用于提高的日光采集效率的高荧光且光稳定性生色团制造技术

本发明专利技术涉及用于提高的日光采集效率的高荧光且光稳定性生色团。本发明专利技术提供了包含单个(n＝0)或一系列(n＝1、2等)苯并杂环体系的高荧光材料。光稳定性高发光生色团可以用于各种应用，包括用于波长转换膜。波长转换膜具有显著提高光伏装置或太阳能电池装置的日光采集效率的潜力。

【技术实现步骤摘要】
用于提高的日光采集效率的高荧光且光稳定性生色团本申请是申请日为2012年9月25日、专利技术名称为“用于提高的日光采集效率的高荧光且光稳定性生色团”的中国专利申请201280001373.X(PCT申请号PCT/US2012/057118)的分案申请。对相关申请的引用本专利申请要求2011年9月26日提交的第61/539,392号美国临时专利申请、2011年12月6日提交的第61/567,534号美国临时专利申请、2012年6月21日提交的第61/662,825号美国临时专利申请以及2012年6月21日提交的第61/662,835号美国临时专利申请的优先权。所有上述申请在此通过援引完全并入本文以用于所有目的。专利技术背景
本专利技术通常涉及光稳定性高发光生色团，其可用于各种应用，包括用于波长转换膜。波长转换膜具有显著提高光伏装置或太阳能电池装置的日光采集效率的潜力。相关技术的描述对太阳能的利用提供了传统化石燃料的有前景的替代性能量来源，因此，能够将太阳能转换为电的装置、如光伏装置(也称为太阳能电池)的开发近年来引起了广泛的关注。已经开发了几种不同类型的成熟的光伏装置，包括基于硅的装置、III-V和II-VIPN结装置、铜-铟-镓-硒(CIGS)薄膜装置、有机敏化剂(sensitizer)装置、有机薄膜装置以及硫化镉/碲化镉(CdS/CdTe)薄膜装置，仅列举几例。有关这些装置的更多详情，可以见于诸如Lin等人，“HighPhotoelectricConversionEfficiencyofMetalPhthalocyanine/FullereneHeterojunctionPhotovoltaicDevice”(InternationalJournalofMolecularSciences2011,vol.12,pp.476,2011)的文献中。然而，这些装置中的许多种的光电转换效率仍然具有提高的空间，并且对于许多研究人员而言，开发提高这种效率的技术是一持续性挑战。开发的用来提高光伏装置效率的一项技术是利用波长转换膜。许多光伏装置不能有效利用整个光谱的光，因为装置上的材料吸收某些波长的光(通常为较短的UV波长)，而不是允许这些光经过所述材料而到达将其转换成电的光导材料层。波长转换膜的应用吸收了较短波长的光子，并且以更有利的较长波长将它们再发射，随后它们可以被装置中的光导层吸收并转换成电。这种现象经常在薄膜CdS/CdTe和CIGS太阳能电池中观察到，这两者都利用CdS作为窗口层。这些薄膜太阳能电池的低廉成本和高效率近年来已经引起了广泛关注，并且典型的商业电池的光电转换效率为10-16％。然而，CdS的能隙为约2.41eV，这使得波长低于514nm的光被CdS吸收，而不是经过而达到其能被转换成能量的光导层。不能有效利用整个光谱的光，这降低了该装置的整体光电转换效率。许多报道已经公开了利用波长转换材料来改善光伏装置的性能。例如，第2009/0151785号美国专利申请公开披露了含有波长下转移无机磷光剂材料的基于硅的太阳能电池装置。第2011/0011455号美国专利申请公开披露了集成的太阳能电池，其包括电浆层(plasmoniclayer)、波长转换层以及光伏层。第7,791,157号美国专利公开了具有含量子点化合物的波长转换层的太阳能电池。尽管已经大量披露了用于光伏装置和太阳能电池的波长转换无机介质，但是对于将光致发光有机介质用于光伏装置的效率提高的报道的工作很少。使用有机介质(而非无机介质)是有吸引力的，因为有机材料通常较便宜且更易于使用，这使得它们成为较好的经济选择。应用于CdS/CdTe太阳能电池的发光膜的一些理论建模和/或模拟，描述于下列文献中：第2010/0186801号美国专利申请公开，B.S.Richards和K.R.McIntosh的“OvercomingthePoorShortWavelengthSpectralResponseofCdS/CdTePhotovoltaicModulesviaLuminescenceDown-Shifting:Ray-TracingSimulations”(ProgressinPhotovoltaics:ResearchandApplications,vol.15,pp.27-34,2007)以及T.Maruyama和R.Kitamura的“Transformationsofthewavelengthofthelightincidentuponsolarcells”(SolarEnergyMaterialsandSolarCells,vol.69,pp.207,2001)。专利技术概述公开了苯并杂环体系的新型化合物。这些化合物可用作提供期望的光学特性和良好的光稳定性的生色团。一些实施方案提供了由式I-a或式I-b表示的生色团：其中i是0-100的整数；A0和Ai各自独立地选自任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的杂烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的氨基、任选取代的酰氨基、任选取代的环状酰氨基、任选取代的环状酰亚氨基、任选取代的烷氧基和任选取代的羧基以及任选取代的羰基。A2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基、酮、酯以及其中Ar是任选取代的芳基或任选取代的杂芳基。R1选自H、烷基、烯基、芳基、杂芳基、芳烷基、烷芳基；以及R2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基、酮以及酯；或R1和R2可以连接在一起而形成环。D1和D2各自独立地选自氢、任选取代的烷氧基、任选取代的芳氧基、任选取代的酰氧基、任选取代的烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的氨基、酰氨基、环状酰氨基以及环状酰亚氨基，条件是D1和D2两者不都是氢。Li独立地选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚炔基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基。一些实施方案提供了由式II-a或II-b表示的化合物：其中i是0-100的整数；Ar是任选取代的芳基或任选取代的杂芳基；R4是或任选取代的环状酰亚氨基；R1各自独立地选自H、烷基、烯基、芳基、杂芳基、芳烷基、烷芳基；R3各自独立地选自任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基；或R1和R3可以连接在一起而形成环。R2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基。D1和D2各自独立地选自氢、任选取代的烷氧基、任选取代的芳氧基、任选取代的酰氧基、任选取代的烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的氨基、酰氨基、环状酰氨基以及环状酰亚氨基，条件是D1和D2两者不都是氢。Li独立地选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚炔基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基。一些实施方案提供了由式III-a或III-b表示的化合物：其中i是0-100的整数；A0和Ai各自独立地选自任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的杂烷基、任选取代的酰氨基、任选取代的烷氧基、任选取代的羰基以及任选取代的羧基。每个R5独立地选自任选取代的烷氧基、任选取代的芳氧基、任选取代的酰氧基、氨基。A2选自本文档来自技高网...

