit, there exists a possibility that the effect which added the alkali metal element may not be acquired. On the other hand, if the content of the alkali metal element exceeds the upper limit, expression of the wavelength conversion function in the rare earth element may be hindered.

前記第1波長変換物質(無機系の半導体粒子)に希土類元素等をドープする方法としては、例えばゾルゲル法やソルボサーマル法等の液相法、火炎法やスパッタリング法等の気相法等が挙げられる。   Examples of the method for doping the first wavelength converting substance (inorganic semiconductor particles) with a rare earth element include a liquid phase method such as a sol-gel method and a solvothermal method, and a gas phase method such as a flame method and a sputtering method. It is done.

また、第1波長変換物質として無機系の半導体粒子を用いる場合は、この無機系の半導体粒子と、この無機系の半導体粒子と異なる無機化合物の粒子を含む複合粒子であることが好ましい。これにより、第1波長変換層1の耐久性を、より向上することができる。
ここで、前記複合粒子とは、前記無機化合物の粒子と前記無機系の半導体粒子とが混合されている場合、前記無機系の半導体粒子と前記無機化合物とが表面で付着している場合、前記無機系の半導体粒子が前記無機化合物の粒子中に含まれる場合、前記無機系の半導体粒子の周囲を前記無機化合物の粒子で被覆している場合等が挙げられる。これらの中でも、前記無機系の半導体粒子の周囲を前記無機化合物の粒子で被覆している場合が好ましい。これにより、耐久性をより向上することができる。
Further, when inorganic semiconductor particles are used as the first wavelength conversion substance, composite particles including the inorganic semiconductor particles and particles of an inorganic compound different from the inorganic semiconductor particles are preferable. Thereby, the durability of the first wavelength conversion layer 1 can be further improved.
Here, the composite particles, when the inorganic compound particles and the inorganic semiconductor particles are mixed, when the inorganic semiconductor particles and the inorganic compound are adhered on the surface, When inorganic semiconductor particles are contained in the inorganic compound particles, the inorganic semiconductor particles may be covered with the inorganic compound particles. Among these, the case where the circumference | surroundings of the said inorganic type semiconductor particle are coat | covered with the particle | grains of the said inorganic compound is preferable. Thereby, durability can be improved more.

前記無機化合物の粒子としては、ZnO、SiO、ZnS、GaN、CdS、GaP、CdS、ZrO、YVO、Yの粒子が挙げられる。これらの中でも、シリカ(SiO)およびジルコニア(ZrO)の少なくとも一つの粒子が好ましい。これにより、耐久性や、発光量子収率等の発光特性を向上することができる。 Examples of the inorganic compound particles include ZnO, SiO 2 , ZnS, GaN, CdS, GaP, CdS, ZrO 2 , YVO 4 , and Y 2 O 3 particles. Among these, at least one particle of silica (SiO 2 ) and zirconia (ZrO 2 ) is preferable. Thereby, the light emission characteristics such as durability and the light emission quantum yield can be improved.

前記無機系の半導体粒子の含有量は、特に限定されないが、前記複合粒子全体の10〜80体積%であることが好ましく、特に30〜60体積%が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に耐久性や発光特性に優れる。   Although content of the said inorganic type semiconductor particle is not specifically limited, It is preferable that it is 10-80 volume% of the said composite particle whole, and 30-60 volume% is especially preferable. When the content is within the above range, the durability and light emission characteristics are particularly excellent.

前記複合粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、20〜100nmが好ましく、特に45〜55nmが好ましい。平均粒子径が前記範囲内であると、特に樹脂への分散性が向上し、樹脂に複合粒子を高充填し発光特性を向上できるばかりか、可視光領域で透明な樹脂組成物を得ることができる。
前記平均粒子径は、例えば動的光散乱装置(マルバーン社製、ゼータサイザーナノZS)を用いて、透明分散液の状態で評価することができる。また、電界放射型透過型電子顕微鏡(FE−TEM、日立製作所製、HF−2200)を用いた場合、複合粒子の粒径を粉末の状態で評価することができる。
The average particle size of the composite particles is not particularly limited, but is preferably 20 to 100 nm, and particularly preferably 45 to 55 nm. When the average particle diameter is within the above range, the dispersibility in the resin is particularly improved, the composite particles can be highly filled in the resin to improve the light emission characteristics, and a transparent resin composition in the visible light region can be obtained. it can.
The said average particle diameter can be evaluated in the state of a transparent dispersion liquid, for example using a dynamic light-scattering apparatus (The Malvern company make, Zetasizer nano ZS). When a field emission transmission electron microscope (FE-TEM, manufactured by Hitachi, Ltd., HF-2200) is used, the particle size of the composite particles can be evaluated in a powder state.

特に酸化亜鉛を用いた複合粒子の場合は、複合粒子中のリチウム含有量が3重量%以下であることが好ましく、好ましくは2重量%以下、より好ましくは1重量%以下にすることにより、複合粒子における半導体粒子の凝集抑制することができる。この理由は、詳しくは解明されていないものの、リチウムが、大気中の湿気を吸着させることにより、半導体粒子と無機化合物の粒子との吸着(凝集)を阻害しているためであると考えられる。リチウムは、酸化亜鉛にドープされるものと、不純物として存在するものとがある。これらの中でも不純物として存在するリチウム含有量が上記範囲以下であることが好ましい。   Particularly in the case of composite particles using zinc oxide, the lithium content in the composite particles is preferably 3% by weight or less, preferably 2% by weight or less, more preferably 1% by weight or less. Aggregation of semiconductor particles in the particles can be suppressed. Although the reason for this is not clarified in detail, it is considered that lithium inhibits adsorption (aggregation) between semiconductor particles and inorganic compound particles by adsorbing moisture in the atmosphere. Lithium may be doped with zinc oxide or may be present as an impurity. Among these, it is preferable that lithium content which exists as an impurity is below the said range.

すなわち、リチウムは複合微粒子に分布し、前記無機系の半導体粒子と無機化合物の粒子との円滑な吸着(凝集)を妨げるため、複合粒子はその粒子形状が球形にならず、異形状になり易くなると考えられる。さらには、異形状になった場合、無機系の半導体粒子が露出し易くなるため、露出した半導体粒子についてはその活性を制御することができなくなる。その結果、第1組成物の耐光性、長期安定性が低下するものと考えられる。さらに、発光量子収率をも高めることができる。   That is, lithium is distributed in the composite fine particles and prevents smooth adsorption (aggregation) between the inorganic semiconductor particles and the inorganic compound particles, so that the composite particles are not easily spherical and have an irregular shape. It is considered to be. Furthermore, when it becomes irregularly shaped, the inorganic semiconductor particles are likely to be exposed, so that the activity of the exposed semiconductor particles cannot be controlled. As a result, it is considered that the light resistance and long-term stability of the first composition are lowered. Furthermore, the emission quantum yield can be increased.

リチウム含有量を前記範囲内にする方法としては、例えば、前記無機系の半導体粒子または複合粒子に洗浄処理を施す方法、半導体粒子の分散液をイオン交換樹脂(透過膜)に通す方法等が挙げられる。   Examples of the method of bringing the lithium content into the above range include a method of washing the inorganic semiconductor particles or composite particles, a method of passing a dispersion of semiconductor particles through an ion exchange resin (permeable membrane), and the like. It is done.

また、原料中にリチウムを用いない無機系の半導体粒子の製造方法(例えば、酸化亜鉛合成法等)を用いても、リチウム含有量を前記範囲内にすることができる。   Moreover, even if it uses the manufacturing method (for example, zinc oxide synthesis method etc.) of the inorganic type semiconductor particle which does not use lithium in a raw material, lithium content can be made into the said range.

また、リチウム含有量を前記上限値以下にすれば、上述したような効果が得られるが、好ましくは0.01重量%以上、より好ましくは0.1重量%以上、さらに好ましくは0.5重量%以上という下限値が設定されてもよい。リチウム含有量をこの下限値以上とすることにより、上記の課題をより確実に解決することができる。これは、上記の課題を解決するという効果は、リチウム含有量の減少に伴って顕著になるものの、効果の大きさには極大値が存在しており、この極大値が前記下限値よりリチウム含有量が多い領域に位置しているからである。すなわち、リチウム含有量を前記下限値未満とした場合、発光特性が低下するおそれがある。   Further, if the lithium content is less than or equal to the above upper limit value, the effects as described above can be obtained, but preferably 0.01% by weight or more, more preferably 0.1% by weight or more, and further preferably 0.5% by weight. A lower limit value of% or more may be set. By making lithium content more than this lower limit, said subject can be solved more reliably. Although the effect of solving the above-mentioned problem becomes conspicuous as the lithium content decreases, there is a maximum value in the magnitude of the effect, and this maximum value contains lithium from the lower limit. This is because it is located in a region having a large amount. That is, when the lithium content is less than the lower limit, the light emission characteristics may be deteriorated.

前記リチウム含有量は、例えばイオンクロマト分析法により測定することができる。なお、イオンクロマト分析の場合、前述したリチウム含有量は、リチウムイオン含有量として測定される。ここで、イオンクロマト分析は、イオンクロマトグラフィーを用い、例えば以下のような手順で行われる。
まず、分析に供する試料を容器にとり、超純水で希釈する。その後、容器を密閉した後、恒温器に投入し、例えば125℃×20時間で容器に熱水処理を施す。次いで、熱水処理を施した容器を室温まで徐冷する。そして、容器内の試料に遠心分離処理およびフィルターろ過処理を施し、各処理を経た試料をイオンクロマト分析の検液とする。次いで、イオンクロマトグラフィーに、得られた検液および既知の濃度のイオン類標準試料を導入し、検量線法により検液中の各イオンの含有量を定量する。以上のようにして、リチウム含有量を測定することができる。
The lithium content can be measured, for example, by ion chromatography analysis. In the case of ion chromatography analysis, the above-described lithium content is measured as the lithium ion content. Here, the ion chromatographic analysis is performed by the following procedure, for example, using ion chromatography.
First, a sample to be analyzed is placed in a container and diluted with ultrapure water. Then, after sealing the container, the container is put into a thermostat, and the container is subjected to hot water treatment at, for example, 125 ° C. × 20 hours. Next, the container subjected to the hot water treatment is gradually cooled to room temperature. Then, the sample in the container is subjected to a centrifugal separation process and a filter filtration process, and the sample after each process is used as a test solution for ion chromatography analysis. Subsequently, the obtained test solution and an ion standard sample having a known concentration are introduced into ion chromatography, and the content of each ion in the test solution is quantified by a calibration curve method. As described above, the lithium content can be measured.

また、前述した希土類元素の含有量は、特に限定されないが、前記複合粒子全体の0.01〜20重量%が好ましく、特に0.02〜10重量%が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に発光量子収率等の発光特性に優れる。   Further, the content of the rare earth element described above is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 20% by weight, particularly preferably 0.02 to 10% by weight, based on the entire composite particle. When the content is within the above range, the emission characteristics such as the emission quantum yield are particularly excellent.

前記無機系における半導体粒子の第1組成物中の含有量は、特に限定されないが、前記第1組成物全体の10〜70体積%特に40〜60体積%が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に樹脂組成物の成形性を確保することができ、かつ、樹脂組成物中において無機系の半導体粒子(複合粒子)の充填性が確保されるため、無機系の半導体粒子(複合粒子)が規則的に均一に配列し易くなる。その結果、樹脂組成物を層状に成形した場合、層の透明性を向上することができる。   Although content in the 1st composition of the semiconductor particle in the said inorganic type is not specifically limited, 10-70 volume% with respect to the said 1st composition whole, Especially 40-60 volume% is preferable. When the content is within the above range, the moldability of the resin composition can be particularly secured, and the filling property of the inorganic semiconductor particles (composite particles) is ensured in the resin composition. The semiconductor particles (composite particles) of the system are easily arranged regularly and uniformly. As a result, when the resin composition is formed into a layer, the transparency of the layer can be improved.

前記第1波長変換物質(複合粒子)は、第1バインダーによって固定化されている。例えば、第1バインダーが後述する樹脂の場合、樹脂はバインダーの機能と共にベース樹脂となり、第1波長変換層1の基本を形成する。
このような前記第1バインダーとしては、樹脂、カップリング剤、前記無機系の半導体体粒子および前記無機化合物と異なる無機材料(具体的にはシリカ、ジルコニア、ガラス、石英等)等が挙げられるが、これらの中でも樹脂が好ましい。これにより、第1波長変換層1の形成を容易にすることができる。このような第1バインダーは、透明(紫外光〜赤外光に対する吸収が無い)であることが好ましい。これにより、前記第1波長変換物質の吸収波長以外の波長を容易に透過させることが可能となる。
The first wavelength conversion substance (composite particles) is immobilized by a first binder. For example, when the first binder is a resin described later, the resin serves as a base resin together with the function of the binder, and forms the basis of the first wavelength conversion layer 1.
Examples of the first binder include a resin, a coupling agent, the inorganic semiconductor particles, and an inorganic material different from the inorganic compound (specifically, silica, zirconia, glass, quartz, etc.). Of these, resins are preferred. Thereby, formation of the 1st wavelength conversion layer 1 can be made easy. Such a first binder is preferably transparent (no absorption with respect to ultraviolet light to infrared light). This makes it possible to easily transmit wavelengths other than the absorption wavelength of the first wavelength conversion substance.

