CN116382007A - 一种电致调控可见-近红外-中远红外器件及制备方法 - Google Patents
一种电致调控可见-近红外-中远红外器件及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种电致调控可见‑近红外‑中远红外器件及制备方法，属于电致变色器件技术领域，该器件包括依序层叠设置的第一红外透明基底层、第一电极层、电解质层、第二电极层、第二透明基底层；第一电极层包括外边框的导电材料和内工作区域的纳米级导电膜；电解质层为液相电解质层或凝胶相电解质层；第二电极层包括依序层叠设置的纳米级导电膜、电致变色层和透明导电层。通过叠加不同功能膜层，结合离子嵌入与金属沉积两种机理，采用电位控制使电致变色材料和电解质层协同作用，在实现对可见‑近红外‑中远红外多波段智能调控的基础上，同时获得高辐射制冷与低辐射保温功能。
Description
技术领域
本发明涉及电致变色器件技术领域，具体涉及一种电致调控可见-近红外-中远红外器件及制备方法。
背景技术
据统计，2019年全国建筑全过程的碳排放总量占全国碳排放总量的50.6％，其中运行阶段碳排放占建筑全过程碳排放的42.7％，同时建筑的供暖、制冷与通风系统等用以维持室内环境的舒适性方面的能耗相对较大。大量的能源消耗会对环境和社会发展等带来不利影响，因此，迫切需要通过科学技术创新来实现绿色节能建筑，提高能源效率、减少碳排放量。
电致变色材料是指在外加电场作用下，材料发生可逆的氧化还原反应，伴随着离子在材料中的嵌入脱出或是材料表面的金属沉积溶解，从而实现对可见光与近红外透过率的电致调控。基于此，电致变色智能窗户能够控制太阳辐射对室内的照明与升温，实现室内光线与温度的舒适性，具有巨大的市场前景与节能意义。
普朗克黑体辐射定律描述了在任意温度下，从一个黑体中发射出的电磁辐射的辐射率与频率之间的关系；同时随着物体的温度升高，最高辐射率向短波方向移动。处于室温附近的物体辐射能量主要集中在中远红外波段。中远红外波段中存在大气窗口，其中最宽的中远红外大气窗口在8-13微米处。通过大气窗口，物体发出的中远红外能够辐射到外太空(～3k)，达到辐射制冷的目的。又根据斯特藩-玻尔兹曼定律可知，单位时间内、单位面积的物体辐射功率正比于物体绝对温度的四次方和表面的辐射率。因此，在不依靠热对流和热传导改变物体温度的条件下，动态调节物体表面的辐射率，就能分别实现高辐射制冷和低辐射保温功能。辐射率可调的智能窗户应用于建筑领域，将进一步降低用于维持理想室内温度的能耗。公开号为CN111596496A的中国专利文献公开了一种可见-红外独立调控电致变色器件，该电致变色器件结构包括依序排布的第一透明电极、在高电压条件下仅调控可见光的第一电致变色层、在低电压条件下仅调控红外光透过率的第二电致变色层、离子传导层和第二透明电极，该发明通过设计能够调节可见光的第一电致变色层和只调控红外光的第二电致变色层，从而实现不同的电压下独立调控红外光和可见光的透过率；公开号为CN115167048A的中国专利文献公开了一种电致变色近红外反射调控器件，该电致变色近红外反射调控器件包括层叠设置的第一透明导电基板、有机电致变色层、电解质层和第二透明导电基板，在使用时，通过电源向第一透明导电基板和第二透明导电基板之间施加不同电压可实现对近红外反射率的动态调控。但是上述电致变色器件不能把可见与近红外的调控完全分立，且均不能实现辐射调温的功能。
发明内容
本发明提供了一种电致调控可见-近红外-中远红外器件，通过叠加不同功能膜层，结合离子嵌入与金属沉积两种机理，采用电位控制使电致变色材料和电解质层协同作用，在实现对可见-近红外-中远红外多波段智能调控的基础上，同时获得高辐射制冷与低辐射保温功能。
具体采用的技术方案如下：
一种电致调控可见-近红外-中远红外器件，包括依序层叠设置的第一红外透明基底层、第一电极层、电解质层、第二电极层和第二透明基底层；
第一电极层包括外边框的导电材料和内工作区域的纳米级导电膜；
电解质层为液相电解质层或凝胶相电解质层；
第二电极层包括依序层叠设置的纳米级导电膜、电致变色层和透明导电层，其中，纳米级导电膜与电解质层直接接触。
本发明主要通过对电解质层和电极层的设计，采用电位控制使电解质层和电极层之间协同作用，将电致变色和电致变辐射率结合在同一器件中，拓宽了电致调控的波长范围，实现了对可见-近红外-中远红外多波段智能调控，且在柔性条件下，该器件能够实现对太阳辐射带来的照明与升温的调制，同时通过辐射率的动态改变引入高辐射降温和低辐射保温功能。第一红外透明基底层相当于本发明器件的窗口，位于器件最外层，不影响电致调控产生的辐射率变化，第一电极层与第一红外透明基底层层叠设置，未对第一电极层施加负压时电极层表面预先沉积的纳米金属颗粒对中远红外产生高吸收，整体器件呈现高辐射制冷状态，在此前提下，对第二电极层施加负压，通过向第二电极层中嵌入离子和表面沉积金属，降低太阳光对室内的光照与升温；对第一电极层施加负压沉积金属后，表面连续的金属薄膜对中远红外高反射，器件呈现低辐射保温状态。
优选的，所述的第一红外透明基底层的中远红外透过率大于30％，材料选自聚乙烯、聚丙烯、硅或氧化硅中的至少一种；第一红外透明基底层相当于本发明器件的窗口，不影响电致调控产生的辐射率变化，用以在柔性基础上实现可见-近红外-中远红外透明；另外，不同材料对中远红外的吸收不同以及制备工艺不同，进而可用的基底厚度不同，进一步优选的，所述的第一红外透明基底层的厚度为0.005mm-0.4mm。
本发明将第一电极层分区域设置，外边框的导电材料实现导电、连通器件的功能即可，电解质中可电沉积的金属离子在内工作区域的纳米级导电膜上可逆沉积，优选的，纳米级导电膜的材质为石墨、铂、氧化铟锡或掺氟氧化锡中的至少一种，厚度为0.5nm-30nm，该厚度范围的导电膜能兼顾光学性能与电学性能，在尽可能高透光的基础上，提供足够多的缺陷与自由电子进行金属离子的还原与金属生长；同时在第二电极层中也不会完全覆盖下层的电致变色材料，可以在低过电位条件下进行锂离子的嵌入调制。
进一步优选的，所述的纳米级导电膜的材质为铂，厚度为0.5nm-4nm。
所述的液相电解质层为金属盐溶于有机溶剂所得的溶液，组分包括有机溶剂、第一类金属离子、第二类金属离子和卤素离子；所述的凝胶相电解质层在液相电解质层的基础上包含高分子以形成有机凝胶网络，为金属盐、有机溶剂和高分子形成的凝胶，组分包括高分子、有机溶剂、第一类金属离子、第二类金属离子和卤素离子。
优选的，金属盐的总浓度为0.05-0.2mol/L，高分子聚合物的加入量为液相电解质总质量的5-20％。
优选的，所述的有机溶剂包括丙烯碳酸酯、碳酸二甲酯、二甲基亚砜或乙烯碳酸酯中的至少一种；
第一类金属离子为可电沉积的金属离子，能够通过电化学作用在电极层表面上放电还原为金属原子并附着于电极层上，包括Ag+、Cu2+、Ni2+、Bi3+或Zn2+中的至少一种；
第二类金属离子为可进行电致变色的金属离子，在外加电场作用下能够在材料中嵌入脱出，包括Li+、Na+、Mg2+或Al3+中的至少一种；
卤素离子包括F-、Cl-、Br-或I-中的至少一种；
所述的高分子包括聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯或聚偏氟乙烯中的至少一种。
