CN103415589A - 具有提高日光采集效率的压敏粘附层的波长转换膜 - Google Patents

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Abstract

本文描述了利用粘附层的易于应用于太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置的波长转换膜。波长转换膜包括具有光稳定性生色团的波长转换层，并可以用于提高太阳能电池、太阳能电池板和光伏装置的日光采集效率。

Description

具有提高日光采集效率的压敏粘附层的波长转换膜
对相关申请的引用
本专利申请要求2011年10月5日提交的第61/543,744号美国临时专利申请和2012年6月21日提交的第61/662,865号美国临时申请的优先权。所有上述申请在此通过援引全部并入本文以用于所有目的。
发明背景
技术领域
本发明通常涉及利用粘附层的易于适用于太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置的波长转换膜。波长转换可以用于改善这些类型的装置的日光采集效率。
相关技术描述
太阳能的利用为传统化石燃料提供了有前景的可选能量来源，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-VI PN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，“High Photoelectric Conversion Efficiencyof Metal Phthalocyanine/Fullerene Heterojunction Photovoltaic Device”(International Journal of Molecular Sciences 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。
最近，开发的用来提高光伏装置效率的一项技术是，利用波长下转移膜(down-shifting film)。许多光伏装置不能有效利用整个光谱，因为装置上的材料吸收光的某些波长(通常较短的UV波长)，而不是使光穿过而到达将其转换成电的光导材料层。波长下转移膜的应用吸收较短波长的光子，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，且典型的商业电池的光电转换效率为10-16%。然而，这些装置的一个问题是，CdS的能隙为约2.41eV，这使得低于514nm波长的光被CdS吸收，而不是穿过而到达其能被转换成能量的光导层。不能有效利用整个光谱，这降低了装置的整体光电转换效率。
许多报道公开了利用波长下转移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。第2011/0011455号美国专利申请公开披露了集成太阳能电池，其包括电浆层(plasmonic layer)、波长转换层以及光伏层。第7,791,157号美国专利披露了具有含量子点化合物的波长转换层的太阳能电池。第2010/0294339号美国专利申请公开披露了含有荧光下转移材料的集成光伏装置，然而并未建立实施例。第2010/0012183号美国专利申请公开披露了具有波长下转移光致发光介质的薄膜太阳能电池；然而，未提供实施例。第2008/0236667号美国专利申请公开披露了以薄膜聚合物形式制备的包含无机荧光粉的增强的谱转换膜。在此通过援引将每一上述专利和专利申请公开并入本文，然而它们利用了耗时且时常复杂且昂贵的技术，这些技术需要专门的成套工具以将波长转换膜应用于太阳能电池装置。这些技术包括旋转涂布、落模铸造、沉降、溶剂蒸发、化学气相沉积、物理气相沉积等。
发明概述
本发明的一些实施方案提供了包括波长转换层和粘附层的波长转换膜。在一些实施方案中，波长转换层包括聚合物基质和至少一种光稳定性生色团。在一些实施方案中，粘附层包含压敏粘附剂。
本发明的一些实施方案涉及改善太阳能转换装置的性能的方法。在一些实施方案中，改善太阳能转换装置性能的方法包括应用太阳能转换装置的波长转换膜，并使粘附层粘附于光入射的太阳能转换装置的表面。
本发明的某些实施方案涉及形成波长转换膜的方法。在一些实施方案中，形成波长转换膜包括如下步骤：形成波长转换层，形成保护层并直接使其层合于波长转换层上，并将具有可拆衬垫的粘附层层合于与保护层相对的表面上的波长转换层上。
附图简述
图1示出包括保护层、波长转换层、粘附层以及可拆衬垫的波长转换膜的实施方案。
图2示出包括波长转换层、粘附层和可拆衬垫的波长转换膜的实施方案。
图3A、3B和3C示出应用于太阳能模组的波长转换膜的实施方案。
图4示出利用覆膜机将波长转换膜应用于刚性太阳能电池板上的实施方案。
图5示出利用覆膜机将波长转换膜应用到柔性太阳能电池板上的实施方案。
详细描述
本公开涉及波长转换膜，当应用于太阳能转换装置(如太阳能电池、太阳能电池板、光伏装置等)的光入射表面时，增强了光电转换效率。本发明人惊讶地发现，利用波长转换层、粘附层、任选的保护层以及任选的可拆衬垫层，可以构建波长转换膜，如果存在可拆衬垫层，则通过除去可拆衬垫层并将粘附层压于太阳能电池的光入射表面上，可以容易地将所述波长转换膜应用于太阳能电池。压敏粘附剂型膜的应用，增强了太阳能电池装置的日光采集效率。压敏粘附剂型膜能被设置为与所有不同类型的太阳能电池和太阳能电池板相容，包括基于硅的装置、III-V和II-VI PN结装置、CIGS薄膜装置、有机敏化剂装置、有机薄膜装置、CdS/CdTe薄膜装置、染料敏化装置等。诸如非晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池以及晶体硅太阳能电池的装置也可以获得改善。另外，膜适用于新的装置或者已使用的设备中的旧装置，并且可以按需要切割以适应所述装置。
在一些实施方案中，波长转换膜的波长转换层包括至少一种生色团和聚合物基质。生色团化合物，也称为发光染料或荧光染料，是吸收特定波长或波长范围的光子并且以不同的波长或波长范围再发射光子的化合物。膜介质中所用的生色团能够大幅增强太阳能电池和光伏装置的性能。然而，这类装置经常长时期(如20多年)暴露于极端环境条件下。因此，维持生色团在长时期内的稳定性变得非常重要。在一些实施方案中，本文所述的波长转换膜中优选使用在1倍太阳光(AM1.5G)辐射下对于长期(如20,000多小时)照射具有光稳定性且降解<10%的生色团化合物。
在一些实施方案中，将生色团设置为能将第一波长的入射光子转换为不同的第二波长。可以使用各种生色团。在一些实施方案中，光稳定性生色团是选自二萘嵌苯衍生物染料、苯并***衍生物染料、苯并噻二唑衍生物染料及其组合的有机染料。
在一些实施方案中，由通式I-a、I-b、II-a、II-b、III-a、III-b、IV以及V所表示的生色团可以在各种应用中用作荧光染料，包括在波长转换膜中。如通式所示，在一些实施方案中，染料包含苯并杂环体系。在一些实施方案中，可以使用二萘嵌苯衍生物染料。在不限制本发明的范围的情况下，在下文有描述关于可以使用的化合物类型的其他详情和实例。
