CN109557739A - 一种光驱动电致变色器件及其制备方法 - Google Patents

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刘有
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黄红艳
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Abstract

本发明公开了一种光驱动电致变色器件及其制备方法。该光驱动电致变色器件包括:相对设置且电性连接的第一电极层和第二电极层;在第一电极层靠近第二电极层一侧依次层叠设置的第一载流子功能层、光电转换层、第二载流子功能层以及电致变色层。本发明的技术方案提供了一种包括第一电极层和第二电极层的二电极的光驱动电致变色器件,由此可简化光驱动电致变色器件的器件结构,从而可简化其制备方法,有利于降低光驱动电致变色器件的成本。

Description

一种光驱动电致变色器件及其制备方法
技术领域
本发明实施例涉及电致变色技术领域,尤其涉及一种光驱动电致变色器件及其制备方法。
背景技术
电致变色是指材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象,在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。具有电致变色性能的材料称为电致变色材料,用电致变色材料做成的器件称为电致变色器件。目前,电致变色器件已应用到建筑、汽车以及飞机等的窗户玻璃中。
传统的电致变色器件主要以外电路提供的直流电压直接进行驱动以变色,电致变色器件与外电路的电性连接通常以四电极连接的方式实现。为了顺应节能环保的需求,可利用太阳电池为电致变色器件提供电压,即形成光驱动电致变色器件,该光驱动电致变色器件的结构通常包括至少三个电极层,由此导致光驱动电致变色器件的结构较复杂、制备方法繁琐以及制作成本较高。
发明内容
本发明提供一种光驱动电致变色器件及其制备方法,以简化光驱动电致变色器件的器件结构,从而可简化其制备方法,有利于降低光驱动电致变色器件的成本。
本发明实施例提出一种光驱动电致变色器件,该光驱动电致变色器件包括:
相对设置且电性连接的第一电极层和第二电极层;
在所述第一电极层靠近所述第二电极层一侧依次层叠设置的第一载流子功能层、光电转换层、第二载流子功能层以及电致变色层。
进一步地,所述第一载流子功能层包括电子传输层,所述第二载流子功能层包括空穴传输层;
或者,所述第一载流子功能层包括空穴传输层,所述第二载流子功能层包括电子传输层。
进一步地,所述电子传输层的材料包括致密氧化钛、介孔氧化钛、氧化锡、氧化锌、富勒烯、富勒烯的衍生物以及非富勒烯中的至少一种。
进一步地,所述空穴传输层的材料包括苯胺类材料、咔唑类材料、酞菁类材料、吩噻嗪类材料、吩噁嗪类材料或噻吩类材料中的至少一种。
进一步地,所述光电转换层的材料包括ABX3型钙钛矿材料、有机异质结材料和染料敏化光电转换材料中的至少一种;
其中,所述ABX3型钙钛矿材料中,A代表正一价离子,B代表正二价离子,X代表负一价离子。
进一步地,所述ABX3型钙钛矿材料中,A包括铯离子(Cs+)、甲胺离子(CH3NH3 +)以及甲脒离子(NH2CH=NH2 +)中的至少一种;B包括铅离子(Pb2+)、锡离子(Sn2+)、锗离子(Ge2+)中的至少一种;X包括碘离子(I-)、溴离子(Br-)、氯离子(Cl-)以及氟离子(F-)中的至少一种;
所述有机给受体混合异质结材料包括给体材料和受体材料,所述给体材料包括并五苯类材料、酞菁类材料、卟啉类材料、噻吩类材料、噻唑类材料以及噻唑类的衍生物中的至少一种;所述受体材料包括富勒烯类材料、苝酰亚胺类材料、聚苯并咪唑类材料、邻菲罗啉类材料、己基N环化聚酰亚胺材料以及富勒烯的衍生物中的至少一种。
进一步地,所述电致变色层的材料包括C1、C2、C3以及C4;