【技术保护点】
生色团，其由式I‑b表示：式(I‑b)中：i是0‑100的整数；A2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基、酮、酯以及其中Ar是任选取代的芳基或任选取代的杂芳基；R1选自H、烷基、烯基、芳基、杂芳基、芳烷基、烷芳基；以及R2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基、酮以及酯；或R1和R2可以连接在一起而形成环；D1和D2各自独立地选自氢、任选取代的烷氧基、任选取代的芳氧基、任选取代的酰氧基、任选取代的烷基、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基、任选取代的氨基、酰氨基、环状酰氨基以及环状酰亚氨基，条件是D1和D2两者不都是氢。

【技术特征摘要】
2011.09.26 US 61/539,392;2011.12.06 US 61/567,534;1.生色团，其由式I-b表示：式(I-b)中：A2为电子受体基团，并且选自任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基以及其中Ar是任选取代的芳基或任选取代的杂芳基；R1选自H、烷基、烯基、芳基、杂芳基、芳烷基、烷芳基；以及R2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基、酮以及酯；或R1和R2可以连接在一起而形成环；D1和D2为任选取代的苯基。2.如权利要求1所述的生色团，其中，所述任选取代的苯基的取代基选自烷氧基、芳氧基、芳基、杂芳基以及氨基。3.生色团，其由式II-b表示：其中，Ar是任选取代的芳基或任选取代的杂芳基；R1各自独立地选自H、烷基、烯基、芳基、杂芳基、芳烷基、烷芳基；R2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基；并且D1和D2为任选取代的苯基。4.生色团，其由III-b表示：其中，每个R5独立地选自任选取代的烷氧基、任选取代的芳氧基、任选取代的酰氧基、以及氨基；A2为电子受体基团，并且选自任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基以及其中Ar是任选取代的芳基或任选取代的杂芳基，R1选自H、烷基、烯基、芳基、杂芳基、芳烷基、烷芳基；以及R2选自任选取代的亚烷基、任选取代的亚烯基、任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基、酮以及酯；或R1和R2可以连接在一起而形成环。5.波长转换发光介质，其包含光学透明的聚合物基质和至少一种包含权利要求1-4中任一项所述生色团的发光染料。6.如权利要求5所述的波长转换发光介质，...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯坦尼斯劳·拉什沃尔，王鹏，拉什沃尔·博古米拉，张洪喜，山本道治，
申请(专利权)人：日东电工株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP