KR20150093185A - 파장 변환 중합체 필름 - Google Patents

파장 변환 중합체 필름 Download PDF

Info

Publication number
KR20150093185A
KR20150093185A KR1020157017290A KR20157017290A KR20150093185A KR 20150093185 A KR20150093185 A KR 20150093185A KR 1020157017290 A KR1020157017290 A KR 1020157017290A KR 20157017290 A KR20157017290 A KR 20157017290A KR 20150093185 A KR20150093185 A KR 20150093185A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
polymer film
fluorescent compound
radiation
wavelength
polymer
Prior art date
Application number
KR1020157017290A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102141645B1 (ko
Inventor
히로시 오쿠라
다케오 와키모토
가쓰유키 마쓰이
노리유키 마쓰다
마사요시 스즈키
다다시 기시모토
Original Assignee
메르크 파텐트 게엠베하
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 메르크 파텐트 게엠베하 filed Critical 메르크 파텐트 게엠베하
Publication of KR20150093185A publication Critical patent/KR20150093185A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102141645B1 publication Critical patent/KR102141645B1/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/02—Use of particular materials as binders, particle coatings or suspension media therefor
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B67/00—Influencing the physical, e.g. the dyeing or printing properties of dyestuffs without chemical reactions, e.g. by treating with solvents grinding or grinding assistants, coating of pigments or dyes; Process features in the making of dyestuff preparations; Dyestuff preparations of a special physical nature, e.g. tablets, films
    • C09B67/0001—Post-treatment of organic pigments or dyes
    • C09B67/0004—Coated particulate pigments or dyes
    • C09B67/0008—Coated particulate pigments or dyes with organic coatings
    • C09B67/0013—Coated particulate pigments or dyes with organic coatings with polymeric coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/06—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing organic luminescent materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/77—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals
    • C09K11/7783—Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing rare earth metals containing two or more rare earth metals one of which being europium
    • C09K11/7794—Vanadates; Chromates; Molybdates; Tungstates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/0256—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by the material
    • H01L31/0264—Inorganic materials
    • H01L31/028—Inorganic materials including, apart from doping material or other impurities, only elements of Group IV of the Periodic Table
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/0248—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies
    • H01L31/036—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by their semiconductor bodies characterised by their crystalline structure or particular orientation of the crystalline planes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/04—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof adapted as photovoltaic [PV] conversion devices
    • H01L31/054—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means
    • H01L31/055—Optical elements directly associated or integrated with the PV cell, e.g. light-reflecting means or light-concentrating means where light is absorbed and re-emitted at a different wavelength by the optical element directly associated or integrated with the PV cell, e.g. by using luminescent material, fluorescent concentrators or up-conversion arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1029—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom
    • C09K2211/1037—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing one nitrogen atom as the heteroatom with sulfur
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2211/00—Chemical nature of organic luminescent or tenebrescent compounds
    • C09K2211/10—Non-macromolecular compounds
    • C09K2211/1018—Heterocyclic compounds
    • C09K2211/1025—Heterocyclic compounds characterised by ligands
    • C09K2211/1088—Heterocyclic compounds characterised by ligands containing oxygen as the only heteroatom
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52—PV systems with concentrators
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547—Monocrystalline silicon PV cells

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Luminescent Compositions (AREA)

Abstract

본 발명은 무기 형광성 화합물 및 유기 형광성 화합물을 포함하는 중합체 필름에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 필름을 제조하는 방법, 및 태양 전지에서 파장 변환 필름으로서의 이러한 필름의 용도에 관한 것이다.

