DE102010007461B4 - Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung derselben - Google Patents

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Abstract

Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung, umfassend zumindest: ein transparentes Substrat (400, 1100); eine Anzahl von Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102), die auf dem transparenten Substrat (400, 1100) gebildet sind, wobei jede der Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) zumindest eine Anode (404, 1104), eine photoelektrische Konversionsschicht (406, 1106) und eine Kathode (408, 1108) umfasst, und ein Teil einer Oberfläche der Anode (404) von jeder der Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) freigelegt ist; eine Anzahl elektrochromer Dünnschichten (500, 1110), die jeweils auf zumindest einer Oberfläche der Kathode (408, 1108) und der freiliegenden Oberfläche der Anode (404, 1104) jeder Dünnschicht-Solarzelle (402, 1102) angeordnet sind; und eine Elektrolytschicht (800, 1112), die die elektrochromen Dünnschichten (500, 1110) bedeckt, wobei die Anode (404, 1104) und die Kathode (408, 1108) von jeder Dünnschicht-Solarzelle (402, 1102) ferner als Anode und als Kathode der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung dienen.

Description

  • ERFINDUNGSHINTERGRUND
  • Erfindungsgebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine photovoltaische elektrochrome Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Hinsichtlich Ihres Aufbaus werden typische elektrochrome Vorrichtungen in einen festen Typ und einen flüssigen Typ unterschieden. Der Aufbau einer elektrochromen Vorrichtung 100 vom festen Typ umfasst zwei transparente Glas- oder Kunststoffsubstrate 102. Zumindest fünf Beschichtungs-/Überzugsschichten (wie etwa eine transparente leitende Schicht 104, eine elektrochrome Dünnschicht 106, ein festes Elektrolyt 108 und eine Ionenspeicherschicht 110) mit jeweils unterschiedlichen Funktionen sind zwischen den zwei Substraten 102 geschichtet angeordnet, zur Bildung einer batterieartigen Struktur, wie in 1 dargestellt ist. Die Struktur einer elektrochromen Vorrichtung 200 vom flüssigen Typ wird gebildet durch zwei transparente leitende Substrate 202. Eine oder zwei Seiten der Anoden und der Kathoden auf zwei gegenüberliegenden transparenten leitenden Substraten 202 sind jeweils beschichtet/überzogen mit einer transparenten leitenden elektrochromen Schicht 204, und eine Elektrolytlösung 206 ist zwischen die transparenten leitenden Substrate eingebracht, wie in 2 dargestellt ist.
  • Verglichen mit elektrochromen Vorrichtungen, die über einen langen Zeitraum hinweg entwickelt wurden, schafft die Integration photovoltaischer und elektrochromer Techniken eine bessere Effizienz bei der Energieeinsparung, da eine photovoltaische elektrochrome Vorrichtung eine Farbänderung in den elektrochromen Schichten ohne zusätzliche Energiequelle erreichen kann.
  • Anfangs wurde die photovoltaische elektrochromische Technologie auf Grundlage der Verwendung von Verbindungsschichtn aus einer elektrochromen Preußisch Blau-Dünnschicht und einer lichtempfindlichen TiO2-Schicht zur Durchführung einer Farbänderung entwickelt. In den letzten Jahren wurde ein solches Konzept erweitert, um die photoempfindliche Schicht und die elektrochrome Schicht jeweils zur Anode und zur Kathode zur Bildung einer Vorrichtung zu trennen. Diese Art von Vorrichtung kann beschrieben werden durch elektrochrome Materialien, die in farbempfindliche Solarzellen eingefügt sind, welches das am ausführlichsten diskutierte Thema auf dem Forschungsgebiet der photoelektrochromen Technologie geworden ist.
  • Das elektrochrome Material ist WO3, und die farbempfindliche Solarzelle verwendet hauptsächlich Ruthenium(Ru)-Farbstoff. Der Aufbau einer photoelektrochromen Vorrichtung 300 ist in 3 dargestellt. Die photoelektrochrome Vorrichtung 300 ist eine photoelektrochemische Vielschichtvorrichtung, die zwei transparente leitende Substrate 302, eine Arbeitselektrodenschicht 304 aus einem photoempfindlichen Material, die zwischen den transparenten leitenden Substraten 302 angeordnet ist, eine Elektrolytschicht 306 und eine Hilfselektrodenschicht 308 aus einem elektrochromen Material enthält.
  • Das US Patent US 6 369 934 B1 offenbart eine vollständig organische photoelektrochemische Vielschichtvorrichtung. Um jedoch einen solchen Aufbau für praktische Anwendungen verwenden zu können, müssen viele Probleme überwunden werden, wie etwa die Langzeitstabilität der photoempfindlichen Schicht und die Möglichkeit der Entwicklung von Vorrichtungen mit größeren Abmessungen.
  • Das US Patent US 5 384 653 A offenbart eine variable Durchlässigkeit von zwei voneinander getrennten Glasplatten, wobei eine elektrochrome Schichtungsanordnung an der Innenseite der ersten Glasplatte in Verbindung mit einer Anordnung photovoltaischer Zellen angeordnet ist, welche entlang einer Kante der Glasplatte angeordnet sind, zur Erzeugung elektrischer Energie, die erforderlich ist, um die Farbe der elektrochromen Schichtanordnung zu ändern. Eine Batterie ist parallel zu den Anordnung photovoltaischer Zellen angeordnet, so dass der Benutzer das System manuell auf eine gewünschte Durchlässigkeit einstellen kann.
  • Darüber hinaus offenbart das US Patent US 5 377 037 A die Konstruktion einer Kombination einer Solarzelle mit einer elektrochromen Vorrichtung zur Bildung einer einzigen Vorrichtung, die im wesentlichen hergestellt wird durch ein Schichtungsverfahren zur Kombination monolithischer Silicium-Dünnschicht-Solarzellen mit einer anorganischen elektrochromen Vorrichtung auf einem ersten leitenden Glassubstrat und dann entgegengesetztes Verbinden der Silicium-Dünnschicht-Solarzellen mit einem weiteren transparenten leitenden Glassubstrat. Zwischen den Substraten wird eine flüssige organische Elektrolytlösung oder eine feste anorganische Elektrolytschicht angeordnet. Der Farbkontrast der Vorrichtung ist vergleichsweise niedrig, so dass sie wenig dazu geeignet ist, in intelligenten Fenstern verwendet zu werden.
  • Die US 6 045 643 A betrifft eine elektrooptische Vorrichtung und insbesondere ein elektrooptisches Fenster mit wenigstens einer photovoltaischen Vorrichtung darin.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine photovoltaische elektrochrome Vorrichtung, welche die Farbe der elektrochromen dünnen Schichten bei Illumination verändert. Die photovoltaische elektrochrome Vorrichtung führt eine Farbänderung ohne zusätzliche Energiequelle durch und kann allgemein als eine Dünnschicht-Solarzelle zur Erzeugung von Elektrizität verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung, in der die Anoden und die Kathoden der Dünnschicht-Solarzelle auch als die Anoden und Kathoden der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung dienen.
  • Die vorliegende Erfindung schafft eine photovoltaische elektrochrome Vorrichtung, die zumindest umfasst: ein transparentes Substrat, eine Anzahl von Dünnschicht-Solarzellen, eine Anzahl elektrochromer dünner Schichten, und eine Elektrolytschicht. Die Dünnschicht-Solarzellen sind auf dem transparenten Substrat angeordnet, wobei jede der Dünnschicht-Solarzellen zumindest eine Anode, eine photoelektrische Konversionsschicht und eine Kathode umfasst, und ein Bereich einer Oberfläche der Anode von jeder Dünnschicht-Solarzellen freigelegt ist. Jede der elektrochromen dünnen Schichten ist auf zumindest einer Oberfläche der Kathode und der freiliegenden Oberfläche der Anode von jeder der Dünnschicht-Solarzellen angeordnet. Die Elektrolytschicht bedeckt die elektrochromen dünnen Schichten. Ferner dienen die Anode und die Kathode von jeder der Dünnschicht-Solarzellen auch als die Anode und die Kathode der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung.
  • Die vorliegende Erfindung schafft ferner ein Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung, und das Verfahren umfasst die Bildung einer Anzahl von Dünnschicht-Solarzellen auf einem transparenten Substrat, wobei jede der Dünnschicht-Solarzellen zumindest eine Anode, eine photoelektrische Konversionsschicht und eine Kathode umfasst, und ein Bereich einer Oberfläche der Anode von jeder der Dünnschicht-Solarzellen freigelegt ist.
