TWI592462B - 封裝結構及改善太陽能轉換裝置效能的方法 - Google Patents

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Description

封裝結構及改善太陽能轉換裝置效能的方法 【相關申請案之交叉參考】
本專利申請案主張2011年12月6日申請之美國臨時專利申請案第61/567,548號及2012年6月21日申請之美國臨時專利申請案第61/662,848號之優先權。出於所有目的，將所有前述申請案以引用方式全文併入本文。
本發明的實施例大體上關於可用於太陽能電池、太陽能面板或光伏打裝置(photovotaic device)之包括發光波長轉換材料的封裝結構，所述發光波長轉換材料可促進上述裝置的太陽能捕獲效率(solar harvesting efficiency)。
太陽能的利用為傳統化石燃料提供一種有前景的替代能源，所以近年來開發可將太陽能轉換為電能之裝置(諸如光伏打裝置(亦稱為太陽能電池))已引起大量關注。已開發數種不同類型之成熟的光伏打裝置，現列舉幾個為例，包含矽基裝置、III-V與II-VI PN接面裝置、銅-銦-鎵-硒(Copper-Indium-Gallium-Selenium，CIGS)薄膜裝置、有機敏化劑裝置(organic sensitizer device)、有機薄膜裝置及硫化鎘/碲化鎘(Cadmium Sulfide/Cadmium Telluride，CdS/CdTe)薄膜裝置。關於這些裝置之更多細節可見於如下文獻中，諸如林(Lin)等人，「金屬酞菁/芙異質接面光 伏打裝置的高光電轉換效率(High Photoelectric Conversion Efficiency of Metal Phthalocyanine/Fullerene Heterojunction Photovoltaic Device)」(國際分子科學期刊(International Journal of Molecular Sciences)，2011)。然而，許多這些裝置的光電轉換效率仍具有改善的空間且開發改善此效率之技術已成為許多研究者正面臨的一項挑戰。
近來，一種經開發用以改善光伏打裝置之效率的技術為利用波長下移膜(wavelength down-shifting film)。許多光伏打裝置不能有效利用整個光譜，這是因為裝置上之材料吸收某些波長的光(典型地為較短的UV波長)，而不是讓光通過而到達光被轉換為電的光導材料層。應用波長下移膜吸收較短波長的光子並將其以更有利的較長波長再發射出，其可隨後由裝置中之光導層吸收並轉換為電。
此現象通常於均使用CdS作為窗口層之薄膜CdS/CdTe及CIGS太陽能電池中觀測到。近年來低成本及高效率的上述薄膜太陽能電池已引起大量關注，其中典型地市售電池具有10%至16%的光電轉換效率。然而，這些裝置有一個問題在於CdS的能隙(energy gap)約2.41電子伏特(eV)會導致波長小於514奈米的光被CdS吸收，而不是通過CdS，到達光可被轉換為能量的光導層。因為不能有效利用整個光譜，裝置之總光電轉換效率降低。
已有多個報導揭示利用波長下移材料改善光伏打裝置之效能。舉例來說，美國專利申請公開案第2009/0151785號揭示含有波長下移的無機磷光體材料之矽基太陽能電 池。美國專利申請公開案第US 2011/0011455號揭示包括電漿子層(plasmonic layer)、波長轉換層以及光伏打層之整合太陽能電池。美國專利第7,791,157號揭示具有含量子點化合物之波長轉換層的太陽能電池。美國專利申請公開案第2010/0294339號揭示含有發光下移材料之整合光伏打裝置，然而未建構例示性實施例。美國專利申請公開案第2010/0012183號揭示具有波長下移的光致發光介質的薄膜太陽能電池；然而，未提供實例。美國專利申請公開案第2008/0236667號揭示以包括無機螢光粉末之薄膜聚合物形式製成的促進型光譜轉換膜。然而，以全文引用方式併入本文的這些專利和專利申請公開案中每一者均直接在太陽能電池裝置的頂部上或太陽能電池裝置中塗覆額外的波長轉換層，因此會增加製造此裝置的額外成本，且亦會增加裝置的厚度，進而使自側表面離去至環境中的光子損失增加。
此外，請參照以全文引用方式併入本文的美國專利申請公開案第2007/0295388號，傳統上會將太陽能模組安裝在室外的屋頂上或完全開放的空間中，使太陽能模組盡可能暴露在陽光下。此類室外放置會使這些裝置持續暴露在天氣與濕氣下，所以這些裝置必須具有足夠的保護才可穩定操作多年。傳統上，藉由使用玻璃板使太陽能電池模組可耐風雨，但玻璃板是昂貴、沉重且堅硬的，且亦需要一些類型的邊緣膠帶來防止濕氣從側邊滲入。美國專利第7,976,750號揭示一種太陽能模組的封裝方法，此方法是藉 由將太陽能模組嵌入在兩個聚合物層之間，再用發泡劑填滿空隙來封裝太陽能模組。美國專利申請公開案第2011/0017268號揭示用於封裝太陽能模組裝置之奈米結構的聚合物材料。美國專利第7,943,845號揭示一種使用聚乙烯醇縮丁醛(polyvinyl butyral，PVB)組成物封裝太陽能模組的方法。然而，以全文引用方式併入本文的這些專利和專利申請公開案中沒有一者嘗試對太陽能裝置提供環境保護並同時促進太陽能捕獲效率。
本發明之一些實施例提供用於太陽能轉換裝置的封裝結構。本發明之一些實施例提供包括發光波長轉換材料的封裝。在一些實施例中，發光波長轉換材料包括至少一種發色團(chromophore)及光學透明的聚合物基質，其中發光波長轉換材料是用來封裝太陽能轉換裝置並抑制濕氣與氧氣滲入至太陽能轉換裝置中。
在一些實施例中，封裝結構包括發光波長轉換材料及環境保護蓋，此環境保護蓋是用來抑制濕氣與氧氣滲入至發光波長轉換材料中。在一些實施例中，發光波長轉換材料包括至少一種發色團及光學透明的聚合物基質。在一些實施例中，發光波長轉換材料及環境保護蓋是用來封裝太陽能轉換裝置，如此一來，光在到達太陽能轉換裝置之前必須通過發光波長轉換材料及環境保護蓋。
本發明之一些實施例提供一種改善太陽能轉換裝置 的效能的方法，包括以封裝結構封裝太陽能轉換裝置。在一些實施例中，所述方法有關於使用包括發光波長轉換材料的封裝結構，此發光波長轉換材料是用來封裝太陽能轉換裝置並抑制濕氣與氧氣滲入至太陽能轉換裝置中。在一些實施例中，在有關使用發光波長轉換材料及環境保護蓋之方法中，環境保護蓋是用來抑制濕氣與氧氣滲入至發光波長轉換材料中。
本發明的實施例可在一個二合一系統中同時實現保護電池免暴露於有害環境並改善效率。本文所揭示的以包括發光波長轉換材料的封裝結構對太陽能模組裝置進行的封裝，可促進太陽能電池裝置的太陽能捕獲效率並對此裝置提供長期穩定的環境保護。包括發光波長轉換材料的封裝結構可經建構而與所有不同類型之太陽能電池及太陽能面板相容，包含矽基裝置、III-V與II-VI PN接面裝置、CIGS薄膜裝置、有機敏化劑裝置、有機薄膜裝置、CdS/CdTe薄膜裝置以及染料敏化裝置等。可使用此結構封裝太陽能模組裝置，以改善太陽能轉換裝置(諸如太陽能電池、光伏打裝置、太陽能面板以及任何太陽能模組系統)的光電轉換效率。
一些實施例提供用於至少一個太陽能電池或光伏打裝置之包括發光波長轉換材料的封裝結構。一些實施例提供用於至少一個太陽能電池或光伏打裝置之包括發光波長轉 換材料及環境保護蓋的封裝結構。在一些實施例中，環境保護蓋是用來抑制濕氣與氧氣滲入至發光波長轉換材料及太陽能電池或光伏打裝置中，且此環境保護蓋包括塑膠板或玻璃板。在一些實施例中，在太陽能面板周圍使用密封膠帶以抑制氧氣與濕氣從邊緣進入。在圖1至圖6中繪示適用於太陽能電池或光伏打模組裝置的這種封裝結構之例示性實施例。
本發明的一些實施例提供用於至少一個太陽能電池或光伏打裝置之包括發光波長轉換材料的封裝結構。在一些實施例中，發光波長轉換材料用作環境保護器以防止濕氣與氧氣滲入至太陽能電池中。在一實施例中，發光波長轉換材料被設計成防止氧氣與濕氣滲入至太陽能電池中，如此一來就不需要額外的環境保護蓋，且此材料亦可促進電池的太陽能捕獲效率。在圖7至圖9中繪示適用於太陽能模組裝置的這種封裝結構之例示性實施例。
本發明的實施例亦指向改善光伏打裝置、太陽能電池、太陽能模組或太陽能面板等裝置的效能的方法，所述方法包括以本文揭示的封裝結構來封裝所述裝置。在一些實施例中，可將封裝結構的發光波長轉換材料澆鑄至太陽能電池裝置上並適當地硬化。在一些實施例中，封裝結構的發光波長轉換材料可為膜或層的形式。在一些實施例中，薄膜式發光波長轉換材料可滾筒層壓(roll laminate)至太陽能模組裝置上，其中僅將正面層層壓至太陽能模組裝置上或將正面層與背面層均層壓至太陽能模組裝置上。
發光波長轉換材料亦可能為其他的形式，且亦可能有使發光波長轉換材料適用於太陽能模組裝置的其他方法。所述封裝結構可適用於剛性裝置或可撓性裝置。此外，可使用所述封裝結構改善多個太陽能電池或光伏打裝置的效能。舉例來說，在一些實施例中，封裝結構包括多個太陽能電池或光伏打裝置。
在一些實施例中，亦可利用額外的材料來增加環境保護。玻璃板或塑膠板通常用作環境保護蓋，且玻璃板或塑膠板均可適用在有發光波長轉換材料封裝之太陽能模組裝置的頂部上及/或底部。在一些實施例中，可在裝置周圍使用密封膠帶以防止氧氣或濕氣經由側邊進入。在一些實施例中，亦可在太陽能模組裝置的底部使用背板來反射與折射未被太陽能電池吸收的入射光。在一些實施例中，亦可將被封裝的太陽能裝置放置在框架中，例如用來形成太陽能面板或太陽能串(string)的框架。圖10與圖11繪示用於太陽能模組裝置中的封裝結構之例示性實施例。
發色團(亦稱為發光染料或螢光染料)為吸收特定波長或波長範圍之光子並以不同波長再發射光子的化合物。由於太陽能電池與光伏打裝置通常長時間(即20多年)暴露於嚴酷的環境條件，因此發色團的穩定性是很重要的。在一些實施例中，在發光波長轉換材料中僅使用長時間有良好光穩定性(即受一個太陽單元(AM1.5G)的輻射照射20,000多小時有<10%降解)的發色團或發色團化合物。在一些實施例中，在封裝結構的發光波長轉換材料中包含 兩個或兩個以上的發色團。
在一些實施例中，可包括數層的波長轉換材料。在一些實施例中，兩個或兩個以上的發色團可位於相同的發光波長轉換材料層中或可位於分開的材料層中。根據此材料要封裝的太陽能模組，在波長轉換材料中具有多個發色團或發光染料是較適當的。舉例來說，第一發色團可用於將波長400奈米至450奈米之光子轉換成波長500奈米，且第二發色團可用於將波長450奈米至475奈米之光子轉換成波長500奈米，其中用此材料封裝的太陽能模組系統在波長500奈米時顯示出最佳的光電轉換效率，如此一來用發光波長轉換材料封裝的裝置可顯著地促進太陽能模組系統的太陽能捕獲效率。