Description

파장 변환 중합체 필름{WAVELENGTH CONVERSION POLYMER FILM}
본 발명은 무기 형광성 화합물 및 유기 형광성 화합물을 포함하는 중합체 필름에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 필름을 제조하는 방법, 및 태양 전지에서 파장 변환 필름으로서의 이러한 필름의 용도에 관한 것이다.
태양광의 광전 변환에 의해 에너지를 얻기 위한 반도체 태양 전지는 주로, 예를 들면, 단결정 실리콘(c-Si) 또는 비정질 실리콘(a-Si)을 사용하는 무기 태양 전지이다. 지난 10년 동안, 그의 광전 변환 효율은 최대 약 30%까지 상승하였다. 이러한 상대적으로 작은 효율은 단결정 실리콘 또는 비정질 실리콘과 같은 반도체 재료의 흡수 파장 범위와 주로 200 내지 1200㎚ 범위의 태양 조사 스펙트럼과 관련한 스펙트럼 불일치에 의해 주로 야기된다. 이와 관련하여, 태양 방사선의 주요 흡수는 비정질 실리콘계 태양 전지에 대해서는 600㎚ 이상, 또는 단결정 실리콘계 태양 전지에 대해서는 800㎚ 이상의 더 높은 파장에서 발생하며, 이는 광전 변환에 사용되는 방사선을 600㎚ 이상의 더 긴 파장의 방사선으로 제한한다.
또한 높은 에너지를 갖는 단파장 영역의 태양광내의 광선이 효과적으로 사용된다 하더라도, 예를 들면 희토류 금속 이온, 희토류 금속 착체, 형광성 안료 등을 사용하여 500nm 이하의 파장을 갖는 방사선을 태양 전지를 이용하여 광전 변환 공정으로 처리할 수 있는 500nm 이상의 파장을 갖는 방사선으로 변환하려는 시도가 있었다.
이와 관련하여, WO 2010-01703 A1 호는 예를 들면 복수의 투광층 및 태양 전지 셀을 포함하는 태양 전지 모듈에서 투광층 중의 하나로서 사용되는 희토류 금속 착체계 형광성 물질을 함유하는 파장 변환 필름을 개시하고 있다. 이러한 파장 변환 필름은, 형광성 물질이 형광성 물질 입자 및 상기 형광성 물질 입자의 표면을 보호하는 코팅층을 각각 갖는 코팅된 형광성 물질 입자들로 구성되는 것을 특징으로 한다.
JP 2010-258293 A1 호는, 예를 들면, 스펙트럼 불일치로 인한 일광 손실을 감소시키고 더 높은 가시광선 투과율을 갖도록 구성됨으로써 광선 이용 효율을 증가시켜 발전 효율을 향상시킬 수 있는, 희토류 금속 착체 형광 발색단(rare earth metal complex fluorophore)을 기본으로 하는 파장 변환 필름을 개시하고 있다. 또한, 이러한 파장 변환 필름을 사용한 태양 전지 모듈도 개시되어 있다.
JP 2010-258293 A1 호는 희토류 금속 착체를 기본으로 하는 형광성 물질을 함유하는 파장 변환 필름을 개시하고 있다. 형광성 물질은, 형광성 물질 입자 및 이러한 형광성 물질 입자의 굴절률보다 더 낮은 굴절률을 갖는 물질로 이러한 형광성 물질 입자의 주변부를 보호하는 코트 층(coat layer)을 갖는 코팅된 형광성 물질이다. 이러한 형광성 물질은 파장 변환 필름으로서 제공되거나, 또는 현존하는 투명 전극 또는 반사방지 필름내에 분산되거나, 또는 커버 시트로서 제공됨으로써, 그의 효과성을 달성하기 위한 시도를 하였다.
JP 05156244 A1 호는 투명하고 퍼플루오로하이드로카본 용매에 가용성인 비정질 불소 수지, 및 형광성 축합 다환상 방향족 화합물의 퍼플루오로알킬-치환된 유도체, 예를 들면, 페릴렌과 비스(퍼플루오로부티릴) 퍼옥사이드 사이의 반응으로부터 생성되는 퍼플루오로프로필렌-치환된 페릴렌을 포함함으로써, 자외선 대역 광선을 가시광선 대역 광선으로 변환하여 실리콘 광-다이오드의 분광학적 민감 대역(spectroscopically sensitive zone)을 더 장파장으로 이동시킬 수 있는 고효율 및 내광성의 파장-이동 필름(wavelength-shifting film)을 제공하는 형광성 조성물을 개시하고 있다.
US 2009-0224177 A1 호는 특정의 인광체로부터 발광되어 또 다른 인광체에 의해 다시 흡수되는 형광을 억제함으로써 달성되는 고효율의 색 변환 부재(colour conversion member)를 개시하고 있을 뿐만 아니라, 이러한 색 변환 부재를 포함하는 발광 장치가 제공되어 있다. 색 변환 부재는 가시 파장 영역에서 형광 발광하도록 여기 광(excitation light)으로 조명된 N 개의 상이한 형광체중 하나의 상이한 형광체를 각각 함유하는 N 개의 투광성 부재를 포함하며, 상기 N 개의 투광성 부재는 순서대로 적층된다(여기서, N 은 2 이상의 자연수이다). 색 변환 부재는 형광 파장이 두께 방향으로 감소하는 동안에 굴절률은 두께 방향으로 증가하는 그러한 방식으로 설계된다.
그러나, 근대의 파장 변환 필름은, 특히 반도체 태양 전지에 사용되었을 때, 많은 다른 것들 중에서도 아래에 열거된 많은 요건들을 충족시켜야만 한다:
- 장기간에 걸쳐 사용할 시의 높은 효율,
- 열 응력, 특히 가열 또는 냉각에 대한 높은 안정성,
- 습기에 대한 높은 안정성,
- 태양 조사에 대한 높은 안정성,
- 외부에 노출되는 환경에서의 높은 내구성,
- 중합체 필름내에 분산되어 있는 형광성 화합물의 광범위한 농도 범위에 걸친 높은 효율,
- 태양 조사에 대한 낮은 반사성,
- 필름내의 형광성 화합물이 균일하게 분산되어야만 한다는 점,
- 전환된 파장이 적용된 반도체 물질의 주요 흡수 피크의 파장과 효과적으로 조화를 이루어야 한다는 점,
- 생산 방법이 비용 효과적이고 대량 생산 공정에 적합해야 한다는 점.
이러한 물질에 대한 종래 기술 및 상기에서 언급된 요건에 비추어 볼 때, 바람직하게는 종래의 파장 변환 필름의 결점을 나타내지 않거나 또는 나타내더라도 훨씬 더 적게 나타내는 새로운 물질 또는 다른 대체 물질에 대한 상당한 수요가 있다.
놀랍게도, 본 발명자들은 적어도 하나의 무기 형광성 화합물 및 적어도 하나의 유기 형광성 화합물을 포함하는 중합체 필름이, 바람직하게는 상기 언급된 요건들 중의 하나 이상을 개선하는, 보다 더 바람직하게는 상기 언급된 요건들 모두를 동시에 충족시키는, 공지된 파장 변환 필름에 대한 탁월한 대안을 나타낸다는 사실을 밝혀내었다.
따라서, 본 발명은 적어도 하나의 무기 형광성 화합물 및 적어도 하나의 유기 형광성 화합물을 포함하는 중합체 필름에 관한 것이다.
본 발명에 따른 중합체 필름은 자외선을 포함한 태양 조사선의 단파장 영역에서 흡수 피크를 갖는 무기 형광성 화합물 및 장파장 영역에서 탁월한 발색 특성을 갖는 유기 형광성 화합물의 조합을 포함한다.
따라서, 본 발명은 또한 대략 500㎚ 미만의 파장을, 다결정성 실리콘, 비정질 실리콘(a-Si), 모노결정성 실리콘(c-Si), 다결정성 실리콘(mc-Si), 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 구리 인듐 갈륨 셀레나이드(GIGS) 또는 갈륨 비소(GaAs)와 같은 적합한 반도체 재료의 주요 흡수 파장 범위와 보다 잘 정합하는 대략 500㎚ 초과 파장으로 변환하는 파장 변환 필름으로서의 중합체 필름의 용도에 관한 것이다.
이러한 이유로, 본 발명은 또한 태양 조사선의 단파 부정합 부분을 반도체 물질의 주요 흡수 파장 영역과 보다 잘 정합하는 파장으로 변환시킴으로써 광 사용 효율을 증가시켜 전력-발생 효율을 개선시킬 수 있는 중합체 필름을 적용함으로써 태양 전지를 개선하는 방법에 관한 것이다.
따라서, 또한 본 발명은 하나 이상의 반도체 물질 및 본 발명에 따른 중합체 필름을 포함하는 태양 전지에 관한 것이다.
본원에서 사용되는 "중합체"란 용어는 하나 이상의 별개의 타입의 반복 단위(분자의 최소 구성 단위)의 주쇄를 포함하며, 통상적으로 공지된 용어인 "올리고머", "공중합체", "단독중합체" 등을 포함하는 분자를 의미하는 것으로 이해될 것이다. 또한, 중합체란 용어는, 중합체 자체 이외에도, 이러한 중합체의 합성시에 수반되는 개시제, 촉매, 및 기타 다른 원소들의 잔기를 포함하는 것으로 이해될 것이며, 이때 이러한 잔기는 거기에 공유적으로 혼입되지 않는 것으로 이해된다. 또한, 이러한 잔기, 및 기타 다른 원소들은, 통상적으로는 중합 후 정제 공정 도중에 제거되지만, 전형적으로는 그들이 용기들 사이 또는 용매 또는 분산 매질 사이로 전달될 경우에 일반적으로 중합체와 함께 잔류하도록 중합체와 혼합된다.
"형광"이란 용어는 흡수된 광선 또는 기타 다른 전자기 방사선을 가진 물질에 의한 광 방출의 물리적 공정을 의미한다. 이것은 발광의 형태이다. 대부분의 경우, 방출된 광선은 장파장을 가지며, 따라서 흡수된 방사선보다 더 낮은 에너지를 갖는다.
"유기 화합물"이란 용어는 분자가 인, 실리콘 및 황 뿐만 아니라 수소, 질소, 산소, 할로겐을 포함한 기타 다른 원소 또는 라디칼에 공유결합된 하나 이상의 탄소 원자를 함유하는 물질을 의미한다. 일부 예외적인 것은 일산화탄소, 이산화탄소, 탄산염, 시안화물, 시안산염, 탄화물, 및 티오시안산염으로, 이들은 무기 물질로 간주된다.
"무기 화합물"이란 용어는 탄소 원자를 함유하지 않은 특정의 화합물 또는 일산화탄소, 이산화탄소, 탄산염, 시안화물, 시안산염, 탄화물, 및 티오시안산염과 같은 다른 원자에 이온결합된 탄소 원자를 함유하는 특정의 화합물을 의미한다.
"중합"이란 용어는 다수의 중합가능한 기 또는 이러한 중합가능한 기를 함유하는 중합체 전구체(중합가능한 화합물)를 함께 결합시킴으로써 중합체를 형성하는 화학 공정을 의미한다. "중합체 필름(polymer film)"이란 용어는 기계적 안정성(mechanical stability)을 가진 강성 또는 연성의 자가-지지성 또는 프리스텐딩 필름, 뿐만 아니라 지지 기재상의 코팅 또는 층 또는 다른 중합체 층상의 다층 구조물을 포함한다.
"흡수"란 용어는 물질을 통하여 투과된 방사선에 대한, 물질상으로 강하하는 방사선의 대수비에 상응하는 물질의 흡수를 의미한다.
"방출"이란 용어는 원자 또는 분자내의 전자 전이에 의한 전자기파의 방출을 의미한다.
양자점(quantum dot)은 여기자가 3차원 공간내에 한정되는 물질(예를 들면, 반도체)의 부분이다. 이러한 물질은 벌크 반도체의 전자적 특성과 불연속 분자의 전자적 특성 사이의 중간 정도의 전자적 특성들을 갖는다.
나노-크기 입자 또는 나노입자는 100 나노미터와 1 나노미터 사이의 크기이다.
광중합성 중합체, 또는 광경화성 수지는 광-중합가능한 단량체 또는 올리고머로 구성된다. 광경화성 수지는 전자기 방사선에 노출시켜 경화시킨다.
"열중합가능한 중합체(thermopolymerizable polymer)", 또는 "열경화성 수지(thermosetting resin)"란 용어는 가열하였을 때 경화되어 재생될 수 없는 물질을 의미한다.
"열가소성 물질(thermoplastic material)"이란 용어는 특정 온도 이상에서 유연해지거나 성형가능하게 되고 냉각시에 고체 상태로 되돌아가는 중합체를 의미한다.
"투과(transmittance)"란 용어는 특이 파장의 입사광선(또는 기타 다른 전자기 방사선)의 일부가 물질을 관통하는 것을 의미한다.