进一步优选的，有机溶剂为二甲基亚砜，第一类金属离子为Ag+和Cu2+，第二类金属离子为Li+，卤素离子为Br-。银作为高导电材料电沉积后具有高红外反射率，有利于实现低辐射；银铜共沉积可以细化晶粒，提高循环性能；Li+离子半径小，电致变色响应速度快；Br-在细化晶粒的同时，能够促进金属在正电位条件下的溶解速度。
第二电极层中，纳米级导电膜的定义与第一电极层中相同；电致变色层的材料可选用无机电致变色材料或有机电致变色材料；透明导电层的材质为氧化物或金属，具体为氧化铟锡、掺氟氧化锡、氧化铝锌、银纳米线或铜金属网格中的至少一种。
所述的无机电致变色材料包括WO3-x、NiO、Ni2O3、TiO2或普鲁士蓝中的至少一种，其中0≤x≤1；所述的有机电致变色材料包括聚吡咯、聚吡咯衍生物、聚噻吩、聚噻吩衍生物、聚苯胺、聚苯胺衍生物、紫罗精或紫罗精衍生物中的至少一种。
优选的，电致变色层的厚度为50-2000nm，不同电致变色材料的着色效率不同，如金属银着色效率高，约50nm基本能达到可见与近红外全不透；但一些材料的着色效率低，根据比尔朗伯定律，材料的吸光与厚度成正比，因此需要更厚的材料才能达到良好的光学调制；也存在一些材料具有开放的孔道、有利于离子脱嵌，如普鲁士蓝，加上材料粗糙度大，因此材料可能达到微米级厚度。
进一步优选的，当无机电致变色材料选自WO3-x时，第二电极层中还包括阻挡层，阻挡层设置于纳米级导电膜和电致变色层之间，厚度为1-30nm，材质为Si、SiO2-y、TiO2-y或Al2O3中的至少一种，其中0≤y＜2；阻挡层可以阻止电致变色层和电解质层的直接接触，提供离子通道，同时提供平整的表面在施加负偏压条件下沿着预先沉积的金属纳米颗粒生长为连续的金属薄膜。
透明导电层的厚度为60-700nm，透明导电层的厚度一方面取决于采用的材料，另一方面取决于应用场景。如果是金属材料制备的透明导电层，如银纳米线电极或铜金属网格电极，60nm已经完全满足电导需求，过厚反而会降低光学透过率；但对如FTO的透明导电薄膜，需要做到600-700nm才能取得良好的电导率。在应用场景方面，对于需要调节近红外的器件，则通过降低导电层厚度、牺牲电导率来提升近红外透过率。
优选的，第二透明基底层的材料为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或玻璃基板中的一种。
本发明还提供了所述的电致调控可见-近红外-中远红外器件的制备方法，包括以下步骤：
(1)将第一红外透明基底层和第二透明基底层清洗、干燥后备用；
(2)在第一红外透明基底层上在分区域制备得到第一电极层，在第二透明基底层上依次层叠制备透明导电层、电致变色层和纳米级导电膜，或者依次层叠制备透明导电层、电致变色层、阻挡层和纳米级导电膜，得到第二电极层；
(3)将金属盐和有机溶剂或者将金属盐、有机溶剂和高分子均匀混合，制备得到液相电解质或凝胶相电解质；将液相电解质或凝胶相电解质与带有第一电极层的第一红外透明基底层和带有第二电极层的第二透明基底层组装后，制备得到所述的电致调控可见-近红外-中远红外器件。
优选的，第一电极层的外边框利用磁控溅射、蒸镀或涂覆方法制备，内工作区域利用磁控溅射或蒸镀方法制备。
优选的，在第二透明基底层上通过磁控溅射方法依次层叠制备透明导电层、电致变色层和纳米级导电膜，或者通过磁控溅射方法依次层叠制备透明导电层、电致变色层、阻挡层和纳米级导电膜，得到第二电极层。
本发明还提供了所述的电致调控可见-近红外-中远红外器件在建筑节能领域中的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
(1)本发明通过对第二电极层的薄膜结构设计，将离子嵌入型和金属沉积型电致变色结合在同一电极中，并通过电位控制在不同电位进行不同类型的电致变色反应：低过电位发生离子嵌入、高过电位进行金属沉积，实现可见光与近红外的分立调控。这种调控机理与调制结果现目前未被报道过。
