基于電致變色器件的太陽能發(fā)電建筑及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于太陽能發(fā)電領(lǐng)域，更具體涉及基于電致變色器件的太陽能發(fā)電建筑及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能電池又稱為“太陽能芯片”或“光電池”，是一種利用太陽光直接發(fā)電的光電半導(dǎo)體薄片。它只要被光照到，瞬間就可輸出電壓及在有回路的情況下產(chǎn)生電流。在物理學(xué)上稱為太陽能光伏(Photovoltaic，photo光，voltaics伏特，縮寫為PV)，簡稱光伏。太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的實施太陽能電池則還處于萌芽階段。
[0003]另外，現(xiàn)有對太陽能的利用率較低，而建筑物具有大的表面積，將太陽能與建筑物結(jié)合起來，將大大增加太陽能的利用率。
[0004]電致變色器件可以通過改變施加電流調(diào)節(jié)自身的透光率，如果將其應(yīng)用到建筑物領(lǐng)域，可以實現(xiàn)根據(jù)陽光強弱調(diào)節(jié)室內(nèi)透光率的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對【背景技術(shù)】存在的問題，提供基于電致變色器件的太陽能發(fā)電建筑及其制作方法，其對電致變色器件的結(jié)構(gòu)和制作工藝都進行了改進，制得電致變色器件具有響應(yīng)時間短，光電能量轉(zhuǎn)換效率高，壽命延長，耐凍性能好的特點，另外本發(fā)明可以實現(xiàn)有效利用太陽能自功能和調(diào)節(jié)陽光透過率的目的，本發(fā)明的方法簡單易操作，易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)
[0006]本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0007]—種基于電致變色器件的太陽能發(fā)電建筑的制作方法，是將具有太陽能自發(fā)電功能的電致變色器件結(jié)合到建筑物上，具體包括:組裝建筑，電致變色器件和調(diào)節(jié)模塊，:
[0008]一、調(diào)節(jié)模塊的制作步驟如下:
[0009](I)制作可調(diào)開關(guān)，用于連接；
[0010](2)制作控制電路，用于根據(jù)外界光強調(diào)節(jié)施加電致變色器件的電流，當(dāng)外界光變強時調(diào)大電流，當(dāng)外界光變?nèi)鯐r調(diào)小電流；
[0011]二、太陽能發(fā)電建筑的電致變色器件制作步驟如下:
[0012](I)WO3納米薄膜材料電致變色電極制備:
[0013]a.對特定尺寸的鋼化玻璃表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜，厚度約為320_360nm ；
[0014]b.對其進行高溫退火處理，得到強度較高的FTO導(dǎo)電玻璃，然后按照超純水、丙酮、乙醇的順序?qū)TO導(dǎo)電玻璃依次超聲清洗15min，烘干備用；然后，利用磁控濺射法在FTO玻璃上鍍W膜，其厚度為200-220nm ；ff膜用作胃03納米線的生長源；
[0015]c.配制0.2mol/L的鎢酸鈉水溶液，然后滴加3mol/L的鹽酸至不再產(chǎn)生沉淀為止，將所得沉淀經(jīng)離心洗滌后溶于雙氧水中得到透明溶膠，將透明溶膠涂于鍍有W膜的ITO導(dǎo)電玻璃表面，在400-420°C下煅燒40min得到WO3晶種層；
[0016]d.將上述得到的帶有WO3晶種層的FTO導(dǎo)電玻璃放入箱式高溫爐中，通入Ar保護氣，加熱至400-420°C，保溫4-4.5小時，后自然降溫至室溫，即得到圓柱形WO3納米棒陣列薄膜，即得到電致變色電極；
[0017]其中納米棒長度為0.5-0.6 μ m，納米棒密度約106/cm2。
[0018](2)改進的ZnO納米線薄膜光敏電極制備:
[0019]a.對特定尺寸的鋼化玻璃表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜，厚度約為500-525nm，然后對其進行高溫退火處理，得到強度較高的FTO導(dǎo)電玻璃，然后用乙醇超聲清洗20分鐘后再用紫外臭氧清洗機清洗10分鐘，取出后在N2氣氛中吹干；
[0020]b.將FTO玻璃放入噴金儀中，在FTO表面噴鍍一層金膜作為催化劑，金膜厚度約為l-2nm，后對FTO玻璃依照a步驟的方法再次清洗；
[0021]c.采用二水合醋酸鋅(Zn (CH3C00) 2-2H20)和乙醇胺(Monoethanolamine)以乙二醇甲醚(2-methoxyethanol)為溶劑，配置成50mM等摩爾比的溶膠，然后在緩慢滴入0.02-0.03倍體積的10g/L的海藻糖水溶液，并攪拌均勻形成均勻混合狀態(tài)，旋涂到洗凈的FTO基底上，旋涂3次以獲得連續(xù)的納米粒子薄膜，每次旋涂之間將基板用紅外燈加熱促進溶劑揮發(fā)，最后將基板在大氣中385°C退火半小時，形成大面積均勻分布的ZnO納米粒子種子層，所述種子層的厚度為22-28nm ；
