DE212013000019U1

DE212013000019U1 - Photoelektrochrome Vorrichtung

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Publication number: DE212013000019U1
Application number: DE212013000019.7U
Authority: DE
Original assignee: HUNAN XINGYE SOLAR ENERGY SCIENCE AND TECHNOLOGY CO; Hunan Xingye Solar Energy Science and Technology Co Ltd; ZHUHAI XINGYE ENERGY SAVING SCIENCE AND TECHNOLOGY CO; Zhuhai Xingye Energy Saving Science and Technology Co Ltd; ZHUHAI XINGYE NEW ENERGY SCIENCE AND TECHNOLOGY CO; Zhuhai Xingye New Energy Science and Technology Co Ltd; ZHUHAI XINGYE OPTOELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY CO; ZHUHAI XINGYE OPTOELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd; Zhuhai Singyes Green Building Technology Co Ltd
Current assignee: HUNAN XINGYE SOLAR ENERGY SCIENCE AND TECHNOLOGY CO; Hunan Xingye Solar Energy Science and Technology Co Ltd; ZHUHAI XINGYE ENERGY SAVING SCIENCE AND TECHNOLOGY CO; Zhuhai Xingye Energy Saving Science and Technology Co Ltd; ZHUHAI XINGYE NEW ENERGY SCIENCE AND TECHNOLOGY CO; Zhuhai Xingye New Energy Science and Technology Co Ltd; ZHUHAI XINGYE OPTOELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY CO; ZHUHAI XINGYE OPTOELECTRONIC SCIENCE AND TECHNOLOGY Co Ltd; Zhuhai Singyes Green Building Technology Co Ltd
Priority date: 2012-10-17
Filing date: 2013-07-04
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2023-07-05
Also published as: CN103777424A; WO2014059802A1

Abstract

Photoelektrochrome Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: ein transparentes nichtleitendes Substrat; eine Materialschicht der organischen Solarzellen, die auf dem transparenten nichtleitenden Substrat ausgebildet ist; eine elektrochrome Materialschicht, die auf der Materialschicht der organischen Solarzellen ausgebildet ist; eine Elektrolytschicht, die zwischen zwei Schichten von elektrochromen Materialien ausgebildet ist; und eine transparente leitende Schicht, die auf der elektrochromen Materialschicht ausgebildet ist.

Description

Technisches Gebiet
Das Gebrauchsmuster betrifft eine elektrochrome Vorrichtung, insbesondere eine photoelektrochrome Vorrichtung, die durch die organische Solarzelle angetrieben wird.
Stand der Technik
Das elektrochrome Material ist ein Material, dessen Farbe sich mit der Änderung der Polarität und Intensität des angelegten elektrischen Feldes ändert, weil die reversible Oxidation oder Reduktion die Änderung der Reflexions- oder Transmissionsintensität des einfallenden Lichts verursacht. Das elektrochrome Material kann in zwei Kategorien von organischen und anorganischen Materialien unterteilt werden. Das anorganische elektrochrome Material wird aufgrund der stabilen Funktionen und hoher UV-Beständigkeit mit großen Interessen verfolgt, vor allem Übergangsmetalloxide, wie z. B. Wolframoxid, Nickeloxid und Manganoxid. Wenn das Material auf der Glasoberfläche aufgebracht wird, kann es für äußere Oberfläche der Mauern des Gebäudes verwendet werden, so dass mit Jahreszeit und Uhrzeit die Lichtsreflexions- oder Transmissionsintensität des Glases aktiv gesteuert werden kann, um die Zwecke der Energieeinsparung zu erreichen. Das chromatische Material kann auch verbreitet in anderen Bereichen verwendet werden, wie z. B. Sonnenbrille, Auto-Schiebedach, Anti-Glare-Rückspiegel. Wenn das chromatische Material auf der inneren Oberfläche eines Teils des flexiblen organischen Materials beschichtet wird, kann es auch für Herstellung der flexiblen chromatischen Vorrichtung verwendet werden.