本文所用“电子供体基团”定义为增加2H-苯并[d][1,2,3]***体系的电子密度的任何基团。
“电子供体连接物”定义为能够连接两个2H-苯并[d][1,2,3]***体系以提供其π轨道共轭的任何基团，电子供体连接物也可以增加与之连接的2H-苯并[d][1,2,3]***的电子密度或对其具有中性影响。
“电子受体基团”定义为降低2H-苯并[d][1,2,3]***体系的电子密度的任何基团。电子受体基团的位置为2H-苯并[d][1,2,3]***环体系的N-2位。
术语“烷基”指支链或直链完全饱和的无环脂肪族烃基团(即，由碳和氢构成且不含双键和叁键)。烷基包括但不限于甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、异丁基、叔丁基、戊基、己基等。
本文所用术语“杂芳基”指包含一个或多个杂原子的芳族基团，无论为一个环或多个稠合环。当存在两个或更多个杂原子时，它们可以相同或不同。在稠合环体系中，一个或多个杂原子可以仅存在于一个环中。杂芳基的实例包括但不限于苯并噻唑基、苯并噁嗪基(benzoxazyl)、喹唑啉基、喹啉基、异喹啉基、喹喔啉基、吡啶基、吡咯基、噁唑基、吲哚基、噻唑基等。
本文所用术语“环烷基”指具有3-20个碳原子的饱和脂肪族环体系基团，包括但不限于环丙基、环戊基、环己基、环庚基等。
本文所用术语“烯基”指含有碳双键的单价直链或支链的2-20个碳原子的基团，包括但不限于1-丙烯基、2-丙烯基、2-甲基-1-丙烯基、1-丁烯基、2-丁烯基等。
本文所用术语“炔基”指含有碳叁键的2-20个碳原子的单价支链或支链基团，包括但不限于1-丙炔基、1-丁炔基、2-丁炔基等。
本文所用术语“芳基”指同素环芳香族基团，无论为一个环还是多个稠合环。芳基的实例包括但不限于苯基、萘基、菲基、并四苯基、芴基、芘基等。其他实例包括：
Figure BDA00002426301200051
本文所用术语“杂芳基”指包含一个或多个杂原子的芳族基团，无论为一个环或多个稠合环。当存在两个或多个杂原子时，它们可以相同或不同。在稠合环体系中，一个或多个杂原子可以仅存在于一个环中。杂芳基的实例包括但不限于苯并噻唑基、苯并噁嗪基、喹唑啉基、喹啉基、异喹啉基、喹喔啉基、吡啶基、吡咯基、噁唑基、吲哚基、噻唑基等。
本文所用术语“烷芳基”或“烷基芳基”指烷基取代的芳基。烷芳基的实例包括但不限于乙基苯基、9,9-己二基-9H-芴等。
本文所用术语“芳烷基”或“芳基烷基”指芳基取代的烷基。芳烷基的实例包括但不限于苯丙基、苯乙基等。
本文所用术语“杂芳基”指其中一个或多个环原子为杂原子的芳香族环体系基团，不管是一个环或多个稠合环。当存在两个或多个杂原子时，它们可以相同或不同。在稠合环体系中，一个或多个杂原子可以仅存在于一个环中。杂芳基的实例包括但不限于苯并噻唑基、苯并噁嗪基、喹唑啉基、喹啉基、异喹啉基、喹喔啉基、吡啶基、哒嗪基、嘧啶基、吡嗪基、吡咯基、噁唑基、吲哚基、噻唑基等。取代的和未取代的杂芳基环的其他实例包括：
Figure BDA00002426301200061
Figure BDA00002426301200071
本文所用术语“烷氧基”指通过--O--连接而共价结合于母体分子的直链或支链烷基。烷氧基的实例包括但不限于甲氧基、乙氧基、丙氧基、异丙氧基、丁氧基、正丁氧基、仲-丁氧基、叔丁氧基等。
本文所用术语“杂原子”指S(硫)、N(氮)和O(氧)。
本文所用术语“环状氨基”指环状部分中的仲胺或叔胺。环状氨基的实例包括但不限于吖丙啶基、哌啶基、N-甲基哌啶基等。
本文所用术语“环状亚氨基”指在两个羰基碳通过碳链而连接的基团中的亚胺。环状亚氨基的实例包括但不限于1,8-萘二甲酰亚胺、吡咯烷-2,5-二酮、1H-吡咯-2,5-二酮等。
本文所用术语“芳氧基”指通过--O--连接而共价结合于母体分子的芳基。
本文所用术语“酰氧基”指基团R-C(=O)O-。
本文所用术语“氨基甲酰基”指–NHC(=O)R。
本文所用术语“酮”和“羰基”指C=O。
本文所用术语“羧基”指–COOH。
本文所用术语“酯”指C(=O)O。
本文所用术语“胺基”指–NRC(=O)R’。
本文所用术语“氨基”指–NR’R”。
如本文所用，取代的基团来源于未取代的母体结构，其中已经用另一个原子或基团交换一个或多个氢原子。当取代时，取代基为一个或多个单独且独立地选自C1-C6烷基、C1-C6烯基、C1-C6炔基、C3-C7环烷基(任选地用卤素、烷基、烷氧基、羧基、卤代烷基、CN、-SO2-烷基、–CF3以及–OCF3取代的)、偕连接的环烷基、C1-C6杂烷基、C3-C10杂环烷基(如四氢呋喃基)(任选地用卤素、烷基、烷氧基、羧基、CN、-SO2-烷基、–CF3以及–OCF3取代的)、芳基(任选地用卤素、烷基、芳基取代的，所述芳基任选地用C1-C6烷基、芳烷基、烷氧基、芳氧基、羧基、氨基、亚氨基、胺基(氨基甲酰基)、任选取代的环状亚氨基、环状胺基、CN、-NH-C(=O)-烷基、–CF3以及–OCF3取代)，芳烷基(任选地用卤素、烷基、烷氧基、芳基、羧基、CN、-SO2-烷基、–CF3以及–OCF3取代的)，杂芳基(任选地用卤素、烷基、烷氧基、芳基、杂芳基、芳烷基、羧基、CN、-SO2-烷基、-CF3以及-OCF3取代的)、卤代(如氯代、溴代、碘代以及氟代)、氰基、羟基，任选取代的环状亚氨基、氨基、亚氨基、胺基、-CF3、C1-C6烷氧基、芳氧基、酰氧基、巯基(巯基(mercapto))、卤代(C1-C6)烷基、C1-C6烷硫基、芳硫基、单-和二-(C1-C6)烷基氨基、季铵盐、氨基(C1-C6)烷氧基、羟基(C1-C6)烷基烷基、氨基(C1-C6)烷硫基、氰基氨基、硝基、氨基甲酰基、酮(氧)基、羰基、羧基、羟乙酰基、甘氨酰基、肼基、脒基、胺磺酰基、磺酰基、亚磺酰基、硫代羰基、硫代羧基、磺酰胺、酯、C-酰胺、N-酰胺、N-氨基甲酸酯、O-氨基甲酸酯、脲以及其组合的基团。无论在什么地方以“任选取代的”描述取代基，则该取代基都可以用上述取代基取代。
式I-a和I-b
一些实施方案提供了具有下述结构之一的生色团：
Figure BDA00002426301200091
其中D1和D2是供电子基团，Li是电子供体连接物，并且A0和Ai是电子受体基团。在一些实施方案中，如果存在多于一个的电子供体基团，则其他电子供体基团可以被另一电子供体、氢原子或另一中性取代基占据。在一些实施方案中，D1、D2以及Li中至少有一个是增强与其连接的2H-苯并[d][1,2,3]***体系的电子密度的基团。
在式I-a和I-b中，i是0-100的整数。在一些实施方案中，i是0-50、0-30、0-10、0-5或0-3的整数。在一些实施方案中，i是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
在式I-a和I-b中，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、任选取代的胺基、任选取代的环状胺基、任选取代的环状亚氨基、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。
