包含二取代苯并杂二唑化合物的发光太阳能集中器制造技术

发光太阳能集中器(LSC)，其包含至少一种通式(I)的二取代苯并杂二唑化合物，其中：‑Z表示硫原子、氧原子、硒原子；或NR6基团，其中R6选自直链或支链的C1‑C20烷基基团、优选地C1‑C8烷基基团或选自任选地被取代的芳基基团；‑相同或不同的R1、R2和R3表示氢原子；或选自任选地含有杂原子的直链或支链的C1‑C20烷基基团、优选地C1‑C8烷基基团，任选地被取代的环烷基基团，任选地被取代的芳基基团，任选地被取代的直链或支链的C1‑C20烷氧基基团、优选地C1‑C8烷氧基基团，任选地被取代的苯氧基基团，或‑COOR7基团或‑OCOR7基团，其中R7选自直链或支链的C1‑C20烷基基团、优选地C1‑C8烷基基团，或是氰基基团，条件是当取代基R1表示氢原子时，取代基R2和R3中的至少一个表示任选地被取代的芳基基团或任选地被取代的苯氧基基团；‑或R1和R2能够任选地被连接在一起，以便与它们被连接到的碳原子一起形成任选地含有一个或更多个杂原子诸如例如氧、硫、氮、硅、磷、硒的含有从3个至14个碳原子、优选地从4个至6个碳原子的饱和的、不饱和的或芳香族的环状环或多环体系；‑或R2和R3能够任选地被连接在一起，以便与它们被连接到的碳原子一起形成任选地含有一个或更多个杂原子诸如例如氧、硫、氮、硅、磷、硒的含有从3个至14个碳原子、优选地从4个至6个碳原子的饱和的、不饱和的或芳香族的环状环或多环体系；‑相同或不同的R4和R5表示氢原子；或选自任选地含有杂原子的直链或支链的C1‑C20烷基基团、优选地C1‑C8烷基基团，任选地被取代的环烷基基团，任选地被取代的芳基基团，任选地被取代的直链或支链的C1‑C20烷氧基基团、优选地C1‑C8烷氧基基团，‑COOR7基团或‑OCOR7基团，其中R7选自直链或支链的C1‑C20烷基基团、优选地C1‑C8烷基基团，或是氰基基团；‑或R4和R5能够任选地被连接在一起，以便与它们被连接到的碳原子一起形成含有一个或更多个杂原子诸如例如硫、氮、硅、磷、硒的含有从3个至14个碳原子、优选地从4个至6个碳原子的饱和的、不饱和的或芳香族的环状环或多环体系。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包含二取代苯并杂二唑化合物的发光太阳能集中器描述本专利技术涉及包含至少一种二取代苯并杂二唑化合物的发光太阳能集中器(LSC)。本专利技术还涉及至少一种二取代苯并杂二唑化合物在构建发光太阳能集中器(LSC)中的用途。所述发光太阳能集中器(LSC)可以有利地用于构建光伏装置(或太阳能装置)。因此，本专利技术还涉及光伏装置(或太阳能装置)，其包含至少一个光伏电池(或太阳能电池)和至少一个包含至少一种二取代苯并杂二唑化合物的发光太阳能集中器(LSC)。在现有技术状态中，利用太阳能辐射能量的主要限制中的一种是光伏装置(或太阳能装置)仅最佳吸收具有落在窄光谱范围内的波长的辐射的能力。与从约300nm的波长延伸到约2500nm的波长的太阳能辐射的光谱范围相比，基于晶体硅的光伏电池(或太阳能电池)例如具有在900nm-1100nm范围内的最佳吸收区(有效光谱)，而聚合物光伏电池(或太阳能电池)在暴露于具有小于约500nm的波长的辐射时可能变得损坏，这是由于低于该界限变得显著的所导致的光降解现象。通常，根据现有技术状态的光伏装置(或太阳能装置)的效率在从570nm至680nm(黄色-橙色)范围内的光谱区域中是最大的。以上提及的缺点导致光伏装置(或太阳能装置)的有限的外量子效率(EQE)，其定义为光伏装置(或太阳能装置)的半导体材料中产生的电子-空穴对的数目与入射在所述光伏装置(或太阳能装置)上的光子的数目之间的比率。