[發明專利]多色系太陽光電電變色裝置

有效

• 申請號: 200910179205.X
• 申請日: 2009-09-29
• 公開（公告）號: CN102033380A
• 公開（公告）日: 2011-04-27
• 發明（設計）人: 黃莉媚
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: G02F1/15
• 分類號: G02F1/15;H01L31/05
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;梁揮

技術領域

本發明是有關于一種太陽光電電變色裝置(photovoltaics?electrochromics?apparatus)，且特別是有關于一種多色系(multicolor)太陽光電電變色裝置。

背景技術

所謂的電致變色或電變色元件為一種由導電物質組成、可通過施加電場或電流引起可逆的氧化/還原(redox)反應而產生顏色變化的元件。電變色元件的制作需滿足下列幾種特性，包括：不同電位下所呈現的顏色必須能夠很容易分辨，顏色的變化快速且均勻，元件顏色的可逆變化應能夠重復上萬次以上，以及穩定性高。常見的電變色元件包括固態型表面限制薄膜型(surface?confined?thin?film)電變色元件以及溶液型電變色元件。

表面限制薄膜型電變色元件的結構是由上、下兩層透明基材加上其間的電變色多層膜所組成。其中電變色多層膜類似電池的結構，至少含五層不同功能的涂/鍍層，譬如依序為透明導電層、電變色層、電解質層、離子儲存層以及透明導電層的多層膜。至于溶液型電變色元件的結構則由上、下兩個透明導電基材組成，通過黏著劑，以電極層相對的方式貼合兩面基材，其間配置電變色有機溶液。另外，也有研究是利用薄膜晶體管(TFT)的像素電極作為電變色元件的共同電極，如美國專利第7312914號。然而上述結構需額外提供能量。

相較于歷史較悠久的“電致變色(electrochromics)”，“光電致變色(photovoltaics?electrochromics)”技術是只需光照而不需另外提供能量就可使電變色層作用，更具備節能效果。

因此，為拓展電變色技術的應用范圍，已有多項結合光電技術與太陽能電池的相關研究提供了更多樣化的方向。例如光電建筑一體化(building?integrated?photovoltaic，BIPV)可以配合電變色技術，在不用額外提供電源的狀況下，根據室內外光照強度變化，自動調整電變色窗顏色的深淺，減少室內熱能。由于節能意識的抬頭，此應用方法已成為一種新的趨勢。

而目前的發展重點分為兩大趨勢，其中之一是一體型光電致色變，主要是以多層無機鍍膜制程，將電變色層堆棧在薄膜太陽能電池鍍層上，組成一串聯的結構，如美國專利第5377037號。但由于無機電變色材料本質特性需高驅動電壓及高電荷密度，因此，該元件的明暗對比相對低，不易推廣到智能窗的應用。

另一趨勢是以染料敏化太陽能電池作為發電來源，如美國專利第6369934號。然而這種典型的結構對于實際開發應用方面仍有諸多問題亟待解決，像是光敏感層的穩定性或元件大面積化的可行性。

除此之外，目前已有結合電變色層與太陽能電池的多媒體顯示器，如美國專利第7205473號。但是，這種顯示器是將電變色元件與太陽能電池分開制作且分在不同區域，所以不利于元件大面積化的趨勢。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供一種多色系太陽光電電變色裝置，其能夠在一個元件的構造內，透過薄膜太陽能電池將光能轉為提供變色所需的電能，并通過薄膜太陽能電池間的電位差(potential?difference)，來達成多色系變色的效果。

本發明提出一種多色系太陽光電電變色裝置，包括一第一透明基板、相對的一第二透明基板、位于第一透明基板上的至少一光電致變色元件以及位于第一與第二透明基板之間的至少一變色元件。上述光電致變色元件包括數個薄膜太陽能電池以及至少一種電變色材料，其中電變色材料是位于薄膜太陽能電池上。所述薄膜太陽能電池之間具有不同的電位差，且各薄膜太陽能電池包括一第一正極、一光電轉換層與一第一負極，其中每一薄膜太陽能電池的第一正極與第一負極同時扮演所述光電致變色元件的正極及負極。至于變色元件則包括一第一電極與一第二電極，再加上位于第一電極與第二電極上的至少一種變色材料，其中具有不同的電位差的那些薄膜太陽能電池的第一負極分別連至變色元件的第一電極與第二電極。

在本發明的一實施例中，上述薄膜太陽能電池中具有電位差的彼此串聯。

在本發明的一實施例中，上述第一電極與第二電極可全部位于第一透明基板上、全部位于第二透明基板上；或者分別位于第二透明基板與第一透明基板上。

在本發明的一實施例中，上述第一電極與第二電極包括不同的圖案化結構。

在本發明的一實施例中，上述薄膜太陽能電池包括呈矩陣排列或呈條狀排列。

在本發明的一實施例中，上述電變色材料或變色元件的所述變色材料包括位于第一與第二透明基板之間的液狀或膠狀電變色溶液，其成分包括氧化/還原型有機小分子電變色材料。