此外，在封裝結構的一些實施例中，發色團中至少一者為上轉換染料或上移染料，意指可將光子從較低能量(長波長)轉換至較高能量(短波長)的發色團。上轉換染料可包括諸如Yb3+、Tm3+、Er3+、Ho3+及NaYF4的稀土材料，所述稀土材料已被發現能吸收波長在紅外線(IR)區域中(約975奈米)之光子，並在可見光區域(400奈米至700奈米)中再發射出光子。在美國專利第6,654,161號與第6,139,210號中以及印度理論與應用物理學期刊(Indian Journal of Pure and Applied Physics)在1995年第33卷第169至178頁中所描述的額外上轉換材料以全文引用方式併入本文。
在封裝結構的一些實施例中，發色團中至少一者為下 轉換染料或下移染料，意指可將較高能量(短波長)之光子轉換至較低能量(長波長)的發色團。
在封裝結構的一些實施例中，波長轉換材料可包括光學透明的聚合物基質。在一些實施例中，可由下述者所構成的族群中選出物質來形成光學透明的聚合物基質：聚對苯二甲酸伸乙酯(polyethylene terephthalate)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)、聚乙烯醇縮丁醛、乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate，EVA)、乙烯-四氟乙烯(ethylene tetrafluoroethylene)、聚醯亞胺(polyimide)、非晶聚碳酸酯(amorphous polycarbonate)、聚苯乙烯(polystyrene)、矽氧烷溶膠-凝膠(siloxane sol-gel)、聚胺基甲酸酯(polyurethane)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)以及其組合。
在封裝結構的一些實施例中，光學透明的聚合物基質包括一個以上的聚合物。在一些實施例中，光學透明的聚合物基質包括一個主(host)聚合物、主聚合物與共聚合物或多個聚合物。在一些實施例中，聚合物基質材料的折射率(refractive index)約在1.4至1.7的範圍內。在一些實施例中，聚合物基質材料的折射率約在1.45至1.55的範圍內。
在一些實施例中，在聚合物基質中存在的發光染料或發色團的數量約在0.01重量%至3重量%的範圍內。在一些實施例中，在聚合物基質中存在的發色團的數量約在0.05重量%至1重量%的範圍內。
由通式I-a、通式I-b、通式II-a、通式II-b、通式III-a、通式III-b、通式IV以及通式V表示之發色團適用作各種應用(包含波長轉換膜)中的螢光染料。如式中所示，染料包括苯并雜環系統或苝(perylene)衍生物。關於可使用之化合物類型的其他細節及實例(不限制本發明之範疇)如下描述。
如本文中所用，「電子供體基團(electron donor group)」被定義為增加2H-苯并[d][1,2,3]三唑系統之電子密度的任何基團。
「電子供體連接子(electron donor linker)」被定義為可連接兩個2H-苯并[d][1,2,3]三唑系統，從而使其π軌域共軛的任何基團，其亦可增大與其連接之2H-苯并[d][1,2,3]三唑之電子密度或對此密度具有中性影響。
「電子受體基團(electron acceptor group)」被定義為降低2H-苯并[d][1,2,3]三唑系統之電子密度的任何基團。電子受體基團位於2H-苯并[d][1,2,3]三唑環系統之N-2位置。
術語「烷基」是指分支鏈或直鏈的完全飽和非環狀脂族烴基團(fully saturated acyclic aliphatic hydrocarbon group)(即由碳及氫組成且不含有雙鍵或三鍵)。烷基包含(但不限於)甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、第三丁基、戊基以及己基等。
本文中所用之術語「環烷基」是指具有3至20個碳原子之飽和脂族環系統基團(saturated aliphatic ring system radical)，包含(但不限於)環丙基、環戊基、環己基以及環庚基等。
本文中所用之術語「烯基」是指具有2至20個碳原子且含有碳雙鍵之單價直鏈或分支鏈基團，包含(但不限於)1-丙烯基、2-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-丁烯基以及2-丁烯基等。
本文中所用之術語「炔基」是指具有2至20個碳原子且含有碳三鍵之單價直鏈或分支鏈基團，包含(但不限於)1-丙炔基、1-丁炔基以及2-丁炔基等。
本文中所用之術語「芳基」是指一個環或多個稠環(fused ring)之同素環芳香族基(homocyclic aromatic radical)。芳基之實例包含(但不限於)苯基、萘基、菲基、稠四苯基、茀基以及芘基等。其他實例包含：
本文中所用之術語「烷芳基(alkaryl或alkylaryl)」是指經烷基取代之芳基。烷芳基之實例包含(但不限於)乙基苯基及9,9-二己基-9H-茀等。
本文中所用之術語「芳烷基(aralkyl或arylalkyl)」是指經芳基取代之烷基。芳烷基之實例包含(但不限於)苯丙基及苯乙基等。
本文中所用之術語「雜芳基」是指一個環或多個稠環中一個或多個環原子為雜原子的芳香環系統基團。當存在兩個或兩個以上的雜原子時，其可為相同或不同。在稠環系統中，一個或多個的雜原子可僅存在於其中一個環中。雜芳基之實例包含(但不限於)苯并噻唑基(benzothiazyl)、苯并噁唑基(benzoxazyl)、喹唑啉基(quinazolinyl)、喹啉基(quinolinyl)、異喹啉基(isoquinolinyl)、喹喏啉基(quinoxalinyl)、吡啶基(pyridinyl)、噠嗪基(pyridazinyl)、嘧啶基(pyrimidinyl)、吡嗪基(pyrazinyl)、吡咯基(pyrrolyl)、噁唑基(oxazolyl)、吲哚基(indolyl)以及噻唑基(thiazyl)等。經取代及未經取代之雜芳基環之其他實例包含：
本文中所用之術語「烷氧基」是指經由--O--鍵聯共價鍵結至母體分子之直鏈或分支鏈烷基。烷氧基之實例包含(但不限於)甲氧基、乙氧基、丙氧基、異丙氧基、丁氧基、正丁氧基、第二丁氧基以及第三丁氧基等。
本文中所用之術語「雜原子」是指S(硫)、N(氮)以及O(氧)。
本文中所用之術語「環胺基」是指環部分中之第二胺或第三胺。環胺基之實例包含(但不限於)氮丙啶基(aziridinyl)、哌啶基以及N-甲基哌啶基等。
本文中所用之術語「環醯亞胺基」是指其中兩個羰基 碳藉由碳鏈連接之基團中的醯亞胺。環醯亞胺基之實例包含(但不限於)1,8-萘二甲醯亞胺(1,8-naphthalimide)、吡咯啶-2,5-二酮(pyrrolidine-2,5-dione)以及1H-吡咯-2,5-二酮(1H-pyrrole-2,5-dione)等。
本文中所用之術語「芳氧基」是指經由--O--鍵聯共價鍵結至母體分子之芳基。
本文中所用之術語「醯氧基」是指基團R-C(=O)O-。
本文中所用之術語「胺甲醯基(carbamoyl)」是指-NHC(=O)R。
本文中所用之術語「酮基」及「羰基」是指C=O。
本文中所用之術語「羧基」是指-COOH。
本文中所用之術語「酯」是指C(=O)O。
本文中所用之術語「醯胺基」是指-NRC(=O)R'。
本文中所用之術語「胺基」是指-NR'R"。
如本文中所用，經取代之基團衍生自未經取代之母體結構，其中有一個或多個的氫原子已交換為另一原子或基團。經取代時，取代基為個別且獨立地由以下選出之-個或多個的基團：C1-C6烷基；C1-C6烯基；C1-C6炔基；C3-C7環烷基(視情況經鹵基、烷基、烷氧基、羧基、鹵烷基、CN、-SO2-烷基、-CF3以及-OCF3取代)；偕位連接之環烷基(cycloalkyl geminally attached)；C1-C6雜烷基；C3-C10雜環烷基(例如四氫呋喃基)(視情況經鹵基、烷基、烷氧基、羧基、CN、-SO2-烷基、-CF3以及-OCF3取代)；芳基(視情況經下述者取代：鹵基、烷基、視情況經C1-C6烷基 取代之芳基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、羧基、胺基、醯亞胺基、醯胺基(胺甲醯基)、視情況經取代之環醯亞胺基、環醯胺基、CN、-NH-C(=O)-烷基、-CF3以及-OCF3)；芳烷基(視情況經鹵素、烷基、烷氧基、芳基、羧基、CN、-SO2-烷基、-CF3以及-OCF3取代)；雜芳基(視情況經鹵基、烷基、烷氧基、芳基、雜芳基、芳烷基、羧基、CN、-SO2-烷基、-CF3以及-OCF3取代)；鹵基(例如氯、溴、碘以及氟)；氰基；羥基；視情況經取代之環醯亞胺基；胺基；醯亞胺基；醯胺基；-CF3；C1-C6烷氧基；芳氧基；醯氧基；硫氫基(巰基)；鹵基(C1-C6)烷基；C1-C6烷硫基；芳硫基；單(C1-C6)烷胺基及二-(C1-C6)烷胺基；第四銨鹽；胺基(C1-C6)烷氧基；羥基(C1-C6)烷胺基；胺基(C1-C6)烷硫基；氰基胺基；硝基；胺甲醯基；酮基(氧基)；羰基；羧基；羥乙醯基(glycolyl)；甘胺醯基(glycyl)；肼基(hydrazino)；甲脒基(guanyl)；胺磺醯基(sulfamyl)；磺醯基(sulfonyl)；亞磺醯基(sulfinyl)；硫羰基；硫羧基；磺醯胺；酯；C-醯胺；N-醯胺；N-胺基甲酸酯(carbamate)；O-胺基甲酸酯；尿素(urea)以及其組合。只要取代基被描述為「視情況經取代」，則所述取代基可經以上取代基取代。
式I-a及式I-b
一些實施例提供具有如下結構之一的發色團： 其中D1及D2為供電子基團，Li為電子供體連接子，且A0及Ai為電子受體基團。在一些實施例中，當存在一個以上的電子供體基團時，其他電子供體基團可由另一電子供體、氫原子或另一中性取代基佔據。在一些實施例中，D1、D2以及Li中之至少一者為增加其所連接至之2H-苯并[d][1,2,3]三唑系統之電子密度的基團。