前記樹脂としては、例えばエポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、シリコーン系樹脂、エチレンビニルアセテート(EVA)樹脂等が挙げられる。これらを用いることにより、樹脂組成物の光透過性をより高めることができる。
このうち前記エポキシ系樹脂としては、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂またはこれらの水添化物、ジシクロペンタジエン骨格を有するエポキシ樹脂、トリグリシジルイソシアヌレート骨格を有するエポキシ樹脂、カルド骨格を有するエポキシ樹脂、ポリシロキサン構造を有するエポキシ樹脂等が挙げられる。直接アモルファスシリコンなどの光起電層や反射防止膜を形成するなど、樹脂組成物に耐熱性を必要とする場合は、脂環式構造を有するものが好ましい。脂環式エポキシ樹脂としては、例えば、3,4−エポキシシクロヘキシルメチル3’、4’−エポキシシクロヘキサンカルボキシレート、1,2,8,9−ジエポキシリモネン、ε−カプロラクトンオリゴマーの両端にそれぞれ3,4−エポキシシクロヘキシルメタノールと3,4−エポキシシクロヘキサンカルボン酸がエステル結合したもの、水添ビフェニル骨格、および水添ビスフェノールA骨格を有する脂環式エポキシ樹脂等が挙げられる。
Examples of the resin include an epoxy resin, an acrylic resin, a silicone resin, and an ethylene vinyl acetate (EVA) resin. By using these, the light transmittance of the resin composition can be further enhanced.
Among these, examples of the epoxy resin include bisphenol A type epoxy resin, bisphenol F type epoxy resin, bisphenol S type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin or hydrogenated products thereof, epoxy resin having a dicyclopentadiene skeleton, Examples thereof include an epoxy resin having a glycidyl isocyanurate skeleton, an epoxy resin having a cardo skeleton, and an epoxy resin having a polysiloxane structure. When the resin composition requires heat resistance, such as directly forming a photovoltaic layer such as amorphous silicon or an antireflection film, those having an alicyclic structure are preferred. Examples of the alicyclic epoxy resin include 3,4-epoxycyclohexylmethyl 3 ′, 4′-epoxycyclohexanecarboxylate, 1,2,8,9-diepoxylimonene, and ε-caprolactone oligomer at both ends, respectively. Examples include an ester-bonded 4-epoxycyclohexylmethanol and 3,4-epoxycyclohexanecarboxylic acid, a hydrogenated biphenyl skeleton, and an alicyclic epoxy resin having a hydrogenated bisphenol A skeleton.

また、前記アクリル系樹脂としては、2つ以上の官能基を有する(メタ)アクリレートであれば、特に限定されないが、直接アモルファスシリコンなどの光起電層や反射防止膜を形成するなど、樹脂組成物に耐熱性を必要とする場合は、脂環式構造を有するものが好ましい。脂環式構造を有する(メタ)アクリレートとしては、特に、以下の一般式(1)および一般式(2)より選ばれた少なくとも1種以上の(メタ)アクリレートを重合したアクリル樹脂が好ましい。   The acrylic resin is not particularly limited as long as it is a (meth) acrylate having two or more functional groups, but a resin composition such as directly forming a photovoltaic layer or an antireflection film such as amorphous silicon. When a thing needs heat resistance, what has an alicyclic structure is preferable. As the (meth) acrylate having an alicyclic structure, an acrylic resin obtained by polymerizing at least one (meth) acrylate selected from the following general formula (1) and general formula (2) is particularly preferable.

より好ましくは、一般式(1)において、R、Rが水素で、aが1、bが0である構造を有するジシクロペンタジエニルジアクリレート、一般式(2)において、Xが−CHOCOCH=CHで、R、Rが水素で、Pが1である構造を有するパーヒドロ−1,4;5,8−ジメタノナフタレン−2,3,7−(オキシメチル)トリアクリレート、および、X、R、Rがすべて水素で、Pが0または1である構造を有するアクリレートより選ばれた少なくとも1種のアクリレートが用いられ、粘度等の点を考慮すると、さらに好ましくは、X、R、Rがすべて水素で、Pが0である構造を有するノルボルナンジメチロールジアクリレートが用いられる。 More preferably, in the general formula (1), R 1 and R 2 are hydrogen, a is 1 and b is 0. In the general formula (2), X is — Perhydro-1,4; 5,8-dimethananaphthalene-2,3,7- (oxymethyl) tri having a structure in which CH 2 OCOCH═CH 2 , R 3 , R 4 are hydrogen and P is 1 An acrylate, and at least one acrylate selected from acrylates having a structure in which X, R 3 and R 4 are all hydrogen and P is 0 or 1, are more preferable in consideration of viscosity and the like. In this case, norbornane dimethylol diacrylate having a structure in which X, R 3 and R 4 are all hydrogen and P is 0 is used.

また、アクリル樹脂として、水分散型アクリル樹脂を用いることができる。水分散型アクリル樹脂とは、水を主成分とする分散媒に分散したアクリルモノマー、オリゴマー、またはポリマーであり、水分散液のような希薄な状態では架橋反応がほとんど進行しないが、水を蒸発させると常温でも架橋反応が進行し固化するタイプ、または、自己架橋可能な官能基を有し、触媒や重合開始剤、反応促進剤などの添加剤を用いなくとも加熱のみで架橋し固化するタイプのアクリル樹脂である。
前者のタイプでは水分散液のような希薄な状態では架橋反応がほとんど進行せず、水を蒸発させると常温でも架橋反応が進行し固化するものであれば特に制限されるものではなく、触媒や重合開始剤、反応促進剤などの添加剤を用いてもよいし、自己架橋可能な官能基を利用してもよい。また、反応を完結させる目的で加熱することは制限されない。自己架橋可能な官能基としては特に限定されないが、例えば、カルボキシル基同士、エポキシ基同士、メチロール基同士、ビニル基同士、一級アミド基同士、アルコキシシリル基同士、メチロール基とアルコキシメチル基、カルボニル基とヒドラジド基、カルボジイミド基とカルボキシル基などが挙げられる。水分散型アクリル樹脂は、波長変換物質を含有する複合粒子が水に親和性がある場合に好適に用いられる。
A water-dispersed acrylic resin can be used as the acrylic resin. A water-dispersed acrylic resin is an acrylic monomer, oligomer, or polymer that is dispersed in a dispersion medium containing water as the main component. In a dilute state like an aqueous dispersion, the crosslinking reaction hardly proceeds, but water is evaporated. If this is done, the crosslinking reaction will proceed and solidify at room temperature, or it will have a functional group capable of self-crosslinking, and it will be crosslinked and solidified only by heating without the use of additives such as catalysts, polymerization initiators, and reaction accelerators. Acrylic resin.
In the former type, the crosslinking reaction hardly proceeds in a dilute state such as an aqueous dispersion, and if water is evaporated and the crosslinking reaction proceeds and solidifies at room temperature, it is not particularly limited. Additives such as a polymerization initiator and a reaction accelerator may be used, or a functional group capable of self-crosslinking may be used. Further, heating for the purpose of completing the reaction is not limited. The self-crosslinkable functional group is not particularly limited. For example, carboxyl groups, epoxy groups, methylol groups, vinyl groups, primary amide groups, alkoxysilyl groups, methylol groups and alkoxymethyl groups, carbonyl groups And hydrazide group, carbodiimide group and carboxyl group. The water-dispersed acrylic resin is suitably used when the composite particles containing the wavelength conversion substance have an affinity for water.

一方、シリコーン系樹脂としては、市販のLED用シリコーン樹脂等が挙げられる。   On the other hand, examples of the silicone-based resin include commercially available silicone resins for LEDs.

また、架橋性を有するエチレンビニルアセテート樹脂には、酢酸ビニル含有率(VA含有量)が25重量%以上のものが好ましく用いられ、例えば、三井化学ファブロ株式会社のソーラーエバ(登録商標)等を好適に用いることができる。   Further, as the ethylene vinyl acetate resin having crosslinkability, those having a vinyl acetate content (VA content) of 25% by weight or more are preferably used. For example, Solar Eva (registered trademark) of Mitsui Chemicals Fabro Co., Ltd. It can be used suitably.

なお、上述したような硬化性樹脂とは、最終的にネットワーク構造を形成するものであればよく、イオンを媒体としてネットワークを形成するアイオノマー樹脂なども使用することができる。   Note that the curable resin as described above may be any resin that finally forms a network structure, and ionomer resins that form a network using ions as a medium can also be used.

また、樹脂を用いた第1樹脂組成物には、上述した硬化性樹脂および第1波長変換物質以外に、架橋を促進させるための触媒、架橋剤、他の波長変換物質、複合粒子と樹脂との親和性を向上し、複合粒子の分散性を向上させるためのアルコキシ基を有する化合物、カップリング剤、界面活性剤等の各種添加物を含有していてもよい。   In addition to the curable resin and the first wavelength conversion material described above, the first resin composition using a resin includes a catalyst for promoting crosslinking, a crosslinking agent, other wavelength conversion materials, composite particles and a resin. It may contain various additives such as a compound having an alkoxy group, a coupling agent, and a surfactant for improving the affinity of the compound and improving the dispersibility of the composite particles.

このような添加物としては、例えば、テトラエトキシシラン、テトラメトキシシラン等のケイ素のアルコキシド化合物、アミノシラン、エポキシシラン、アクリルシラン等のケイ素を含有する各種カップリング剤、アルミニウム、チタンなどのケイ素以外の元素を含むアルコキシ基含有化合物等が挙げられる。   Examples of such additives include silicon alkoxide compounds such as tetraethoxysilane and tetramethoxysilane, various coupling agents containing silicon such as aminosilane, epoxysilane, and acrylic silane, and silicon other than silicon such as aluminum and titanium. Examples thereof include an alkoxy group-containing compound containing an element.

また、前記第1波長変換物質(無機系の半導体粒子、複合粒子)を硬化性樹脂である第1バインダーに分散させるときには、ケイ素を含有するシランカップリング剤を分散剤として使用することが好ましい。シランカップリング剤としては、窒素またはアミノ基を有するものが好ましく用いられ、アミノシランやアザシラン等が好ましく用いられる。アミノシランを使用する場合、アルコキシ基が2官能であるジシランやアルコキシ基が1官能であるモノシランが好ましく、コストと性能のバランスからN−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン等が好ましく用いられる。アザシランを使用する場合、環状アザシラン等が好ましく用いられ、コストと性能のバランスから2,2−ジメトキシ−1,6−ジアザ−2−シラシクロオクタン、またはN−メチル−アザ−2,2,4−トリメチルシラシクロペンタン等が好ましく用いられる。   In addition, when the first wavelength converting substance (inorganic semiconductor particles, composite particles) is dispersed in the first binder, which is a curable resin, it is preferable to use a silicon-containing silane coupling agent as a dispersing agent. As the silane coupling agent, those having nitrogen or an amino group are preferably used, and aminosilane, azasilane and the like are preferably used. When aminosilane is used, disilane having a bifunctional alkoxy group or monosilane having a monofunctional alkoxy group is preferable, and N- (2-aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane and the like are preferable from the balance of cost and performance. Preferably used. When azasilane is used, cyclic azasilane or the like is preferably used, and 2,2-dimethoxy-1,6-diaza-2-silacyclooctane or N-methyl-aza-2,2,4 is used from the balance of cost and performance. -Trimethylsilacyclopentane and the like are preferably used.

前記樹脂の含有量は、特に限定されないが、前記第1樹脂組成物全体の20〜65体積%が好ましく、特に30〜55体積%が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に発光特性、耐久性に優れる。   Although content of the said resin is not specifically limited, 20 to 65 volume% of the whole said 1st resin composition is preferable, and 30 to 55 volume% is especially preferable. When the content is within the above range, the light emission characteristics and durability are particularly excellent.

上述したような第1樹脂組成物を、例えばドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法、インクジェット法、ディスペンサー法等により塗布し(必要に応じて硬化剤を加え)、加熱や紫外線照射して樹脂組成物を硬化することで第1波長変換層1を得ることができる。   The first resin composition as described above is applied by, for example, a doctor blade method, spin coating method, dipping method, table coating method, spray method, applicator method, curtain coating method, die coating method, ink jet method, dispenser method, etc. The first wavelength conversion layer 1 can be obtained by adding a curing agent as necessary) and curing the resin composition by heating or ultraviolet irradiation.

このような前記第1波長変換層は、200nmを超えて430nm以下の光を吸収し、430nmを超える光を発光するものであることが好ましい。これにより、通常光電変換に使用されない紫外線を、光電変換可能な波長変換の光に変換することができ、より光電変換効率の高い太陽電池を実現可能な波長変換材料が得られる。   Such a first wavelength conversion layer preferably absorbs light of more than 200 nm and not more than 430 nm and emits light of more than 430 nm. Thereby, the ultraviolet-ray which is not normally used for photoelectric conversion can be converted into the wavelength conversion light which can be photoelectrically converted, and the wavelength conversion material which can implement | achieve the solar cell with higher photoelectric conversion efficiency is obtained.

このような第1波長変換層1の厚さは、特に限定されないが、1〜100μmが好ましく、特に5〜50μmが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に430nmを超える光の透過性と430nm以下の光の変換に優れる。   Although the thickness of such a 1st wavelength conversion layer 1 is not specifically limited, 1-100 micrometers is preferable and 5-50 micrometers is especially preferable. When the thickness is within the above range, the light transmittance exceeding 430 nm and the conversion of light below 430 nm are particularly excellent.

第2波長変換層2は、赤外線をより短波長側の光に変換する第2波長変換物質および第2バインダーを含む第2組成物で構成される。これにより、850nmを超えて2500nm以下の光を吸収し、430nmを超えて850nm以下の光を発光することができる。
従来は、赤外線のような長波長の側の光を、短波長側に波長変換させることは、技術的に困難であった。これに対して、本願発明では、多光子励起機構を利用することで赤外線をより効率よく短波長側の光に変換することが可能となったものである。
The 2nd wavelength conversion layer 2 is comprised with the 2nd composition containing the 2nd wavelength conversion substance and 2nd binder which convert infrared rays into the light of a shorter wavelength side. Accordingly, light having a wavelength exceeding 850 nm and not more than 2500 nm can be absorbed, and light having a wavelength exceeding 430 nm and not more than 850 nm can be emitted.
Conventionally, it has been technically difficult to wavelength-convert long wavelength light such as infrared rays to the short wavelength side. On the other hand, in the present invention, it is possible to more efficiently convert infrared rays to light on the short wavelength side by using a multiphoton excitation mechanism.

前記第2波長変換物質としては、例えば無機系の半導体粒子、ローダミン、ベンゾチアジアゾール等の発光性有機化合物等が挙げられる。これらの中でも無機系の半導体粒子が好ましい。これにより、長波長の側の光を短波長側に波長変換させる効率を向上することができる。   Examples of the second wavelength converting substance include inorganic semiconductor particles, luminescent organic compounds such as rhodamine and benzothiadiazole. Among these, inorganic semiconductor particles are preferable. Thereby, the efficiency which wavelength-converts the light of the long wavelength side to the short wavelength side can be improved.