Weil darüber hinaus die elektrochrome Vorrichtung nur die relativ niedrigere Gleichspannung (in der Regel nicht mehr als ±5 V) verwendet, kann der Zweck der Farbenänderung der Vorrichtung erreicht werden. Wenn der von der Solarzelle erzeugte Strom als Treiberspannung der elektrochromen Vorrichtung verwendet werden kann, kann nicht nur Energie weiter gespart werden, und das Ziel der automatischen Einstellung der Farbe der Vorrichtung nach der Umgebungslichtstärke kann auch erreicht werden, d. h. photoelektrochrome Vorrichtung. Zum Beispiel offenbart US-Patent US 5377037 ”Photovoltaisch-elektrochrome Dünnschicht zur sensiblen Steuerung der Lichtdurchlässigkeit” eine elektrochrome Vorrichtung, die durch Dünnschicht-Solarzellen aus amorphem Silizium angetrieben wird. Das chinesische Patent CN 101673018 B ”Photovoltaisch-elektrochrome Vorrichtung des Tageslichts” offenbart eine photoelektrochrome Vorrichtung der Solarenergie, wobei die Vorrichtung auf anorganischen Solarzellen der halb-durchsichtigen Dünnschicht und organischen elektrochromen Lösungen basiert. Das chinesische Patent CN 101930142 B ”photoelektrochromes Element und Herstellungsverfahren” offenbart eine photoelektrochrome Vorrichtung, die auf anorganischen Dünnschicht-Solarzellen und elektrochromem Material basiert. Bei diesen Techniken werden Dünnschicht-Solarzellen unter Verwendung der Halbleitermaterialien (wie z. B. amorphes Silizium, CIGS, CdTe usw.) hergestellt, sie erzeugen vor allem dadurch den Strom, dass sie das Solarspektrum absorbieren, dessen Photonenenergie größer als Bandlückenenergieniveau des Halbleiters ist (z. B.: die Bandlücke vom amorphen Silizium ist 1,75 eV, somit kann nur Sonnenlicht mit einer Wellenlänge weniger als 765 nm absorbiert werden. Daher sind sie generell dunkler, wenn die Struktur der integrierten Vorrichtung verwendet wird, wird der Farbbereich der elektrochromen Vorrichtung verringert. Die organischen Solarzellen haben relativ einfaches Herstellungsverfahren und relativ niedrige Kosten, wobei durch Auswahl und Bereitstellung des organischen Materials das Absorptionsspektrum eingestellt werden kann, und wobei der Einstellungsbereich der Farbe relativ groß ist. Das sichtbare Licht im Sonnenspektrum (Wellenlänge 400 nm–700 nm) macht nur etwa 44% aus, UV-Licht (Wellenlänge 200–400 nm) macht etwa 3% aus, und das restliche ca. 53% (Wellenlänge von 700 nm oder mehr) sind nahes Infrarotlicht und Infrarotlicht. Wenn für Herstellung der Solarzellen ein Material, das einen hohen Grad an Transparenz für sichtbares Licht aufweist und hauptsächlich das nahe Infrarot und das Infrarotlicht absorbiert, ausgewählt wird und die Solarzellen unmittelbar der elektrochromen Vorrichtung den Strom zur Verfügung stellen, können nicht nur die Energieeinsparungen maximiert werden, sondern der Einfluss auf den Farbbereich der Vorrichtung ist auch minimal.
Inhalt des Gebrauchsmusters
Gegenüber den obigen Problemen ist das Ziel des vorliegenden Gebrauchsmusters, eine photoelektrochrome Vorrichtung bereitzustellen, die durch organische Solarzellen angetrieben wird.
Eine photoelektrochrome Vorrichtung, aufweisend ein transparentes nichtleitendes Substrat, eine Materialschicht der organischen Solarzellen, die auf dem transparenten nichtleitenden Substrat ausgebildet ist, eine elektrochrome Materialschicht, die auf der Materialschicht der organischen Solarzellen ausgebildet ist, eine Elektrolytschicht, die zwischen zwei Schichten von elektrochromen Materialien ausgebildet ist, und eine transparente leitende Schicht, die auf der elektrochromen Materialschicht ausgebildet ist.
In einer Ausführungsform des vorliegenden Gebrauchsmusters ist das Substrat der Vorrichtung mindestens ein transparentes nichtleitendes Substrat, es kann anorganisches Material sein, wie Glas, oder es kann organisches Material sein, wie PET-Folien, Kunststoff.
In einer Ausführungsform des vorliegenden Gebrauchsmusters ist eine Materialschicht der organischen Solarzellen auf dem transparenten nichtleitenden Substrat ausgebildet, wobei die Materialschicht der organischen Solarzellen eine Anode, eine organische photoelektrische Umwandlungsmaterialschicht und eine Kathode aufweist.