其中,C1代表电致变色材料,包括紫精类材料、噻吩类材料、吡喃类材料、偶氮化合物类材料、苯胺类材料以及过渡金属氧化物类材料中的至少一种;C2代表铁(II)-铁(III)类离子价态转换材料、钌(II)-钌(III)类离子价态转换材料或钴(II)-钴(III)类离子价态转换材料,包括所述铁(II)-铁(III)类离子价态转换材料的二茂类材料、所述钌(II)-钌(III)类离子价态转换材料的二茂类材料、所述钴(II)-钴(III)类离子价态转换材料的二茂类材料、所述铁(II)-铁(III)类离子价态转换材料的三(2,2'-二吡啶)类材料、所述钌(II)-钌(III)类离子价态转换材料的三(2,2'-二吡啶)类材料、所述钴(II)-钴(III)类离子价态转换材料的三(2,2'-二吡啶)类材料中的至少一种;C3代表聚合物凝胶材料;C4代表离子液体材料。
进一步地,所述电致变色层为凝胶状电致变色层。
进一步地,该光驱动电致变色器件还包括离子传导层和离子存储层;
所述离子传导层和所述离子存储层位于所述电致变色层与所述第二电极层之间,且沿所述电致变色层指向所述第二电极层的方向层叠设置。
进一步地,该光驱动电致变色器件还包括第一基板和第二基板;
其中,所述第一电极层形成于所述第一基板靠近所述第二基板的一侧,所述第二电极层形成于所述第二基板靠近所述第一基板的一侧。
进一步地,所述第一电极层与所述第二电极层通过导电胶电性连接,或者所述第一电极层与所述第二电极层通过导线电性连接。
本发明实施例还提供了一种光驱动电致变色器件的制备方法,该制备方法用于形成上述任一种光驱动电致变色器件,该制备方法包括:
提供第一电极层;
在所述第一电极层的一侧依次形成第一载流子功能层、光电转换层和第二载流子功能层;
提供第二电极层;
在所述第二电极层的一侧形成电致变色层;
将所述电致变色层远离所述第二电极层的一侧贴合至所述第二载流子功能层远离所述第一电极层的一侧;
电连接所述第一电极层与所述第二电极层。
进一步地,在所述第一电极层的一侧依次形成第一载流子功能层、光电转换层和第二载流子功能层包括:
采用溶液法在所述第一电极层的一侧依次形成所述第一载流子功能层、所述光电转换层和所述第二载流子功能层;
在所述第二电极层的一侧形成电致变色层包括:
采用溶液法在所述第二电极层的一侧形成电致变色层。
进一步地,所述溶液法包括旋涂、印刷、刮涂、喷涂、滴涂、浸泡中的至少一种。
进一步地,所述提供第一电极层包括:提供第一基板;
其中,所述第一基板的一侧形成有所述第一电极层;
所述提供第二电极层包括:提供第二基板;
其中,所述第二基板的一侧形成有所述第二电极层。
进一步地,在所述第二电极层的一侧形成电致变色层之前还包括:
在所述第二电极的一侧形成离子存储层;
在所述离子存储层远离所述第二电极层的一侧形成离子传导层;
所述在所述第二电极层的一侧形成电致变色层包括:
在所述离子传导层远离所述离子存储层的一侧形成电致变色层。
本发明实施例还提供了另一种光驱动电致变色器件的制备方法,该制备方法也用于形成上述任一种光驱动电致变色器件,该制备方法包括:
提供第一电极层;
在所述第一电极层的一侧依次形成第一载流子功能层、光电转换层、第二载流子功能层和电致变色层;
在所述电致变色层远离所述第一电极层的一侧提供第二电极层;
电连接所述第一电极层与所述第二电极层。
本发明实施例提供了一种二电极的光驱动电致变色器件,通过设置相对设置且电性连接的第一电极层和第二电极层;在第一电极层靠近第二电极层一侧依次层叠设置的第一载流子功能层、光电转换层、第二载流子功能层以及电致变色层,可简化光驱动电致变色器件的器件结构,从而可简化其制备方法,有利于降低电致变色器件的成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种光驱动电致变色器件的结构示意图;
图2是本发明实施例提供的另一种光驱动电致变色器件的结构示意图;
图3是本发明实施例提供的又一种光驱动电致变色器件的结构示意图;
图4是本发明实施例提供的又一种光驱动电致变色器件的结构示意图;
图5是本发明实施例提供的一种光驱动电致变色器件的制备方法的流程示意图;
图6是本发明实施例提供的另一种光驱动电致变色器件的制备方法的流程示意图;
图7是本发明实施例提供的又一种光驱动电致变色器件的制备方法的流程示意图;
