DE102011118902B4 - Printable photovoltaic electrochromic device - Google Patents
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Abstract
Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung, wenigstens umfassend:ein transparentes Substrat (100, 600);wenigstens eine Dünnschichtsolarzelle (102, 500, 602), die auf dem transparenten Substrat (100, 600) angeordnet ist, wobei die Dünnschichtsolarzelle (102, 500, 602) wenigstens eine Anodenschicht (106, 502, 608), eine Kathodenschicht (108, 504, 612) und eine fotoelektrische Konversionsschicht (110, 506, 610) zwischen der Anodenschicht (106, 502, 608) und der Kathodenschicht (108, 504, 612) umfasst und ein Abschnitt der Anodenschicht oder ein Abschnitt der Kathodenschicht (108, 504, 612) von der Dünnschichtsolarzelle (102, 500, 602) freigelegt ist; undwenigstens eine unipolare elektrochrome Dünnschicht (104, 604), die sowohl die Kathodenschicht (108, 504, 612) als auch die Anodenschicht (106, 502, 608) bedeckt und berührt, wobei die unipolare elektrochrome Dünnschicht (104, 604) ein unipolares elektrochromes Material und einen Polyelektrolyt umfasst.A printable photovoltaic electrochromic device at least comprising: a transparent substrate (100, 600); at least one thin film solar cell (102, 500, 602) disposed on the transparent substrate (100, 600), the thin film solar cell (102, 500, 602 ) at least one anode layer (106, 502, 608), a cathode layer (108, 504, 612) and a photoelectric conversion layer (110, 506, 610) between the anode layer (106, 502, 608) and the cathode layer (108, 504, 612) and a portion of the anode layer or a portion of the cathode layer (108, 504, 612) of the thin film solar cell (102, 500, 602) is exposed; andat least one unipolar electrochromic film (104, 604) covering and contacting both the cathode layer (108, 504, 612) and the anode layer (106, 502, 608), the unipolar electrochromic film (104, 604) being a unipolar electrochromic Comprises material and a polyelectrolyte.
Description
Technisches GebietTechnical area
Die Offenbarung bezieht sich auf eine druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung mit einer einfachen Struktur.The disclosure relates to a printable photovoltaic electrochromic device having a simple structure.
Hintergrund der ErfindungBackground of the invention
Eine elektrochrome Vorrichtung ist eine Vorrichtung, die durch leitende Materialien gebildet wird und fähig ist eine umkehrbare Redoxreaktion durch ein angewendetes elektrisches Feld oder Strom zu induzieren bzw. einzuleiten, wodurch eine Farbänderung erzeugt wird. Die Herstellung einer elektrochromen Vorrichtung muss die folgenden Eigenschaften haben. Farben, die unter verschiedenen Spannungen gezeigt werden, müssen einfach unterscheidbar sein, der Farbwechsel ist schnell und gleichmäßig, über 10.000 umkehrbare Farbwechsel der Vorrichtungsfarbe und die Vorrichtung hat eine hohe Stabilität. Gewöhnliche elektrochrome Vorrichtungen umfassen oberflächenbegrenzte elektrochrome Dünnschichtfestkörpervorrichtungen oder elektrochrome Vorrichtungen vom Lösungstyp.An electrochromic device is a device formed by conductive materials and capable of inducing a reversible redox reaction by an applied electric field or current, thereby producing a color change. The manufacture of an electrochromic device must have the following properties. Colors shown under different voltages must be easily distinguishable, the color change is quick and smooth, over 10,000 reversible color changes of the device color, and the device has high stability. Common electrochromic devices include surface-limited solid-state electrochromic devices or solution-type electrochromic devices.
