(57)【要約】      （修正有）【課題】波長変換フィルムを太陽電池デバイスに適用するための特別な工具一式を必要としない波長変換フィルムを提供する。【解決手段】波長変換フィルム１０は、保護層１００、波長変換層１０１、接着剤層１０２および除去可能なライナー１０３を含む波長変換層１０１は、ポリマーマトリックスと、第１の波長の入射光子を異なる第２の波長に変換するように構成される少なくとも１つの光安定な発色団とを含む。接着剤層１０２は感圧性接着剤を含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
波長変換層および接着剤層を含む波長変換フィルムであって、
前記波長変換層が、ポリマーマトリックスと、第１の波長の入射光子を異なる第２の波長に変換するように構成される少なくとも１つの光安定な発色団とを含み、かつ
前記接着剤層が感圧性接着剤を含む、波長変換フィルム。
【請求項２】
前記波長変換層の中への酸素および水分の浸透を阻止するように構成される保護層をさらに含む、請求項１に記載の波長変換フィルム。
【請求項３】
前記接着剤層に隣接する除去可能なライナーをさらに含む、請求項１〜２のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項４】
前記波長変換層が、少なくとも２つの異なる光安定な発色団を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項５】
少なくとも１つの光安定な発色団がアップコンバージョン発色団である、請求項１〜４のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項６】
少なくとも１つの光安定な発色団がダウンシフト発色団である、請求項１〜５のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項７】
前記波長変換層が第１の波長変換副層および第２の波長変換副層を含み、前記第１の波長変換副層および前記第２の波長変換副層が同じかまたは異なる光安定な発色団を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項８】
前記保護層がポリマーマトリックスを含む、請求項２〜７のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項９】
前記保護層の前記ポリマーマトリックスが、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、エチレンテトラフルオロエチレン、ポリイミド、非晶質ポリカーボネート、ポリスチレン、シロキサンゾル・ゲル、ポリウレタン、ポリアクリレートおよびそれらの組合せからなる群から選択される物質を含む、請求項８に記載の波長変換フィルム。
【請求項１０】
前記波長変換層の前記ポリマーマトリックスが、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、エチレンテトラフルオロエチレン、ポリイミド、非晶質ポリカーボネート、ポリスチレン、シロキサンゾル・ゲル、ポリウレタン、ポリアクリレートおよびそれらの組合せからなる群から選択される物質を含む、請求項１〜９のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの光安定な発色団が前記ポリマーマトリックスの重量比で約０．０１ｗｔ％〜約３．０ｗｔ％の範囲における量で前記波長変換層の前記ポリマーマトリックスに存在する、請求項１〜１０のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項１２】
前記少なくとも１つの光安定な発色団が、ペリレン誘導体色素、ベンゾトリアゾール誘導体色素、ベンゾチアジアゾール誘導体色素およびそれらの組合せからなる群から選択される有機色素である、請求項１〜１１のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの光安定な発色団が、下記の一般式（Ｉ）または一般式（ＩＩ）：
【化１】
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（上記式において、式（Ｉ）におけるＲ１およびＲ１’はそれぞれが独立して、水素、Ｃ１〜Ｃ１０アルキル、Ｃ３〜Ｃ１０シクロアルキル、Ｃ１〜Ｃ１０アルコキシ、Ｃ６〜Ｃ１８アリールおよびＣ６〜Ｃ２０アラルキルからなる群から選択される；式（Ｉ）におけるｍおよびｎはそれぞれが独立して、１〜５の範囲である；かつ、式（ＩＩ）におけるＲ２およびＲ２’はそれぞれが独立して、Ｃ６〜Ｃ１８アリールおよびＣ６〜Ｃ２０アラルキルからなる群から選択される）
によって表されるペリレンジエステル誘導体である、請求項１〜１２のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの光安定な発色団が、下記の一般式（ＩＩＩ）：
【化２】
2013084872.tif 000020
（上記式において、
ｎは０〜１００の範囲における整数である；
ｎがゼロに等しいならば、
Ｎ−２位における電子アクセプター基は、２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系の電子密度を低下させる成分である；かつ
Ｃ−４位における電子ドナー１基およびＣ−７位における電子ドナー２基は同じかまたは異なり、これらの電子ドナー基のうちの少なくとも１つは、２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系の電子密度を増大させる成分であり、かつ、他方の電子ドナー基は、２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系の電子密度を増大させるか、または、２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系の電子密度に対する中性の影響を有するかのどちらかの成分であり、あるいは、水素である；
ｎが１〜１００の範囲であるならば、
Ｎ−２位における電子アクセプター基は独立して、同じかまたは異なるように選択され、ただし、この場合、これらの電子アクセプター基は、それが結合する２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾールサブユニットの電子密度を低下させる成分を含む；
電子ドナーリンカー基は２つの２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾールユニットをそれらのそれぞれのＣ−４位およびＣ−７位において連結する；かつ
電子ドナー１基、電子ドナー２基または電子ドナーリンカー基のうちの少なくとも１つは、それが結合する２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾールユニットの電子密度を増大させる成分またはリンカーであり、かつ、残る電子ドナー基および／または電子ドナーリンカー基はそれぞれ、それらが結合する２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾールの電子密度を増大させるか、または、それらが結合する２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾールの電子密度に対する中性の影響を有する成分またはリンカーを含み、ただし、この場合、残る電子ドナー基１または電子ドナー基２は水素を含むことができる；
電子ドナー１基および電子ドナー２基は同じかまたは異なる；かつ
ｎが２〜１００の範囲における整数であるならば、電子ドナーリンカー基は同じかまたは異なる）
によって表される２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール複素環式系を含む誘導体である、請求項１〜１３のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項１５】
前記波長変換フィルムの厚さが約１０μｍ〜約２ｍｍの範囲である、請求項１〜１４のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項１６】
前記接着剤層が、アクリル、エチレン酢酸ビニル、ポリウレタンおよびそれらの組合せからなる群から選択される物質を含む、請求項１〜１５のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項１７】