Die Anode und die Kathode weisen das anorganische oder organische transparente leitende Material auf, wie z. B. In₂O₃:Sn (ITO), SnO₂:F (FTO), ZnO:Al (AZO), Kohlenstoffnanoröhren (Carbon Nanotubes), Graphen (Graphen) und Silber-Nanodrähte (Silber-Nanodrähte).
Die organische photoelektrische Umwandlungsmaterialschicht kann dadurch ausgebildet werden, dass ein oder mehr organisches(e) Meterial(ien) gemischt wird (werden) und eine gemischte Dünnschicht durch Vakuumverdampfung, chemisches Dampfabscheidungsverfahren, Schleuderbeschichtungsverfahren oder Sol-Gel-Verfahren ausgebildet wird, wobei oder die organische photoelektrische Umwandlungsmaterialschicht mehrschichtige Dünnschicht ist, die durch Ablagern von zwei oder mehr Schichten von organischem Material ausgebildet wird, und wobei die organische photoelektrische Umwandlungsmaterialschicht auch photoempfindliche farbstoffsensibilisierte Solarzelle-Materialien sein können, die durch TiO₂ nanoporöse Membran, Elektrolyt und photoempfindliche Farbstoffe zusammengesetzt sind. Sein Hauptmerkmal liegt darin, dass es transparent für sichtbares Licht (Wellenlänge 300 nm bis 700 nm) ist, das heißt, dass die Durchlässigkeitsrate 50% übertreten, vor allem wird der Strom durch Absorption von UV (Wellenlänge von weniger als 300 nm oder nahem Infrarotlicht und Infrarotlicht (Wellenlänge größer als 700 nm) erzeugt. Z. B.: von Richard R. Lunt usw. hergestellter Elektronendonator (organischer molekularer Elektronendonator) mit organischem Materialien Chloraluminiumphthalocyanin (ClAlPc) als organischem Molekül und hergestellte organische Solarzellen mit C₆₀ als Elektronakzeptor (Molekularer organischer Elektronenakzeptor), sie haben im sichtbaren Bereich eine durchschnittliche Durchlässigkeitsrate von 56%, und die photoelektrische Umwandlungseffizienz liegt bei 1,7%. Die von Chun-Chen Chao usw. hergestellten Polymer-Solarzellen mit Poly(2,60-4,8-bis(5-ethylhexylthienyl)benzo-[1,2-b;3,4-b]dithiophene-alt-5-dibutyloctyl-3,6-bis(5-bromothiophen-2-yl)pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4-dione) (d. h. PBDTT-DPP) als dem Elektronendonor und mit [6,6]-Phenyl-C61-Buttersäuremethylester (d. h. PCBM) als dem Elektronenakzeptor haben eine Durchlässigkeitsrate bei einer Wellenlänge von 550 nm von 66%, und die photoelektrische Umwandlungseffizienz erreicht 4%.
In einer Ausführungsform des vorliegenden Gebrauchsmusters weist die elektrochrome Materialschicht organisches elektrochromes Material, Übergangsmetalloxide oder Preußischblau auf, sie können sein: Vilogen, Pyrazolin, Poly (Anilin), Tetrathiafulvalene, WO₃, MoO₃, Nb₂O₅, TiO₂, V₂O₅, NiO, IrO₂, Rh₂O₃, CoO₂, Fe₄[Fe(CN)₆]₃.
In einer Ausführungsform des vorliegenden Gebrauchsmusters weist die Elektrolytschicht einen flüssigen Elektrolyten, einen festen Film-Elektrolyten oder einen Polymerelektrolyten auf, sie können sein: LiClO₄ + Propylene Carbonate, LiNbO₃, LiBO₂, LiF, LiBF₄, LiPF₄, Lipno, LiBSO, LiAlO₂, Poly(Methylmethacrylat) (PMMA), Poly(vinylchlorid) (PVC), Poly(ethylenoxid) (PEO), Poly(ethyleneglycole) (PEG), Poly(vinylbutral) (PVB).
In einer anderen Ausführungsform des vorliegenden Gebrauchsmusters können mehrere Materialschichten der organischen Solarzellen bestehen, wobei sie in Reihenschaltung oder Parallelschaltung miteinander verbunden sind, um die Anforderungen zu erfüllen, die erforderliche Spannung und den erforderlichen Strom für die elektrochrome Vorrichtung zu steuern.
