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DE102011118902B4 - Printable photovoltaic electrochromic device - Google Patents

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DE102011118902B4
DE102011118902B4 DE102011118902.9A DE102011118902A DE102011118902B4 DE 102011118902 B4 DE102011118902 B4 DE 102011118902B4 DE 102011118902 A DE102011118902 A DE 102011118902A DE 102011118902 B4 DE102011118902 B4 DE 102011118902B4
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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 US Patent Nr. 6,369,934 B1 eine ganze organische mehrschichtige fotoelektrochemische Vorrichtung, in der eine lichtempfindliche Schicht und eine elektrochrome Schicht an zwei Elektroden mit ungleichnamiger Polarität getrennt werden, um so die Fertigung der Vorrichtung zu ermöglichen. So eine Vorrichtung kann damit beschrieben werden, dass es ein elektrochromes Material, das in eine Farbstoffsolarzelle eingebettet ist, aufweist. Ein elektrochromes Material davon ist WO3 und die Vorrichtung verwendet hauptsächlich Rutheniumfarbstoff. Die Vorrichtung umfasst zwei transparente leitende Substrate und eine arbeitende Elektrodenschicht, die durch ein lichtempfindliches Material, eine Elektrolytschicht und eine Gegenelektrodenschicht, die durch ein elektrochromes Material gebildet wird, gebildet wird. Jedoch müssen viele Probleme, wie etwa die Langzeitstabilität der lichtempfindlichen Schicht und die Möglichkeit Vorrichtungen mit größeren Ausmaßen zu entwickeln, gelöst werden, um eine solche Struktur auf praktische Anwendungen anzuwenden.In order to expand the field of application of electrochromic technology, a number of studies pertaining to the combinations of photoelectric technology and solar cells provide more variable research directions. For example revealed U.S. Patent No. 6,369,934 B1 an entire organic multilayer photo-electrochemical device in which a photosensitive layer and an electrochromic layer are separated at two electrodes of opposite polarity in order to enable the device to be manufactured. Such a device can thus be described as having an electrochromic material which is embedded in a dye solar cell. An electrochromic material thereof is WO 3, and the device mainly uses ruthenium dye. The device comprises two transparent conductive substrates and a working electrode layer formed by a photosensitive material, an electrolyte layer and a counter electrode layer formed by an electrochromic material. However, many problems such as the long-term stability of the photosensitive layer and the ability to develop devices of larger size must be solved in order to apply such a structure to practical applications.

Außerdem offenbart US Patent Nr. 5,377,037 A ein Design des Kombinierens einer Solarzelle mit einer elektrochromen Vorrichtung, um eine einzelnen Vorrichtung zu bilden, die im Grunde durch die Verwendung einer Stapelmethode zum kombinieren monolithischer Siliziumdünnschichtsolarzellen mit einer anorganischen elektrochromen Vorrichtung auf einem ersten leitenden Glasssubstrat und dann binden der Siliziumdünnschichtsolarzelle mit einem anderen leitenden Glasssubstrat auf der anderen Seite, hergestellt wird. Zwischen den Substraten wird ein flüssiger organischer Elektrolyt oder eine feste anorganische Elektrolytschicht angeordnet. Jedoch ist der optische Kontrast vor und nach der Farbänderung, die durch eine solche Technologie erzielt wird, relativ gering und der Farbänderungseffekt ist unbedeutend. Die Transparenz der PV-EC-Vorrichtung wird durch die Einarbeitung von einer halbtransparenten amorphen Silizium-Kohlenstoff-Legierung mit weiter Bandlücke verbessert. Jedoch, da die halbtransparenten PV-Dünnschichten sehr dünn werden, tritt mühelos ein elektrischer Kurzschluss auf, was es weniger attraktiv macht die Vorrichtung in intelligenten Fenstern anzuwenden.Also revealed U.S. Patent No. 5,377,037 A a design of combining a solar cell with an electrochromic device to form a single device, basically by using a stacking method of combining monolithic silicon thin film solar cells with an inorganic electrochromic device on a first conductive glass substrate and then bonding the silicon thin film solar cell to another conductive glass substrate on the other hand, is made. A liquid organic electrolyte or a solid inorganic electrolyte layer is arranged between the substrates. However, the optical contrast before and after the color change achieved by such technology is relatively small and the color change effect is insignificant. The transparency of the PV-EC device is made possible by the incorporation of a semi-transparent amorphous silicon-carbon alloy improved with wider band gap. However, as the semi-transparent PV thin films become very thin, an electrical short circuit easily occurs, making the device less attractive to use in smart windows.

US Patent Anmeldungsveröffentlichung Nr. 2010/0000590 A1 und US Patent Nr. 7,855,822 B2 stellen einige elektrochrome Fotovoltaikvorrichtungen vom flüssigen Typ bereit, wobei Elektroden gleichmäßig auf der gesamten Oberfläche eines Substrats zerstreut sind, so dass ein gleichmäßiges elektrisches Feld gebildet wird und eine elektrochrome Lösung den selben Farbänderungsgrad in verschiedenen Regionen hat, wodurch der Iriseffekt verhindert wird.U.S. Patent Application Publication No. 2010/0000590 A1 and U.S. Patent No. 7,855,822 B2 provide some liquid type electrochromic photovoltaic devices in which electrodes are uniformly scattered over the entire surface of a substrate so that a uniform electric field is formed and an electrochromic solution has the same degree of color change in different regions, thereby preventing the iris effect.

US 2010/0294335 A1 offenbart eine photovoltaische elektrochrome Vorrichtung und ein Verfahren zur Herstellung derselben, welche die Farbe der elektrochromen dünnen Schichten bei Illumination verändert. US 2010/0294335 A1 discloses a photovoltaic electrochromic device and method of making the same which changes the color of the electrochromic films upon illumination.

US 7,785,496 B1 offenbart eine elektrochrome Vorrichtung mit Färbemitteln und ein Verfahren zur Bildung der Färbemittel. Die Färbemittel verwenden Dispersion von kolloidalen Nanozusammensetzungen in einer Trägerflüssigkeit. US 7,785,496 B1 discloses an electrochromic device with colorants and a method of forming the colorants. The colorants employ dispersion of colloidal nano-compositions in a carrier liquid.

US 2008/0070062 A1 offenbart eine elektrochrome Anordnung mit einem anionischen Polyelektrolyten, der mit Lithium neutralisiert wurde und von wässrigen Lösungen angewendet werden kann. US 2008/0070062 A1 discloses an electrochromic device with an anionic polyelectrolyte which has been neutralized with lithium and which can be applied from aqueous solutions.

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 in 1 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 in 4a 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 Experiment 1.
  • 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.
The accompanying drawings are included to provide a further understanding of the disclosure and are incorporated in and constitute a part of this specification. The drawings show embodiments of the disclosure and, together with the description, serve to explain the principles of the disclosure.
  • 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 FIG 1 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 FIG 4a 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 experiment 1 .
  • 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

1 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm, das eine druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform 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.

Es wird auf 1 verwiesen. Die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der Offenbarung ist eine druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung mit einer Superstratstruktur. Ein transparentes Substrat 100, eine Dünnschichtsolarzelle 102 auf dem transparenten Substrat 100 und wenigstens eine unipolare elektrochrome Dünnschicht 104 werden für eine Farbänderung durch Lichteinstrahlung 101 benötigt. Die unipolare elektrochrome Dünnschicht 104 umfasst ein unipolares elektrochromes Material und einen Polyelektrolyt. Das transparente Substrat ist, zum Beispiel, Glas, ein Plastikmaterial oder ein flexibles Substrat. Das obige unipolare elektrochrome Material umfasst ein positiv geladenes oder negativ geladenes anodisches elektrochromes Material oder kathodisches elektrochromes Material und das unipolare elektrochrome Material kann ein elektrochromes Nanostrukturmaterial, bzw. ein elektrochromes Material mit Nanostroktur, wie etwa Nanostrukturmetalloxid bzw. ein Metalloxid mit Nanostruktur, ein Nanostrukturmetallkomplex bzw. ein Metallkomplex mit Nanostruktur oder ein leitendes Nanostrukturpolymer bzw. ein leitendes Polymer mit Nanostruktur. Das obige elektrochromes Nanostrukturmaterial ist, zum Beispiel, Nanopartikel, Nanostäbchen, Nanokabel, Nanosphären bzw. Nanokugeln -oder Nanoröhren. Das obige Nanostrukturmetalloxid ist, zum Beispiel, WO3, V2O5, NiOx oder CuOx. Das obige Nanostrukturmetallkomplex ist, zum Beispiel, ein Prussian Blue analogue bzw. ein preußischblaues Analog oder InHCF. Das obige leitende Nanostrukturpolymer ist, zum Beispiel, Polyanilin-Nanosphären, Polypyrrol-(PPy)Nanosphären oder PEDOT-Nanosphären.It will be on 1 referenced. The printable photovoltaic electrochromic device according to a first embodiment of the disclosure is a printable photovoltaic electrochromic device having a superstrate structure. A transparent substrate 100 , a thin film solar cell 102 on the transparent substrate 100 and at least one unipolar electrochromic thin film 104 are for a color change due to exposure to light 101 needed. The unipolar electrochromic thin film 104 comprises a unipolar electrochromic material and a polyelectrolyte. The transparent substrate is, for example, glass, a plastic material or a flexible substrate. The above unipolar electrochromic material comprises a positively charged or negatively charged anodic electrochromic material or cathodic electrochromic material and the unipolar electrochromic material can be an electrochromic nanostructural material or an electrochromic material with nanostructural structure, such as a nanostructural metal oxide or a metal complex or a metal complex with a metal complex with a nanostructure or a conductive nanostructure polymer or a conductive polymer with a nanostructure. The above electrochromic nanostructural material is, for example, nanoparticles, nanorods, nanocables, nanospheres or nanospheres or nanotubes. The above nanostructural metal oxide is, for example, WO 3 , V 2 O 5 , NiO x, or CuO x . The above nanostructure metal complex is, for example, a Prussian Blue analogue or a Prussian blue analogue or InHCF. The above conductive nanostructure polymer is, for example, polyaniline nanospheres, polypyrrole (PPy) nanospheres, or PEDOT nanospheres.

Der Polyelektrolyt, das in der unipolaren elektrochromen Schicht 104 umfasst ist, kann ein polyanionischer Elektrolyt oder ein polykationisches Eloektrolyt sein. Der polyanionische Elektrolyt kann in drei Typen klassifiziert werden, gemäß seiner funktionellen Gruppe: Phosphatgruppe, Karboxylgruppe oder Schwefelsäuregruppe. Der polykationische Elektrolyt kann in mit Ammoniakgruppe und mit Schwefelsäuregruppe klassifiziert werden. Zum Beispiel ist der polyanionische Elektrolyt, zum Beispiel, Natrium-Poly(Styrolsulfonat) (PSS), Natrium-Poly(acrylsäure) (NePA), Polyacrylsäure (PAA). Polymaleinsäure (PMA), Poly(Perfluorschwefelsäure (PFSA, Schutzmarke als NAFION®), und der polykationische Elektrolyt ist, zum Beispiel, Polydiallyldimethylammoniumchlorid (PDDA), Polyallylaminhydrochlorid (PAH), Poly-L-Lysin (PLL) oder Polyethylenimin (PEI).The polyelectrolyte contained in the unipolar electrochromic layer 104 may be a polyanionic electrolyte or a polycationic electrolyte. The polyanionic electrolyte can be classified into three types according to its functional group: phosphate group, carboxyl group or sulfuric acid group. The polycationic electrolyte can be classified into ammonia group and sulfuric acid group. For example, the polyanionic electrolyte is, for example, sodium poly (styrene sulfonate) (PSS), sodium poly (acrylic acid) (NePA), polyacrylic acid (PAA). Polymaleic acid (PMA), poly (perfluorosulfuric acid Is (PFSA, trademark as NAFION ®), and the polycationic electrolyte, for example, polydiallyldimethylammonium chloride (PDDA), polyallylamine hydrochloride (PAH), poly-L-lysine (PLL) or polyethyleneimine (PEI).

Das anodische oder kathodische elektrochrome Material, das in der unipolaren elektrochromen Schicht 104 umfasst ist, umfasst ein positiv geladenes anodisches oder kathodisches elektrochromes Material oder ein negativ geladenes anodisches oder kathodisches elektrochromes Material. Zum Beispiel für ein PEDOT kathodisches elektrochromes Material, ein Verfahren zur Polymerisation von PEDOT ist eine oxidative Polymerisation, so dass nach der Polymerisation positiv geladenes (PEDOT)n+ erhalten wird (n ist eine stöchiometrische Anzahl). Ein polyanionischer Elektrolyt PSS- muss auch existieren, um das unipolare elektrochrome Material und Polyelektrolyte (PEDOT)n+ (PSS)n- zu bilden. Für ein PANI anodisches elektrochromes Material ist ein Verfahren zur Polymerisation auch eine oxidative Polymerisation, so dass nach der Polymerisation positiv geladenes (PANI)m+ erhalten wird (m ist eine stöchiometrische Anzahl). Ein polyanionischer Elektrolyt (PSS)- muss auch existieren, um das unipolare elektrochrome Material und Polyelektrolyte (PANI)m+ (PSS)m- zu bilden.The anodic or cathodic electrochromic material contained in the unipolar electrochromic layer 104 includes, includes a positively charged anodic or cathodic electrochromic material or a negatively charged anodic or cathodic electrochromic material. For example, for a PEDOT cathodic electrochromic material, a method for polymerizing PEDOT is oxidative polymerisation, so that after polymerisation positively charged (PEDOT) n + is obtained (n is a stoichiometric number). A polyanionic electrolyte PSS - must also exist in order to form the unipolar electrochromic material and polyelectrolytes (PEDOT) n + (PSS) n- . For a PANI anodic electrochromic material, a method of polymerisation is also an oxidative polymerisation, so that after the polymerisation positively charged (PANI) m + is obtained (m is a stoichiometric number). A polyanionic electrolyte (PSS) - must also exist to form the unipolar electrochromic material and polyelectrolytes (PANI) m + (PSS) m- .

Immer noch auf 1 bezogen, umfasst die Dünnschichtsolarzelle 102 wenigstens eine Anodenschicht 106, eine Kathodenschicht 108 und eine fotoelektrische Konversionsschicht 110 zwischen der Anodenschicht 106 und der Kathodenschicht 108. Ein Abschnitt 106' der Anodenschicht 106 ist von der Dünnschichtsolarzelle 102 freigelegt. Ein Material der Anodenschicht 106 ist zum Beispiel ein transparentes leitendes Oxid (TCO) und ein Material der Kathodenschicht 108 ist zum Beispiel ein transparentes leitendes Oxid und ein Metall (wie etwa Silber, Aluminium und Platin). Die unipolare elektrochrome Dünnschicht 104 bedeckt sowohl die Kathodenschicht 108 als auch den freigelegten Abschnitt 106' der Anodenschicht 106, so dass wenn die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung durch Sonnenlicht 101 bestrahlt wird, sofort Elektronen-Loch-Paare in der Dünnschichtsolarzelle erzeugt werden und Redox-Reaktionen in der unipolaren elektrochromen Dünnschicht 104 auftreten. Durch Ionenaustausch, der durch den Polyelektrolyt bereitgestellt wird, wird eine Farbänderung in der unipolaren elektrochromen Dünnschicht 104 erreicht. Daher erreicht die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform, durch umfassen der obigen druckbaren unipolaren elektrochromen Dünnschicht 104, Effekte, wie etwa das nicht Benötigen eines zusätzlichen Elektrolyten und einen einfachen Herstellungsprozess und Struktur.Still on 1 related, includes the thin-film solar cell 102 at least one anode layer 106 , a cathode layer 108 and a photoelectric conversion layer 110 between the anode layer 106 and the cathode layer 108 . A section 106 ' the anode layer 106 is from the thin film solar cell 102 exposed. A material of the anode layer 106 is, for example, a transparent conductive oxide (TCO) and a material of the cathode layer 108 is, for example, a transparent conductive oxide and a metal (such as silver, aluminum and platinum). The unipolar electrochromic thin film 104 covers both the cathode layer 108 as well as the exposed section 106 ' the anode layer 106 so that when the printable photovoltaic electrochromic device by sunlight 101 is irradiated, electron-hole pairs are immediately generated in the thin-film solar cell and redox reactions in the unipolar electrochromic thin-film 104 occur. Ion exchange provided by the polyelectrolyte causes a color change in the unipolar electrochromic thin film 104 reached. Therefore, the printable photovoltaic electrochromic device according to the first embodiment is achieved by comprising the above printable unipolar electrochromic thin film 104 , Effects such as no need for an additional electrolyte and a simple manufacturing process and structure.

Außerdem, wenn das transparente Substrat 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein flexibles Substrat ist, kann die Dünnschichtsolarzelle zuerst auf dem flexiblen Substrat angeordnet werden und die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung in 1 kann dann durch ein Beschichtungsverfahren, wie etwa eine Rolle-zu-Rolle-Beschichtung bzw. roll-to-roll-Coating, vervollständigt werden. Daher ist die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung für die kommerzielle Massenproduktion geeignet.In addition, when the transparent substrate 100 according to the present embodiment is a flexible substrate, the thin film solar cell can first be arranged on the flexible substrate and the printable photovoltaic electrochromic device in 1 can then be completed by a coating process, such as roll-to-roll coating or roll-to-roll coating. Therefore, the printable photovoltaic electrochromic device is suitable for commercial mass production.

In 1 ist die Anodenschicht 106 der Dünnschichtsolarzelle 102 durchgehend und die Schaltungsanordnung davon ist in 2 gezeigt, wobei die Dünnschichtsolarzelle, die in paralleler Art verbunden ist, und andere Elemente in 1 weggelassen wurden. Die Kathodenschicht 108 in 2 ist individuell mit einer Ausgabeschalteranordnung 200 verbunden. Solch eine durchgehende Anodenschicht 106 kann die absolute Stromerzeugung durch die Dünnschichtsolarzelle erhöhen. Jedoch ist die Offenbarung nicht durch diese Konfiguration begrenzt.In 1 is the anode layer 106 the thin-film solar cell 102 throughout and the circuitry thereof is in 2 with the thin film solar cell connected in parallel and other elements in FIG 1 have been omitted. The cathode layer 108 in 2 is individual with an output switch arrangement 200 connected. Such a continuous anode layer 106 can increase the absolute power generation by the thin-film solar cell. However, the disclosure is not limited by this configuration.

Die Dünnschichtsolarzelle 102 gemäß der ersten Ausführungsform kann eine Siliziumdünnschichtsolarzelle, eine CIGS-Dünnschichtsolarzelle, eine CdTe-Dünnschichtsolarzelle, eine CIGS-Tandemdünnschichtsolarzelle oder eine CdTe-Tandemdünnschichtsolarzelle sein, unter denen die stabilste Typ die Siliziumdünnschichtsolarzelle ist, wie etwa eine a-Si-Dünnschichtsolarzelle, eine a-Si/mc-Si-Tandemdünnschichtsolarzelle oder eine a-Si/a-Si-Tandemdünnschichtsolarzelle.The thin film solar cell 102 According to the first embodiment, a silicon thin-film solar cell, a CIGS thin-film solar cell, a CdTe thin-film solar cell, a CIGS tandem thin-film solar cell or a CdTe tandem thin-film solar cell, of which the most stable type, a silicon thin-film solar cell, is a-Si-solar cell, Si / mc-Si tandem thin-film solar cell or an a-Si / a-Si tandem thin-film solar cell.

3 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm, das eine druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der Offenbarung zeigt, wobei die gleichen Referenzzeichen, wie die gemäß der ersten Ausführungsform, gleiche oder ähnliche Elemente repräsentieren. 3 Fig. 13 is a schematic cross-sectional diagram showing a printable photovoltaic electrochromic device according to a second embodiment of the disclosure, wherein the same reference numerals as those according to the first embodiment represent the same or similar elements.

Es wird auf 3 verwiesen. Die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Offenbarung ist eine druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung mit einer Substratstruktur. Die Dünnschichtsolarzelle 102 umfasst wenigstens eine Anodenschicht 106, eine Kathodenschicht 108 und eine fotoelektrische Konversionsschicht 110 zwischen der Anodenschicht 106 und der Kathodenschicht 108. Ein Abschnitt 108' der Kathodenschicht 108 ist von der Dünnschichtsolarzelle 102 freigelegt und Licht 301 fällt von der unipolaren elektrochromen Dünnschicht 104 ein. Da die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform eine Vorrichtung mit der Substratstruktur ist, kann der Farbton einer unipolaren elektrochromen Dünnschicht 104 die Energieerzeugung der Dünnschichtsolarzelle 102 beeinflussen, so dass die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform auf Vorrichtungen angewendet werden kann, die eine periodische Farbänderung benötigen.It will be on 3 referenced. The printable photovoltaic electrochromic device according to the present embodiment of the disclosure is a printable photovoltaic electrochromic device having a substrate structure. The thin film solar cell 102 comprises at least one anode layer 106 , a cathode layer 108 and a photoelectric conversion layer 110 between the anode layer 106 and the cathode layer 108 . A section 108 ' the cathode layer 108 is from the thin film solar cell 102 exposed and light 301 falls from the unipolar electrochromic thin film 104 one. Since the printable photovoltaic electrochromic device according to the second embodiment is a device having the substrate structure, the hue of a unipolar electrochromic thin film can be adjusted 104 the energy production of Thin film solar cell 102 influence, so that the printable photovoltaic electrochromic device according to the second embodiment can be applied to devices that require a periodic color change.

Zusätzlich sind 4A und 4B jeweils ein schematisches Querschnittsdiagramm und ein schematisches Draufsichtdiagramm, die eine andere druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der Offenbarung zeigen, wobei die Dünnschichtsolarzelle in Reihe verbunden ist.Additionally are 4A and 4B a schematic cross-sectional diagram and a schematic plan view diagram, respectively, showing another printable photovoltaic electrochromic device according to the first embodiment of the disclosure, wherein the thin film solar cell is connected in series.

Es wird sowohl auf 4A also auch 4B verwiesen. Verschiedene Teile der Anodenschicht 106 der Dünnschichtsolarzelle 102 sind auf eine gestreifte Art angeordnet und berühren sich gegenseitig nicht. Die unipolare elektrochrome Dünnschicht 104 ist zu einer Farbänderung durch Lichteinstrahlung fähig indem sowohl die Anodenschicht 106 als auch die Kathodenschicht 108 der Dünnschichtsolarzelle 102 bedeckt sind. Jeder Teil der der Anodenschicht 106 ist mit der Kathodenschicht 108 einer anderen Dünnschichtsolarzelle verbunden und ist mit einer Ausgabeschalteranordnung 406 verbunden.It gets on both 4A as well 4B referenced. Different parts of the anode layer 106 the thin-film solar cell 102 are arranged in a striped manner and do not touch each other. The unipolar electrochromic thin film 104 is capable of a color change due to light irradiation by both the anode layer 106 as well as the cathode layer 108 the thin-film solar cell 102 are covered. Any part of the anode layer 106 is with the cathode layer 108 Another thin film solar cell and is connected to an output switch arrangement 406 connected.

Außerdem kann, nachdem die unipolare elektrochrome Dünnschicht 104 gebildet wurde, ein verkapselndes bzw. umhüllendes Material 400 die unipolare elektrochrome Dünnschicht 104 bedecken (wie in 4A gezeigt). Anschließend kann ein eine transparentes nicht leitendes Substrat 402, wie etwa Glas, Plastik oder ein flexibles Substrat das verkapselnde Material 400 bedecken. Eine reflektierende Schicht 404, wie etwa eine Silber- oder Aluminiumdünnschicht, kann auf einer Oberfläche des transparenten nicht leitenden Substrats 402 gebildet werden, um so eine Spiegelfläche zu bilden.Also, after the unipolar electrochromic thin film 104 was formed, an encapsulating material 400 the unipolar electrochromic thin film 104 cover (as in 4A shown). Then a transparent non-conductive substrate can be used 402 such as glass, plastic, or a flexible substrate is the encapsulating material 400 cover. A reflective layer 404 such as a silver or aluminum thin film can be applied to a surface of the transparent non-conductive substrate 402 can be formed so as to form a mirror surface.

5 ist ein schematisches Querschnittsdiagramm, das ein druckbares fotovoltaisches elektrochromes Modul gemäß einer dritten Ausführungsform der Offenbarung zeigt, wobei die gleichen Referenzzeichen, wie die gemäß der ersten Ausführungsform, gleiche oder ähnliche Elemente repräsentieren. 5 Figure 13 is a schematic cross-sectional diagram showing a printable photovoltaic electrochromic module according to a third embodiment of the disclosure, wherein the same reference numerals as those according to the first embodiment represent the same or similar elements.

Es wird auf 5 verwiesen. Eine druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform umfasst das transparente Substrat 100, eine Dünnschichtsolarzelle 500 auf dem transparenten Substrat 100 und wenigstens eine unipolare elektrochrome Dünnschicht 104, wobei die unipolare elektrochrome Dünnschicht 104 das unipolares elektrochromes Material und den Polyelektrolyt umfasst, die in den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben wurden. Die Dünnschichtsolarzelle 500 ist ein monolithisches integriertes Modul, das durch mehrere Anodenschichten 502 auf der Oberfläche des transparenten Substrats 100, mehrere Kathodenschichten 504 auf den Anodenschichten 502 und eine fotoelektrische Konversionsschicht 506 zwischen den Anodenschichten 502 und den Kathodenschichten 504 gebildet wird. Die Anodenschichten 506 in jeder der Dünnschichtsolarzellen 500 sind mit den Kathodenschichten 504 einer anderen Dünnschichtsolarzelle 500 verbunden, so dass eine Serienverbindung zwischen den Dünnschichtsolarzellen 500 erricht wird. Materialien jeder der obigen Schichten sind in den vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben.It will be on 5 referenced. A printable photovoltaic electrochromic device according to the third embodiment includes the transparent substrate 100 , a thin film solar cell 500 on the transparent substrate 100 and at least one unipolar electrochromic thin film 104 , being the unipolar electrochromic thin film 104 comprises the unipolar electrochromic material and the polyelectrolyte described in the previous embodiments. The thin film solar cell 500 is a monolithic integrated module that consists of several anode layers 502 on the surface of the transparent substrate 100 , multiple cathode layers 504 on the anode layers 502 and a photoelectric conversion layer 506 between the anode layers 502 and the cathode layers 504 is formed. The anode layers 506 in each of the thin film solar cells 500 are with the cathode layers 504 another thin-film solar cell 500 connected so that a series connection between the thin film solar cells 500 is erected. Materials of each of the above layers are described in the previous embodiments.

Wenn die unipolare elektrochrome Dünnschicht 104 in 5 eine positiv geladenes anodisches oder kathodisches elektrochromes Material ist, wird für den Ionenaustausch in den Regionen 508 und 510 ein polyanionischer Elektrolyt benötigt, so dass kein zusätzlicher Elektrolyt oder eine bipolare elektrochrome Dünnschicht benötigt werden. Die unipolare elektrochrome Dünnschicht 104 umfasst nur das positiv geladene anodische oder kathodische elektrochrome Material und den polyanionischen Elektrolyt in einer einzelnen Dünnschicht; im Gegensatz zu der einer herkömmlichen elektrochromen Vorrichtungsstruktur, die mehrere Schichten von Elektrolyten, Ionenspeicherschichten und bipolare elektrochrome Dünnschichten benötigt, um Ladungsneutralität zu erreichen. Daher, selbst wenn mehrere Dünnschichtsolarzellen 500 in 5 in Serie verbunden sind, da das positiv geladene anodische oder kathodische elektrochrome Material in der unipolaren elektrochromen Dünnschicht 104 mit dem polyanionischen Elektrolyt zwischengemischt wird, um Ionenaustausch in den Regionen 508 und 510 bereitzustellen. Probleme mit übermäßiger Oxidation oder übermäßiger Reduktion, die durch Ladungsungleichgewicht in dem anodischen oder kathodischen elektrochromen Material verursacht werden (aufgrund von Spannungsunterschieden in der seriell integrierten Struktur), treten nicht auf, so dass die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung keine Probleme mit ungleichmäßiger Färbung hat.When the unipolar electrochromic thin film 104 in 5 A positively charged anodic or cathodic electrochromic material is used for ion exchange in the regions 508 and 510 a polyanionic electrolyte is required, so that no additional electrolyte or a bipolar electrochromic thin film are required. The unipolar electrochromic thin film 104 includes only the positively charged anodic or cathodic electrochromic material and the polyanionic electrolyte in a single thin film; as opposed to that of a conventional electrochromic device structure, which requires multiple layers of electrolytes, ion storage layers, and bipolar electrochromic thin films to achieve charge neutrality. Therefore, even if there are several thin film solar cells 500 in 5 connected in series because the positively charged anodic or cathodic electrochromic material in the unipolar electrochromic thin film 104 intermixed with the polyanionic electrolyte to initiate ion exchange in the regions 508 and 510 to provide. Problems with excessive oxidation or excessive reduction caused by charge imbalance in the anodic or cathodic electrochromic material (due to voltage differences in the serially integrated structure) do not arise, so that the printable photovoltaic electrochromic device does not have problems with uneven coloring.

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. 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.

Es wird auf 6A und 6B verwiesen. Eine druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform umfasst ein transparentes Substrat 600, eine Dünnschichtsolarzelle 602 auf dem transparenten Substrat 600 und wenigstens eine unipolare elektrochrome Dünnschicht 604, wobei die unipolare elektrochrome Dünnschicht 604 das unipolares elektrochromes Material und den Polyelektrolyt umfasst, die in jeder der vorhergehenden Ausführungsformen beschrieben wurden. Die Dünnschichtsolarzelle 602 umfasst wenigstens eine Anode 608, eine fotoelektrische Konversionsschicht 610 und eine Kathode 612. Ein Verfahren zur Bildung der gemusterten Dünnschichtsolarzelle 602 umfasst Laserstrukturierung bzw. Laserritzen und Sandstrahlen, um so Teile der fotoelektrischen Konversionsschicht 610 und der Kathode zu entfernen. Ein Typ der Dünnschichtsolarzelle 602 und Materialien des transparenten Substrats 600, der Anode 608, der fotoelektrischen Konversionsschicht 610 und der Kathode 612 sind in der ersten Ausführung beschrieben.It will be on 6A and 6B referenced. A printable photovoltaic electrochromic device according to a fourth embodiment comprises a transparent substrate 600 , a thin film solar cell 602 on the transparent substrate 600 and at least one unipolar electrochromic thin film 604 , being the unipolar electrochromic thin film 604 comprises the unipolar electrochromic material and the polyelectrolyte described in each of the previous embodiments. The thin film solar cell 602 comprises at least one anode 608 , a photoelectric conversion layer 610 and a cathode 612 . A method of forming the patterned thin film solar cell 602 includes laser structuring or laser scribing and sandblasting to create parts of the photoelectric conversion layer 610 and remove the cathode. One type of thin film solar cell 602 and materials of the transparent substrate 600 , the anode 608 , the photoelectric conversion layer 610 and the cathode 612 are described in the first version.

Falls die unipolare elektrochrome Dünnschicht 604 in 6A oder 6B ein positiv geladenes anodisches oder kathodisches Material mit einem polyanionischen Elektrolyt ist und wenn das anodische elektrochrome Material in der unipolaren elektrochromen Dünnschicht 604 die Farbe ändert, stellt der polyanionische Elektrolyt für Ionenaustausch in der unipolaren elektrochromen Dünnschicht 604 über der Anode 608 und der Kathode 612 bereit, so dass kein zusätzlicher Elektrolyt oder eine bipolare elektrochrome Dünnschicht benötigt werden.If the unipolar electrochromic thin film 604 in 6A or 6B is a positively charged anodic or cathodic material with a polyanionic electrolyte and when the anodic electrochromic material is in the unipolar electrochromic thin film 604 When the color changes, the polyanionic electrolyte provides for ion exchange in the unipolar electrochromic thin film 604 above the anode 608 and the cathode 612 ready so that no additional electrolyte or a bipolar electrochromic thin film is required.

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.

Figure DE102011118902B4_0001
Figure DE102011118902B4_0002
Figure DE102011118902B4_0003
Figure DE102011118902B4_0004
0.6 mmol of aminobenzene monomer is added to 20 ml of deionized water (DIW) containing 0.5M HCl and 1.0 g of poly-sodium styrene sulfate (PSS) and is added to 20 ml of deionized water . After stirring the above two solutions for two hours, 0.7 mmol of sodium persulfate (APS) as an oxidizing agent is added to the mixed solution, and the solution is stirred for 12 hours at 700 rpm at room temperature, thus making a PANI / PSS mixture to obtain, the positively charged polymeric nanospheres of the anodic material PANI and the polyanionic electrolyte PSS contains. The following is a chemical equation of the preparation process or the preparation process.
Figure DE102011118902B4_0001
Figure DE102011118902B4_0002
Figure DE102011118902B4_0003
Figure DE102011118902B4_0004

Das obige Verfahren zur Synthetisierung der PANI-Nanosphären und des polyanionischen Elektrolyten PSS basiert auf dem Syntheseverfahren, das in dem Journal Advanced Materials, 19, 1772-1775 (2007) beschrieben ist, das den Artikel „Fabrication of water-dispersible polyaniline-poly(4-styrenesulfonate) nanoparticles for inkjet printed chemical sensor application“ enhält.The above method for synthesizing the PANI nanospheres and the polyanionic electrolyte PSS is based on the synthesis method described in the Journal Advanced Materials, 19, 1772-1775 (2007) is described, which contains the article “Fabrication of water-dispersible polyaniline-poly (4-styrenesulfonate) nanoparticles for inkjet printed chemical sensor application”.

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 7 gezeigt.The PANI / PSS mixture is then coated or applied to a glass substrate. After drying, a PANI / PSS unipolar electrochromic thin layer is obtained. By observation with a TEM or an electron tunneling microscope, the PANI / PSS unipolar electrochromic thin film encompasses the PANI nanospheres as in 7th shown.

8 ist ein Diagramm, das eine Kurve zeigt, die die Größen von PANI-Nanosphären repräsentiert, die mit einem dynamischen Lichtstreuungsinstrument (DLS) gemessen werden. Die Menge an PSS beeinflusst die Größen der Nanosphären. Gemäß den Messergebnissen des vorliegenden Experiments befinden sich drei Spitzen der Kurve bei näherungsweise 10,7 nm, 51,0 nm und 488,1 nm, so dass die Größen der Nanosphären von 10 nm bis 500 nm schwanken. 8th Fig. 13 is a diagram showing a curve representing the sizes of PANI nanospheres measured with a dynamic light scattering instrument (DLS). The amount of PSS affects the sizes of the nanospheres. According to the measurement results of the present experiment, there are three peaks of the curve at approximately 10.7 nm, 51.0 nm and 488.1 nm, so that the sizes of the nanospheres vary from 10 nm to 500 nm.

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. PANI + m ( PSS ) ( PANI ) m + ( PSS ) m + me

Figure DE102011118902B4_0005
Leucoemeraldin im Grundzustand Emeraldin im Salzzustand Gelb-grün, gebleicht Blau-grün, verdunkelt The following chemical equation shows a mechanism of color change in the polymeric nanospheres of the anodic electrochromic material comprising PANI nanospheres and the polyanionic electrolyte PSS. PANI + m ( PSS ) - ( PANI ) m + ( PSS ) m - + me -
Figure DE102011118902B4_0005
Leucoemeraldin in its basic state Emeraldine in the salt state Yellow-green, bleached Blue-green, darkened

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 1, wird auf dem Glassubstrat hergestellt, wobei ein Bereich einer Anode und einer Kathode jeder streifenförmigen Siliziumsolarzelle 5 cm x 5cm misst. Eine Anodenschicht ist ein TCO und eine Kathodenschicht ist ein TCO/Ag. Eine IV-Kurve bzw. eine Strom-Spannungskurve einer solchen Dünnschichtsolarzelle ist: Voc=0,93 V, Jsc=12,3 mA/cm2, FF=73,23%, Pmax=20,94mW und eine Stromerzeugungseffizienz ist 8,38%.A 5 cm x 6 cm transparent glass substrate is prepared and a silicon thin film solar cell such as the one in 1 , is fabricated on the glass substrate, with a portion of an anode and a cathode of each strip-shaped silicon solar cell measuring 5 cm x 5 cm. An anode layer is a TCO and a cathode layer is a TCO / Ag. An IV curve or a current-voltage curve of such a thin-film solar cell is: V oc = 0.93 V, J sc = 12.3 mA / cm 2 , FF = 73.23%, P max = 20.94 mW and a power generation efficiency is 8.38%.

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 5, wird auf dem Glassubstrat hergestellt, wobei ein Bereich einer Anode und einer Kathode jeder der Siliziumsolarzellen 4 cm x 0,5cm misst. Das Siliziumdünnschichtsolarzellenmodul umfasst drei Mengen bzw. Sets von Siliziumdünnschichtsolarzellen, eine Anodenschicht ist ein TCO und eine Kathodenschicht ist ein TCO/Ag. Eine IV-Kurve bzw. eine Strom-Spannungskurve eines solchen Dünnschichtsolarzellenmoduls ist: Voc=3,98 V, Isc=26,57 mA, FF%=64,94%, PwrMax=69,09mW und eine Stromerzeugungseffizienz ist 5,23%.A 4 cm x 3 cm transparent glass substrate is prepared and a silicon thin-film solar cell module that consists of 5 , is fabricated on the glass substrate, with an area of an anode and a cathode of each of the silicon solar cells measuring 4 cm x 0.5 cm. The silicon thin-film solar cell module comprises three sets of silicon thin-film solar cells, an anode layer is a TCO and a cathode layer is a TCO / Ag. An IV curve or a current-voltage curve of such Thin film solar cell module is: V oc = 3.98 V, I sc = 26.57 mA, FF% = 64.94%, PwrMax = 69.09mW, and a power generation efficiency is 5.23%.

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 Experiment 2. After drying, a PEDOT / PSS unipolar electrochromic thin layer with a thickness of approximately 100 nm is obtained.

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. ( PEDOT ) n + ( PSS ) n + ne PEDOT + n ( PSS )  

Figure DE102011118902B4_0006
( Transparent hellbau ,  gebleicht ) ( dunkelblau ,  verdunkelt )
Figure DE102011118902B4_0007
The following chemical equation shows a color change mechanism in the polymeric nanospheres of the electrochromic material comprising the PEDOT nanospheres and the polyanionic electrolyte PSS. ( PEDOT ) n + ( PSS ) n - + no - PEDOT + n ( PSS ) -
Figure DE102011118902B4_0006
( Transparent light construction , bleached ) ( dark blue , darkened )
Figure DE102011118902B4_0007

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. 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, der als kommerzielle Stromquelle 902 verwendet werden kann, um in allgemeine elektrische Vorrichtungen gespeist zu werden, wie in 9 gezeigt.
  2. 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 in 10 gezeigt.
  3. 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 in 11 gezeigt.
Additionally, an output switch assembly can be added to the printable photovoltaic electrochromic device according to the disclosure. The switch of the printable photovoltaic electrochromic device can be constituted by the following methods.
  1. 1. Using a DC / AC converter 900 or a DC-AC converter 900 a current that is generated by the thin-film solar cell is converted into an AC current or alternating current, which is used as a commercial power source 902 can be used to power general electrical devices, as in 9 shown.
  2. 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, respectively 1000 (which can subsequently be used as a battery to feed power to general DC electrical devices), as in 10 shown.
  3. 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 in 11 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)

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; und wenigstens 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 comprising at least: a transparent substrate (100, 600); at least one thin-film solar cell (102, 500, 602), which is arranged on the transparent substrate (100, 600), the thin-film solar cell (102, 500, 602) having 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) is exposed from the thin film solar cell (102, 500, 602); and at least one unipolar electrochromic thin layer (104, 604) which covers and contacts both the cathode layer (108, 504, 612) and the anode layer (106, 502, 608), the unipolar electrochromic thin layer (104, 604) being a unipolar electrochromic Comprises material and a polyelectrolyte. Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung eine fotovoltaische elektrochrome Superstratvorrichtung oder eine fotovoltaische elektrochrome Substratvorrichtung umfasst.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 1 wherein the printable photovoltaic electrochromic device comprises a superstrate photovoltaic electrochromic device or a substrate electrochromic photovoltaic device. Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das unipolare elektrochrome Material ein anodisches elektrochromes Material oder ein kathodisches elektrochromes Material umfasst.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 1 wherein the unipolar electrochromic material comprises an anodic electrochromic material or a cathodic electrochromic material. Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das unipolare elektrochrome Material ein elektrochromes Material mit Nanostruktur umfasst.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 1 wherein the unipolar electrochromic material comprises an electrochromic material with a nanostructure. Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei das elektrochrome Material mit Nanostruktur ein Metalloxid mit Nanostruktur, ein Metallkomplex mit Nanostruktur oder ein leitendes Polymer mit Nanostruktur umfasst.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 4 wherein the electrochromic material with nanostructure comprises a metal oxide with nanostructure, a metal complex with nanostructure or a conductive polymer with nanostructure. Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei das elektrochrome Material mit Nanostruktur Nanopartikel, Nanostäbchen, Nanodrähte, Nanosphären oder Nanoröhren umfasst.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 5 , wherein the electrochromic material with a nanostructure comprises nanoparticles, nanorods, nanowires, nanospheres or nanotubes. Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei das Metalloxid mit Nanostruktur WO3, V2O5, NiOx oder CuOx umfasst.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 5 , wherein the metal oxide with nanostructure comprises WO 3 , V 2 O 5 , NiO x or CuO x . Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der Metallkomplex mit Nanostruktur ein preußischblaues Analog oder InHCF umfasst.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 5 , wherein the metal complex with nanostructure comprises a Prussian blue analog or InHCF. Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei das leitende Polymer mit Nanostruktur polyaniline Nanosphären, polypyrrole Nanosphären oder PEDOT-Nanosphären umfasst.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 5 wherein the conductive nanostructured polymer comprises polyaniline nanospheres, polypyrrole nanospheres, or PEDOT nanospheres. Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Polyelektrolyt ein polyanionischer Elektrolyt oder ein polykathionischer Elektrolyt umfasst.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 1 wherein the polyelectrolyte comprises a polyanionic electrolyte or a polycathionic electrolyte. Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei der polyanionische Elektrolyt Natrium-Poly(Styrylsulfonat), Natrium-Poly(acrylsäure), Polyacrylsäure, Polymaleinsäure oder Poly(perfluoroschwefelsäure) umfasst.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 10 wherein the polyanionic electrolyte comprises sodium poly (styryl sulfonate), sodium poly (acrylic acid), polyacrylic acid, polymaleic acid or poly (perfluorosulfuric acid). Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 10, wobei der polykathionische Elektrolyt, zum Beispiel, Polydiallyldimethylammoniumchlorid, Polyallylaminehydrochlorid, Poly-L-Lysin oder Polyethylenimin ist.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 10 wherein the polycathionic electrolyte is, for example, polydiallyldimethylammonium chloride, polyallylamine hydrochloride, poly-L-lysine or polyethyleneimine. Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die wenigstens eine Dünnschichtsolarzelle (102, 500, 602) mehrere Dünnschichtsolarzellen (102, 500, 602) umfasst.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 1 wherein the at least one thin-film solar cell (102, 500, 602) comprises a plurality of thin-film solar cells (102, 500, 602). Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 13, wobei die Dünnschichtsolarzellen (102, 500, 602) in Reihe verbunden sind.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 13 , wherein the thin film solar cells (102, 500, 602) are connected in series. Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend ein verkapselndes Material, das die Dünnschichtsolarzelle (102, 500, 602) und das unipolare elektrochrome Material bedeckt.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 1 , further comprising an encapsulating material that covers the thin film solar cell (102, 500, 602) and the unipolar electrochromic material. Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 15, weiter umfassend ein transparentes nicht leitendes Substrat, das das verkapselnde Material bedeckt.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 15 , further comprising a transparent non-conductive substrate covering the encapsulating material. Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das transparente Substrat ein flexibles Substrat umfasst.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 1 wherein the transparent substrate comprises a flexible substrate. Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend einen Gleichstrom-Wechselstromwandler, um so einen Strom, der von der Dünnschichtsolarzelle (102, 500, 602) bereitgestellt wird, zu kommerzieller Energie zu wandeln.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 1 , further comprising a DC / AC converter so as to convert a current provided by the thin film solar cell (102, 500, 602) into commercial energy. Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend eine Gleichstromladungsspeichervorrichtung, um so einen Strom, der von der Dünnschichtsolarzelle (102, 500, 602) erzeugt wird, zu speichern.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 1 , further comprising a DC charge storage device so as to store a current generated by the thin film solar cell (102, 500, 602). Druckbare fotovoltaische elektrochrome Vorrichtung gemäß Anspruch 1, weiter umfassend einen Dünnschichttransistor, der individuell mit zwei Anschlüssen der Anodenschicht (106, 502, 608) und der Kathodenschicht (108, 504, 612) der Dünnschichtsolarzelle (102, 500, 602) verbunden ist, um so einen An- oder Aus-Zustand der Dünnschichtsolarzelle (102, 500, 602) und einen externen Schaltkreis individuell zu steuern.Printable photovoltaic electrochromic device according to Claim 1 , further comprising a thin-film transistor, which is individually connected to two terminals of the anode layer (106, 502, 608) and the cathode layer (108, 504, 612) of the thin-film solar cell (102, 500, 602) so as to enable or disable State of the thin-film solar cell (102, 500, 602) and an external circuit to be controlled individually.
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