在式I-a及式I-b中，i為0至100範圍內之整數。在一些實施例中，i為0至50、0至30、0至10、0至5、或0至3範圍內之整數。在一些實施例中，i為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
在式I-a及式I-b中，A0及Ai各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之烷基、視情況經取代之烯基、視情況經取代之雜烷基、視情況經取代之芳基、視情況經取代之雜芳基、視情況經取代之胺基、視情況經取代之醯胺基、視情況經取代之環醯胺基、視情況經取代之環醯亞胺基、視情況經取代之烷氧基、視情況經取代之羧基以及視情況經取代之羰基。
在一些實施例中，A0及Ai各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之雜芳基、視情況經取代之芳基、視情況經取代之環醯亞胺基、視情況經取代之C1-8 烷基以及視情況經取代之C1-8烯基；其中視情況經取代之雜芳基的取代基是由以下所構成的族群中選出：烷基、芳基以及鹵素；視情況經取代之芳基的取代基為-NR1-C(=O)R2或視情況經取代之環醯亞胺基，其中R1及R2如上文所述。
在一些實施例中，A0及Ai各自獨立地為經下述者所構成的族群中選出之部分取代的苯基：-NR1-C(=O)R2及視情況經取代之環醯亞胺基，其中R1及R2如上文所述。
在一些實施例中，A0及Ai各為視情況經取代之雜芳基或視情況經取代之環醯亞胺基；其中視情況經取代之雜芳基及視情況經取代之環醯亞胺基的取代基是由下述者所構成的族群中選出：烷基、芳基以及鹵素。在一些實施例中，A0及Ai中之至少一者是由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之吡啶基、視情況經取代之噠嗪基、視情況經取代之嘧啶基、視情況經取代之吡嗪基、視情況經取代之三嗪基、視情況經取代之喹啉基、視情況經取代之異喹啉基、視情況經取代之喹唑啉基、視情況經取代之酞嗪基、視情況經取代之喹喏啉基、視情況經取代之萘啶基以及視情況經取代之嘌呤基。
在其他實施例中，A0及Ai各為視情況經取代之烷基。在其他實施例中，A0及Ai各為視情況經取代之烯基。在一些實施例中，A0及Ai中之至少一者是由下述者所構成的族群中選出： 以及其中R為視情況經取代之烷基。
在式I-a及式I-b中，A2是由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之伸烷基、視情況經取代之伸烯基、視情況經取代之伸芳基、視情況經取代之伸雜芳基、酮、 酯以及；其中Ar為視情況經取代之芳基或視情況經取代之雜芳基。R1是由下述者所構成的族群中選出：H、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基、烷芳基；且R2是由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之伸烷基、視情況經取代之伸烯基、視情況經取代之伸芳基、視情況經取代之伸雜芳基、酮以及酯；或R1及R2可連接在一起形成環。
在一些實施例中，A2是由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之伸芳基、視情況經取代之伸雜芳基以及，其中Ar、R1以及R2如上文所述。
在式I-a及式I-b中，D1及D2各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：氫、視情況經取代之烷氧基、視情況經取代之芳氧基、視情況經取代之醯氧基、視情況經取代之烷基、視情況經取代之芳基、視情況經取代之雜芳基、視情況經取代之胺基、醯胺基、環醯胺基以及環醯亞胺基，其限制條件為D1及D2不均為氫。
在一些實施例中，D1及D2各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：氫、視情況經取代之芳基、視情況經取代之雜芳基以及胺基，其限制條件為D1及D2不均為氫。在一些實施例中，D1及D2各自獨立地由以下所構成的族群中選出：氫、視情況經取代之芳基、視情況經取代之雜芳基以及二苯胺基，其限制條件為D1及D2不均為氫。
在一些實施例中，D1及D2各自獨立地為視情況經取代之芳基。在一些實施例中，D1及D2各自獨立地為視情況經烷氧基或胺基取代之苯基。在其他實施例中，D1及D2各自獨立地由下述者選出：氫、視情況經取代之苯并呋喃基、視情況經取代之噻吩基、視情況經取代之呋喃基、二氫噻吩并二氧雜環己烯基(dihydrothienodioxinyl)、視情況經取代之苯并噻吩基以及視情況經取代之二苯并噻吩基，其限制條件為D1及D2不均為氫。
在一些實施例中，視情況經取代之芳基及視情況經取代之雜芳基的取代基可由下述者所構成的族群中選出：烷氧基、芳氧基、芳基、雜芳基以及胺基。
在式I-a及式I-b中，Li獨立地由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之伸烷基、視情況經取代之伸烯基、視情況經取代之伸炔基、視情況經取代之伸芳基、視情況經取代之伸雜芳基。在一些實施例中，Li是由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之伸雜芳基及視情況經取代之伸芳基。
在一些實施例中，Li中之至少一者是由下述者所構成 的族群中選出：1,2-伸乙基、乙炔基、1,4-伸苯基、1,1'-聯苯-4,4'-二基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、9H-茀-2,7-二基、苝-3,9-二基、苝-3,10-二基或芘-1,6-二基、1H-吡咯-2,5-二基、呋喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基、苯并[c]噻吩-1,3-二基、二苯并[b,d]噻吩-2,8-二基、9H-咔唑-3,6-二基、9H-咔唑-2,7-二基、二苯并[b,d]呋喃-2,8-二基、10H-啡噻嗪-3,7-二基以及10H-啡噻嗪-2,8-二基；其中各部分視情況取代。
式II-a及式II-b
一些實施例提供具有如下結構之一的發色團： 其中i為0至100範圍內之整數。在一些實施例中，i為0至50、0至30、0至10、0至5、或0至3範圍內之整數。在一些實施例中，i為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
在式II-a及式II-b中，Ar為視情況經取代之芳基或視情況經取代之雜芳基。在一些實施例中，2H-苯并[d][1,2,3]三唑環系統之N-2位置處的芳基經醯胺基或環醯亞胺基取代提供意外且改善之益處。
在式II-a及式II-b中，R4為或視情況經取代 之環醯亞胺基；R1各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：H、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基、烷芳基；R3各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之烷基、視情況經取代之烯基、視情況經取代之芳基、視情況經取代之雜芳基；或R'及R"可連接在一起形成環。
在一些實施例中，R4為由下述者所構成的族群中選出的視情況經取代之環醯亞胺基： 以及；且其中R'各為視情況經取代之烷基或視情況經取代之芳基；且X為視情況經取代之雜烷基。
在式II-a及式II-b中，R2是由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之伸烷基、視情況經取代之伸烯基、視情況經取代之伸芳基、視情況經取代之伸雜芳基。
在式II-a及式II-b中，D1及D2各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：氫、視情況經取代之烷氧基、視情況經取代之芳氧基、視情況經取代之醯氧基、視情況經取代之烷基、視情況經取代之芳基、視情況經取代之雜芳基、視情況經取代之胺基、醯胺基、環醯胺基以及環醯亞胺基，其限制條件為D1及D2不均為氫。
在式II-a及式II-b中，Li獨立地由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之伸烷基、視情況經取代之伸烯基、視情況經取代之伸炔基、視情況經取代之伸芳基、視情況經取代之伸雜芳基。
在一些實施例中，Li中之至少一者是由下述者所構成的族群中選出：1,2-伸乙基、乙炔基、1,4-伸苯基、1,1'-聯苯-4,4'-二基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、9H-茀-2,7-二基、苝-3,9-二基、苝-3,10-二基或芘-1,6-二基、1H-吡咯-2,5-二基、呋喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基、苯并[c]噻吩-1,3-二基、二苯并[b,d]噻吩-2,8-二基、 9H-咔唑-3,6-二基、9H-咔唑-2,7-二基、二苯并[b,d]呋喃-2,8-二基、10H-啡噻嗪-3,7-二基以及10H-啡噻嗪-2,8-二基；其中各部分視情況取代。
式III-a及式III-b
一些實施例提供具有如下結構之一的發色團： 在式III-a及式III-b中，烷基位於2H-苯并[d][1,2,3]三唑環系統之N-2位置且經取代苯基位於C-4及C-7位置提供意外且改善之益處。在式III-a及式III-b中，i為0至100範圍內之整數。在一些實施例中，i為0至50、0至30、0至10、0至5或0至3範圍內之整數。在一些實施例中，i為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
在式III-a及式III-b中，A0及Ai各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之烷基、視情況經取代之烯基、視情況經取代之雜烷基、視情況經取代之醯胺基、視情況經取代之烷氧基、視情況經取代之羰基以及視情況經取代之羧基。