(2)本发明通过对器件的结构进行设计，叠加不同功能膜层，将器件的调制范围从可见-近红外拓展到中远红外，该器件在使用时可通过电源向第一红外透明基底层和第二透明基底层之间施加电压，并通过调控电压，协同离子嵌入与金属沉积实现可见与近红外分立调制，既能实现可见光和近红外的调控，也可调制中远红外的辐射率取得高辐射制冷与低辐射保温效果，本发明器件能够有效地降低能耗，实现多模式调制，对低碳节能提供了新思路。
(3)本发明提供的器件集合并且实现了包括：完全不阻隔太阳光的照明与升温、仅阻隔近红外的同时高辐射降温、完全阻隔可见与近红外光的同时高辐射降温、阻隔可见与近红外的同时低辐射保温这四种功能，在建筑节能等领域具有重要的应用价值。
(4)本发明制备的电致调控可见-近红外-中远红外器件在695nm可见光波段最大调控幅度为28.2％，1600nm近红外波段调控幅度为25.7％，中远红外实现的辐射率调控幅度为0.28，具有宽的调控波段范围与大的调制幅度。
(5)本发明提供的电致调控可见-近红外-中远红外器件的制备工艺简单、制备时间短、可重复性高，对大规模工业化生产与推广应用具有一定的意义。
附图说明
图1为本发明提供的电致调控可见-近红外-中远红外器件的结构图；
图2为实施例1的器件沉积银铜合金过程中对中远红外辐射率的调制效果图；
图3为实施例1的器件沉积银铜合金过程中通过中远红外成像仪测得的表观温度变化；
图4中的(a)为实施例2的器件在200nm-1600nm范围内不同状态下的透过率图谱，(b)为实施例2的器件2.5μm-25μm范围内在不同状态下的反射率图谱。
具体实施方式
下面结合实施例与附图，进一步阐明本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明，而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
实施例1
本实施例提供一种电致变辐射率的器件，从上到下依次包括第一红外透明基底层、第一电极层、液相电解质层、第二电极层、第二透明基底层。
所述第一红外透明基底层为聚乙烯(PE)，厚度为0.15mm，中远红外透过率可达80％；
第二透明基底层为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；
第一电极层包含外边框与被所述外边框限制的内工作区域，所述外边框为镀制或涂覆的导电材料铂(Pt)，所述工作区域镀制有纳米级导电膜，材料为铂(Pt)，厚度为3nm；
第二电极层为氧化铟锡(ITO)，厚度为200nm；
液相电解质中金属盐的总浓度为0.1mol/L，由硝酸银(AgNO3)和硝酸铜(Cu(NO3)2)溶于二甲基亚砜(DMSO)中得到，额外加入溴化锂(LiBr)促进合金的生长过程中得晶粒细化并促进金属溶解；
本实施例将PE/Pt(第一红外透明基底层与第一电极层)与PET/ITO(第二透明基底层与第二电极层，第二电极层暂未引入PB与Pt层，不能进行可见与近红外分立调控)合成器件，主要目的是确定基于PE材料与纳米级导电膜(铂)合成的器件能否在施加电压条件下进行银铜合金的可逆沉积与溶解，并体现出辐射率调制的效果。
图2为本实施例在第一电极层施加负电压时，银离子与铜离子得到电子被还原，在3nm的铂导电膜上沉积银铜合金，实现了从纳米颗粒对中远红外高吸收到连续金属薄膜对中远红外高反射的转变。体现在实时中远红外成像中则是热台与器件温度不变的情况下，器件向外辐射中远红外的能力降低，从高辐射制冷转变为低辐射保温，因此测得表观温度持续降低。如图3所示，表观温度在35秒内降低10摄氏度，从52.6摄氏度降低至42.6摄氏度。