  • Ferner ist eine elektrochrome dünne Schicht zumindest auf einer Oberfläche der Kathode und der freigelegten Oberfläche der Anode abgeschieden. Danach wird eine Elektrolytschicht auf Oberflächen der Dünnschicht-Solarzellen gebildet, zur Abdeckung der elektrochromen dünnen Schichten, wobei die Anode und die Kathode von jeder der Dünnschicht-Solarzellen auch als Anode und als Kathode der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung dient.
  • Auf dieser Grundlage verwendet die vorliegende Erfindung den durch die Dünnschicht-Solarzellen erzeugten Strom zur Durchführung einer lichtinduzierten Galvanisierung (Elektroplattierung). Durch Redoxreaktionen werden Chromophore oder Metallionen in einer Galvanisierungslösung unmittelbar an den Elektroden (Anoden oder Kathoden) der Dünnschicht-Solarzellen abgeschieden. Darüber hinaus ist die photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung eine photovoltaische elektrochromische Vorrichtung mit einseitigem Substrat, da die Anoden und Kathoden alle auf der gleichen Oberfläche des transparenten Substrats angeordnet sind.
  • Um die vorstehend beschriebenen und weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung zu verdeutlichen, werden im folgenden einige Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen beschrieben.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die beigefügten Zeichnungen sind zum besseren Verständnis der Erfindung beigefügt und bilden einen Bestandteil der Beschreibung. Die Zeichnungen stellen, soweit nicht anders angegeben, Ausführungsformen der Erfindung dar und dienen zusammen mit der Beschreibung zur Erläuterung der Erfindungsprinzipien. 4 bis 11 beschreiben erläuternde Vergleichsbeispiele.
  • 1 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer herkömmlichen elektrochromen Vorrichtung vom festen Typ.
  • 2 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer herkömmlichen elektrochromen Vorrichtung vom flüssigen Typ.
  • 3 ist eine schematische Darstellung des Aufbaus einer herkömmlichen photoelektrochromen Vorrichtung.
  • 4, 5 und 6 sind schematische Schnitte zur Darstellung von Verfahren zur Herstellung elektrochromer dünner Schichten einer photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung als erläuterndes Beispiel.
  • 7A, 7B, 8 und 9 sind schematische Querschnitte zur Darstellung dreier aufeinander folgender Verfahren als Alternativen zur Herstellung der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung als erläuterndes Beispiel.
  • 10A und 10B sind schematische Querschnitte zur Darstellung der Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung als erläuterndes Beispiel.
  • 11 ist ein schematischer Querschnitt zu der Stellung einer alternativen Vorgehensweise zur Herstellung der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung als erläuterndes Beispiel.
  • 12 ist eine Darstellung einer galvanostatischen Abscheidungskurve von Preußisch Blau.
  • 13 zeigt eine weitere galvanostatische Abscheidungskurve von Preußisch Blau.
  • 14 ist ein Strom-Spannungs-Diagramm zur Darstellung der Eigenschaften der photoelektrischen Umwandlung der Silicium-Dünnschicht-Solarzelle nach Verfahren II.
  • 15 ist ein Stromspannungsdiagramm zur Darstellung der Merkmale der photoelektrischen Umwandlung der Silicium-Dünnschicht-Solarzelle nach Verfahren IV.
  • 16 ist ein Stromspannungsdiagramm zur Darstellung der Merkmale der photoelektrischen Umwandlung der Silicium-Dünnschicht-Solarzelle nach Verfahren VI.
  • 17 ist ein Stromspannungsdiagramm einer photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung, die PEDOT als elektrochrome dünne Schichten verwendet, in Experiment I.
  • 18 ist ein Stromspannungsdiagramm einer photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung, die Polyanilin als elektrochrome dünne Schichten verwendet an, in Experiment II.
  • 19 stellt eine optische Durchlässigkeit der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung aus Experiment IV dar.
  • 20 ist ein Stromspannungsdiagramm zur Darstellung der Merkmale der photoelektrischen Umwandlung der Silicium-Dünnschicht-Solarzelle in Experiment VI.
  • 21 ist eine schematische Draufsicht auf eine Abwandlung der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • 22 ist eine schematische Draufsicht auf eine Abwandlung der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung in 21.
  • 23 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Schaltkreises zwischen der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und einer Ausgangsschalteranordnung.
  • 24 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Schaltkreises zwischen der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und einer anderen Art von Ausgangsschalteranordnung.
  • 25 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Schaltkreises der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung und eines Dünnschicht-Transistors.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • 4 und 5 sind schematische Querschnitte, die Verfahren zur Herstellung elektrochromer dünner Schichten einer photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung gemäß einem erläuternden Vergleichsbeispiel zeigen.
  • Gemäß 4 wird zunächst eine Anzahl von Dünnschicht-Solarzellen 402 auf einem transparenten Substrat 400 gebildet, wobei es sich bei dem transparenten Substrat 400 beispielsweise um ein Stück Glas oder Kunststoff oder um ein flexibles Substrat handelt. Jede der Dünnschicht-Solarzellen 402 umfasst zumindest eine Anode 404, eine photoelektrische Konversionsschicht 406 und eine Kathode 408, wobei es sich bei dem Material der Anode 404 beispielsweise um transparentes leitfähiges Oxid (TCO) handelt, und bei dem Material für die Kathode 408 beispielsweise um TCO und ein Metall (z. B. Silber). Ferner liegt ein Teil der Oberfläche 404a der Anode 404 von jeder der Dünnschicht-Solarzellen 402 frei.
  • Bei dem ersten erläuternden Vergleichsbeispiel sind die Anoden 404 diskontinuierlich angeordnet. Insbesondere können die Anoden 404 als eine kontinuierliche Schicht geformt sein, um den Gesamtstrom zu vergrößern, der durch die Dünnschicht-Solarzellen 402 erzeugt wird.
  • Eine solche parallele Verbindung vergrößert den Strom wirkungsvoll. Die Anode 404 und die Kathode 408 der Dünnschicht-Solarzellen sind in Arrays angeordnet. Jedes Paar aus Anode 404 und Kathode 408 wird automatisch bei Beleuchtung ein anderes Potential erzeugen, ohne eine elektrische Verbindung zwischen der Anode 404 und der Kathode 408.
  • Die zuvor erwähnten Dünnschicht-Solarzellen 402 können Silicium-Dünnschicht-Solarzellen, CIGS-Dünnschicht-Solarzellen, CdTe-Dünnschicht-Solarzellen, CIGS-Tandem-Dünnschicht-Solarzellen, oder CdTe-Tandem-Dünnschicht-Solarzellen sein, wobei die Silicium-Dünnschicht-Solarzellen a-Si-Dünnschicht-Solarzellen umfassen, a-Si/mc-Si-Tandem-Solarzellen, a-Si/a-Si-Tandem-Dünnschicht-Solarzellen oder Vielverbindungs-a-Si-Dünnschicht-Solarzellen.
  • Anschließend können Galvanisierung oder andere Schichtbildungsmethoden dazu verwendet werden, eine elektrochrome Dünnschicht auf zumindest einer Oberfläche der Kathode 408 und der freien Oberfläche 404a der Anode 404 abzuscheiden. Die Galvanisierung wird bei dieser Ausführungsform als ein Beispiel eingesetzt. Gemäß 4 wird das transparente Substrat 400 mit den Dünnschicht-Solarzellen 402 darauf in eine Galvanisierungslösung 410 eingetaucht, derart, dass die Anoden 404 und die Kathoden 408 der Dünnschicht-Solarzellen 402 in Kontakt mit der Galvanisierungslösung 410 kommen. Diese Galvanisierungslösung 410 wird beispielsweise gebildet aus leitenden Polymeren oder Viologen-Lösungen wie etwa Anilin Monomer, EDOT Monomer, oder Viologen-Monomer, oder einer Übergangsmetalloxid-Galvanisierungslösung, wie etwa einer Nickeloxyhydroxid-Lösung oder einer Eisen(III)-hexacyanoferrat(II)-Chromphor-Lösung (Preußisch Blau).