前記無機系の半導体粒子としては、例えば酸化亜鉛(ZnO)、シリコン(Si)、セレン化カドミウム(CdSe)、テルル化カドミウム(CdTe)、窒化ガリウム(GaN)、酸化イットリウム(Y)、イットリウム・バナデート(VYO)、リン化インジウム(InP)等が挙げられる。これらの中でも、酸化亜鉛(ZnO)、シリコン(Si)、窒化ガリウム(GaN)、酸化イットリウム(Y)、イットリウム・バナデート(VYO)およびリン化インジウム(InP)の中から選ばれる1種以上が好ましい。これらは、赤外線を吸収し、可視領域で発光する物質として実績があり、これらにより、光の変換効率を向上することができる。 Examples of the inorganic semiconductor particles include zinc oxide (ZnO), silicon (Si), cadmium selenide (CdSe), cadmium telluride (CdTe), gallium nitride (GaN), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), Examples thereof include yttrium vanadate (VYO 4 ) and indium phosphide (InP). Among these, 1 selected from zinc oxide (ZnO), silicon (Si), gallium nitride (GaN), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), yttrium vanadate (VYO 4 ), and indium phosphide (InP) More than species are preferred. These have a proven record as substances that absorb infrared rays and emit light in the visible region, and thus can improve light conversion efficiency.

前記第2波長変換物質(特に、無機系の半導体粒子)の平均粒子径は、特に限定されないが、1〜10nmが好ましく、特に1〜5nmが好ましい。平均粒子径が前記範囲内であると、量子サイズ効果等により、吸収・発光特性が向上する。前記平均粒子径は、例えば動的光散乱装置(マルバーン社製、ゼータサイザーナノZS)を用いて、透明分散液の状態で評価することができる。   The average particle diameter of the second wavelength converting substance (particularly inorganic semiconductor particles) is not particularly limited, but is preferably 1 to 10 nm, and particularly preferably 1 to 5 nm. When the average particle diameter is within the above range, the absorption and emission characteristics are improved due to the quantum size effect and the like. The said average particle diameter can be evaluated in the state of a transparent dispersion liquid, for example using a dynamic light-scattering apparatus (The Malvern company make, Zetasizer nano ZS).

上述したような第2波長変換物質(特に、無機系の半導体粒子)は、希土類元素を有する(ドープしている)ことが好ましい。これにより、励起発光波長帯をより好ましい波長領域に調節することができる。
前記希土類元素としては、例えば原子番号57から71までのランタノイド元素と、スカンジウム(Sc)およびイットリウム(Y)とからなる17元素を、1種または2種以上組み合わせて用いることができるが、特にユーロピウム(Eu)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)およびイッテルビウム(Yb)の1種または2種以上を組み合わせたものが好ましい。これらの希土類元素は、特に優れた波長変換機能を有するものであるため、無機系の半導体粒子中に含まれる希土類元素として好適である。
The second wavelength converting substance (particularly inorganic semiconductor particles) as described above preferably has a rare earth element (doped). Thereby, the excitation light emission wavelength band can be adjusted to a more preferable wavelength region.
As the rare earth element, for example, a lanthanoid element having an atomic number of 57 to 71 and 17 elements composed of scandium (Sc) and yttrium (Y) can be used alone or in combination of two or more. A combination of one or more of (Eu), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm) and ytterbium (Yb) is preferred. Since these rare earth elements have a particularly excellent wavelength conversion function, they are suitable as rare earth elements contained in inorganic semiconductor particles.

このように、第2波長変換物質(無機系の半導体粒子)が希土類元素を有することにより、発光波長等の発光特性の制御が可能となる。たとえば、太陽電池に用いる場合では、太陽電池の光電変換に使用されない赤外線を、太陽電池の光電変換に使用される光の波長に変換することにより、太陽電池の光電変換効率を向上することができる。   As described above, when the second wavelength conversion substance (inorganic semiconductor particles) includes the rare earth element, the emission characteristics such as the emission wavelength can be controlled. For example, in the case of use in a solar cell, the photoelectric conversion efficiency of the solar cell can be improved by converting infrared light that is not used for the photoelectric conversion of the solar cell into the wavelength of light used for the photoelectric conversion of the solar cell. .

また、前記第2波長変換物質(特に、無機系の半導体粒子)は、2種類以上の希土類元素を含んでいるのが好ましい。半導体粒子中に2種類以上の希土類元素が含まれていると、それぞれでエネルギーの異なる励起状態を有しているため、相互にエネルギーの授受が行われることとなる。その結果、半導体粒子は、より多くの光量を吸収することができるようになり、発光特性が向上する。   The second wavelength converting substance (particularly inorganic semiconductor particles) preferably contains two or more rare earth elements. When two or more types of rare earth elements are contained in the semiconductor particles, energy is exchanged between them because they have excited states with different energies. As a result, the semiconductor particles can absorb a larger amount of light, and the light emission characteristics are improved.

また、前記第2波長変換物質(特に、無機系の半導体粒子)は、さらにアルカリ金属元素を含むものであっても良い。これにより、さらに前記第2波長変換物質の発光特性の向上を図ることができる。   The second wavelength converting substance (particularly inorganic semiconductor particles) may further contain an alkali metal element. This can further improve the light emission characteristics of the second wavelength converting substance.

前記アルカリ金属元素は、それ単独で半導体材料に作用させるよりも、希土類元素とともに相乗的に作用させることが好ましい。すなわち、前記第2波長変換物質(無機系の半導体粒子)に希土類元素とアルカリ金属元素とを添加することにより、これらの元素を単独で含む場合に比べて、相対的に優れた波長変換機能と、高い発光特性(発光効率)とを併せ持つことが可能となる。これは、アルカリ金属元素が、希土類元素由来の発光を阻害する失活部位を中和する機能を持つからである。この機能により、この種の第2波長変換物質は、より小さい粒子サイズでも発光を示すと考えられる。   The alkali metal element is preferably caused to act synergistically with the rare earth element, rather than acting on the semiconductor material alone. That is, by adding a rare earth element and an alkali metal element to the second wavelength conversion substance (inorganic semiconductor particles), a relatively superior wavelength conversion function compared to the case where these elements are contained alone. It is possible to have both high light emission characteristics (light emission efficiency). This is because an alkali metal element has a function of neutralizing a deactivation site that inhibits light emission derived from a rare earth element. Due to this function, it is considered that this type of second wavelength conversion material emits light even with a smaller particle size.

前記アルカリ金属元素としては、長周期元素周期表で第1A族に属する元素であれば特に限定されないが、リチウム(Li)およびナトリウム(Na)が好ましく用いられ、リチウムがより好ましく用いられる。これらのアルカリ金属元素は、第2波長変換物質(無機系の半導体粒子)内に取り込まれることで、発光失活の原因をブロックするため、第2波長変換物質の発光特性の向上に大きく寄与するものである。また、リチウムがより好ましく用いられるのは、ナトリウムよりもよりイオン半径が小さく、第2波長変換物質(特に、無機系の半導体粒子)の結晶内により取り込まれやすいため、より発光失活を防ぐ効果があるからである。   The alkali metal element is not particularly limited as long as it is an element belonging to Group 1A in the long-period element periodic table, but lithium (Li) and sodium (Na) are preferably used, and lithium is more preferably used. Since these alkali metal elements are incorporated into the second wavelength conversion material (inorganic semiconductor particles) and block the cause of light emission deactivation, they greatly contribute to the improvement of the light emission characteristics of the second wavelength conversion material. Is. In addition, lithium is more preferably used because it has a smaller ionic radius than sodium and is more easily incorporated into the crystal of the second wavelength conversion substance (particularly, inorganic semiconductor particles), thereby further preventing the deactivation of light emission. Because there is.

アルカリ金属元素の含有量は、特に限定されないが、希土類元素の含有量の1〜20重量%程度であるのが好ましく、3〜15重量%程度であるのがより好ましい。アルカリ金属元素の含有量を前記範囲内とすることにより、前述した効果がより顕著なものとなる。なお、アルカリ金属元素の含有量が前記下限値を下回ると、アルカリ金属元素を添加した効果が得られないおそれがある。一方、アルカリ金属元素の含有量が前記上限値を上回ると、希土類元素における波長変換機能の発現が阻害されてしまうおそれがある。   The content of the alkali metal element is not particularly limited, but is preferably about 1 to 20% by weight of the rare earth element content, and more preferably about 3 to 15% by weight. The effect mentioned above becomes more remarkable by making content of an alkali metal element into the said range. In addition, when content of an alkali metal element is less than the said lower limit, there exists a possibility that the effect which added the alkali metal element may not be acquired. On the other hand, if the content of the alkali metal element exceeds the upper limit, expression of the wavelength conversion function in the rare earth element may be hindered.

前記第2波長変換物質(無機系の半導体粒子)に希土類元素等をドープする方法としては、例えばゾルゲル法やソルボサーマル法等の液相法、火炎法やスパッタリング法等の気相法等が挙げられる。   Examples of the method of doping the second wavelength conversion substance (inorganic semiconductor particles) with a rare earth element include a liquid phase method such as a sol-gel method and a solvothermal method, and a gas phase method such as a flame method and a sputtering method. It is done.

また、第2波長変換物質として無機系の半導体粒子を用いる場合は、前記無機系の半導体粒子およびこの無機系の半導体粒子と異なる無機化合物の粒子を含む複合粒子であることが好ましい。これにより、第2波長変換層2の耐久性を、より向上することができる。
ここで、前記複合粒子とは、前記無機化合物の粒子と前記無機系の半導体粒子とが混合されている場合、前記無機系の半導体粒子と前記無機化合物とが表面で付着している場合、前記無機系の半導体粒子が前記無機化合物の粒子中に含まれる場合、前記無機系の半導体粒子の周囲を前記無機化合物の粒子で被覆している場合等が挙げられる。これらの中でも、前記無機系の半導体粒子の周囲を前記無機化合物の粒子で被覆している場合が好ましい。これにより、耐久性をより向上することができる。
In addition, when inorganic semiconductor particles are used as the second wavelength conversion substance, composite particles including the inorganic semiconductor particles and particles of an inorganic compound different from the inorganic semiconductor particles are preferable. Thereby, the durability of the second wavelength conversion layer 2 can be further improved.
Here, the composite particles, when the inorganic compound particles and the inorganic semiconductor particles are mixed, when the inorganic semiconductor particles and the inorganic compound are adhered on the surface, When inorganic semiconductor particles are contained in the inorganic compound particles, the inorganic semiconductor particles may be covered with the inorganic compound particles. Among these, the case where the circumference | surroundings of the said inorganic type semiconductor particle are coat | covered with the particle | grains of the said inorganic compound is preferable. Thereby, durability can be improved more.

前記無機化合物の粒子としては、ZnO、SiO、ZnS、GaN、CdS、GaP、CdS、ZrO、YVO、Yの粒子が挙げられる。これらの中でも、シリカ(SiO)およびジルコニア(ZrO)の少なくとも一つの粒子が好ましい。これにより、耐久性や、発光量子収率等の発光特性を向上することができる。 Examples of the inorganic compound particles include ZnO, SiO 2 , ZnS, GaN, CdS, GaP, CdS, ZrO 2 , YVO 4 , and Y 2 O 3 particles. Among these, at least one particle of silica (SiO 2 ) and zirconia (ZrO 2 ) is preferable. Thereby, the light emission characteristics such as durability and the light emission quantum yield can be improved.

前記無機系の半導体粒子の含有量は、特に限定されないが、前記複合粒子全体の10〜80体積%であることが好ましく、特に30〜60体積%が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に耐久性や発光特性に優れる。   Although content of the said inorganic type semiconductor particle is not specifically limited, It is preferable that it is 10-80 volume% of the said composite particle whole, and 30-60 volume% is especially preferable. When the content is within the above range, the durability and light emission characteristics are particularly excellent.

前記複合粒子の平均粒子径は、特に限定されないが、20〜100nmが好ましく、特に45〜55nmが好ましい。平均粒子径が前記範囲内であると、特に樹脂への分散性が向上し、樹脂に複合粒子を高充填し発光特性を向上できるばかりか、可視光領域で透明な樹脂組成物を得ることができる。
前記平均粒子径は、例えば動的光散乱装置(マルバーン社製、ゼータサイザーナノZS)を用いて、透明分散液の状態で評価することができる。また、電界放射型透過型電子顕微鏡(FE−TEM、日立製作所製、HF−2200)を用いた場合、複合粒子の粒径を粉末の状態で評価することができる。
The average particle size of the composite particles is not particularly limited, but is preferably 20 to 100 nm, and particularly preferably 45 to 55 nm. When the average particle diameter is within the above range, the dispersibility in the resin is particularly improved, the composite particles can be highly filled in the resin to improve the light emission characteristics, and a transparent resin composition in the visible light region can be obtained. it can.
The said average particle diameter can be evaluated in the state of a transparent dispersion liquid, for example using a dynamic light-scattering apparatus (The Malvern company make, Zetasizer nano ZS). When a field emission transmission electron microscope (FE-TEM, manufactured by Hitachi, Ltd., HF-2200) is used, the particle size of the composite particles can be evaluated in a powder state.

前記第2波長変換物質は、第2バインダーによって固定化されている。例えば、第2バインダーが後述する樹脂の場合、樹脂はバインダーの機能と共にベース樹脂となり、第2波長変換層2の基本を形成する。   The second wavelength converting substance is immobilized by a second binder. For example, when the second binder is a resin described later, the resin becomes a base resin together with the function of the binder, and forms the basis of the second wavelength conversion layer 2.

このような前記第2バインダーとしては、樹脂、カップリング剤、前記半導体体粒子および前記無機化合物と異なる無機材料(具体的にはシリカ、ジルコニア、ガラス、石英等)等の第1バインダーと同様のものを用いることができる。これらの中でも樹脂が好ましい。これにより、第2波長変換層2の形成を容易にすることができる。このような第2バインダーは透明であることが好ましい。これにより、前記第2波長変換物質の吸収波長以外の波長を容易に透過させることが可能となる。   The second binder is the same as the first binder such as an inorganic material (specifically, silica, zirconia, glass, quartz, etc.) different from the resin, the coupling agent, the semiconductor particles, and the inorganic compound. Things can be used. Among these, a resin is preferable. Thereby, formation of the 2nd wavelength conversion layer 2 can be made easy. Such a second binder is preferably transparent. Thereby, it becomes possible to easily transmit wavelengths other than the absorption wavelength of the second wavelength converting substance.

