복합 집광 재료 및 장치

[청구항 1] 집광 장치(light harvesting device) 및 광기전 전지(photovoltaic cell)를 포함하는 광기전 장치(photovoltaic device)로서, 상기 집광 장치는 다중 여기자 생성(multiple exciton generation)이 가능한 유기 반도체 광활성층을 포함하고 상기 유기 반도체 광활성층은 그 안에 분산된 발광 물질을 갖고 상기 발광 물질의 밴드갭(bandgap)은 유기 반도체에서 다중 여기자 생성의 결과로서 형성된 삼중항 여기자(triplet exciton)가 덱스터 에너지 전달(dexter energy transfer)을 통해 비방사성으로(non-radiatively) 상기 발광 물질로 전달될 수 있도록 선택되며, 광기전 전지는 상기 발광 물질의 발광 경로 내에 배치되고 제1 광활성층을 갖고, 상기 발광 물질의 밴드갭은 상기 제1 광활성층의 밴드갭과 일치하거나 상기 제1 광활성층의 밴드갭보다 큰 광기전 장치 [청구항 2] 제1항에 있어서,상기 유기 반도체광활성층은 일중항 여기자 분열가능한 것인광기전 장치. [청구항 3] 제2항에 있어서,상기 유기 반도체는 올리고아센인 것인광기전 장치. [청구항 4] 제3항에 있어서,아센은 펜타센, 테트라센 또는 비스(트리이소프로필-실릴에티닐) 펜타센 (tips-p), 디페닐펜타센 (dpp), 디비페닐-4-일-펜타센 (dbp), 디(2'-티에닐)펜타센 (dtp), 디벤조티오펜-펜타센 (dbtp), 비스(트리이소프로필-실릴에티닐) 펜타센 (tips-p), 비스((트리에틸)에티닐) 펜타센 (tes-p) 또는 루브렌, 비스(트리이소프로필-실릴에티닐) 테트라센(tips-t) 및 디(2'-티에닐)테트라센 (dtt)으로부터 임의로 선택된 이들유도체인 것인광기전 장치. [청구항 5] 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유기 반도체광활성층은 2.0 내지 3.0 ev, 바람직하게는 2.2 내지 2.5 ev의 범위, 더 바람직하게는 2.4 ev의 밴드갭갖는 것인광기전 장치. [청구항 6] 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,상기 발광 물질의 밴드갭은 삼중항 여기자의 에너지의 밴드갭이내에 있는 것인광기전 장치. [청구항 7] 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 발광 물질의 밴드갭은 0.6 ev 내지 1.6 ev, 바람직하게는 0.75 ev 내지 1.3 ev, 더 바람직하게는 0.95 ev 내지 1.2 ev의범위에 있는 것인광기전 장치. [청구항 8] 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,상기 발광 물질은 무기 반도체, 바람직하게는 무기 나노결정 반도체포함하는 것인광기전 장치. [청구항 9] 제8항에 있어서,상기 나노결정 반도체는 납 칼코게나이드 나노결정포함하는 것인광기전 장치. [청구항 10] 제9항에 있어서,상기 납 칼코게나이드 나노결정은 납 셀레나이드(lead selenide) 또는 납설파이드인 것인광기전 장치. [청구항 11] 제9항 또는 제10항에 있어서,상기 나노결정 반도체는 cdse, cds, znte, znse, pbs, pbse, pbte, hgs, hgse, hgte, hgcdte, cdte, czts, zns, cuins2, cuingase, cuingas, si, inas, inp, insb, sns2, cus, ge 및 fe2s3를 포함하는 임의의 1종 이상의 나노결정포함하는 것인광기전 장치. [청구항 12] 제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,상기 나노결정 반도체는 이들을 유기 반도체, 바람직하게는 소분자, 더 바람직하게는 아민류 또는 티올류와 상용성인 용매에 용해시키는 리간드로 패시베이션되는것인광기전 장치. [청구항 13] 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,상기 발광 성분 사이의 평균 거리는 유기 반도체에서의 삼중항 여기자 확산 길이와 유사하도록 선택되고, 여기서 상기 발광 성분에 의한 자기흡수를 최소화하기 위해 저농도의 발광 성분필요한 것인광기전 장치. [청구항 14] 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,상기 발광 성분 사이의 평균 거리는 10 nm 내지 2000 nm, 더 바람직하게는 20 nm 내지인 것인광기전 장치. [청구항 15] 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광기전 전지는 실리콘을 포함하는 제1 광활성층구비하는 것인광기전 장치. [청구항 16] 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,상기 광기전 전지는 결정질 실리콘, 비정질 실리콘, 구리 인듐 갈륨 셀레나이드 (cigs), 게르마늄, cdte, gaas, ingaas, ingap, inp, 양자점, 금속 산화물, 유기 중합체 또는 소분자 또는 유기금속 할라이드 페로브스카이트 반도체(organometal halide perovksite semiconductor)와 같은 페로브스카이트 반도체 및 더 구체적으로 메틸암모늄 납 아이오다이드 클로라이드(ch3nh3pbi2cl)를 포함하는 제1 광활성층구비하는 것인광기전 장치. [청구항 17] 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,상기 발광 물질로부터의 방출은 예를 들어, 선택적인 파장 반사층을 사용하거나 장치 층의 굴절률을 일치시킴으로써 광기전 전지유도되는 것인광기전 장치. [청구항 20] 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,상기 집광 장치는 다중 여기자 생성이 가능한 유기 반도체 광활성층을 포함하고 상기 유기 반도체 광활성층은 그 안에 분산된 발광 물질을 갖고, 상기 발광 물질의 밴드갭은 유기 반도체에서 다중 여기자 생성의 결과로서 형성된 삼중항 여기자가 상기 발광 물질로 전달될 수 있도록 선택되고, 하나 이상의 단계는비방사성덱스터에너지전달에의해매개되는 것인광기전 장치. [청구항 21] 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,상기 집광 장치는 다중 여기자 생성이 가능한 유기 반도체 광활성층을 포함하고 상기 유기 반도체 광활성층은 그 안에 분산된 발광 나노결정을 갖고, 상기 나노결정의 밴드갭은 유기 반도체에서 다중 여기자 생성의 결과로서 형성된 삼중항 여기자가 상기 나노결정으로 전달될 수 있도록 선택되고, 상기 나노결정으로의 최종 에너지 전달 단계는 덱스터 에너지 전달을 통한비방사에의해매개되는 것인광기전 장치. [청구항 23] 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,상기 유기 반도체는 아센, 아센 이합체, 페릴렌, 페릴렌 이합체, 페릴렌디이미드, 테릴렌(terylene), 터릴렌(terrylene), 티오펜 또는 반도전성중합체인 것인광기전 장치. [청구항 24] 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,상기 나노결정 반도체는 유기금속 할라이드 페로브스카이트 또는 세슘 납 할라이드 페로브스카이트를 포함하는 임의의 1종 이상의 나노결정포함하는 것인광기전 장치.