Eine oberflächenbegrenzte elektrochrome Dünnschichtfestkörpervorrichtung wird durch ein oberes transparentes Substrat, ein unteres transparentes Substrat und eine mehrschichtige elektrochrome Schicht dazwischen gebildet. Die mehrschichtige elektrochrome Schicht ist einer Struktur einer Batterie ähnlich, umfassend wenigstens fünf beschichtete/plattierte Schichten mit verschiedenen Funktionen, wie etwa eine transparente leitende Schicht, eine elektrochrome Schicht, eine Elektrolytschicht, eine Ionen speichernde Schicht bzw. eine Ionenspeicherschicht und eine transparente leitende Schicht. Eine elektrochrome Vorrichtung vom Lösungstyp hat eine einfachere Struktur, umfassend eine oberes transparentes leitendes Substrat und ein unteres transparentes leitendes Substrat. Unter Verwendung von Epoxid-Klebstoff werden die zwei Substrate mit gegenüberliegenden Elektrodenschichten festgeklebt und eine elektrochrome organische Lösung wird dazwischen angeordnet. Ein Bestandteil der Lösung umfasst eine elektrochromes Material mit kleinen organischen Molekülen vom oxidierenden oder reduzierenden Typ, einen Polymerelektrolyt und ein Lösungsmittel.A surface limited, thin film solid state electrochromic device is formed by an upper transparent substrate, a lower transparent substrate and a multilayer electrochromic layer therebetween. The multi-layer electrochromic layer is similar to a structure of a battery comprising at least five coated / plated layers having various functions such as a transparent conductive layer, an electrochromic layer, an electrolyte layer, an ion storage layer and a transparent conductive layer. A solution type electrochromic device has a simpler structure comprising an upper transparent conductive substrate and a lower transparent conductive substrate. Using epoxy adhesive, the two substrates are bonded with opposing electrode layers and an electrochromic organic solution is placed between them. A component of the solution includes an electrochromic material containing small organic molecules of oxidizing or reducing type, a polymer electrolyte, and a solvent.
Obwohl elektrochrome Technologie für Jahre erforscht wurde, unterscheiden sich Widerstandswerte an äußeren Regionen und im Zentrum deutlich, da sich Elektroden in einer großflächigen elektrochromen Vorrichtung am Rand der Vorrichtung befinden und elektrische Feldwege an einem flacheren Zentrum und an den Rändern der elektrochromen Vorrichtung verschiedene Längen haben. Aufgrund des Unterschieds in den Widerstandswerten treten ovale Gradienten von Farbänderungskonzentrationen von den Rändern zu den zentralen Regionen auf, wodurch die Gleichmäßigkeit der Farbänderungseffekte beeinflusst wird.Although electrochromic technology has been explored for years, resistance values at outer regions and in the center differ markedly because electrodes in a large area electrochromic device are at the edge of the device and electric field paths are different lengths at a flatter center and at the edges of the electrochromic device. Due to the difference in resistance values, oval gradients of color change concentrations appear from the edges to the central regions, thereby affecting the uniformity of the color change effects.
Um das Anwendungsgebiet der elektrochromen Technologie zu erweitern, stellen eine Anzahl von Studien, die die Kombinationen von fotoelektrische Technologie und Solarzellen betreffen, variablere Forschungsrichtungen bereit. Zum Beispiel offenbart
Außerdem offenbart
US Patent Anmeldungsveröffentlichung Nr.
Obwohl die obigen Patentanmeldungen die Gleichmäßigkeit der Farbänderung verbessern, treten mühelos Probleme mit Lecks auf aufgrund der verwendeten elektrochromen Lösung und den flüssigen Elektrolyten.Although the above patent applications improve the uniformity of color change, problems with leaks easily arise due to the electrochromic solution and liquid electrolyte used.
Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention
Die vorliegende Erfindung wird durch den beigefügten Anspruch 1 bereitgestellt. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen beschreiben. Hier wird eine druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung eingeführt. Die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung umfasst wenigstens ein transparentes Substrat, eine Dünnschichtsolarzelle auf dem transparenten Substrat und wenigstens eine unipolare elektrochrome Dünnschicht, wobei die unipolare elektrochrome Dünnschicht ein unipolares elektrochromes Material und einen Polyelektrolyt umfasst. Die Dünnschichtsolarzelle umfasst wenigstens eine Anodenschicht, eine Kathodenschicht und eine fotoelektrische Konversionsschicht zwischen der Anodenschicht und der Kathodenschicht. Ein Abschnitt bzw. ein Teil der Anodenschicht oder ein Abschnitt bzw. ein Teil der Kathodenschicht ist von der Dünnschichtsolarzelle freigelegt. Die unipolare elektrochrome Dünnschicht bedeckt und berührt sowohl die Kathodenschicht als auch die Anodenschicht.The present invention is provided by claim 1 appended hereto. Advantageous embodiments are described in the dependent claims. Here a printable photovoltaic electrochromic device is introduced. The printable photovoltaic electrochromic device comprises at least one transparent substrate, a thin film solar cell on the transparent substrate and at least one unipolar electrochromic thin film, wherein the unipolar electrochromic thin film comprises a unipolar electrochromic material and a polyelectrolyte. The thin-film solar cell comprises at least one anode layer, a cathode layer and a photoelectric conversion layer between the anode layer and the cathode layer. A section or a part of the anode layer or a section or a part of the cathode layer is exposed by the thin-film solar cell. The unipolar electrochromic thin film covers and contacts both the cathode layer and the anode layer.
Aufgrund des Obigen umfasst die unipolare elektrochrome Dünnschicht gemäß der Offenbarung das unipolare elektrochrome Material und den Polyelektrolyt. Wenn in Verbindung mit der Dünnschichtsolarzelle verwendet, bei der ein Abschnitt der Anodenschicht oder eine Abschnitt der Kathodenschicht freiliegt, wird eine Färbung durch Lichteinstrahlung erreicht. Daher benötigt die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß der Offenbarung keinen zusätzlichen Elektrolyt, so dass Probleme von Flüssigkeitslecks, die durch die Verwendung allgemeiner Elektrolytlösungen verursacht werden, verhindert werden und die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung kann in eine einschichtige Struktur integriert werden, wodurch die Bearbeitungsdauer reduziert wird. Außerdem können Druckverfahren angewendet werden, um die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß der Offenbarung zu vervollständigen, wenn die Dünnschichtsolarzelle auf einem flexiblen Substrat angeordnet ist, da gemäß der Offenbarung die Vorrichtung durch einen Beschichtungs-/Druckprozess gebildet wird.Due to the above, the unipolar electrochromic thin film according to the disclosure comprises the unipolar electrochromic material and the polyelectrolyte. When used in conjunction with the thin film solar cell in which a portion of the anode layer or a portion of the cathode layer is exposed, coloring by light irradiation is achieved. Therefore, the printable photovoltaic electrochromic device according to the disclosure does not need an additional electrolyte, so that problems of liquid leakage caused by the use of general electrolyte solutions are prevented, and the printable photovoltaic electrochromic device can be integrated into a single-layer structure, thereby reducing the processing time . In addition, printing methods can be used to complete the printable photovoltaic electrochromic device according to the disclosure when the thin film solar cell is arranged on a flexible substrate, since according to the disclosure the device is formed by a coating / printing process.
Einige exemplarische Ausführungsformen begleitet von Figuren sind unten im Detail beschrieben, um die Offenbarung weiter im Detail zu beschreiben.Some exemplary embodiments accompanied by figures are described in detail below to further describe the disclosure in detail.
FigurenlisteFigure list
Die begleitenden Zeichnungen sind umfasst, um ein weiteres Verständnis der Offenbarung bereitzustellen und sind eingearbeitet in und stellen einen Teil dieser Beschreibung. Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen der Offenbarung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu die Grundlagen der Offenbarung zu erklären.