前記第2波長変換物質の第2組成物中の含有量は、特に限定されないが、前記第2組成物全体の10〜70体積%が好ましく、特に40〜60体積%が好ましい。含有量が前記範囲内であると、特に樹脂組成物の成形性を確保することができ、かつ、樹脂組成物中において無機系の半導体粒子(複合粒子)の充填性が確保されるため、無機系の半導体粒子(複合粒子)が規則的に均一に配列し易くなる。その結果、樹脂組成物を層状に成形した場合、層の透明性を向上することができる。   Although content in the 2nd composition of the said 2nd wavelength conversion substance is not specifically limited, 10-70 volume% of the whole said 2nd composition is preferable, and 40-60 volume% is especially preferable. When the content is within the above range, the moldability of the resin composition can be particularly secured, and the filling property of the inorganic semiconductor particles (composite particles) is ensured in the resin composition. The semiconductor particles (composite particles) of the system are easily arranged regularly and uniformly. As a result, when the resin composition is formed into a layer, the transparency of the layer can be improved.

上述したような第2バインダーに樹脂を用いた第2樹脂組成物は、例えばドクターブレード法、スピンコート法、ディッピング法、テーブルコート法、スプレー法、アプリケーター法、カーテンコート法、ダイコート法、インクジェット法、ディスペンサー法等により塗布し(必要に応じて硬化剤を加え)、加熱や紫外線照射して樹脂組成物を硬化することで第2波長変換層2を得ることができる。   The second resin composition using a resin as the second binder as described above is, for example, a doctor blade method, spin coating method, dipping method, table coating method, spray method, applicator method, curtain coating method, die coating method, ink jet method. The second wavelength conversion layer 2 can be obtained by coating by a dispenser method or the like (adding a curing agent if necessary) and curing the resin composition by heating or ultraviolet irradiation.

このような第2波長変換層2の厚さ(t2)は、特に限定されないが、1〜100μmが好ましく、特に5〜50μmが好ましい。厚さが前記範囲内であると、特に波長を変換した後の光の透過性と、850nmを超えて2500nm以下である波長の光の変換に優れる。   Although the thickness (t2) of such 2nd wavelength conversion layer 2 is not specifically limited, 1-100 micrometers is preferable and 5-50 micrometers is especially preferable. When the thickness is within the above range, the light transmittance after converting the wavelength and the conversion of light having a wavelength of more than 850 nm and not more than 2500 nm are excellent.

第2波長変換層2は、850nmを超えて2500nm以下の光を吸収し、430nmを超えて850nm以下の光を発光するものであることが好ましい。これにより、第1波長変換層1と異なる赤外領域を吸収波長帯として有し、励起波長帯域を広げることができる。   The second wavelength conversion layer 2 preferably absorbs light having a wavelength exceeding 850 nm and not more than 2500 nm and emitting light having a wavelength exceeding 430 nm and not more than 850 nm. Thereby, it has an infrared region different from the first wavelength conversion layer 1 as an absorption wavelength band, and can broaden the excitation wavelength band.

第1波長変換層1(t1)と、第2波長変換層2の厚さ(t2)との比(t1/t2)は、特に限定されないが、0.01〜30であることが好ましく、特に0.05〜10であることが好ましい。これにより、特に効果的に各波長の光を変換することができる。   The ratio (t1 / t2) between the first wavelength conversion layer 1 (t1) and the thickness (t2) of the second wavelength conversion layer 2 is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 30, particularly It is preferable that it is 0.05-10. Thereby, light of each wavelength can be converted particularly effectively.

上述したような第1波長変換層1と、第2波長変換層2とを接合して、本発明の波長変換部材100を得ることができる。
積層する方法としては、例えば第1波長変換層および第2波長変換層は、光起電層の上方に順次成膜する方法等が挙げられる。
第1波長変換層1と、第2波長変換層2との間には、接着剤等が設けられても良いが、光の透過率の観点で第1波長変換層1と第2波長変換層2とが隣接して配置されていることが好ましい。
The wavelength conversion member 100 of the present invention can be obtained by bonding the first wavelength conversion layer 1 and the second wavelength conversion layer 2 as described above.
Examples of the method of laminating include a method of sequentially forming the first wavelength conversion layer and the second wavelength conversion layer above the photovoltaic layer.
An adhesive or the like may be provided between the first wavelength conversion layer 1 and the second wavelength conversion layer 2, but in terms of light transmittance, the first wavelength conversion layer 1 and the second wavelength conversion layer. 2 are preferably arranged adjacent to each other.

なお、図1では、第1波長変換層1および第2波長変換層2で構成される波長変換部材100について説明したが、本発明はこれに限定されず、さらに第3波長変換層を有していても、第4波長変換層を有していても良い。
このような第3波長変換層や第4波長変換層は、第1波長変換層1と第2波長変換層2との間に設けられても良いし、第1波長変換層1の上側(図1中上側)に設けられても良いし、第2波長変換層2の下側(図1中下側)に設けられても良い。
In addition, although the wavelength conversion member 100 comprised by the 1st wavelength conversion layer 1 and the 2nd wavelength conversion layer 2 was demonstrated in FIG. 1, this invention is not limited to this, Furthermore, it has a 3rd wavelength conversion layer. Or may have a fourth wavelength conversion layer.
Such a third wavelength conversion layer and a fourth wavelength conversion layer may be provided between the first wavelength conversion layer 1 and the second wavelength conversion layer 2 or on the upper side of the first wavelength conversion layer 1 (see FIG. 1 may be provided, or may be provided below the second wavelength conversion layer 2 (lower side in FIG. 1).

(光起電装置)
次に、本発明の光起電装置について説明する。
図2に示すように、光起電装置(本発明の光起電装置)5は、太陽光の照射に伴って起電力を生じる光起電層3を有しており、太陽光の入射光側より、第1波長変換層1と、第2波長変換層2と、光起電層3とがこの順に積層されている。これにより、太陽光に対して広範な励起波長帯域を有することができる。
(Photovoltaic device)
Next, the photovoltaic device of the present invention will be described.
As shown in FIG. 2, the photovoltaic device (photovoltaic device of the present invention) 5 has a photovoltaic layer 3 that generates an electromotive force with the irradiation of sunlight. From the side, the first wavelength conversion layer 1, the second wavelength conversion layer 2, and the photovoltaic layer 3 are laminated in this order. Thereby, it can have a wide excitation wavelength band with respect to sunlight.

光起電層3は、光により起電力を生じるものであり、p型半導体層、真性半導体層、n型半導体層からなる半導体層と、EVA樹脂組成物などの封止材、半導体層の片面または両側の面に設けられた透明電極層を備えている。
半導体層を構成する材料としては、半導体材料であれば特に限定はされないが、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、球状シリコン、アモルファスシリコン、化合物半導体、有機半導体、量子ドット半導体等が挙げられる。
透明電極は、特に限定されないが、例えばITOの膜や酸化錫の膜などにより構成される。なお、光起電装置5の構成はこれに限定されるものではなく、種々の光起電装置5に適用することができる。特に市販の光起電層3を用意して、これに波長変換層を取り付ける場合、光起電層3の上にさらにガラス、透明電極、無反射層、保護層等が形成されるのが好ましい。この場合、ガラス、透明電極、無反射層、保護層等の上または下に波長変換層を取り付ければよい。
The photovoltaic layer 3 generates electromotive force by light, and includes a semiconductor layer composed of a p-type semiconductor layer, an intrinsic semiconductor layer, and an n-type semiconductor layer, a sealing material such as an EVA resin composition, and one surface of the semiconductor layer. Or the transparent electrode layer provided in the surface of both sides is provided.
The material constituting the semiconductor layer is not particularly limited as long as it is a semiconductor material, and examples thereof include single crystal silicon, polycrystalline silicon, spherical silicon, amorphous silicon, a compound semiconductor, an organic semiconductor, and a quantum dot semiconductor.
The transparent electrode is not particularly limited, and is formed of, for example, an ITO film or a tin oxide film. The configuration of the photovoltaic device 5 is not limited to this, and can be applied to various photovoltaic devices 5. In particular, when a commercially available photovoltaic layer 3 is prepared and a wavelength conversion layer is attached thereto, it is preferable that a glass, a transparent electrode, a non-reflective layer, a protective layer, etc. are further formed on the photovoltaic layer 3. . In this case, a wavelength conversion layer may be attached on or below glass, a transparent electrode, a non-reflective layer, a protective layer, or the like.

図2に示す実施形態では、第1波長変換層1は、紫外線から紫色領域の波長(具体的には430nm以下の波長)の光を吸収し、430nmを超える波長の光に変換する。また、第2波長変換層2は、主として赤外線(具体的には、850nmを超えて2500nm以下の波長)の光を吸収し、430nmを超えて850nm以下の光に変換する。変換後の太陽光線は、光起電層3に入射する。したがって、波長変換層を備えない場合に比べて、光起電層3における光電変換効率が高められるとともに、光起電層3に有機材料が用いられている場合、その劣化を抑制することができる。その結果、例えば太陽電池における光電変換層のような光起電層3の寿命の向上が図られる。   In the embodiment shown in FIG. 2, the first wavelength conversion layer 1 absorbs light having a wavelength in the ultraviolet to violet region (specifically, a wavelength of 430 nm or less) and converts it into light having a wavelength exceeding 430 nm. In addition, the second wavelength conversion layer 2 mainly absorbs infrared light (specifically, a wavelength of more than 850 nm and not more than 2500 nm) and converts it into light of more than 430 nm and not more than 850 nm. The converted sunlight enters the photovoltaic layer 3. Therefore, compared with the case where a wavelength conversion layer is not provided, the photoelectric conversion efficiency in the photovoltaic layer 3 is increased, and when an organic material is used for the photovoltaic layer 3, the deterioration can be suppressed. . As a result, the lifetime of the photovoltaic layer 3 such as a photoelectric conversion layer in a solar cell is improved.

この実施形態において、それぞれの波長変換層は、バインダーに中に分散された半導体粒子(無機系の半導体粒子、有機系の半導体粒子)を備える。特に、無機系の半導体粒子が複合粒子である場合は、無機系の半導体粒子の活性を制御するとともに、第1バインダー中に均一に分散し得るものであるため、第1波長変換層1において、複合粒子が均一に分散している。したがって、第1波長変換層1は、波長変換した光を、光起電層3全体に対して均等に入射させることができる。さらに、第1波長変換層1は、紫外線領域の波長が第2波長変換層2に透過するのを抑制することができる。したがって、第2波長変換層2がより効率よく赤外線を可視光に変換するのを促進させることができる。   In this embodiment, each wavelength conversion layer includes semiconductor particles (inorganic semiconductor particles, organic semiconductor particles) dispersed in a binder. In particular, when the inorganic semiconductor particles are composite particles, the activity of the inorganic semiconductor particles is controlled and the inorganic semiconductor particles can be uniformly dispersed in the first binder. Therefore, in the first wavelength conversion layer 1, The composite particles are uniformly dispersed. Therefore, the first wavelength conversion layer 1 can make the wavelength-converted light uniformly incident on the entire photovoltaic layer 3. Furthermore, the first wavelength conversion layer 1 can suppress transmission of wavelengths in the ultraviolet region to the second wavelength conversion layer 2. Therefore, it can promote that the 2nd wavelength conversion layer 2 converts infrared rays into visible light more efficiently.

なお、光起電装置5は、例えば、EL照明、光通信、EL表示体、LED照明、太陽電池、バイオイメージング等の各種デバイスに適用することができる。   The photovoltaic device 5 can be applied to various devices such as EL lighting, optical communication, EL display, LED lighting, solar cell, bioimaging, and the like.

<他の実施形態>
次に、本発明の光起電装置における他の実施形態(第2実施形態)について説明する。
図3〜8は、それぞれ、本発明の光起電装置5における他の実施形態を模式的に示す断面図および平面図である。
<Other embodiments>
Next, another embodiment (second embodiment) of the photovoltaic device of the present invention will be described.
3 to 8 are a sectional view and a plan view, respectively, schematically showing another embodiment of the photovoltaic device 5 of the present invention.

以下、第2実施形態について説明するが、前記第1実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。なお、本実施形態において第1実施形態と同様の構成部分については、先に説明した構成部分と同様の符号を付し、その詳細な説明を省略する。
本実施形態では、光起電装置が、規則的に分布した点状の樹脂組成物の硬化物を有する以外は、前記第1実施形態と同様である。
Hereinafter, although the second embodiment will be described, the description will focus on the differences from the first embodiment, and the description of the same matters will be omitted. In the present embodiment, the same components as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those of the components described above, and detailed description thereof is omitted.
In the present embodiment, the photovoltaic device is the same as that in the first embodiment, except that the photovoltaic device has a regularly distributed cured product of the dot-like resin composition.

図3(a)に示す光起電装置5は、光起電層3の上方に設けられ、点状の形態をなす樹脂組成物の硬化物を複数個有している。それぞれの樹脂組成物の硬化物は、光が入射する方向に対して、紫外線および紫色領域の光をより長波長側の光に変換する第1波長変換物質および第1バインダーを含む第1組成物で構成される第1波長変換層と、赤外線をより短波長側の光に変換する波長変換物質および第2バインダーを含む第2組成物で構成される第2波長変換層とが、互いに隣接してこの順に積層してなる波長変換部材100で構成されている。
これら複数の樹脂組成物の硬化物は、互いの離間距離がほぼ等間隔になっており、光起電層3の上面に規則的に配列している。換言すれば、波長変換部材100は、光起電装置5の上面に形成された、本発明の樹脂組成物の硬化物で構成された凹凸構造を有するものとなる。なお、図3(b)に示す波長変換部材100の場合、点状の形態をなす樹脂組成物の硬化物が点在していることから、波長変換部材100は途切れ途切れの構造になっているが、このような構造であっても、本明細書では、波長変換部材というものとする。
The photovoltaic device 5 shown in FIG. 3 (a) is provided above the photovoltaic layer 3 and has a plurality of cured products of the resin composition in the form of dots. The cured product of each resin composition includes a first wavelength conversion material and a first binder that convert ultraviolet light and violet light into longer wavelength light in the light incident direction. And a second wavelength conversion layer composed of a second composition containing a wavelength conversion material and a second binder for converting infrared light into light on a shorter wavelength side, are adjacent to each other. The wavelength conversion member 100 is formed by laminating in this order.
The cured products of the plurality of resin compositions are spaced apart from each other at substantially equal intervals, and are regularly arranged on the upper surface of the photovoltaic layer 3. In other words, the wavelength conversion member 100 has a concavo-convex structure formed of the cured product of the resin composition of the present invention formed on the upper surface of the photovoltaic device 5. In the case of the wavelength conversion member 100 shown in FIG. 3B, the wavelength conversion member 100 has a discontinuous structure because the cured product of the resin composition having a dot-like shape is scattered. However, even in such a structure, it is referred to as a wavelength conversion member in this specification.