前記接着剤層の厚さが約１μｍ〜約１００μｍの範囲である、請求項１〜１６のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項１８】
前記除去可能なライナーが、フルオロポリマーまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から選択される物質を含む、請求項３〜１７のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項１９】
前記除去可能なライナーの厚さが約１０μｍ〜約１００μｍの範囲である、請求項３〜１８のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項２０】
前記保護層の厚さが約５０μｍ〜約１ｍｍの範囲である、請求項２〜１７のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項２１】
前記波長変換層の厚さが約５０μｍ〜約１ｍｍの範囲である、請求項１〜２０のいずれかに記載の波長変換フィルム。
【請求項２２】
太陽電池、ソーラーパネルまたは光起電性デバイスの性能を改善する方法であって、請求項１〜２１のいずれかに記載される波長変換フィルムを前記太陽電池、前記ソーラーパネルまたは前記光起電性デバイスに適用すること、および、前記接着剤層を、前記太陽電池、前記ソーラーパネルまたは前記光起電性デバイスの光入射面に接着することを含む方法。
【請求項２３】
前記波長変換フィルムが、ロールラミネーターを使用して前記太陽電池、前記ソーラーパネルまたは前記光起電性デバイスに適用される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記ソーラーパネル、前記太陽電池または前記光起電性デバイスが、シリコンに基づくデバイス、ＩＩＩ−Ｖ族系またはＩＩ−ＶＩ族系のＰＮ接合デバイス、銅・インジウム・ガリウム・セレン（ＣＩＧＳ）薄膜デバイス、有機増感剤デバイス、有機薄膜デバイス、あるいは、硫化カドミウム／テルル化カドミウム（ＣｄＳ／ＣｄＴｅ）薄膜デバイスからなる群から選択される少なくとも１つのデバイスを含む、請求項２２〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記ソーラーパネル、前記太陽電池または前記光起電性デバイスが、非晶質シリコン太陽電池、微結晶シリコン太陽電池または結晶性シリコン太陽電池からなる群から選択される少なくとも１つのデバイスを含む、請求項２２〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
前記太陽電池、前記ソーラーパネルまたは前記光起電性デバイスの前記光入射面が、ガラスまたはポリマーを含む物質である、請求項２２〜２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
請求項３〜２１のいずれかに記載される波長変換フィルムを形成する方法であって、
ａ）波長変換層を形成する工程、
ｂ）保護層を形成し、それを直接に前記波長変換層の上に積層する工程、および
ｃ）除去可能なライナーを有する接着剤層を、前記保護層とは反対側の表面において前記波長変換層の上に積層する工程
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般には、接着剤層を使用して、太陽電池、ソーラーパネルまたは光起電性デバイスに容易に適用できる波長変換フィルムに関連する。本発明の波長変換フィルムは、これらのタイプのデバイスの太陽光集光効率を改善するために有用である。
【背景技術】
【０００２】
太陽エネルギーの利用により、従来の化石燃料に対する有望な代替エネルギー源が提供され、したがって、太陽エネルギーを電気に変換することができるデバイスの開発、例えば、光起電性デバイス（これはまた、太陽電池として知られている）などの開発が近年では大きな注目を集めている。いくつかの異なるタイプの十分に発達した光起電性デバイスには、シリコンに基づくデバイス、ＩＩＩ−Ｖ族系およびＩＩ−ＶＩ族系のＰＮ接合デバイス、銅・インジウム・ガリウム・セレン（ＣＩＧＳ）薄膜デバイス、有機増感剤デバイス、有機薄膜デバイスおよび硫化カドミウム／テルル化カドミウム（ＣｄＳ／ＣｄＴｅ）薄膜デバイスが含まれる。これらのデバイスに関するより詳細が文献において、例えば、Ｌｉｎ他、“Ｈｉｇｈ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  ｏｆ  Ｍｅｔａｌ  Ｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅ／Ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ  Ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ  Ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ”（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ  ２０１１）などにおいて見出され得る。しかしながら、これらのデバイスの多くの光電変換効率は依然として改善の余地があり、この効率を改善するための技術を開発することが、多くの研究者にとっては現在行われている課題となっている。
【０００３】
近年において、光起電性デバイスの効率を改善するために開発された１つの技術が、波長ダウンシフトフィルムを利用することである。光起電性デバイスの多くは光のスペクトル全体を効果的に利用することができない。これは、デバイス上の物質が、光の特定の波長（典型的には、より短いＵＶ波長）を、この光が通過して、この光が電気に変換され得る光伝導性物質層に達することを可能にする代わりに吸収するからである。波長ダウンシフトフィルムを適用することにより、そのようなより短い波長の光子が吸収され、より好都合なより長い波長で再放出され、この場合、今度は、このより長い波長がデバイスにおける光伝導層によって吸収され、したがって、電気に変換され得る。
【０００４】
この現象が多くの場合、ともにＣｄＳを窓層として使用するＣｄＳ／ＣｄＴｅ型およびＣＩＧＳ型の薄膜太陽電池において観測される。これらの薄膜太陽電池の低いコストおよび高い効率が近年では大きな注目を集めており、だが、典型的な商用電池セルは光電変換効率が１０〜１６％である。しかしながら、これらのデバイスに関する１つの問題が、５１４ｎｍ未満の波長における光がエネルギーに変換され得る光伝導性層にまで通過することに代わって、５１４ｎｍ未満の波長における光がＣｄＳによって吸収されることを引き起こすＣｄＳのエネルギーギャップ（およそ２．４１ｅＶ）である。光のスペクトル全体をこのように利用できないことは事実上、デバイスの全体的な光電変換効率を低下させる。
【０００５】
光起電性デバイスの性能を改善するために波長ダウンシフト物質を利用することを開示する報告がこれまでに数多く存在する。例えば、米国特許出願公開第２００９／０１５１７８５号は、波長をダウンシフトする無機蛍光体物質を含有する、シリコンに基づく太陽電池を開示する。米国特許出願公開第２０１１／００１１４５５号は、プラズモン層、波長変換層および光起電性層を含む一体化された太陽電池を開示する。米国特許第７，７９１，１５７号は、量子ドット化合物を含有する波長変換層を備える太陽電池を開示する。米国特許出願公開第２０１０／０２９４３３９号は、発光性のダウンシフト物質を含有する一体化された光起電性デバイスを開示しており、しかしながら、実施例となる実施形態が何ら組み立てられなかった。米国特許出願公開第２０１０／００１２１８３号は、波長をダウンシフトするホトルミネセンス性媒体を有する薄膜太陽電池を開示する；しかしながら、実施例が何ら提供されていない。米国特許出願公開第２００８／０２３６６６７号は、無機の蛍光性粉末を含む薄膜ポリマーの形態で作製される強化されたスペクトル変換フィルムを開示する。しかしながら、これらの特許および特許出願公開（それらはそれらの全体において参照によって本明細書中に組み込まれる）のそれぞれが、このような波長変換フィルムを太陽電池デバイスに適用するための特別な工具一式を必要とし得る、時間がかかり、また、時には複雑で、費用のかかる技術を使用する。これらの技術には、スピンコーティング、ドロップキャスティング、沈降、溶媒蒸発、化学蒸着、物理蒸着などが含まれる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