  • Anschließend werden gem. 5 die Dünnschicht-Solarzellen 402, die in die Galvanisierungslösung 410 eingetaucht sind, belichtet (die Einfallsrichtung des Lichtes ist in 5 durch Pfeile gekennzeichnet), zur Erzeugung von Strom, was eine Redoxreaktion in der Galvanisierungslösung 402 bewirkt. Dies führt dazu, dass eine elektrochrome Dünnschicht 500 auf der freien Oberfläche 404a von jeder Anode 404 gebildet wird. Ein solcher Vorgang wird anodisches Photogalvanisieren genannt. Zusätzlich kann ein Vorgang namens kathodisches Photogalvanisieren dazu verwendet werden, die elektrochrome Dünnschicht auf der Oberfläche von jeder Kathode 408 zu bilden. Beispielsweise umfasst eine Komposition des anodischen Photogalvanisierens der elektrochromen Dünnschicht 500 die elektrochemische Polymerisierung von Polyanilin oder die Elektroabscheidung einer Dünnschicht aus Nickeloxyhydroxid. Eine Spannung zum Abscheiden der vorstehend genannten Galvanisierungslösungen ist etwa 0,6–1,8 V. Wahlweise kann die Zusammensetzung beim kathodischen Photogalvanisieren der elektrochromen Dünnschicht auf der Oberfläche von jeder der Kathoden 408 Preußisch Blau oder WO3 sein, erhalten durch eine Reaktion von Eisen(III)-hexacyanoferrat(II)-Chromophor-Lösung oder einer Peroxywolframat-Lösung. Ein Redoxpotential der vorstehend genannten anorganischen Materialien ist etwa 0,5–2 Volt.
  • Abgesehen von dem Verfahren, das in 5 und in Zusammenhang mit dem ersten erläuternden Vergleichsbeispiel dargestellt ist, kann ein anderes Verfahren dazu verwendet werden, den Kontakt der Galvanisierungslösung 410 und der Anoden 404 und der Kathoden 408 der Dünnschicht-Solarzellen 402 zu erreichen. Dieses Verfahren umfasst das Verteilen einer Galvanisierungslösung 600 auf einem transparenten Substrat 602 und abschließendes Abdecken mit den Dünnschicht-Solarzellen (wie in 6 dargestellt ist).
  • Das zuvor beschriebene Verfahren zur Herstellung photovoltaischer elektrochromer Vorrichtungen nutzt im wesentlichen die Elektrizität, die von den Dünnschicht-Solarzellen erzeugt wird, zur Durchführung der Galvanisierung, um den Herstellungsprozess zu vereinfachen und die Struktur zu bilden, in der die Anoden und die Kathoden der Dünnschicht-Solarzellen auch als Anoden und Kathoden der elektrochromen Dünnschichten dienen. Das herkömmliche Galvanisierungsverfahren leitet einen Strom durch Elektroden, um entsprechend elektrochrome Dünnschichten auf den Oberflächen der transparenten leitenden Substrate abzuscheiden. Daher weist die elektrochrome Dünnschicht auf dem Substrat eine einzige Polarität auf. Hingegen werden gemäß dem ersten erläuternden Vergleichsbeispiel die Dünnschicht-Solarzellen dazu verwendet, die Galvanisierung durchzuführen. Bei Belichtung erzeugen die Anoden und die Kathoden der Dünnschicht-Solarzellen gleichzeitig Elektronen und Löcher, was bewirkt, dass die Galvanisierungslösung reagiert und sich sowohl auf den Anoden als auch auf den Kathoden abscheidet. Auf dieser Grundlage werden dann, wenn die Dünnschicht-Solarzellen auf einem einzigen transparenten Substrat hergestellt werden, die Anoden und die Kathoden der elektrochromen Dünnschichten gleichzeitig auf den Oberflächen der Anoden und der Kathoden der Solarzellen gebildet.
  • Darüber hinaus kann die elektrochrome Dünnschicht auch durch Vakuumabscheidungstechniken hergestellt werden. Ein Material für die elektrochrome Dünnschicht ist beispielsweise ein Übergangsmetalloxid, welches aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: WO3, MoO3, V2O5, Nb2O5, NiO, SnO, Fe2O3, CoO, Ir2O3, Rh2O3 und MnO2 . Das Verfahren zum Abscheiden des Übergangsmetalloxids ist beispielsweise Elektronenstrahlverdampfen, ionengestütztes Beschichten, reaktives und nicht reaktives Bedampfen, oder thermisches Verdampfen. Ferner kann bei den Herstellungsverfahren eine Maske dazu verwendet werden, die Abscheidungspositionen zu variieren (beispielsweise auf der Oberfläche der Anode 404 und/oder der Kathode 408).
  • 7A, 7B, 8 und 9 sind schematische Querschnitte durch drei aufeinanderfolgende Verfahren als Alternativen zur Herstellung der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung gemäß dem ersten erläuternden Vergleichsbeispiel.
  • Gemäß 7A wird zunächst die Galvanisierungslösung in 5 entfernt, und eine Elektrolytschicht 700 wird auf der Oberfläche des transparenten Substrats 400 zum Abdecken der elektrochromen Dünnschicht 500 verwendet. Die Elektrolytschicht 700 in 7A ist flüssiges Elektrolyt, die ein Alkalimetallsalz und ein Lösungsmittel umfasst. Beispielsweise umfasst das Alkalimetallsalz Lithiumtriflat, Lithiumperchlorat oder Tetraalkylarmoniumsalz; und das Lösungsmittel umfasst Propylencarbonat, Dipropylcarbonat-, Glykolcarbonat, γ-Butyrolacton, Acetonitril, Tetrahydrofuran oder N-Methyl-2-pyrrolidon. Die Anode 404 und die Kathode 408 von jeder der Dünnschicht-Solarzellen 402 dienen auch als die Anode und die Kathode der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung. Nach Bildung der Elektrolytschicht 700 wird ein transparentes nicht leitendes Substrat 702 aufgebracht, um die Elektrolytschicht 700 abzudecken, wobei das transparente nicht leitende Substrat 702 ein Stück Glas oder Kunststoff oder ein flexibles Substrat umfasst. Ferner kann eine reflektierende Schicht 702 auf jeder der Seiten auf der Oberfläche des transparenten nichtleitenden Substrats 702 angebracht sein. Die reflektierende Schicht 704 ist beispielsweise Silber oder Aluminium zur Bildung eines Spiegels.
  • Schließlich kann wiederum gemäß 7A ein Harz wie etwa ein Epoxidharz (nicht dargestellt) dazu verwendet werden, das Substrat 400, auf welchem die Dünnschicht-Solarzellen 402 gebildet werden, mit dem transparenten nichtleitenden Substrat 702 zu verbinden. Glaskugeln (nicht dargestellt) werden mit dem Harz vermischt, um als Abstandshalter zur Erhaltung eines Zwischenraums zwischen dem transparenten Substrat 400 und dem transparenten nichtleitenden Substrat 402 zu dienen, so dass die photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gebildet wird. Um zu verhindern, dass die Dünnschicht-Solarzellen 402 durch das Lösungsmittel erodiert werden, kann ein Prozess der Bildung einer Passivierungsschicht 706 gemäß 7B an einer Seitenwand der photoelektrischen Umwandlungsschicht 406 durchgeführt werden, wenn die Dünnschicht-Solarzellen 402 gebildet werden.
  • Wenn sie mit Sonnenlicht bestrahlt werden, erzeugen die Dünnschicht-Solarzellen Elektronen-Löcher-Paare, welche bewirken, dass die elektrochrome dünne Schicht 500 ihre Farbe aufgrund einer Redoxreaktion ändert. Da die Dünnschicht-Solarzellen 402 dazu vorgesehen sind, als Arrays oder Streifen auf dem transparenten Substrat 400 verteilt zu werden, sind die elektrischen Felder im Umfangsbereich und im mittleren Bereich gleichförmig, was dazu führt, dass die Farbdichte am Rand und in den mittleren Bereichen der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung gleich ist, unabhängig von der Größe der Vorrichtung.
  • Ferner kann bei Bedarf gemäß 8 ein festes Elektrolyt 800 auf der Oberfläche des transparenten Substrats gebildet werden, nachdem die Galvanisierungslösung in 5 (oder 6) entfernt ist. Da die Elektrolytschicht in 8 eine feste Elektrolytschicht 800 ist, ist die Möglichkeit der Erosion der Dünnschicht-Solarzellen stark reduziert, und die Zuverlässigkeit der Vorrichtung wird vergrößert. Beispielsweise enthält ein Polymer des festen Elektrolyts 800 Poly(ethylenoxid), Poly(propylenoxid), Poly(vinylbutyral) oder Poly(methylmethacrylat).
  • Anschließend wird ein transparentes nichtleitendes Substrat 802 (Glas, Kunststoff oder beispielsweise ein flexibles Substrat) aufgebracht, um das feste Elektrolyt 800 abzudecken, und eine reflektierende Schicht 804 kann auf dem transparenten nichtleitenden Substrat 802 gebildet werden; wahlweise bedeckt das feste Elektrolyt 800 die elektrochrome Dünnschicht 500 und die Dünnschicht-Solarzellen 402 ohne das transparente nichtleitende Substrat 802 darauf, wie in 9 dargestellt ist.
