[发明专利]含离子液体的光转换元件及其制造方法以及含光转换元件的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种含离子液体的光转换元件及其制造方法以及含光转换元件的装置。

背景技术

在具有对全球变暖对策和清洁能源等代替能源的强烈需求期间，开发将太阳光高效地转换为二次能源（电力、氢等）的技术为当务之急，对具有高光转换效率的太阳能电池和产氢光催化剂等的期待提高。太阳能电池和产氢光催化剂等在太阳光中所含的广泛的波长范围内，仅将体系固有的比某种阈值波长短的波长成分用于转换，因此，作为有效地利用广泛的太阳光波长范围的技术之一，研究了光的上转换（即，通过吸收长波长的光而发出更短波长的光来转换光的波长）。

作为光上转换的方法，使用稀土类元素的多光子吸收的光上转换的研究具有50年以上的历史。但是，稀土类元素的多光子吸收一般而言需要非常高的射入光强度，难以将太阳光等较弱的光作为转换对象。

近年来，发表了通过吸光·发光进行光上转换的有机分子。

在专利文献1中，记载了一种组合物，其上转换光子能量的组合物，其中，所述组合物至少含有作为酞菁、金属卟啉、金属酞菁等感光体起作用的在第一波长区域吸收能量的第一成分和作为聚芴、齐聚芴和它们的共聚物、聚对苯硫醚等发光体起作用的在第二波长区域释放能量的第二成分。

在非专利文献1中，记载了一种使用利用有机分子的三重态-三重态湮灭过程（以下，称为“TTA过程”）的甲苯溶剂中的太阳光程度较弱的光的光上转换器。

作为光上转换器中所含的有机分子的介质，存在使用高分子量有机聚合物的现有实例。

在专利文献2中，记载了一种体系的使用，其含有用于光上转换的至少一种聚合物和含有至少一种重原子的至少一种光敏化剂，其特征在于，所述光敏化剂的三重态能量水平比所述聚合物的三重态能量水平高。

在非专利文献2中，记载了一种将醋酸纤维素（分子量约100,000）的聚合物作为有机分子分散介质的光上转换。但是，非专利文献2中完全未记载了关光转换元件的转换量子效率的定量数据。

在非专利文献3中，记载了一种将玻璃化温度（Tg）为236K（-37℃）且在室温柔软橡胶状的聚合物用作介质的光上转换器。在非专利文献3中，记载了：利用TTA过程的光上转换由于需要担负三重态激发能量的有机分子在介质内部中进行扩散运动·相互碰撞从而在有机分子之间进行能量交换，因此虽然上转换发光强度在温度较高且聚合物具有充分流动性的温度范围（>300K）上升，但上转换发光强度在温度低且介质缺乏流动性的温度范围（≤300K）变得非常弱。非专利文献3中完全未记载了关光上转换器的转换量子效率的定量数据。

在非专利文献4中，记载了将苯乙烯的低聚物（苯乙烯三聚物和四聚物的混合物）用作有机光敏分子和有机发光分子的介质的光上转换器。在非专利文献4中记载了：将输出为约14W/cm²的激光作为激发光以约10kHz在样品面上进行扫描，最大转换量子效率为3.2%。另外，在非专利文献4中，为了表示光激发强度，使用称为平均激发密度的独自指标，设为5mW/cm²左右，但未明确记载该独自指标的定义。

在非专利文献5中，作为可用于使用TTA过程的光上转换中的有机光敏分子，记载了金属卟啉类、金属酞菁类，作为有机发光分子，记载了9,10-双（苯乙炔基)蒽、苝、红荧烯等。

在非专利文献6中，记载了有关离子液体的一般的评价，作为其性质，如引用自非专利文献6的图1中所示，记载了：离子液体一般而软木为不燃性（Usually nonflammable），在标准状态下可以忽视蒸气压的程度（Negligible vapor pressure under normal conditions），和极性·非极性的概念是否直接适用于离子液体仍有疑问（Polarity concept questionable）等。

在非专利文献7中，基于实验结果，记载了某种非水混和性的离子液体（1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲基磺酰基)酰亚胺）和任何种类的一般的有机溶剂的可混合比例。在非专利文献7中，记载了：有机溶剂不与离子液体层分离而均质地混合的比例（可混合比例）依赖于有机溶剂分子的极性（偶极矩：D）和有机溶剂分子的大小中的两或任一者，特别是有机溶剂分子的极性越高，有机溶剂在非水混和性的离子液体中的可混合比例越增加。

在非专利文献8中，记载了：对以1-烷基-3-甲基咪唑作为阳离子的各种离子液体进行极性测定的实验，基于其结果，它们具有短链醇程度的极性。