[发明专利]波长转换聚合物膜

说明书

本发明涉及一种包含无机荧光化合物和有机荧光化合物的聚合物膜。本发明进一步涉及制备这种膜的方法，以及其作为太阳能电池中的波长转化膜的作用。

技术领域

本发明涉及一种包含无机荧光化合物和有机荧光化合物的聚合物膜。本发明还进一步涉及制造这种膜的方法，以及其在太阳能电池中作为波长转换膜的用途。

背景技术

一种通过光电转换太阳光以获得电能的半导体太阳能电池主要为无机太阳能电池，该无机太阳能电池使用例如单晶硅(c-Si)或非晶硅(a-Si)。在过去十年间，其光电转换效率已上升至最高约30％。这个相对较低的效率主要是由于半导体材料(例如单晶硅或非晶硅)的吸收波长范围与太阳能辐射光谱(其主要介于200至1200nm的范围内)的光谱失配造成的。就此而言，基于非晶硅的太阳能电池对太阳辐射的主要吸收发生在高于600nm的波长下，或对于基于单晶硅的太阳能电池而言发生在800nm下，且其限制了在光电转换中所使用的辐射转换成为600nm或更长的较长波长区域的辐射。

为了使在太阳光的短波长区域的光(其也具有高能量)得到充分的利用，已尝试使用例如稀土金属离子、稀土金属配合物、荧光颜料等，将波长低于500nm的辐射转化为波长高于500nm的辐射，且其随后可通过太阳能电池，经受光电转化过程。

就此而言，例如WO 2010-01703 A1公开了例如一种波长转换膜，其包含基于稀土金属配合物的荧光物质，该荧光物质用作太阳能电池模组中的多层透光层中的一层，所述的太阳能电池模组包含多层透光层以及太阳能电池。该波长转化膜的特征在于所述的荧光物质由多个经涂布的荧光物质颗粒组成，该经涂布的荧光物质颗粒各具有荧光物质颗粒和覆盖该荧光物质颗粒表面的涂层。

例如JP 2010-258293 A1公开了一种基于稀土金属配合物荧光团的波长转换膜，该稀土金属配合物荧光团通过经构造以减少由于色谱失配而造成的太阳光损失和具有更高的可见光透射率，从而能够增加光利用效率以及提高发电效率。此外，还公开了一种使用该波长转换膜的太阳能电池模组。

JP 2010-258293A1公开了一种包含基于稀土金属配合物的荧光物质的波长转换膜。该荧光物质为经涂布的荧光物质，其具有荧光物质颗粒以及涂层，该涂层使用折射率低于该荧光物质颗粒的折射率的材料覆盖该荧光物质颗粒的外围。将该荧光物质提供为波长转换膜，或分散于现有的透明电极或抗反射膜中，或将其提供为盖板，以试图实现其效力。

JP 05156244 A1公开了一种荧光组合物，其包含无定形氟树脂，该树脂透明且溶于全氟代烃溶剂中以及荧光缩合多环芳香族化合物的全氟烷基取代的衍生物中，从而获得具有高效率和耐光性的波长位移膜，其可将紫外区光转化为可见区光，以将硅光电二极管的光谱敏感区移位至较长的波长，所述的荧光缩合多环芳香族化合物为例如由苝与双(全氟丁酰基)过氧化物之间的反应所生成的全氟丙烯-取代的苝。

US2009-0224177 A1公开了一种色彩转换构件，其通过限制由某特定荧光体(phosphor)发射的荧光被另外不同的荧光体再次吸收，而达到高效率；以及提供包括所述的色彩转换构件的发光装置。该色彩转换构件包括N个透光构件，其各自包含N个不同荧光体中不同的一个，且其经激发光的照射，以在可见波长区发射荧光，且所述的N个透光构件依序堆叠(N为不小于二的自然数)。将所述的色彩转换构件设计为使折射率在厚度方向上增加，而荧光波长在厚度方向上减少。

然而，现代波长转换膜，尤其当用于半导体太阳能电池时，必须满足一系列的要求，其尤其是：

-长时间使用期间的高效率，

-对热应力(例如热或冷)的高稳定性，

-对水分的高稳定性，

-对太阳辐射的高稳定性，

-对其外部暴露环境的高耐久性，

-在分散于该聚合物膜中的荧光化合物的宽浓度范围内的高效率，