또한, 하나의 중합가능한 기를 가진 중합가능한 화합물은 "일반응성" 또는 "일작용성" 중합체 전구체로도 지칭되고, 2개의 중합가능한 기를 가진 화합물은 "이반응성" 또는 "이작용성" 화합물로 지칭되며, 2개를 초과하는 중합가능한 기를 가진 화합물은 또한 "다반응성" 또는 "다작용성" 화합물로 지칭된다. 또한, 중합가능한 기를 갖지 않은 화합물은 "비반응성 또는 비중합가능" 화합물로도 지칭된다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 중합체 필름은 대략 200 내지 대략 500㎚, 바람직하게는 대략 225 내지 대략 450㎚, 보다 바람직하게는 대략 250 내지 대략 425㎚ 범위의 최대 흡수 피크 파장을 가진 방사선을 흡수하고, 대략 500 내지 대략 1000㎚, 바람직하게는 대략 550 내지 대략 900㎚, 보다 바람직하게는 대략 450 내지 대략 800㎚ 범위의 최대 방출 피크 파장을 가진 방사선을 방출하는 무기 형광성 화합물을 포함한다.
적합한 무기 형광성 물질은 본 기술 분야의 전문가들에게 널리 공지되어 있으며, 예를 들면 문헌[참조: W. M. Yen, S. Shionoya 및 H. Yamamoto: Phosphor Handbook, 2nd Edition(CRC Press, 2006) pp. 155-338]에 기술되어 있다.
본 기술 분야의 전문가들에게 공지되어 있는 바와 같이, 무기 형광성 물질의 양자 효율은 인광체의 크기가 감소함에 따라 감소한다. 따라서, 적합한 무기 형광성 물질은 바람직하게는 적어도 20%, 보다 바람직하게는 적어도 30%, 보다 더 바람직하게는 적어도 40%의 양자 효율을 나타내야만 한다.
적합한 인광체 입자의 입자 크기는 바람직하게는 대략 1 내지 대략 100㎚, 보다 바람직하게는 대략 3 내지 대략 50㎚, 가장 바람직하게는 대략 5 내지 대략 25㎚ 범위이다.
무기 형광성 화합물은 바람직하게는 거의 구형의 미립자로서 사용된다. 더욱이, 무기 형광성 화합물의 형상의 예는,
- 기둥 또는 와이어 형상으로 성장한 형상;
- 2개 이상의 와이어-형상 부재가 테트라포드(tetrapod) 형상을 포함한 단일 지점으로부터 성장한 형상;
- 수지상 형상으로 형성된 형상;
- 폴리라인 형상(polyline shape)으로 성장한 형상;
- 메쉬 형상으로 성장한 형상; 및
- 비드 형상의 줄 형태로 성장한 형상
을 포함한다. 또한, 와이어-형상 촉매 자체는 중공 형상(관 형상) 또는 판 형상을 가질 수 있다.
바람직한 실시태양에서, 무기 형광성 물질은 바람직하게는 황화물, 티오갈산염, 질화물, 옥시-질화물, 규산염, 알루민산염, 인회석, 붕산염, 산화물, 인산염, 할로인산염, 황산염, 텅스텐산염, 탄탈룸산염, 바나듐산염, 몰리브덴산염, 니오브산염, 티탄산염, 게르마늄산염 또는 할로겐화물계 인광체중에서 선택되고, 보다 바람직하게는 황화물, 티오갈산염, 질화물, 옥시-질화물, 규산염, 알루민산염, 인회석, 산화물 및 바나듐산염계 인광체중에서 선택되며, 가장 바람직하게는 Y203:Bi3 +,Eu3 +; Y203:Bi3 +,Eu3 +; Y203:Bi3 +,Eu3 +; Y203:Ce3 +,Tb3 +; Y203:Ce3 +,Tb3 +; Y203:Ce3+,Tb3+; YV04:Yb3 +, YV04:Eu3 + 또는 YV04:Eu3 +,Bi3 + 계 인광체중에서 선택된다.
모든 상기에서 언급된 무기 형광성 화합물 또는 인광체는 상업적으로 입수할 수 있거나 또는 본 기술 분야의 전문가들에게 공지된 방법 또는 그와 유사한 방법 또는 문헌[참조: W. M. Yen, S. Shionoya 및 H. Yamamoto: Phosphor Handbook, 2nd Edition (CRC Press, 2006) pp. 341-420]에 기술되어 있는 바와 같이 합성할 수 있다.
필수적으로, 본 발명에 따른 중합체 필름은 유기 형광성 화합물을 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시태양에서, 상기 유기 형광성 화합물은 바람직하게는 대략 350 내지 대략 500㎚, 보다 바람직하게는 대략 375 내지 대략 500㎚, 보다 더 바람직하게는 대략 400 내지 대략 500㎚ 범위의 최대 흡수 피크 파장을 가진 방사선을 흡수하며, 대략 500 내지 대략 1000㎚, 바람직하게는 대략 550 내지 대략 900㎚, 보다 바람직하게는 대략 600 내지 대략 800㎚ 범위의 최대 방출 피크 파장을 가진 방사선을 방출한다.
적합한 유기 형광성 화합물은 본 기술 분야의 전문가들에게 널리 공지되어 있으며, 예를 들면 문헌[참조: W. M. Yen, S. Shionoya 및 H. Yamamoto: Phosphor Handbook, 2nd Edition (CRC Press, 2006) pp. 769-774]에 기술되어 있다.
유기 형광성 물질은 바람직하게는 적어도 80%, 보다 바람직하게는 적어도 90%의 양자 효율을 나타내야만 한다.
바람직한 실시태양에서, 유기 형광성 화합물은 플루오레세인, 로다민, 쿠마린, 피렌, 시아닌, 페릴렌, 디-시아노-메틸렌, 희토류 금속 착체 또는 전이금속 착체 중에서 선택되며, 보다 바람직하게는 상업적으로 입수가능한, 루모젠(Lumogen)-F570과 같은 페릴렌; 로다민(Rhodamine) 6G와 같은 로다민; 쿠마린(Coumarin) 153 또는 쿠마린 6과 같은 쿠마린; 후나코시 리미티드(Funakoshi Ltd.)사의 DY-707, 730, 732 및 750 제품군; 하야시바라 리미티드(Hayashibara Ltd.)사의 NK-3590; 및 엑시톤(Exciton)사의 LDS698, 720, 730, 750 및 765 제품군중에서 선택된다.
모든 상기에서 언급된 유기 형광성 화합물 또는 인광체는 상업적으로 입수할 수 있거나 또는 본 기술 분야의 전문가들에게 공지된 방법 또는 그와 유사한 방법에 따라 합성할 수 있다.
무기 형광성 화합물은 바람직하게는 그들의 흡수 특성과 관련하여 유기 형광성 화합물에 의존하여 선택된다. 이와 관련하여, 무기 형광성 화합물은 대략 200 내지 400㎚의 태양 방사선 스펙트럼의 영역에서 그의 최대 흡수 피크 파장을 가지며, 유기 형광성 화합물은 대략 400 내지 800㎚의 태양 방사선 스펙트럼의 영역에서 그의 최대 흡수 피크 파장을 갖는 것이 바람직하다.
무기 형광성 화합물 및 유기 형광성 화합물 둘 모두의 흡수 스펙트럼은 바람직하게는 40 면적%(area percent) 미만, 보다 바람직하게는 20 면적% 미만, 보다 더 바람직하게는 5 면적% 미만 중첩된다. 또한, 무기 형광성 화합물의 방출 스펙트럼 및 유기 형광성 화합물의 흡수 스펙트럼은 90 면적% 초과, 바람직하게는 60 면적% 초과, 보다 바람직하게는 30 면적% 초과, 가장 바람직하게는 10 면적% 초과 중첩되는 것이 바람직하다.
특히, 적합한 무기 형광성 화합물 및 적합한 유기 형광성 화합물의 바람직한 조합이 하기 표에 명시되어 있으나, 본 발명이 이러한 특히 바람직한 조합으로 국한되는 것은 아니다.
Figure pct00001
다른 실시태양에서, 본 발명에 따른 중합체 필름은 형광성 반도체 양자점을 포함한다.
본 발명에 따른 중합체 필름은 적어도 하나의 상술된 형광성 화합물 및 적합한 분산 매질을 포함하는 분산액으로부터 수득할 수 있다.
바람직한 분산 매질 및/또는 생성되는 그러한 분산 매질의 중합체 필름은 아래 기준들을 충족해야만 하며, 바람직하게는 이들 기준을 나타내야만 한다:
- 적합한 굴절률,
- 200 내지 1200㎚ 사이의 방사선에 대한 적합한 투과율,
- 낮은 황색도 지수(yellowness index),
- 열 응력, 예를 들면 가열 또는 냉각에 대한 높은 안정성,
- 습기에 대한 높은 안정성,
- 태양 조사선에 대한 높은 안정성,
- 외부에 노출되는 환경에서의 높은 안정성, 및
- 다양한 기재와 관련한 적합한 접착 특성.
생성되는 중합체 필름에 적합한 수지는 200 내지 1200㎚ 사이, 바람직하게는 250 내지 1200㎚ 사이, 보다 바람직하게는 300 내지 1200㎚ 사이의 방사선에 대해 높은 투과율 값을 나타내며, 무기 형광성 화합물의 흡수 특성과 관련하여 선택된다.
이러한 맥락에서, 높은 투과율이란 말은 90% 초과, 바람직하게는 70% 초과, 보다 바람직하게는 50%를 초과하는 입사광선이 특정의 첨가제를 함유하지 않은 순수한 수지를 관통할 수 있다는 것을 의미한다.
광학 매질 또는 여기에서는 분산 매질의 굴절률 n은 광선, 또는 특정의 다른 방사선이 그러한 매질을 통하여 얼마나 전파되는지를 설명하는 수이다. 그의 가장 기본적인 발생은 스넬(Snell)의 굴절 법칙, n1sinθ1 = n2sinθ2,으로, 여기서 θ1 및 θ2 는 굴절률 n1 및 n2 를 가진 2개의 매질 사이의 계면을 가로지르는 광선의 입사각이다.
분산 매질은 바람직하게는 1.35 내지 1.70 사이, 보다 바람직하게는 1.40 내지 1.60 사이의 굴절률 값을 나타낸다.
황색도 지수는 등명하거나 백색에서 황색으로의 시험용 샘플의 색상에 있어서의 변화를 설명하는 분광 광도 측정 데이터로부터 계산되는 수이다. 이러한 시험은 통상적으로는 실질적이거나 가상의 옥외 노출에 의해 야기되는 물질에 있어서의 색상 변화를 평가하는데 사용된다.
생성되는 중합체 필름에 적합한 분산 매질은 바람직하게는 30 미만, 보다 바람직하게는 15 미만, 보다 더 바람직하게는 10 미만의 황색도 값을 나타낸다. 그런 연유로, 황색도 지수는 ASTM E313:2005에 따라 측정한다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 분산 매질은 바람직하게는 산화티타늄계 혼성 수지로부터 선택되는, 보다 바람직하게는 일본 특허출원 JP 2008-297537 A1 호 및 JP 2008-255124 A1 호에 개시되어 있는 것들 중에서 선택되는 유기/무기 혼성 수지를 포함한다.
바람직하게, 상술된 유기/무기 혼성 수지는,
(A) 고굴절성 중간체를 함유하는 금속;
(B) 중합체 또는 올리고머; 및/또는
(C) 반응성 단량체
를 포함한다.
성분(A)은 티타늄 알콕사이드, 디에탄올아민 및 물의 부분 가수분해 및 응축을 통하여 수득될 수 있다. 다른 방법으로, 성분(A)은 또한 티타늄 알콕사이드, 아미노 알콜 및 물의 부분 가수분해 및 응축을 통해서도 수득될 수 있다.
다른 실시태양에서, 중합체 필름은 광경화성 수지 또는 열경화성 수지 또는 열가소성 수지를 포함하는 분산 매질로부터 수득할 수 있다.
적합한 광경화성 수지는 적어도 하나의 일작용성, 이작용성 또는 다작용성의 광중합가능한 중합체 전구체를 포함한다.
바람직하게는, 광경화성 수지는 하나 이상의 일작용성 중합체 전구체 및 하나 이상의 이작용성 또는 다작용성 광중합가능한 중합체 전구체를 포함한다.
일작용성, 이작용성 또는 다작용성의 광중합가능한 전구체는 바람직하게는 아크릴산 유도체, 메타크릴산 유도체, 비닐 유도체, 에폭시-유도체 또는 실록산 유도체 중에서 선택된다. 적합한 일작용성 아크릴산 유도체 또는 메타크릴산 유도체는 방향족 아크릴레이트 유도체, 방향족 메타크릴레이트 유도체, 알킬-아크릴레이트, 알킬-메타크릴레이트, 치환된 알킬-아크릴레이트 또는 치환된 알킬-메타크릴레이트로 이루어진 군중에서 선택되고, 보다 바람직하게는 벤질 아크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 메틸-아크릴레이트, 메틸-메타크릴레이트, 에틸-아크릴레이트, 에틸-메타크릴레이트, 부틸-아크릴레이트, 부틸-메타크릴레이트, 2-에틸헥실-아크릴레이트, 2-에틸헥실-메타크릴레이트 및 치환된-알킬-아크릴레이트 또는 치환된-알킬-메타크릴레이트중에서 선택되며, 이때 알킬 라디칼은 하이드록실기, 또는 F, Br 및 Cl과 같은 할로겐, 또는 S로 치환된다.