在一些實施例中，A0及Ai各自獨立地為未經取代之烷基或經由下述者所構成的族群中選出之部分取代的烷基：-NRR"、-OR、-COOR、-COR、-CONHR、-CONRR"、鹵基以及-CN；其中R為C1-C20烷基，且R"為氫或C1-C20 烷基。在一些實施例中，視情況經取代之烷基可為視情況經取代之C1-C40烷基。在一些實施例中，A0及Ai各自獨立地為C1-C40烷基或C1-C20鹵烷基。
在一些實施例中，A0及Ai各自獨立地為C1-C20鹵烷基、C1-C40芳烷基或C1-C20烯基。
在式III-a及式III-b中，各R5獨立地由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之烷氧基、視情況經取代之芳氧基、視情況經取代之醯氧基以及胺基。在一些實施例中，R5可以鄰位及/或對位連接於苯環。在一些實施例中，R5獨立地由C1-C40烷氧基選出。
在式III-a及式III-b中，A2是由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之伸烷基、視情況經取代之伸烯基、視情況經取代之伸芳基、視情況經取代之伸雜芳基、酮、 酯以及；其中Ar為視情況經取代之芳基或視情況經取代之雜芳基，R1是由下述者所構成的族群中選出：H、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基、烷芳基；以及R2是由以述者所構成的族群中選出：視情況經取代之伸烷基、視情況經取代之伸烯基、視情況經取代之伸芳基、視情況經取代之伸雜芳基、酮以及酯；或R1及R2可連接在一起形成環。
在式III-a及式III-b中，Li獨立地由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之伸烷基、視情況經取代之伸烯基、視情況經取代之伸炔基、視情況經取代之伸芳基以 及視情況經取代之伸雜芳基。
在一些實施例中，Li中之至少一者是由下述者所構成的族群中選出：1,2-伸乙基、乙炔基、1,4-伸苯基、1,1'-聯苯-4,4'-二基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、9H-茀-2,7-二基、苝-3,9-二基、苝-3,10-二基或芘-1,6-二基、1H-吡咯-2,5-二基、呋喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基、苯并[c]噻吩-1,3-二基、二苯并[b,d]噻吩-2,8-二基、9H-咔唑-3,6-二基、9H-咔唑-2,7-二基、二苯并[b,d]呋喃-2,8-二基、10H-啡噻嗪-3,7-二基以及10H-啡噻嗪-2,8-二基；其中各部分視情況取代。
式IV
一些實施例提供具有如下結構之發色團： 其中i為0至100範圍內之整數。在一些實施例中，i為0至50、0至30、0至10、0至5或0至3範圍內之整數。在一些實施例中，i為0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
在式IV中，Z及Zi各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：-O-、-S-、-Se-、-Te-、-NR6-、-CR6=CR6-以及-CR6=N-，其中R6為氫、視情況經取代之C1-C6烷基或視情況經取代之C1-C10芳基；以及在式IV中，D1及D2獨立地由下述者所構成的族群中 選出：視情況經取代之烷氧基、視情況經取代之芳氧基、視情況經取代之醯氧基、視情況經取代之烷基、視情況經取代之芳基、視情況經取代之雜芳基、視情況經取代之胺基、醯胺基、環醯胺基以及環醯亞胺基；j為0、1或2，且k為0、1或2。在一些實施例中，-C(=O)Y1及-C(=O)Y2基團可連接至D1及D2之視情況經取代之部分的取代基。
在式IV中，Y1及Y2獨立地由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之芳基、視情況經取代之烷基、視情況經取代之環烷基、視情況經取代之烷氧基以及視情況經取代之胺基；以及在式IV中，Li獨立地由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之伸烷基、視情況經取代之伸烯基、視情況經取代之伸炔基、視情況經取代之伸芳基、視情況經取代之伸雜芳基。
在一些實施例中，Li中之至少一者是由下述者所構成的族群中選出：1,2-伸乙基、乙炔基、1,4-伸苯基、1,1'-聯苯-4,4'-二基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、9H-茀-2,7-二基、苝-3,9-二基、苝-3,10-二基或芘-1,6-二基、1H-吡咯-2,5-二基、呋喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基、苯并[c]噻吩-1,3-二基、二苯并[b,d]噻吩-2,8-二基、9H-咔唑-3,6-二基、9H-咔唑-2,7-二基、二苯并[b,d]呋喃-2,8-二基、10H-啡噻嗪-3,7-二基以及10H-啡噻嗪-2,8-二基；其中各部分視情況取代。
關於任一以上式中的Li，電子連接子表示共軛電子系 統，其可為中性或自身充當電子供體。在一些實施例中，一些實例提供如下，其可或可不含有其他連接取代基。
式V-a及式V-b
一些實施例提供由以下通式V-a或通式V-b表示之苝二酯衍生物： 其中式(V-a)中之R1及R1 '各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：氫、C1-C10烷基、C3-C10環烷基、C2-C10烷氧基烷基、C6-C18芳基以及C6-C20芳烷基；式(V-a)中之m及n各自獨立地為1、2、3、4或5；且式(V-b)中之R2及R2各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：C6-C18芳基及C6-C20芳烷基。在一實施例中，若式(V-b)上之氰基之一存在於苝環之4-位置處，則其他氰基不存在於苝環之10-位置處。在一實施例中，若式(V-b)上之氰基之一存在於苝環之10-位置處，則其他氰基不存在於苝環之4-位置處。
在一實施例中，R1及R1'獨立地由下述者所構成的族群中選出：氫、C1-C6烷基、C2-C6烷氧基烷基以及C6-C18芳基。在一實施例中，R1及R1'各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：異丙基、異丁基、異己基、異辛基、2- 乙基-己基、二苯甲基、三苯甲基以及二苯基。在一實施例中，R2及R2 '獨立地由下述者所構成的族群中選出：二苯甲基、三苯甲基以及二苯基。在一實施例中，式(V-a)中之各m及n獨立地在1至4範圍內。
在一些實施例中，封裝結構的發光波長轉換材料更包括一種或多種敏化劑。在一些實施例中，敏化劑包括奈米粒子、奈米金屬、奈米線或奈米碳管。在一些實施例中，敏化劑包括芙(fullerene)。在一些實施例中，芙由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之C60、視情況經取代之C70、視情況經取代之C84、視情況經取代之單壁奈米碳管以及視情況經取代之多壁奈米碳管。在一些實施例中，芙由下述者所構成的族群中選出：[6,6]-苯基-C61-丁酸甲基酯([6,6]-phenyl-C61-butyricacid-methylester)、[6,6]-苯基-C71-丁酸甲基酯以及[6,6]-苯基-C85-丁酸甲基酯。在一些實施例中，敏化劑由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之酞菁、視情況經取代之苝、視情況經取代之卟啉(porphyrin)以及視情況經取代之滌綸(terrylene)。在一些實施例中，封裝結構的發光波長轉換材料更包括敏化劑的組合，其中敏化劑的組合由下述者所構成的族群中選出：視情況經取代之芙、視情況經取代之酞菁、視情況經取代之苝、視情況經取代之卟啉以及視情況經取代之滌綸。
在一些實施例中，封裝結構的發光波長轉換材料所包括的敏化劑之量，以組合物的總重量計，在0.01重量%至5重量%的範圍內。
在一些實施例中，封裝結構的發光波長轉換材料更包括一種或多種塑化劑(plasticizer)。在一些實施例中，塑化劑由N-烷基咔唑衍生物及三苯胺衍生物中選出。
在一些實施例中，發光波長轉換材料的組合更包括UV穩定劑、抗氧化劑或吸收劑。在一些實施例中，純聚合物封裝的組成物更包括UV穩定劑、抗氧化劑或吸收劑。
在一些實施例中，用作環境保護蓋的玻璃板或塑膠板亦可更包括強UV吸收劑，以阻止有害的高能量輻射。在一些實施例中，可用於所述結構中的其他材料或層例如是玻璃板、反射背板、邊緣密封膠帶、框架材料、聚合物材料或使其他層附著至系統的黏著層。
本發明的另一態樣為改善太陽能電池、太陽能串、太陽能面板或光伏打裝置之效能的方法，包括以本文所揭示之封裝結構來封裝裝置。
在所述方法的一些實施例中，太陽能面板含有至少一個包括硫化鎘/碲化鎘太陽能電池之光伏打裝置或太陽能電池。在一些實施例中，光伏打裝置或太陽能電池包括銅銦錄硒太陽能電池。在一些實施例中，光伏打或太陽能電池包括III-V與II-VI PN接面裝置。在一些實施例中，光伏打或太陽能電池包括有機敏化劑裝置。在一些實施例中，光伏打或太陽能電池包括有機薄膜裝置。在一些實施例中，光伏打裝置或太陽能電池包括非晶矽(amorphous silicon，a-Si)太陽能電池。在一些實施例中，光伏打裝置或太陽能電池包括微晶矽(microcrystalline silicon，μc-Si)太陽 能電池。在一些實施例中，光伏打裝置或太陽能電池包括結晶矽(crystalline silicon，c-Si)太陽能電池。
在所述方法的一些實施例中，亦可在封裝結構中使用其他材料層。舉例來說，可用玻璃板或塑膠板來提供額外的環境保護。可用背板來反射及/或折射未被太陽能電池吸收的光子。亦可需要黏著層。舉例來說，可用發光波長轉換材料與玻璃板之間的黏著層來使這兩層附著在一起。亦可包含其他層以進一步促進太陽能模組的光電轉換效率。舉例來說，亦可在封裝結構的頂部上或在發光波長轉換材料與玻璃板之間提供微結構化層，此微結構化層被設計成可藉由減少環境中的光子損失來進一步促進太陽能模組的太陽能捕獲效率，所述光子通常由發色團在吸收並進行波長轉換後沿著遠離太陽能模組裝置的光電轉換層的方向再發射。在表面上有各種微結構(即角錐形或圓錐形)的層可增加光子在太陽能電池裝置的光電轉換層中的內部反射與折射，進一步促進此裝置的太陽能捕獲效率。