已经开发了放置在光辐射源(太阳)和光伏装置(或太阳能装置)之间的很多装置来改善光伏装置(或太阳能装置)的外量子效率(EQE)；这些装置选择性地吸收具有在所述光伏装置(或太阳能装置)的有效光谱之外的波长的入射辐射，以具有落在有效光谱内的波长的光子的形式发射吸收的能量。所述装置被称为发光太阳能集中器(LSC)。当从发光太阳能集中器(LSC)重新发射的光子的能量高于入射光子的能量时，包括吸收太阳能辐射和随后再发射具有较短波长的光子的光致发光过程也被称为“上转换”过程(“up-conversion”process)。相反，当由发光太阳能集中器(LSC)发射的光子的能量低于入射光子的能量时，光致发光过程被定义为“下转换”(或“下转移(down-shifting)”)过程。通常，所述发光太阳能集中器(LSC)包括对太阳能辐射透明的材料(例如，聚合物或无机玻璃)的大片材，其中用作光谱转换剂的荧光化合物被分散或化学键合到所述材料。由于全反射的光学现象的效应，由荧光化合物发射的辐射被“引导”朝向片材的薄边缘，其中辐射在位于那里的光伏电池(或太阳能电池)上集中。以这种方式，可以使用大表面面积的低成本材料(光致发光片材)将光集中到小表面面积的高成本材料(光伏电池(或太阳能电池))上。荧光化合物可以以薄膜的形式沉积在玻璃基底上，或如在聚合物材料的情况下，荧光化合物可以分散在聚合物基质内。可选择地，聚合物基质可以用荧光生色团基团直接官能化。理想地，为了用于光谱转换剂，荧光化合物必须具有以下性质：-高发光量子效率(Φ)[根据以下示出的等式(1)，(Φ)被定义为每单位时间由发光分子发射的光子数与吸收的光子数之间的比率，并且具有最大值1：(Φ)＝发射的光子数/吸收的光子数(1)]；-在光谱区域中宽的吸收带，在该光谱区域内光伏装置(或太阳能装置)不是非常有效；-高吸收系数；-在光谱区域中窄的发射带，在该光谱区域中光伏装置(或太阳能装置)最有效；-分离良好的吸收带和发射带，以防止或最小化自动吸收现象。已知，一些苯并噻二唑化合物特别是4,7-二(噻吩-2'-基)-2,1,3-苯并噻二唑(DTB)，是可以用于构建发光太阳能集中器(LSC)的荧光化合物。在以申请人的名义的国际专利申请WO2011/048458中已经描述了这种类型的化合物。4,7-二(噻吩-2'-基)-2,1,3-苯并噻二唑(DTB)的特征在于发射中心在约579nm，其为对应于远高于光伏电池(或太阳能电池)的最小功能阈值的能量的值，所述最小功能阈值为例如在最广泛使用的基于硅的光伏电池(或太阳能电池)的情况下对应于约1100nm的波长的阈值。此外，它的光辐射吸收是强烈的并且广延在相对宽范围的波长内，指示为在从550nm(绿色辐射的波长)到紫外线的范围内。最后，4,7-二(噻吩-2'-基)-2,1,3-苯并噻二唑(DTB)在二氯甲烷溶液中具有134nm的斯托克斯位移，远高于迄今为止所提出的用于发光太阳能集中器(LSC)的大部分商业产品。由于这些原因，使用4,7-二(噻吩-2'-基)-2,1,3-苯并噻二唑(DTB)使得可以构建优良品质的发光太阳能集中器(LSC)。尽管吸收了大部分太阳能光谱，然而4,7-二(噻吩-2'-基)-2,1,3-苯并噻二唑(DTB)在对应于黄色辐射和红色辐射的较大波长的区域中具有适度的吸收，因此其不能被转换为能够被光伏电池(或太阳能电池)更有效地利用的其他辐射。因此，申请人自身已经设定了发现能够提供与已知的苯并噻二唑化合物的性能相当或比已知的苯并噻二唑化合物的性能甚至更好的性能(特别是在由其中使用荧光化合物的光伏装置产生的功率方面)的荧光化合物的问题。申请人现在已经发现，具有特定通式的(即以下指示的通式(I)的)二取代苯并杂二唑化合物可以有利地用于构建发光太阳能集中器(LSC)。所述发光太阳能集中器(LSC)又可以有利地用于例如与光伏电池(或太阳能电池)一起构建光伏装置(或太阳能装置)。所述二取代苯并杂二唑化合物能够提供与已知的苯并噻二唑化合物的性能相当或比已知的苯并噻二唑化合物的性能甚至更好的性能，特别是在由其中使用该化合物的光伏装置产生的功率方面。