图8是本发明实施例提供的又一种光驱动电致变色器件的制备方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是,此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明,而非对本发明的限定。另外还需要说明的是,为了便于描述,附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
实施例
图1是本发明实施例提供的一种光驱动电致变色器件的结构示意图。参照图1,该光驱动电致变色器件10包括:相对设置且电性连接的第一电极层110和第二电极层120;在第一电极层110靠近第二电极层120一侧依次层叠设置的第一载流子功能层130、光电转换层140、第二载流子功能层150以及电致变色层160。
其中,第一电极层110与第二电极层120通过电路结构190电性连接。电路结构190可用于传输载流子(这里可理解为电子和空穴),由此形成载流子传输回路。
其中,第一电极层110和第二电极层120均为透明电极层,其光透过率等于或者大于80%。示例性的,第一电极层110和第二电极层120的材料可为氧化铟锡、氧化氟锡或本领域技术人员可知的其他类型的透明导电膜层。本实施例中的光驱动电致变色器件10仅包括二个电极,可有效简化器件结构,从而有利于简化制备方法,即简化加工工序,有利于降低成本。
其中,第一载流子功能层130和第二载流子功能层150的设置可有利于提高光电转换层140的载流子抽取速率,有利于提高光电转换层140的光电转换效率,有利于提高光生电流(可理解为太阳电池的短路电流密度)和光生电压(可理解为太阳电池的开路电压)。该光生电流和光生电压用于给电致变色层160供电,即该光生电流和光生电压可看作电致变色层160的供电电源信号,当供电电源信号发生变化时,电致变色层160的颜色随之变化,对应该电致变色层160的透光度发生变化;而供电电源信号的变化是由照射到该光驱动电致变色器件10上的光照强度的变化引起的,由此,该光驱动电致变色器件10可根据光照强度(可理解为环境光或太阳光的强度)发生透光度的变化,从而有利于实现透光度的自动调节或智能调节;将该光驱动电致变色器件10应用于建筑物的玻璃时,便于实现室内采光度和室内温度的调节和控制,以满足用户对室内环境的要求,且节省能源、智能环保。
可选的,第一载流子功能层130包括电子传输层,第二载流子功能层150包括空穴传输层;或者,第一载流子功能层130包括空穴传输层,第二载流子功能层150包括电子传输层。
如此设置,可利用电子传输层提高电子的抽取速率,利用空穴传输层提高空穴的抽取速率,从而可提高光电转换层140的光电转换效率。
示例性的,第一载流子功能层130包括电子传输层,第二载流子功能层150包括空穴传输层时,电子按照光电转换层140、第一载流子功能层130、第一电极层110、电路结构190、第二电极层120、电致变色层160以及第二载流子功能层150的顺序依次传输,形成导电回路。
示例性的,第一载流子功能层130包括空穴传输层,第二载流子功能层150包括电子传输层时,电子按照光电转换层140、第二载流子功能层150、电致变色层160、第二电极层120、电路结构190、第一电极层110以及第一载流子功能层130的顺序依次传输,形成导电回路。
需要说明的是,第一载流子功能层130和第二载流子功能层150还可包括本领域技术人员可知的其他膜层,本发明实施例对此不作限定。
可选的,电子传输层的材料包括致密氧化钛、介孔氧化钛、氧化锡、氧化锌、富勒烯、富勒烯的衍生物以及非富勒烯中的至少一种。
如此,可利用上述材料提高电子的抽取速率。
需要说明的是,电子传输层还可包括本领域技术人员可知的其他种类的材料,本发明是实施例对此不作限定。
可选的,空穴传输层的材料包括苯胺类材料、咔唑类材料、酞菁类材料、吩噻嗪类材料、吩噁嗪类材料或噻吩类材料中的至少一种。如此,可利用上述材料提高空穴的抽取速率。
需要说明的是,空穴传输层还可包括本领域技术人员可知的其他种类的材料,空穴传输层的材料可形成小分子或聚合物结构,本发明实施例对此不作限定。
其中,光电转换层140用于将光能转换为电能,如上文所示,当光照射到光电转换层140时,光电转化层140中产生电子和空穴,并分别向两个电极层(包括第一电极层110和第二电极层120)传输,从而输出光生电流和光生电压,即产生电能;该电能用于为电致变色层160供电。