在一些实施方案中，A0和Ai各自独立地选自任选取代的杂芳基、任选取代的芳基、任选取代的环状亚氨基、任选取代的C1-8烷基以及任选取代的C1-8烯基；其中任选取代的杂芳基的取代基选自烷基、芳基以及卤素；任选取代的芳基的取代基是-NR1-C(=O)R2或任选取代的环状亚氨基，其中R1和R2如上文所述。
在一些实施方案中，A0和Ai各自独立地为被选自-NR1-C(=O)R2和任选取代的环状亚氨基的部分取代的苯基，其中R1和R2如上文所述。
在一些实施方案中，A0和Ai各自是任选取代的杂芳基或任选取代的环状亚氨基；其中任选取代的杂芳基和任选取代的环状亚氨基的取代基选自烷基、芳基以及卤素。在一些实施方案中，A0和Ai中的至少一个选自：任选取代的吡啶基、任选取代的哒嗪基、任选取代的嘧啶基、任选取代的吡嗪基、任选取代的三嗪基、任选取代的喹啉基、任选取代的异喹啉基、任选取代的喹唑啉基、任选取代的酞嗪基、任选取代的喹喔啉基、任选取代的萘啶基以及任选地取代的嘌呤基。
在其他实施方案中，A0和Ai各自是任选取代的烷基。在其他实施方案中，A0和Ai各自是任选取代的烯基。在一些实施方案中，A0和Ai中至少一个选自：
Figure BDA00002426301200101
以及
Figure BDA00002426301200102
其中R是任选地取代的烷基。
在式I-a和I-b中，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
Figure BDA00002426301200103
其中Ar是任选取代的芳基或任选地取代的杂芳基。R1选自H、烷基、烯基、芳基、杂芳基、芳烷基、烷芳基；且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。
在一些实施方案中，A2选自任选取代的亚芳基、任选取代的杂亚芳基和
Figure BDA00002426301200104
其中Ar、R1和R2如上文所述。
在式I-a和I-b中，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、胺基、环状胺基以及环状亚氨基，条件是D1和D2两者不都是氢。
在一些实施方案中，D1和D2各自独立地选自氢、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基以及氨基，条件是D1和D2两者不都是氢。在一些实施方案中，D1和D2各自独立地选自氢、任选取代的芳基、任选取代的杂芳基以及二苯基氨基，条件是D1和D2两者不都是氢。
在一些实施方案中，D1和D2各自独立地选自任选取代的芳基。在一些实施方案中，D1和D2各自独立地为被烷氧基或氨基任选取代的苯基。在其他实施方案中，D1和D2各自独立地选自氢、任选取代的苯并呋喃基、任选取代的噻吩基、任选地取代的呋喃基、二氢噻吩并二氧芑基(dihydrothienodioxinyl)、任选取代的苯并噻吩基以及任选取代的二苯并噻吩基，条件是D1和D2两者不都是氢。
在一些实施方案中，任选取代的芳基和任选取代的杂芳基的取代基可以选自烷氧基、芳氧基、芳基、杂芳基以及氨基。
在式I-a和I-b中，Li各自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。在一些实施方案中，Li选自任选取代的杂亚芳基和任选取代的亚芳基。
在一些实施方案中，Li中的至少一个选自：1,2-亚乙烯基、亚乙炔基(acetylene)、1,4-亚苯基、1,1’-联苯-4,4’-二基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、9H-芴-2,7-二基、二萘嵌苯-3,9-二基、二萘嵌苯-3,10-二基或芘-1,6-二基、1H-吡咯-2,5-二基、呋喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基、苯并[c]噻吩-1,3-二基、二苯并[b,d]噻吩-2,8-二基、9H-咔唑-3,6-二基、9H-咔唑-2,7-二基、二苯并[b,d]呋喃-2,8-二基、10H-吩噻嗪-3,7-二基以及10H-吩噻嗪-2,8-二基；其中每个部分都是任选取代的。
式II-a和II-b
一些实施方案提供了具有下述结构之一的生色团：
Figure BDA00002426301200111
其中i是0-100的整数。在一些实施方案中，i是0-50、0-30、0-10、0-5或0-3的整数。在一些实施方案中，i是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
在式II-a和II-b中，Ar是任选取代的芳基或任选取代的杂芳基。在一些实施方案中，在2H-苯并[d][1,2,3]***环体系的N-2位置处被胺基或环状亚氨基取代的芳基提供了意料不到且改善的效果。
在式II-a和II-b中，R4是
Figure BDA00002426301200121
或任选取代的环状亚氨基；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R’和R”可以连接在一起而形成环。
在一些实施方案中，R4是选自以下的任选取代的环状亚氨基：
Figure BDA00002426301200122
以及
Figure BDA00002426301200124
且其中R’各自是任选取代的烷基或任选取代的芳基，且X是任选地取代的杂烷基。
在式II-a和II-b中，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。
在式II-a和II-b中，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、胺基、环状胺基以及环状亚氨基，条件是D1和D2两者不都是氢。
在式II-a和II-b中，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。
在一些实施方案中，Li中的至少一个选自1,2-亚乙烯基、亚乙炔基、1,4-亚苯基、1,1’-联苯-4,4’-二基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、9H-芴-2,7-二基、二萘嵌苯-3,9-二基、二萘嵌苯-3,10-二基或芘-1,6-二基、1H-吡咯-2,5-二基、呋喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基、苯并[c]噻吩-1,3-二基、二苯并[b,d]噻吩-2,8-二基、9H-咔唑-3,6-二基、9H-咔唑-2,7-二基、二苯并[b,d]呋喃-2,8-二基、10H-吩噻嗪-3,7-二基以及10H-吩噻嗪-2,8-二基；其中每个部分都是任选取代的。
式III-a和III-b
一些实施方案提供了具有下述结构之一的生色团：
在式(III-a)和(III-b)中烷基在2H-苯并[d][1,2,3]***环体系N-2位置的布置以及取代的苯基在C-4和C-7位置的布置，提供了意料不到且改善的效果。在式III-a和III-b中，i是0-100的整数。在一些实施方案中，i是0-50、0-30、0-10、0-5或0-3的整数。在一些实施方案中，i是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