-
1 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm, das eine druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung zeigt. -
2 ist ein schematisches Draufsichtdiagramm, das die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung in1 zeigt. -
3 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm, das eine druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Offenbarung zeigt. -
4A ist ein schematisches Querschnittsdiagramm, das eine andere druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Offenbarung zeigt. -
4B ist ein schematisches Draufsichtdiagramm, das die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung in4a zeigt. -
5 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm, das ein druckbares fotovoltaisches elektrochromes Modul gemäß einer dritten Ausführungsform der Offenbarung zeigt. -
6A ist ein schematisches Perspektivdiagramm, das eine druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform der Offenbarung zeigt. -
6B ist ein schematisches Perspektivdiagramm, das eine andere druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß der vierten Ausführungsform der Offenbarung zeigt. -
7 ist ein TEM-Foto einer PANI/PSS unipolaren elektrochromen Dünnschicht aus Experiment1 . -
8 ist ein Diagramm, das eine Kurve zeigt, die die Größe von PANI-Nanosphären repräsentiert. -
9 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das eine Anordnung einer druckbaren fotovoltaischen elektrochromen Vorrichtung und einen Ausgabeschalter gemäß der Offenbarung zeigt. -
10 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das eine Anordnung einer druckbaren fotovoltaischen elektrochromen Vorrichtung und einen anderen Ausgabeschalter gemäß der Offenbarung zeigt. -
11 ist ein schematisches Schaltungsdiagramm, das eine Anordnung einer druckbaren fotovoltaischen elektrochromen Vorrichtung und einer Dünnschichttransistorröhre gemäß der Offenbarung zeigt.
-
1 Figure 13 is a schematic cross-sectional diagram showing a printable photovoltaic electrochromic device according to a first embodiment of the disclosure. -
2 FIG. 13 is a schematic top plan diagram illustrating the printable photovoltaic electrochromic device in FIG1 shows. -
3 Figure 13 is a schematic cross-sectional diagram showing a printable photovoltaic electrochromic device according to a second embodiment of the disclosure. -
4A Fig. 13 is a schematic cross-sectional diagram showing another printable photovoltaic electrochromic device according to the first embodiment of the disclosure. -
4B FIG. 13 is a schematic top plan diagram illustrating the printable photovoltaic electrochromic device in FIG4a shows. -
5 Figure 4 is a schematic cross-sectional diagram showing a printable photovoltaic electrochromic module according to a third embodiment of the disclosure. -
6A Figure 13 is a schematic perspective diagram showing a printable photovoltaic electrochromic device according to a fourth embodiment of the disclosure. -
6B Fig. 13 is a schematic perspective diagram showing another printable photovoltaic electrochromic device according to the fourth embodiment of the disclosure. -
7th is a TEM photo of a PANI / PSS unipolar electrochromic thin film from experiment1 . -
8th Fig. 13 is a diagram showing a curve representing the size of PANI nanospheres. -
9 FIG. 13 is a schematic circuit diagram showing an arrangement of a printable photovoltaic electrochromic device and an output switch according to the disclosure. -
10 FIG. 13 is a schematic circuit diagram showing an arrangement of a printable photovoltaic electrochromic device and another output switch according to the disclosure. -
11 Figure 13 is a schematic circuit diagram showing an arrangement of a printable photovoltaic electrochromic device and a thin film transistor tube according to the disclosure.
Beschreibung der AusführungsformenDescription of the embodiments
Es wird auf
Der Polyelektrolyt, das in der unipolaren elektrochromen Schicht
Das anodische oder kathodische elektrochrome Material, das in der unipolaren elektrochromen Schicht
Immer noch auf
Außerdem, wenn das transparente Substrat
In
Die Dünnschichtsolarzelle
Es wird auf
Zusätzlich sind
Es wird sowohl auf
Außerdem kann, nachdem die unipolare elektrochrome Dünnschicht
Es wird auf
Wenn die unipolare elektrochrome Dünnschicht
Es wird auf
Falls die unipolare elektrochrome Dünnschicht
Die folgenden Experimente sind bereitgestellt, um die Effizienz, die in der Offenbarung beschrieben ist, zu beweisen. In den folgenden Experimenten sind eine Siliziumdünnschichtsolarzelle und ein Siliziumdünnschichtsolarzellenmodul als Beispiele angewendet.The following experiments are provided to prove the efficiency described in the disclosure. In the following experiments, a silicon thin film solar cell and a silicon thin film solar cell module are used as examples.