In einer Ausführungsform des vorliegenden Gebrauchsmusters weist die photoelektrochrome Vorrichtung ferner einen lichtempfindlichen Schalter, der die Schaltung steuern kann. Das Arbeitsprinzip ist wie folgt: wenn die Strahlen der Sonne stärker sind, verbindet der lichtempfindliche Schalter die Anode und die Kathode der organischen Solarzellen mit der Anode und der Kathode der elektrochromen Vorrichtung. Die Solarzelle wird bestrahlt und erzeugt durch den photoelektrischen Effekt ein elektrisches Feld, die Vorrichtung verdunkelt sich. Wenn keine Strahlen der Sonne bestehen oder sie schwächer sind, verbindet der lichtempfindlichen Schalter direkt automatisch die zwei Enden der elektrochromen Vorrichtung mit einander, um einen Kurzschluss zu bilden, daher schaltet sich die Farbe des Lichts aus der Vorrichtung heller. Somit kann die Vorrichtung das Ziel erreichen, gemäß dem Licht die Farbe der Vorrichtung einzustellen, nämlich photoelektrochrome Vorrichtung.
In einer anderen Ausführungsform des vorliegenden Gebrauchsmusters weist die photoelektrochrome Vorrichtung ferner einen Sammler auf, um die von den organischen Solarzellen erzeugte elektrische Energie zu speichern, wobei mit der elektrischen Energie eine Leistung dem lichtempfindlichen Schalter zur Verfügung gestellt werden kann.
Nach der Stärke der externen Lichtstärke kann die photoelektrochrome Vorrichtung des vorliegenden Gebrauchsmusters automatisch die Farbe ändern, und mit der Struktur der kombinierten Materialschicht der organischen Solarzellen und der elektrochromen Schicht wird der Vorrichtung durch den photoelektrischen Effekt der Materialschicht der organischen Solarzellen die elektrische Energie zur Verfügung gestellt, wobei keine zusätzlichen externen Netzgeräte benötigt sind, und die externe Schaltung kann weiterhin gespart und vereinfacht werden, so dass die Produktionskosten stark reduziert sind. Ferner wird das Material der organischen Solarzellen mit einer Transmittanz für sichtbares Licht höher als 50% verwendet, hauptsächlich durch die Absorption des nahen Infrarotes und Infrarotlichtes (Wellenlänge > 700 nm) wird die Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt. Im Vergleich zu anderen photoelektrochromen Vorrichtungen, die durch das die Energie des sichtbaren Lichts absorbierende Material der anorganischen Dünnschicht-Solarzellen angetrieben sind, kann den verstellbaren Bereich der Farbe der Vorrichtung stark vergrößert werden, somit kann den Einsatzbereich der Vorrichtung stark vergrößert werden, wie z. B. für Sonnenbrillen und Autosonnendach usw. Wenn das Material für Fenster oder Oberlichter des Gebäudes verwendet wird, kann die Lichtstärke des Gebäudes automatisch nach Stärke der Sonne automatisch eingestellt werden, dadurch kann nicht nur die Blendung reduziert werden, sondern auch der Energieverbrauch in den Gebäuden wird erheblich reduziert.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Im Zusammenhang mit Figuren und Ausführungsformen wird das Gebrauchsmuster im Folgenden näher erläutert.
1 ist Ansicht über Grundstruktur der photoelektrochromen Vorrichtung, die durch organische Solarzellen angetrieben wird. Dabei sind 101 und 102 Substrate der Vorrichtung, 201, 202 und 203 sind transparente leitende Schichten, 300 ist organische photoelektrische Umwandlungsmaterialschicht, 401 und 403 sind elektrochrome Materialschichten, 402 ist Elektrolytschicht. 501 und 502 sind unleitfähiger Klebstoff für Verkapseln der Vorrichtung.
2 ist eine Strukturansicht der photoelektrochromen Vorrichtung von erster Ausführungsform. Dabei ist 300 die organische photoelektrische Umwandlungsmaterialschicht, aufweisend eine Dekorschicht der Kathode 301, eine organische Elektronenakzeptor-Schicht 302, eine organische Elektronendonor-Schicht 303, eine Dekorschicht der Anode 304.