可选的,光电转换层140的材料包括ABX3型钙钛矿材料;其中,A代表正一价离子,B代表正二价离子,X代表负一价离子。
如此,光电转换层140为固态膜层,有利于确保光驱动电致变色器件10的器件整体结构稳定性。
需要说明的是,该光电转换层140可利用全透明或半透明的ABX3型钙钛矿材料制备而成,本发明实施例对此不作限定。
可选的,ABX3型钙钛矿材料中,A包括铯离子(Cs+)、甲胺离子(CH3NH3 +)以及甲脒离子(NH2CH=NH2 +)中的至少一种;B包括铅离子(Pb2+)、锡离子(Sn2+)、锗离子(Ge2+)中的至少一种;X包括碘离子(I-)、溴离子(Br-)、氯离子(Cl-)以及氟离子(F-)中的至少一种。如此,上述材料可组合形成透明或半透明的光电转换层140,该光电转换层140仅吸收紫外波段的光线,可以选择性地透过可见光和红外波段的光线,由此,将该光驱动电致变色器件10制备形成智能玻璃,并将该智能玻璃应用于建筑、航空、汽车等产业领域时,可使紫外波段的光线被智能玻璃吸收,而可见光和红外波段的光线可通过智能玻璃透射,由此,有利于确保室内的采光度和热量供给。
需要说明的是,还可采用本领域技术人员可知的其他离子构成上述ABX3型钙钛矿材料,本发明实施例对此不作限定。
可选的,光电转换层140的材料包括有机给受体异质结材料,该有机给受体混合异质结材料包括给体材料和受体材料,给体材料包括并五苯类材料、酞菁类材料、卟啉类材料、噻吩类材料、噻唑类材料以及噻唑类的衍生物中的至少一种;受体材料包括富勒烯类材料、苝酰亚胺类材料、聚苯并咪唑类材料、邻菲罗啉类材料、己基N环化聚酰亚胺材料以及富勒烯的衍生物中的至少一种。
如此,可形成有机异质结电池的光电转换膜层。
可选的,光电转换层140的材料包括染料敏化光电转换材料。
如此,可形成染料敏化光电转换膜层。
可选的,光电转换层140可包括ABX3型钙钛矿材料、有机给受体混合异质结材料和染料敏化光电转换材料中的至少一种,光电转换层140的膜层结构可为多层结构,由此可形成叠层电池,便于提高光电转换效率。
需要说明的是,光电转换层140的材料还可为其他类型的具有光电转换功能的材料,本发明实施例对此不作限定。可选的,电致变色层160的材料包括C1、C2、C3以及C4;其中,C1代表电致变色材料,包括紫精类材料、噻吩类材料、吡喃类材料、偶氮化合物类材料、苯胺类材料以及过渡金属氧化物类材料中的至少一种;C2代表铁(II)-铁(III)类离子价态转换材料、钌(II)-钌(III)类离子价态转换材料或钴(II)-钴(III)类离子价态转换材料,包括所述铁(II)-铁(III)类离子价态转换材料的二茂类材料、所述钌(II)-钌(III)类离子价态转换材料的二茂类材料、所述钴(II)-钴(III)类离子价态转换材料的二茂类材料、所述铁(II)-铁(III)类离子价态转换材料的三(2,2'-二吡啶)类材料、所述钌(II)-钌(III)类离子价态转换材料的三(2,2'-二吡啶)类材料、所述钴(II)-钴(III)类离子价态转换材料的三(2,2'-二吡啶)类材料材料中的至少一种;C3代表聚合物凝胶材料;C4代表离子液体材料。
由此,上述电致变色材料、离子价态转换材料、聚合物凝胶材料以及离子液体材料混合形成电致变色层160,该电致变色层160为一体式电致变色层,可实现传统的电致变色器件的功能,由此,可形成仅具有二个电极层的一体化的光驱动电致变色器件10,从而器件结构简单、用才少、成本低,且整体厚度较薄、重量轻,便于实现轻薄化设计。
需要说明的是,电致变色层160的材料还可包括本领域技术人员可知的其他材料,本发明实施例对此不作限定。
可选的,电致变色层160为凝胶状电致变色层。
如此,电致变色层160具有胶黏性,可利用电致变色层160将第二电极层120与第二载流子功能层150胶黏贴合以形成光驱动电致变色器件10,从而光驱动电致变色器件10的形成方式简单。
可选的,图2是本发明实施例提供的另一种光驱动电致变色器件的结构示意图,参照图2,该光驱动电致变色器件10还包括离子传导层162和离子存储层164;离子传导层162和离子存储层164位于电致变色层160与第二电极层120之间,且沿电致变色层160指向第二电极层120的方向层叠设置。
如此,上述电致变色层160、离子传导层162以及离子存储层164的叠层结构对应传统的电致变色器件中的叠层结构,即本发明的二电极的结构不仅适用于一体式的电致变色器件,还适用于叠层结构的电致变色器件。
需要说明的是,本发明实施例提供的光驱动电致变色器件10还可包括传统的电致变色器件中的除电极层之外的其他结构层,本发明实施例对此不作限定。
可选的,图3是本发明实施例提供的又一种光驱动电致变色器件的结构示意图,图4是本发明实施例提供的又一种光驱动电致变色器件的结构示意图。参照图3或图4,该光驱动电致变色器件10还包括第一基板170和第二基板180;其中,第一电极层110形成于第一基板170靠近第二基板180的一侧,第二电极层120形成于第二基板180靠近第一基板170的一侧。
其中,第一基板170和第二基板180可用于固定支撑整个光驱动电致变色器件10,从而有利于确保该光驱动电致变色器件10的整体结构稳定性。
示例性的,第一基板170和第二基板180均为光透过率较高(示例性的,等于或者大于80%)的玻璃基板。
需要说明的是,第一基板170和第二基板180还可选用本领域技术人员可知的其他类型的透明基板,本发明实施例对此不作限定。
可选的,继续参照图1-图4任一图,电路结构190可为导电胶或导线,从而,第一电极层110与第二电极层120通过导电胶电性连接,或者第一电极层110与第二电极层120通过导线电性连接。
如此,可使电路结构190的结构简单,从而有利于实现第一电极层110与第二电极层120之间通过较简单的方式进行电性连接。
需要说明的是,第一电极层110和第二电极层120之间还可通过本领域技术人员可知的其他方式实现电性连接,本发明实施例对此不作限定。
基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种光驱动电致变色器件的制备方法,该光驱动电致变色器件制备方法用于形成上述实施方式提供的任一种光驱动电致变色器件,因此,该光驱动电致变色器件的制备方法也具有上述实施方式中的光驱动电致变色器件所具有的有益效果,相同之处可参照上文内容理解,下文中不再赘述。
示例性的,图5是本发明实施例提供的一种光驱动电致变色器件的制备方法的流程示意图,对应形成图1或图3示出的光驱动电致变色器件10。参照图5,该光驱动电致变色器件的制备方法包括:
S51、提供第一电极层。
其中,第一电极层可为透明电极层。示例性的,该步骤可包括通过真空蒸镀法或溶液法形成第一电极层,还可包括直接购买具有电极层的衬底基板,并利用该衬底基板上的电极层作为第一电极层。
S52、在第一电极层的一侧依次形成第一载流子功能层、光电转换层和第二载流子功能层。
其中,第一载流子功能层、光电转换层和第二载流子功能层的形成方式可包括真空蒸镀法或溶液法,本实施例对此不作限定。
S53、提供第二电极层。
其中,第二电极层为透明电极层。示例性的,该步骤可包括通过真空蒸镀法或溶液法形成第二电极层,还可包括直接购买具有电极层的衬底基板,并利用该衬底基板上的电极层作为第二电极层。
需要说明的是,S51与S53中具有电极层的衬底基板可为FTO玻璃(即表面镀有氧化氟锡导电层的玻璃)、ITO玻璃(即表面镀有氧化铟锡导电层的玻璃)或本领域技术人员可知的其他类型的导电玻璃或导电衬底基板,本发明实施例对此不作限定。
S54、在第二电极层的一侧形成电致变色层。
其中,该步骤可包括采用溶液法或真空蒸镀法形成电致变色层。
示例性的,电致变色层为凝胶状电致变色层,可步骤可包括将凝胶状电致变色层涂覆至第二电极层的一侧。
S55、将电致变色层远离第二电极层的一侧贴合至第二载流子功能层远离第一电极层的一侧。
其中,第二载流子功能层与电致变色层接触。
示例性的,电致变色层为凝胶状电致变色层,第二载流子功能层被压至电致变色层远离第二电极层的一侧,也可理解为第二电极层与第二载流子功能层通过凝胶状电致变色层的胶黏作用粘合在一起。
S56、电连接第一电极层与第二电极层。
其中,通过导电胶或导线将第一电极层与第二电极层电性连接。
至此,形成光驱动电致变色器件。
由此,该光驱动电致变色器件仅包括二个电极层,且仅利用单层的电致变色层实现电致变色功能,由此光驱动电致变色器件的整体结构简单,其制备方法中的步骤较少,即可简化光驱动电致变色器件的加工工序,可降低整体材料用量,从而有利于降低光驱动电致变色器件的成本。