  • Das feste Elektrolyt 800 kann jedoch auch ein Elektrolyt sein, das auf der Oberfläche des transparenten Substrats 400 abgeschieden ist, nachdem die Galvanisierungslösung in 5 (oder 6) entfernt worden ist. Die elektrolytisch abgeschiedene Elektrolytschicht enthält beispielsweise eine dünne Schicht aus Li3PO4.
  • Darüber hinaus kann das feste Elektrolyt 800 sukzessiv auf der Oberfläche des transparenten Substrats 400 vakuumabgeschieden werden, nachdem die Vakuumabscheidung eines Übergangsmetalloxids als elektrochrome Dünnschicht verwendet worden ist. Das feste Elektrolyt 800 kann ein anorganisches Elektrolyt sein, wie etwa LixTaOy, Ta2O5, ZrO2 und so weiter.
  • 10A und 10B sind schematische Querschnittsansichten, die Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung gemäß dem zweiten erläuternden Vergleichsbeispiel darstellen.
  • Gemäß 10A wird in dem zweiten erläuternden Vergleichsbeispiel eine Anzahl von Dünnschicht-Solarzellen 1102 auf einem transparenten Substrat 1100 gebildet, wobei jede der Dünnschicht-Solarzellen 1102 zumindest eine Anode 1104, eine photoelektrische Konversionsschicht 1106 und eine Kathode 1108 umfasst. Die Dünnschicht-Solarzellen 1102 können in Reihe geschaltet sein. Die Art der Dünnschicht-Solarzellen 1102 und die Materialien des transparenten Substrats 1100, der Anode 1104, der photoelektrischen Konversionsschicht 1106 und der Kathode 1108 wurden im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben. Dann wird das Verfahren gemäß 10A durchgeführt, um eine elektrochrome Dünnschicht 1110 auf einer Oberfläche der Anode 1104 zu bilden. Bei dieser Ausführungsform liegt jede der Anoden 1104 zwischen den Kathoden 1108 frei und somit wird ein Abschattungsbereich der elektrochromen Dünnschicht 1110 durch die Breite eines Abstands zwischen den Kathoden 1108 bestimmt. Sicherlich kann die elektrochrome Dünnschicht auch auf einer Oberfläche der Kathode 1108 gebildet werden. Eine Zusammensetzung der elektrochromen Dünnschicht 1110 wurde im Zusammenhang mit der ersten Ausführungsform beschrieben.
  • Anschließend wird gemäß 10B eine Elektrolytschicht 1112 auf einer Oberfläche des transparenten Substrats 1100 gebildet, um die elektrochrome Dünnschicht 1110 abzudecken. Die Elektrolytschicht 1112 in 12B ist ein flüssiges Elektrolyt, und eine Zusammensetzung derselben wurde in dem ersten erläuternden Vergleichsbeispiel beschrieben. Indessen dienen die Anode 1104 und die Kathode 1108 von jeder der Dünnschicht-Solarzellen 1102 als Anode und Kathode der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung. Nach Bildung der Elektrolytschicht 1112 muss ein transparentes nichtleitendes Substrat 1114 dazu angeordnet werden, die Elektrolytschicht 1112 abzudecken. Es versteht sich, dass eine reflektierende Schicht 1116 auf dem transparenten nichtleitenden Substrat 1114 geformt werden kann, wie im Zusammenhang mit dem vorhergehenden erläuternden Vergleichsbeispiel beschrieben wurde. Schließlich wird ein Harz wie etwa Epoxidharz (nicht dargestellt) dazu verwendet, das Substrat 1100, auf welchem die Dünnschicht-Solarzellen 1102 gebildet werden, mit dem transparenten nichtleitenden Substrat 1114 zu verbinden. Glaskugeln (nicht dargestellt) werden mit dem Harz gemischt, um als Abstandshalter zur Aufrechterhaltung eines Abstands zwischen dem transparenten Substrat 1100 und dem transparenten nichtleitenden Substrat 1114 aufrechtzuerhalten, so dass die photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gebildet wird.
  • Falls ein festes Elektrolyt verwendet wird, schreitet das Verfahren wie in 10B voran, und eine Elektrolytschicht 1200, die als Film ausgebildet ist, und ein transparentes nichtleitendes Substrat 1202 werden auf die Oberfläche des transparenten Substrats 1100 geschichtet, wie in 11 dargestellt ist. Anschließend wird ein Gerät wie eine Laminiervorrichtung oder ein Autoklav dazu verwendet, das transparente Substrat 1100, die (feste) Elektrolytschicht 1200 und das transparente nichtleitende Substrat 1202 miteinander zu komprimieren und zu verbinden, so dass die photovoltaische elektrochrome Vorrichtung eingekapselt wird. Wie im Zusammenhang mit der vorhergehenden Ausführungsform beschrieben, kann eine reflektierende Schicht 1204 auch auf einer Oberfläche des transparenten nichtleitenden Substrats 1202 gebildet werden.
  • Es wurden verschiedene Versuche, wie im folgenden beschrieben, durchgeführt, um die Wirksamkeit der vorliegenden Erfindung zu belegen. In den Versuchen wurde eine Silicium-Dünnsicht-Solarzelle als ein Beispiel verwendet.
  • Verfahren I
  • Bestimmung der benötigten Voc für den Galvanisierungsprozess. 10 mM von K3Fe(CN)6 wird zu 50 ml DI-Wasser (entionisiert) hinzugegeben und 10 mM von FeCl3 und 10 mM von KCl werden in 50 ml DI-Wasser hinzugegeben, so dass man zwei Lösungen erhält. Die zwei Lösungen werden in einem Volumenverhältnis von 1:1 gemischt. Danach wird ein elektrochemischer Analysator Autolab PGSTAT30 dazu verwendet, eine galvanostatische Elektroabscheidung einer dünnen Schicht von Preußisch Blau durchzuführen. Eine Gegenelektrode ist eine Platinelektrode, und eine Referenzelektrode ist Ag/AgCl. Gleichströme von 0,014 mA/cm2 und 0.007 mA/cm2 werden jeweils eingegeben, um Preußisch Blau-Dünnschichten zu bilden. Die Wertebereiche werden in den 12 und 13 wiedergegeben. Gemäß den Diagrammen reicht das elektrolytische Abscheidungspotential der Preußisch Blau-Schichten von 0,8–0,95 Volt. Falls demnach Silicium-Dünnschicht-Solarzellen dazu verwendet werden, Preußisch Blau-Schichten zu galvanisieren, liegt das Erfordernis für den Wert Voc bei etwa 0,8–0,95 Volt.
  • Verfahren II
  • Die Galvanisierung wird in einem Solarsimulator durchgeführt. Zunächst wird 10 mM von K3Fe(CN)6 in 50 ml DI-Wasser hinzugegeben, und 10 mM von FeCl3 und 10 mM von KCl werden in 50 ml DI-Wasser gegeben, so dass man zwei Lösungen erhält. Die zwei Lösungen werden in einem Volumenverhältnis von 1:1 gemischt. In der Zwischenzeit wird ein erstes transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm bereitgestellt. Eine Lösung, d. h. eine Mischung der zwei vorstehend beschriebenen Lösungen wird auf dem ersten Glassubstrat verteilt. Ferner wird ein zweites transparentes Glassubstrat mit einer Silicium-Dünnschicht-Solarzelle darauf und den Abmessungen 5 cm × 5 cm auf das erste transparente Glassubstrat aufgebracht. Die Silicium-Dünnsicht-Solarzellen werden in einem Array angeordnet, und jedes Array hat eine Fläche von 0,25 cm2. Eine Leerlaufspannung Voc der Silicum-Dünnschicht-Solarzelle beträgt 0,933 Volt, eine Stromdichte Jsc beträgt 0,0123 A/cm2, FF beträgt 73,03%, Pmax beträgt 2,1 mW, und die Effizienz beträgt 8,37%. Die Merkmale der photoelektrischen Konversion der Silicum-Dünnsicht-Solarzelle wird durch eine IV-Kurve in 14 dargestellt. Die zuvor beschriebene photovoltaische elektrochrome Vorrichtung wird in einem Solarsimulator Peccell Pec-L11 zur Illumination angeordnet. In fünf Minuten findet eine kathodische Photogalvanisierung der Galvanisierungslösung unter den Kathoden der Silicium-Dünnsicht-Solarzellen statt, und die Farbe der Kathoden ändert sich allmählich zu hellblau. Nachdem sie durch Wasser abgewaschen worden sind, verbleiben hellblaue dünne Schichten auf den Kathoden, die belegen, dass dünne Preußisch Blau-Schichten auf die Oberflächen der Kathoden aufgetragen worden sind.