3 ist eine Strukturansicht der photoelektrochromen Vorrichtung von zweiter Ausführungsform. Dabei ist 300 organische photoelektrische Umwandlungsmaterialschicht, aufweisend eine Dekorschicht der Anode 301, eine aktive Schicht der organischen photoelektrischen Umwandlung 302, eine Pufferschicht 303. 701 und 702 sind unleitfähige Abstandshalter mit einer festgelegten Höhe. Teil 100 weist ein Vorrichtungssubstrat 101, eine organische photoelektrische Umwandlungsmaterialschicht 300, transparente leitende Schichten 201 und 202 sowie eine elektrochrome Materialschicht 401. Teil 200 weist ein anderes Substrat 102 der Vorrichtung, eine transparente leitende Schicht 202 und eine andere elektrochrome Materialschicht 403 auf.
Ausführliche Ausführungsform
Erste Ausführungsform
Spezifische Ausführungsschritte sind wie folgt:

(1) Wie in 1 und 2 dargestellt, wird die transparente leitfähige Materialschicht 201 unter Verwendung eines Magnetron-Sputter-Verfahren auf dem transparenten nichtleitendes Substrat 101 hergestellt, wie z. B.: ITO (In₂O₃:Sn), FTO (SnO:F) oder AZO (ZnO:Al), die Dicke beträgt zwischen 100 nm und 200 nm, der Flächenwiderstand ist weniger als 30 Ω/sq, und die Lichtdurchlässigkeit beträgt mehr als 85%.
(2) Durch das Vakuumabscheidungsverfahren wird eine organische photoelektrische Umwandlungsmaterialschicht auf dem Substrat 101 hergestellt, auf dem das transparente leitfähige Substrat 201 schon beschichtet ist. a) Dekorschicht der Kathode 301 (Kathode-Modifikationsschicht), wie: athocuproin (BCP), ihre Dicke beträgt zwischen 5 nm und 50 nm. b) Organische Elektronenakzeptor-Schicht 302, wie C60, ihre Dicke beträgt zwischen 10 nm und 100 nm. c) Organische Elektronendonor-Schicht 303, wie Chloraluminium-Phthalocyanin (ClAlPc), ihre Dicke beträgt zwischen 10 nm und 100 nm. d) Dekorschicht der Anode 304 (Anode-Modifikationsschicht), wie MoO3, ihre Dicke beträgt zwischen 10 nm und 50 nm.
(3) Die transparente leitfähige Dünnschicht 202 wird unter Verwendung eines Vakuumabscheidungsverfahrens oder Magnetron-Sputter-Verfahrens hergestellt, wie z. B.: ITO (In₂O₃:Sn), FTO (SnO:F) oder AZO (ZnO:Al), die Dicke beträgt zwischen 100 nm und 200 nm, der Flächenwiderstand ist weniger als 30 Ω/sq, und die Lichtdurchlässigkeit beträgt mehr als 85%.
(4) Die elektrochrome Materialschicht 401 wird unter Verwendung eines Vakuumabscheidungsverfahrens oder Magnetron-Sputter-Verfahrens hergestellt, wie NiO, IrO₂, Rh₂O₃, CoO₂, ihre Dicke beträgt zwischen 100 nm und 500 nm.
(5) Die Elektrolytschicht 402 wird unter Verwendung eines Vakuumabscheidungsverfahrens oder Magnetron-Sputter-Verfahrens hergestellt, wie LiNbO₃, LiBO₂, LiF, LiBF₄, LiPF₄, LiPNO, LiBSO, LiAlO₂, ihre Dicke beträgt zwischen 100 nm und 500 nm.
(6) Die elektrochrome Materialschicht 403 wird unter Verwendung eines Vakuumabscheidungsverfahrens oder Magnetron-Sputter-Verfahrens hergestellt, wie WO₃, MoO₃, Nb₂O₅, TiO₂, V₂O₅, ihre Dicke beträgt zwischen 100 nm und 500 nm.
(7) Die transparente leitfähige Dünnschicht 203 wird unter Verwendung eines Vakuumabscheidungsverfahrens oder Magnetron-Sputter-Verfahrens hergestellt, wie z. B.: ITO (In₂O₃:Sn), FTO (SnO:F) oder AZO (ZnO:Al), die Dicke beträgt zwischen 100 nm und 200 nm, der Flächenwiderstand ist weniger als 30 W/sq, und die Lichtdurchlässigkeit beträgt mehr als 85%.