需要说明的是,上述仅示例性的示出了先执行S51和S52,后执行S53和S54,但并非对本发明实施例提供的光驱动电致变色器件的制备方法的限定。在其他实施方式中,还可以先执行S53和S54,后执行S51和S52,本发明实施例对此不作限定。
此外,需要说明的是,当电致变色层为凝胶状电致变色层时,S54还可为在第二载流子功能层远离第一电极层的一侧涂覆形成电致变色层,具体可参照下文图8示出的光驱动电致变色器件的制备方法,在此不详述。
可选的,图6是本发明实施例提供的另一种光驱动电致变色器件的制备方法的流程示意图,示例性的示出了采用全溶液法制备光驱动电致变色器件的流程,用于形成图1或图3示出的光驱动电致变色器件。参照图6,该光驱动电致变色器件的制备方法可包括:
S61、提供第一电极层。
可选的,提供第一电极层包括:提供第一基板;其中,第一基板的一侧形成有第一电极层。
示例性的,该步骤可包括提供FTO玻璃、ITO玻璃或本领域技术人员可知的其他类型的透明导电基板。
S62、采用溶液法在第一电极层的一侧依次形成第一载流子功能层、光电转换层和第二载流子功能层。
其中,通过溶液法形成上述各功能层,可降低制备成本,利于实现光驱动电致变色器件的成本控制和规模化生产。
S63、提供第二电极层。
可选的,提供第二电极层包括:提供第二基板;其中,第二基板的一侧形成有第二电极层。
示例性的,该步骤可包括提供FTO玻璃、ITO玻璃或本领域技术人员可知的其他类型的透明导电基板。
S64、采用溶液法在第二电极层的一侧形成电致变色层。
其中,电致变色层的材料由电致变色材料、离子价态转换材料、聚合物凝胶材料以及离子液体材料混合而成,可形成一凝胶状的电致变色材料。
该步骤可包括将凝胶状的电致变色材料涂覆至第二电极层的一侧。
S65、将电致变色层远离第二电极层的一侧贴合至第二载流子功能层远离第一电极层的一侧。
S66、电连接第一电极层与第二电极层。
至此,形成光驱动电致变色器件。
如此,图6示出的光驱动电致变色器件的制备方法采用全溶液的加工方式形成光驱动电致变色器件,从而方法简便、制备成本低,有利于实现该光驱动电致变色器件的规模化生产和成本控制。
需要说明的是,图6中S63和S64也可先于S61和S62执行,本发明实施例对此不作限定。
可选的,图6示出的光驱动电致变色器件的制备方法中,溶液法包括旋涂、印刷、刮涂、喷涂、滴涂、浸泡中的至少一种。
如此,可提高制备工艺选用的灵活性。
需要说明的是,溶液法还可包括本领域技术人员可知的其他方式的溶液法,本发明实施例对此不作限定。
可选的,图7是本发明实施例提供的又一种光驱动电致变色器件的制备方法的流程示意图,用于形成图2或图4所示的光驱动电致变色器件。参照图7,该光驱动电致变色器件的制备方法可包括:
S71、提供第一电极层。
S72、在第一电极层的一侧依次形成第一载流子功能层、光电转换层和第二载流子功能层。
S73、提供第二电极层。
S74、在第二电极的一侧形成离子存储层。
其中,离子存储层可为本领域技术人员可知的任一种离子存储层,本发明实施例对此不再赘述也不作限定。该步骤可包括采用真空蒸镀法或溶液法形成离子存储层,本发明实施例对此不作限定。
S75、在离子存储层远离第二电极层的一侧形成离子传导层。
其中,离子传导层可为本领域技术人员可知的任一种离子传导层,本发明实施例对此不再赘述也不作限定。该步骤可包括采用真空蒸镀法或溶液法形成离子传导层,本发明实施例对此不作限定。
S76、在离子传导层远离离子存储层的一侧形成电致变色层。
其中,该电致变色层为传统叠层电致变色器件中的电致变色层,本发明实施例对此不再赘述也不作限定。该步骤可包括采用真空蒸镀法或溶液法形成该电致变色层,本发明实施例对此不作限定。
S77、将电致变色层远离第二电极层的一侧贴合至第二载流子功能层远离第一电极层的一侧。
S78、电连接第一电极层与第二电极层。
至此,形成光驱动电致变色器件。
需要说明的是,图7中S73和S74也可先于S71和S72执行,本发明实施例对此不作限定。