적합한 이작용성 또는 다작용성의 광중합가능한 아크릴산 유도체 또는 메타크릴산 유도체는 바람직하게는,
- 다가 알콜과, 바람직하게는 폴리에틸렌-글리콜 디-(메트)아크릴레이트(그 안의 에틸렌가는 2 내지 14이다), 트리-메틸올 프로판 디-(메트)아크릴레이트, 트리-메틸올 프로판 트리-(메트)아크릴레이트, 트리-메틸올 프로판 에톡시 트리-(메트)아크릴레이트, 트리-메틸올 프로판 프로폭시 트리-(메타)아크릴레이트, 테트라-메틸올 메탄 트리-(메트)아크릴레이트, 테트라-메틸올 메탄 테트라-(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 디(메타)아크릴레이트(그 안의 프로필렌가는 2 내지 14이다), 디-펜타-에리트리톨 펜타(메트)아크릴레이트, 디-펜타-에리트리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 비스페놀-A-폴리옥시에틸렌 디-(메트)아크릴레이트, 비스페놀-A-디옥시에틸렌 디-(메트)아크릴레이트, 비스페놀-A-트리옥시에틸렌 디-(메트)아크릴레이트 또는 비스페놀-A-데카옥시에틸렌 디-(메트)아크릴레이트 중에서 선택되는 α,β-불포화 카복실산 사이의 반응으로부터 수득되는 중합체 전구체, 및/또는
- α,β-불포화 카복실산 및, 바람직하게는 트리-메틸올 프로판 트리글리시딜에테르 트리아크릴레이트, 비스페놀 A 디글리시딜에테르 디아크릴레이트 중에서 선택되는, 글리시딜 기를 갖는 화합물의 부가로부터 수득되는 중합체 전구체, 및/또는
- 바람직하게는 β-하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트를 가진 에테르로부터 선택되는, 하이드록시 기 및 에틸렌계 불포화 기를 갖는 중합체 전구체,
- 방향족 디이소시아네이트와, 바람직하게는 우레탄 (메트)아크릴레이트 중에서 선택되는 2-하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트 사이의 반응으로부터 수득되는 중합체 전구체 및/또는
- 트리-메틸 헥사메틸렌 디-이소시아네이트 또는 사이클로헥산 디메탄올과 2-하이드록시에틸 (메트)아크릴레이트 사이의 반응으로부터 수득되는 중합체 전구체
로 이루어진 군중에서 선택된다.
특히, 이작용성 또는 다작용성 광중합가능한 아크릴산 유도체 또는 메타크릴산 유도체는 가장 바람직하게는 트리-메틸올-프로판 트리(메트)아크릴레이트, 디-펜타에리트리톨 테트라(메트)아크릴레이트, 디-펜타에리트리톨 헥사(메트)아크릴레이트, 비스페놀-A 폴리옥시에틸렌 디메타크릴레이트 중에서 선택된다.
분산 매질의 굴절률을 조정하기 위하여, 이러한 매질은 또한 브롬화되거나 황화된 일작용성, 이작용성 또는 다작용성 광중합가능한 중합체 전구체를 포함할 수도 있다. 이러한 브롬-치환된 중합체 전구체는 바람직하게는 다이-이치 고교 세이야꾸 캄파니, 리미티드(DAI-ICHI KOGYO SEIYAKU CO., LTD.)사에 의해 제조되는 뉴 프론티어(New Frontier) BR-31, 뉴 프론티어 BR-30, 뉴 프론티어 BR-42M 등의 불완전 목록(nonexhaustive list) 중에서 선택되는 반면, 황-치환된 중합체 전구체는 바람직하게는 미쓰비시 가스 케미칼 캄파니, 인코포레이티드(MITSUBISHI GAS CHEMICAL COMPANY, INC.)사에 의해 제조되는 IU-L2000, IU-L3000, IU-MS1010 등의 불완전 목록 중에서 선택된다.
적합한 중합가능한 비닐 유도체는 바람직하게는 비닐 할라이드, 아크릴로니트릴, 비닐 아미드, 비닐 에테르, 또는 방향족 비닐 유도체 중에서 선택되며, 보다 바람직하게는 비닐 클로라이드, 비닐 브로마이드, 아크릴 아미드, 스티렌, 또는 비닐-톨루엔 중에서 선택된다.
적합한 분산 매질은 또한 중합가능한 실록산을 포함할 수 있거나, 바람직하게는 그로 이루어질 수 있다. 실록산 화합물은 R2SiO(여기서, R은 수소 원자 또는 탄화수소 기를 나타낸다) 형태의 서브 단위(sub unit)를 특징으로 한다. 적합한 중합가능한 실록산은 본 기술 분야의 전문가들에게 널리 공지되어 있다. 그러나, 바람직한 실록산은 아데카 코포레이션(Adeka Corporation)사의 FX-V5500, 테스크 캄파니, 리미티드(TESK CO., LTD.)사의 A-1456 및 다우 코닝 코포레이션(Dow Corning Corporation)사의 OE-6665 중에서 선택되지만, 그들로 국한되는 것은 아니다.
바람직하게는, 상기에 열거된 모든 중합체 전구체는 공중합체내에서 서로 개별적으로 또는 특정 조합으로 사용될 수 있다.
바람직한 광경화성 수지는 또한 자외선(대략 200 내지 400㎚) 또는 가시광선(대략 400 내지 800㎚)에 노출되었을 때 유리 라디칼을 발생하는 하나 이상의 광개시제를 포함할 수도 있다.
적합한 광개시제는 바람직하게는,
- 벤조인-에테르, 바람직하게는 벤조인-메틸-에테르, 벤조인-에틸-에테르, 벤조인-프로필-에테르, 벤조인-이소부틸-에테르, 벤조인-페닐-에테르, 벤조인-에테르, 및/또는
- 벤조페논, 바람직하게는 N,N'-테트라메틸-4,4'-디아미노벤조페논(미힐러 케톤(Michler's-ketone)), N,N'-테트라에틸-4,4'-디아미노벤조페논, 벤질-디메틸-케탈(예를 들면, 시바(Ciba)사에서 시판하는 이가큐어 651(IRGACURE 651), 및/또는
- 디벤질 케탈, 바람직하게는 벤질-디에틸-케탈, 및/또는
- 아세토페논, 바람직하게는 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, p-tert-부틸디클로로 아세토페논, p-디메틸아미노 아세토페논,
- 티옥산톤, 바람직하게는 2,4-디메틸 티옥산톤, 2,4-디이소프로필 티옥산톤, 및/또는
- 하이드록시 사이클로헥실 페닐 케톤(예를 들면 시바사의 이가큐어 184), 1-(4-이소프로필페닐)-2-하이드록시-2-메틸프로판-1-온, 2-하이드록시-2-메틸-1-페닐프로판-1-온과 같은 페논 유도체
중에서 선택된다.
광개시제는 서로 단독으로 또는 특정 조합으로 사용될 수 있다.
또한, 광경화성 수지에 안정화제, 접착 촉진제 또는 계면활성제 또는 감광제와 같은 첨가제를 더 첨가할 수도 있다. 감광제는 그 자체로는 광개시능을 전혀 갖고 있지 않지만, 상기에서 언급된 광개시제와 감광제 시스템을 형성한다. 적합한 감광제/광개시제 시스템은 3차 아민 및, 예를 들면 트리에탄올 아민 및 벤조페논의 조합과 유사한, 상술된 바와 같은 하나 이상의 광개시제를 포함한다.
적용할 경우, 광경화성 수지는 그의 성분들의 혼합물로부터 수득된 대로 분산 매질로서 사용될 수 있다. 또한, 광경화성 수지를 적합한 용매중에 용해시킨 다음, 상응하는 용액을 분산 매질로서 사용할 수도 있다.
본 발명에 따른 다른 실시태양에서, 분산 매질은 열 또는 압력에 노출시킬 수 있거나 또는 용액으로서 사용되는 열가소성 수지를 포함한다.
적합한 열가소성 수지는 본 기술 분야의 전문가들에게 널리 공지되어 있으며, 예를 들면 천연고무, 폴리-이소프렌, 폴리-1,2-부타디엔, 폴리이소부텐, 폴리부텐, 폴리-2-헵틸-1,3-부타디엔, 폴리-2-t-부틸-1,3-부타디엔, 폴리-1,3-부타디엔, 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시프로필렌, 폴리비닐에틸 에테르, 폴리비닐헥실 에테르, 폴리비닐부틸 에테르, 폴리 비닐 아세테이트, 폴리 비닐 프로피오네이트, 폴리 우레탄, 에틸 셀룰로즈, 폴리 비닐 클로라이드, 폴리 아크릴로니트릴, 폴리 메타크릴로니트릴, 폴리설폰, 폴리설파이드, 페녹시 수지, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리-2-에틸헥실 아크릴레이트, 폴리-t-부틸 아크릴레이트, 폴리-3-에톡시프로필 아크릴레이트, 폴리옥시카보닐 테트라-메타크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리이소프로필 메타크릴레이트, 폴리도데실 메타크릴레이트, 폴리테트라데실 메타크릴레이트, 폴리-n-프로필 메타크릴레이트, 폴리-3,3,5-트리메틸사이클로헥실 메타크릴레이트, 메타크릴레이트, 폴리에틸 메타크릴레이트, 폴리-2-니트로-2-메틸프로필 메타크릴레이트, 폴리-1,1-디에틸프로필 메타크릴레이트, 또는 폴리메틸메타크릴레이트와 같은 폴리(메트)아크릴레이트를 포함할 수 있다.
또한, 다른 특성들 중에서도 수지의 연화점 또는 접착성과 같은 상응하는 열가소성 수지의 물리적 특성을 조정하기 위해서는 2가지 이상의 중합체 전구체를 공중합시킬 수도 있다.
본 발명에 따른 적합한 열가소성 공중합체는 바람직하게는 아크릴레이트 작용기를 갖는 유도체, 바람직하게는 우레탄 아크릴레이트, 및/또는 에폭시 아크릴레이트, 및/또는 폴리에테르 아크릴레이트, 및/또는 폴리에스테르 아크릴레이트로 이루어진 군중에서 선택되고, 보다 바람직하게는 우레탄 아크릴레이트 및/또는 에폭시 아크릴레이트 및/또는 폴리에테르 아크릴레이트 중에서 선택되며, 보다 더 바람직하게는 에폭시 아크릴레이트로 이루어진 군중에서 선택된다.
또한, 가소제, 난연제 및 안정화제와 같은 추가적인 첨가제가 열가소성 수지에 첨가될 수도 있다.
본 발명에 따른 열가소성 수지의 연화점은 바람직하게는 200℃ 미만, 보다 바람직하게는 150℃ 미만, 보다 더 바람직하게는 120℃ 미만이지만, 모든 경우에 80℃보다 낮지는 않다.
본 발명에 따른 중합체 필름에서, 바람직하게는, 중합체 필름중의 무기 형광성 화합물의 농도는 중합체 필름의 일측(상부측)상의 고농도에서 중합체 필름의 대향측(하부측)상의 저농도로 변화하는 반면, 중합체 필름중의 유기 형광성 화합물의 농도는 그와 반대로 중합체 필름의 일측(상부측)상의 저농도에서 중합체 필름의 대향측(하부측)상의 고농도로 변화한다.
이러한 구조를 가지고 있는 경우, 중합체 필름의 상부측상의 고농도를 갖는 무기 형광성 화합물이 UV 광선과 같은 상술된 단파장 영역의 입사광선을 흡수함으로써, 분해, 광반응 등과 같은, 유기 형광성 화합물상의 단파장 광선의 특정의 광화학적 효과를 감소, 바람직하게는 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 이러한 중합체 필름은 2개, 3개, 4개, 또는 그 이상의 상이한 서브-층을 포함하는 다층 구조, 또는 단일 층 구조를 포함한다. 중합체 필름의 바람직한 구조가 하기에 제시되어 있다:
(a) 하나 이상의 유기 형광성 화합물 및 하나 이상의 무기 형광성 화합물의 혼합물을 포함하는 하나의 층을 포함하는, 바람직하게는 하나의 층으로 이루어진 중합체 필름(여기서, 생성되는 중합체 필름중의 무기 화합물(들)의 농도는 중합체 필름의 일측(상부측)상의 고농도에서 중합체 필름의 대향측(하부측)상의 저농도로 변화하는 반면, 생성되는 중합체 필름중의 유기 형광성 화합물(들)의 농도는 그와 반대로 중합체 필름의 일측(상부측)상의 저농도에서 중합체 필름의 대향측(하부측)상의 고농도로 변화한다), 또는
(b) 2개의 서브 층을 포함하는, 바람직하게는 2개의 서브 층으로 이루어진 중합체 필름(여기서, 제 1 베이스 층은 하나 이상의 유기 형광성 화합물(들)을 포함하지만 무기 형광성 화합물은 전혀 포함하지 않으며, 제 2 커버 층은 하나 이상의 무기 형광성 화합물(들)을 포함하지만 유기 형광성 화합물은 전혀 포함하지 않는다), 또는