Experiment 1: Herstellung einer unipolaren elektrochromen DünnschichtExperiment 1: Manufacture of a unipolar electrochromic thin film
0,6 mmol von Aminobenzen-Monomer werden zu 20ml von dionisiertem Wasser bzw. entionisiertem Wasser (DIW), das 0,5M HCl enthält, hinzugefügt und 1,0g von Poly-Natrium-Styrensulfat (PSS) und wird zu 20ml entionisiertem Wasser hinzugefügt. Nach dem Verrühren der obigen zwei Lösungen für zwei Stunden werden 0,7 mmol von NatriumPersulfat (APS) als ein Oxidationsmittel in die gemischte Lösung hinzugefügt und die Lösung wird für 12 Stunden bei 700 rpm bei Raumtemperatur gerührt, um so eine PANI/PSS-Mischung zu erhalten, die positiv geladene polymerische Nanosphären des anodischen Materials PANI und des polyanionischen Elektrolyten PSS enthält. Das folgende ist eine chemische Gleichung des Vorbereitungsprozesses bzw. des Zubereitungsprozesses.
Das obige Verfahren zur Synthetisierung der PANI-Nanosphären und des polyanionischen Elektrolyten PSS basiert auf dem Syntheseverfahren, das in dem
Anschließend wird die PANI/PSS-Mischung auf ein Glassubstrat beschichtet bzw. aufgebracht. Nach dem Trocknen erhält man eine PANI/PSS unipolare elektrochrome Dünnschicht. Durch Beobachtung mit einem TEM, bzw. einem Elektronentunnelmikroskop umfasst die PANI/PSS unipolare elektrochrome Dünnschicht die PANI-Nanosphären wie in
Die folgende chemische Gleichung zeigt einen Mechanismus einer Farbänderung in den polymerischen Nanosphären des anodischen elektrochromen Materials, das PANI-Nanosphären und den polyanionische Elektrolyt PSS umfasst.
In der obigen chemischen Gleichung ist „m“ eine stöchiometrische Anzahl.In the chemical equation above, “m” is a stoichiometric number.
Experiment 2: Herstellung und Untersuchung der druckbaren fotovoltaischen elektrochromen VorrichtungExperiment 2: Manufacture and study of the printable photovoltaic electrochromic device
Ein 5 cm x 6 cm transparentes Glassubstrat wird vorbereitet und eine Siliziumdünnschichtsolarzelle, wie etwa die in
Die PANI/PSS-Mischung, die in Experiment 1 erhalten wurde, wird auf ein Siliziumsolarzellenmodul gedruckt. Nach dem Trocknen erhält man eine PANI/PSS unipolare elektrochrome Dünnschicht mit einer Dicke von näherungsweise 100nm.The PANI / PSS mixture obtained in Experiment 1 is printed on a silicon solar cell module. After drying, a PANI / PSS unipolar electrochromic thin layer with a thickness of approximately 100 nm is obtained.
Wenn die obige Vorrichtung durch Sonnenlicht bestrahlt wird, beginnt die PANI/PSS unipolare elektrochrome Dünnschicht auf der Oberfläche der transparenten Anodenschicht in drei Minuten die Farbe zu ändern, allmählich von gelb-grün zu blau-grün wechselnd.When the above device is irradiated by sunlight, the PANI / PSS unipolar electrochromic thin film on the surface of the transparent anode layer begins to change color in three minutes, gradually changing from yellow-green to blue-green.
Experiment 3: Herstellung und Untersuchung des druckbaren fotovoltaischen elektrochromen ModulsExperiment 3: Manufacture and study of the printable photovoltaic electrochromic module
Ein 4 cm x 3 cm transparentes Glassubstrat wird vorbereitet und ein Siliziumdünnschichtsolarzellenmodul, das das aus
Die PANI/PSS-Mischung, die in Experiment 1 erhalten wurde, wird auf ein Siliziumsolarzellenmodul beschichtet bzw. aufgebracht. Nach dem Trocknen erhält man eine PANI/PSS unipolare elektrochrome Dünnschicht mit einer Dicke von näherungsweise 100nm.The PANI / PSS mixture obtained in Experiment 1 is coated or applied to a silicon solar cell module. After drying, a PANI / PSS unipolar electrochromic thin layer with a thickness of approximately 100 nm is obtained.
