[发明专利]一种自适应电致变色智能窗

说明书

技术领域

本发明涉及电致变色材料领域，尤其涉及一种自适应电致变色智能窗及其制造方法。

背景技术

近年来，节能、环保等日益受到重视。据统计，当前我国建筑物的能耗约占社会总能耗的28％，如果对新建建筑的能耗不作控制的话，预计很快就将超过工业能耗，达到全社会总能耗的40％左右，成为全社会第一能耗大户。而窗户是建筑物能量损失的主要途径，约有30％～50％的能量是通过窗户流失的。使用节能玻璃已经成为必然的选择。

采用电致变色玻璃是建筑节能的一种重要途径。所谓电致变色现象是指材料的光学性质随外加电场发生可逆的变化。利用材料的电致变色性可将其制成颜色及光强度可调的智能窗。这是一个由基础平板玻璃和电致变色系统组成的装置，它可利用电致变色薄膜的颜色及透光率(或吸收率)随外加控制电场的作用而引起的动态变化，选择性地吸收或反射外界热辐射和阻止内部热扩散，达到人为调节光照度或室内温度的目的。智能窗可广泛用于建筑、汽车、航空航天等领域，在能源日益紧缺的今天，其研究意义非常重大。

目前电致变色智能窗需要额外供给能量，如此，需要铺设线路以及消耗电力，在一定程度上削减了电致变色智能窗的节能效果。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明设计了一种整合了太阳能电池和电致变色智能窗的新型节能窗户。利用宽禁带半导体如氧化锌等制备太阳电池，吸收太阳光中的紫外以及靠近紫外的蓝紫光供电。这种窗户会根据阳光强烈程度来改变本身的颜色，无需额外控制器，也无需额外电源供应，更可以滤去阳光中对人身体有害的紫外线，是一种完全绿色的智能窗户。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种自适应电致变色智能窗：以任意玻璃材料为基底10，在基底上分别依次溅镀电致变色结构与太阳电池结构；

所述电致变色结构依次为底电极层20、离子储存层30、电解质层40、电致变色层50、顶电极层61；

所述太阳电池结构依次为n型半导体层62、本征半导体层70、p型半导体层80、金属电极层81、保护层90。

特别的，所述底电极层20是由透明金属氧化物如锡掺杂氧化铟、氟掺杂氧化锡或铝掺杂氧化锌构成，其中金属氧化物电极厚约50nm。

特别的，所述离子储存层30为电致变色材料，如氧化钨、氧化镍、氧化钛、氧化钼、五氧化二钒，或是他们其中两种或多种的混合离子储存层，所述储存层厚度为100-400nm。

特别的，所述电解质层是一种电子绝缘并且离子导通的材料，所述电解质层必须足够的厚以防止电极短路，所述电解质层例如碳酸锂、磷酸锂、氮磷酸锂、钽酸锂铝酸锂、氮化锂等，其厚度为50-500nm。

特别的，所述电致变色层是电致变色结构起变色作用的主要层，可以由任意电致变色材料组成，如氧化钨、氧化镍、氧化钛、氧化钼、五氧化二钒等，或是他们其中两种或多种的混合离子储存层，所述电致变色层厚度,为100-400nm，电致变色层与离子储存层位置可以互换。

特别的，所述顶电极层是由透明金属氧化物如锡掺杂氧化铟、氟掺杂氧化锡或铝掺杂氧化锌构成，其中金属氧化物电极厚50-500nm。

特别的，所述n型半导体层62与电致变色结构的顶电极层相同，如锡掺杂氧化铟、氟掺杂氧化锡、铝掺杂氧化锌，也可以选用其他n型宽禁带半导体材料，其禁带宽度大于2.5eV，厚度为20-300nm；

所述本征半导体层由未掺杂的宽禁带半导体构成，如氧化锌，厚度为50-1000nm；

所述p型半导体层由p型宽禁带半导体材料构成，如掺银氧化锌，厚度为20-300nm；

其中n型半导体和p型半导体层的位置可以互换。

特别的，所述金属电极层由金属薄膜或金属栅格构成，金属薄膜为银或铝，厚度为3-20nm，金属栅格由银或铝构成，栅格电极的面积占总面积的2％-20％，厚度为50-500nm。

特别的，所述保护层氟化镁或高分子材料组成，用来保护整个器件并起到一定的增透作用。

特别的，用导线或导电胶将太阳电池结构的金属电极层81与电致变色结构的底电极层20相连。

本发明有益效果如下：

本发明中自适应电致变色智能窗能根据阳光强烈程度来改变自身的颜色，无需额外控制器，也无需额外电源供应，更可以滤去阳光中对人身体有害的紫外线，是一种完全绿色的智能窗户。