在式III-a和III-b中，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、任选取代的胺基、任选取代的烷氧基、任选取代的羰基以及任选取代的羧基。
在一些实施方案中，A0和Ai各自独立地是未取代的烷基或被选自以下的部分取代的烷基：-NRR”、-OR、-COOR、-COR、-CONHR、-CONRR”、卤素以及–CN；其中R是C1-C20烷基，且R”是氢或C1-C20烷基。在一些实施方案中，任选取代的烷基可以是任选取代的C1-C40烷基。在一些实施方案中，A0和Ai各自独立地是C1-C40烷基或C1-C20卤代烷基。
在一些实施方案中，A0和Ai各自独立地是C1-C20卤代烷基、C1-C40芳烷基或C1-C20烯基。
在式III-a和III-b中，每个R5都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。在一些实施方案中，R5可以在正位或对位连接于苯基环。在一些实施方案中，R5独立地选自C1-C40烷氧基。
在式III-a和III-b中，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
Figure BDA00002426301200141
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；且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。
在式III-a和III-b中，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。
在一些实施方案中，Li中至少一个选自1,2-亚乙烯基、亚乙炔基、1,4-亚苯基、1,1’-联苯-4,4’-二基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、9H-芴-2,7-二基、二萘嵌苯-3,9-二基、二萘嵌苯-3,10-二基或芘-1,6-二基、1H-吡咯-2,5-二基、呋喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基、苯并[c]噻吩-1,3-二基、二苯并[b,d]噻吩-2,8-二基、9H-咔唑-3,6-二基、9H-咔唑-2,7-二基、二苯并[b,d]呋喃-2,8-二基、10H-吩噻嗪-3,7-二基以及10H-吩噻嗪-2,8-二基；其中每一部分都是任选地取代的。
式IV
一些实施方案提供了具有下述结构的生色团：
Figure BDA00002426301200151
其中i是0-100的整数。在一些实施方案中，i是0-50、0-30、0-10、0-5或0-3的整数。在一些实施方案中，i是0、1、2、3、4、5、6、7、8、9或10。
在式IV中，Z和Zi各自独立地选自–O–、–S–、–Se–、–Te–、-NR6–、–CR6=CR6–以及–CR6=N–，其中R6是氢、任选取代的C1-C6烷基或任选取代的C1-C10芳基；以及
在式IV中，D1和D2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、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、胺基、环状胺基以及环状亚氨基；j是0、1或2，以及k是0、1或2。在一些实施方案中，C(=O)Y1和-C(=O)Y2基团可以连接于D1和D2的任选取代的部分的取代基。
在式IV中，Y1和Y2独立地选自任选取代的芳基、任选取代的烷基、任选取代的环烷基、任选取代的烷氧基以及任选取代的氨基；以及
在式IV，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。
在一些实施方案中，Li中至少一个选自1,2-亚乙烯基、亚乙炔基、1,4-亚苯基、1,1’-联苯-4,4’-二基、萘-2,6-二基、萘-1,4-二基、9H-芴-2,7-二基、二萘嵌苯-3,9-二基、二萘嵌苯-3,10-二基或芘-1,6-二基、1H-吡咯-2,5-二基、呋喃-2,5-二基、噻吩-2,5-二基、噻吩并[3,2-b]噻吩-2,5-二基、苯并[c]噻吩-1,3-二基、二苯并[b，d]噻吩-2,8-二基、9H-咔唑-3,6-二基、9H-咔唑-2,7-二基、二苯并[b，d]呋喃-2,8-二基、10H-吩噻嗪-3,7-二基以及10H-吩噻嗪-2,8-二基；其中每一部分都是任选取代的。
对于上述任何式中的Li，电子连接物表示共轭的电子体系，其可以是中性的或自身充当电子供体。在一些实施方案中，下文提供了一些实例，其可以含有或可以不含有其他连接的取代基。
等。
Figure BDA00002426301200162
Figure BDA00002426301200171
等。
式V-a和V-b
一些实施方案提供了下述通式(V-a)或通式(V-b)所表示的二萘嵌苯二酯衍生物：
其中式(I)中的R1和R1’各自独立地选自氢、C1-C10烷基、C3-C10环烷基、C2-C10烷氧基烷基、C6-C18芳基以及C6-C20芳烷基；式(I)中的m和n各自独立地为1-5；且式(II)中的R2和R2’各自独立地选自C6-C18芳基和C6-C20芳烷基。在实施方案中，如果式(II)上的一个氰基存在于二萘嵌苯环的4位上，则其他氰基不存在于二萘嵌苯环的10位上。在实施方案中，如果式(II)中的一个氰基存在于二萘嵌苯环的10位上，则其他氰基不存在于二萘嵌苯环的4位上。
在实施方案中，R1和R1’独立地选自氢、C1-C6烷基、C2-C6烷氧基烷基以及C6-C18芳基。在实施方案中，R1和R1’各自独立地选自异丙基、异丁基、异己基、异辛基、2-乙基-己基、二苯基甲基、三苯甲基以及二苯基。在实施方案中，R2和R2’独立地选自二苯基甲基、三苯甲基以及二苯基。在实施方案中，式(I)中的每个m和n都独立地为1-4。
在一些实施方案中，至少一个光稳定性生色团存在于任何波长转换层(或次层)的聚合物基质中，其的量按聚合物基质的重量计为约0.01wt%至约10wt%。在一些实施方案中，至少一个光稳定性生色团存在于任何波长转换层(或次层)的聚合物基质中，其的量按聚合物基质的重量计为约0.01wt%至约3wt%。在一些实施方案中，至少一个光稳定性生色团存在于任何波长转换层(或次层)的聚合物基质中，其的量按聚合物基质的重量计为约0.05wt%至约2wt%。在一些实施方案中，至少一个光稳定性生色团存在于任何波长转换层(或次层)的聚合物基质中，其的量按聚合物基质的重量计为约0.1wt%至约1wt%。
在一些实施方案中，波长转换包含多于一种的生色团，例如至少两种不同的光稳定性生色团。期望在波长转换层中具有多个光稳定性生色团，这取决于胶带所连接的太阳能模组。例如，在约500nm波长下具有最佳光电转换的太阳能模组***中，这类***的效率可以通过将其他波长的光子转换成500nm的波长而提高。在这种情况下，第一光稳定性生色团可以用于将波长范围为约400nm至约450nm的光子转换成波长为约500nm的光子，并且第二光稳定性生色团可以用于将波长范围为约450nm至约475nm的光子转换成波长为约500nm的光子。具体波长控制可以基于所用的生色团来选择。