したがって、本発明の１つの局面が、接着剤層（例えば、感圧性接着剤層）を含む波長変換フィルムを提供することである。そのような波長変換フィルムは、太陽電池、ソーラーパネルおよび光起電性デバイスに容易に適用でき、かつ、それらのデバイスの光入射面に適用されるときには太陽光集光効率を高めることができる。１つの実施形態において、波長変換フィルムは波長変換層および接着剤層を含む。１つの実施形態において、波長変換層は、ポリマーマトリックスと、第１の波長の入射光子を異なる第２の波長に変換するように構成される少なくとも１つの光安定な発色団とを含む。１つの実施形態において、接着剤層は感圧性接着剤を含む。
【０００７】
本明細書中に記載される波長変換フィルムは、さらなる層を含む場合がある。例えば、波長変換フィルムは、波長変換層の中への酸素および水分の浸透を阻止するように構成される保護層を含むことができる。１つの実施形態において、波長変換フィルムはまた、接着剤層に隣接する除去可能なライナーを含む。波長変換フィルムは、ライナーを取り除き、接着剤層を露出することによって、太陽電池、ソーラーパネルまたは光起電性デバイスに適用することができる。接着剤層はその後、太陽電池、ソーラーパネルまたは光起電性デバイスの光入射面に押し付けられ、接着することができる。１つの実施形態において、太陽電池、ソーラーパネルまたは光起電性デバイスへの波長変換フィルムの適用により、デバイスの太陽光集光効率が改善される。
【０００８】
本発明の別の局面が、太陽電池、ソーラーパネルまたは光起電性デバイスの性能を改善するための方法であって、本明細書中に記載されるような波長変換フィルムを、太陽電池、ソーラーパネルまたは光起電性デバイスに適用すること、および、接着剤層を、太陽電池、ソーラーパネルまたは光起電性デバイスの光入射面に接着することを含む方法に関連する。様々なデバイスの太陽光集光効率を改善することができる。例えば、シリコンに基づくデバイス、ＩＩＩ−Ｖ族系またはＩＩ−ＶＩ族系のＰＮ接合デバイス、銅・インジウム・ガリウム・セレン（ＣＩＧＳ）薄膜デバイス、有機増感剤デバイス、有機薄膜デバイス、あるいは、硫化カドミウム／テルル化カドミウム（ＣｄＳ／ＣｄＴｅ）薄膜デバイスなどの太陽光集光効率を改善することができる。
【０００９】
波長変換フィルムは、より小さい個々の太陽電池を収容するように、または、ソーラーパネル全体を収容するように様々な長さおよび幅を有する、テープに類似するロールの形態で提供することができる。ロールラミネーターを、波長変換フィルムをデバイスに適用するために使用することができる。波長変換フィルムは剛直性のデバイスに適用することができ、または、波長変換フィルムは柔軟性のデバイスに適用することができる。波長変換フィルムは、標準的な切断方法を使用して任意の所望されるサイズに切断することができる。
【００１０】
本発明の別の局面が、下記の工程を含む、波長変換フィルムを形成する方法である：ａ）波長変換層を形成する工程、ｂ）保護層を形成し、それを直接に波長変換層の上に積層する工程、および、ｃ）除去可能なライナーを有する接着剤層を、保護層とは反対側の表面において波長変換層の上に積層する工程。
【００１１】
本発明の様々な局面、および、関連技術を超えて達成される利点を要約するという目的のために、本発明のいくつかの目的および利点が本開示において記載される。当然のことではあるが、必ずしもすべてのそのような目的または利点が本発明のいずれかの特定の実施形態に従って達成されないことがあることを理解しなければならない。したがって、例えば、当業者は、本発明が、本明細書中に教示されるような１つの利点または一群の利点を、本明細書中に教示または示唆されるかもしれないような他の目的または利点を必ずしも達成することなく達成または最適化する様式で具体化または実施されるかもしれないことを認識する。
【００１２】
これらの実施形態および他の実施形態が下記においてより詳しく記載される。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】保護層、波長変換層、接着剤層および除去可能なライナーを含む波長変換フィルムの実施形態を例示する図である。
【図２】波長変換層、接着剤層および除去可能なライナーを含む波長変換フィルムの実施形態を例示する図である。
【図３Ａ】波長変換フィルムがソーラーモジュールに適用される実施形態を例示する図である。
【図３Ｂ】波長変換フィルムがソーラーモジュールに適用される実施形態を例示する図である。
【図３Ｃ】波長変換フィルムがソーラーモジュールに適用される実施形態を例示する図である。
【図４】波長変換フィルムを、ロールラミネーターを使用して剛直性のソーラーパネルに適用する実施形態を例示する図である。
【図５】波長変換フィルムを、ロールラミネーターを使用して柔軟性のソーラーパネルに適用する実施形態を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示は、太陽電池、ソーラーパネルまたは光起電性デバイスの光入射面に適用されるとき、デバイスの光電変換効率が高められる波長変換フィルムに関連する。本発明者らは驚くべきことに、波長変換フィルムが、波長変換層と、接着剤層と、必要に応じて随意的であるが、保護層と、必要に応じて随意的であるが、除去可能なライナー層とを利用して組み立てられ得ることを発見している（この波長変換フィルムは、除去可能なライナー層が存在するならば、除去可能なライナー層を取り除き、接着剤層を太陽電池の光入射面に押し付けることによって太陽電池に容易に適用することができる）。感圧性接着剤タイプのフィルムを適用することにより、太陽電池デバイスの太陽光集光効率が高められる。感圧性接着剤タイプの波長変換フィルムは、シリコンに基づくデバイス、ＩＩＩ−Ｖ族系およびＩＩ−ＶＩ族系のＰＮ接合デバイス、ＣＩＧＳ薄膜デバイス、有機増感剤デバイス、有機薄膜デバイス、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ薄膜デバイス、色素増感型デバイスなどを含めて、すべての異なるタイプの太陽電池およびソーラーパネルと適合し得るように組み立てることができる。非晶質シリコン太陽電池、微結晶シリコン太陽電池および結晶性シリコン太陽電池などのデバイスもまた改善され得る。加えて、本発明のフィルムは、新しいデバイス、または、年数を経た既に稼動しているデバイスに対して適用可能であり、また、デバイスに合わせるために必要に応じて切断することができる。
【００１５】
１つの実施形態において、波長変換フィルムの波長変換層は、少なくとも１つの発色団と、ポリマーマトリックスとを含む。発色団化合物は、時には発光性色素または蛍光性色素と呼ばれるが、特定の波長または波長範囲の光子を吸収し、その光子を異なる波長または波長範囲で再放出する化合物である。フィルム媒体で使用される発色団は太陽電池および光起電性デバイスの性能を大きく高めることができる。しかしながら、そのようなデバイスは多くの場合、極端な環境条件に長期間（例えば、２０年以上）さらされる。そのようなものとして、発色団の安定性を長期間にわたって維持することが重要である。１つの実施形態において、長期間にわたる良好な光安定性（例えば、１０％未満の分解を伴う、１ｓｕｎ（ＡＭ１．５Ｇ）の照射のもとでの照明の２０，０００時間以上）を有する発色団化合物が、本明細書中に記載される波長変換フィルムにおいて好ましく使用される。
【００１６】
１つの実施形態において、発色団は、第１の波長の入射光子を異なる第２の波長に変換するように構成される。様々な発色団を使用することができる。１つの実施形態において、上記少なくとも１つの光安定な発色団は、ペリレン誘導体色素、ベンゾトリアゾール誘導体色素、ベンゾチアジアゾール誘導体色素およびそれらの組合せからなる群から選択される有機色素である。
【００１７】
１つの実施形態において、上記少なくとも１つの発色団は、下記の一般式（Ｉ）または一般式（ＩＩ）によって表されるペリレンジエステル誘導体である：
【化１】
2013084872.tif 000003