上述图5-图7示出的光驱动电致变色器件的制备方法的相同之处在于:先单独形成具有电致变色功能的膜层(可包括电致变色层、离子存储层以及离子传导层)与具有光电转换功能的膜层及光电转换相关的辅助膜层(可包括光电转换层、第一载流子功能层和第二载流子功能层),后将上述具有不同功能的膜层贴合以形成完整的光驱动电致变色器件。
下面示例性的示出光驱动电致变色器件的另一种制备方法,该制备方法可包括在同一电极层的一侧顺序形成具有电致变色功能的膜层、具有光电转换功能及光电转换相关辅助功能的膜层以及另一电极层;或者包括在同一电极层的一侧顺序形成具有光电转换功能及光电转换相关辅助功能的膜层、具有电致变色功能的膜层以及另一电极层,下文中以后者为例说明该制备方法的流程。
示例性的,图8是本发明实施例提供的又一种光驱动电致变色器件的制备方法的流程示意图,该光驱动电致变色器件的制备方法包括:
S81、提供第一电极层。
S82、在第一电极层的一侧依次形成第一载流子功能层、光电转换层、第二载流子功能层和电致变色层。
其中,该步骤可采用全溶液方式执行。
S83、在电致变色层远离第一电极层的一侧提供第二电极层。
其中,第二电极层可通过物理成膜方式或化学成膜方式,沉积在电致变色层远离第一电极层的一侧;或者,第二电极层可为形成于衬底基板上的导电层,该步骤可包括提供透明导电基板。
示例性的,电致变色层为凝胶状电致变色层,S83和S84还可理解为先将该凝胶状电致变色层涂覆至第二载流子功能层远离光电转换层的一侧,后将第二电极层贴合至电致变色层远离第二载流子功能层的一侧。
可以理解的是,该步骤之后,还可包括依次形成离子传导层和离子存储层。
S84、电连接第一电极层与第二电极层。
至此,形成光驱动电致变色器件。
本发明实施例提供的二个电极的一体式的光驱动电致变色器件的器件结构简单、制备方法简便、材料用量少、成本低且便于实现轻薄化设计。
注意,上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解,本发明不限于这里所述的特定实施例,对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此,虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明,但是本发明不仅仅限于以上实施例,在不脱离本发明构思的情况下,还可以包括更多其他等效实施例,而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (17)

1.一种光驱动电致变色器件,其特征在于,包括:
相对设置且电性连接的第一电极层和第二电极层;
在所述第一电极层靠近所述第二电极层一侧依次层叠设置的第一载流子功能层、光电转换层、第二载流子功能层以及电致变色层。
2.根据权利要求1所述的光驱动电致变色器件,其特征在于:
所述第一载流子功能层包括电子传输层,所述第二载流子功能层包括空穴传输层;
或者,所述第一载流子功能层包括空穴传输层,所述第二载流子功能层包括电子传输层。
3.根据权利要求2所述的光驱动电致变色器件,其特征在于,所述电子传输层的材料包括致密氧化钛、介孔氧化钛、氧化锡、氧化锌、富勒烯、富勒烯的衍生物以及非富勒烯中的至少一种。
4.根据权利要求2所述的光驱动电致变色器件,其特征在于,所述空穴传输层的材料包括苯胺类材料、咔唑类材料、酞菁类材料、吩噻嗪类材料、吩噁嗪类材料或噻吩类材料中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的光驱动电致变色器件,其特征在于,所述光电转换层的材料包括ABX3型钙钛矿材料、有机给受体混合异质结材料和染料敏化光电转换材料中的至少一种;
其中,所述ABX3型钙钛矿材料中,A代表正一价离子,B代表正二价离子,X代表负一价离子。
6.根据权利要求5所述的光驱动电致变色器件,其特征在于:
所述ABX3型钙钛矿材料中,A包括铯离子(Cs+)、甲胺离子(CH3NH3 +)以及甲脒离子(NH2CH=NH2 +)中的至少一种;B包括铅离子(Pb2+)、锡离子(Sn2+)、锗离子(Ge2+)中的至少一种;X包括碘离子(I-)、溴离子(Br-)、氯离子(Cl-)以及氟离子(F-)中的至少一种;