在该实施例中能确定以3nm的铂导电膜作为第一电极层能够在负电位条件下延展生长银铜合金，实现高辐射和低辐射效果；同时也能确定PE材料作为第一红外透明基底层能将内侧的辐射率变化体现出来、并由红外探测器接收到。因此后续在PE和Pt作为第一红外透明基底层与第一电极层进行辐射率调控的基础上，将第二电极层从ITO改换为其他可以进行可见与近红外分段调控的结构，如实施例2中采用的ITO/PB/Pt，进而验证整个器件实现可见-近红外-中远红外宽光谱调控的可行性。
需要说明的是，在实施例1中采用的中远红外成像并测温的这种测试手段与实施例2中采用的中远红外反射率测试对材料辐射率变化的表征本质上是一样的。中远红外成像和反射率测试均有中远红外探测器，未沉积连续的金属膜时，纳米颗粒体现出高辐射，即是高吸收，对应在反射率中体现为低反射；一旦金属沉积，金属的高电子浓度和高电导在中远红外体现出高反射，对应材料的低吸收和低发射，因此在成像设备中温度低且图像暗。
实施例2
本实施例提供一种电致调控可见-近红外-中远红外器件，如图1所示，器件结构从上到下依次包括第一红外透明基底层、第一电极层、液相电解质层、第二电极层、第二透明基底层；
所述第一红外透明基底层为聚乙烯(PE)，厚度为0.15mm；
第二透明基底层为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)；
第一电极层包含外边框与被所述外边框限制的内工作区域，所述外边框为镀制或涂覆的导电材料铂(Pt)，所述工作区域镀制有纳米级导电膜，材料为铂(Pt)，厚度为3nm；
液相电解质中金属盐的总浓度为0.1mol/L，由硝酸银(AgNO3)和硝酸铜(Cu(NO3)2)溶于二甲基亚砜(DMSO)中得到，额外加入溴化锂(LiBr)促进合金的生长过程中得晶粒细化并促进金属溶解；
所述第二电极层自下而上包括透明导电层、电致变色层和纳米级导电膜，其中：
透明导电层为氧化铟锡(ITO)，厚度为200nm；
电致变色层为普鲁士蓝(PB)，厚度为800nm；
纳米级导电膜成分为铂(Pt)，厚度为2nm。
该电致调控可见-近红外-中远红外器件的制备方法为：
S1：选择两种基底材料作为第一红外透明基底层和第二透明基底层，依次用乙醇和去离子水超声清洗基底材料，用高纯氮气吹干、备用；
S2：在第一红外透明基底层表面叠置掩膜、覆盖内工作区域，用磁控溅射、蒸镀或涂覆方法在未被掩膜覆盖的外边框表面制备导电材料，随后剥离表面掩膜，采用磁控溅射或蒸镀方法在内工作区域制备纳米级导电膜，得到第一电极层；
S3：在第二透明基底层表面依次通过磁控溅射方法制备透明导电层、电致变色层和纳米级导电膜，得到第二电极层；
S4：将金属盐加入到有机溶剂中混合均匀，制备得到液相电解质；
S5：采用夹胶方法将第一电极层和第二电极层面对面对粘，中间留有空腔，灌注液相电解质，密封器件边缘，并引出电极，得到电致调控可见-近红外-中远红外器件。
本实施例器件采用三电极电化学工作站进行驱动，工作电极接第一电极层，参比电极和对电极接第二电极层。
一般认为，可见光的波长范围为400nm-800nm，近红外的波长范围为800nm-2600nm，中远红外的波长范围为2.5μm-40μm；采用电位控制第一电极层的金属银铜合金可逆沉积以及第二电极层的离子嵌入与金属银铜合金可逆沉积，在实现对可见-近红外-中远红外多波段智能调控的基础上，同时获得高辐射制冷与低辐射保温功能。
