[发明专利]光敏性电变色装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电变色技术，且特别是涉及一种光敏性电变色装置(Photosensitive Electrochromic Device)。

背景技术

一般的电色变器件虽然可以作为具节能效果的智能窗玻璃并应用于绿色建筑上，然而仍然需要电能来源而必须耗费能源。典型的电变色装置结构分为固态型以及溶液型；固态型电变色装置的结构如图1所示，为装置100的上、下两层由玻璃或塑料透明基材102组成，两片透明基材102间至少含五层不同功能的涂层/镀层，如透明导电层104、电变色层106、电解质层108与离子储存层110，并以类似三明治夹层方式组合起来，构成一个类似电池的结构。

溶液型电变色装置则如图2所示，其装置200是由两面透明导电基材202组成，透明导电基材202一般含有透明基材204与相对的正、负电极206，在透明导电基材202间加入电变色溶液208，包含有机小分子电变色材料以及电解质溶液

由于节能意识的抬头，太阳电池与电变色装置的结合，如建筑整合型太阳光电系统(BIPV)的应用，将是一种新的趋势。在不用额外提供电源下，可根据室内外光照强度变化，自动调整电变色窗颜色的深浅，减少室内热能，实现节能。

本发明提出的“光敏性电变色装置”在一个器件的构造内，透过硅薄膜太阳电池将光能转为提供变色所需的电能，如此更符合绿色节能的应用。此外，该光敏性电变色装置搭配特殊设计的开关配置，通过连接包括直流/交流转换装置以及直流电荷储存装置，将器件产生的电流供应交流电器以及直流电器，为现今在能源短缺情况增加一种电力的来源。

目前正在研发的光电致色变器件(photoelectrochromic device)都以染料敏化太阳电池作为发电来源。美国专利US 6369934B1为全有机多层式光电化学装置，然而这种典型的结构对于实际开发应用方面仍有诸多问题亟待解决，像是光敏感层的稳定性或器件大面积化的可行性。

美国专利US 5377037为太阳电池和电变色装置结合成单一装置的设计，在第一面导电玻璃基材上，将硅薄膜太阳电池模块以叠层(tandem)方式和无机电变色装置结合，而以相向的方式将硅薄膜太阳电池模块和另一面透明导电玻璃基材结合，其间配置有液态有机电解质溶液或固态无机电解质层。但由于无机变色材料本质特性需高驱动电压及高电荷密度，因此，硅薄膜太阳电池的本征层(intrinsic)厚度无法降低，使该器件的明暗对比相对低，不易推广到智能窗的应用。

美国专利US 5805330为全有机结构，上下两层为透明导电基材，其间配置有机小分子电变色材料及电解质溶液。太阳电池模块贴合在电变色玻璃窗的边缘。当阳光照射到窗户，太阳电池产生的电流经输出端提共给电变色装置，让电变色装置变色。

美国专利US 6055089为太阳电池和电变色装置两种装置的结合，无机电变色玻璃放置在硅晶太阳电池模块前方，其间隔空气层。当受到阳光照射太阳电池发电并经输出端提供给电变色装置，使电变色层变色，并利用变色的深浅调节入射光，来控制太阳电池发电量。

虽然电变色技术已经历经多年的研究，但至今只有电变色后视镜被大量商业化，其他大面积电变色装置仍然无法有效的克服变色不均匀的现象(iris effect)。主要原因由图3显示，因为像上述专利的平面式结构300的两面电极302在边缘和中心区域304的电场路径长短不同，容易造成在边缘区域(电极302位置)和中心区域304的阻抗有明显的差异，因此导致电变色在边缘区域(电极302位置)和中心区域304有显著不同的变色浓度。

发明内容

本发明提供一种光敏性电变色装置，在一个器件的构造内，透过薄膜太阳电池将光能转为提供变色所需的电能

本发明提供一种光敏性电变色装置，可克服变色不均匀的现象并且可量产。

本发明提出一种光敏性电变色装置，包括透明非导电基材、薄膜太阳电池模块以及电变色溶液。薄膜太阳电池模块为整体式(monolithic)串联(series-connected)模块，包括透明基板及位于透明基板上的多个薄膜太阳电池，且每一薄膜太阳电池彼此串联在一起。上述电变色溶液则位于透明非导电基材与薄膜太阳电池模块之间。

在本发明的实施例中，上述薄膜太阳电池包括正极层、负极层与半导体薄膜，其中半导体薄膜位于负极层与正极层之间。

在本发明的实施例中，上述薄膜太阳电池之一的正极层与另一个的负极层电性相连。