在一些实施方案中，在同一层中，将两种或多种生色团混合在一起。在一些实施方案中，两种或多种生色团位于波长转换膜内的单独次层中。例如，第一波长转换次层可以包含第一生色团，而第二波长转换次层可以包含第二生色团。
在一些实施方案中，如果多于一种的生色团存在于波长转换层中，则至少一种生色团是上转换生色团。上转换生色团是将光子从较低能量(长波长)转换为较高能量(短波长)的生色团。在一些实施方案中，如果多于一种的生色团存在于波长转换层中，则至少一种生色团是下转移生色团。下转移生色团是将高能光子(短波长)转换成能量较低的光子(长波长)的生色团。因此，波长转换膜可以包含上转换生色团和下转移生色团。
也可以将波长转换层细分成两个或多个次层，从而使得波长转换膜包含至少2个层，每一层都包含一种或多种生色团。在一些实施方案中，波长转换层包含第一波长转换次层和第二波长转换次层。在一些实施方案中，第一波长转换次层和第二波长转换次层包含相同或不同的光稳定性生色团。第一波长转换次层可以包含第一生色团，而第二波长转换次层可以包含第二生色团。
波长转换层优选包含聚合物基质。可以使用各种聚合物。在一些实施方案中，波长转换层的聚合物基质包含选自以下的物质：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛、乙烯-醋酸乙烯酯、乙烯四氟乙烯、聚酰亚胺、无定形聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅氧烷溶胶凝胶、聚氨酯、聚丙烯酸酯以及其组合。
波长转换层(或组合的波长转换次层)的厚度可以改变。在一些实施方案中，波长转换层的厚度范围为约10μm至约2mm。在一些实施方案中，波长转换层的厚度范围为约25μm至约1.5mm。在一些实施方案中，波长转换层的厚度范围为约50μm至约1mm。本领域技术人员利用已知的膜沉积技术可以控制所述厚度，如本公开所指导的技术。
在一些实施方案中，波长转换膜还包括被设置为维持波长转换层中生色团稳定性的保护层。例如，保护层可以抑制氧和水分渗透到波长转换层。在一些实施方案中，保护层包含聚合物基质。在一些实施方案中，保护层的聚合物基质包含选自以下的物质：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛、乙烯醋酸乙烯酯、乙烯四氟乙烯、聚酰亚胺、无定形聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅氧烷溶-胶凝胶、聚氨酯、聚丙烯酸酯及其组合。与波长转换层一样，保护层的厚度可以变化。在一些实施方案中，保护层的厚度范围为约10μm至约2mm。在一些实施方案中，保护层的厚度范围为约25μm至约1.5mm。在一些实施方案中，保护层的厚度范围为约50μm至约1mm。
优选地，波长转换层、保护层或者两者中所用的聚合物基质的折射率为约1.4至约1.7。在一些实施方案中，波长转换层、保护层或两者中聚合物基质材料的折射率为约1.45至约1.55。
可以将各种类型的粘附剂用于粘附层中。优选地，粘附层包含压敏粘附剂。压敏粘附剂可以是永久的或非永久的，或者是两者的组合、优选地，压敏粘附剂与太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置的光入射表面相容。这类光入射表面可以包含例如玻璃或聚合物。在一些实施方案中，粘附层包含选自以下的物质：丙烯酸树脂、乙烯-醋酸乙烯酯、聚氨酯及其组合。粘附层的厚度可以变化。在一些实施方案中，粘附膜的厚度范围为约0.5μm至约1mm。在一些实施方案中，粘附膜的厚度范围为约1μm至约100mm。
可拆衬垫可以存在于波长转换膜中。可拆衬垫可以位于邻近粘附层，以便其防止粘附层结合于其他物体，直到将衬垫除去。可拆衬垫可以包含已知的材料。例如，可拆衬垫可以包含选自含氟聚合物或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的材料。在一些实施方案中，可拆衬垫的厚度范围为约10μm至约100μm。
波长转换膜的总厚度可以通过相加本文所述每个单独膜的厚度来表示。在一些实施方案中，波长转换膜的厚度范围为约10μm至约2mm。在一些实施方案中，波长转换膜的厚度范围为约1μm至约5mm。在一些实施方案中，波长转换膜的厚度范围为约50μm至约1mm。
波长转换膜还可以包含额外的层。例如，可以包括额外的粘附层。在一些实施方案中，粘附层存在于保护层与波长转换层之间，从而将这两个层粘在一起。还可以包括其他层以进一步提高太阳能模组的光电转换效率。例如，波长转换膜可以在保护层的顶部或者在保护层与波长转换层之间具有微结构层。可以将微结构层设计为，通过降低光子到环境中的损失而进一步提高太阳能模组的日光采集效率，所述光子在吸收和波长转换后，经常从生色团中以离开太阳能模组装置的光电转换层的方向被再发射。表面上具有各种微结构(即角锥体或圆锥体)的层可以增加光子向装置的光电转换层的内部反射和折射，进一步提高所述装置的日光采集效率。也可以将额外的层并入压敏粘附型的波长转换膜中。
改善太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置的性能的方法可以利用本文所述的波长转换膜来进行。例如，可以通过使用膜的粘附层，将波长转换膜应用于太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置。在一些实施方案中，可以利用覆膜机，将膜应用于太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置。诸如基于硅的装置、III-V或II-VI PN结装置、铜-铟-镓-硒(CIGS)薄膜装置、有机敏化剂装置、有机薄膜装置或硫化镉/碲化镉(CdS/CdTe)薄膜装置等的装置能够获得改善。这类装置可以包括包含玻璃或聚合物的光入射表面。在一些实施方案中，装置的聚合物可以选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛、乙烯-醋酸乙烯酯、乙烯四氟乙烯、聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅氧烷溶胶凝胶、聚氨酯、聚丙烯酸酯及其组合。
日光采集装置还可以是刚性的或柔性的。例如，刚性装置包括基于硅的太阳能电池。柔性太阳能装置经常由有机薄膜制成，并且可以用于服装、帐篷或其他柔性基材上。因此，在一些实施方案中，压敏粘附型波长转换膜可以应用于刚性装置或柔性装置。
波长转换膜可以由许多不同的方法来制造。在一些实施方案中，所述方法包括以下步骤：a)形成波长转换层，b)形成保护层并将其直接层合于波长转换层上，以及c)将具有可拆衬垫的粘附层层合于与保护层相对的表面上的波长转换层上。在一些实施方案中，所述方法包括以下步骤：a)形成波长转换层，并b)将具有可拆衬垫的粘附层层合于波长转换层上。