Wenn die obige Vorrichtung durch Sonnenlicht bestrahlt wird, beginnt die PANI/PSS unipolare elektrochrome Dünnschicht auf der Oberfläche der transparenten Anodenschicht in drei Minuten die Farbe zu ändern, allmählich von gelb-grün zu blau-grün wechselnd.When the above device is irradiated by sunlight, the PANI / PSS unipolar electrochromic thin film on the surface of the transparent anode layer begins to change color in three minutes, gradually changing from yellow-green to blue-green.
Zusätzlich bleibt die PANI/PSS unipolare elektrochrome Dünnschicht blau-grün, falls die Einstrahlungsdauer erweitert wird (von drei Minuten zu einer Stunde) und es treten keine Probleme mit ungleichmäßiger Färbung auf.In addition, the PANI / PSS unipolar electrochromic thin layer remains blue-green if the irradiation time is extended (from three minutes to one hour) and there are no problems with uneven coloring.
Experiment 4: Herstellung und Untersuchung des druckbaren fotovoltaischen elektrochromen ModulsExperiment 4: Manufacture and study of the printable photovoltaic electrochromic module
Das Siliziumdünnschichtsolarzellenmodul wird durch das Verfahren, das in Experiment 3 beschrieben ist, hergestellt und die Siliziumdünnschichtsolarzelle unterzieht sich wiederholt dem PANI/PSS-Spincoating, bzw. der PANI/PSS-Drehbeschichtung und den Trockenschritten in Experiment 1, so dass drei druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtungen mit drei, fünf und zehn Schichten der PANI/PSS unipolare elektrochrome Dünnschicht hergestellt werden.The silicon thin film solar cell module is manufactured by the method described in Experiment 3, and the silicon thin film solar cell repeatedly undergoes the PANI / PSS spin coating and the PANI / PSS spin coating and the drying steps in Experiment 1, so that three printable photovoltaic electrochromic devices can be produced with three, five and ten layers of PANI / PSS unipolar electrochromic thin film.
Wenn die obigen drei Vorrichtungen durch Sonnenlicht bestrahlt werden, beginnt die PANI/PSS unipolare elektrochrome Dünnschicht auf der Oberfläche der transparenten Anodenschicht in drei Minuten die Farbe zu ändern, allmählich von gelb-grün zu blau-grün wechselnd. Daher hat die PANI/PSS unipolare elektrochrome Dünnschicht, ob mit einer oder bis zu zehn Schichten, Farbänderungsfunktionen durch die Einstrahlung von Licht.When the above three devices are irradiated by sunlight, the PANI / PSS unipolar electrochromic thin film on the surface of the transparent anode layer begins to change color in three minutes, gradually changing from yellow-green to blue-green. Therefore, the PANI / PSS unipolar electrochromic thin film, whether with one or up to ten layers, has color change functions through the irradiation of light.
Experiment 5: Herstellung einer unipolaren elektrochromen DünnschichtExperiment 5: Manufacture of a unipolar electrochromic thin film
100 mg PSS werden zu 50 ml destilliertem Wasser, das 1,0M NaCl enthält, hinzugefügt und die Mischung wird für sechs Stunden gerührt und für nachfolgende Verwendung beiseite gestellt. 26 µl EDOT-Monomer wird zu einer Lösung destillierten Wassers und 0,2 M H2SO4 hinzugefügt und die Mischung wird für zwei Stunden gerührt. Die Lösungen aus den obigen Schritten werden gemischt und für eine Stunde gerührt und 56mg APS wird dazu hinzugefügt. Nach Rühren für zwei Stunden bei Raumtemperatur wird die Mischung auf 80°C erhitzt und für weitere sechs Stunden gerührt. Eine resultierende blaue Flüssigkeit ist eine PEDOT/PSS-Mischung.100 mg of PSS is added to 50 ml of distilled water containing 1.0M NaCl and the mixture is stirred for six hours and set aside for subsequent use. 26 µl of EDOT monomer is added to a solution of distilled water and 0.2 MH 2 SO 4 and the mixture is stirred for two hours. The solutions from the above steps are mixed and stirred for one hour and 56mg APS is added to it. After stirring for two hours at room temperature, the mixture is heated to 80 ° C. and stirred for a further six hours. A resulting blue liquid is a PEDOT / PSS mixture.