(8) Mit unleitfähigem Klebstoff 501 und 502 (wie EVA-Kleber oder Epoxid) wird ein anderes transparentes unleitfähiges Substrat 102 mit den anderen Schichten der Vorrichtung verkapselt.
(9) Die äußere Steuerschaltung wird hinzugefügt, aufweisend lichtempfindliche Schalter und Kabel usw. Wenn das Licht stark ist, ist der lichtempfindliche Schalter 601 an den Anschluss 1 angeschlossen, durch den photoelektrischen Effekt der organischen Solarzellen wird ein elektrisches Feld erzeugt, das in der elektrochromen Materialschicht 401 gespeicherte Li⁺ gießt unter der Wirkung des elektrischen Feldes durch die Elektrolytschicht in die elektrochrome Materialschicht 403 ein, so dass die Farbe der Vorrichtung stärker wird. Wenn kein Licht besteht oder das Licht schwach ist (die Intensität kann durch lichtempfindlichen Schalter gesteuert werden), ist der lichtempfindliche Schalter 601 an den Anschluss 2 angeschlossen, die elektrochromen Materialschichten 401 und 402 sind direkt miteinander verbunden, und das an beiden Enden angelegte elektrische Feld ist Null, so dass das bereit in die elektrochrome Materialschicht 402 eingegossene Li⁺ sich allmählich zurück in die elektrochrome Materialschicht 403 ausbreitet, somit kehrt die Farbe der Vorrichtung allmählich zum Ausgangszustand der hellen Farbe zurück.

Zweite Ausführungsform:
Spezifische Ausführungsschritte sind wie folgt:
Wie in 1 und 3 dargestellt,

(1) Zuerst wird Teil 100 der Vorrichtung hergestellt:
(a) Die transparente leitfähige Materialschicht 201 unter Verwendung eines Magnetron-Sputter-Verfahrens auf dem transparenten nichtleitendes Substrat 101 hergestellt, wie z. B.: ITO (In₂O₃:Sn), FTO (SnO:F) oder AZO (ZnO:Al), die Dicke beträgt zwischen 100 nm und 200 nm, der Flächenwiderstand ist weniger als 30 Ω/sq, und die Lichtdurchlässigkeit beträgt mehr als 85%.
(b) Die organische photoelektrische Umwandlungsmaterialschicht wird hergestellt, aufweisend: i. Dekorschicht der Anode 301: mit dem Rotationsbeschichtungsverfahren (Spin-Coating) wird Poly(3,4-ethylendioxythiophen):Poly(styrolsulfonat) (d. h. PEDOT:PSS) gleichmäßig auf der des transparenten leitfähigen Materialschicht 201 abgeschieden und dann bei 120°C ausgeglüht. ii. Die aktive Schicht der organischen photoelektrischen Umwandlung 302: das Polymerpoly(2,60-4,8-bis(5-ethylhexylthienyl)benzo-[1,2-b;3,4-b]dithiophene-alt-5-dibutyloctyl-3,6-bis(5-bromothiophen-2-yl)pyrrolo[3,4-c]pyrrole-1,4-dione) (d. h. PBDTT-DPP) und [6,6]-Phenyl-C61-Buttersäuremethylester (d. h. PCBM) werden in einem Gewichtsverhältnis von 1:2 in Dichlorbenzol gelöst, die Lösungsmittelkonzentration beträgt 0,7%. iii. Pufferschicht 303: unter Verwendung des Sol-Gel-Verfahrens wird TiO₂-Pufferschicht hergestellt und bei 100°C ausgeglüht, ihre Dicke beträgt zwischen 100 nm und 200 nm.
(c) Die transparente leitfähige Dünnschicht 202 wird unter Verwendung eines Vakuumabscheidungsverfahrens oder Magnetron-Sputter-Verfahrens hergestellt, wie z. B.: ITO (In₂O₃:Sn), FTO (SnO:F) oder AZO (ZnO:Al), die Dicke beträgt zwischen 100 nm und 200 nm, der Flächenwiderstand ist weniger als 30 Ω/sq, und die Lichtdurchlässigkeit beträgt mehr als 85%.