  • Verfahren III
  • Eine Photogalvanisierung wird unter Einwirkung von Sonnenlicht durchgeführt. 4,55 ml von 0,1 M eines Anilin-Monomers und 10,1 ml von 2 M HCl (37%) werden zu DI-Wasser hinzugegeben, um insgesamt 50 ml Anilin-Galvanisierungslösung zu erhalten.
  • Anschließend wird ein erstes transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm bereitgestellt, und die Anilinlösung wird auf das erste Glassubstrat verteilt. Danach wird ein zweites transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm, auf welchem Silicium-Dünnsicht-Solarzellen geformt sind, derart angeordnet, dass es das erste transparente Glassubstrat abdeckt. Die vorstehend genannten Silicium-Dünnschicht-Solarzellen in einem Array angeordnet, und jedes Array hat eine Fläche von 0,25 cm2. Eine Leerlaufspannung Voc der Silicum-Dünnschicht-Solarzelle beträgt 0,933 V, eine Stromdichte Jsc beträgt 0,0123 A/cm2, FF beträgt 73,03%, Pmax beträgt 2,1 mW, und die Effizienz beträgt 8,37%. Wenn die Silicium-Dünnsicht-Solarzellen fünf Minuten lang durch Sonnenlicht illuminiert werden, findet eine anodische Photogalvanisierung des Anilin-Monomers unterhalb der Anoden der Silicum-Dünnschicht-Solarzellen statt. Die Farbe der Anoden ändert sich allmählich von transparent zu gelbgrün, was die Existenz der dünnen Polyanilinschicht belegt. Wenn die Zeit der Photogalvanisierung zunimmt, werden die dünnen Schichten dicker, und die Farbe der Anoden verändert sich zu grün.
  • Verfahren IV
  • Eine Photogalvanisierung wird unter Einwirkung von Sonnenlicht ausgeführt. 53 μl von 0,01 M von 3,4-Ethylendioxythiophen(EDOT)-Monomer und 530 mg von 0,1 M LiClO4 werden in 50 ml von Acetonitril gegeben, um eine EDOT-Galvanisierungslösung zu erhalten. Anschließend wird ein erstes transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm zur Verfügung gestellt und die EDOT-Lösung wird auf dem ersten Glassubstrat verteilt. Desweiteren wird ein zweites transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm, auf welchem Silicium-Dünnschicht-Solarzellen gebildet sind, dazu vorgesehen, das erste transparente Glassubstrat abzudecken. Die vorstehend erwähnten Silicium-Dünnschicht-Solarzellen sind in einem Array angeordnet, und jedes Array hat eine Fläche von 0,25 cm2. Eine Leerlaufspannung Voc der Silicium-Dünnschicht-Solarzelle beträgt 1,57 V, eine Stromdichte Jsc beträgt 7,12 mA/cm2, FF beträgt 59,16%, Pmax beträgt 1,67 mW, und die Effizienz ist 6,62%. Die Merkmale der photoelektrischen Umwandlung der Silicum-Dünnschicht-Solarzelle sind durch eine IV Kurve in 15 wiedergegeben. Wenn die Silicium-Dünnschicht-Solarzellen für 10 Minuten durch Sonnenlicht beleuchtet werden, tritt eine anodische Photogalvanisierung des EDOT-Monomers unterhalb der Anoden der Silicium-Dünnschicht-Solarzellen auf. Die Farbe der Anoden ändert sich allmählich von transparent zu hellblau, was die Farbe der PEDOT-Dünnschicht darstellt.
  • Verfahren V
  • Eine Photogalvanisierung wird in dem Solarsimulator ausgeführt. 53 μl von 0,01 M von EDOT-Monomer und 530 mg von 0,1 M LiClO4 werden in 50 ml von Acetonitril gegeben, um eine EDOT-Galvanisierungslösung zu erhalten. Dann wird ein erstes transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm zur Verfügung gestellt, und die EDOT-Lösung wird auf das erste Glassubstrat verteilt. Ferner wird ein zweites transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm, auf welchem Silicium-Dünnschicht-Solarzellen gebildet sind, dazu vorgesehen, dass erste transparente Glassubstrat abzudecken. Die Silicium-Dünnschicht-Solarzellen sind in einem Array angeordnet, und jedes Array hat eine Fläche von 0,25 cm2. Eine Leerlaufspannung Voc der Silicium-Dünnschicht-Solarzellen beträgt 1,58 V, eine Stromdichte Jsc beträgt 6,86 mA/cm2, FF beträgt 58,69%, Pmax beträgt 1,59 mW, und die Effizienz beträgt 6,38%. Die vorstehend beschriebene photovoltaische elektrochrome Vorrichtung wird zur Beleuchtung in dem Solarsimulator Peccell Pec-L11 angeordnet. Binnen 10 Minuten tritt eine anodische Photogalvanisierung des EDOT-Monomors unterhalb der Anoden der Silicium-Dünnschicht-Solarzellen auf, und die Farbe der Anoden ändert sich allmählich von transparent zu hellblau.
  • Verfahren VI
  • Eine Photogalvanisierung wird in dem Solarsimulator durchgeführt. 9,1 ml von 0,1 M Anilin Monomer und 20,2 ml von 2 M HCI (37%) werden zusammengegeben, um insgesamt 61,7 ml Anilin-Galvanisierungslösung zu bilden. Dann wird ein erstes transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm bereitgestellt, und die Anilinlösung wird auf dem ersten Glassubstrat verteilt. Ferner wird ein zweites transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm, auf welchem Silicium-Dünnschicht-Solarzellen gebildet sind, dazu vorgesehen, das erste transparente Glassubstrat abzudecken. Die Silicium-Dünnschicht-Solarzellen sind streifenförmig ausgebildet, und jeder Streifen hat eine Fläche von 1 × 5 cm2. Eine Leerlaufspannung Voc der Silicium-Dünnschicht-Solarzelle beträgt 0,92 V, eine Stromdichte Jsc beträgt 14,01 mA/cm2, FF beträgt 54,89%, Pmax beträgt 35,3 mW, und die Effizienz ist 7,07%. Die Merkmale einer photoelektrischen Umwandlung der Silicium-Dünnschicht-Solarzellen wird durch eine IV-Kurve in 16 dargestellt. Der Zwischenraum zwischen den Streifen beträgt 0,5 cm. Die zuvor beschriebene photovoltaische elektrochrome Vorrichtung wird in dem Sonnenlichtsimulator Peccell Pec-L11 zur Beleuchtung angeordnet. Binnen fünf Minuten tritt eine anodische Galvanisierung des Anilin Monomers unterhalb der Anoden der Silicium-Dünnschicht-Solarzellen auf, und die Farbe der Anoden ändert sich allmählich von transparent zu gelbgrün.
  • Verfahren VII
  • Eine Photogalvanisierung wird in dem Solarsimulator durchgeführt. Eine Galvanisierung einer dünnen Schicht NiOOH (Nickel-Oxyhydroxid) wird durchgeführt durch Herstellen von 0,005 M von NiSO4·6H2O und 0,015 M von (NH4)2SO4 unter pH > 8. Dann wird ein erstes transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm bereitgestellt, und die Lösung wird auf dem ersten Glassubstrat verteilt.
  • Ferner wird ein zweites transparentes Glassubstrat mit 5 cm × 5 cm, auf welchem Silicium-Dünnschicht-Solarzellen gebildet sind, dazu vorgesehen, das erste transparente Glassubstrat abzudecken. Die Silicum-Dünnschicht-Solarzellen sind in einem Array angeordnet, und jedes Array hat eine Fläche von 0,25 cm2. Die Leerlaufspannung Voc der Silicium-Dünnschicht-Solarzelle beträgt 0,93 V, die Stromdichte Jsc beträgt 12,29 mA/cm2, FF beträgt 73,03%, Pmax beträgt 2,1 mW, und die Effizienz beträgt 8,37%. Die vorstehend beschriebene photovoltaische elektrochrome Vorrichtung wird in dem Sonnenlichtsimulator Peccell Pec-L11 zur Beleuchtung angeordnet. In zehn Minuten tritt eine anodische Photogalvanisierung der Nickelgalvanisierungslösung unterhalb der Anoden der Silicium-Dünnschicht-Solarzellen auf, und die Farbe der Anoden ändert sich allmählich von transparent zu braun. Die Nickel-Oxyhydroxid-Dünnschicht wird anschließend getrocknet und 30 mm lang in Luft über 200°C ausgehärtet. Die Farbe der dünnen Schicht wird nach dem Aufheizschritt wieder transparent.