[0022]d.配制0.15M的ZnSOyK溶液，用濃氨水溶液調(diào)節(jié)pH值到10，將ITO基板放入溶液中，密封后放入95°C的烘箱，2小時候取出，用去離子水清洗，晾干后即得氧化鋅納米線；
[0023]e.將純有機吲哚啉染料D102溶解到體積比為1:1的乙睛和叔丁醇的溶液中，濃度為0.5mM，將ZnO納米線浸泡在D102中，避光保存5小時，取出之后，用無水乙醇沖洗D102敏化后的ZnO納米線，以充分去除通過物理吸附方式吸附到ZnO納米線表面的D102分子，得到改進的光敏電極；
[0024](3)電解液制備:
[0025]配成0.1M LiI和0.0OlM I2的PC溶液，作為自供能電致變色器件的支持電解液。
[0026](4)器件組裝:
[0027]將電致變色電極和光敏電極的有效工作面相對，兩端留出5mm左右寬度的空白導(dǎo)電玻璃作為預(yù)留接入外電路的電極，四周用直徑為100 μπι的玻璃珠混合的雙組份航空膠涂抹壓實，使兩個電極間留有10ym的空間，并在此空間內(nèi)填充電解液，待膠全部固化后得到自供能電致變色器件。
[0028]—種基于電致變色器件的太陽能發(fā)電建筑的制作方法，是將具有太陽能自發(fā)電功能的電致變色器件結(jié)合到建筑物上，具體包括:組裝建筑，電致變色器件和調(diào)節(jié)模塊，:
[0029]—、調(diào)節(jié)模塊的制作步驟如下:
[0030](I)制作可調(diào)開關(guān)，用于連接；
[0031](2)制作控制電路，用于根據(jù)外界光強調(diào)節(jié)施加電致變色器件的電流，當(dāng)外界光變強時調(diào)大電流，當(dāng)外界光變?nèi)鯐r調(diào)小電流；
[0032]二、太陽能發(fā)電建筑的電致變色器件制作步驟如下:
[0033](I)WO3納米薄膜材料電致變色電極制備:
[0034]a.對特定尺寸的鋼化玻璃表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜，厚度約為360nm ；
[0035]b.對其進行高溫退火處理，得到強度較高的FTO導(dǎo)電玻璃，然后按照超純水、丙酮、乙醇的順序?qū)TO導(dǎo)電玻璃依次超聲清洗15min，烘干備用；然后，利用磁控濺射法在FTO玻璃上鍍W膜，其厚度為200nm ；ff膜用作胃03納米線的生長源；
[0036]c.配制0.2mol/L的鎢酸鈉水溶液，然后滴加3mol/L的鹽酸至不再產(chǎn)生沉淀為止，將所得沉淀經(jīng)離心洗滌后溶于雙氧水中得到透明溶膠，將透明溶膠涂于鍍有W膜的ITO導(dǎo)電玻璃表面，在420°C下煅燒40min得到WO3晶種層；
[0037]d.將上述得到的帶有WO3晶種層的FTO導(dǎo)電玻璃放入箱式高溫爐中，通入Ar保護氣，加熱至400°C，保溫4.5小時，后自然降溫至室溫，即得到圓柱形WO3納米棒陣列薄膜，即得到電致變色電極；
[0038]其中納米棒長度為0.5 μ m，納米棒密度約106/cm2。
[0039](2)改進的ZnO納米線薄膜光敏電極制備:
[0040]a.對特定尺寸的鋼化玻璃表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜，厚度約為525nm，然后對其進行高溫退火處理，得到強度較高的FTO導(dǎo)電玻璃，然后用乙醇超聲清洗20分鐘后再用紫外臭氧清洗機清洗10分鐘，取出后在N2氣氛中吹干；
[0041]b.將FTO玻璃放入噴金儀中，在FTO表面噴鍍一層金膜作為催化劑，金膜厚度約為Inm,后對FTO玻璃依照a步驟的方法再次清洗；
[0042]c.采用二水合醋酸鋅和乙醇胺以乙二醇甲醚為溶劑，配置成50mM等摩爾比的溶膠，然后在緩慢滴入0.03倍體積的10g/L的海藻糖水溶液，并攪拌均勻形成均勻混合狀態(tài)，旋涂到洗凈的FTO基底上，旋涂3次以獲得連續(xù)的納米粒子薄膜，每次旋涂之間將基板用紅外燈加熱促進溶劑揮發(fā)，最后將基板在大氣中385°C退火半小時，形成大面積均勻分布的ZnO納米粒子種子層，所述種子層的厚度為22nm ；
[0043]d.配制0.15M的ZnSOyK溶液，用濃氨水溶液調(diào)節(jié)pH值到10，將ITO基板放入溶液中，密封后放入95°C的烘箱，2小時候取出，用去離子水清洗，晾干后即得氧化鋅納米線；
[0044]e.將純有機吲哚啉染料D102溶解到體積比為1:1的乙睛和叔丁醇的溶液中，濃度為0.5mM，將ZnO納米線浸泡在D102中，避光保存5小時，取出之后，用無水乙醇沖洗D102敏化后的ZnO納米線，以充分去除通過物理吸附方式吸附到ZnO納米線表面的D102分子，得到改進的光敏電極；
[0045](3)電解液制備:
[0046]配成0.1M LiI和0.0OlM I2的PC溶液，作為自供能電致變色器件的支持電解液。
[0047](4)器件組裝:
[0048]將電致變色電極和光敏電極的有效工作面相對，兩端留出5mm左右寬度的空白導(dǎo)電玻璃作為預(yù)留接入外電路的電極，四周用直徑為100 μπι的玻璃珠混合的雙組份航空膠涂抹壓實，使兩個電極間留有10ym的空間，并在此空間內(nèi)填充電解液，待膠全部固化后得到自供能電致變色器件。
[0049]采用上述制作方法制備