(c) 3개의 서브 층을 포함하는, 바람직하게는 3개의 서브 층으로 이루어진 중합체 필름(여기서, 제 1 베이스 층은 하나 이상의 유기 형광성 화합물을 포함하지만 무기 형광성 화합물은 전혀 포함하지 않고; 제 2 층 또는 중간 서브 층은 하나 이상의 유기 형광성 화합물 및 하나 이상의 무기 형광성 화합물의 혼합물을 포함하되, 이때 서브 층중의 무기 화합물(들)의 농도는 서브 층의 일측(상부측)상의 고농도에서 서브 층의 대향측(하부측)상의 저농도로 변화하는 반면, 서브 층중의 유기 형광성 화합물의 농도는 그와 반대로 서브 층의 일측(상부측)상의 저농도에서 서브 층의 대향측(하부측)상의 고농도로 변화하며; 제 3 층 또는 커버 층은 하나 이상의 무기 형광성 화합물을 포함하지만 유기 형광성 화합물은 전혀 포함하지 않는다), 또는
(d) 4개의 서브 층을 포함하는, 바람직하게는 4개의 서브 층으로 이루어진 중합체 필름(여기서, 제 1 층 또는 베이스 층은 하나 이상의 유기 형광성 화합물을 포함하지만 무기 형광성 화합물은 전혀 포함하지 않고; 제 2 층 또는 하부 중간 서브 층은 하나 이상의 유기 형광성 화합물 및 하나 이상의 무기 형광성 화합물의 혼합물을 포함하되, 이때 유기 형광성 화합물의 양은 무기 형광성 화합물의 양보다 많고; 제 3 층 또는 상부 중간 서브 층은 하나 이상의 유기 형광성 화합물 및 하나 이상의 무기 형광성 화합물의 혼합물을 포함하되, 이때 무기 형광성 화합물의 양은 유기 형광성 화합물의 양보다 많으며; 제 4 층 또는 커버 층은 하나 이상의 무기 형광성 화합물을 포함하지만 유기 형광성 화합물은 전혀 포함하지 않는다).
본 발명에 따른 중합체 필름의 생산 방법은 중합체 필름 자체의 구조(일층 구조 또는 다층 구조) 또는 적용되는 분산 매질의 조성에 좌우된다.
일반적으로, 본 발명에 따른 중합체 필름의 제조 방법은 각각의 경우에,
- 분산 매질 및 적어도 하나의 유기 형광성 화합물을 포함하는 혼합물의 층을 기재상에 제공하는 단계;
- 상기 혼합물을 경화시키는 단계; 및
- 임의적으로, 상기 기재로부터 중합체 필름을 제거하는 단계
를 포함한다.
중합체 필름 또는 그의 서브 층(들)중의 하나에 적용된 형광성 화합물의 농도 구배를 적용하는 경우, 상응하는 유기 및 무기 형광성 화합물은 일차적으로 상술된 바와 같은 적합한 분산 매질중에 균일하게 분산된다.
전체적으로, 매질중의 무기 형광성 화합물의 농도는 바람직하게는 0.01 wt% 내지 10 wt%, 보다 바람직하게는 0.5 wt% 내지 5 wt%인 반면, 전체적으로 매질중의 유기 형광성 화합물의 농도는 바람직하게는 0.01 wt% 내지 10 wt%, 보다 바람직하게는 0.05 wt% 내지 0.5 wt%이다.
중합체 필름 또는 그의 서브 층(들)중의 하나에 형광성 화합물의 농도 구배를 적용하지 않는 경우, 상응하는 유기 또는 상응하는 무기 형광성 화합물은 상술된 바와 같은 적합한 분산 매질중에 균일하게 분산된다.
전체적으로, 매질중의 무기 형광성 화합물의 농도는 바람직하게는 0.01 wt% 내지 10 wt%, 보다 바람직하게는 0.5 wt% 내지 5 wt%이다.
전체적으로, 매질중의 유기 형광성 화합물의 농도는 바람직하게는 0.01 wt% 내지 10 wt%, 보다 바람직하게는 0.01 wt% 내지 5 wt%, 가장 바람직하게는 0.05 wt% 내지 0.5 wt%이다.
적합한 기재상에 상응하는 혼합물을 제공하는 방법은 특정한 방식으로 국한되지 않으며, 특정의 공지된 습식 필름 형성 방법이 사용될 수 있다. 그러나, 바람직한 방법으로는 스핀 코팅, 잉크 젯, 슬릿 코팅, 요판 인쇄, 철판 인쇄, 평판, 실크 스크린 인쇄 및 염료 코팅 절차를 포함한다.
층 두께는 바람직하게는 0.1㎛ 내지 3000㎛, 보다 바람직하게는 1㎛ 내지 500㎛, 보다 더 바람직하게는 10㎛ 내지 200㎛이다.
적합한 기재는 유리 기재, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리카보네이트 또는 폴리메틸 메타크릴레이트와 같은 플라스틱 필름 기재, 반도체 물질 기재 또는 또 다른 중합체 필름 또는 본 출원의 그러한 중합체 필름의 서브 층이다.
농도 구배가 요구되는 경우, 광경화성 수지, 적어도 하나의 유기 형광성 화합물 및 적어도 하나의 무기 형광성 화합물을 포함하는 혼합물을 코팅하거나 인쇄한 후 혼합물을 소성하여 고정화시킬 때까지의 대기 시간은 유기 형광성 화합물(들) 및 무기 형광성 화합물(들)이 그들의 상이한 입자 크기 및 질량으로 인하여 서로 분리 가능하게 한다.
바람직한 시간 범위는 주로 분산 매질의 점도 및 입자 밀도에 좌우되며, 따라서 경우에 따라 과도한 시행착오 없이도 본 기술 분야의 전문가들에 의해 쉽게 조정될 수 있다.
광경화성 분산 매질이 적용되는 경우, 소성에 의한 고정화는 코팅 후 즉시 또는 농도 구배의 경우에는 원하는 조건에 도달될 때 실시하여 필름을 고정시킨다.
소성은 바람직하게는 60℃ 이상, 보다 바람직하게는 80℃ 이상, 보다 더 바람직하게는 100℃ 이상의 온도에서 실시된다. 다른 적합하고 상술된 분산 매질이 적용된 경우, 열에 노출하거나 냉각하여 경화시켜 공정을 마무리할 것이기 때문에 고정화 단계는 불필요하다.
분산 매질은 적용되는 분산 매질과 관련하여 본 기술 분야의 전문가들에게 공지되어 있는 적합한 조건하에 경화시킨다. 이러한 연유로 경화 단계는, 미경화된 필름을 광경화성 수지가 적용된 경우에는 UV 광선과 같은 화학 조사선에 노출하는 방법을; 열가소성 수지가 적용된 경우에는 냉각하는 방법을; 적용된 분산 매질이 열경화성 수지에 상응하는 경우에는 가열하는 방법을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 중합체 필름의 상부에 부수적인 보호층 및/또는 구조화층, 예를 들면 프레넬 렌즈 구조화층을 적용할 수도 있다.
본 발명은 또한 대략 500nm 미만의 파장을 갖는 방사선을, 태양 전지에서 다양한 반도체 물질에 의해 효과적으로 사용되는, 대략 500nm을 초과하는 파장을 갖는 방사선으로 변환하는 파장 변환 필름으로서의 중합체 필름의 용도에 관한 것이다.
이와 관련하여, 예를 들어 비정질 실리콘 태양 전지의 최대 흡수 파장은 약 600nm이며, 단결정 실리콘 태양 전지의 최대 흡수 파장은 약 800nm이다. 실제로는 광전 변환시에 효과적으로 사용되는 방사선이 500nm 이상의 장파장 영역내의 방사선으로 제한된다.
또한 높은 에너지를 갖고 또한 바람직하게는 효과적으로 사용되어야 하는 태양광선의 단파장 영역내의 광선을 허용하기 위하여, 본 발명에 따른 중합체 필름은 500nm보다 낮은 파장의 방사선을 태양 전지에 의해 광전 변환 처리될 수 있는 500nm 보다 더 높은 파장을 갖는 방사선으로 변환할 수 있다.
따라서, 본 발명은 또한 태양 전지 모듈에서의 반도체 물질의 흡수 특성으로 인하여 정상적으로 사용될 수 없는 태양 조사 스펙트럼의 단파 부분의 파장 변환에 기인하여 광 이용 효율 및 발전 효율을 증가시킬 수 있는 본 발명에 따른 중합체 필름을 적용함으로써 태양 전지 모듈을 개선하는 방법에 관한 것이다.
그런 이유로, 본 발명은 또한 태양 전지 모듈에서의 중합체 필름의 용도에 관한 것이다.
적합한 태양 전지의 정확한 구조는 본 기술 분야의 전문가들에게 공지되어 있다. 예를 들면, 블록-캐스트 실리콘 잉곳을 와이어 절단하여 만든 다결정 실리콘 웨이퍼를 대략 180 내지 350 나노미터의 매우 얇은 웨이퍼로 잘라낸다. 웨이퍼는 일반적으로는 저농도로 p-형 도핑된다. 웨이퍼로부터 태양 전지를 제조하기 위하여, 웨이퍼의 전면상에서 n-형 도펀트를 표면 확산시킨다. 이는 표면의 수백 나노미터 아래에서 p-n 접합을 형성한다. 또한, 전형적으로는 플라즈마-강화 화학 증착(plasma-enhanced chemical vapor deposition)(PECVD)을 이용하여 수백 나노미터 두께의 층으로 적용되는, 질화실리콘 또는 이산화티타늄으로 제조된 반사-방지 코팅을 적용하여 태양 전지에 결합되는 광선의 양을 증가시킬 수도 있다. 바람직한 태양 전지는 본 발명에 따른 중합체 필름 이외에도, 또한 태양 전지에 결합되는 광선의 양을 증가시키는 역할을 하는, 예를 들면 프레넬 렌즈 및/또는 반사-방지 코팅과 유사한 텍스쳐 가공된 전면을 갖는다. 이러한 표면은 일반적으로는 단결정 실리콘상에 형성되지만, 다른 반도체 물질도 또한 가능하다. 그러면 웨이퍼는 배면상에 제조된 완전면 금속 접점(full area metal contact)을 가지게 되며, 미세 "핑거(fingers)" 및 대형 "버스 바(bus bars)"로 구성된 격자형(grid-like) 금속 접점은 은 페이스트(silver paste)를 사용하여 전면에 스크린-인쇄한다. 후방 접점도 또한 금속 페이스트, 전형적으로는 알루미늄을 스크린-인쇄하여 형성시킨다. 일반적으로, 이러한 접점은 일부 전지 디자인에서는 그것이 격자 패턴으로 인쇄된다 하더라도 전지의 후방측 전체를 커버한다. 이어서, 페이스트를 수백도의 섭씨온도에서 소성하여 실리콘과 저항 접촉하는 금속 전극을 형성시킨다. 또한, 부수적인 전기도금 단계를 이용하여 전지 효율을 증가시킬 수도 있다.
상기 언급된 다결정성 실리콘 웨이퍼에 견주어, 적합한 태양 전지 모듈은 또한 비정질 실리콘(a-Si), 단결정성 실리콘(c-Si), 다결정성 실리콘(mc-Si), 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 구리 인듐 갈륨 셀레나이드(GIGS) 또는 갈륨 비소(GaAs) 중에서 선택되는 다른 바람직한 반도체 물질을 포함할 수도 있다. 따라서, 본 발명은 또한 태양 전지상에 본 발명에 따른 중합체 필름을 제공하는 단계를 포함하는 태양 전지 모듈의 생산 방법에 관한 것이다.
상기 및 이하에서는 특히 바람직한 실시태양을 참조하여 본 발명을 기술한다. 본 발명의 진의 및 범주를 벗어나지 않고서도 다양한 변경 및 수정이 가능하다는 것을 알아야 한다.
상기 및 이하에서 언급되는 많은 화합물 또는 그들의 혼합물은 상업적으로 입수가능하다. 유기 화합물은 공지되어 있거나, 또는 엄밀히 말하자면 공지되어 있으며 상기 반응에 적합한 반응 조건하에서, 예를 들면 문헌[참조: Houben-Weyl, Methoden der Organischen Chemie [Methods of Organic Chemistry], Georg-Thieme-Verlag, Stuttgart]과 같은 표준 작업서에 기술되어 있는 바와 같은, 자체로 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 용도도 또한 본원에서는 자체로 공지된 변수들로 구성될 수 있지만, 본원에서는 언급되지 않는다. 문맥상 명확하게 달리 언급하지 않는 한, 본원에서 사용되는 복수 형태의 용어는 단수 형태를 포함하고, 그 반대로 단수 형태는 복수 형태를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서 전반에 걸쳐, 달리 분명하게 명시되지 않는 한, 모든 농도는 중량%로 제시되고 개개의 완전한 혼합물과 관련이 있고, 모든 온도는 ℃(섭씨온도)로 제시되며, 모든 온도에서의 차이는 ℃로 제시된다.