在图1所示的一些实施方案中，波长转换膜10包括保护层100、波长转换层101、粘附层102以及可拆衬垫103。在图2所示的一些实施方案中，波长转换膜11包括波长转换层104、粘附层102以及可拆衬垫103。
如图3A所示，包括保护层100、波长转换层101、粘附层102以及可拆衬垫103的波长转换膜10可以通过首先移除衬垫103并暴露粘附层102而应用于太阳能电池板。如图3B所示，然后可以对着太阳能电池板105的光入射表面106应用粘附层102，从而将波长转换膜粘附于太阳能电池板105。如图3C所示，这形成了日光采集效率提高的太阳能电池板20。在一些实施方案中，图3A-3C所示的保护层100不是必须的，而是任选存在的。
如图4所示，利用覆膜机剥离衬垫并展开膜，接着将膜压于太阳能电池板上，可以将波长转换膜应用于刚性太阳能电池板。如图5所示，利用覆膜机剥离衬垫并展开膜，接着将膜压于太阳能电池板上，可以将波长转换膜应用于柔性太阳能电池板装置上。
压敏粘附型波长转换膜的合成方法并无限制，但是可以遵循下文详述的方案1-2所述的示例性合成步骤。
方案1：用于形成波长转换膜的湿加工通用步骤
利用湿加工技术，可以将波长转换膜制造成膜结构。波长转换层通过以下方式制造：(i)通过以预定比例将聚合物粉末溶解于诸如四氯乙烯(TCE)、环戊酮、二氧己环等溶剂中来制备聚合物溶液；(ii)通过将聚合物溶液与生色团以预定重量比混合来制备含有聚合物混合物的生色团溶液，以获得含有生色团的聚合物溶液，(iii)通过直接将含有生色团的聚合物溶液浇铸在玻璃基材上，接着在2小时内从室温到高达100℃热处理所述基材，通过130℃进一步过夜真空加热来完全除去剩余的溶剂，从而形成生色团/聚合物层，以及(iv)在使用之前，在水中剥离生色团/聚合物层，接着干燥自立(free-standing)的聚合物层；(v)通过改变生色团/聚合物溶液浓度和蒸发速度，可以将层的厚度控制在约1μm至约1mm之间；
一旦形成了波长转换层，则任选地形成保护层。当存在保护层时，其通过挤出机制备，然后通过层压机将其层合于波长转换层上。接着，利用层压机，将具有任选的可拆衬垫的粘附层应用于暴露的波长转换层。与一卷胶带相似，可以将膜滚动。
方案2：形成波长转换膜的干加工通用步骤
在一些实施方案中，通过以下方式制造波长转换膜：(i)在一定温度下，利用混合器以预定比例将聚合物粉末或颗粒与发光染料粉末混合在一起；(ii)在一定温度下，将混合物脱气1-8小时；(iii)接着利用挤出机形成层；(v)挤出机将层的厚度控制在约1μm至约1mm之间。
一旦形成波长转换层，则任选地形成保护层。利用挤出机制备保护层，然后利用层合机将其层合于波长转换层上。接着，利用层合机，将具有任选的可拆衬垫的粘附层应用于暴露的波长转换层。与一卷胶带相似，可以将膜滚动。
根据下面详述的实施例，本发明的其他方面、特征以及优点将会变得显而易见。
实施例
下述实施方案并非意图限制本发明。在本公开中，除非另有说明，所列的取代基包括进一步取代的和未被取代的基团。此外，在本公开中，如未指定条件和/或结构，则本领域技术人员根据本公开应当能轻易地提供这类条件和/或结构作为常规实验内容。
实施例1
a)生色团化合物的合成
中间体A
以两步法合成共同中间体A。
步骤1：4,7-二溴-2H-苯并[d][1，2,3]***的合成
将苯并***(5.96g,50mmol)、溴(7.7mL,150mmol)和48% HBr(30mL)的混合物在120℃下加热24小时。将反应混合物倒入冰/水(200mL)中，用5N NaOH中和，并通过添加1M硫代硫酸钠(用KI/淀粉试纸检测)除去过量的溴。在搅拌30分钟后，过滤掉固体，用水洗涤，并在真空干燥箱中干燥。利用柱层析(硅胶、二氯甲烷/乙酸乙酯75:25)纯化粗产物并用乙酸乙酯(50mL)洗涤，获得4,7-二溴-2H-苯并[d][1,2,3]***2.65g(19%)。
步骤2：中间体A-4,7-双(4-(N,N-二苯氨基)苯基)-2H-苯并[d][1，2，3]三 唑的合成
搅拌4,7-二溴-2H-苯并[d][1,2,3]***(1.37g,5.5mmol)、4-(二苯氨基)苯基硼酸(3.47g,12mmol)、碳酸钠(5,30g,50mmol)在水(10mL)、四(三苯基膦)钯(0)(1.15g,1.0mmol)、正丁醇(80mL)以及甲苯(10mL)中的混合物，并将其于120℃、在氩气中加热4天。将反应混合物倒入水(300mL)中，搅拌15分钟，并用二氯甲烷(2×300mL)提取。用无水硫酸钠干燥溶液，在减压下除去溶剂，并用层析分析(硅胶、二氯甲烷/乙酸乙酯95:5)残留物，从而获得4,7-双(4-(N,N-二苯氨基)苯基)-2H-苯并[d][1,2,3]***(中间体A),1.85g(56%)。1H NMR(400MHz,CDCl3)：δ7.58(s,2H,苯并***),7.16-7.23(m,16H,对亚苯基和Ph),7.07(t,J=7.3,4H,Ph),7.02(bs,1H,N-H)。
化合物1
Figure BDA00002426301200241
将中间体A(500mg,0.82mmol)、2-氯嘧啶(343mg,3.0mmol)、60% NaH(60mg,1.5mmol)以及二甲基甲酰胺(10mL)的混合物在氩气中搅拌并于120℃加热20小时。反应混合物倒入水(100mL)中并用二氯甲烷(4×100mL)提取。用无水硫酸钠干燥提取物，在减压条件下除去挥发物，用硅胶和二氯甲烷/乙酸乙酯(95:5)作为洗脱剂，用层析分析残留物。从甲醇中将获得的产物再结晶，从而获得4,7-双(4-(N，N-二苯氨基)苯基)-2-(嘧啶-2-基)-2H-苯并[d][1,2,3]***(化合物1)，橙色晶体，340mg(61%)。1H NMR(400MHz,CDCl3)：δ8.99(d,J=5.1Hz,2H,嘧啶),8.02(d,J=8.8Hz,4H,对亚苯基),7.66(s,2H,苯并***),7.47(t,J=4.8Hz,1H,嘧啶),7.28(m,8H,Ph),7.21(d,J=8.4Hz,4H,对亚苯基),7.18(m,8H,Ph),7.05(tt,J=7.3and 1.1Hz,4H,Ph).UV-vis光谱(二氯甲烷)：λmax=451nm。荧光测定(二氯甲烷):λmax=600nm。
化合物2和3
利用两步法合成二萘嵌苯二酯衍生物，其是本文所公开发明的非限制性实施方案。
步骤1：4,10-二溴二萘嵌苯-3,9-二羧酸二异丁酯的合成
Figure BDA00002426301200251
为了合成4,10-二溴二萘嵌苯-3,9-二羧酸二异丁酯(“化合物2”)，将N-溴代琥珀酰亚胺(7.85g,44mol)添加于二萘嵌苯二羧酸二异丁酯的溶液中，二萘嵌苯二羧酸二异丁酯可从Aldrich Chemical Co.购买。还通过在65℃下加热的情况下与异丁醇在DMF(50ml)中酯化3小时(直到最初的悬浮液变为清液)，由相应的二酸衍生物制备二萘嵌苯二羧基二异丁酯。在冷却后，将甲醇(500ml)添加于搅拌后的反应混合物中。不久即形成大块沉淀，通过过滤使其分离，用少量冷甲醇洗涤，并在真空干燥箱中干燥，从而获得黄色固体形式的上述化合物2，通过1H NMR为纯的(9.6g,78%)。