(d) Die elektrochrome Materialschicht 401 wird unter Verwendung eines Vakuumabscheidungsverfahrens oder Magnetron-Sputter-Verfahrens hergestellt, wie WO₃, MoO₃, Nb₂O₅, TiO₂, V₂O₅, ihre Dicke beträgt zwischen 100 nm und 500 nm.
(2) Teil 200 der Vorrichtung wird hergestellt:
(a) Die transparente leitfähige Dünnschicht 203 wird unter Verwendung eines Vakuumabscheidungsverfahrens oder Magnetron-Sputter-Verfahrens auf einem anderen unleitfähigen Substrat 102 hergestellt, wie z. B.: ITO (In₂O₃:Sn), FTO (SnO:F) oder AZO (ZnO:Al), die Dicke beträgt zwischen 100 nm und 200 nm, der Flächenwiderstand ist weniger als 30 Ω/sq, und die Lichtdurchlässigkeit beträgt mehr als 85%.
(b) Auf der transparenten leitfähigen Dünnschicht 203 wird die elektrochrome Materialschicht 403 unter Verwendung eines Vakuumabscheidungsverfahrens oder Magnetron-Sputter-Verfahrens hergestellt, wie NiO, IrO₂, Rh₂O₃, CoO₂, ihre Dicke beträgt zwischen 100 nm und 500 nm.
(3) Zwischen dem Teil 100 und dem Teil 200 der Vorrichtung wird die unleitfähigen Abstandshalter 701 und 702 mit festgelegter Höhe unter Verwendung der unleitfähigen Klebstoffe am Rand der Vorrichtung befestigt, die Höhe beträgt zwischen 10 μm und 200 μm, um sicherzustellen, dass die Abstände zwischen zwei Teilen gleich sind.
(4) Mit unleitfähigem Klebstoff 501 und 502 (wie EVA-Kleber oder Epoxid) werden der Teil 100 und der Teil 200 verkapselt.
(5) Zwischen dem Teil 100 und dem Teil 200 der Vorrichtung wird der flüssige Elektrolyt eingegossen, wie LiClO₄ + Propylene Carbonate, so dass er gleichmäßig in der ganzen Vorrichtung aufgeteilt ist.
(6) Die äußere Steuerschaltung wird hinzugefügt, aufweisend lichtempfindliche Schalter und Kabel usw. Wenn das Licht stark ist, ist der lichtempfindliche Schalter 601 an den Anschluss 1 angeschlossen, durch den photoelektrischen Effekt der organischen Solarzellen wird ein elektrisches Feld erzeugt, das in der elektrochromen Materialschicht 403 gespeicherte Li⁺ gießt unter der Wirkung des elektrischen Feldes durch die Elektrolytschicht in die elektrochrome Materialschicht 401 ein, so dass die Farbe der Vorrichtung stärker wird. Wenn kein Licht besteht oder das Licht schwach ist (die Intensität kann durch lichtempfindlichen Schalter gesteuert werden), ist der lichtempfindliche Schalter 601 an den Anschluss 2 angeschlossen, die elektrochromen Materialschichten 401 und 402 sind direkt miteinander verbunden, und das an beiden Enden angelegte elektrische Feld ist Null, so dass das bereit in die elektrochrome Materialschicht 402 eingegossene Li⁺ sich allmählich zurück in die elektrochrome Materialschicht 403 ausbreitet, somit kehrt die Farbe der Vorrichtung allmählich zum Ausgangszustand der hellen Farbe zurück.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 5377037 [0003]
CN 101673018 B [0003]
CN 101930142 B [0003]

Claims

Photoelektrochrome Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass sie aufweist: ein transparentes nichtleitendes Substrat; eine Materialschicht der organischen Solarzellen, die auf dem transparenten nichtleitenden Substrat ausgebildet ist; eine elektrochrome Materialschicht, die auf der Materialschicht der organischen Solarzellen ausgebildet ist; eine Elektrolytschicht, die zwischen zwei Schichten von elektrochromen Materialien ausgebildet ist; und eine transparente leitende Schicht, die auf der elektrochromen Materialschicht ausgebildet ist.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das transparente nichtleitende Substrat aus anorganischem Material oder organischem Material besteht.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschicht der organischen Solarzellen eine Anode, eine organische photoelektrische Umwandlungsmaterialschicht und eine Kathode aufweist.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anode und die Kathode aus dem anorganischen oder organischen transparenten leitfähigen Material bestehen.