본 명세서의 설명부 및 특허청구범위 전반에 걸쳐, "포함하는(comprise)" 및 "함유하는(contain)"이란 단어는 "포함하지만 그로 국한되지는 않는(including but not limited to)"다는 것을 의미하며, 다른 성분들을 배제하는 (및 배제하지 않는) 것으로 간주되지 않는다. 반면에, "포함하는(comprise)"이란 단어는 또한 "~로 이루어진(consisting of)"이란 말도 포함하지만, 그로 국한되는 것은 아니다.
아직도 본 발명의 범주에 속하면서도 전술한 본 발명의 실시태양을 변경할 수 있다는 것을 알고 있을 것이다. 본 명세서에서 개시된 각각의 특징은, 달리 언급되지 않는 한은, 동일하거나, 동등하거나 유사한 목적을 제공하는 대체 특징들로 치환될 수 있다. 따라서, 달리 언급되지 않는 한, 개시된 각각의 기능은 단지 포괄적인 등가의 특징 또는 유사 특징들 중의 일례이다.
본 명세서에서 개시된 모든 특징들은, 이러한 특징들 및/또는 단계들의 적어도 일부분이 상호 배타적인 조합을 제외하고는, 특정의 조합으로 조합될 수 있다. 특히, 본 발명의 바람직한 특징들은 본 발명의 모든 양태에 적용할 수 있으며 특정의 조합으로 사용될 수 있다. 이와 유사하게, 필수적이지 않은 조합으로 기술된 특징들은 (조합이 아니라) 별도로 사용될 수 있다.
많은 상술된 특징, 특히 바람직한 실시태양은 그 자체로 진보적일 뿐만 아니라 본 발명의 실시태양의 한 부분임을 알 수 있을 것이다. 현재 특허청구된 특정 발명에 더하여 또는 대안으로 이들 특징들에 대해 독립적인 보호를 모색할 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징들은 하기의 번호가 부여된 목록으로 요약된다:
1. 적어도 하나의 무기 형광성 화합물 및 적어도 하나의 유기 형광성 화합물을 포함하는 중합체 필름.
2. 상기 1 항에 있어서, 상기 무기 형광성 화합물이 250 내지 400nm 범위의 최대 흡수 피크 파장을 가진 방사선을 흡수하고 500 내지 1000nm 범위의 최대 방출 피크 파장을 가진 방사선을 방출하는 것을 특징으로 하는, 중합체 필름.
3. 상기 1 항 또는 2 항에 있어서, 상기 유기 형광성 화합물이 300 내지 500nm 범위의 최대 흡수 피크 파장을 가진 방사선을 흡수하고 500 내지 1000nm 범위의 최대 방출 피크 파장을 가진 방사선을 방출하는 것을 특징으로 하는, 중합체 필름.
4. 상기 1 항 내지 3 항중 어느 한 항에 있어서, 중합체 필름중의 무기 화합물의 농도는 중합체 필름의 일측(상부측)상의 고농도에서 중합체 필름의 대향측(하부측)상의 저농도로 변화하는 반면, 중합체 필름중의 유기 형광성 화합물(들)의 농도는 그와 반대로 중합체 필름의 일측(상부측)상의 저농도에서 중합체 필름의 대향측(하부측)상의 고농도로 변화하는 것을 특징으로 하는, 중합체 필름.
5. 상기 1 항 내지 4 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 형광성 화합물이 황화물, 티오갈산염, 질화물, 옥시-질화물, 규산염, 알루민산염, 인회석, 붕산염, 산화물, 인산염, 할로인산염, 황산염, 텅스텐산염, 탄탈룸산염, 바나듐산염, 몰리브덴산염, 니오브산염, 티탄산염, 게르마늄산염 또는 할로겐화물계 인광체로 이루어진 군중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 중합체 필름.
6. 상기 1 항 내지 5 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 형광성 화합물이 1 내지 100nm 범위의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는, 중합체 필름.
7. 상기 1 항 내지 6 항중 어느 한 항에 있어서, 상기 유기 형광성 화합물이 플루오레세인, 로다민, 쿠마린, 피렌, 시아닌, 페릴렌 또는 디-시아노-메틸렌 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 중합체 필름.
8. 상기 1 항 내지 7 항중 어느 한 항에 있어서, 형광성 반도체 양자점을 포함하는 것을 특징으로 하는, 중합체 필름.
9. 상기 1 항 내지 8 항중 어느 한 항에 있어서, 200 내지 1200nm의 방사선에 대해 적합한 투과율 값을 가진 광경화성 수지, 및/또는 열경화성 수지, 및/또는 열가소성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는, 중합체 필름.
10. - 적어도 하나의 분산 매질 및 적어도 하나의 유기 형광성 화합물을 포함하는 혼합물의 적어도 하나의 층을 기재상에 제공하는 단계;
- 상기 혼합물을 경화시키는 단계; 및 임의적으로,
- 상기 기재로부터 중합체 필름을 제거하는 단계
를 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 1 항 내지 9 항중 어느 한 항에 따른 중합체 필름의 생산 방법.
11. 대략 500nm 미만의 파장을 갖는 방사선을 대략 500nm를 초과하는 범위의 파장을 갖는 방사선으로 변환하는 파장 변환 필름으로서의 상기 1 항 내지 9 항중 어느 한 항에 따른 중합체 필름의 용도.
12. 상기 11 항에 있어서, 태양 전지에서의 중합체 필름의 용도.
13. 상기 1 항 내지 9 항중 어느 한 항에 따른 중합체 필름을 포함하는 태양 전지.
14. 상기 13 항에 있어서, 상기 모듈이 비정질 실리콘(a-Si), 단결정성 실리콘(c-Si), 다결정성 실리콘(poly-Si), 다결정성 실리콘(mc-Si), 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 구리 인듐 갈륨 셀레나이드(GIGS) 또는 갈륨 비소(GaAs) 중에서 선택되는 적어도 하나의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 태양 전지.
15. 광선 이용 효율을 증가시켜 발전 효율을 개선할 수 있는, 상기 1 항 내지 9 항중 어느 한 항에 따른 중합체 필름을 적용함으로써 태양 전지를 개선하는 방법.
16. 상기 1 항 내지 9 항중 어느 한 항에 따른 중합체 필름을 태양 전지상에 제공함으로써 상기 14 항에 따른 태양 전지를 생산하는 방법.
이제부터는 하기 실시예를 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명할 것이며, 이들 실시예는 단지 예시적이지 본 발명의 범주를 국한하는 것은 아니다.
실시예
하기 실시예는 어떠한 방법으로든 제한 없이 본 발명을 예시하는 것이다.
실시예 1 - YVO 4 계 인광체의 합성
15ml의 탈이온수중의 0.91g의 올레산나트륨(3mmol) 및 0.4g의 Na3VO4*12H2O(1 mmol)의 혼합물을 8ml의 에탄올중의 2ml의 올레일아민의 용액중에서 서서히 교반한 다음, 20분 동안 함께 교반한다. 이어서, 생성된 혼합물에, 에틸렌 글리콜 및 질산비스무트 5수화물의 혼합물 뿐만 아니라 8ml의 물중의 0.38g의 Y(NO3)3(1mmol) 및 0.04g(0.2mmol)의 유로퓸 아세테이트 4수화물의 용액을 첨가하고, 생성되는 유백색 혼합물을 오토클레이브내로 옮긴 다음, 다시 10분 동안 교반한다. 오토클레이브를 밀봉하여 180℃로 가열한 다음, 이 온도에서 12시간 동안 교반한다. 실온으로 냉각한 후, 생성되는 백색 현탁액을 5000 rpm에서 10분 동안 원심분리한 다음, 침전물을 에탄올로 철저하게 세척하여 공기중 60℃에서 건조시킨다.
상술된 합성 절차와 유사한 절차에 따라, Eu3 +(5%) 및 Bi3 +(3%)와 같은 란타나이드 이온으로 도핑된 다른 YVO4 나노결정을 수득할 수도 있다.
실시예 2 - 단일층 중합체 필름
(시그마-알드리히(Sigma-ALDRICH)사로 부터 입수가능한) 쿠마린 6 및 상기 실시예 1에서 합성된 YVO4: Eu3 +,Bi3 +를 (일본에 소재한 아데카 코포레이션(Adeka corporation)사로 부터 입수가능한) 광중합성 실록산 FX-V5500 중에 각각 0.30 wt% 및 1.0 wt%의 양으로 분산시킨다. 생성된 혼합물을 PGMEA 중에 용해시켜 67 wt% 용액을 수득한다. 생성된 용액을 1000 r.p.m. 에서 유리 기재상에 스핀-코팅한 다음, 100℃에서 3분 동안 소성시킨다. 생성된 혼합물을 365nm UV 램프를 사용하여 공기중에서 광중합한다. 총 조사 선량은 360 mJ/㎠ 이다. 필름의 농도 구배를 생성시키기 위하여, 이렇게 생성된 층을 대기압하에서 365nm UV 램프를 사용하여 12시간 동안 조사한다. 생성된 필름을 유리 기재로부터 박리하여 제거한 다음, 결정형 Si(c-Si) 태양 전지상에 적용한다.
실시예 3 - 다층 중합체 필름
(시그마-알드리히사로 부터 입수가능한) 쿠마린 6를 광중합성 실록산 FX-V5500 중에 0.3 wt%의 농도로 분산시킨다. 생성된 혼합물을 PGMEA 중에 용해시켜 67 wt% 용액을 용액 A로서 수득한다. 실시예 1의 YVO4: Eu3 +,Bi3 +를 광중합성 실록산 FX-V5500 중에 1.0 wt%의 농도로 분산시킨다. 생성된 혼합물을 PGMEA 중에 용해시켜 67 wt% 용액을 용액 B로서 수득한다. 각각의 쿠마린 6 및 YVO4: Eu3 +,Bi3 +를 FX-V5500 중에 각각 0.3 wt% 및 1.0 wt%의 농도로 분산시킨다. 생성된 혼합물을 PGMEA 중에 용해시켜 67 wt% 용액을 용액 C로서 수득한다. 용액 A를 1000 r.p.m. 에서 클리닝된 유리 기재상에 스핀-코팅한 다음, 100℃에서 3분 동안 소성시킨다. 이어서, 용액 B를 유리 기재의 용액 A로부터 유도된 층상에 스핀 코팅한다. 혼합된 층이 형성된 다음, 100℃에서 3분 동안 소성시킨다. 용액 C를 1000 r.p.m. 에서 유리 기재상의 용액 A 및 B로부터 유도된 혼합된 층상에 스핀-코팅한 다음, 100℃에서 3분 동안 소성시킨다. 생성된 혼합 층을 365nm UV 램프를 사용하여 공기중에서 광중합한다. 총 조사 선량은 360 mJ/㎠ 이다. 생성된 필름을 유리 기재로부터 박리하여 제거한 다음, 결정형 Si(c-Si) 태양 전지상에 적용한다.
비교예 1
실시예 2에서와 유사한 방식으로, 1.0 wt%의 농도를 가진 광중합성 실록산 FX-V5500 중의 YVO4: Eu3 +,Bi3 +의 분산액으로부터 중합체 필름을 비교예 1로서 제조한다. 생성된 필름을 유리 기재로부터 박리하여 제거한 다음, 결정형 Si(c-Si) 태양 전지상에 적용한다.
비교예 2
실시예 2에서와 유사한 방식으로, 0.3 wt%의 농도를 가진 광중합성 실록산 FX-V5500 중의 쿠마린 6의 분산액으로부터 중합체 필름을 비교예 2로서 제조한다. 생성된 필름을 유리 기재로부터 박리하여 제거한 다음, 결정형 Si(c-Si) 태양 전지상에 적용한다.
태양 전지의 비교
상술된 실시예들로부터 유도된 상응하는 태양 전지를 100 W의 크세논 램프로부터 광선에 노출시킨다. 측정은 이때에 발생하는 광전 변환 반응에 기인한 광전류의 값을 측정하여 실시하며, 그 결과 본 발명에 따른 전지는 비교예의 전지의 단락 전류 및 충전율보다 둘 모두 5%를 초과하는 단락 전류 및 충전율을 나타내었다.
결론적으로, 실시예 2 및 3에 따른 중합체 필름은 광전 변환 장치에 효과적으로 적용할 수 있다.