图4中的(a)为该器件不同状态下200nm-1600nm范围内的透过率图谱，图4中的(b)为该器件不同状态下2.5μm-25μm范围内的反射率图谱。当器件处于初态时，普鲁士蓝没有离子嵌入，两侧电极层均无金属沉积，因此器件在可见光波段低透过，中远红外基于铂金属纳米颗粒呈现高吸收低反射，即高辐射状态(降温)，对应图4中(a)的A状态与图4中(b)的高辐射状态；当器件在+1.4V施加10s时间(向工作电极、即第一电极层施加+1.4V)，离子嵌入普鲁士蓝(PB)转化为普鲁士白(PW)，实现褪色(PET/PB/Pt侧PB褪色)，器件在可见光与近红外波段都为高透过，中远红外高辐射(降温)，对应图4中(a)的B状态与图4中(b)的高辐射状态；当器件在+2.0V施加40s时间，在离子嵌入普鲁士蓝的基础上，该侧表面沿预先沉积的Pt生长金属银铜合金(PET/PB/Pt侧金属沉积)，器件实现可见光与近红外的低透，中远红外高辐射(降温)，对应图4中(a)的C状态与图4中(b)的高辐射状态；当器件在-2.0V施加40s时间，在第一电极层沉积金属(PE/Pt侧金属沉积)，器件实现可见光-近红外低透、中远红外高反射、低辐射(保温)，对应图4中(a)的D状态与图4中(b)的低辐射状态。
上述结果说明：通过电位控制，协同离子嵌入与金属沉积，本发明器件能够实现可见与近红外透过率调制以及中远红外辐射率的调制，在建筑节能领域中具有广阔的应用前景。
实施例3
本实施例中的电致调控可见-近红外-中远红外器件的结构与实施例2中的区别仅在于，电致变色层为WO3-x，0≤x≤1，厚度为200nm；第二电极层中还包括阻挡层，阻挡层为SiO2-y，0≤y＜2，厚度为5nm；第二电极层中最外层的纳米级导电膜仍由铂纳米颗粒构成。
在第二电极层中加入阻挡层的原因有两点：(1)氧化钨材料通常是由结晶性良好的钨氧八面体结构堆积而成，和普鲁士蓝具有开放的框架结构、能够可逆地嵌入大于3.2埃的离子相比，氧化钨一旦嵌入大金属离子，如待沉积的银离子和铜离子，将会产生不可逆的着色(循环性能差)。因此，利用阻挡层氧化硅的孔道结构可以阻碍大尺寸离子的嵌入、允许小尺寸锂离子穿过氧化硅后进入氧化钨进行可逆地着色和褪色；(2)由于能级匹配和电子密度的原因，金属在氧化钨表面难以得到电子、进行还原；在有铂修饰的基础上，金属沉积后也难以在氧化钨表面氧化、溶解。加入阻挡层直接禁止金属与衬底钨或氧原子的稳定成键，而是完全沿着Pt颗粒的缺陷进行生长，金属离子容易从Pt上取得电子还原，也容易在正值高电位条件下把电子传递给Pt进行氧化溶解，提高了金属沉积的可逆性。
实施例4
本实施例中的电致调控可见-近红外-中远红外器件的结构与实施例2中的区别仅在于，纳米级导电膜的材质为金(Au)，厚度为2nm。
实施例5
本实施例中的电致调控可见-近红外-中远红外器件的结构与实施例2中的区别仅在于，电解质层为凝胶相电解质层。在溶于二甲基亚砜(DMSO)的硝酸银(AgNO3)、硝酸铜(Cu(NO3)2)与溴化锂(LiBr)液相电解质的基础上，加入质量比10％的聚乙烯醇缩丁醛形成凝胶相电解质层，灌注在第一电极层和第二电极层之间的框架中，厚度约为1mm。
以上所述的实施例对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述的仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充或类似方式替代等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电致调控可见-近红外-中远红外器件，其特征在于，包括依序层叠设置的第一红外透明基底层、第一电极层、电解质层、第二电极层和第二透明基底层；
第一电极层包括外边框的导电材料和内工作区域的纳米级导电膜；
电解质层为液相电解质层或凝胶相电解质层；
第二电极层包括依序层叠设置的纳米级导电膜、电致变色层和透明导电层，其中，纳米级导电膜与电解质层直接接触。