步骤2：4,10-双(4-(三氟甲基)苯基)二萘嵌苯-3,9-二羧酸二异丁酯的合 成
Figure BDA00002426301200261
为了合成4,10-双(4-(三氟甲基)苯基)二萘嵌苯-3,9-二羧酸二异丁酯(“化合物3”)，在氩气中，将四(三苯基膦)钯(0)(500mg,0.43mmol)添加于化合物2(3.05g,5mmol)、4-三氟甲基苯基硼酸(2.09g,11.0mmol)在甲苯(50mL)、2M Na2CO3(20mL)水溶液和乙醇(30mL)混合物的溶液中。于90℃将反应混合物加热1小时(直到观察到有机物、水以及固体的明显分离)。分离有机层、通过Celite过滤以除去钯催化剂，接着在真空中除去部分溶剂。从甲醇中沉淀产物、过滤、用冷甲醇洗涤，并在真空干燥箱中干燥，从而获得黄色固体形式的纯化合物3(通过1H NMR)(3.30g,89%)。利用柱层析(硅胶以及己烷-乙酸乙酯4:1混合物作为流动相)，进行可选的纯化。
b)波长转换膜的湿加工合成
如图1所示，包括保护层100、波长转换层101、粘附层102以及可拆衬垫的波长转换膜被制造成膜结构。首先，通过以下方式制造波长转换层：(i)通过以20wt%的预定比，将PVB粉(来自Aldrich，且按收到时的原样使用)溶解于TCE(来自Aldrich，且按收到时的原样使用)中，制备聚乙烯醇缩丁醛(PVB)聚合物；(ii)通过将PVB聚合物溶液与合成的化合物1(实施例1a)或化合物3(实施例1b)以0.3wt%的重量比(生色团化合物/PVB)混合来制备含有PVB基质的生色团以获得含有生色团的聚合物溶液；(iii)通过直接将含有生色团的聚合物溶液浇铸在玻璃基材上，接着在2小时内从室温至高达100℃下将基材热处理，通过于130℃进一步过夜真空加热，完全除去残留的溶剂，形成生色团/聚合物层；以及(iv)在水中剥离生色团/聚合物层，接着干燥自立的聚合物层；(v)层的厚度为250μm，这可以通过改变生色团/聚合物溶液浓度和蒸发速度而实现。
一旦形成波长转换层，则形成保护层。用挤出机制备保护层，接着利用层合机将其层合于波长转换层上。然而利用层合机将具有可拆衬垫的粘附层应用于暴露的波长转换层。波长转换膜的厚度为约400μm。
c)将膜应用于太阳能电池
切割膜以适应CdS/CdTe太阳能电池的光入射表面。除去可拆衬垫，并对着CdS/CdTe电池的光入射活性窗口，挤压暴露的粘附层，从而将膜粘附于装置。
d)效率提高的测量
利用Newport 400W全光谱太阳光谱模拟量测***，测量太阳能电池光电转换效率。利用2cm×2cm校准的参比单晶硅太阳能电池，将光强度调整为1倍太阳光(AM1.5G)。接着，在同样的照射下，进行CdS/CdTe太阳能电池的I-V表征，并利用安装于模拟器中的Newport软件程序计算其效率。在确定电池的孤立效率后，测量用压敏粘附型波长转换膜提高的电池效率。将膜切割成与CdS/CdTe电池的光入射活性窗口相同的形状和大小，并利用上文所述方法，将其应用于CdS/CdTe电池的光入射前玻璃基材。
利用下述公式，确定用附着的膜提高的太阳能电池的效率：
效率提高=(η电池+膜-η电池)/η电池*100%
CdTe太阳能电池的相对效率提高对于含有化合物1的实例1a而言为14.0%，而对于含有化合物3的实例1b而言为15.2%。
实施例2
实施例2采用与实施例1步骤a-d中给出的相同步骤，除了用下文所限定的干加工技术制造波长转换层。
通过以下方式制造波长转换层：(i)于170℃在混合器中以0.3%的预定比混合PVB(实例2a)或EVA(实例2b)粉与化合物3；(ii)于150℃下使混合物脱气1-8小时；(iii)接着利用挤出机或热压机于120℃形成层；(v)层的厚度为250μm，这可以由挤出机控制。一旦形成波长转换层，则形成保护层。利用挤出机制备保护层，并利用层合机将其层合于波长转换层上。接着，利用层合机，将具有可拆衬垫的粘附层应用于暴露的波长转换层。波长转换膜的厚度为约400μm。
CdTe太阳能电池的相对效率提高对于含有PVB的实例2a而言为15.0%，而对于含有EVA的实例2b而言为14.3%。
比较实施例3
本实施例采用实施例1和2所列相同的步骤，除了使用Lumogen FYellow Y083(购自BASF且按收到时的原样使用)，即二萘嵌苯衍生物发光染料混合物，而不是化合物1或3。
对于湿加工的PVB、干加工的PVB以及干加工的EVA而言，相对效率提高分别为11%、11.2%和10%。
可以根据方法和材料以及制造方法和设备的改变来修饰本发明。考虑到本公开或本文所公开发明的实践，这类修饰对本领域技术人员而言应是显而易见的。因此，并非意图将本发明限制于本文所公开的具体实施方案，而是涵盖所附权利要求所体现的本发明真实范围和精神之内的所有修饰或可替换方案。

Claims (29)

1.波长转换膜，其包括：
波长转换层，其中所述波长转换层包括聚合物基质和至少一种光稳定性生色团；和
粘附层，其中所述粘附层包含压敏粘附剂。
2.如权利要求1所述的波长转换膜，其中至少一种所述光稳定性生色团是选自二萘嵌苯衍生物染料、苯并***衍生物染料和苯并噻二唑衍生物染料的有机染料。
3.如权利要求1所述的波长转换膜，其中至少一种所述光稳定性生色团由式(I-a)或(I-b)表示：
Figure FDA00002426301100011
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、任选取代的胺基、任选取代的环状胺基、任选取代的环状亚氨基、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
Figure FDA00002426301100012
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、芳烷基以及烷芳基；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、胺基、环状胺基以及环状亚氨基，条件是D1和D2两者不都是氢；以及
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、任选取代的亚芳基以及任选取代的杂亚芳基。
4.如权利要求3所述的波长转换膜，其中至少一种所述光稳定性生色团还由式(II-a)或(II-b)表示：
Figure FDA00002426301100021
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
Figure FDA00002426301100022
或任选地取代的环状亚氨基；
R1各自独立地选自H、烷基、烯基、芳基、杂芳基、芳烷基以及烷芳基；
R3各自独立地选自任选取代的烷基、任选取代的烯基、任选取代的芳基以及任选取代的杂芳基；或R’和R”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、任选取代的亚芳基以及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、胺基、环状胺基以及环状亚氨基，条件是D1和D2两者不都是氢；以及