Das Verfahren aus Experiment 3 wird verwendet, um das Siliziumdünnschichtsolarzellenmodul herzustellen und die obige PEDOT/PSS-Mischung wird auf die Siliziumdünnschichtsolarzelle gemäß dem Verfahren in Experiment 2 drehbeschichtet. Nach dem Trocknen erhält man eine PEDOT/PSS unipolare elektrochrome Dünnschicht mit einer Dicke von näherungsweise 100nm.The method of Experiment 3 is used to fabricate the silicon thin film solar cell module and the above PEDOT / PSS mixture is spin coated onto the silicon thin film solar cell according to the method in
Wenn die obige Vorrichtung durch Sonnenlicht bestrahlt wird, beginnt die PEDOT/PSS unipolare elektrochrome Dünnschicht auf der Oberfläche der Kathodenschicht in fünf Minuten die Farbe zu ändern, allmählich von hellblau zu dunkelblau wechselnd.When the above device is irradiated by sunlight, the PEDOT / PSS unipolar electrochromic thin film on the surface of the cathode layer begins to change color in five minutes, gradually changing from light blue to dark blue.
Die folgende chemische Gleichung zeigt einen Farbänderungsmechanismus in den polymerischen Nanosphären des elektrochromen Materials, das die PEDOT-Nanosphären und den polyanionische Elektrolyt PSS umfasst.
In der obigen Gleichung repräsentiert „n“ eine Ladungszahl.In the above equation, “n” represents a charge number.
Gemäß dem obigen Experimente werden Färbungseffekte durch Lichteinstrahlung erreicht indem der Offenbarung gefolgt wird.According to the above experiments, coloring effects by light irradiation are achieved by following the disclosure.
Außerdem kann eine Ausgabeschalteranordnung zu der druckbaren fotovoltaischen elektrochromen Vorrichtung gemäß der Offenbarung hinzugefügt werden. Der Schalter der druckbaren fotovoltaischen elektrochromen Vorrichtung kann die folgenden Verfahren gebildet werden.
- 1. Unter Verwendung eines DC/AC-
Wandlers 900 bzw. eines Gleichstrom-Wechselstromwandlers 900 wird ein Strom, der durch die Dünnschichtsolarzelle erzeugt wird, in einen AC-Strom, bzw. einen Wechselstrom gewandelt, derals kommerzielle Stromquelle 902 verwendet werden kann, um in allgemeine elektrische Vorrichtungen gespeist zu werden, wie in9 gezeigt. - 2. Der Strom, der durch die Dünnschichtsolarzelle erzeugt wird, wird in eine DC-
Ladungsspeichervorrichtung 1000 bzw.eine Gleichstromladungsspeichervorrichtung 1000 geleitet (die nachfolgend als eine Batterie verwendet werden kann, um Energie in allgemeine DC-elektrische Vorrichtungen zu speisen), wie in10 gezeigt. - 3. Durch Dünnschichttransistorprozesse (TFT-Prozesse) und dergleichen werden Dünnschichttransistoren
1100 an zwei Anschlüssen der Anodenschicht und der Kathodenschicht der Dünnschichtsolarzelle hergestellt, um als Schalter verwendet zu werden, um so jede der Dünnschichtsolarzellen und einen externen Schaltkreis individuell an/aus zuschalten bzw. an/aus zu steuern, wodurch eine aktiv gesteuerte elektrochrome Vorrichtung erreicht wird, wie in11 gezeigt.