2.根据权利要求1所述的电致调控可见-近红外-中远红外器件，其特征在于，所述的第一红外透明基底层的中远红外透过率大于30％，材料选自聚乙烯、聚丙烯、硅或氧化硅中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的电致调控可见-近红外-中远红外器件，其特征在于，第一电极层中，纳米级导电膜的材质为石墨、铂、氧化铟锡或掺氟氧化锡中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的电致调控可见-近红外-中远红外器件，其特征在于，所述的液相电解质层为金属盐溶于有机溶剂所得的溶液，组分包括有机溶剂、第一类金属离子、第二类金属离子和卤素离子；所述的凝胶相电解质层为金属盐、有机溶剂和高分子形成的凝胶，组分包括高分子、有机溶剂、第一类金属离子、第二类金属离子和卤素离子。
5.根据权利要求4所述的电致调控可见-近红外-中远红外器件，其特征在于，
有机溶剂包括丙烯碳酸酯、碳酸二甲酯、二甲基亚砜或乙烯碳酸酯中的至少一种；
第一类金属离子为可电沉积的金属离子，包括Ag+、Cu2+、Ni2+、Bi3+或Zn2+中的至少一种；
第二类金属离子为可进行电致变色的金属离子，包括Li+、Na+、Mg2+或Al3+中的至少一种；
卤素离子包括F-、Cl-、Br-或I-中的至少一种；
高分子包括聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯或聚偏氟乙烯中的至少一种。
6.根据权利要求1或3所述的电致调控可见-近红外-中远红外器件，其特征在于，
第二电极层中，纳米级导电膜的定义与第一电极层中相同；电致变色层的材料选用无机电致变色材料或有机电致变色材料；透明导电层的材质为氧化物或金属，具体为氧化铟锡、掺氟氧化锡、氧化铝锌、银纳米线或铜金属网格中的至少一种。
7.根据权利要求6所述的电致调控可见-近红外-中远红外器件，其特征在于，所述的无机电致变色材料包括WO3-x、NiO、Ni2O3、TiO2或普鲁士蓝中的至少一种，其中0≤x≤1；所述的有机电致变色材料包括聚吡咯、聚吡咯衍生物、聚噻吩、聚噻吩衍生物、聚苯胺、聚苯胺衍生物、紫罗精或紫罗精衍生物中的至少一种。
8.根据权利要求6所述的电致调控可见-近红外-中远红外器件，其特征在于，当无机电致变色材料选自WO3-x时，第二电极层中还包括阻挡层，阻挡层设置于纳米级导电膜和电致变色层之间，材质为Si、SiO2-y、TiO2-y或Al2O3中的至少一种，其中0≤y＜2。
9.根据权利要求1所述的电致调控可见-近红外-中远红外器件，其特征在于，第二透明基底层的材料为聚乙烯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯或玻璃基板中的一种。
10.根据权利要求1-9任一所述的电致调控可见-近红外-中远红外器件，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将第一红外透明基底层和第二透明基底层清洗、干燥后备用；
(2)在第一红外透明基底层上在分区域制备得到第一电极层，在第二透明基底层上依次层叠制备透明导电层、电致变色层和纳米级导电膜，或者依次层叠制备透明导电层、电致变色层、阻挡层和纳米级导电膜，得到第二电极层；
(3)将金属盐和有机溶剂或者将金属盐、有机溶剂和高分子均匀混合，制备得到液相电解质或凝胶相电解质；将液相电解质或凝胶相电解质与带有第一电极层的第一红外透明基底层和带有第二电极层的第二透明基底层组装后，制备得到所述的电致调控可见-近红外-中远红外器件。
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