上記式において、式（Ｉ）におけるＲ１およびＲ１’はそれぞれが独立して、水素、Ｃ１〜Ｃ１０アルキル、Ｃ３〜Ｃ１０シクロアルキル、Ｃ２〜Ｃ１０アルコキシアルキル、Ｃ６〜Ｃ１８アリールおよびＣ６〜Ｃ２０アラルキルからなる群から選択される；式（Ｉ）におけるｍおよびｎはそれぞれが独立して、１〜５の範囲である；かつ、式（ＩＩ）におけるＲ２およびＲ２’はそれぞれが独立して、Ｃ６〜Ｃ１８アリールおよびＣ６〜Ｃ２０アラルキルからなる群から選択される。１つの実施形態において、式（ＩＩ）に関してシアノ基の１つがペリレン環の４位に存在するならば、他方のシアノ基はペリレン環の１０位には存在しない。１つの実施形態において、式（ＩＩ）に関してシアノ基の１つがペリレン環の１０位に存在するならば、他方のシアノ基はペリレン環の４位には存在しない。
【００１８】
１つの実施形態において、Ｒ１およびＲ１’は独立して、水素、Ｃ１〜Ｃ６アルキル、Ｃ２〜Ｃ６アルコキシアルキルおよびＣ６〜Ｃ１８アリールからなる群から選択される。１つの実施形態において、Ｒ１およびＲ１’は独立して、イソプロピル、イソブチル、イソヘキシル、イソオクチル、２−エチルヘキシル、ジフェニルメチル、トリチルおよびジフェニルからなる群から選択される。１つの実施形態において、Ｒ２およびＲ２’は独立して、ジフェニルメチル、トリチルおよびジフェニルからなる群から選択される。１つの実施形態において、式（Ｉ）におけるそれぞれのｍおよびｎは独立して、１〜４の範囲である。
【００１９】
一般式（Ｉ）または一般式（ＩＩ）によって表されるペリレンジエステル誘導体は、知られている方法によって、例えば、米国仮特許出願第６１／４３０，０５３号および同第６１／４８５，０９３号に記載される方法などによって作製することができる（これらの両方の内容が本明細書によりそれらの全体において参照によって組み込まれる）。
【００２０】
ベンゾトリアゾール誘導体色素およびベンゾチアジアゾール誘導体色素もまた、波長変換層における発色団として可能である。１つの実施形態において、上記少なくとも１つの発色団は、下記の一般式（ＩＩＩ）によって表される２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール複素環式系である：
【化２】
2013084872.tif 000004
【００２１】
１つの実施形態において、式（ＩＩＩ）におけるｎは０〜１００の範囲における整数である。１つの実施形態において、ｎがゼロに等しいならば、下記の条件が適用され得る：（１）Ｎ−２位における電子アクセプター基は、２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系の電子密度を低下させる成分であり、かつ、（２）Ｃ−４位における電子ドナー１基およびＣ−７位における電子ドナー２基は同じかまたは異なり、これらの電子ドナー基のうちの少なくとも１つは、２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系の電子密度を増大させる成分であり、かつ、他方の電子ドナー基は、２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系の電子密度を増大させるか、または、２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系の電子密度に対する中性の影響を有するかのどちらかの成分であり、あるいは、水素である。
【００２２】
１つの実施形態において、式（ＩＩＩ）におけるｎが１〜１００の範囲であるならば、下記の条件が適用され得る：（１）Ｎ−２位における電子アクセプター基は独立して、同じかまたは異なるように選択され、ただし、この場合、これらの電子アクセプター基は、それが結合する２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾールサブユニットの電子密度を低下させる成分を含み、（２）電子ドナーリンカー基は２つの２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾールユニットをそれらのそれぞれのＣ−４位およびＣ−７位において連結し、かつ、（３）電子ドナー１基、電子ドナー２基または電子ドナーリンカー基のうちの少なくとも１つは、それが結合する２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾールユニットの電子密度を増大させる成分またはリンカーであり、かつ、残る電子ドナー基および／または電子ドナーリンカー基はそれぞれ、それらが結合する２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾールの電子密度を増大させるか、または、それらが結合する２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾールの電子密度に対する中性の影響を有する成分またはリンカーを含み、ただし、この場合、残る電子ドナー基１または電子ドナー基２は水素を含むことができる。１つの実施形態において、電子ドナー１基および電子ドナー２基は同じかまたは異なる。１つの実施形態において、式（ＩＩＩ）におけるｎが２〜１００の範囲における整数であるならば、電子ドナーリンカー基は同じかまたは異なる。
【００２３】
２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系における原子の番号付けが下記において定義される：
【化３】
2013084872.tif 000005
【００２４】
「電子ドナー基」は、どのような基であれ、２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系の電子密度を増大させるか、または、２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系の電子密度に対する中性の影響を有する基として定義される。「電子ドナーリンカー」は、どのような基であれ、２つの２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系を連結し、これにより、それらのπ軌道の共役化をもたらすことができる基として定義され、ただし、この基もまた、それらが結合する２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系の電子密度を増大させることができ、または、それらが結合する２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系の電子密度に対する中性の影響を有することができる。「電子アクセプター基」は、どのような基であれ、２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系の電子密度を低下させる基として定義される。電子アクセプター基を２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール環系のＮ−２位に設置することにより、予想外で、かつ、改善された利益がもたらされる。
【００２５】
好ましくは、電子アクセプターはトリアゾール環の電子密度を著しく低下させる。本発明の１つの実施形態において、電子アクセプター基は、さらなる置換基の有無にかかわらず、少なくとも１つの電子吸引性置換基がそのオルト位またはパラ位に存在するフェニル環を含む。例えば、電子アクセプター基は、下記の式によって表される成分を含むことができる：
【化４】
2013084872.tif 000006
【００２６】
上記電子アクセプター成分において、Ｙ、Ｙ１、Ｙ２およびＹ３はそれぞれが独立して、−ＮＯ２、−Ｃ≡Ｎ、−ＣＨ＝Ｎ−Ａｒ、−Ｎ＝Ｎ−Ａｒ、−Ｎ＝ＣＨ−Ａｒ、−Ｃ（＝Ｏ）Ｒ、−Ｃ（＝Ｏ）ＯＲまたは−Ｃ（＝Ｏ）ＮＲ１Ｒ２からなる群から選択され、ただし、これらの式において、Ａｒはアリール基である。上記電子アクセプター成分において、Ｒ、Ｒ１およびＲ２はそれぞれが独立して、水素、置換または非置換のアルキル、および、置換または非置換のアリールからなる群から選択される。典型的には、置換基Ａ、置換基Ｂ、置換基Ｃおよび置換基Ｄは、水素、置換または非置換のアルキル、あるいは、置換または非置換のアリールであり、しかし、それらはまた、いずれかの電子吸引基または電子供与基を含むことができる。さらに、１対の置換基、すなわち、ＡおよびＢ、ＣおよびＤ、または、ＢおよびＣはまた、相互に結合して、１つまたは複数の縮合環を構成することができる。縮合環のいくつかの例には、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、ピレンなどが含まれ得る。
【００２７】
１つの実施形態において、電子アクセプター基は、どのようなさらなる置換基であれ、その有無にかかわらず、電子不足の複素環式環を含む。そのような構造の基本的な例が下記に示される：
