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波長変換組成物及び波長変換フィルム及び太陽電池 新技術説明会

国内特許コード P150012088
掲載日 2015年6月22日
出願番号 特願2013-538557
登録番号 特許第5999450号
出願日 平成24年10月10日(2012.10.10)
登録日 平成28年9月9日(2016.9.9)
国際出願番号 JP2012076236
国際公開番号 WO2013054818
国際出願日 平成24年10月10日(2012.10.10)
国際公開日 平成25年4月18日(2013.4.18)
優先権データ
  • 特願2011-224206 (2011.10.11) JP
  • 特願2012-079313 (2012.3.30) JP
発明者
  • 伊原 博隆
  • 神徳 啓邦
出願人
  • 国立大学法人 熊本大学
発明の名称 波長変換組成物及び波長変換フィルム及び太陽電池 新技術説明会
発明の概要 光透過性に優れ、吸収した光を高効率に目的とする波長域の光に変換することができる有機系波長変換組成物を提供する。蛍光性分子と自己集積性分子とが結合した蛍光体を、ベースポリマー中に含んでなる波長変換組成物。該蛍光体は、配向性会合体を形成しやすく、蛍光性分子が効率よく二量体化してエキサイマ蛍光を発するため、従来の有機系波長変換組成物と比して蛍光体含有量が低濃度でも、高効率に波長変換できると共に光透過性に優れる。
従来技術、競合技術の概要



太陽光は、300~3000nm程度の波長域の混合光である。太陽光を、太陽電池のような光電変換デバイスに利用する場合、必ずしもすべての波長の光が利用されているわけではない。具体的に利用される光の波長は、結晶シリコン系太陽電池では、波長域が300~1100nm付近であるが、アモルファスシリコン太陽電池では400~600nm付近、化合物系太陽電池は400~1300nm付近であり、結晶シリコン系太陽電池に比べて短波長域の光は利用率が小さい。

太陽電池を普及させるための課題の一つとして、変換効率の向上が挙げられる。特に短波長域の光は利用率が小さく、変換効率が結晶シリコン系太陽電池より低いアモルファスシリコン系太陽電池や化合物系太陽電池、有機系太陽電池等では深刻な課題となっている。解決策の一つは、従来まで利用されていなかった波長域(特に短波長域)の光エネルギーをいかに利用するかにある。





このため、エネルギー効率の点から、従来まで利用されていなかった波長域(特に短波長域)の光エネルギーを必要な波長の光に変換して用いることが求められている。

その方法の一つとして、透明ポリマーの中に蛍光体を分散させ、短波長域の光を太陽電池に適する長波長域の光に変換する波長変換フィルムが開発されている。





例えば、特許文献1,2には、蛍光体としてEuのようなレアメタルを利用する無機系粒子を透明ポリマーの中に分散させた波長変換フィルムが開示されている。しかしながら、このような波長変換フィルムでは、透明ポリマー中で無機系粒子が凝集することにより、十分に波長変換に寄与できなかったり、太陽光透過率が低下するなどの問題が生じやすい。また、原料にレアメタルを使用しているため、コスト高となる。





一方、特許文献3,4のように透明ポリマーの中に分散させる蛍光体として、有機材料系蛍光体を使用した例が報告されている。しかしながら、実用的な変換効率を得るためには透明ポリマーの中に有機材料系蛍光体を高濃度で添加する必要があり、結果として太陽光透過率が低下して、エネルギー変換効率も低下するという問題がある。また、高濃度の有機材料系蛍光体を必要とするため、波長変換フィルム自体の透明性や強度の低下などの問題に繋がる。

産業上の利用分野



本発明は、特定の波長域の光を、目的とする波長域の光に波長変換することが可能な波長変換組成物に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
蛍光性分子と自己集積性分子とが結合した自己集積性蛍光体を、ベースポリマー中に含み、前記蛍光性分子が、アントラセン誘導体であることを特徴とする波長変換組成物。

【請求項2】
前記アントラセン誘導体が、9-(4-ヒドロキシフェニル)アントラセン、9-(4-アミノフェニル)アントラセン及び9,10-ジフェニルアントラセン-1-アミンからなる群から選ばれる少なくとも一種である請求項1に記載の波長変換組成物。

【請求項3】
前記自己集積性蛍光体が、ベースポリマー中で会合して配向し、エキサイマを生成している請求項1又は2に記載の波長変換組成物。

【請求項4】
前記自己集積性蛍光体が、ベースポリマー中で会合して配向性会合体を形成している請求項1~3のいずれかに記載の波長変換組成物。

【請求項5】
前記配向性会合体が、繊維状会合体である請求項4に記載の波長変換組成物。

【請求項6】
前記ベースポリマー100質量部に対する前記自己集積性蛍光体の濃度が、蛍光性分子換算で0.0001質量部以上10質量部以下である請求項1~5のいずれかに記載の波長変換組成物。

【請求項7】
前記ベースポリマー100質量部に対する前記自己集積性蛍光体の濃度が、蛍光性分子換算で0.0001質量部以上2質量部以下である請求項6に記載の波長変換組成物。

【請求項8】
前記自己集積性分子が、アミノ酸誘導体、多環芳香族誘導体、コレステロール誘導体及び糖誘導体から選ばれる1種以上である請求項1~7のいずれかに記載の波長変換組成物。

【請求項9】
前記自己集積性分子が、ジドデシル化グルタミド、ジブチル化グルタミド及びジドデシル化リジンから選ばれる1種以上である請求項1~7のいずれかに記載の波長変換組成物。

【請求項10】
前記自己集積性分子が、分散基を有する請求項1~9のいずれかに記載の波長変換組成物。

【請求項11】
前記蛍光性分子と自己集積性分子とが結合した自己集積性蛍光体以外の蛍光物質をさらに含有することを特徴とする請求項1~10のいずれかに記載の波長変換組成物。

【請求項12】
前記蛍光物質が、前記蛍光性分子と自己集積性分子とが結合した自己集積性蛍光体の発光した光を吸収し、より長波長に発光する蛍光物質である請求項11に記載の波長変換組成物。

【請求項13】
前記ベースポリマーが可視光領域に吸収をもたないポリマーである請求項1~12のいずれかに記載の波長変換組成物。

【請求項14】
前記ベースポリマーが、ポリメチルメタクリレート又はポリスチレンである請求項1~12のいずれかに記載の波長変換組成物。

【請求項15】
請求項1~14のいずれかに記載の波長変換組成物を成形してなる波長変換フィルム。

【請求項16】
請求項15に記載の波長変換フィルムと、光電変換素子とを有することを特徴とする太陽電池。

【請求項17】
請求項1~14のいずれかに記載の波長変換組成物を含む封止材と、光電変換素子とを有することを特徴とする太陽電池。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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