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die organische photoelektrische Umwandlungsmaterialschicht mindestens eine Schicht des photoelektrischen Materials aufweist, die aus organischem Polymer, einer organischen Verbindung mit kleinem Molekül oder einer Mischung von organischem Polymer und organischer Verbindung mit kleinem Molekül besteht.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des organischen photoelektrischen Umwandlungsmaterialschicht eines der folgenden Materialien ist: Poly(3-hexylthiophen) (P3HT), 6,6-Phenyl C61-uttersäuremethylester (PCBM), Poly-L1,4-(2-methoxy5-ethylhexyloxy)-phenylenevinylene (MEH-PPV), Fulleren (C60), Poly(3,4-ethylendioxythiophen): Ploystyrene Sulfonsäure (PEDOT:PSS), Zink-Phthalocyanin (ZnPc), Chloraluminiumphthalocyanin (ClAlPc), Poly(2,60-4,8-Bis(5-ethylhexylthienyl)benzo-[1,2-b;3,4-b]dithiophen-Alt-5-dibutyloctyl-3,6-bis(5-bromothiophen--yl)-pyrrolo[3,4-c]pyrrol-1,4-dion (PBDTT-DPP), eine Kohlenstoff-Nanoröhre (Carbon Nanotubes) Graphen (Graphen) und Silber-Nanodrähte (Silber Nano-Drähte).
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die organische photoelektrische Umwandlungsmaterialschicht hat eine Durchlässigkeitsrate für sichtbares Licht (Wellenlänge im Bereich von 300 nm bis 700 nm) von > 50%, vor allem durch die Absorption von nahem Infrarotlicht und Infrarotlicht (Wellenlänge > 700 nm) wird Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialschicht der organischen Solarzellen auch photoempfindliche farbstoffsensibilisierte Solarzelle-Materialien umfasst, die Anode, Kathode, TiO₂ nanoporöse Membran, Elektrolyt und photoempfindliche Farbstoffe umfasst.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der elektrochrome Materialschicht das organische elektrolumineszierende Material, Übergangsmetalloxide oder Preußischblau (Fe₄[Fe(CN)₆]₃) ist.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass organische elektrochrome Materialien Vilogen, Pyrazolin, Poly(Anilin), Tetrathiafulvalene sind.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Übergangsmetalloxid aus einem von folgenden Materialien besteht: NiO, IrO₂, Rh₂O₃, CoO₂, WO₃, MoO₃, Nb₂O₅, TiO₂, V₂O₅.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Material der Elektrolytschicht flüssiger Elektrolyt, fester Film-Elektrolyt, oder Polymer-Elektrolyt ist.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der flüssige Elektrolyt ein Lithiumsalz und ein organisches Lösungsmittel aufweist.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Lithiumsalzs aus einem von folgenden Materialien besteht: LiClO4, LiBF4, CF3LiO3S.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Lösungsmittels aus einem von folgenden Materialien besteht: propylene Carbonate, Dimethylformamide.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des festen Film-Elektrolyten eines der folgenden Materialien ist: LiNbO₃, LiBO₂, LiF, LiBF₄, LiPF₄, LiPON, LiBSO, LiAlO₂.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Material des Polymer-Elektrolyten eines der folgenden Materialien ist: Poly(Methylmethacrylat) (PMMA), Poly(vinylchlorid) (PVC), Poly(ethylenoxid) (PEO), Poly(ethyleneglycole) (PEG), Poly(vinylbutral) (PVB).
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrochrome Vorrichtung durch mehrere Materialschichten der organischen Solarzellen in Reihenschaltung ausgebildet ist, wobei die Anode der Materialschicht der organischen Solarzellen an die Kathode der anderen Materialschicht der organischen Solarzellen angeschlossen ist, um die erforderliche Spannung für Änderung der Farbe der Vorrichtung bereitzustellen.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein lichtempfindlicher Schalter an die Materialschicht der organischen Solarzellen angeschlossen ist, wobei der lichtempfindliche Schalter nach der Stärke des Lichts automatisch die Stärke der Farbe der Vorrichtung steuern.
Photoelektrochrome Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sammler an die Materialschicht der organischen Solarzellen angeschlossen ist, wobei der Sammler die elektrische Energie der Zellen speichern, um die erforderlich Elektrizität für den lichtempfindlichen Schalter bereitzustellen.