太陽能捕獲裝置亦可為剛性或可撓性的裝置。剛性裝置包含矽基太陽能電池。可撓性太陽能裝置通常是由有機薄膜製造且可用於服裝、帳篷或其他可撓性基板上。因此，在一些實施例中，所述封裝結構可適用於剛性裝置或可撓性裝置。
圖1繪示封裝結構之一實施例，包括在電池兩側上用發光波長轉換材料101的膜層壓而被封裝的單一太陽能電池裝置100，所述發光波長轉換材料101包括光學透明的 聚合物基質及至少一種發色團102。玻璃或塑膠膜可用作環境保護蓋103，且側邊用密封膠帶104黏貼以阻止氧氣與濕氣進入。
圖2繪示封裝結構之另一實施例，其繪示在電池兩側上用發光波長轉換材料101的膜層壓而被封裝的多個太陽能電池裝置100，所述發光波長轉換材料101包括光學透明的聚合物基質及至少一種發色團102，以及其中玻璃或塑膠膜可用作環境保護蓋103，且側邊用密封膠帶104黏貼以阻止氧氣與濕氣進入。
圖3繪示封裝結構之另一實施例，其繪示被封裝的多個太陽能電池裝置100，此多個太陽能電池裝置100的封裝是在電池兩側上用純聚合物封裝105層壓，接著於純聚合物封裝的頂部上層壓發光波長轉換材料101。所述發光波長轉換材料101包括光學透明的聚合物基質及至少一種發色團102，以及其中玻璃或塑膠膜可用作環境保護蓋103，且側邊用密封膠帶104黏貼以阻止氧氣與濕氣進入。
圖4繪示封裝結構之另一實施例，其繪示在電池的光入射表面上用發光波長轉換材料101的膜層壓而被封裝的多個太陽能電池裝置100，所述發光波長轉換材料101包括光學透明的聚合物基質及至少一種發色團102。在太陽能電池底部使用背板106，玻璃或塑膠膜可用作環境保護蓋103，且側邊用密封膠帶104黏貼以阻止氧氣與濕氣進入。
圖5繪示封裝結構之另一實施例，其繪示被封裝的多 個太陽能電池裝置100，此多個太陽能電池裝置100的封裝是在電池兩側上用純聚合物封裝105層壓，接著於純聚合物封裝的頂部上層壓發光波長轉換材料101。所述發光波長轉換材料101包括光學透明的聚合物基質及至少一種發色團102。在太陽能電池底部使用背板106，玻璃或塑膠膜可用作環境保護蓋103，且側邊用密封膠帶104黏貼以阻止氧氣與濕氣進入。
圖6繪示封裝結構之另一實施例，其繪示被封裝的多個太陽能電池裝置100，此多個太陽能電池裝置100的封裝是在電池一側上用純聚合物封裝105層壓，接著於純聚合物封裝的頂部上層壓發光波長轉換材料101。所述發光波長轉換材料101包括光學透明的聚合物基質及至少一種發色團102。於發光波長轉換材料的頂部上層壓額外的純聚合物封裝層105，此額外的純聚合物封裝層105可包含UV吸收劑以阻止有害的高能量輻射，以及玻璃或塑膠膜可用作環境保護蓋103，且側邊用密封膠帶104黏貼以阻止氧氣與濕氣進入。
圖7繪示封裝結構之另一實施例，其繪示在發光波長轉換材料101中被封裝的單一太陽能電池裝置100，所述發光波長轉換材料101包括光學透明的聚合物基質及至少一種發色團102，且其中發光波長轉換材料亦用作環境保護，以阻止氧氣與濕氣滲入電池。
圖8繪示封裝結構之另一實施例，其繪示在發光波長轉換材料101中被封裝的多個太陽能電池裝置100，所述 發光波長轉換材料101包括光學透明的聚合物基質及至少一種發色團102，且其中發光波長轉換材料亦用作環境保護，以阻止氧氣與濕氣滲入電池。
圖9繪示封裝結構之另一實施例，其繪示被封裝的多個太陽能電池裝置100，此多個太陽能電池裝置100的封裝是在電池的光入射側上用純聚合物封裝105層壓，接著於純聚合物封裝的頂部上層壓發光波長轉換材料101。所述發光波長轉換材料101包括光學透明的聚合物基質及至少一種發色團102，且其中發光波長轉換材料亦用作環境保護，以阻止氧氣與濕氣滲入電池。玻璃或塑膠膜可用作底部環境保護蓋103，且側邊用密封膠帶104黏貼以阻止氧氣與濕氣進入。
圖10繪示封裝結構之另一實施例，其繪示用以下構件所構成的太陽能面板：數個太陽能電池裝置100、封裝太陽能電池裝置的發光波長轉換材料101、用作環境保護蓋103的玻璃底板與玻璃頂板、在玻璃底板底部的背板106以及使模組固定在一起的框架107。
圖11繪示封裝結構之另一實施例，其繪示用以下構件所構成的太陽能面板：數個太陽能電池裝置100、封裝太陽能電池裝置的發光波長轉換材料101、在太陽能電池裝置的光入射表面底部的背板106、附著在模組頂部的玻璃頂板103以及使模組固定在一起的框架107。
在一些實施例中，包括至少一種發色團及光學透明的聚合物基質之發光波長轉換材料是藉由下述方式塗覆至太 陽能電池裝置：首先合成液體或膠體形式的染料/聚合物溶液，使用標準應用方法(諸如旋塗或滴鑄)將染料/聚合物溶液塗覆至設置於可移除基板上的太陽能電池基質，接著以由配方設計(formulation design)所決定的方式，使染料/聚合物溶液硬化成固體形式(即加熱處理、UV曝光等)。
在另一實施例中，包括至少一種發色團及光學透明的聚合物基質之發光波長轉換材料是藉由下述方式塗覆至太陽能電池裝置：首先合成染料/聚合物薄膜，且接著用光學透明且光穩定的黏著劑及/或貼合機使染料/聚合物薄膜與太陽能電池裝置附著。染料/聚合物薄膜可先塗覆至太陽能電池的頂部上，再塗覆至太陽能電池的底部上，以完全封裝電池。染料/聚合物薄膜亦可僅塗覆在頂表面，其中太陽能電池的底表面與基板(諸如背板)牢固接合，且染料/聚合物薄膜被塗覆在太陽能電池的頂表面及未與太陽能電池附著的部分基板。
形成封裝結構之合成方法不受限制，發光波長轉換材料之合成方法亦不受限制，但可遵循如下文詳述之方案1與方案2描述的例示性合成程序。
方案1：形成WLC材料之濕式處理通用程序
在一些實施例中，可將包括至少一種發色團102及光學透明的聚合物基質之發光波長轉換材料101製成膜結構。可藉由以下步驟製造波長轉換層：(i)製備有聚合物粉末以預定比率溶解於溶劑(諸如四氯乙烯(tetrachloro- ethylene，TCE)、環戊酮(cyclopentanone)、二噁烷(dioxane)等)中的聚合物溶液；(ii)藉由將聚合物溶液與發色團以預定重量比混合來獲得含染料之聚合物溶液，以製備含有聚合物混合物的發色團溶液；(iii)藉由將含染料之聚合物溶液直接澆鑄於玻璃基板上，接著從室溫升溫至100℃將基板熱處理2小時，並藉由在130℃下進一步真空加熱整夜來完全移除剩餘溶劑，從而形成染料/聚合物膜；以及(iv)在使用之前，於水存在下剝落染料/聚合物膜且接著乾燥獨立的聚合物膜；(v)可藉由改變染料/聚合物溶液的濃度及蒸發速度，將膜厚控制為0.1微米至1毫米。
方案2：形成WLC材料之乾式處理通用程序
在一些實施例中，可將包括至少一種發色團102及光學透明的聚合物基質之發光波長轉換材料101製成膜結構。可藉由以下步驟製造波長轉換層：(i)在特定溫度下藉由混合機將聚合物粉末或顆粒與發色團粉末以預定比率混合在一起；(ii)在特定溫度下將混合物脫氣1小時至8小時；(iii)接著使用擠壓機形成層；(v)擠壓機可將層厚控制為1微米至1毫米。
一旦形成發光波長轉換封裝膜，便可使用光學透明且光穩定的黏著劑使其附著至太陽能模組裝置。
為了概述本發明的態樣及所能實現優於先前技術之優點，上文已描述本發明的某些目的及優點。當然，應理解的是根據本發明之任一特定實施例未必能實現所有所述目的或優點。因此，舉例來說，本領域之技術人員將認識到， 實施或進行本發明之方式應能實現或優化本文所教示之一個優點或一組優點，無需實現本文所教示或提出的其他目的或優點。
本發明之其他態樣、特徵以及優點將根據如下詳述之實例而變得顯而易見。
實例
以下實施例並不意欲限制本發明。在本揭示中，除非另有特定說明，否則所列取代基包含進一步經取代及未經取代之基團。此外，在未特定說明條件及/或結構之本揭示中，本領域的技術人員可輕易地鑑於本文教示提供所述條件及/或結構。
合成發色團 化合物1與2
根據以下反應流程合成發色團：
在氬氣下攪拌並在100℃下加熱4,7-二溴苯并[2,1,3] 噻二唑(4,7-dibromobenzo[2,1,3]thiadiazole)(13.2公克，45毫莫耳)、4-(N,N-二苯胺基)苯基硼酸(4-(N,N-diphenyl-amino)phenylboronic acid)(30.0公克，104毫莫耳)、碳酸鈉(21.2公克，200毫莫耳)之水(80毫升)溶液、四(三苯基膦)鈀(0)(tetrakis(triphenylphosphine)palladium(0))(5.0公克，4.3毫莫耳)、正丁醇(800毫升)以及甲苯(400毫升)之混合物20小時。冷卻至室溫之後，用水(600毫升)稀釋混合物並攪拌2小時。最後，用甲苯(2升)萃取出反應混合物，並在減壓下移除揮發物。用矽膠與己烷/二氯甲烷(1：1)作為溶離液(eluent)來層析殘餘物，以得到4,7-雙[(N,N-二苯胺基)苯基]苯并[2,1,3]噻二唑(4,7-bis[(N,N-diphenylamino)phenyl)]benzo[2,1,3]thiadiazol e)(中間物A)，26.96公克(43.3毫莫耳，96%)。
將4-第三丁基苯甲醯氯(4-t-butylbenzoyl chloride)(97.4毫升，500毫莫耳)及氯化鋅於乙醚中之1M溶液(700毫升，700毫莫耳)以小份添加至氬氣下攪拌且於冰水浴中冷卻的中間物A(22.0公克，35.3毫莫耳)之二氯甲烷(800毫升)溶液。攪拌並在44℃下加熱所獲得之混合物68小時。將反應混合物傾於碎冰(2公斤)上，攪拌，用飽和碳酸鈉處理至pH 8，用二氯甲烷(2公升)稀釋且在大氣壓下經由燒結玻璃漏斗(frit-glass funnel)過濾。分離二氯甲烷層，經硫酸鎂乾燥，且蒸發溶劑。管柱層析殘餘物(矽膠，己烷/二氯甲烷/乙酸乙酯48：50：2)，隨後由乙醇再結晶，以得到作為第一溶離份(fraction)的純發光染 料化合物1，7.72公克(28%)。1H NMR(400MHz,CDCl3)：δ 7.94(d,2H,J=7.3Hz),7.87(d,2H,J=7.7Hz),7.74(m,6H),7.47(d,2H,J=7.3Hz),7.36(t,2H,J=7.3Hz),7.31(d,2H,J=7.3Hz),7.27(m,6H),7.19(m,7H),7.13(d,2H,J=7.7Hz),7.06(t,2H,J=7.3Hz),1.35(s,9H)。UV-可見光譜：λ最大=448奈米(二氯甲烷)，456奈米(PVB膜)。螢光測定法：λ最大=618奈米(二氯甲烷)，582奈米(PVB膜)。