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、任选取代的亚芳基以及任选取代的杂亚芳基。
5.如权利要求3所述的波长转换膜，其中至少一种所述光稳定性生色团还由式(III-a)或(III-b)表示：
Figure FDA00002426301100031
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、任选取代的胺基、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、任选取代的酰氧基以及氨基；
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
Figure FDA00002426301100041
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、芳烷基以及烷芳基；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、酮和酯；或R1和R2可以连接在一起而形成环；以及
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、任选取代的亚芳基以及任选取代的杂亚芳基。
6.如权利要求1所述的波长转换膜，其中至少一种所述光稳定性生色团由式(IV)表示：
Figure FDA00002426301100042
其中
i是0-100的整数；
Z和Zi各自独立地选自-O-、-S-、-Se-、-Te-、-NR6-、-CR6=CR6-以及-CR6=N-，其中R6是氢、任选取代的C1-C6烷基或任选取代的C1-C10芳基；以及
D1和D2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、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、胺基、环状胺基以及环状亚氨基；
j是0、1或2，以及k是0、1或2；
Y1和Y2独立地选自任选取代的芳基、任选取代的烷基、任选取代的环烷基、任选取代的烷氧基以及任选取代的氨基；以及
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、任选取代的亚芳基以及任选取代的杂亚芳基。
7.如权利要求1所述的波长转换膜，其中至少一种所述光稳定性生色团由式(V-a)或由(V-b)表示：
Figure FDA00002426301100051
其中式(I)中的R1和R1’各自独立地选自氢、C1-C10烷基、C3-C10环烷基、C1-C10烷氧基、C6-C18芳基以及C6-C20芳烷基；式(I)中的m和n各自独立地为1、2、3、4或5；以及式(II)中的R2和R2’各自独立地选自C6-C18芳基和C6-C20芳烷基。
8.如权利要求1至7中任一权利要求所述的波长转换膜，其还包括被设置为抑制氧和水分渗透到所述波长转换层的保护层。
9.如权利要求8所述的波长转换膜，其中所述保护层包含选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛、乙烯醋酸乙烯酯、乙烯四氟乙烯、聚酰亚胺、无定形聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅氧烷溶胶-凝胶、聚氨酯、聚丙烯酸酯及其组合的材料。
10.如权利要求8至9中任一权利要求所述的波长转换膜，其中所述保护层的厚度为约50μm至约1mm。
11.如权利要求1至10中任一权利要求所述的波长转换膜，其中所述波长转换层包含至少两种不同的光稳定性生色团。
12.如权利要求1至11中任一权利要求所述的波长转换膜，其中至少一种所述光稳定性生色团是上转换生色团。
13.如权利要求1至11中任一权利要求所述的波长转换膜，其中至少一种所述光稳定性生色团是下转移生色团。
14.如权利要求1至13中任一权利要求所述的波长转换膜，其中所述波长转换层包括第一波长转换次层和第二波长转换次层，其中所述第一波长转换次层和第二波长转换次层包含相同或不同的光稳定性生色团。
15.如权利要求1至14中任一权利要求所述的波长转换膜，其中所述波长转换层的聚合物基质包含选自聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇缩丁醛、乙烯醋酸乙烯酯、乙烯四氟乙烯、聚酰亚胺、无定形聚碳酸酯、聚苯乙烯、硅氧烷溶胶-凝胶、聚氨酯、聚丙烯酸酯及其组合的材料。
16.如权利要求1至15中任一权利要求所述的波长转换膜，其中至少一种所述光稳定性生色团以所述聚合物基质的约0.01wt%至约3wt％的量存在于所述波长转换层的聚合物基质中。
17.如权利要求1至16中任一权利要求所述的波长转换膜，其中所述波长转换膜的厚度为约10μm至约2mm。
18.如权利要求1至17中任一权利要求所述的波长转换膜，其中所述粘附层包含选自丙烯酸树脂、乙烯醋酸乙烯酯、聚氨酯及其组合的物质。
19.如权利要求1至18中任一权利要求所述的波长转换膜，其中所述粘附层的厚度为约至约100μm。
20.如权利要求1至19中任一权利要求所述的波长转换膜，其还包括邻近所述粘附层的可拆衬垫。
21.如权利要求20所述的波长转换膜，其中所述可拆衬垫包含选自含氟聚合物或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的材料。
22.如权利要求20至21中任一权利要求所述的波长转换膜，其中所述可拆衬垫的厚度为约至约
Figure FDA00002426301100073
23.如权利要求1至22中任一权利要求所述的波长转换膜，其中所述波长转换层的厚度为约50μm至约1mm。
24.改善太阳能转换装置的性能的方法，其包括将权利要求1至23中任一权利要求所述的波长转换膜应用于所述太阳能转换装置，并将所述粘附层粘附于太阳能电池、太阳能电池板或光伏装置的光入射表面。
25.如权利要求24所述的方法，其中利用覆膜机将所述波长转换膜应用于所述太阳能转换装置。
26.如权利要求24至25中任一权利要求所述的方法，其中所述太阳能转换装置是选自基于硅的装置、III-V或II-VI PN结装置、铜-铟-镓-硒(CIGS)薄膜装置、有机敏化剂装置、有机薄膜装置以及硫化镉/碲化镉(CdS/CdTe)薄膜装置的装置。
27.如权利要求24至26中任一权利要求所述的方法，其中所述太阳能转换装置包括至少一个选自非晶硅太阳能电池、微晶硅太阳能电池以及晶体硅太阳能电池的装置。
28.如权利要求24至27中任一权利要求所述的方法，其中所述太阳能转换装置的光入射表面是包含玻璃或聚合物的材料。
29.形成权利要求8至23中任一权利要求所述的波长转换膜的方法，其包括以下步骤：
a)形成波长转换层；
b)形成保护层并将其直接层合于所述波长转换层上；以及
c)将具有可拆衬垫的粘附层层合于与所述保护层相对的表面上的所述波长转换层上。
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