波長変換部材100が凹凸構造を有していることにより、1つの樹脂組成物の硬化物に入射した光は、反射する場合、図3(a)の上方ではなく、左右方向に反射する確率が高くなる。左右方向に反射した光は、隣り合う硬化物に再び入射し、屈折を伴って光起電層3に入射することとなる。その結果、波長変換部材100が凹凸構造を有していない場合には、反射により光起電層3に入射する光が失われていたのに対し、図3(a)に示す波長変換部材100の場合、凹凸構造がなければ失われていたはずの光の一部を光起電層3に入射させることができる。すなわち、図3に示す波長変換部材100は、上述したような波長変換機能に加え、反射防止機能を有するものとなる。その結果、光起電装置5における光電変換効率をより高めることができる。   When the wavelength conversion member 100 has a concavo-convex structure, when the light incident on the cured product of one resin composition is reflected, there is a probability that the light is reflected not in the upper direction of FIG. Get higher. The light reflected in the left-right direction is incident again on the adjacent cured product and incident on the photovoltaic layer 3 with refraction. As a result, when the wavelength conversion member 100 does not have a concavo-convex structure, the light incident on the photovoltaic layer 3 is lost due to reflection, whereas the wavelength conversion member 100 shown in FIG. In this case, a part of the light that would have been lost without the uneven structure can be incident on the photovoltaic layer 3. That is, the wavelength conversion member 100 shown in FIG. 3 has an antireflection function in addition to the wavelength conversion function as described above. As a result, the photoelectric conversion efficiency in the photovoltaic device 5 can be further increased.

凹凸構造の高低差は、斜め方向からの太陽光の吸収とコストとのバランスから、300nm〜100μmであるのが好ましく、1〜50μmであるのがより好ましく、10〜50μmであるのがさらに好ましい。なお、凹凸構造の高低差は、原子間力顕微鏡、共焦点顕微鏡、レーザー顕微鏡等の各種顕微鏡を用いて測定することができる。   The height difference of the concavo-convex structure is preferably from 300 nm to 100 μm, more preferably from 1 to 50 μm, and even more preferably from 10 to 50 μm, from the balance between the absorption of sunlight from the oblique direction and the cost. . The height difference of the concavo-convex structure can be measured using various microscopes such as an atomic force microscope, a confocal microscope, and a laser microscope.

また、凹凸構造の面内周期は、300nm〜50μmであるのが好ましい。凹凸構造の面内周期を前記範囲内とすることにより、凹凸構造の表面で光が反射される確率を特に低下させ、凹凸構造の反射防止機能を特に高めることができる。
さらには、波長変換部材100の吸収波長領域とほぼ同程度またはそれ以下の周期にするのが好ましい。これにより、波長変換部材100に光が入射するとき、フレネル反射が起こり難くなる。そして、凹凸構造の形状によらず、波長変換部材100による光の反射が減少し、波長変換部材100に入射する光量がより増加することとなる。その結果、光起電層3に入射する光量も増加する。
The in-plane period of the concavo-convex structure is preferably 300 nm to 50 μm. By setting the in-plane period of the concavo-convex structure within the above range, the probability that light is reflected on the surface of the concavo-convex structure can be particularly reduced, and the antireflection function of the concavo-convex structure can be particularly enhanced.
Furthermore, it is preferable that the period is substantially the same as or less than the absorption wavelength region of the wavelength conversion member 100. Thereby, when light enters the wavelength conversion member 100, Fresnel reflection is less likely to occur. Then, regardless of the shape of the concavo-convex structure, the reflection of light by the wavelength conversion member 100 decreases, and the amount of light incident on the wavelength conversion member 100 increases. As a result, the amount of light incident on the photovoltaic layer 3 also increases.

また、面内直角方向(X方向、Y方向)の凹凸周期は同じであっても異なっていてもよい。また、同じ方向における面内周期のばらつきがあってもよい。凹凸構造の面内周期は、原子間力顕微鏡、共焦点顕微鏡、レーザー顕微鏡、電界放射型走査電子顕微鏡(FE−SEM)等の各種顕微鏡を用いて取得した画像情報をフーリエ変換することにより求めることができる。   Moreover, the uneven | corrugated period of an in-plane perpendicular direction (X direction, Y direction) may be the same, or may differ. There may also be variations in the in-plane cycle in the same direction. The in-plane period of the concavo-convex structure is obtained by Fourier transforming image information acquired using various microscopes such as an atomic force microscope, a confocal microscope, a laser microscope, and a field emission scanning electron microscope (FE-SEM). Can do.

凹凸構造の形状としては、例えば、ドット、マイクロレンズ、ライン・アンド・スペース(L&S)、ハニカム、セル、四角錐、モスアイ、円錐形など、さまざまな形状が挙げられる。コストと効率の観点から、ドット、マイクロレンズ、L&S、セル、四角錐の形状が好ましく、より好ましくは、ドット、マイクロレンズの形状である。   Examples of the shape of the concavo-convex structure include various shapes such as dots, microlenses, line and space (L & S), honeycombs, cells, square pyramids, moth eyes, and cones. From the viewpoint of cost and efficiency, the shape of a dot, microlens, L & S, cell, or quadrangular pyramid is preferable, and the shape of a dot or microlens is more preferable.

なお、図3〜5および図7に示す凹凸構造は、ドットまたはマイクロレンズの形状をなす凹凸構造の例である。これらの凹凸構造は、平面視形状が略円形をなしており、一方、縦断面形状は略半円形をなしている。   The concavo-convex structure shown in FIGS. 3 to 5 and FIG. 7 is an example of the concavo-convex structure in the form of dots or microlenses. These concavo-convex structures have a substantially circular shape in plan view, while the vertical cross-sectional shape has a substantially semicircular shape.

また、波長変換部材100が備える凹凸構造は、図3に示すような途切れ途切れの構造以外に、図4に示すように、光起電層3の上面を覆う平板状の形態をなす樹脂組成物の硬化物と、その上に設けられ、規則的に分布した点状の形態をなす樹脂組成物の硬化物との積層体の構造であってもよい。このような構造であれば、点状の形態をなす樹脂組成物の硬化物以外の領域に入射した光も、波長変換部材100に入射し、その波長を変換することができる。換言すれば、図4に示す波長変換部材100によれば、図3に示す波長変換部材100では波長変換することができなかった光についても、波長変換することができるので、光起電層3において光電変換可能な波長領域の光の割合を増やすことができる。   In addition to the discontinuous structure as shown in FIG. 3, the concave-convex structure provided in the wavelength conversion member 100 is a resin composition having a flat plate shape covering the upper surface of the photovoltaic layer 3 as shown in FIG. 4. It may be a structure of a laminate of the cured product and a cured product of the resin composition that is provided on the cured product and has a regularly distributed spot shape. If it is such a structure, the light which injected into area | regions other than the hardened | cured material of the resin composition which makes a dot-like form also injects into the wavelength conversion member 100, and can convert the wavelength. In other words, according to the wavelength conversion member 100 shown in FIG. 4, the wavelength conversion can also be performed for light that could not be converted by the wavelength conversion member 100 shown in FIG. 3. The ratio of light in the wavelength region that can be photoelectrically converted can be increased.

なお、凹凸構造は、点状の形態をなす樹脂組成物の硬化物の分布は、規則的であっても、不規則的であってもよい。規則的である場合、分布のパターンは特に限定されない。   In the uneven structure, the distribution of the cured product of the resin composition in the form of a dot may be regular or irregular. In the case of regularity, the pattern of distribution is not particularly limited.

また、凹凸構造は、図5(a)に示すように、光が照射される側(上流側)が凸であっても、図5(b)に示すように、光起電層3側が凸であってもどちらでもよいが、光起電層3に多くの光を入射させるという観点では、光起電層3側が凸であるのが好ましい。この場合、凹凸構造は、図5(b)に示すように、光起電層3に埋め込まれた状態になっていてもよい。また、この場合の凹凸構造の面内周期は、300nm〜1μmの範囲にすることが好ましい。   Further, as shown in FIG. 5A, the concavo-convex structure is convex on the side of the photovoltaic layer 3 as shown in FIG. 5B, even if the light irradiation side (upstream side) is convex. However, from the viewpoint that a large amount of light is incident on the photovoltaic layer 3, it is preferable that the photovoltaic layer 3 side is convex. In this case, the concavo-convex structure may be embedded in the photovoltaic layer 3 as shown in FIG. In this case, the in-plane period of the concavo-convex structure is preferably in the range of 300 nm to 1 μm.

また、凹凸構造は、隣り合う凹凸が同じ樹脂組成物で構成されていても、異なる樹脂組成物で構成されていてもよい。樹脂組成物の光吸収波長範囲が比較的狭い場合は、光吸収波長範囲を広げるなどの目的で、隣り合う凹凸の樹脂組成物を異なるものに設定することにより、光起電装置5の発電効率を容易に向上させることができる。   Moreover, even if the uneven | corrugated structure is comprised with the same resin composition, the adjacent unevenness | corrugation may be comprised with a different resin composition. When the light absorption wavelength range of the resin composition is relatively narrow, the power generation efficiency of the photovoltaic device 5 is set by setting different resin compositions with adjacent irregularities for the purpose of expanding the light absorption wavelength range. Can be improved easily.

さらに、凹凸構造は、図5(c)に示すように、それぞれの凸部に、より小さな微細凹凸形状を有していてもよい。これにより、微細凹凸形状によって光閉じ込め効果が生じ、波長変換部材100による光の反射をより減少させることができる。微細凹凸形状の高低差は、100〜500nmが好ましい。   Furthermore, as shown in FIG. 5C, the concavo-convex structure may have a smaller fine concavo-convex shape at each convex portion. Thereby, the light confinement effect is generated by the fine uneven shape, and the reflection of light by the wavelength conversion member 100 can be further reduced. The height difference of the fine uneven shape is preferably 100 to 500 nm.

なお、凹凸構造は、図5(a)の凹凸構造と図5(b)の凹凸構造とを組み合わせた構造、すなわち、光が照射される側と光起電層3側の双方に凸があるような構造であってもよい(図5(d)参照)。この場合、光起電層3側が凸である凹凸構造の面内周期を、光が照射される側が凸である凹凸構造の面内周期より小さくすることが好ましい。これにより、光起電層3に入射する光量を増やすことができる。
また、光起電層3側が凸である凹凸構造の面内位置と、光が照射される側が凸である凹凸構造の面内位置とは、互いにずれているのが好ましい。これにより、平面視における波長変換部材100の面積をより大きく確保することができ、波長変換部材100に入射する光量を増やすことができる。
The concavo-convex structure is a structure in which the concavo-convex structure in FIG. 5A and the concavo-convex structure in FIG. 5B are combined, that is, both the light irradiation side and the photovoltaic layer 3 side are convex. Such a structure may be used (see FIG. 5D). In this case, it is preferable that the in-plane period of the concavo-convex structure in which the photovoltaic layer 3 side is convex is smaller than the in-plane period of the concavo-convex structure in which the light irradiation side is convex. Thereby, the light quantity which injects into the photovoltaic layer 3 can be increased.
The in-plane position of the concavo-convex structure in which the photovoltaic layer 3 side is convex and the in-plane position of the concavo-convex structure in which the side irradiated with light is convex are preferably shifted from each other. Thereby, the area of the wavelength conversion member 100 in a plan view can be secured larger, and the amount of light incident on the wavelength conversion member 100 can be increased.

また、図6に示す凹凸構造は、L&Sの形状をなす凹凸構造の例である。具体的には、図6に示す凹凸構造は、図6(b)に示すように、Y方向に沿って延伸する細長い平面視形状をなしており、一方、縦断面形状は略半円形をなしている。
さらには、図7に示す凹凸構造も、L&Sの形状をなす凹凸構造の例であるが、図7に示す凹凸構造は、図7(b)に示すように、Y方向に沿って延伸する細長い平面視形状をなし、等間隔に設けられた複数の樹脂組成物の硬化物と、X方向に沿って延伸する細長い平面視形状をなし、等間隔に設けられた複数の樹脂組成物の硬化物とが、それぞれ直交するように配列している。これにより、図7に示す凹凸構造は、平面視にて格子状をなしている。
The uneven structure shown in FIG. 6 is an example of an uneven structure having an L & S shape. Specifically, as shown in FIG. 6B, the concavo-convex structure shown in FIG. 6 has an elongated plan view shape extending along the Y direction, while the longitudinal sectional shape is substantially semicircular. ing.
Furthermore, the concavo-convex structure shown in FIG. 7 is also an example of the concavo-convex structure having an L & S shape, but the concavo-convex structure shown in FIG. 7 is an elongated shape extending along the Y direction as shown in FIG. 7B. A cured product of a plurality of resin compositions having a shape in plan view and provided at equal intervals, and a cured product of a plurality of resin compositions provided in an elongated plan view shape extending in the X direction at equal intervals. Are arranged so as to be orthogonal to each other. Thereby, the concavo-convex structure shown in FIG. 7 has a lattice shape in plan view.