【化５】
2013084872.tif 000007
【００２８】
１つの実施形態において、電子不足の複素環式環はまた、下記に示される例において例示されるように、ベンゼン環または別の複素環式環と縮合することができる。再度ではあるが、これらの分子のすべてにおいて、環は置換基が存在しなくてもよく、または、いずれかの置換基により誘導体化されてもよい。
【化６】
2013084872.tif 000008
【００２９】
１つの実施形態において、この場合における電子アクセプターのための別の選択肢が、二重結合を介してベンゾトリアゾール系のＮ−２位に結合する電子吸引基を伴う。このタイプの可能性のある化合物には、下記が含まれる：
【化７】
2013084872.tif 000009
【００３０】
開示された発明は、一般式（ＩＩＩ）において与えられるように、少なくとも１つの電子ドナー基を伴う。第２の電子ドナーの位置が、別の電子ドナー、水素原子、または、別の中性の置換基によって占められる場合がある。典型的な電子ドナー基が文献において広範囲に報告されており、それらのすべてが、開示された発明における使用のために好適である。電子ドナー１基および電子ドナー２基は同じかまたは異なり得る。
【００３１】
実施形態の１つにおいて、電子ドナー成分は、下記に示されるように、少なくとも１つの電子供与性のヘテロ原子置換基Ｘ（Ｎ、ＯまたはＳ）がそのオルト位またはパラ位に存在するフェニル環である：
【化８】
2013084872.tif 000010
【００３２】
上記電子供与成分において、Ｘ、Ｘ１、Ｘ２およびＸ３はそれぞれが独立して、−ＮＲ２、−ＮＲ１Ｒ２、−ＮＲＣＯＲ１、−ＯＲ、−ＯＣＯＲまたは−ＳＲからなる群から選択され、ただし、これらの式において、Ｒ、Ｒ１および／またはＲ２はそれぞれが独立して、水素、置換または非置換のアルキル、および、置換または非置換のアリールからなる群から選択される。上記電子供与成分においてはまた、置換基Ａ、置換基Ｂ、置換基Ｃおよび置換基Ｄが、水素、置換または非置換のアルキル、置換または非置換のアリール、あるいは、ヘテロ原子を含有するいずれかの基からなる群から選択される。基Ｘ、基Ｘ１、基Ｘ２および基Ｘ３はまた、ベンゾトリアゾールコアに直接に結合することができる。
【００３３】
１つの実施形態において、縮合芳香族環が、置換基の有無にかかわりなく、別の一群の電子ドナー成分を形成する。そのような環のいくつかの例が下記に示される：
【化９】
2013084872.tif 000011
【００３４】
別の実施形態において、電子ドナーは複素環式環であり、例えば、下記に示されるような電子過剰な複素環式環などである。これらの環は必要に応じて置換され得る。
【化１０】
2013084872.tif 000012
【００３５】
１つの実施形態において、例えば、式（ＩＩＩ）におけるｎが１以上であるとき、２つ以上のベンゾトリアゾール−２−イル系がリンカー基によってつながれ、これにより、より複雑な構造がもたらされる。この場合、一般式（ＩＩＩ）は電子供与性のリンカー基を含む。電子ドナー１、電子ドナー２および電子ドナーリンカー基のうちの少なくとも１つは、それが結合する２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系の電子密度を増大させる基でなければならない。電子ドナー１および電子ドナー２は、それらがまた水素原子であり得ることを除いて上記のように定義されるか、または、それが結合する２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール系の電子密度に対する影響を何ら有しないいずれかの他の中性基として定義される。反復ユニットの数ｎは１から１００まで変化し得る。電子リンカーは共役電子系を表し、この場合、共役電子系は中性であり得るか、または、電子ドナーそのものとして働くことができる。もっぱら炭素原子だけから組み立てられるリンカーの典型的な構造が下記に示される。それらは、さらなる結合した置換基を含有してもよく、または含有しなくてもよい。
【化１１】
2013084872.tif 000013
【００３６】
別の実施形態において、電子供与性リンカーはまた、下記に示されるような複素環式ブロックを含むことができる。２つの炭素・炭素リンカーまたは複素環・複素環リンカーまたは炭素・複素環リンカーの組合せもまた可能である。これらの構造におけるＲ、Ｒ１およびＲ２は、いずれかの置換または非置換のアルキル基またはアリール基を表す。
【化１２】
2013084872.tif 000014
【００３７】
一般式（ＩＩＩ）によって表されるベンゾトリアゾール誘導体は、知られている方法によって、例えば、米国仮特許出願第６１／５３９，３９２号に記載される方法などによって作製することができる（その内容が本明細書によりその全体において参照によって組み込まれる）。
【００３８】
好ましくは、上記少なくとも１つの光安定な発色団は、どの波長変換層（または波長変換副層）のポリマーマトリックスにおいても、ポリマーマトリックスの重量比で約０．０１ｗｔ％〜約１０．０ｗｔ％の範囲における量で存在する。１つの実施形態において、上記少なくとも１つの光安定な発色団は、どの波長変換層（または波長変換副層）のポリマーマトリックスにおいても、ポリマーマトリックスの重量比で約０．０１ｗｔ％〜約３．０ｗｔ％の範囲における量で存在する。１つの実施形態において、上記少なくとも１つの光安定な発色団は、どの波長変換層（または波長変換副層）のポリマーマトリックスにおいても、ポリマーマトリックスの重量比で約０．０５ｗｔ％〜約２．０ｗｔ％の範囲における量で存在する。１つの実施形態において、上記少なくとも１つの光安定な発色団は、どの波長変換層（または波長変換副層）のポリマーマトリックスにおいても、ポリマーマトリックスの重量比で約０．１ｗｔ％〜約１．０ｗｔ％の範囲における量で存在する。
【００３９】
１つの実施形態において、波長変換層は２つ以上の発色団を含み、例えば、少なくとも２つの異なる光安定な発色団を含む。フィルムが取り付けられることになるソーラーモジュールに依存して、多数の光安定な発色団を波長変換層に有することが望ましい場合がある。例えば、最適な光電変換を約５００ｎｍの波長において有するソーラーモジュールシステムでは、そのようなシステムの効率が、他の波長の光子を５００ｎｍの波長に変換することによって改善され得る。そのような場合、第１の光安定な発色団は、約４００ｎｍ〜約４５０ｎｍの範囲において波長を有する光子を約５００ｎｍの波長の光子に変換するように作用することができ、第２の光安定な発色団は、約４５０ｎｍ〜約４７５ｎｍの範囲において波長を有する光子を約５００ｎｍの波長の光子に変換するように作用することができる。特定の波長制御を、利用される発色団に基づいて選択することができる。
【００４０】
１つの実施形態において、２つ以上の発色団が、同じ層の中に一緒に混合される。１つの実施形態において、２つ以上の発色団が波長変換フィルム内の別個の副層に配置される。例えば、第１の波長変換副層が第１の発色団を含むことができ、第２の波長変換副層が第２の発色団を含むことができる。
【００４１】
１つの実施形態において、２つ以上の発色団が波長変換層に存在する場合、これらの発色団のうちの少なくとも１つがアップコンバージョン発色団である。アップコンバージョン発色団は、光子をより低いエネルギー（長い波長）からより大きいエネルギー（短い波長）に変換する発色団である。１つの実施形態において、２つ以上の発色団が波長変換層に存在する場合、これらの発色団のうちの少なくとも１つがダウンシフト発色団である。ダウンシフト発色団は、高エネルギー（短い波長）の光子をより低いエネルギー（長い波長）に変換する発色団である。したがって、波長変換フィルムは、アップコンバージョン発色団と、ダウンシフト発色団とを含むことができる。
【００４２】
波長変換層はまた、波長変換フィルムが、１つまたは複数の発色団をそれぞれが含む少なくとも２つの層を含むように、２つ以上の副層に分けることができる。１つの実施形態において、波長変換層は、第１の波長変換副層と、第２の波長変換副層とを含む。１つの実施形態において、第１の波長変換副層および第２の波長変換副層は、同じ光安定な発色団または異なる光安定な発色団を含む。第１の波長変換副層が第１の発色団を含むことができ、第２の波長変換副層が第２の発色団を含むことができる。
【００４３】