  • Experiment I
  • Experiment I dient zur Untersuchung der Merkmale der Redoxreaktion der photovoltaischen elektrochromen Dünnschicht. 0,1 M von TBABF4 (Tetrabutylammoniumtetrafluoroborat) wird in 100 ml von Propylen-Carbonat-Lösung gelöst. Das Ergebnis von Verfahren V wird als Arbeitselektrode verwendet, und ein elektrochemischer Analysator Autolab PGSTAT30 wird dazu verwendet, einen CV(Zyklisches Voltammogramm)-Kurvendiagramm aufzunehmen. Die Gegenelektrode ist aus Platin, und die Referenzeleketrode ist Ag/AgCl. Der Aufnahmebereich ist in 17 dargestellt. Eine Kurve, welche die CV-Kurvenabtastung darstellt, zeigt an, dass die Farbe des PEDOT-Dünnfilms (d. h. der elektrochromen dünnen Schicht der vorliegenden Erfindung), die in bläuliche Farbe umgeschlagen ist, allmählich im Oxidationszustand zu transparent zurückkehrt. Das Ergebnis dieser Untersuchung zeigt, dass PEDOT ein Material ist, das durch Dünnschicht-Solarzellen galvanisiert werden kann und durch einen CV-Zyklus die Farbe ändern kann.
  • Experiment II
  • Experiment II wird zur Untersuchung der Merkmale einer Redoxreaktion der photovoltaischen elektrochromen Dünnschichten durchgeführt. 0,1 M von TBABF4 wird in 100 ml einer Propylen-Carbonat-Lösung gelöst. Dann wird das Ergebnis von Verfahren VI als Arbeitselektrode verwendet, und ein elektrochemischer Analysator Autolab PGSTAT30 wird dazu verwendet, eine CV-(Zyklisches Voltrammogramm)-Kurve aufzunehmen. Die Gegenelektrode ist aus Platin, und die Referenzelektrode ist Ag/AgCl. Der Aufnahmebereich ist in 18 dargestellt. Eine Kurve, welche die CV-Kurve darstellt, zeigt an, dass die Farbe der Polyanilin-Dünnschichten (d. h., der elektrochromen Dünnschichten der vorliegenden Erfindung), welche sich von gelbgrün in grün im Oxidationszustand geändert hat, allmählich zu gelbgrün im Reduktionszustand zurückkehrt. Das Ergebnis dieser Untersuchung zeigt, dass Polyanilin ein Material ist, das durch Dünnschichtsolarzellen galvanisiert werden kann und seine Farbe in einem CV-Zyklus ändert.
  • Experiment III
  • Experiment III dient zur Untersuchung der Photogalvanisierung und der Farbänderung unter Bestrahlung in dem Solarsimulator. 9,1 ml von 0,1 m Anilin-Monomer und 20,2 ml von 2 M HCI (37%) werden in 61,7 ml DI-Wasser gegeben, um eine Anilin-Galvanisierungslösung zu erhalten. Dann wird ein erstes transparentes Glassubstrat mit 5 cm × 5 cm bereitgestellt, und die Anilinlösung wird auf das erste Glassubstrat verteilt. Ferner wird ein zweites Glassubstrat von 5 cm × 5 cm, auf welchem Silicium-Dünnschicht-Solarzellen vorgesehen sind, dazu vorgesehen, dass erste transparente Glassubstrat abzudecken. Die Silicium-Dünnschicht-Solarzellen sind streifenförmig, und jeder Streifen hat eine Fläche von 1 × 5 cm2. Eine Leerlaufspannung Voc der Silicium-Dünnschicht Solarzellen beträgt 0,92 V, eine Stromdichte Jsc beträgt 14,01 mA/cm2, FF beträgt 54,89%, Pmax beträgt 35,3 mW, und die Effizienz ist 7,07%. Der Zwischenraum zwischen den Streifen beträgt 0,5 cm. Die zuvor beschriebene photovoltaische elektrochrome Vorrichtung wird in dem Solarsimulator Peccell Pec-L11 zur Belichtung angeordnet. In fünf Minuten tritt eine anodische Photogalvanisierung unterhalb der Anoden der Silicium-Dünnschicht-Solarzellen auf, und die Farbe der Anoden ändert sich allmählich von transparent zu gelbgrün.
  • Danach werden 0,1 M TBABF4 in 100 ml Propylen-Carbonat-Lösungsmittel gelöst. Anschließend wird ein drittes transparentes Glassubstrat mit 5 cm × 5 cm zur Verfügung gestellt, und die vorstehend beschriebene Elektrolytschicht wird auf dieses dritte Glassubstrat aufgebracht. Ferner wird ein zweites transparentes Glassubstrat mit 5 cm × 5 cm, das Silicium-Dünnschicht-Solarzellen enthält, die durch Polyanilin photogalvanisiert sind, dazu vorgesehen, das dritte transparente Glassubstrat abzudecken, um eine photovoltaische elektrochrome Vorrichtung zu bilden.
  • Die vorstehend beschriebene photovoltaische elektrochrome Vorrichtung wird in dem Solarsimulator Peccell Pec-L11 zur Belichtung angeordnet. In drei Minuten tritt eine Oxidation unterhalb der Anoden der Silicium-Dünnschicht-Solarzellen auf, und die Farbe der Anoden ändert sich allmählich von gelbgrün zu gelb. Wenn die Belichtung abgebrochen wird, kehrt die Farbe der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung nach einigen Sekunden zu gelbgrün zurück.
  • Experiment IV
  • Experiment IV dient zur Untersuchung der Farb-/Bleichveränderung der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung unter Belichtung. Die optische Durchlässigkeit der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung, die durch Experiment III erhalten wird, wird gemessen unter Verwendung eines UV-VIS-NIR-Spektrometers (Perkin Elmer Lambda 750) im Wellenlängenbereich von 400–800 nm.
  • Der Umfang der Farb-/Bleichzustandsänderungen der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung nach/vor der Belichtung durch den Solarsimulator ist in 19 dargestellt. Das Ergebnis zeigt, dass der Farbkontrast der Polyanilin-Dünnschicht über 30% beträgt.
  • Experiment V
  • Experiment V dient zur Untersuchung der Galvanisierungs- und Farbänderung unter Belichtung durch den Solarsimulator. Eine Galvanisierung einer NiOOH(Nickel-Oxyhydroxid)-Schicht wird durchgeführt durch Vorbereitung von 0,005 M von NiSO4·6H2O und 0,015 M von (NH4)2SO4 unter pH > 8. Anschließend wird ein erstes transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm zur Verfügung gestellt, und die Lösung wird auf dem ersten Glassubstrat verteilt.
  • Ferner wird ein zweites transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm, auf welchem Silicium-Dünnschicht-Solarzellen angeordnet sind, dazu vorgesehen, das erste transparente Glassubstrat abzudecken. Die Silicium-Dünnschicht-Solarzellen sind in einem Array angeordnet, und jedes Array hat eine Fläche von 0,25 cm2. Die Leerlaufspannung Voc der Silicium-Dünnschicht-Solarzelle beträgt 0,93 V, die Stromdichte Jsc beträgt 12,29 mA/cm2, FF beträgt 73,03%, Pmax beträgt 2,1 mW, und die Effizienz beträgt 8,37%. Die vorstehend beschriebene photovoltaische elektrochrome Vorrichtung wird in dem Sonnenlichtsimulator Peccell Pec-L11 zur Belichtung angeordnet. In zehn Minuten tritt eine anodische Photogalvanisierung der Nickelgavanisierungslösung unterhalb der Anoden der Silicium-Dünnschicht-Solarzellen auf, und die Farbe der Anoden ändert sich allmählich von transparent zu braun. Die Nickel-Oxyhydroxid-Dünnschicht wird dann getrocknet und 30 Minuten lang in Luft oberhalb 200°C gehärtet. Die Farbe der Anoden kehrt nach dem Aufheizschritt zu transparent zurück.
  • Anschließend werden 0,1 M einer wässrigen KOH-Lösung vorbereitet. Dann wird ein drittes transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm zur Verfügung gestellt, und die vorstehend beschriebene Elektrolytschicht wird auf das dritte Glassubstrat aufgebracht.
  • Ferner wird ein zweites transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm, das Silicium-Dünnschicht-Solarzellen-Module umfasst, die mit Nickel-Oxyhydroxid photogalvanisiert sind, dazu vorgesehen, das dritte transparente Glassubstrat abzudecken, um so eine photovoltaische elektrochrome Vorrichtung zu bilden. Die vorstehend beschriebene photovoltaische elektrochrome Vorrichtung wird in dem Solarsimulator Peccell Pec-L11 zur Belichtung angeordnet. In zehn Minuten tritt eine Oxidation unterhalb der Anoden der Silicium-Dünnschicht-Solarzellen auf, und die Farbe der Anoden ändert sich allmählich von transparent zu braun. Das Ergebnis dieser Untersuchung zeigt, dass Nickel-Oxyhydroxid ein Material ist, das durch Dünnschichtsolarzellen galvanisiert werden kann und seine Farbe durch Sonneneinstrahlung ändern kann.
