[发明专利]用于实现太阳能发电的建筑物窗户及其制作方法

摘要

本发明公开了一种用于实现太阳能发电的建筑物窗户及其制作方法，其对自供能电致变色器件的结构和制作工艺都进行了改进，从而制得自发电，光电能量转换效率极高，寿命延长，耐冻性能好的可以实现太阳能发电的建筑物窗户，而且本发明的方法简单易操作，易于产业化生产。在室温下，使用1000W模拟太阳光光源氙灯(Oriel 91192,USA)，Keithly 2400source meter，辐照强度为100W/cm²，电池受光照面积为0.25cm²条件下测量光电能量转换效率为8.28-10.58％，循环5000次后测量光电能量转换效率为8.01-10.56％。

主权项

一种用于实现太阳能发电的建筑物窗户的制作方法，包括：组装窗户、电致变色器件和电控模块：一、电控模块的制作步骤如下：(1)制作开关，用于连接电致变色器件和电控模块；(2)制作控制电路，用于根据外界光强调节器件电流大小，使窗户基底的颜色变深和变浅，达到调节阳光照射量的要求；二、窗户的电致变色器件的制作步骤如下：(1)WO₃纳米薄膜材料电致变色电极制备：a.对特定尺寸的钢化玻璃表面磁控溅射氟掺杂氧化锡(FTO)薄膜，厚度约为320‑360nm；b.对其进行高温退火处理，得到强度较高的FTO导电玻璃，然后按照超纯水、丙酮、乙醇的顺序将FTO导电玻璃依次超声清洗15min，烘干备用；然后，利用磁控溅射法在FTO玻璃上镀W膜，其厚度为200‑220nm；W膜用作WO₃纳米线的生长源；c.配制0.2mol/L的钨酸钠水溶液，然后滴加3mol/L的盐酸至不再产生沉淀为止，将所得沉淀经离心洗涤后溶于双氧水中得到透明溶胶，将透明溶胶涂于镀有W膜的ITO导电玻璃表面，在400‑420℃下煅烧40min得到WO₃晶种层；d.将上述得到的带有WO₃晶种层的FTO导电玻璃放入箱式高温炉中，通入Ar保护气，加热至400‑420℃，保温4‑4.5小时，后自然降温至室温，即得到圆柱形WO₃纳米棒阵列薄膜，即得到电致变色电极；其中纳米棒长度为0.5‑0.6μm，纳米棒密度约10⁶/cm²。(2)改进的ZnO纳米线薄膜光敏电极制备：a.对特定尺寸的钢化玻璃表面磁控溅射氟掺杂氧化锡(FTO)薄膜，厚度约为500‑525nm，然后对其进行高温退火处理，得到强度较高的FTO导电玻璃，然后用乙醇超声清洗20分钟后再用紫外臭氧清洗机清洗10分钟，取出后在N2气氛中吹干；b.将FTO玻璃放入喷金仪中，在FTO表面喷镀一层金膜作为催化剂，金膜厚度约为1‑2nm，后对FTO玻璃依照a步骤的方法再次清洗；c.采用二水合醋酸锌和乙醇胺以乙二醇甲醚为溶剂，配置成50mM等摩尔比的溶胶，然后再缓慢滴入0.02‑0.03倍体积的10g/L的海藻糖水溶液，并搅拌均匀形成均匀混合状态，旋涂到洗净的FTO基底上，旋涂3次以获得连续的纳米粒子薄膜，每次旋涂之间将基板用红外灯加热促进溶剂挥发，最后将基板在大气中385℃退火半小时，形成大面积均匀分布的ZnO纳米粒子种子层，所述种子层的厚度为22‑28nm；d.配制0.15M的ZnSO₄水溶液，用浓氨水溶液调节pH值到10，将ITO基板放入溶液中，密封后放入95℃的烘箱，2小时候取出，用去离子水清洗，晾干后即得氧化锌纳米线；e.将纯有机吲哚啉染料D102溶解到体积比为1:1的乙睛和叔丁醇的溶液中，浓度为0.5mM，将ZnO纳米线浸泡在D102中，避光保存5小时，取出之后，用无水乙醇冲洗D102敏化后的ZnO纳米线，以充分去除通过物理吸附方式吸附到ZnO纳米线表面的D102分子，得到改进的光敏电极；(3)电解液制备：配成0.1M LiI和0.001M I₂的PC溶液，作为自供能电致变色器件的支持电解液。(4)器件组装：将电致变色电极和光敏电极的有效工作面相对，两端留出5mm左右宽度的空白导电玻璃作为预留接入外电路的电极，四周用直径为100μm的玻璃珠混合的双组份航空胶涂抹压实，使两个电极间留有100μm的空间，并在此空间内填充电解液，待胶全部固化后得到自供能电致变色器件。