[發明專利]一種自驅動整合式光致電變色組件節能玻璃

有效

• 申請號: 202011127650.4
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112260617B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 呂文龍;陳信偉;李鑫
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: H02S20/26
• 分類號: H02S20/26;H01L51/42;G02F1/153;G02F1/1524
• 代理公司: 廈門南強之路專利事務所(普通合伙) 35200
• 代理人: 馬應森

一種自驅動整合式光致電變色組件節能玻璃，涉及電致變色器件。所述自驅動整合式光致電變色組件節能玻璃包括玻璃基底層和兩層導電電極層；玻璃基底層設在兩層導電電極層的任一外側，兩層導電電極層間設有鈣鈦礦太陽能電池部分和電致變色器件部分，兩部分通過激光切割區域進行分離；鈣鈦礦太陽能電池部分依次設有電子傳輸層、鈣鈦礦薄膜層和空穴傳輸層；電致變色器件部分依次設有電致變色層、鋰離子導體層和儲鋰層，鋰離子導體層設在電致變色層和儲鋰層之間。制備方法簡單，鈣鈦礦電池和電致變色變色區域的圖案分配可根據實際需要在一個平面上進行自由組合和排布，不會互相影響，能發揮自身發電狀態與光穿透度調控，優化能源與光學調控管理。

技術領域

本發明涉及電致變色器件，尤其是涉及將鈣鈦礦太陽能電池作為電驅動源與電致變色節能玻璃進行系統整合的一種自驅動整合式光致電變色組件節能玻璃。

背景技術

近年來，由于人類大量使用石化能源等非再生能源，造成大量的二氧化碳溫室氣體排放導致嚴重的溫室效應，地球的年均溫度在工業革命后開始不斷攀高，導致極端氣候發生，造成夏天溫度創歷史新高，且冬天溫度創歷史新低，故如何有效降低對石化能源的依賴與提高可再生能源的發電比例已逐漸成為人類社會重要的發展方向。然而，在可再生能源逐步取代傳統石化能源的過渡期中，如何有效提高能源使用效率將是另一個重要的課題，因此發展節能科技將會是新的產業發展方向。尤其是，由于人類社會的經濟活動主要是在建筑物內，如何提高建筑物的能源利用效率便成為了主要的研究課題，例如人工智能物聯網(AIOT)等節能智慧建筑的產業發展等。根據美國能源局的資料，一棟建筑物若將節能玻璃導入后將能有效降低20％的空調能源耗能，達到省能效果(etal.MohamedHamdy.Comparison of the energy saving potential of adaptive andcontrollable smart windows:A state-of-the-art review and simulation studiesof thermochromic,photochromic and electrochromic technologies[J].Solar EnergyMaterials and Solar Cells:2019,200:109828)。

節能玻璃分為不可調控的節能玻璃與可調控光穿透度的節能玻璃，不可調控的節能玻璃是類似于車用隔熱紙等將紫外光與紅外光進行隔絕，以降低空間內不必要的輻射熱從而降低空間內對空調的需求。然而隔熱紙等薄膜由于顏色不可調控，同時無法進行穿透度的控制，故在冬天需要太陽光等外部輻射熱以降低空間內對暖氣的需求時，并不能提供相關的幫助，而可調控光穿透度的節能玻璃則可以有效降低空間內對于暖氣的需求且在近年來開始流行。此類型稱作電致變色節能玻璃，按照工作機制可以分為三種：第一種為傳統液晶式，只能使用電源開關進調控白色霧化玻璃與透明玻璃；第二種為分布式顆粒化合物式(SPD,suspension particle device),其機制類似于傳統液晶，在施加偏壓之下將玻璃顏色加深至深藍色；以上兩種工作機制皆需要大于70V以上的電壓才能夠進行顏色控制與變化；第三種為基于無機氧化半導體的變色玻璃，第三種變色玻璃的工作機制為：使用WO₃或是NiO等無機半導體材料作為工作電極，在電極進行氧化還原反應之下其晶格內由于Li離子等進出造成顏色變化。(HoKuo-Chuan,Chen Hsin-Wei,Hsu Chih-Yu.Photoelectrochromic Materials and Devices,Wiley,2015:593-621)該種變色玻璃所需要的工作電壓通常在3V之下，且由于氧化還原程度的不同將存在中間態，通過中間態的不一致來控制顏色透過的深淺度。該種變色玻璃已經廣泛使用在高級汽車(寶馬，奔馳和奧迪等)的后視鏡，主要功用為降低后方車輛前車燈引發的眩光現象。另外，波音飛機787客機等機艙的窗戶也已導入此種電致變色玻璃，除了可以降低機械式窗簾的使用頻率之外，也能控制窗外的太陽光達到更好的視覺采光效果。