  • Experiment VI
  • Experiment VI dient zur Untersuchung der Photogalvanisierung und der Farbänderung unter Belichtung im Solarsimulator unter Verwendung einer Reihe miteinander verbundener Dünnschicht-Solarzellenmodule. Die Galvanisierung eines Polyanilinfilms wird durchgeführt durch Vorbereiten von 9,1 ml von 0,1 M Anilin Monomer und 20,2 ml von 2 M HCl (37%), welche in 61,7 ml DI-Wasser gegeben werden, um eine Anilin-Galvanisierungslösung zu erhalten. Dann wird ein erstes transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm zur Verfügung gestellt, und die Lösung wird auf das erste Glassubstrat verteilt.
  • Ferner wird ein zweites transparentes Glassubstrat mit 5 cm × 5 cm, auf welchem eine Anzahl von Silicium-Dünnschicht-Solarzellen in Reihe miteinander verbunden sind, dazu vorgesehen, das erste transparente Glassubstrat abzudecken. Eine Leerlaufspannung Voc des Silicum-Dünnschicht-Solarzellenmoduls beträgt 2,4 V, ein Strom Isc beträgt 25 mA/cm2, wie in 20 dargestellt ist. Die zuvor beschriebene photovoltaische elektrochrome Vorrichtung wird in dem Sonnenlichtsimulator Peccell Pec-L1l zur Belichtung angeordnet. In fünf Minuten tritt eine anodische Photogalvanisierung unter den Anoden der Silicium-Dünnschicht-Solarzellen auf, und die Farbe der Anoden ändert sich allmählich von transparent zu gelbgrün.
  • Anschließend werden 0,1 M von TBABF4 in 100 ml Propylen-Carbonat-Lösungsmittel gelöst. Anschließend wird ein drittes transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm zur Verfügung gestellt, und die vorstehend erwähnte Elektrolytschicht wird auf das dritte Glassubstrat aufgebracht. Ferner wird ein zweites transparentes Glassubstrat von 5 cm × 5 cm, das ein Silicum-Dünnschicht-Solarmodul umfasst, das durch Polyanilin photogalvansiert ist, dazu vorgesehen, das dritte transparente Glassubstrat abzudecken, um so eine photovoltaische elektrochrome Vorrichtung zu bilden.
  • Diese photovoltaische elektrochrome Vorrichtung wird in dem Solarsimulator Peccell Pec-L11 zur Belichtung angeordnet. In drei Minuten tritt eine Oxidation unterhalb der Anoden der Silicium-Dünnschicht-Solarzellen auf, und die Farbe der Anoden ändert sich allmählich von gelbgrün zu grün.
  • Die vorstehenden Experimente zeigen, dass die vorliegende Erfindung Farbveränderungseffekte unter Beleuchtung bewirkt.
  • 21 und 22 zeigen jeweils eine parallele Verbindung und eine serielle Verbindung von Dünnschicht-Solarzellen, wobei die Dünnschicht-Solarzellen eine Anode 2000 aus einer kontinuierlichen Schicht aufweisen, wie in 21 dargestellt, oder Streifenanoden 2100, wie in 22 dargestellt ist. In 21 sind Kathoden 2002 jeweils an eine Ausgangsschalteranordnung 2004 angeschlossen. In 22 sind die Anoden 2100 mit den Kathoden 2102 einer weiteren Dünnschicht-Solarzellen verbunden und mit einer Ausgangsschalteranordnung 2104 durch serielle Verbindung verbunden.
  • Die folgenden Verfahren können dazu verwendet werden, einen Schalter zur Steuerung der erfindungsgemäßen photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung herzustellen:
    • – Anordnung eines DC/AC-Wandlers 2200 zur Umwandlung des Stroms, der durch die Dünnschicht-Solarzellen erzeugt wird, in Gleichstrom (AC), d. h. für eine elektrische Nutzung 2202, für elektrische Anwendungen, wie in 23 dargestellt.
    • – Leiten des Strom, der durch die Dünnschicht-Solarzellen erzeugt wird, in eine DC-Ladungsspeichervorrichtung 2300 (die auch als Batterie für DC-elektrische Anwendungen dient), wie in 24 dargestellt ist.
    • – Verwenden eines TFT-Herstellungsprozesses zur Anordnung eines Dünnschicht-Transistors 2400 an der Anode und der Kathode der Dünnschicht-Solarzelle, zur Wirkung als ein Schalter zum Steuern des Einschaltens/Ausschaltens zwischen jeder Dünnschicht-Solarzelle und einem äußeren Schaltkreis, zur Bildung einer aktiv gesteuerten elektrochromen Vorrichtung, gemäß 25.
  • Es folgt aus der vorstehenden Beschreibung, dass die vorliegende Erfindung Dünnschicht-Solarzellen zur Galvanisierung (Elektroplattierung) verwendet. Bei Beleuchtung erzeugen die Anoden und die Kathoden der Dünnschicht-Solarzellen gleichzeitig Elektronen und Löcher, die bewirken, dass die Galvanisierungslösung reagiert und sich auf den Anoden und den Kathoden abscheidet. Wenn somit die Dünnschicht-Solarzellen auf einem transparenten Substrat gebildet werden, werden die Anoden und die Kathoden der elektrochromen dünnen Schichten gleichzeitig auf den Oberflächen der Anoden und der Kathoden der Solarzellen gebildet. Daher kann die photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung als eine Solarzelle betrachtet werden, die nutzbare elektrische Energie erzeugt und ein intelligentes Fenster bildet. Beispielsweise erzeugen die Dünnschicht-Solarzellen elektrischen Strom, wenn sie beleuchtet werden, und der Strom kann zu verschiedenen elektrischen Anwendungen geleitet werden. Wenn Sonnenlicht von außen so stark wird, dass die Innenraumtemperatur ansteigt, kann wahlweise der Strom dazu verwendet werden, die Farbe elektrochromer Materialien zu ändern. Bei Verwendung in Glas kann die photovoltaische elektrochrome Vorrichtung sichtbares Licht und das Infrarotspektrum blockieren. Infolgedessen können die Innenraumtemperatur und das Licht reduziert werden, um einen Energiespareffekt zu erreichen. Eine solche selbstversorgende Vorrichtung benötigt lediglich Sonnenlicht als Energiequelle und bringt zwei Vorteile mit sich. Für die photovoltaische elektrochrome Vorrichtung bestehen verschiedene andere Anwendungen als ein intelligentes Fenster. Bei unterschiedlichem Aufbau der Dünnschicht-Solarzellen kann die photovoltaische elektrochrome Vorrichtung dazu verwendet werden, farbvariable Rückspiegel, Displays, elektrische Vorrichtungen mit Batterieversorgung und sofort herzustellen. Daher ist die vorliegende Erfindung eine bedeutende Innovation und praktisch anwendbar und schafft eine mögliche Lösung zu Problemen der Energiekrise.
  • Demnach wird der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung festgelegt.

Claims (39)

  1. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung, umfassend zumindest: ein transparentes Substrat (400, 1100); eine Anzahl von Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102), die auf dem transparenten Substrat (400, 1100) gebildet sind, wobei jede der Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) zumindest eine Anode (404, 1104), eine photoelektrische Konversionsschicht (406, 1106) und eine Kathode (408, 1108) umfasst, und ein Teil einer Oberfläche der Anode (404) von jeder der Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) freigelegt ist; eine Anzahl elektrochromer Dünnschichten (500, 1110), die jeweils auf zumindest einer Oberfläche der Kathode (408, 1108) und der freiliegenden Oberfläche der Anode (404, 1104) jeder Dünnschicht-Solarzelle (402, 1102) angeordnet sind; und eine Elektrolytschicht (800, 1112), die die elektrochromen Dünnschichten (500, 1110) bedeckt, wobei die Anode (404, 1104) und die Kathode (408, 1108) von jeder Dünnschicht-Solarzelle (402, 1102) ferner als Anode und als Kathode der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung dienen.
  2. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher eine Zusammensetzung der elektrochromen Dünnschichten (500, 1110) ein Polymer umfasst, gebildet durch Elektropolymerisation eines Anilin-Monomers, eines EDOT-Monomers, oder Viologen-Monomers.
  3. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher ein Material der elektrochromen Dünnschichten (500, 1110) ein Übergangsmetalloxid und Preußisch Blau umfasst.
  4. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei welcher das Übergangsmetalloxid aus einer Gruppe ausgewählt ist, umfassend WO3, MoO3, V2O5, Nb2O5, NiO, SnO, Fe2O3, CoO, Ir2O3, Rh2O3 und MnO2.