Claims (16)

  1. 적어도 하나의 무기 형광성 화합물 및 적어도 하나의 유기 형광성 화합물을 포함하는 중합체 필름.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무기 형광성 화합물이 250 내지 400nm 범위의 최대 흡수 피크 파장을 가진 방사선을 흡수하고 500 내지 1000nm 범위의 최대 방출 피크 파장을 가진 방사선을 방출하는 것을 특징으로 하는, 중합체 필름.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 유기 형광성 화합물이 300 내지 500nm 범위의 최대 흡수 피크 파장을 가진 방사선을 흡수하고 500 내지 1000nm 범위의 최대 방출 피크 파장을 가진 방사선을 방출하는 것을 특징으로 하는, 중합체 필름.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    중합체 필름중의 무기 화합물의 농도는 중합체 필름의 일측(상부측)상의 고농도에서 중합체 필름의 대향측(하부측)상의 저농도로 변화하는 반면, 중합체 필름중의 유기 형광성 화합물의 농도는 그와 반대로 중합체 필름의 일측(상부측)상의 저농도에서 중합체 필름의 대향측(하부측)상의 고농도로 변화하는 것을 특징으로 하는, 중합체 필름.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무기 형광성 화합물이 황화물, 티오갈산염, 질화물, 옥시-질화물, 규산염, 알루민산염, 인회석(apatite), 붕산염, 산화물, 인산염, 할로인산염, 황산염, 텅스텐산염, 탄탈룸산염, 바나듐산염, 몰리브덴산염, 니오브산염, 티탄산염, 게르마늄산염 또는 할로겐화물계 인광체로 이루어진 군중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 중합체 필름.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 무기 형광성 화합물이 1 내지 100nm 범위의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는, 중합체 필름.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 형광성 화합물이 플루오레세인(fluorescein), 로다민, 쿠마린, 피렌, 시아닌, 페릴렌 또는 디-시아노-메틸렌 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 중합체 필름.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    형광성 반도체 양자점(quantum dot)을 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 필름.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    200 내지 1200nm의 방사선에 대해 적합한 투과율 값을 가진 광경화성 수지 및/또는 열경화성 수지 및/또는 열가소성 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 중합체 필름.
  10. 적어도 하나의 분산 매질 및 적어도 하나의 유기 형광성 화합물을 포함하는 혼합물의 적어도 하나의 층을 기재상에 제공하는 단계;
    상기 혼합물을 경화시키는 단계; 및 임의적으로,
    상기 기재로부터 중합체 필름을 제거하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 따른 중합체 필름의 제조 방법.
  11. 대략 500nm 미만의 파장 범위를 갖는 방사선을 대략 500nm를 초과하는 파장 범위를 갖는 방사선으로 변환시키는 파장 변환 필름으로서의, 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 따른 중합체 필름의 용도.
  12. 제 11 항에 있어서,
    태양 전지에서의 중합체 필름의 용도.
  13. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 따른 중합체 필름을 포함하는 태양 전지.
  14. 제 13 항에 있어서,
    모듈이 비정질 실리콘(a-Si), 단결정성 실리콘(c-Si), 다결정성 실리콘(poly-Si), 다결정성 실리콘(mc-Si), 카드뮴 텔루라이드(CdTe), 구리 인듐 갈륨 셀레나이드(GIGS) 또는 갈륨 비소(GaAs) 중에서 선택되는 적어도 하나의 층을 포함하는 것을 특징으로 하는, 태양 전지.
  15. 광선 이용 효율을 증가시켜 발전 효율을 개선할 수 있는, 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 따른 중합체 필름을 적용함으로써 태양 전지를 개선하는 방법.
  16. 제 14 항에 있어서,
    제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 따른 중합체 필름을 태양 전지 상에 제공함으로써 태양 전지를 생산하는 방법.
KR1020157017290A 2012-11-30 2013-11-04 파장 변환 중합체 필름 KR102141645B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP12008056.9 2012-11-30
EP12008056 2012-11-30
PCT/EP2013/003307 WO2014082703A1 (en) 2012-11-30 2013-11-04 Wavelength conversion polymer film