波長変換層は好ましくは、ポリマーマトリックスを含む。様々なポリマーを使用することができる。１つの実施形態において、保護層のポリマーマトリックスは、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、エチレンテトラフルオロエチレン、ポリイミド、非晶質ポリカーボネート、ポリスチレン、シロキサンゾル・ゲル、ポリウレタン、ポリアクリレートおよびそれらの組合せからなる群から選択される物質を含む。
【００４４】
波長変換層（または、組合せでの波長変換副層）の厚さは変化し得る。１つの実施形態において、波長変換層の厚さは約１０μｍ〜約２ｍｍの範囲である。１つの実施形態において、波長変換層の厚さは約２５μｍ〜約１．５ｍｍの範囲である。１つの実施形態において、波長変換層の厚さは約５０μｍ〜約１ｍｍの範囲である。厚さは、本明細書中の開示によって指針が示されるように、知られている皮膜堆積技術を使用して当業者によって制御することができる。
【００４５】
１つの実施形態において、波長変換フィルムはさらに、波長変換層における発色団の安定性を維持するように構成される保護層を含む。例えば、保護層は、波長変換層の中への酸素および水分の浸透を阻止することができる。１つの実施形態において、保護層はポリマーマトリックスを含む。１つの実施形態において、保護層のポリマーマトリックスは、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、エチレンテトラフルオロエチレン、ポリイミド、非晶質ポリカーボネート、ポリスチレン、シロキサンゾル・ゲル、ポリウレタン、ポリアクリレートおよびそれらの組合せからなる群から選択される物質を含む。波長変換層の場合と同様に、保護層の厚さは変化し得る。１つの実施形態において、保護層の厚さは約１０μｍ〜約２ｍｍの範囲である。１つの実施形態において、保護層の厚さは約２５μｍ〜約１．５ｍｍの範囲である。１つの実施形態において、保護層の厚さは約５０μｍ〜約１ｍｍの範囲である。
【００４６】
好ましくは、波長変換層または保護層のどちらか、あるいは、両方において使用されるポリマーマトリックスは、約１．４００〜約１．７００の範囲における屈折率を有する。１つの実施形態において、波長変換層または保護層あるいは両方におけるポリマーマトリックス材の屈折率は約１．４５０〜約１．５５０の範囲である。
【００４７】
様々なタイプの接着剤を接着剤層において使用することができる。好ましくは、接着剤層は感圧性接着剤を含む。感圧性接着剤は永続的または非永続的あるいは両方の組合せが可能である。好ましくは、感圧性接着剤は、太陽電池、ソーラーパネルまたは光起電性デバイスの光入射面との適合性を有する。そのような光入射面は、例えば、ガラスまたはポリマーを含むことができる。１つの実施形態において、接着剤層は、アクリル、エチレン酢酸ビニル、ポリウレタンおよびそれらの組合せからなる群から選択される物質を含む。接着剤層の厚さは変化し得る。１つの実施形態において、接着剤フィルムの厚さは約０．５μｍ〜約１ｍｍの範囲である。１つの実施形態において、接着剤フィルムの厚さは約１μｍ〜約１００ｍｍの範囲である。
【００４８】
除去可能なライナーを波長変換フィルムに存在させることができる。除去可能なライナーは、除去可能なライナーにより、ライナーが取り除かれるまで接着剤層が他の物体に結合することが防止されるように、接着剤層に隣接して配置することができる。除去可能なライナーは、知られている物質を含むことができる。例えば、除去可能なライナーは、フルオロポリマーまたはポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）から選択される物質を含むことができる。１つの実施形態において、除去可能なライナーの厚さは約１０μｍ〜約１００μｍの範囲である。
【００４９】
波長変換フィルムの全体的厚さは、本明細書中に記載されるそれぞれの個々のフィルムの厚さを加えることによって表すことができる。１つの実施形態において、波長変換フィルムの厚さは約１０μｍ〜約２ｍｍの範囲である。１つの実施形態において、波長変換フィルムの厚さは約１μｍ〜約５ｍｍの範囲である。１つの実施形態において、波長変換フィルムの厚さは約５０μｍ〜約１ｍｍの範囲である。
【００５０】
波長変換フィルムはまた、さらなる層を含むことができる。例えば、さらなる接着剤層を含むことができる。１つの実施形態において、接着剤層が、保護層と、波長変換層との間に、これら２つの層を一体的に接着するために存在する。他の層もまた、ソーラーモジュールの光電変換効率をさらに高めるために含むことができる。例えば、波長変換フィルムは微細構造層を保護層の上部に、または、保護層と、波長変換層との間に有することができる。微細構造層は、ソーラーモジュールデバイスの光電変換層から離れる方向で吸収および波長変換の後で発色団から多くの場合には再放出される環境への光子の損失を低下させることによってソーラーモジュールの太陽光集光効率をさらに高めるように設計することができる。表面における様々な微細構造（すなわち、角錐または円錐）を有する層は、デバイスの光電変換層の中への光子の内部反射および内部屈折を増大させることができ、これにより、デバイスの太陽光集光効率をさらに高めることができる。さらなる層はまた、感圧性接着剤タイプの波長変換フィルムの中に組み込むことができる。
【００５１】
太陽電池、ソーラーパネルまたは光起電性デバイスの性能を改善する方法を、本明細書中に記載される波長変換フィルムを使用して行うことができる。例えば、波長変換フィルムを、フィルムの接着剤層を使用して、太陽電池、ソーラーパネルまたは光起電性デバイスに適用することができる。１つの実施形態において、フィルムを、ロールラミネーターを使用して、太陽電池、ソーラーパネルまたは光起電性デバイスに適用することができる。シリコンに基づくデバイス、ＩＩＩ−Ｖ族系またはＩＩ−ＶＩ族系のＰＮ接合デバイス、銅・インジウム・ガリウム・セレン（ＣＩＧＳ）薄膜デバイス、有機増感剤デバイス、有機薄膜デバイスあるいは硫化カドミウム／テルル化カドミウム（ＣｄＳ／ＣｄＴｅ）薄膜デバイスなどのデバイスを改善することができる。そのようなデバイスは、ガラスまたはポリマーを含む光入射面を含むことができる。１つの実施形態において、デバイスのポリマーは、ポリエチレンテレフタレート、ポリメタクリル酸メチル、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル、エチレンテトラフルオロエチレン、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、シロキサンゾル・ゲル、ポリウレタン、ポリアクリレートおよびそれらの組合せからなる群から選択することができる。
【００５２】
太陽光集光デバイスはまた、剛直性または柔軟性であってもよい。例えば、剛直性のデバイスには、シリコンに基づく太陽電池が含まれる。柔軟性のソーラーデバイスは、有機薄膜から作製されることが多く、覆い、テントまたは他の柔軟な基体の表面において使用されることがある。したがって、１つの実施形態において、波長変換フィルムを剛直性のデバイスまたは柔軟性のデバイスに適用することができる。
【００５３】
波長変換フィルムは、いくつかの異なる方法に従って製造することができる。１つの実施形態において、上記方法は、ａ）波長変換層を形成する工程、ｂ）保護層を形成し、それを直接に波長変換層の上に積層する工程、および、ｃ）除去可能なライナーを有する接着剤層を、保護層とは反対側の表面において波長変換層の上に積層する工程を含む。１つの実施形態において、上記方法は、ａ）波長変換層を形成する工程、および、ｂ）除去可能なライナーを有する接着剤層を波長変換層の上に積層する工程を含む。
【００５４】
図１に示されるようないくつかの実施形態において、波長変換フィルム１０は、保護層１００、波長変換層１０１、接着剤層１０２および除去可能なライナー１０３を含む。図２に示されるようないくつかの実施形態において、波長変換フィルム１１は、波長変換層１０４、接着剤層１０２および除去可能なライナー１０３を含む。
【００５５】
図３Ａに示されるように、保護層１００、波長変換層１０１、接着剤層１０２および除去可能なライナー１０３を含む波長変換フィルム１０は、ライナー１０３を最初に取り除き、接着剤層１０２をさらすことによってソーラーパネルに適用することができる。図３Ｂに示されるように、接着剤層１０２は、その後、波長変換フィルムをソーラーパネル１０５に接着するために、ソーラーパネル１０５の光入射面１０６に押し付けて適用することができる。図３Ｃに示されるように、これは、改善された太陽光集光効率を有するソーラーパネル２０を形成する。いくつかの実施形態において、図３Ａ〜図３Ｃに示される保護層１００は要求されず、必要に応じて存在する。