所述有机给受体混合异质结材料包括给体材料和受体材料,所述给体材料包括并五苯类材料、酞菁类材料、卟啉类材料、噻吩类材料、噻唑类材料以及噻唑类的衍生物中的至少一种;所述受体材料包括富勒烯类材料、苝酰亚胺类材料、聚苯并咪唑类材料、邻菲罗啉类材料、己基N环化聚酰亚胺材料以及富勒烯的衍生物中的至少一种。
7.根据权利要求1所述的光驱动电致变色器件,其特征在于,所述电致变色层的材料包括C1、C2、C3以及C4;
其中,C1代表电致变色材料,包括紫精类材料、噻吩类材料、吡喃类材料、偶氮化合物类材料、苯胺类材料以及过渡金属氧化物类材料中的至少一种;C2代表铁(II)-铁(III)类离子价态转换材料、钌(II)-钌(III)类离子价态转换材料或钴(II)-钴(III)类离子价态转换材料,包括所述铁(II)-铁(III)类离子价态转换材料的二茂类材料、所述钌(II)-钌(III)类离子价态转换材料的二茂类材料、所述钴(II)-钴(III)类离子价态转换材料的二茂类材料、所述铁(II)-铁(III)类离子价态转换材料的三(2,2'-二吡啶)类材料、所述钌(II)-钌(III)类离子价态转换材料的三(2,2'-二吡啶)类材料、所述钴(II)-钴(III)类离子价态转换材料的三(2,2'-二吡啶)类材料中的至少一种;C3代表聚合物凝胶材料;C4代表离子液体材料。
8.根据权利要求1所述的光驱动电致变色器件,其特征在于,所述电致变色层为凝胶状电致变色层。
9.根据权利要求1所述的光驱动电致变色器件,其特征在于,还包括离子传导层和离子存储层;
所述离子传导层和所述离子存储层位于所述电致变色层与所述第二电极层之间,且沿所述电致变色层指向所述第二电极层的方向层叠设置。
10.根据权利要求1所述的光驱动电致变色器件,其特征在于,还包括第一基板和第二基板;
其中,所述第一电极层形成于所述第一基板靠近所述第二基板的一侧,所述第二电极层形成于所述第二基板靠近所述第一基板的一侧。
11.根据权利要求1所述的光驱动电致变色器件,其特征在于,所述第一电极层与所述第二电极层通过导电胶电性连接,或者所述第一电极层与所述第二电极层通过导线电性连接。
12.一种光驱动电致变色器件的制备方法,其特征在于,用于形成权利要求1-11任一项所述的光驱动电致变色器件,所述制备方法包括:
提供第一电极层;
在所述第一电极层的一侧依次形成第一载流子功能层、光电转换层和第二载流子功能层;
提供第二电极层;
在所述第二电极层的一侧形成电致变色层;
将所述电致变色层远离所述第二电极层的一侧贴合至所述第二载流子功能层远离所述第一电极层的一侧;
电连接所述第一电极层与所述第二电极层。
13.根据权利要求12所述的光驱动电致变色器件的制备方法,其特征在于:
在所述第一电极层的一侧依次形成第一载流子功能层、光电转换层和第二载流子功能层包括:
采用溶液法在所述第一电极层的一侧依次形成所述第一载流子功能层、所述光电转换层和所述第二载流子功能层;
在所述第二电极层的一侧形成电致变色层包括:
采用溶液法在所述第二电极层的一侧形成电致变色层。
14.根据权利要求13所述的光驱动电致变色器件的制备方法,其特征在于,所述溶液法包括旋涂、印刷、刮涂、喷涂、滴涂、浸泡中的至少一种。
15.根据权利要求12所述的光驱动电致变色器件的制备方法,其特征在于:
所述提供第一电极层包括:提供第一基板;
其中,所述第一基板的一侧形成有所述第一电极层;
所述提供第二电极层包括:提供第二基板;
其中,所述第二基板的一侧形成有所述第二电极层。
16.根据权利要求12所述的光驱动电致变色器件的制备方法,其特征在于,在所述第二电极层的一侧形成电致变色层之前还包括:
在所述第二电极的一侧形成离子存储层;
在所述离子存储层远离所述第二电极层的一侧形成离子传导层;
所述在所述第二电极层的一侧形成电致变色层包括:
在所述离子传导层远离所述离子存储层的一侧形成电致变色层。
17.一种光驱动电致变色器件的制备方法,其特征在于,用于形成权利要求1-11任一项所述的光驱动电致变色器件,所述制备方法包括:
提供第一电极层;
在所述第一电极层的一侧依次形成第一载流子功能层、光电转换层、第二载流子功能层和电致变色层;
在所述电致变色层远离所述第一电极层的一侧提供第二电极层;
电连接所述第一电极层与所述第二电极层。
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