- 1. Using a DC /
AC converter 900 or a DC-AC converter900 a current that is generated by the thin-film solar cell is converted into an AC current or alternating current, which is used as acommercial power source 902 can be used to power general electrical devices, as in9 shown. - 2. The electricity generated by the thin film solar cell is used in a DC
charge storage device 1000 and a DC charge storage device, respectively1000 (which can subsequently be used as a battery to feed power to general DC electrical devices), as in10 shown. - 3. Thin film transistors are made by thin film transistor (TFT) processes and the like
1100 manufactured at two terminals of the anode layer and the cathode layer of the thin-film solar cell to be used as a switch so as to individually switch on / off or control on / off each of the thin-film solar cells and an external circuit, whereby an actively controlled electrochromic device is achieved, as in11 shown.
Zusammenfassend, gemäß der Offenbarung, wird durch die Vorrichtungsdesigns (d.h. die Dünnschichtsolarzelle, in der ein Abschnitt der Anodenschicht oder eine Abschnitt der Kathodenschicht von der Dünnschichtsolarzelle freigelegt ist) und die Verwendung einer unipolaren elektrochromen Dünnschicht, die das unipolare elektrochrome Material und den Polyelektrolyt umfasst, eine Färbung durch Lichteinstrahlung erreicht. Probleme mit ungleichmäßiger Farbänderung treten bei dem Dünnschichtsolarzellenmodul mit monolithisch integrierter Struktur, das mit dem unipolaren elektrochromen Material beschichtet/bedruckt wurde, nicht auf. Das ist anders als bei herkömmlichen Vorrichtungsstrukturen aus bipolaren elektrochromen Materialien mit Elektrolyten, die Designs bzw. Anordnungen umfassen müssen, um Ladungen in der bipolaren elektrochromen Schicht auszubalancieren, um eine gleichmäßige Farbänderung zu erreichen. Anders ausgedrückt ist die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß der Offenbarung eine Vorrichtungsstruktur im vollständig festen Zustand, so dass Probleme von Flüssigkeitslecks, die durch flüssige Elektrolyte verursacht werden, verhindert werden und die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung kann in einschichtige Strukturen integriert werden, wodurch die Bearbeitungsdauer verringert wird. Außerdem können, da die Vorrichtung gemäß der Offenbarung durch einen Beschichtungsprozess gebildet wird, Beschichtungsverfahren verwendet werden, um die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß der Offenbarung auf einfachere Art und in größeren Anzahlen zu vervollständigen, falls die Dünnschichtsolarzelle auf dem flexiblem Substrat angeordnet ist.In summary, according to the disclosure, the device designs (ie the thin film solar cell in which a portion of the anode layer or a portion of the cathode layer is exposed from the thin film solar cell) and the use of a unipolar electrochromic thin film comprising the unipolar electrochromic material and the polyelectrolyte, coloration achieved by exposure to light. Problems with non-uniform color change do not occur in the thin-film solar cell module with a monolithically integrated structure that has been coated / printed with the unipolar electrochromic material. This is different from conventional device structures made from bipolar electrochromic materials with electrolytes, which must include designs or arrangements to balance charges in the bipolar electrochromic layer in order to achieve a uniform color change. In other words, the printable photovoltaic electrochromic device according to the disclosure is a device structure in a completely solid state, so that problems of liquid leakage caused by liquid electrolytes are prevented, and the printable photovoltaic electrochromic device can be integrated into single-layer structures, thereby reducing the processing time becomes. In addition, since the device according to the disclosure is formed by a coating process, coating methods can be used to complete the printable photovoltaic electrochromic device according to the disclosure in a simpler manner and in greater numbers if the thin film solar cell is arranged on the flexible substrate.
Es wird für Fachleute offensichtlich sein, dass verschiedene Modifikationen und Variationen an der Offenbarung vorgenommen werden können, ohne den Schutzbereich oder das Wesen der Erfindung zu verlassen. Hinsichtlich der vorhergehenden Ausführungen ist es beabsichtigt, dass die Offenbarung Modifikationen und Variationen dieser Offenbarung abdeckt, falls sie in den Schutzbereich der folgenden Ansprüche und ihrer Äquivalente fallen.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the disclosure without departing from the scope or spirit of the invention. In view of the foregoing, it is intended that the disclosure cover modifications and variations of this disclosure if they come within the scope of the following claims and their equivalents.
Claims (20)
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