第二溶離份得到發色團化合物2，12.35公克(產率37%)。1H NMR(400MHz,CDCl3)：δ 7.95(d,4H,J=8.4Hz),7.79-7.73(m,10H),7.48(d,4H,J=7.7Hz),7.36(t,4H,J=7.7Hz),7.31(d,4H,J=8.4Hz),7.25(d,4H,J=7.7Hz),7.18(t,J=7.3,2H,Ph),7.14(d,4H,J=8.8Hz),1.35(s,18H)。UV-可見光譜：λ最大=437奈米(二氯甲烷)，455奈米(PVB膜)。螢光測定法：λ最大=607奈米(二氯甲烷)，547奈米(PVB膜)。
中間物B
以兩步驟製程合成共同中間物B。
步驟1：合成2-(4-硝基苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三唑。
在130℃下在氬氣下攪拌並加熱4-氯硝基苯(4-chloronitrobenzene)(55.0公克，349毫莫耳)、苯并三唑(50.0公克，420毫莫耳)、碳酸鉀(200公克，500毫莫耳)以及NMP(500毫升)之混合物5小時。藉由薄層層析監測反應進展。將反應混合物傾於碎冰(2公斤)上。在所有冰均融化之後，濾出固體且用水(200毫升)洗滌。將產物懸浮於甲醇(1.5公升)中且攪拌30分鐘。濾出晶體且在真空烘箱中乾燥。使用矽膠及以乙酸乙酯(1%)的熱甲苯溶液作為溶離液對所獲得之物質進行管柱層析，以得到2-(4-硝基苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三唑(24.24公克，產率30%)。1H NMR(400MHz,CDCl3)：δ 8.57(d,J=9.2Hz,2H,4-硝基苯基),8.44(d,J=9.2Hz,2H,4-硝基苯基),7.93(m,2H,苯并三唑),7.47(m,2H,苯并三唑)。
步驟2：合成4,7-二溴-2-(4-硝基苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三唑(中間物B)。
在連接有HBr捕集器之回流冷凝器存在下於130℃下加熱2-(4-硝基苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三唑(7.70公克，31.2毫莫耳)、溴(4.8毫升，94毫莫耳)以及48% HBr(120毫升)之混合物20小時。將反應混合物傾於碎冰(800公克)上，用Na2SO3之5%溶液脫色，且擱置於室溫下2小時。濾出沈澱物，相繼用水(200毫升)及2% NaHCO3(200毫升)以及再次用水(200毫升)洗滌。在真空烘箱中乾燥物質，以得到純度90%之4,7-二溴-2-(4-硝基苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三唑(中間物B，13.47公克)。產率97%。 1H NMR(400MHz,CDCl3)：δ 8.65(m,2H,4-硝基苯基),8.44(m,2H,4-硝基苯基),7.54(s,2H,苯并三唑)。
中間物C
使用以下反應流程合成中間物C。
在氬氣下攪拌並在100℃下加熱中間物B(3.98公克，10.0毫莫耳)、4-異丁氧基苯基硼酸(5.00公克，25.7毫莫耳)、碳酸鈉(5.30公克，50毫莫耳)之水(40毫升)溶液、四(三苯膦)鈀(0)(2.00公克)、正丁醇(60毫升)以及甲苯(30毫升)的混合物4小時。將反應混合物傾入水(200毫升)中，攪拌30分鐘，且用甲苯(500毫升)萃取。用水(200毫升)洗滌萃取物，濃縮至體積為100毫升且用二氯甲烷(200毫升)及甲醇(200毫升)稀釋。在50psi下經10% Pd/C(2公克)氫化所獲得之溶液20分鐘，經由矽藻土(Celite)層過濾，且在減壓下移除溶劑。層析(矽膠，己烷/二氯甲烷/乙酸乙酯35：50：5)殘餘物，以得到4,7-雙(4-異丁氧基苯基)-2-(4-胺基苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三唑(中間物C)(3.80公克，75%)。1H NMR(400MHz,CDCl3)：δ 8.22(d,J=8.4Hz,2H,4-胺基苯基),8.09(d,J=8.7Hz,4H,4-i-BuOC6H4),7.57(s,2H,苯并三唑),7.06(d,J=8.7Hz,4H,4-i-BuOC6H4),6.79(d,J=8.5Hz,2H,4-胺基苯基), 3.90(bs,2H,NH2),3.81(d,J=6.6Hz,4H,i-BuO),2.14(m,2H,i-BuO),1.06(d,J=7.0Hz,12H,i-BuO)。
化合物3
根據以下反應流程合成化合物3。
在回流冷凝器存在下在80℃加熱中間物C(0.92公克，1.82毫莫耳)、3,3-二甲基戊二酸酐(3,3-dimethylglutaric anhydride)(284毫克，2.0毫莫耳)於1,2-二氯乙烷(20毫升)中之溶液20小時。冷卻至室溫之後，添加乙醯氯(0.28毫升，4.0毫莫耳)，且在80℃下加熱混合物1小時。用二氯甲烷(200毫升)稀釋反應混合物且用飽和NaHCO3(100毫升)洗滌。經MgSO4乾燥溶液，且在減壓下移除揮發物。藉由管柱層析(矽膠，己烷/二氯甲烷/乙酸乙酯，37：60：3)並由乙醇結晶來純化粗產物，以得到呈黃色細針狀之1-(4-(4,7-雙(4-異丁氧基苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]三唑-2-基)苯基)-4,4-二甲基哌啶-2,6-二酮(化合物3，551毫克，產率48%)。1H NMR(400MHz,CDCl3)：δ 8.53(d,J=8.8Hz,2H,4-醯亞胺基苯基),8.08(d,J=8.8Hz,4H,4-i-BuOC6H4),7.61(s,2H,苯并三唑),7.26(d,J=8.8Hz,2H,4-醯亞胺基苯基),7.07(d,J=8.8Hz,4H,4-i-BuOC6H4),3.82(d,J=6.6Hz,4H,i-BuO),2.72(s,4H,4,4-二甲基哌啶 -2,6-二酮),2.14(m,2H,i-BuO),1.24(s,6H,4,4-二甲基哌啶-2,6-二酮),1.06(d,J=7.0Hz,12H,i-BuO)。UV-可見光譜(PVB)：λ最大=388奈米。螢光測定法(PVB)：λ最大=478奈米。
實例1
可藉由以下步驟製造波長轉換層：(i)將聚合物粉末溶解於環戊酮中，以製備20重量%的PVB(來自奧德里奇(Aldrich)且按原樣使用)聚合物溶液；(ii)藉由將PVB聚合物溶液與合成化合物1以重量比(化合物1/PVB)0.3重量%混合來獲得含發色團之聚合物溶液，以製備含有發色團的PVB基質；(iii)藉由將含染料之聚合物溶液直接澆鑄於玻璃基板上，接著從室溫升溫至100℃將基板熱處理2小時，並藉由在130℃下進一步真空加熱整夜來完全移除剩餘溶劑，從而形成染料/聚合物膜；以及(iv)在使用之前，於水存在下剝落染料/聚合物膜且接著乾燥獨立的聚合物膜。在聚合物膜乾燥之後，此聚合物膜被熱壓成厚度約500微米的發光波長轉換板。
接著，在一些實施例中，在真空下在130℃下，將發光波長轉換板、市售5英吋的單晶矽太陽能電池以及純PVB聚合物封裝層壓在約3毫米厚的玻璃板上，並相似於圖8所示的結構以發光波長轉換板作為正表面。量測層壓前及層壓後太陽能電池的輸出，相對改善約12.5%。
實例2
除了用化合物2而不是化合物1及用純乙烯乙酸乙烯 酯(EVA)聚合物封裝而不是純PVB聚合物封裝以外，可使用與實例1給定的相同方法來合成實例2。量測層壓前及層壓後太陽能電池的輸出，相對改善約8.9%。
實例3
除了結構是層壓在兩個約3毫米厚的玻璃板之間以外，實例3的合成與實例2相似。實例3的結構與圖3所示的結構相似，其層的順序如下：頂玻璃板、發光波長轉換板、封裝於純EVA聚合物的太陽能電池以及底玻璃板。量測層壓前及層壓後太陽能電池的輸出，相對改善約7.5%。
實例4
除了結構是層壓在兩個約3毫米厚的玻璃板之間及背板(馬迪克(Madico)公司製造之254微米厚的馬迪克Protekt® TFB PV背板)以外，實例4的合成與實例2相似。實例4的結構與圖5所示的結構相似，其層的順序如下：頂玻璃板、發光波長轉換板、封裝於純EVA聚合物的太陽能電池以及背板。量測層壓前及層壓後太陽能電池的輸出，相對改善約7.8%。
實例5
除了在波長轉換層中使用重量比(化合物3/EVA)0.1%的化合物3及使用1英吋×1英吋的結晶矽太陽能電池而不是5英吋×5英吋的單晶矽太陽能電池以外，實例5的合成與實例3相似。實例5的結構與圖3所示的結構相似，其結構層壓在兩個約3毫米厚的玻璃板之間，其中層的順序 如下：頂玻璃板、發光波長轉換板、封裝於純EVA聚合物的太陽能電池以及底玻璃板。量測層壓前及層壓後太陽能電池的輸出，相對改善約2.6%。
實例6
除了在波長轉換層中使用重量比(化合物3/EVA)0.2%的化合物3以外，實例6的合成與實例5相似。量測層壓前及層壓後太陽能電池的輸出，相對改善約2.8%。
實例7
除了在波長轉換層中使用重量比(化合物3/EVA)0.3%的化合物3以外，實例7的合成與實例5相似。量測層壓前及層壓後太陽能電池的輸出，相對改善約1.6%。
比較實例8
除了未使用發光化合物以外，實例8的合成與實例5相似，其層的順序如下：頂玻璃板、純EVA板、封裝於純EVA聚合物的太陽能電池以及底玻璃板。量測層壓前及層壓後太陽能電池的輸出，相對改善約0.7%。
本發明的目的為提供一種包括發光波長轉換材料的封裝結構，所述封裝結構可適用於封裝太陽能電池、光伏打裝置、太陽能模組以及太陽能面板。如上述實例所示，使用所述發光波長轉換材料可改善太陽能電池的光轉換效率。
為了概述本發明的態樣及所能實現優於先前技術之優點，上文已描述本發明的某些目的及優點。當然，應理解的是根據本發明之任一特定實施例未必能實現所有所述目 的或優點。因此，舉例來說，本領域之技術人員將認識到，實施或進行本發明之方式應能實現或優化本文所教示之一個優點或一組優點，無需實現本文所教示或提出的其他目的或優點。本領域之技術人員應理解的是在不偏離本發明精神下可對本發明作出多種及各種修改。因此，應清楚理解，本發明之範疇不應限於前文所論述本發明之形式。