此外，申请人已经发现，所述二取代苯并杂二唑化合物具有优良的光稳定性，并且因此具有随时间较高的耐久性。因此，本专利技术的目的涉及发光太阳能集中器(LSC)，发光太阳能集中器(LSC)包含至少一种通式(I)的二取代苯并杂二唑化合物：其中：-Z表示硫原子、氧原子、硒原子；或NR6基团，其中R6选自直链或支链的C1-C20烷基基团、优选地C1-C8烷基基团或选自任选地被取代的芳基基团；-相同或不同的R1、R2和R3表示氢原子；或选自任选地含有杂原子的直链或支链的C1-C20烷基基团、优选地C1-C8烷基基团，任选地被取代的环烷基基团，任选地被取代的芳基基团，任选地被取代的直链或支链的C1-C20烷氧基基团、优选地C1-C8烷氧基基团，任选地被取代的苯氧基基团或-COOR7基团或-OCOR7基团，其中R7选自直链或支链的C1-C20烷基基团、优选地C1-C8烷基基团，或是氰基基团，条件是当取代基R1表示氢原子时，取代基R2和R3中的至少一个表示任选地被取代的芳基基团或任选地被取代的苯氧基基团；-或R1和R2能够任选地被连接在一起，以便与它们被连接到的碳原子一起形成任选地含有一个或更多个杂原子诸如例如氧、硫、氮、硅、磷、硒的含有从3个至14个碳原子、优选地从4个至6个碳原子的饱和的、不饱和的或芳香族的环状环或多环体系；-或R2和R3能够任选地被连接在一起，以便与它们被连接到的碳原子一起形成任选地含有一个或更多个杂原子诸如例如氧、硫、氮、硅、磷、硒的含有从3个至14个碳原子、优选地从4个至6个碳原子的饱和的、不饱和的或芳香族的环状本文档来自技高网...

【技术保护点】
发光太阳能集中器(LSC)，所述发光太阳能集中器(LSC)包含至少一种通式(I)的二取代苯并杂二唑化合物：

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.09.25 IT MI2014A001662;2015.05.27 IT 102015001.发光太阳能集中器(LSC)，所述发光太阳能集中器(LSC)包含至少一种通式(I)的二取代苯并杂二唑化合物：其中：-Z表示硫原子、氧原子、硒原子；或NR6基团，其中R6选自直链或支链的C1-C20烷基基团、优选地C1-C8烷基基团，或选自任选地被取代的芳基基团；-相同或不同的R1、R2和R3表示氢原子；或选自任选地含有杂原子的直链或支链的C1-C20烷基基团、优选地C1-C8烷基基团，任选地被取代的环烷基基团，任选地被取代的芳基基团，任选地被取代的直链或支链的C1-C20烷氧基基团、优选地C1-C8烷氧基基团，任选地被取代的苯氧基基团或-COOR7基团或-OCOR7基团，其中R7选自直链或支链的C1-C20烷基基团、优选地C1-C8烷基基团，或是氰基基团，条件是当取代基R1表示氢原子时，取代基R2和R3中的至少一个表示任选地被取代的芳基基团或任选地被取代的苯氧基基团；-或R1和R2能够任选地被连接在一起，以便与它们被连接到的碳原子一起形成任选地含有一个或更多个杂原子诸如氧、硫、氮、硅、磷、硒的含有从3个至14个碳原子、优选地从4个至6个碳原子的饱和的、不饱和的或芳香族的环状环或多环体系；-或R2和R3能够任选地被连接在一起，以便与它们被连接到的碳原子一起形成任选地含有一个或更多个杂原子诸如氧、硫、氮、硅、磷、硒的含有从3个至14个碳原子、优选地从4个至6个碳原子的饱和的、不饱和的或芳香族的环状环或多环体系；-相同或不同的R4和R5表示氢原子；或选...

【专利技术属性】
技术研发人员：路易吉·阿邦丹扎，A·A·普罗托，G·施姆普纳，利里亚纳·吉拉，
申请(专利权)人：艾尼股份公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT