[发明专利]包括双取代的苯并噻二唑化合物的发光太阳能聚光器

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光太阳能聚光器(luminescent solar concentrator)(LSC)，所述发光太阳能聚光器(LSC)包括至少一种双取代的苯并噻二唑化合物。

本发明还涉及至少一种双取代的苯并噻二唑化合物在构造发光太阳能聚光器(LSC)中的用途。

本发明还涉及一种光伏器件，所述光伏器件选自，例如，在刚性支架(support)和柔性支架上的光伏电池、光伏组件、太阳能电池、太阳能组件，所述光伏器件包括发光太阳能聚光器(LSC)，所述发光太阳能聚光器(LSC)包括至少一种双取代的苯并噻二唑化合物。

背景技术

已知的是，单结光伏电池不能有效地利用所有的太阳辐射。事实上，仅仅在某一光谱范围内，该某一光谱范围包括一部分可见辐射和一部分红外辐射，它们的效率才是最大的。

能够捕获最佳光谱范围外的太阳辐射并将太阳辐射转化为有效辐射的光谱转换材料(spectrum converter material)，可以用于提高光伏电池的性能。而且，可以用这些材料制造发光太阳能聚光器(LSC)，这使光伏电池的电流的产生进一步增加。

所述发光太阳能聚光器(LSC)通常由对太阳辐射透明的材料的大板组成，在该大板中荧光物质分散、或化学结合到所述材料，所述材料用作光谱转换材料(spectrum converter)。由于全反射的光学现象的作用，由荧光分子发射的辐射被朝向该板的薄边缘“驱赶(driven)”，在该板的薄边缘中，该辐射聚集在定位在其中的光伏电池或太阳能电池上。以这种方式，大表面的低成本的材料(光致发光板)可以用于将光聚集在小表面的高成本的材料(光伏电池或太阳能电池)上。

荧光化合物应该具有为了有利地用于构造发光太阳能聚光器(LSC)的很多特性，且这些特性并不总是互相兼容的。

首先，由荧光(fluorescence)发射的辐射的频率必须与高于阈值的能量相应，低于该阈值，代表光伏电池的核心的半导体不再能够工作。

其次，荧光化合物的吸收光谱应该尽可能宽，以便吸收大部分入射(inciding)太阳辐射然后在所需的频率重新发射该太阳辐射。

也需要太阳辐射的吸收非常强，这样荧光化合物可以在最低可能的浓度下发挥它的作用，避免使用巨大量。

而且，太阳辐射的吸收过程及其随后在较低频率的重新发射必须以最高可能的效率发生，使所谓的非辐射损失降到最低，所谓的非辐射损失经常共同地以术语“热化”表示：该过程的效率通过它的量子产量测量。

最后，吸收频率和发射频率必须尽可能不同，因为，否则由荧光化合物的分子发射的辐射会被相邻的分子吸收或者至少部分地由相邻的分子扩散。这种现象，一般称为自吸收，不可避免地导致效率的显著损失。在吸收光谱的具有较低频率的峰值与发射的辐射的峰值之间的差一般以斯托克斯位移表示且以nm测量(它不是测量的两个频率之间的差，而是与测量的两个频率相应的两个波长之间的差)。为了获得高频率的发光太阳能聚光器(LSC)，高斯托克斯位移是绝对必要的，考虑到已经提及的需要：发射的辐射的频率与高于阈值的能量相应，低于该阈值，光伏电池不能运行。

已知的是，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)，是可以用于构造发光太阳能聚光器(LSC)的荧光化合物。在意大利专利申请MI 2009 A001796中以申请人的名义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)以集中在579nn附近的发射为特征，579nm与远高于为了光伏电池的运行的最小阈值的能量相应，例如，对于最广泛使用的基于硅的电池，所述阈值与约1100nm的波长相应。而且，光辐射的吸收是强的且遍及比较宽的波长范围，表示地范围从550nm(绿色辐射(green radiation)波长)到紫外线。最后，4，7-二(噻吩-2’-基)-2，1，3-苯并噻二唑(DTB)在二氯甲烷溶液中的斯托克斯位移，等于133nm，远高于迄今为止为了用于发光太阳能聚光器而提出的大多数商业产品的斯托克斯位移。

由于这些原因，4，7-二(噻吩-2’-基)-2，1，3-苯并噻二唑(DTB)的使用使得能够制造高质量的发光太阳能聚光器(LSC)。