100‧‧‧太陽能電池裝置
101‧‧‧發光波長轉換材料
102‧‧‧發色團
103‧‧‧環境保護蓋
104‧‧‧密封膠帶
105‧‧‧純聚合物封裝
106‧‧‧背板
107‧‧‧框架
圖1繪示封裝結構之一實施例，其中單一太陽能電池裝置被封裝在發光波長轉換材料中，且玻璃板或塑膠板用作環境保護蓋。
圖2繪示封裝結構之一實施例，其中多個太陽能電池裝置被封裝在發光波長轉換材料中，且玻璃板或塑膠板用作環境保護蓋。
圖3繪示封裝結構之一實施例，其中多個太陽能電池裝置被封裝在純聚合物封裝中、於聚合物封裝的頂部上層壓發光波長轉換材料，且玻璃板或塑膠板用作環境保護蓋。
圖4繪示封裝結構之一實施例，其中多個太陽能電池裝置被封裝在發光波長轉換材料中，且玻璃板或塑膠板用作環境保護蓋。
圖5繪示封裝結構之一實施例，其中多個太陽能電池裝置被封裝在純聚合物封裝中，於聚合物封裝的頂部上層壓發光波長轉換材料，且玻璃板或塑膠板用作環境保護蓋。
圖6繪示封裝結構之一實施例，其中多個太陽能電池 裝置被封裝在純聚合物封裝材料中，於純聚合物封裝的頂部上層壓發光波長轉換材料，於發光波長轉換層的頂部上層壓額外的純聚合物膜，且玻璃板或塑膠板用作環境保護器。
圖7繪示封裝結構之一實施例，其中單一太陽能電池裝置被封裝在發光波長轉換材料中，且發光波長轉換材料亦用作環境保護器。
圖8繪示封裝結構之一實施例，其中多個太陽能電池裝置被封裝在發光波長轉換材料中，且發光波長轉換材料亦用作環境保護器。
圖9繪示封裝結構之一實施例，其中多個太陽能電池裝置被封裝在純聚合物封裝材料中，於純聚合物封裝的頂部上層壓發光波長轉換材料，且發光波長轉換材料亦用作環境保護器。
圖10繪示封裝結構之一例示性實施例，其中太陽能面板具有用發光波長轉換材料封裝的數個太陽能電池裝置、提供環境保護的玻璃底板與玻璃頂板、在太陽能電池裝置的光入射表面底部的背板，以及使面板固定在一起的框架。
圖11繪示封裝結構之一例示性實施例，其中太陽能面板具有用發光波長轉換材料封裝的數個太陽能電池裝置、在太陽能電池裝置的光入射表面底部的背板、提供環境保護的玻璃頂板，以及使面板固定在一起的框架。
100‧‧‧太陽能電池裝置
101‧‧‧發光波長轉換材料
102‧‧‧發色團
103‧‧‧環境保護蓋
104‧‧‧密封膠帶
106‧‧‧背板

Claims (27)

  1. 一種封裝結構，用於太陽能轉換裝置，所述封裝結構包括：一發光波長轉換材料，包括至少一種發色團及一光學透明的聚合物基質；以及其中所述發光波長轉換材料是用來封裝所述太陽能轉換裝置並抑制濕氣與氧氣滲入至所述太陽能轉換裝置中，所述至少一種發色團由式(I-a)或式(I-b)表示： 其中：i為0至100範圍內之整數；A0及Ai各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之烯基、經取代或未經取代之雜烷基、經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之雜芳基、經取代或未經取代之胺基、經取代或未經取代之醯胺基、經取代或未經取代之環醯胺基、經取代或未經取代之環醯亞胺基、經取代或未經取代之烷氧基、經取代或未經取代之羧基以及經取代或未經取代之羰基；A2是由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之伸烷基、經取代或未經取代之伸烯基、經取代或未經 取代之伸芳基、經取代或未經取代之伸雜芳基、酮、酯以及其中Ar為經取代或未經取代之芳基或經取代或未經取代之雜芳基；R1是由下述者所構成的族群中選出：H、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基以及烷芳基；且R2是由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之伸烷基、經取代或未經取代之伸烯基、經取代或未經取代之伸芳基、經取代或未經取代之伸雜芳基、酮以及酯；或R1及R2可連接在一起形成環；D1及D2各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：氫、經取代或未經取代之烷氧基、經取代或未經取代之芳氧基、經取代或未經取代之醯氧基、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之雜芳基、經取代或未經取代之胺基、醯胺基、環醯胺基以及環醯亞胺基，限制條件為D1及D2不均為氫；以及Li獨立地由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之伸烷基、經取代或未經取代之伸烯基、經取代或未經取代之伸炔基、經取代或未經取代之伸芳基以及經取代或未經取代之伸雜芳基。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中所述至少一種發色團進一步由式(II-a)或式(II-b)表示： 其中：i為0至100範圍內之整數；Ar為經取代或未經取代之芳基或經取代或未經取代之雜芳基； R4為或經取代或未經取代之環醯亞胺基；R1各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：H、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基以及烷芳基；R3各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之烯基、經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之雜芳基；或R'及R"可連接在一起形成環；R2是由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之伸烷基、經取代或未經取代之伸烯基、經取代或未經取代之伸芳基以及經取代或未經取代之伸雜芳基；D1及D2各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：氫、經取代或未經取代之烷氧基、經取代或未經取代之芳氧基、經取代或未經取代之醯氧基、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之雜芳基、經取代或未經取代之胺基、醯胺基、環醯胺基以及 環醯亞胺基，限制條件為D1及D2不均為氫；以及Li獨立地由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之伸烷基、經取代或未經取代之伸烯基、經取代或未經取代之伸炔基、經取代或未經取代之伸芳基以及經取代或未經取代之伸雜芳基。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中所述至少一種發色團進一步由式(III-a)或式(III-b)表示： 其中：i為0至100範圍內之整數；A0及Ai各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之烯基、經取代或未經取代之雜烷基、經取代或未經取代之醯胺基、經取代或未經取代之烷氧基、經取代或未經取代之羰基以及經取代或未經取代之羧基；各R5獨立地由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之烷氧基、經取代或未經取代之芳氧基、經取代或未經取代之醯氧基以及胺基；A2是由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之伸烷基、經取代或未經取代之伸烯基、經取代或未經取代之伸芳基、經取代或未經取代之伸雜芳基、酮、酯以 及其中Ar為經取代或未經取代之芳基或經取代或未經取代之雜芳基；R1是由下述者所構成的族群中選出：H、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基以及烷芳基；以及R2是由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之伸烷基、經取代或未經取代之伸烯基、經取代或未經取代之伸芳基、經取代或未經取代之伸雜芳基、酮以及酯；或R1及R2可連接在一起形成環；以及Li獨立地由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之伸烷基、經取代或未經取代之伸烯基、經取代或未經取代之伸炔基、經取代或未經取代之伸芳基以及經取代或未經取代之伸雜芳基。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中所述封裝結構包括兩個或兩個以上發色團。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中所述光學透明的聚合物基質包括一個或多個聚合物。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之封裝結構，其中所述聚合物由下述者所構成的族群中選出：聚對苯二甲酸伸乙酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇縮丁醛、乙烯乙酸乙烯酯、乙烯-四氟乙烯、聚醯亞胺、非晶聚碳酸酯、聚苯乙烯、矽氧烷溶膠-凝膠、聚胺基甲酸酯、聚丙烯酸酯以及其組合。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中所述聚合物基質材料的折射率在1.4至1.7的範圍內。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中於所 述聚合物基質中的所述發色團的存在量在0.01重量%至3重量%範圍內。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中所述發光波長轉換材料更包括一個或多個敏化劑。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構，其中所述敏化劑由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之芙、經取代或未經取代之酞菁、經取代或未經取代之苝、經取代或未經取代之卟啉以及經取代或未經取代之滌綸。