以上のような凹凸構造を有する波長変換部材100は、本発明の樹脂組成物を前述したような各種塗布法により塗布した後、塗布物を硬化することにより形成されるが、特に樹脂組成物をインクジェット法により塗布するのが好ましい。インクジェット法によれば、所望の領域に所定の量の樹脂組成物を正確に塗布することができる。このため、凹凸構造の形状を正確に再現することができる。
また、塗布面にあらかじめ樹脂組成物に対して撥液性を制御するように表面処理を施しておくのが好ましい。これにより、インクジェット法により吐出された樹脂組成物が、表面張力により自ずと半球状に成形される。その結果、図3に示すような波長変換部材100をより簡単に形成することができる。
The wavelength conversion member 100 having the concavo-convex structure as described above is formed by applying the resin composition of the present invention by various application methods as described above, and then curing the applied material. It is preferable to apply by an inkjet method. According to the inkjet method, a predetermined amount of the resin composition can be accurately applied to a desired region. For this reason, the shape of the concavo-convex structure can be accurately reproduced.
Moreover, it is preferable to perform a surface treatment on the coated surface in advance so as to control the liquid repellency of the resin composition. Thereby, the resin composition discharged by the inkjet method is naturally formed into a hemispherical shape by the surface tension. As a result, the wavelength conversion member 100 as shown in FIG. 3 can be formed more easily.

なお、インクジェット装置には、ピエゾ方式、静電方式、サーマル方式等の各種吐出方式があるが、比較的高粘度の樹脂組成物を吐出可能であるという観点から、ピエゾ方式または静電方式のインクジェット装置が好ましく用いられる。   Inkjet devices include various ejection methods such as a piezo method, an electrostatic method, and a thermal method. From the viewpoint that a relatively high viscosity resin composition can be ejected, a piezo method or an electrostatic method ink jet is available. An apparatus is preferably used.

また、凹凸構造を形成した後、凹凸構造の上にさらに別の樹脂組成物をオーバーコートするようにしてもよい。これにより、光起電装置5における耐汚性、耐久性などの低下を抑制できる。
なお、以上のような本実施形態においても、第1実施形態と同様の作用・効果が得られる。
Further, after forming the concavo-convex structure, another resin composition may be overcoated on the concavo-convex structure. Thereby, the fall of stain resistance, durability, etc. in the photovoltaic apparatus 5 can be suppressed.
In the present embodiment as described above, the same operations and effects as those in the first embodiment can be obtained.

以上、本発明の波長変換部材および光起電装置の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、例えば光起電装置には、任意の構成物が付加されていてもよい。   As mentioned above, although embodiment of the wavelength conversion member and photovoltaic device of this invention was described, this invention is not limited to this, For example, arbitrary structures are added to the photovoltaic device. May be.

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated in detail based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to this.

(実施例1)
1.第1波長変換物質の製造
<1>まず、酢酸亜鉛二水和物(Zn(CHCOO)・2HO)の濃度が0.1Mとなるようにエタノールを加え、酢酸亜鉛二水和物のエタノール溶液400mlを調製した。このエタノール溶液を約80℃で約3時間加熱撹拌しながら全溶液の量が120mlになるまで濃縮した。濃縮後、さらにエタノール120mlを加え、室温まで冷却した。次いで、得られたエタノール溶液に、水酸化リチウム一水和物(LiOH・HO)の濃度が0.14Mになるように加え、23℃以下の温度で20分間超音波処理を行った。これにより、エタノール分散液400mlを得た。このエタノール分散液は、紫外線照射により緑色に発光し、エタノール中に半導体粒子を含んでいることを確認した。
その後、得られたエタノール溶液400mlにヘキサンを添加し、10,000Gで1分間の遠心分離処理を施した。ヘキサンは、半導体粒子のエタノール溶液の体積を1としたとき、体積比で3程度になる量(1200ml)を添加した。その後、上澄みを除去し、ペースト状の残留物4.9gを得た。次いで、エタノール400mlをペースト状の残留物に加え、再分散させた。これにより、洗浄された半導体粒子のエタノール分散液を得た。
Example 1
1. Production of first wavelength conversion material <1> First, ethanol is added so that the concentration of zinc acetate dihydrate (Zn (CH 3 COO) 2 .2H 2 O) is 0.1 M, and zinc acetate dihydrate is added. 400 ml of an ethanol solution of the product was prepared. The ethanol solution was concentrated with heating and stirring at about 80 ° C. for about 3 hours until the total amount of the solution reached 120 ml. After concentration, 120 ml of ethanol was further added and cooled to room temperature. Next, the obtained ethanol solution was added so that the concentration of lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) was 0.14 M, and sonicated at a temperature of 23 ° C. or lower for 20 minutes. As a result, 400 ml of an ethanol dispersion was obtained. This ethanol dispersion emitted green light when irradiated with ultraviolet rays, and it was confirmed that ethanol contained semiconductor particles.
Then, hexane was added to 400 ml of the obtained ethanol solution, and centrifugation treatment was performed at 10,000 G for 1 minute. Hexane was added in such an amount that the volume ratio was about 3 (1200 ml) when the volume of the ethanol solution of semiconductor particles was 1. Thereafter, the supernatant was removed to obtain 4.9 g of a paste-like residue. Then, 400 ml of ethanol was added to the pasty residue and redispersed. As a result, an ethanol dispersion of the washed semiconductor particles was obtained.

<2>次に、日産化学工業(株)製のオルガノシリカゾル(品番:IPA−ST、シリカ粒子の平均粒径:約12nm、シリカ粒子の濃度:30重量%、分散媒:2−プロパノール)をエタノールで約34倍に希釈し、シリカ粒子濃度0.15Mの分散液を調製した。次に、この分散液10mlと、上記<1>で作製した半導体粒子のエタノール分散液40mlとを混合し、混合分散液を調製した。
次いで、得られた混合分散液を、噴霧乾燥法により半導体粒子とシリカ粒子との複合粒子を得た。噴霧乾燥時の炉の温度は400℃とし、キャリアガスには窒素を使用した。
<2> Next, an organosilica sol (product number: IPA-ST, average particle diameter of silica particles: about 12 nm, concentration of silica particles: 30% by weight, dispersion medium: 2-propanol) manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd. It was diluted about 34 times with ethanol to prepare a dispersion having a silica particle concentration of 0.15M. Next, 10 ml of this dispersion and 40 ml of the semiconductor particle ethanol dispersion prepared in the above <1> were mixed to prepare a mixed dispersion.
Next, composite particles of semiconductor particles and silica particles were obtained from the obtained mixed dispersion by a spray drying method. The furnace temperature during spray drying was 400 ° C., and nitrogen was used as the carrier gas.

<3>上記の操作の繰り返しで得た複合粒子3.0gをエタノール100gに混合し、ジルコニアビーズを用いて分散処理を行い、複合粒子が分散した透明な分散液を得た。 <3> 3.0 g of composite particles obtained by repeating the above operation were mixed with 100 g of ethanol, and dispersion treatment was performed using zirconia beads to obtain a transparent dispersion liquid in which the composite particles were dispersed.

2.第1樹脂組成物の製造
前記一般式(2)において、X、R、Rがすべて水素で、Pが0である構造を持つノルボルナンジメチロールジアクリレート(試作品番 TO−2111;東亞合成(株)製)0.30g、N−メチル−アザ−2,2,4−トリメチルシラシクロペンタン(Gelest社製、SIM6501.4)0.24g、および<3>で作製した複合粒子の透明分散液60gを混合した。その後、透明分散液を撹拌しながら40℃で30hPaの条件下で3時間処理を行い、揮発分を除去した。
その後、透明分散液中に、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(チバ・ジャパン製、ダロキュア1173)0.003gを溶解させた。これにより、第1樹脂組成物を得た。
2. Production of first resin composition Norbornane dimethylol diacrylate having a structure in which X, R 3 , and R 4 are all hydrogen and P is 0 in the general formula (2) (prototype No. TO-2111; Toagosei ( Co.) 0.30 g, N-methyl-aza-2,2,4-trimethylsilacyclopentane (manufactured by Gelest, SIM6501.4) 0.24 g, and a transparent dispersion of composite particles prepared in <3> 60 g was mixed. Thereafter, the transparent dispersion was stirred at 40 ° C. under 30 hPa for 3 hours to remove volatile components.
Then, 0.003 g of 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one (Ciba Japan, Darocur 1173) was dissolved as a photopolymerization initiator in the transparent dispersion. This obtained the 1st resin composition.

3.第1波長変換層の製造
上記で得た第1樹脂組成物を、厚み50μmの表面処理を施したETFE(テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体)フィルム上に塗布した。乾燥後の厚みは約20μmであった。そして、両面から約500mJ/cmのUV光を照射して第1樹脂組成物を硬化させ、さらに真空オーブン中で、真空下約180℃で1時間加熱処理を行い、溶媒を除去した。これにより、第1波長変換層(厚さ20μm)を形成した。
3. Manufacture of the 1st wavelength conversion layer The 1st resin composition obtained above was apply | coated on the ETFE (tetrafluoroethylene and ethylene copolymer) film which gave the surface treatment of thickness 50 micrometers. The thickness after drying was about 20 μm. Then, the first resin composition was cured by irradiating with UV light of about 500 mJ / cm 2 from both sides, and further heat-treated at about 180 ° C. for 1 hour in a vacuum oven to remove the solvent. This formed the 1st wavelength conversion layer (thickness 20 micrometers).

4.第2波長変換物質(1)の製造
<4−1>硝酸亜鉛六水和物(Zn(NO・6HO)0.1M、硝酸エルビウム六水和物(Er(NO・6HO)、硝酸イッテルビウム六水和物(Yb(NO・6HO)、硝酸リチウム(LiNO)を蒸留水100mlに溶解させた。この際、亜鉛イオンと希土類元素イオン、リチウムイオンの添加量は、モル比で亜鉛イオン:エルビウムイオン:イットリビウムイオン:リチウムイオン=97:0.2:1.3:1.0となるように調製した。この溶液を温度80℃に保ちながら3当量のクエン酸を加え、その後、水酸化アンモニウムで中和した。溶液を2時間撹拌して、目的の半導体粒子の分散液を得た。
4). Production of Second Wavelength Conversion Substance (1) <4-1> Zinc nitrate hexahydrate (Zn (NO 3 ) 2 .6H 2 O) 0.1M, Erbium nitrate hexahydrate (Er (NO 3 ) 3 · 6H 2 O), ytterbium nitrate hexahydrate (Yb (NO 3) 3 · 6H 2 O), was dissolved in 100ml of distilled water and lithium nitrate (LiNO 3). At this time, the addition amount of zinc ion, rare earth element ion and lithium ion is such that the molar ratio is zinc ion: erbium ion: yttrium ion: lithium ion = 97: 0.2: 1.3: 1.0. Prepared. While maintaining this temperature at 80 ° C., 3 equivalents of citric acid were added, and then neutralized with ammonium hydroxide. The solution was stirred for 2 hours to obtain a desired dispersion of semiconductor particles.

<4−2>次に、日産化学工業(株)製のオルガノシリカゾル(品番:IPA−ST、シリカ粒子の平均粒径:約12nm、シリカ粒子の濃度:30重量%、分散媒:2−プロパノール)をエタノールで約34倍に希釈し、シリカ粒子濃度0.15Mの分散液を調製した。次に、この分散液10mlと、<4−1>で作製した半導体粒子の分散液40mlとを混合し、混合分散液を調製した。
次いで、得られた混合分散液を、火炎法にて燃焼・乾燥させて、目的の複合粒子を合成した。燃焼時の炉の温度は1100℃とし、キャリアガスには酸素を使用した。
<4-2> Next, organosilica sol (product number: IPA-ST, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., average particle diameter of silica particles: about 12 nm, concentration of silica particles: 30% by weight, dispersion medium: 2-propanol ) Was diluted about 34 times with ethanol to prepare a dispersion having a silica particle concentration of 0.15M. Next, 10 ml of this dispersion and 40 ml of the semiconductor particle dispersion prepared in <4-1> were mixed to prepare a mixed dispersion.
Next, the obtained mixed dispersion was burned and dried by a flame method to synthesize target composite particles. The furnace temperature during combustion was 1100 ° C., and oxygen was used as the carrier gas.

上記の操作の繰り返しで得た複合粒子3.0gを大気下900℃で30分間焼成した後、エタノール100gに混合し、ジルコニアビーズを用いて分散処理を行い、複合粒子が分散した透明な分散液(1)を得た。   The composite particles 3.0g obtained by repeating the above operation were baked at 900 ° C. for 30 minutes in the atmosphere, then mixed with 100 g of ethanol, subjected to dispersion treatment using zirconia beads, and a transparent dispersion liquid in which the composite particles were dispersed. (1) was obtained.

5.第2波長変換物質(2)の製造
<5−1>0.1Mの酢酸亜鉛二水和物(Zn(CHCOO)・2HO)と酢酸ツリウムx水和物(Tm(CHCOO)・xHO)、酢酸イッテルビウムx水和物(Yb(CHCOO)・xHO)とをエタノール100mlに分散させた。酢酸亜鉛二水和物と酢酸エルビウムx水和物、酢酸イッテルビウムx水和物の各々の量が、重量比で、Zn2+:Tm3+:Yb=97:1:2になるように調製した。
このエタノール溶液を約80℃で約3時間加熱撹拌しながら全溶液の量が120mlになるまで濃縮した。濃縮後、さらにエタノール120mlを加え、室温まで冷却した。次いで、得られたエタノール溶液に、水酸化リチウム一水和物(LiOH・HO)の濃度が0.14Mになるように加え、23℃以下の温度で20分間超音波処理を行った。これにより、半導体粒子のエタノール分散液400mlを得た。
5. Production of Second Wavelength Conversion Material (2) <5-1> 0.1 M zinc acetate dihydrate (Zn (CH 3 COO) 2 .2H 2 O) and thulium acetate x hydrate (Tm (CH 3 COO) 3 · xH 2 O) and ytterbium acetate x hydrate (Yb (CH 3 COO) 3 · xH 2 O) were dispersed in 100 ml of ethanol. The amount of each of zinc acetate dihydrate, erbium acetate x hydrate, and ytterbium acetate x hydrate was adjusted so that the weight ratio was Zn 2+ : Tm 3+ : Yb 3 = 97: 1: 2. .
The ethanol solution was concentrated with heating and stirring at about 80 ° C. for about 3 hours until the total amount of the solution reached 120 ml. After concentration, 120 ml of ethanol was further added and cooled to room temperature. Next, the obtained ethanol solution was added so that the concentration of lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) was 0.14 M, and sonicated at a temperature of 23 ° C. or lower for 20 minutes. Thus, 400 ml of an ethanol dispersion of semiconductor particles was obtained.

