[发明专利]一种自动变色智能窗及其应用

说明书

本发明提供一种自动变色智能窗及其应用，所述自动变色智能窗包括串联在一起的钙钛矿太阳能电池与凝胶电致变色器件。其具有优异的电致变色特性，具有高透光率差值和超高稳定性，钙钛矿太阳能电池有非常好的光电转换效率。两者结合后的自动感光变色性能良好，可用于室内光线的自动调节。

技术领域

本发明属于电致变色材料领域，涉及一种自动变色智能窗及其应用。

背景技术

电致变色材料和器件在电场作用下对光的吸收和透射产生变化，利用这一现象和技术制备的智能窗可以被用作建筑物的外墙玻璃窗以及汽车的车窗或者飞机的舷窗。作为建筑物的外墙玻璃窗，电致变色智能窗可以通过颜色的深浅变化来选择性地吸收或反射外界热辐射和阻止内部热扩散，有效地减少办公大楼和居民住宅等建筑物在夏季保持凉爽和冬季保持温暖而必须耗费的大量能源。通常窗玻璃颜色的变化要靠外部电源来驱动，为了降低使用外部化学电池带来的能源消耗，太阳能电池被用作电源来驱动电致变色器件改变颜色和对光的吸收。

太阳能电池和电致变色器件的组合通常被称为自供能电致变色器件，因为电池部分吸收太阳能并转化为电能，从而可以利用这部分电能驱动电致变色器件改变颜色，而无需外加能源。

目前类似的组合主要有以下几种：(1)无机电致变色材料和太阳能技术结合，(2)高分子电致变色窗技术和染料敏化太阳能技术相结合；(3)电致变色薄膜和光伏薄膜的一体化组合等。这些技术都有各自的优缺点，例如组合(1) 器件稳定性好，但是变色速率较慢，不同状态下透过率对比度较低；组合(2) 器件的变色速率和透过率对比度更好，但是器件的稳定性相对较差；组合(3) 的一体化光伏电致变色玻璃窗外形美观，但是透过率会受到一定影响等。而且以上这些组合都需要加光感应装置和电压控制器等来控制智能窗的颜色变化。

因此，在本领域中，期望开发一种无需加光感应装置和电压控制器并能够保证器件稳定性的自动调光窗材料。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种自动变色智能窗及其应用。本发明将钙钛矿太阳能电池与凝胶电致变色器件串联起来，具有智能光线调节的作用，而且无需加光感应装置和电压控制器，可保证器件稳定性。

为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，本发明提供一种自动变色智能窗，所述自动变色智能窗包括串联在一起的钙钛矿太阳能电池与凝胶电致变色器件。

在本发明中，将钙钛矿太阳能电池与凝胶电致变色器件串联起来组合成自动调光窗。当阳光较强时，太阳能电池将太阳能转化为电能输入给电致变色智能窗，智能窗的颜色随之变深；当阳光较弱时，电池转化的电能变少，加在智能窗上的电压变小，智能窗的颜色变浅；当阳光消失时，智能窗恢复到初始透明态。

优选地，所述凝胶电致变色器件包括两层导电层，以及位于所述两层导电层之间的复合凝胶电致变色层，所述复合凝胶电致变色层包括电致变色材料、电解质和凝胶材料。

优选地，所述导电层为导电玻璃层或导电薄膜层。

优选地，所述电致变色材料包括具有如式I或式II所示结构：

其中，X₁、X₂各自独立地选自卤素；

n₁、n₂各自独立地选自1～7的整数。

本发明提供的电致变色材料为端炔基取代的紫精类化合物，且端炔基的碳链长度为4～10个碳原子；如果碳原子数目超出本发明限定的范围，则会对所述电致变色材料在器件中的溶解性、稳定性以及电致变色器件的性能造成不利影响，进而影响自动变色智能窗的调光性能。

优选地，所述X₁、X₂各自独立地为氯或溴。