【００５６】
図４に示されるように、波長変換フィルムは、ライナーを剥がし、フィルムをロールから広げ、その後、フィルムをソーラーパネルに押しつけるためにロールラミネーターを使用して、剛直性のソーラーパネルに適用することができる。図５に示されるように、波長変換フィルムは、ライナーを剥がし、フィルムをロールから広げ、その後、フィルムをソーラーパネルに押しつけるためにロールラミネーターを使用して、柔軟性のソーラーパネルデバイスに適用することができる。
【００５７】
感圧性接着剤タイプの波長変換フィルムのための合成方法は限定されず、しかし、下記において詳述されるスキーム１〜スキーム２として記載される実施例としての合成手順に従うことができる。
【００５８】
スキーム１：波長変換フィルムを形成するための湿式加工する一般的手順
波長変換フィルムを、湿式加工技術を使用してフィルム構造物に加工することができる。波長変換層が、（ｉ）ポリマー粉末が所定の比率で溶媒（例えば、テトラクロロエチレン（ＴＣＥ）、シクロペンタノン、ジオキサンなど）に溶解されているポリマー溶液を調製すること、（ｉｉ）ポリマー混合物を含有する発色団溶液を、このポリマー溶液を発色団と所定の重量比率で混合して、発色団含有ポリマー溶液を得ることによって調製すること、（ｉｉｉ）発色団／ポリマー層を、発色団含有ポリマー溶液をガラス基体の上に直接に流し込み、その後、基体を２時間で室温から１００℃まで熱処理し、残留溶媒を１３０℃での一晩のさらなる真空加熱によって完全に除くことによって形成すること、および、（ｉｖ）発色団／ポリマー層を水面下で剥がし、その後、使用前に、支えなしで立つポリマー層を完全に乾燥することによって製造される；（ｖ）層の厚さが、発色団／ポリマー溶液の濃度および蒸発速度を変えることによって約１μｍから約１ｍｍまで制御され得る。
【００５９】
波長変換層が形成されると、保護層が、必要な場合には形成される。保護層が存在するとき、保護層が押出し機によって作製され、その後、ラミネーターによって波長変換層の上に積層される。その後、必要に応じた随意的な除去可能なライナーを有する接着剤層が、ラミネーターを使用して、露出した波長変換層に適用される。フィルムをテープのロールと同様に巻き取ることができる。
【００６０】
スキーム２：波長変換フィルムを形成するための乾式加工する一般的手順
１つの実施形態において、波長変換層が、（ｉ）ポリマー粉末またはポリマーペレットと、発光性色素粉末とを一緒に特定の温度においてミキサーによって所定の比率で混合すること、（ｉｉ）この混合物を特定の温度において１時間〜８時間の間で脱気すること、（ｉｉｉ）その後、層を、押出し機を使用して形成することによって製造される；（ｖ）押出し機により、層の厚さが約１μｍから約１ｍｍまで制御される。
【００６１】
波長変換層が形成されると、保護層が、必要な場合には形成される。保護層が押出し機によって作製され、その後、ラミネーターによって波長変換層の上に積層される。その後、必要に応じた随意的な除去可能なライナーを有する接着剤層が、ラミネーターを使用して、露出した波長変換層に適用される。フィルムをテープのロールと同様に巻き取ることができる。
【００６２】
本発明のさらなる局面、特徴および利点が、下記の詳細な実施例から明らかになる。
【実施例】
【００６３】
本発明の実施形態が、本発明を限定することが意図されない好ましい実施形態に関して説明される。本開示においては、列挙されている置換基は、別途明記される場合を除き、さらなる置換された基および非置換の基の両方を含む。さらに、条件および／または構造が明記されない本開示においては、当業者は、そのような条件および／または構造を、日常的な実験のこととして、本開示を考慮して容易に提供することができる。
【００６４】
実施例１
ａ）発色団化合物の合成
中間体Ａ
共通の中間体Ａが２工程プロセスで合成される。
【化１３】
2013084872.tif 000015
【００６５】
工程１：４，７−ジブロモ−２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾールの合成
ベンゾトリアゾール（５．９６ｇ、５０ｍｍｏｌ）、臭素（７．７ｍＬ、１５０ｍｍｏｌ）および４８％ＨＢｒ（３０ｍＬ）の混合物を１２０℃で２４時間加熱した。反応混合物を氷／水（２００ｍＬ）に注ぎ、５Ｎ  ＮａＯＨにより中和し、過剰な臭素を、１Ｍチオ硫酸ナトリウムを加えることによって除いた（ＫＩ／デンプン紙による試験）。３０分間撹拌した後、固体をろ別し、水により洗浄し、真空オーブンで乾燥した。粗生成物をカラムクロマトグラフィー（シリカゲル；ジクロロメタン／酢酸エチル、７５：２５）および酢酸エチル（５０ｍＬ）による洗浄によって精製して、４，７−ジブロモ−２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾールを得た（２．６５ｇ、１９％）。
【００６６】
工程２：中間体Ａ、すなわち、４，７−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル）−２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾールの合成
４，７−ジブロモ−２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール（１．３７ｇ、５．５ｍｍｏｌ）、４−（ジフェニルアミノ）フェニルボロン酸（３．４７ｇ、１２ｍｍｏｌ）、水（１０ｍＬ）における炭酸ナトリウム（５．３０ｇ、５０ｍｍｏｌ）、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（１．１５ｇ、１．０ｍｍｏｌ）、ｎ−ブタノール（８０ｍＬ）およびトルエン（１０ｍＬ）の混合物を１２０℃で４日間、アルゴン下で撹拌および加熱した。反応混合物を水（３００ｍＬ）に注ぎ、１５分間撹拌し、ジクロロメタンにより抽出した（３００ｍＬで２回）。溶液を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、溶媒を減圧下で除き、残渣をクロマトグラフィー処理（シリカゲル；ジクロロメタン／酢酸エチル、９５：５）に供して、４，７−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル）−２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール（中間体Ａ）を得た（１．８５ｇ、５６％）。１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３）：δ７．５８（ｓ、２Ｈ、ベンゾトリアゾール）、７．１６〜７．２３（ｍ、１６Ｈ、ｐ−フェニレンおよびＰｈ）、７．０７（ｔ、Ｊ＝７．３、４Ｈ、Ｐｈ）、７．０２（ｂｓ、１Ｈ、Ｎ−Ｈ）。
【００６７】
【化１４】
2013084872.tif 000016
【００６８】
中間体Ａ（５００ｍｇ、０．８２ｍｍｏｌ）、２−クロロピリミジン（３４３ｍｇ、３．０ｍｍｏｌ）、６０％ＮａＨ（６０ｍｇ、１．５ｍｍｏｌ）およびジメチルホルムアミド（１０ｍＬ）の混合物をアルゴン下で撹拌し、１２０℃で２０時間加熱した。反応混合物を水（１００ｍＬ）に注ぎ、ジクロロメタンにより抽出した（１００ｍＬで４回）。抽出液を無水硫酸ナトリウムで乾燥し、揮発物を減圧下で除き、残渣を、シリカゲルおよび溶出液としてのジクロロメタン／酢酸エチル（９５：５）を使用してクロマトグラフィー処理した。得られた生成物をエタノールから再結晶して、４，７−ビス（４−（Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ）フェニル）−２−（ピリミジン−２−イル）−２Ｈ−ベンゾ［ｄ］［１，２，３］トリアゾール（化合物１）を得た（オレンジ色の結晶；３４０ｍｇ、６１％）。１Ｈ−ＮＭＲ（４００ＭＨｚ、ＣＤＣｌ３）：δ８．９９（ｄ、Ｊ＝５．１Ｈｚ、２Ｈ、ピリミジン）、８．０２（ｄ、Ｊ＝８．８Ｈｚ、４Ｈ、ｐ−フェニレン）、７．６６（ｓ、２Ｈ、ベンゾトリアゾール）、７．４７（ｔ、Ｊ＝４．８Ｈｚ、１Ｈ、ピリミジン）、７．２８（ｍ、８Ｈ、Ｐｈ）、７．２１（ｄ、Ｊ＝８．４Ｈｚ、４Ｈ、ｐ−フェニレン）、７．１８（ｍ、８Ｈ、Ｐｈ）、７．０５（ｔｔ、Ｊ＝７．３Ｈｚおよび１．１Ｈｚ、４Ｈ、Ｐｈ）。ＵＶ−ｖｉｓスペクトル（ジクロロメタン）：λｍａｘ＝４５１ｎｍ。蛍光測定法（ジクロロメタン）：λｍａｘ＝６００ｎｍ。
【００６９】
化合物２および化合物３