  5. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) umfassen: Silicium-Dünnschicht-Solarzellen, CIGS-Dünnschicht-Solarzellen, oder CdTe-Dünnschicht-Solarzellen.
  6. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 5, bei welcher die Silicium-Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) umfassen: a-Si-Dünnschicht-Solarzellen, a-Si/mc-Si-Tandem-Dünnschicht-Solarzellen, a-Si/a-Si-Tandem-Dünnschicht-Solarzellen oder Mehrbindungs-a-Si-Dünnschicht-Solarzellen.
  7. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 5, bei welcher die Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) in Reihe verbunden sind, und die Anode (404, 1104) von einer der Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) elektrisch mit der Kathode (408, 1108) einer weiteren Dünnschicht-Solarzelle (402, 1102) verbunden ist.
  8. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 7, bei welcher die Anode (404, 1104) zwischen den Kathoden (408, 1108) frei liegt.
  9. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 5, bei welcher die Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) ferner eine Passivierungsschicht (706) umfassen, die an einer Seitenwand der photoelektrischen Konversionsschicht von jeder der Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) vorgesehen ist.
  10. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher die Elektrolytschicht (800, 1112) festes Elektrolyt oder flüssiges Elektrolyt umfasst.
  11. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 10, bei welcher das flüssige Elektrolyt ein Alkalimetallsalz und ein Lösungsmittel umfasst.
  12. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 10, bei welcher das feste Elektrolyt ein Akalimetall, ein Lösungsmittel und ein Polymer umfasst.
  13. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 12, bei welcher das Polymer umfasst: Poly(ethylenoxid), Poly(propylenoxid), Poly(vinylbutyral), oder Poly(methylmethacrylat) oder eine Mischung derselben.
  14. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei welcher das transparerite Substrat (400, 1100) ein Glas, Kunststoff, oder ein flexibles Substrat umfasst.
  15. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner umfassend ein transparentes nichtleitendes Substrat (702, 1114), das die Elektrolytschicht (700, 1112) bedeckt.
  16. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 15, ferner umfassend eine reflektierende Schicht, die auf einer Oberfläche des transparenten nichtleitenden Substrats (702, 1114) zur Bildung eines Spiegels angebracht ist.
  17. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner umfassend einen DC/AC-Wandler zur Umwandlung von Strom, der durch die Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) erzeugt wird, zur elektrischen Nutzung.
  18. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine Gleichstrom-Ladungsspeichereinrichtung zur Speicherung des Stroms, der durch die Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) erzeugt wird.
  19. Photovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner umfassend einen Dünnschicht-Transistor, der mit der Anode (404, 1104) und der Kathode (408) jeder der Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) verbunden ist, zur Steuerung eines Schattens zwischen jeder der Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) und einem äußeren Schaltkreis.
  20. Verfahren zur Herstellung einer photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung, umfassend: Bilden einer Anzahl von Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) auf einem transparenten Substrat (400, 1100), wobei jede der Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) zumindest eine Anode (404, 1104), eine photoelektrische Konversionsschicht (406, 1106) und eine Kathode (408, 1108) umfasst, wobei ein Bereich der Oberfläche der Anode (404, 1104) von jeder der Dünnschicht-Solarzellen (402,1102) freigelegt ist; Abscheiden einer elektrochromen Dünnschicht (500, 1110) auf zumindest einer Oberfläche der Kathode (408, 1108) und der freiliegenden Oberfläche der Anode (404, 1104); und Bilden einer Elektrolytschicht (800, 1112) auf Oberflächen der Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) zur Abdeckung der elektrochromen Dünnschichten (500, 1100), wobei die Anode (404, 1104) und die Kathode (408, 1108) von jeder der Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) ferner als Anode und als Kathode der photovoltaischen elektrochromen Vorrichtung dienen.
  21. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 20, bei welchem ein Verfahren zum Abscheiden der elektrochromen dünnen Schicht umfasst: Abscheiden einer Galvanisierungslösung zum Kontakt mit der Anode (404, 1104) und der Kathode (408, 1108) von jeder der Dünnschicht-Solarzellen (402,1102); Belichten der Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) zur Erzeugung eines Stroms, was eine Redox-Reaktion in der Galvanisierungslösung zur Bildung der elektrochromen Dünnschicht (500, 1100) auf zumindest einer Oberfläche der Anode (404) und der Kathode (408, 1108) bewirkt; und Entfernen der Galvanisierungslösung.
  22. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 21, bei welchem eine Zusammensetzung der elektrochromen Dünnschicht (500, 1100) umfasst: ein hochmolekulares Polymer, gebildet durch Elektropolymerisation eines Anilinmonomers, EDOT-Monomers oder Viologen-Monomers; oder durch Galvanisieren eines Eisen(III)-hexacyanoferrat(II)-Chromophors; oder Nickeloxyhydroxid- oder WO3-Dünnschicht.
  23. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 21, bei welchem die Galvanisierungslösung umfasst: Anilin-Monomer, EDOT-Monomer, oder Viologen-Monomer; Eisen(III)-hexacyanoferrat(II)-Chromophor; oder Nickeloxyhydroxid- oder Peroxywolframat-Galvanisierungslösung.
  24. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 20, bei welchem das Verfahren zur Abscheidung der elektrochromen Dünnschicht (500, 1100) umfasst: Elektronenstrahlverdampfung, Ionengestützte Beschichtung, reaktives oder nicht reaktives Bedampfen, oder thermische Verdampfung.
  25. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 24, bei welchem ein Material der elektrochromen Dünnschicht (500, 1100) ein Übergangsmetalloxid enthält.
  26. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 25, bei welchem das Übergangsmetalloxid aus der folgenden Gruppe ausgewählt ist: WO3, MoO3, V2O5, Nb2O5, NiO, SnO, Fe2O3, CoO, Ir2O3, Rh2O3 und MnO2 .
  27. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 20, bei welchem die Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) umfassen: Silicium-Dünnschicht-Solarzellen, CIGS-Dünnschicht-Solarzellen, oder CdTe-Dünnschicht-Solarzellen.
  28. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 27, bei welchem ein Verfahren der Bildung der Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) auf dem transparenten Substrat (400, 1100) ferner die Bildung einer Passivierungsschicht an einer Seitenwand der photoelektrischen Konversionsschicht der Dünnschicht-Solarzelle umfasst.
  29. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 20, bei welchem die Elektrolytschicht (800,1112) festes Elektrolyt oder flüssiges Elektrolyt umfasst.
  30. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 29, bei welchem der Schritt der Bildung der Elektrolytschicht (800, 1112) die elektrolytische Abscheidung des festen Elektrolyts auf den Oberflächen der Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) umfasst.
  31. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 29, bei welchem der Schritt der Bildung der Elektrolytschicht (800, 1112) das sukzessive Vakuumabscheiden des festen Elektrolyts auf der Oberfläche der Dünnschicht-Solarzellen (402, 1102) umfasst.
  32. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 29, bei welchem das flüssige Elektrolyt ein Alkalimetallsalz und ein Lösungsmittel umfasst.
  33. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 32, bei welchem das Alkalimetallsalz Lithiumtriflat, Lithiumperchlorat, oder Tetraalkylammoniumsalz umfasst.
  34. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 32, bei welchem das Lösungsmittel Propylencarbonat, Dipropylcarbonat, Glycolcarbonat, γ-Butyrolacton, Acetonitril, Tetrahydrofuran, oder N-Methyl-2-pyrrolidon umfasst.
  35. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 29, bei welchem das feste Elektrolyt ein Alkalimetallsalz, ein Lösungsmittel und ein Polymer umfasst.
  36. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 35, bei welchem das Polymer Poly(ethylenoxid), Poly(propylenoxid), Poly(vinylbutyral), oder Poly(methylmethacrylat) oder eine Mischung derselben umfasst.
  37. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 20, ferner umfassend die Abscheidung eines transparenten nichtleitenden Substrats (702, 1114) zur Bedeckung der Elektrolytschicht (700, 1112) nach der Bildung der Elektrolytschicht.
  38. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 37, ferner umfassend das Verbinden des transparenten Substrats (400, 1100), der Elektrolytschicht (700, 1112) und der transparenten nicht leitenden Schicht (702, 1114) durch eine Laminiervorrichtung oder einen Autoklaven nach Bildung der Elektrolytschicht (700, 1112).
  39. Herstellungsverfahren gemäß Anspruch 37, ferner umfassend die Bildung einer reflektierenden Schicht auf einer Oberfläche des transparenten nichtleitenden Substrats (702, 1114) zur Bildung eines Spiegels vor dem Abscheiden des transparenten nichtleitenden Substrats (702, 1114) zum Abdecken der Elektrolytschicht (700, 1112).
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