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構，其中所述敏化劑的存在量以所述發光波長轉換材料的總重量計，在0.01重量%至5重量%範圍內。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之封裝結構，其中所述敏化劑包括奈米粒子、奈米金屬、奈米線或奈米碳管。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之封裝結構，其中所述敏化劑包括芙。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中所述發光波長轉換材料更包括一個或多個塑化劑。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之封裝結構，其中所述塑化劑由N-烷基咔唑衍生物及三苯胺衍生物所構成的族群中選出。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，其中所述發光波長轉換材料更包括UV穩定劑、抗氧化劑及/或吸收劑。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，更包括一個或多個玻璃板、反射背板、邊緣密封膠帶、框架材料、聚合物封裝材料、或使其他層附著至所述封裝結構的黏著層。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之封裝結構，更包括含有UV吸收劑的一額外聚合物層。
  19. 一種封裝結構，用於太陽能轉換裝置，所述封裝結構包括：一發光波長轉換材料，包括至少一種發色團及一光學透明的聚合物基質；以及其中所述發光波長轉換材料是用來封裝所述太陽能轉換裝置並抑制濕氣與氧氣滲入至所述太陽能轉換裝置中，所述至少一種發色團由式(IV)表示： 其中：i為0至100範圍內之整數；Z及Zi各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：-O-、-S-、-Se-、-Te-、-NR6-、-CR6=CR6-以及-CR6=N-，其中R6為氫、經取代或未經取代之C1-C6烷基或經取代或未經取代之C1-C10芳基；以及D1及D2獨立地由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之烷氧基、經取代或未經取代之芳氧基、經 取代或未經取代之醯氧基、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之雜芳基、經取代或未經取代之胺基、醯胺基、環醯胺基以及環醯亞胺基；j為0、1或2，且k為0、1或2；Y1及Y2獨立地由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之環烷基、經取代或未經取代之烷氧基以及經取代或未經取代之胺基；以及Li獨立地由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之伸烷基、經取代或未經取代之伸烯基、經取代或未經取代之伸炔基、經取代或未經取代之伸芳基以及經取代或未經取代之伸雜芳基。
  20. 一種封裝結構，用於太陽能轉換裝置，所述封裝結構包括：一發光波長轉換材料，包括至少一種發色團及一光學透明的聚合物基質；以及其中所述發光波長轉換材料是用來封裝所述太陽能轉換裝置並抑制濕氣與氧氣滲入至所述太陽能轉換裝置中，所述至少一種發色團由式(V-a)或式(V-b)表示： 其中式(V-a)中之R1及R1 '各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：氫、C1-C10烷基、C3-C10環烷基、C1-C10烷氧基、C6-C18芳基以及C6-C20芳烷基；式(V-a)中之m及n各自獨立地為1、2、3、4或5；且式(V-b)中之R2及R2 '各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：C6-C18芳基及C6-C20芳烷基。
  21. 一種封裝結構，用於太陽能轉換裝置，包括：一發光波長轉換材料，包括至少一種發色團及一光學透明的聚合物基質；一環境保護蓋，是用來抑制濕氣與氧氣滲入至所述發光波長轉換材料及所述太陽能轉換裝置中；以及其中所述發光波長轉換材料及所述環境保護蓋是用來封裝所述太陽能轉換裝置，使得光在到達所述太陽能轉換裝置之前必須通過所述發光波長轉換材料及所述環境保護蓋，所述至少一種發色團由式(I-a)或式(I-b)表示： 其中：i為0至100範圍內之整數；A0及Ai各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之烯基、經取代或未經取代之雜烷基、經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之雜芳基、經取代或未經取代之胺基、經取代或未經取代之醯胺基、經取代或未經取代之環醯胺基、經取代或未經取代之環醯亞胺基、經取代或未經取代之烷氧基、經取代或未經取代之羧基以及經取代或未經取代之羰基；A2是由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之伸烷基、經取代或未經取代之伸烯基、經取代或未經取代之伸芳基、經取代或未經取代之伸雜芳基、酮、酯以及其中Ar為經取代或未經取代之芳基或經取代或未經取代之雜芳基；R1是由下述者所構成的族群中選出：H、烷基、烯基、芳基、雜芳基、芳烷基以及烷芳基；且R2是由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之伸烷基、經取代或未經取代之伸烯基、經取代或未經取代之 伸芳基、經取代或未經取代之伸雜芳基、酮以及酯；或R1及R2可連接在一起形成環；D1及D2各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：氫、經取代或未經取代之烷氧基、經取代或未經取代之芳氧基、經取代或未經取代之醯氧基、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之雜芳基、經取代或未經取代之胺基、醯胺基、環醯胺基以及環醯亞胺基，限制條件為D1及D2不均為氫；以及Li獨立地由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之伸烷基、經取代或未經取代之伸烯基、經取代或未經取代之伸炔基、經取代或未經取代之伸芳基以及經取代或未經取代之伸雜芳基。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之封裝結構，其中所述環境保護蓋包括玻璃或塑膠層。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之封裝結構，更包括在所述太陽能轉換裝置周圍的一密封膠帶。
  24. 一種封裝結構，用於太陽能轉換裝置，包括：一發光波長轉換材料，包括至少一種發色團及一光學透明的聚合物基質；一環境保護蓋，是用來抑制濕氣與氧氣滲入至所述發光波長轉換材料及所述太陽能轉換裝置中；以及其中所述發光波長轉換材料及所述環境保護蓋是用來封裝所述太陽能轉換裝置，使得光在到達所述太陽能轉換裝置之前必須通過所述發光波長轉換材料及所述環境保 護蓋，所述至少一種發色團由式(IV)表示： 其中：i為0至100範圍內之整數；Z及Zi各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：-O-、-S-、-Se-、-Te-、-NR6-、-CR6=CR6-以及-CR6=N-，其中R6為氫、經取代或未經取代之C1-C6烷基或經取代或未經取代之C1-C10芳基；以及D1及D2獨立地由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之烷氧基、經取代或未經取代之芳氧基、經取代或未經取代之醯氧基、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之雜芳基、經取代或未經取代之胺基、醯胺基、環醯胺基以及環醯亞胺基；j為0、1或2，且k為0、1或2；Y1及Y2獨立地由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之芳基、經取代或未經取代之烷基、經取代或未經取代之環烷基、經取代或未經取代之烷氧基以及經取代或未經取代之胺基；以及Li獨立地由下述者所構成的族群中選出：經取代或未經取代之伸烷基、經取代或未經取代之伸烯基、經取代或未經取代之伸炔基、經取代或未經取代之伸芳基以及經取 代或未經取代之伸雜芳基。
  25. 一種封裝結構，用於太陽能轉換裝置，包括：一發光波長轉換材料，包括至少一種發色團及一光學透明的聚合物基質；一環境保護蓋，是用來抑制濕氣與氧氣滲入至所述發光波長轉換材料及所述太陽能轉換裝置中；以及其中所述發光波長轉換材料及所述環境保護蓋是用來封裝所述太陽能轉換裝置，使得光在到達所述太陽能轉換裝置之前必須通過所述發光波長轉換材料及所述環境保護蓋，所述至少一種發色團由式(V-a)或式(V-b)表示： 其中式(V-a)中之R1及R1 '各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：氫、C1-C10烷基、C3-C10環烷基、C1-C10烷氧基、C6-C18芳基以及C6-C20芳烷基；式(V-a)中之m及n各自獨立地為1、2、3、4或5；且式(V-b)中之R2及R2 '各自獨立地由下述者所構成的族群中選出：C6-C18芳 基及C6-C20芳烷基。
  26. 一種改善太陽能轉換裝置效能的方法，包括用申請專利範圍第21項至第25項其中任一項所述的封裝結構封裝所述太陽能轉換裝置。
  27. 如申請專利範圍第26項所述之改善太陽能轉換裝置效能的方法，其中所述太陽能轉換裝置包含至少一個由下述者所構成的族群中選出的裝置：III-V或II-VI PN接面裝置、銅-銦-鎵-硒(CIGS)薄膜裝置、有機敏化劑裝置、有機薄膜裝置、硫化鎘/碲化鎘(Cds/CdTe)薄膜裝置、非晶矽太陽能電池、微晶矽太陽能電池以及結晶矽太陽能電池。
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