ペリレンジエステル誘導体（これは、本明細書中に開示されるような本発明の好ましいが、限定されない実施形態である）が、２工程プロセスを使用して合成される。
【００７０】
工程１：４，１０−ジブロモペリレン−３，９−ジカルボン酸ジイソブチルの合成
【化１５】
2013084872.tif 000017
４，１０−ジブロモペリレン−３，９−ジカルボン酸ジイソブチル（「化合物２」）を合成するために、Ｎ−ブロモスクシンイミド（７．８５ｇ、４４ｍｏｌ）をペリレンジカルボン酸ジイソブチルエステルの溶液に加えた（ペリレンジカルボン酸ジイソブチルエステルは、Ａｌｄｒｉｃｈ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ．から購入することができる）。ペリレンジカルボン酸ジイソブチルエステルはまた、ＤＭＦ（５０ｍｌ）におけるイソブチルアルコールによるエステル化を６５℃での加熱下で３時間（最初の懸濁物が透明な溶液に変化するまで）行うことによって、対応する二酸誘導体から合成された。冷却後、メタノール（５００ｍｌ）を、撹拌されている反応混合物に加えた。直ぐに重い沈殿物が形成され、これをろ過によって分離し、少量の冷メタノールにより洗浄し、真空オーブンで乾燥して、上記化合物２を黄色の固体として得た（これは１Ｈ−ＮＭＲによって純粋であった；９．６ｇ、７８％）。
【００７１】
工程２：４，１０−ビス（４−（トリフルオロメチル）フェニル）ペリレン−３，９−ジカルボン酸ジイソブチルの合成
【化１６】
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４，１０−ビス（４−（トリフルオロメチル）フェニル）ペリレン−３，９−ジカルボン酸ジイソブチル（「化合物３」）を合成するために、テトラキス（トリフェニルホスフィン）パラジウム（０）（５００ｍｇ、０．４３ｍｍｏｌ）をアルゴン雰囲気下で、化合物２（３．０５ｇ、５ｍｍｏｌ）、４−トリフルオロメチルフェニルボロン酸（２．０９ｇ、１１．０ｍｍｏｌ）の、トルエン（５０ｍＬ）、２Ｍ  Ｎａ２ＣＯ３の水溶液（２０ｍＬ）およびエタノール（３０ｍＬ）の混合物における溶液に加えた。反応混合物を、（有機層、水および固体の明確な分離が認められるまで）９０℃で１時間加熱した。有機層を分離し、セライトでろ過してパラジウム触媒を除き、その後、溶媒を真空下で一部除いた。生成物をメタノールから沈殿させ、ろ別し、冷メタノールにより洗浄し、真空オーブンで乾燥して、純粋な化合物３（１Ｈ−ＮＭＲによる）を黄色の固体として得た（３．３０ｇ、８９％）。代わりの精製をカラムクロマトグラフィー（シリカゲルおよび移動相としてのヘキサン−酢酸エチル（４：１）の混合物）によって行った。
【００７２】
ｂ）波長変換フィルムの湿式プロセス合成
波長変換フィルム（これは、図１において例示されるように、保護層１００、波長変換層１０１、接着剤層１０２および除去可能なライナー１０３を含む）が、フィルム構造物に加工される。最初に、波長変換層が、（ｉ）ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）ポリマー溶液を、ＰＶＢ粉末（Ａｌｄｒｉｃｈから得られ、受領時のまま使用される）をＴＣＥ（Ａｌｄｒｉｃｈから得られ、受領時のまま使用される）に２０ｗｔ％の所定の比率で溶解することによって調製すること、（ｉｉ）ＰＶＢマトリックスを含有する発色団を、ＰＶＢポリマー溶液を合成された化合物１（実施例１ａ）または化合物３（実施例１ｂ）と０．３ｗｔ％の重量比率（発色団化合物／ＰＶＢ）で混合して、発色団含有ポリマー溶液を得ることによって調製すること、（ｉｉｉ）発色団／ポリマー層を、発色団含有ポリマー溶液をガラス基体の上に直接に流し込み、その後、基体を２時間で室温から１００℃まで熱処理し、残留溶媒を１３０℃での一晩のさらなる真空加熱によって完全に除くことによって形成すること、および、（ｉｖ）発色団／ポリマー層を水面下で剥がし、その後、支えなしで立つポリマー層を完全に乾燥することによって製造される；（ｖ）層の厚さが２５０μｍであった。これは、発色団／ポリマー溶液の濃度および蒸発速度を変えることによって得られた。
【００７３】
波長変換層が形成されると、保護層が形成される。保護層が押出し機によって作製され、その後、ラミネーターによって波長変換層の上に積層される。その後、除去可能なライナーを有する接着剤層が、ラミネーターを使用して、露出した波長変換層に適用される。波長変換フィルムの厚さが約４００μｍである。
【００７４】
ｃ）太陽電池へのフィルムの適用
フィルムを、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池の光入射面に合うように切断する。除去可能なライナーを取り除き、露出した接着剤層を、フィルムをデバイスに接着するためにＣｄＳ／ＣｄＴｅ電池セルの光入射有効窓に押しつける。
【００７５】
ｄ）効率増強の測定
太陽電池の光電変換効率をＮｅｗｐｏｒｔ社の４００Ｗ全スペクトル太陽光シミュレーターシステムによって測定した。光強度を、２ｃｍ×２ｃｍの較正された参照用単結晶シリコン太陽電池によって１ｓｕｎ（ＡＭ１．５Ｇ）に調節した。その後、ＣｄＳ／ＣｄＴｅ太陽電池のＩ−Ｖ特徴づけを同じ照射のもとで行った。その効率が、シミュレーターにインストールされるＮｅｗｐｏｒｔソフトウエアプログラムによって計算される。電池セルの単体での効率を求めた後、感圧性接着剤タイプの波長変換フィルムを有する電池セルの効率増強が測定される。フィルムをＣｄＳ／ＣｄＴｅ電池セルの光入射有効窓の同じ形状およびサイズに切断し、上記で記載される方法を使用してＣｄＳ／ＣｄＴｅ電池セルの光入射の前面ガラス基体に適用した。
【００７６】
フィルムが貼られた太陽電池の効率増強を、下記の式を使用して求めた：
効率増強＝（η電池セル＋フィルム−η電池セル）／η電池セル＊１００％
【００７７】
ＣｄＴｅ太陽電池についての相対的効率増強が、化合物１を含有する実施例１ａについては１４．０％であり、化合物３を含有する実施例１ｂについては１５．２％であった。
【００７８】
実施例２
実施例２は、乾式加工技術が、下記において明らかにされるような波長変換層を製造するために使用されたことを除いて、実施例１の工程ａ〜工程ｄに示されるのと同じ手順に従った。
【００７９】
波長変換層が、（ｉ）ＰＶＢ（実施例２ａ）またはＥＶＡ（実施例２ｂ）の粉末を１７０℃でミキサーにおいて化合物３と０．３％の所定の比率で混合すること、（ｉｉ）この混合物を１５０℃で１時間〜８時間の間で脱気すること、（ｉｉｉ）その後、層を、押出し機または熱間プレス機を１２０℃で使用して形成することによって製造される；（ｖ）層の厚さが２５０μｍであった。これは押出し機によって制御された。波長変換層が形成されると、保護層が形成される。保護層が押出し機によって作製され、その後、ラミネーターによって波長変換層の上に積層される。その後、除去可能なライナーを有する接着剤層が、ラミネーターを使用して、露出した波長変換層に適用される。波長変換フィルムの厚さが約４００μｍである。
【００８０】
ＣｄＴｅ太陽電池についての相対的効率増強が、ＰＶＢを含有する実施例２ａについては１５．０％であり、ＥＶＡを含有する実施例２ｂについては１４．３％である。
【００８１】
比較例３
本実施例は、Ｌｕｍｏｇｅｎ  Ｆ  Ｙｅｌｌｏｗ  Ｙ０８３（ＢＡＳＦから購入され、受領時のまま使用される）（ペリレン誘導体発光性色素のブレンド混合物）が化合物１または化合物３の代わりに使用されたことを除いて、実施例１および実施例２において概略される同じ手順に従った。
【００８２】
相対的効率増強が、湿式加工ＰＶＢ、乾式加工ＰＶＢおよび乾式加工ＥＶＡについてそれぞれ、１１％、１１．２％および１０％である。
【００８３】
上記記載により、好ましい実施形態のいくつかの方法および材料が開示される。本発明は、製造方法および製造設備における変更と同様に、方法および材料における改変を受け入れることができる。そのような改変は、本開示の検討から、または、本明細書中に開示される発明の実施から当業者には明らかになる。したがって、本発明は、本明細書中に開示される具体的な実施形態に限定されることが意図されるのではなく、本発明は、添付された請求項において具体化されるような本発明の真の範囲および精神に含まれるすべての改変および変化を包含することが意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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