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20150093185A true KR20150093185A (ko) 2015-08-17
KR102141645B1 KR102141645B1 (ko) 2020-08-05

Family

ID=47290558

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020157017290A KR102141645B1 (ko) 2012-11-30 2013-11-04 파장 변환 중합체 필름

Country Status (7)

Country Link
US (2) US20150295112A1 (ko)
EP (1) EP2925831B1 (ko)
JP (1) JP6322206B2 (ko)
KR (1) KR102141645B1 (ko)
CN (2) CN104812869B (ko)
TW (1) TWI605104B (ko)
WO (1) WO2014082703A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6531953B2 (ja) * 2014-02-26 2019-06-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池モジュール
WO2016122284A1 (ko) * 2015-01-31 2016-08-04 주식회사 엘지화학 백라이트 유닛 및 이를 포함하는 디스플레이 장치
TWI575766B (zh) * 2015-05-05 2017-03-21 飛立威光能股份有限公司 光伏系統及其製造方法
CN107995920B (zh) * 2015-09-29 2021-03-12 东丽株式会社 荧光体组合物、荧光体片材及使用它们的形成物、 led芯片、led封装体、发光装置、背光单元
JP2018113332A (ja) * 2017-01-11 2018-07-19 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 太陽電池モジュールおよびその製造方法
GB201705834D0 (en) * 2017-04-11 2017-05-24 Cambridge Entpr Ltd Photon multiplier film
US11990287B2 (en) * 2021-08-24 2024-05-21 Alliance For Sustainable Energy, Llc Photovoltaic window color-conversion layers

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011204810A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Sumitomo Bakelite Co Ltd 波長変換部材および光起電装置
US20120060897A1 (en) * 2008-10-16 2012-03-15 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Fluorescence collector and use thereof

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100389517B1 (ko) * 2000-11-29 2003-06-27 (주)네스디스플레이 신규한 적색 형광물질, 이의 제조방법 및 이를 포함하는유기전기발광소자
JP5276789B2 (ja) * 2004-01-22 2013-08-28 ダウ・コーニング・コーポレイション 付加硬化性物質との付着性が向上した組成物及びその組成物を含む複合材料製品
WO2005101445A1 (en) * 2004-04-15 2005-10-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electrically controllable color conversion cell
JP4830294B2 (ja) * 2004-12-15 2011-12-07 コニカミノルタホールディングス株式会社 有機エレクトロルミネッセンス素子、有機エレクトロルミネッセンス素子の作製方法、表示装置及び照明装置
JP2006278980A (ja) * 2005-03-30 2006-10-12 Sanyo Electric Co Ltd 半導体発光装置
JP2007250629A (ja) * 2006-03-14 2007-09-27 Toshiba Corp 発光装置及びその製造方法、並びに蛍光パターン形成物
US20080081326A1 (en) * 2006-10-03 2008-04-03 Jun Amano Methods and devices for diagnostic testing
RU2407770C2 (ru) * 2007-03-09 2010-12-27 Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственная фирма "СВЕТ" Светопреобразующий материал и композиция для его получения
JPWO2008132965A1 (ja) * 2007-04-17 2010-07-22 コニカミノルタホールディングス株式会社 白色有機エレクトロルミネッセンス素子、及び照明装置
WO2008155813A1 (ja) * 2007-06-19 2008-12-24 Itakura, Masako 樹脂成型物
KR101580338B1 (ko) * 2007-08-17 2015-12-23 바스프 에스이 할로겐-함유 페릴렌테트라카르복실산 유도체 및 이의 용도
CN102378801B (zh) * 2009-04-06 2014-06-04 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于包括有机和无机磷光体的磷光体增强型光源的发光转换器
JP5452098B2 (ja) * 2009-06-30 2014-03-26 学校法人 関西大学 ナノ粒子蛍光体の製造方法
JP2011077088A (ja) * 2009-09-29 2011-04-14 Toppan Printing Co Ltd 太陽電池モジュール用封止材シート及び太陽電池モジュール
EP2577734B1 (en) * 2010-05-27 2019-11-13 Merck Patent GmbH Down conversion
CN103328605B (zh) * 2011-01-28 2015-04-08 昭和电工株式会社 包含量子点荧光体的组合物、量子点荧光体分散树脂成型体、包含量子点荧光体的结构物、发光装置、电子设备、机械装置及量子点荧光体分散树脂成型体的制造方法
ES2743689T3 (es) * 2011-04-12 2020-02-20 Signify Holding Bv Un convertidor luminiscente, una fuente de luz mejorada de fósforo o una luminaria que tiene un IRC mayor de 80
JP5706299B2 (ja) * 2011-11-28 2015-04-22 株式会社東芝 発光装置の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120060897A1 (en) * 2008-10-16 2012-03-15 Fraunhofer-Gesellschaft Zur Forderung Der Angewandten Forschung E.V. Fluorescence collector and use thereof
JP2011204810A (ja) * 2010-03-25 2011-10-13 Sumitomo Bakelite Co Ltd 波長変換部材および光起電装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN104812869B (zh) 2019-05-21
CN104812869A (zh) 2015-07-29
TWI605104B (zh) 2017-11-11
EP2925831A1 (en) 2015-10-07
US20180122974A1 (en) 2018-05-03
US20150295112A1 (en) 2015-10-15
TW201422766A (zh) 2014-06-16
EP2925831B1 (en) 2017-03-29
WO2014082703A1 (en) 2014-06-05
JP6322206B2 (ja) 2018-05-09
KR102141645B1 (ko) 2020-08-05
JP2015537088A (ja) 2015-12-24
CN110003684A (zh) 2019-07-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102141645B1 (ko) 파장 변환 중합체 필름
US20110162711A1 (en) Wavelength-converting composition and photovoltaic device comprising layer composed of wavelength-converting composition
KR101511829B1 (ko) 구상 형광체, 파장 변환형 태양 전지 밀봉재, 태양 전지 모듈 및 이들의 제조 방법
CN111933823B (zh) 一种光电子器件封装用组成物、封装结构及光电子器件
JP2014167116A (ja) 発光希土類金属ナノクラスターとアンテナ配位子とを含有する有機−無機錯体、発光物品及び発光組成物の製造方法
KR20220061183A (ko) 반도체 나노입자
EP2553048A1 (en) Luminescent converter
JP2013069726A (ja) 波長変換部材およびそれを用いた太陽光発電モジュール
JP2013087243A (ja) 球状蛍光体、波長変換型太陽電池封止材、太陽電池モジュール及びこれらの製造方法
JP2013069728A (ja) 太陽電池用波長変換フィルム
JP2012033667A (ja) 光起電装置
JP2011049207A (ja) 複合粒子、樹脂組成物、波長変換層および光起電装置
Lv et al. Carbon quantum dots anchored on the anti-reflection silica layer as solid luminescence down-shifting materials in solar panel encapsulation
JP2011204810A (ja) 波長変換部材および光起電装置
JP2013157560A (ja) 波長変換部材およびその製造方法
JP6095630B2 (ja) 波長変換型封止材組成物、波長変換型封止材層、および、それを用いた太陽電池モジュール
JP2012023123A (ja) 複合粒子、組成物、波長変換層および光起電装置。
JP2011056775A (ja) 電子素子パネルの封止方法、フィルム複合体、電子素子パネルおよびその製造方法
JP2011213744A (ja) 波長変換部材および光起電装置
JP2012021036A (ja) 複合多孔質粒子、組成物、波長変換層および光起電装置。
CN114015277A (zh) 一种用于oled封装的油墨组合物及其应用
JP2012001585A (ja) 複合粒子、組成物、波長変換層および光起電装置。
JP7453744B2 (ja) 組成物、フィルム、積層構造体、発光装置及びディスプレイ
JP2013087242A (ja) 球状蛍光体、波長変換型太陽電池封止材、太陽電池モジュール及びこれらの製造方法
RU2747603C2 (ru) Полимерная люминесцентная композиция для увеличения эффективности работы фотоэлектрического преобразователя

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant