[实用新型]具有染料敏化太阳能电池与电致变色功能的电化学器件

说明书

本实用新型公开了一种具有染料敏化太阳能电池与电致变色功能的电化学器件，包括两相对设置的导电玻璃基底，其中一导电玻璃基底的表面设置有无机电致变色材料薄膜层，所述无机电致变色材料薄膜层的部分表面设置有染料敏化太阳能电池材料层，所述无机电致变色材料薄膜层的另一部分表面设置有障碍层；另一导电玻璃基底的表面设置有电极层，所述电极层与染料敏化太阳能电池材料层之间设置有电解质层。本实用新型的具有染料敏化太阳能电池与电致变色功能的电化学器件具有结构简单、副作用小和循环稳定性好的特点。

技术领域

本实用新型涉及电化学器件技术领域，具体是指一种具有染料敏化太阳能电池与电致变色功能的电化学器件。

背景技术

电致变色器件是一种电化学器件。电致变色器件通常为“三明治”结构，即“透明导电基底/电致变色层/离子传递层/离子储存层/透明导电玻璃”结构。该器件在外加电信号（电压或者电流）刺激下，器件中的电致变色层发生氧化还原反应而改变自身的色心、带隙等物理特性，表现出颜色和光学参数（透过率、吸收率、反射率等）的可逆变化，从而实现器件光学参数的变化。由此可见，电致变色器件在工作中需要外部电源提供能量而维持电致变色器件不同的变色状态。

为了拓展电致变色器件的应用潜力，将其他功能整合进入电致变色器件而形成双功能或多功能电致变色器件是一种有效的手段。例如，鉴于二次电池的组成构造也为三明治结构，故可以有效的将二次电池储能功能同电致变色功能整合到一个电化学器件中。如中国实用新型专利CN207123693U将使用具有电致变色功能的铁氰化铟薄膜和三氧化钨薄膜分别作为电化学器件工作电极和对电极，凝胶电解质为离子传输层，组装获得了具有储能功能的电致变色电池器件。

在另一方面，染料敏化太阳能电池结构通常为“透明导电基底/吸附有染料敏化剂的半导体光阳极薄膜/电解液/对电极”构成，其结构与电致变色器件的“三明治”结构高度相似，故制备一个电化学器件同时具有染料敏化太阳能电池功能和电致变色功能是一个具有良好应用前景的方向。该类双功能电化学器件中的染料敏化致能量转换功能使得所制备的器件具有自供能的特性，甚至可以往外输出电能，相关研究并取得了可喜的研究进展。

中国发明专利申请CN102183863A公开了光电致变色器件及其制备方法。该专利中器件结构为“透明导电基底/电致变色层/吸附有染料敏化剂的半导体光阳极薄膜/电解液/铂金对电极”构成，其中电解液为含有卤素氧化还原对（I₃^-/I^-或Br₃^-/Br^-）和锂离子所构成，该器件同时具有染料敏化太阳能电池功能和电致变色功能。

中国发明专利申请CN102936494A公开了一种同时具有光电转换和电致变色功能的新型三苯胺衍生物材料[4-((4-(N,N-二甲基胺)苯基)(苯基)氨基)苄基)膦酸）。该新型材料吸附于半导体光阳极薄膜表面后，可以同时用作吸光染料功能和变色材料功能，从而实现器件自供能特点且取消额外添加的电致变色层，即器件结构为“透明导电基底/吸附有新型三苯胺衍生物的半导体光阳极薄膜/电解液/铂金对电极”，电解液为含有I^3-/I^-氧化还原对和锂离子所构成。

中国发明专利申请CN102936494A公开了一种自供能电致变色薄膜及其制备方法和应用的专利。相较于前述专利（CN102183863A，CN102936494A）中只使用一种电致变色材料，通过将两种电致变色材料，WO3薄膜和聚3,4-(2,2-二甲基丙烯二氧基)噻吩薄膜，同时涂覆在同一个基底上，从而使得所获得的器件具有更高的光学参数调节值和更快的响应时间。

该类器件着色原理为：当外接电路断开且光照条件下，半导体光阳极吸收光子后产生偏压而使得锂离子和电子嵌入底部电致变色层，从而实现电致变色，当变色完成后，持续的光照使得整个器件表现出染料敏化太阳能电池特征而可以往外输出能量；器件退色原理为：当外接电路链接且避光条件下，半导体光阳极停止工作，电致变色层中嵌入的锂离子脱离回电解液中而电子由外接电路流动至对电极上，从而使得电致变色层褪色。