<5−2>その後、得られたエタノール溶液400mlにヘキサンを添加し、10,000Gで1分間の遠心分離処理を施した。ヘキサンは、半導体粒子のエタノール溶液の体積を1としたとき、体積比で3程度になる量(1200ml)を添加した。その後、上澄みを除去し、ペースト状の残留物4.9gを得た。次いで、エタノール400mlをペースト状の残留物に加え、再分散させた。これにより、洗浄された半導体粒子のエタノール分散液を得た。 <5-2> Thereafter, hexane was added to 400 ml of the obtained ethanol solution, and centrifugation treatment was performed at 10,000 G for 1 minute. Hexane was added in such an amount that the volume ratio was about 3 (1200 ml) when the volume of the ethanol solution of semiconductor particles was 1. Thereafter, the supernatant was removed to obtain 4.9 g of a paste-like residue. Then, 400 ml of ethanol was added to the pasty residue and redispersed. As a result, an ethanol dispersion of the washed semiconductor particles was obtained.

<5−3>次に、日産化学工業(株)製のオルガノシリカゾル(品番:IPA−ST、シリカ粒子の平均粒径:約12nm、シリカ粒子の濃度:30重量%、分散媒:2−プロパノール)をエタノールで約34倍に希釈し、シリカ粒子濃度0.15Mの分散液を調製した。次に、この分散液10mlと、<5−2>で作製した半導体粒子の分散液40mlとを混合し、混合分散液を調製した。
次いで、得られた混合分散液を、火炎法にて燃焼・乾燥させて、目的の複合粒子を合成した。燃焼時の炉の温度は1100℃とし、キャリアガスには酸素を使用した。
<5-3> Next, an organosilica sol (product number: IPA-ST, manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd., average particle diameter of silica particles: about 12 nm, concentration of silica particles: 30% by weight, dispersion medium: 2-propanol ) Was diluted about 34 times with ethanol to prepare a dispersion having a silica particle concentration of 0.15M. Next, 10 ml of this dispersion and 40 ml of the semiconductor particle dispersion prepared in <5-2> were mixed to prepare a mixed dispersion.
Next, the obtained mixed dispersion was burned and dried by a flame method to synthesize target composite particles. The furnace temperature during combustion was 1100 ° C., and oxygen was used as the carrier gas.

上記の操作の繰り返しで得た複合粒子3.0gを大気下900℃で30分間焼成した後、エタノール100gに混合し、ジルコニアビーズを用いて分散処理を行い、複合粒子が分散した透明な分散液(2)を得た。   The composite particles 3.0g obtained by repeating the above operation were baked at 900 ° C. for 30 minutes in the atmosphere, then mixed with 100 g of ethanol, subjected to dispersion treatment using zirconia beads, and a transparent dispersion liquid in which the composite particles were dispersed. (2) was obtained.

6.第2樹脂組成物の製造
前記一般式(2)において、X、R、Rがすべて水素で、Pが0である構造を持つノルボルナンジメチロールジアクリレート(試作品番 TO−2111;東亞合成(株)製)0.30g、N−メチル−アザ−2,2,4−トリメチルシラシクロペンタン(Gelest社製、SIM6501.4)0.24g、および上記で作製した2種類の複合粒子の透明分散液(1)および(2)を、各々30gずつを混合した。その後、透明分散液を撹拌しながら40℃で30hPaの条件下で3時間処理を行い、揮発分を除去した。
その後、透明分散液中に、光重合開始剤として2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン(チバ・ジャパン製、ダロキュア1173)0.003gを溶解させた。これにより、第2樹脂組成物を得た。
6). Production of Second Resin Composition Norbornane dimethylol diacrylate having a structure in which X, R 3 and R 4 are all hydrogen and P is 0 in the general formula (2) (prototype No. TO-2111; Toagosei ( Co.) 0.30 g, N-methyl-aza-2,2,4-trimethylsilacyclopentane (manufactured by Gelest, SIM6501.4) 0.24 g, and transparent dispersion of the two types of composite particles prepared above 30 g of liquids (1) and (2) were mixed. Thereafter, the transparent dispersion was stirred at 40 ° C. under 30 hPa for 3 hours to remove volatile components.
Then, 0.003 g of 2-hydroxy-2-methyl-1-phenyl-propan-1-one (Ciba Japan, Darocur 1173) was dissolved as a photopolymerization initiator in the transparent dispersion. This obtained the 2nd resin composition.

7.第2波長変換層の製造
上記で得た第2樹脂組成物を、上記で得られた第1波長変換層上に塗布した。新たに塗布した層の乾燥後の厚みは約20μmであった。そして、両面から約500mJ/cmのUV光を照射して第2樹脂組成物を硬化させ、さらに真空オーブン中で、真空下約180℃で1時間加熱処理を行い、溶媒を除去した。これにより、第1波長変換層の上に第2波長変換層(厚さ20μm)を形成した。
7). Manufacture of 2nd wavelength conversion layer The 2nd resin composition obtained above was apply | coated on the 1st wavelength conversion layer obtained above. The thickness of the newly applied layer after drying was about 20 μm. Then, the second resin composition was cured by irradiating UV light of about 500 mJ / cm 2 from both sides, and further heat-treated at about 180 ° C. for 1 hour under vacuum in a vacuum oven to remove the solvent. Thereby, the 2nd wavelength conversion layer (thickness 20 micrometers) was formed on the 1st wavelength conversion layer.

8.波長変換部材および光起電装置の製造
次いで、CIGS太陽電池セルの上に太陽電池用封止材EVA(VA含有量28%、架橋型)シートを敷き、さらにその上に、第2波長変換層、第1波長変換層およびETFEフィルムの配置し、真空加熱処理して光起電装置を作製した。
8). Production of Wavelength Conversion Member and Photovoltaic Device Next, a solar cell sealing material EVA (VA content 28%, cross-linked type) sheet is laid on the CIGS solar cell, and further, a second wavelength conversion layer is formed thereon. Then, the first wavelength conversion layer and the ETFE film were arranged and subjected to vacuum heat treatment to produce a photovoltaic device.

(実施例2)
第2樹脂組成物の第2波長変換物質として、上述した第2波長変換物質(1)の1種類のみにした以外は、実施例1と同様にした。
(Example 2)
The second wavelength conversion material of the second resin composition was the same as Example 1 except that only one type of the second wavelength conversion material (1) described above was used.

(実施例3)
第2波長変換物質として、以下の2種類のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
<1>硝酸イットリウム六水和物(Y(NO・6HO)0.1M、硝酸エルビウム六水和物(Er(NO・6HO)、を蒸留水100mlに溶解させた。この際、イットリウムイオンと希土類元素イオンの添加量は、モル比でイットリウムイオン:エルビウムイオン=98:2となるように調製した。この溶液を温度80℃に保ちながら3当量のクエン酸を加え、その後水酸化アンモニウムで中和した。溶液を2時間撹拌して、目的の半導体粒子の分散液を得た。
(Example 3)
The second wavelength conversion material was the same as that of Example 1 except that the following two types were used.
<1> Yttrium nitrate hexahydrate (Y (NO 3 ) 2 .6H 2 O) 0.1M, erbium nitrate hexahydrate (Er (NO 3 ) 3 · 6H 2 O), dissolved in 100 ml of distilled water I let you. At this time, the addition amount of yttrium ions and rare earth element ions was adjusted so that the molar ratio was yttrium ions: erbium ions = 98: 2. While maintaining this solution at a temperature of 80 ° C., 3 equivalents of citric acid was added, and then neutralized with ammonium hydroxide. The solution was stirred for 2 hours to obtain a desired dispersion of semiconductor particles.

<2>硝酸イットリウム六水和物(Y(NO・6HO)0.1M、硝酸ホルミウム六水和物(Ho(NO・6HO)、硝酸イッテルビウム六水和物(Yb(NO・6HO)、硝酸リチウム(LiNO)を蒸留水100mlに溶解させた。この際、イットリウムイオンと希土類元素イオン、リチウムイオンの添加量は、モル比でイットリウムイオン:ホルミウムイオン:イットリビウムイオン:リチウムイオン=97:0.2:1.3:1.0となるように調製した。この溶液を温度80℃に保ちながら3当量のクエン酸を加え、その後水酸化アンモニウムで中和した。溶液を2時間撹拌して、目的の半導体粒子の分散液を得た。 <2> yttrium nitrate hexahydrate (Y (NO 3) 2 · 6H 2 O) 0.1M, holmium nitrate hexahydrate (Ho (NO 3) 3 · 6H 2 O), ytterbium nitrate hexahydrate (Yb (NO 3) 3 · 6H 2 O), was dissolved in 100ml of distilled water and lithium nitrate (LiNO 3). At this time, the addition amount of yttrium ion, rare earth element ion and lithium ion is such that the molar ratio is yttrium ion: holmium ion: yttrium ion: lithium ion = 97: 0.2: 1.3: 1.0. Prepared. While maintaining this solution at a temperature of 80 ° C., 3 equivalents of citric acid was added, and then neutralized with ammonium hydroxide. The solution was stirred for 2 hours to obtain a desired dispersion of semiconductor particles.

(実施例4)
第1波長変換層の厚さを1μmに、第2波長変換層の厚さを50μmにした以外は、実施例1と同様にした。
Example 4
The same procedure as in Example 1 was performed except that the thickness of the first wavelength conversion layer was 1 μm and the thickness of the second wavelength conversion layer was 50 μm.

(実施例5)
第1波長変換層の厚さを50μmに、第2波長変換層の厚さを2.5μmにした以外は、実施例1と同様にした。
(Example 5)
Example 1 was repeated except that the thickness of the first wavelength conversion layer was 50 μm and the thickness of the second wavelength conversion layer was 2.5 μm.

(実施例6)
第1波長変換物質として、以下のものを用いた以外は、実施例1と同様にした。
0.1Mの酢酸亜鉛二水和物(Zn(CHCOO)・2HO)と酢酸エルビウムx水和物(Er(CHCOO)・xHO)とをエタノール100mlに分散させた。酢酸亜鉛二水和物と酢酸エルビウムx水和物の量が、重量比で、Zn2+:Er3+=98:2になるように調製した。このエタノール溶液を約80℃で約3時間加熱撹拌しながら全溶液の量が120mlになるまで濃縮した。濃縮後、さらにエタノール120mlを加え、室温まで冷却した。次いで、得られたエタノール溶液に、水酸化リチウム一水和物(LiOH・HO)の濃度が0.14Mになるように加え、23℃以下の温度で20分間超音波処理を行った。これにより、半導体粒子のエタノール分散液400mlを得た。
(Example 6)
The same operation as in Example 1 was performed except that the following materials were used as the first wavelength conversion substance.
Disperse 0.1M zinc acetate dihydrate (Zn (CH 3 COO) 2 · 2H 2 O) and erbium acetate x hydrate (Er (CH 3 COO) 3 · xH 2 O) in 100 ml of ethanol. It was. The amount of zinc acetate dihydrate and erbium acetate x hydrate was adjusted so that the weight ratio was Zn 2+ : Er 3+ = 98: 2. The ethanol solution was concentrated with heating and stirring at about 80 ° C. for about 3 hours until the total amount of the solution reached 120 ml. After concentration, 120 ml of ethanol was further added and cooled to room temperature. Next, the obtained ethanol solution was added so that the concentration of lithium hydroxide monohydrate (LiOH.H 2 O) was 0.14 M, and sonicated at a temperature of 23 ° C. or lower for 20 minutes. Thus, 400 ml of an ethanol dispersion of semiconductor particles was obtained.

(比較例1)
第2波長変換層を設けなかった以外は、実施例1と同様にした。
(Comparative Example 1)
Example 1 was performed except that the second wavelength conversion layer was not provided.

(比較例2)
第1波長変換層を設けなかった以外は、実施例1と同様にした。
(Comparative Example 2)
Example 1 was performed except that the first wavelength conversion layer was not provided.

(比較例3)
第1波長変換層と第2波長変換層の積層の順を逆にした以外は、実施例1と同様にした。
(Comparative Example 3)
The same procedure as in Example 1 was performed except that the order of lamination of the first wavelength conversion layer and the second wavelength conversion layer was reversed.

各実施例および比較例で得られた起電力装置について、以下の評価を行った。評価項目を内容と共に示す。得られた結果を、表1に示す。   The following evaluation was performed about the electromotive force apparatus obtained by each Example and the comparative example. The evaluation items are shown together with the contents. The obtained results are shown in Table 1.

1)粒径評価
得られた複合粒子について、電界放射型透過型電子顕微鏡(FE−TEM、日立製作所製、HF−2200)により、複合粒子の粒径を観察した。観察方法は、100万倍程度の適切な倍率で観察した画像を100箇所観察し、その画像内にある粒子の平均粒径を算出した。
1) Particle size evaluation About the obtained composite particle, the particle size of the composite particle was observed with the field emission type transmission electron microscope (FE-TEM, the Hitachi make, HF-2200). As the observation method, 100 images observed at an appropriate magnification of about 1 million times were observed, and the average particle size of the particles in the image was calculated.

2)発光特性の評価
得られた波長変換部材について、以下の発光特性の評価を行った。
・蛍光分光光度計(日立製作所製、F−2500)により、励起吸収波長500nmおよび550nm照射下、おおよその励起ピーク波長を観測した。
・蛍光分光光度計(日立製作所製、F−2500)により、励起吸収波長370nmおよび980nm照射下、おおよその発光ピーク波長を観測した。
2) Evaluation of luminous characteristics The following wavelength characteristics were evaluated for the obtained wavelength conversion member.
-An approximate excitation peak wavelength was observed under irradiation with excitation absorption wavelengths of 500 nm and 550 nm with a fluorescence spectrophotometer (F-2500, manufactured by Hitachi, Ltd.).
-An approximate emission peak wavelength was observed under irradiation with excitation absorption wavelengths of 370 nm and 980 nm using a fluorescence spectrophotometer (F-2500, manufactured by Hitachi, Ltd.).

3)透明性の評価
波長変換部材を形成したETFEフィルムに関して、以下の透明性の評価を行った。
ヘイズメーター(日本電色工業株式会社製、NDH2000)を用いて全光線透過率とヘイズを測定した。なお、ETFEフィルム単体の全光線透過率は94.2%、ヘイズは2.4であった。
3) Evaluation of transparency The following transparency was evaluated about the ETFE film in which the wavelength conversion member was formed.
Total light transmittance and haze were measured using a haze meter (Nippon Denshoku Industries Co., Ltd., NDH2000). The total light transmittance of the ETFE film alone was 94.2%, and the haze was 2.4.

4)発電効率および耐候性の評価
光起電装置の短絡電流密度Jsc(mA/cm)、光電変換効率測定について説明する。擬似太陽光照射装置(分光計器(株)製、OTENTO−SUNV型ソーラシミュレータ)を用いて1kW/mの光を照射し、そのとき生じた電流と電圧をI−Vテスタ(ケースレーインスツルメンツ(株)製、2400型ソースメータ)を用いて、JIS C 8913に準じて測定した。
また、別途、波長変換層を形成しない以外は、すべて上記と同様にして作製した光起電装置を比較用光起電装置として用意した。そして、実施例1で得られた光起電装置について測定された短絡電流密度Jscから、比較用光起電装置について測定された短絡電流密度Jscを引いた値を、短絡電流密度差ΔJscとした。
また、得られた光起電装置を屋外に1ヵ月間設置した後、上記同様の評価を行い、Jscおよび光電変換効率の低下がほとんど見られなかった場合は耐候性が○、顕著な低下が見られた場合は耐候性が×とした。
4) Evaluation of power generation efficiency and weather resistance The measurement of the short-circuit current density Jsc (mA / cm 2 ) and photoelectric conversion efficiency of the photovoltaic device will be described. Irradiation of 1 kW / m 2 of light using a simulated solar irradiation device (manufactured by Spectrometer Co., Ltd., OTENTO-SUNV type solar simulator), and the current and voltage generated at that time are measured by an IV tester (Keutley Instruments Co., Ltd.). ), 2400 type source meter), and measured according to JIS C 8913.
Separately, a photovoltaic device produced in the same manner as described above was prepared as a comparative photovoltaic device, except that the wavelength conversion layer was not formed. The value obtained by subtracting the short-circuit current density Jsc measured for the comparative photovoltaic device from the short-circuit current density Jsc measured for the photovoltaic device obtained in Example 1 was defined as the short-circuit current density difference ΔJsc. .
In addition, after installing the obtained photovoltaic device outdoors for one month, the same evaluation as described above was performed, and when Jsc and photoelectric conversion efficiency were hardly decreased, the weather resistance was ○, and a remarkable decrease was observed. When it was seen, the weather resistance was set to x.

表1から明らかなように、実施例1〜6は、370nmおよび980nmのいずれの波長領域においても励起ピークがあり、このことから励起発光波長帯域が、紫外領域だけでなく赤外領域にも広がっていることが示唆された。
また、実施例1および6は、発電効率にも優れていた。
As is clear from Table 1, Examples 1 to 6 have excitation peaks in both the wavelength regions of 370 nm and 980 nm, and from this, the excitation light emission wavelength band extends not only in the ultraviolet region but also in the infrared region. It was suggested that
Examples 1 and 6 were also excellent in power generation efficiency.

1 第1波長変換層
2 第2波長変換層
3 光起電層
5 光起電装置
10 太陽光の入射光
100 波長変換部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st wavelength conversion layer 2 2nd wavelength conversion layer 3 Photovoltaic layer 5 Photovoltaic device 10 Incident light of sunlight 100 Wavelength conversion member

Claims (20)

光が入射する方向に対して、紫外線および紫色領域の光をより長波長側の光に変換する第1波長変換物質および第1バインダーを含む第1組成物で構成される第1波長変換層と、赤外線をより短波長側の光に変換する第2波長変換物質および第2バインダーを含む第2組成物で構成される第2波長変換層とを、互いに隣接してこの順に積層してなることを特徴とする波長変換部材。   A first wavelength conversion layer composed of a first composition containing a first wavelength conversion material and a first binder that converts ultraviolet light and violet light into longer-wavelength light with respect to the direction in which the light is incident; And a second wavelength conversion layer composed of a second wavelength conversion material that converts infrared light into light having a shorter wavelength and a second composition containing a second binder, and laminated in this order adjacent to each other. A wavelength conversion member characterized by the above. 前記第1波長変換層は、200nmを超えて430nm以下の光を吸収し、430nmを超える光を発光するものである請求項1に記載の波長変換部材。   2. The wavelength conversion member according to claim 1, wherein the first wavelength conversion layer absorbs light of more than 200 nm and not more than 430 nm and emits light of more than 430 nm. 前記第2波長変換層は、850nmを超えて2500nm以下の光を吸収し、430nmを超えて850nm以下の光を発光するものである請求項1または2に記載の波長変換部材。   3. The wavelength conversion member according to claim 1, wherein the second wavelength conversion layer absorbs light having a wavelength exceeding 850 nm and not more than 2500 nm and emitting light having a wavelength exceeding 430 nm and not more than 850 nm. 前記第1波長変換物質の含有量は、前記第1組成物全体の10〜70体積%である請求項1ないし3のいずれかに記載の波長変換部材。   The wavelength conversion member according to any one of claims 1 to 3, wherein the content of the first wavelength conversion substance is 10 to 70% by volume of the entire first composition. 前記第2波長変換物質の含有量は、前記第2組成物全体の10〜70体積%である請求項1ないし4のいずれかに記載の波長変換部材。   The wavelength conversion member according to any one of claims 1 to 4, wherein the content of the second wavelength conversion substance is 10 to 70% by volume of the entire second composition. 前記第1波長変換物質が、酸化亜鉛(ZnO)、シリコン(Si)、窒化ガリウム(GaN)およびリン化インジウム(InP)の中から選ばれる1種以上である請求項1ないし5のいずれかに記載の波長変換部材。   The first wavelength conversion material is at least one selected from zinc oxide (ZnO), silicon (Si), gallium nitride (GaN), and indium phosphide (InP). The wavelength conversion member as described. 前記第1波長変換物質の一次粒子の平均粒径は、1〜100nmである請求項1ないし6のいずれかに記載の波長変換部材。   The wavelength conversion member according to any one of claims 1 to 6, wherein an average particle diameter of primary particles of the first wavelength conversion substance is 1 to 100 nm. 前記第2波長変換物質が、希土類元素あるいはアルカリ金属元素を含む半導体粒子である請求項1ないし7のいずれかに記載の波長変換部材。   The wavelength conversion member according to any one of claims 1 to 7, wherein the second wavelength conversion substance is a semiconductor particle containing a rare earth element or an alkali metal element. 前記希土類元素あるいはアルカリ金属元素が、ユーロピウム(Eu)、ジスプロシウム(Dy)、ホルミウム(Ho)、エルビウム(Er)、ツリウム(Tm)およびイッテルビウム(Yb)、リチウム(Li)、ナトリウム(Na)からなる群より選択される1以上の元素である請求項8に記載の波長変換部材。   The rare earth element or alkali metal element is composed of europium (Eu), dysprosium (Dy), holmium (Ho), erbium (Er), thulium (Tm) and ytterbium (Yb), lithium (Li), and sodium (Na). The wavelength conversion member according to claim 8, wherein the wavelength conversion member is one or more elements selected from the group. 前記第2波長変換物質の半導体粒子が、酸化亜鉛(ZnO)、シリコン(Si)、窒化ガリウム(GaN)、酸化イットリウム(Y)、イットリウム・バナデート(VYO)およびリン化インジウム(InP)の中から選ばれる1種以上である請求項8または9に記載の波長変換部材。 The semiconductor particles of the second wavelength conversion material include zinc oxide (ZnO), silicon (Si), gallium nitride (GaN), yttrium oxide (Y 2 O 3 ), yttrium vanadate (VYO 4 ), and indium phosphide (InP). The wavelength conversion member according to claim 8 or 9, wherein the wavelength conversion member is one or more selected from the group consisting of 前記第2波長変換物質の希土類元素の含有量は、前記第2波長変換物質全体0.01〜30重量%である請求項8ないし10のいずれかに記載の波長変換部材。   11. The wavelength conversion member according to claim 8, wherein a content of the rare earth element in the second wavelength conversion material is 0.01 to 30 wt% of the entire second wavelength conversion material. 前記第2波長変換物質のアルカリ金属元素の含有量は、前記第2波長変換物質の希土類元素の1〜20重量%である請求項8ないし11のいずれかに記載の波長変換部材。   The wavelength conversion member according to any one of claims 8 to 11, wherein the content of the alkali metal element in the second wavelength conversion material is 1 to 20% by weight of the rare earth element of the second wavelength conversion material. 前記第2波長変換物質の一次粒子の平均粒径は、1〜100nmである請求項1ないし12のいずれかに記載の波長変換部材。   The wavelength conversion member according to any one of claims 1 to 12, wherein an average particle diameter of primary particles of the second wavelength conversion substance is 1 to 100 nm. 前記第1波長変換層の厚さ(t1)と、前記第2波長変換層の厚さ(t2)との比(t1/t2)が、0.01〜30である請求項1ないし13のいずれかに記載の波長変換部材。   14. The ratio (t 1 / t 2) between the thickness (t 1) of the first wavelength conversion layer and the thickness (t 2) of the second wavelength conversion layer is 0.01 to 30 14. The wavelength conversion member according to any one of the above. 請求項1ないし14のいずれかに記載の波長変換部材を有することを特徴とする光起電装置。   A photovoltaic device comprising the wavelength conversion member according to claim 1. 前記波長変換部材は、その面内に凹凸構造を有するものである請求項15に記載の光起電装置。   The photovoltaic device according to claim 15, wherein the wavelength conversion member has a concavo-convex structure in a plane thereof. 前記凹凸構造の高低差が、300nm〜100μmである請求項16に記載の光起電装置。   The photovoltaic device according to claim 16, wherein the uneven structure has a height difference of 300 nm to 100 μm. 前記凹凸構造の面内周期が、300nm〜50μmである請求項16または17に記載の光起電装置。   The photovoltaic device according to claim 16 or 17, wherein an in-plane period of the concavo-convex structure is 300 nm to 50 µm. 前記凹凸構造は、前記凹凸構造より小さな微細凹凸形状を有する請求項16ないし18のいずれかに記載の光起電装置。   The photovoltaic device according to claim 16, wherein the uneven structure has a fine uneven shape smaller than the uneven structure. 前記第1波長変換層と、前記第2波長変換層との間で、前記凹凸構造の形状が異なっている請求項16ないし19のいずれかに記載の光起電装置。   The photovoltaic device according to any one of claims 16 to 19, wherein a shape of the uneven structure is different between the first wavelength conversion layer and the second wavelength conversion layer.
JP2010080164A 2010-03-31 2010-03-31 Wavelength conversion member and optical electromotive device Pending JP2011213744A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010080164A JP2011213744A (en) 2010-03-31 2010-03-31 Wavelength conversion member and optical electromotive device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010080164A JP2011213744A (en) 2010-03-31 2010-03-31 Wavelength conversion member and optical electromotive device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2011213744A true JP2011213744A (en) 2011-10-27

Family

ID=44943836

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010080164A Pending JP2011213744A (en) 2010-03-31 2010-03-31 Wavelength conversion member and optical electromotive device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2011213744A (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103208544A (en) * 2012-01-12 2013-07-17 茂迪股份有限公司 Photovoltaic glass, manufacturing method of photovoltaic glass and solar cell module
JP2013162021A (en) * 2012-02-07 2013-08-19 Seiko Epson Corp Wavelength conversion element, light source device, and projector
JP2014043503A (en) * 2012-08-24 2014-03-13 Research Institute Of Nanophotonics Wavelength conversion sheet and production method of the same
KR20150041552A (en) * 2013-10-04 2015-04-16 한국전자통신연구원 solar cell and module including the same

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103208544A (en) * 2012-01-12 2013-07-17 茂迪股份有限公司 Photovoltaic glass, manufacturing method of photovoltaic glass and solar cell module
JP2013162021A (en) * 2012-02-07 2013-08-19 Seiko Epson Corp Wavelength conversion element, light source device, and projector
JP2014043503A (en) * 2012-08-24 2014-03-13 Research Institute Of Nanophotonics Wavelength conversion sheet and production method of the same
KR20150041552A (en) * 2013-10-04 2015-04-16 한국전자통신연구원 solar cell and module including the same
KR102208083B1 (en) * 2013-10-04 2021-01-28 한국전자통신연구원 solar cell and module including the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2010219551A (en) Wavelength converting composition and photovoltaic device having layer composed of wavelength converting composition
JP2010219551A5 (en)
JP2012033667A (en) Photovoltaic device
JP2011116904A (en) Method for producing composite particle, composite particle, resin composition, wavelength conversion layer, and photovoltaic device
JP2012230968A (en) Sealing material sheet and solar battery module
US20130340808A1 (en) Wavelength conversion type sealing material sheet and solar battery module
JP2012054284A (en) Wavelength converting composition and photovoltaic device provided with layer made of the same
JP2010186845A (en) Resin composition, wavelength conversion composition, wavelength conversion layer, and photovoltaic device including the same
KR102141645B1 (en) Wavelength conversion polymer film
JP2011204810A (en) Wavelength conversion member and photovoltaic device
CN114364768B (en) Eu for greenhouse applications 2+ Doped inorganic luminescent nanoparticles, and plate structures and coatings for greenhouses comprising such nanoparticles
JP2011049207A (en) Composite particle, resin composition, wavelength conversion layer, and photovoltaic device
JP5014369B2 (en) Solar cell module
JP2010202708A (en) Wavelength-converting composition and photovoltaic device having layer comprising the wavelength-converting composition
JP2015537384A (en) Method for forming electronic article
JP2011213744A (en) Wavelength conversion member and optical electromotive device
US20140007921A1 (en) Wavelength conversion element and photoelectric conversion device
JP6164258B2 (en) Solar cell module
JP2009206212A (en) Solar cell assembly
JP2012001585A (en) Composite particle, composition, wavelength-converting layer and optical electromotive device
JP2012023123A (en) Composite particle, composition, wavelength conversion layer and photovoltaic device
JP2012054267A (en) Particle, resin composition, wavelength conversion layer, and photovoltaic device
JP2012021036A (en) Composite porous particle, composition, wavelength conversion layer, and photovoltaic device
JP2011116903A (en) Composite particle, resin composition, wavelength conversion layer, and photovoltaic device
JP2011238661A (en) Composite particles, composition, wavelength conversion layer, and photovoltaic device