本發(fā)明屬于汽車(chē)領(lǐng)域,更具體涉及具有變色性能的汽車(chē)后視鏡及其制作方法。
背景技術(shù):
常規(guī)技術(shù)中,汽車(chē)后視鏡一般不具有自動(dòng)變色功能,一般位于汽車(chē)頭部左右兩側(cè),以及汽車(chē)內(nèi)部前方,一般采用鏡面反射原理查看汽車(chē)后方道路情況。
然而后方汽車(chē)較強(qiáng)的燈光照射會(huì)使駕駛者發(fā)生短暫眼盲,易引發(fā)交通事故。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問(wèn)題,本發(fā)明針對(duì)背景技術(shù)存在的問(wèn)題,其對(duì)電致變色器件的結(jié)構(gòu)和制作工藝都進(jìn)行了改進(jìn),使其具有自供能的特點(diǎn),另外它的變色響應(yīng)時(shí)間短,壽命延長(zhǎng),耐凍性能好,能夠根據(jù)光強(qiáng)來(lái)改變自身顏色,從而利于使用者有清晰的觀(guān)察視野,而且本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單易操作,易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
一種具有變色性能的汽車(chē)后視鏡的制作方法,包括:組裝鏡框、電致變色器件和電控器:
一、電控器的制作步驟如下:
(1)制作開(kāi)關(guān),用于連接控制電路和電致變色器件;
(2)制作控制電路,用于根據(jù)外界光強(qiáng)的變化調(diào)節(jié)施加電致變色的電流,以達(dá)到變色的目的,當(dāng)外界光強(qiáng)變大時(shí)調(diào)小電流,當(dāng)外界光強(qiáng)變小時(shí)調(diào)大電流;
二、后視鏡的電致變色器件制作步驟如下:
(1)WO3納米薄膜材料電致變色電極制備:
a.對(duì)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;
b.對(duì)其進(jìn)行高溫退火處理,得到強(qiáng)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;W膜用作WO3納米線(xiàn)的生長(zhǎng)源;
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℃下煅燒40min得到WO3晶種層;
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(hù)氣,加熱至400-420℃,保溫4-4.5小時(shí),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;
其中納米棒長(zhǎng)度為0.5-0.6μm,納米棒密度約106/cm2。
(2)改進(jìn)的ZnO納米線(xiàn)薄膜光敏電極制備:
a.對(duì)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(duì)其進(jìn)行高溫退火處理,得到強(qiáng)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(jī)清洗10分鐘,取出后在N2氣氛中吹干;
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1-2nm,后對(duì)FTO玻璃依照a步驟的方法再次清洗;
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,然后再緩慢滴入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(jìn)溶劑揮發(fā),最后將基板在大氣中385℃退火半小時(shí),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;
d.配制0.15M的ZnSO4水溶液,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℃的烘箱,2小時(shí)候取出,用去離子水清洗,晾干后即得氧化鋅納米線(xiàn);
e.將純有機(jī)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(xiàn)浸泡在D102中,避光保存5小時(shí),取出之后,用無(wú)水乙醇沖洗D102敏化后的ZnO納米線(xiàn),以充分去除通過(guò)物理吸附方式吸附到ZnO納米線(xiàn)表面的D102分子,得到改進(jìn)的光敏電極;
(3)電解液制備:
配成0.1M LiI和0.001M I2的PC溶液,作為自供能電致變色器件的支持電解液。
(4)器件組裝:
將電致變色電極和光敏電極的有效工作面相對(duì),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100μm的玻璃珠混合的雙組份航空膠涂抹壓實(shí),使兩個(gè)電極間留有100μm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。
一種具有變色性能的汽車(chē)后視鏡及其的方法,包括:組裝鏡框、電致變色器件和電控器:
一、電控器的制作步驟如下:
(1)制作開(kāi)關(guān),用于連接控制電路和電致變色器件;
(2)制作控制電路,用于根據(jù)外界光強(qiáng)的變化調(diào)節(jié)施加電致變色的電流,以達(dá)到變色的目的,當(dāng)外界光強(qiáng)變大時(shí)調(diào)小電流,當(dāng)外界光強(qiáng)變小時(shí)調(diào)大電流;
二、后視鏡的電致變色器件制作步驟如下:
(1)WO3納米薄膜材料電致變色電極制備:
a.對(duì)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;
b.對(duì)其進(jìn)行高溫退火處理,得到強(qiáng)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;W膜用作WO3納米線(xiàn)的生長(zhǎng)源;
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℃下煅燒40min得到WO3晶種層;
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(hù)氣,加熱至400℃,保溫4.5小時(shí),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;
其中納米棒長(zhǎng)度為0.5μm,納米棒密度約106/cm2。
(2)改進(jìn)的ZnO納米線(xiàn)薄膜光敏電極制備:
a.對(duì)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(duì)其進(jìn)行高溫退火處理,得到強(qiáng)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(jī)清洗10分鐘,取出后在N2氣氛中吹干;
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1nm,后對(duì)FTO玻璃依照a步驟的方法再次清洗;
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,然后再緩慢滴入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(jìn)溶劑揮發(fā),最后將基板在大氣中385℃退火半小時(shí),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;
d.配制0.15M的ZnSO4水溶液,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℃的烘箱,2小時(shí)候取出,用去離子水清洗,晾干后即得氧化鋅納米線(xiàn);
e.將純有機(jī)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(xiàn)浸泡在D102中,避光保存5小時(shí),取出之后,用無(wú)水乙醇沖洗D102敏化后的ZnO納米線(xiàn),以充分去除通過(guò)物理吸附方式吸附到ZnO納米線(xiàn)表面的D102分子,得到改進(jìn)的光敏電極;
(3)電解液制備:
配成0.1M LiI和0.001M I2的PC溶液,作為自供能電致變色器件的支持電解液。
(4)器件組裝:
將電致變色電極和光敏電極的有效工作面相對(duì),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100μm的玻璃珠混合的雙組份航空膠涂抹壓實(shí),使兩個(gè)電極間留有100μm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。
采用上述制作方法制備得到的汽車(chē)后視鏡。
選用無(wú)機(jī)的WO3納米棒陣列薄膜的好處:
1)有機(jī)電致變色材料存在化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定、與襯底粘合不夠緊密、抗紫外輻射能力不強(qiáng)等缺點(diǎn);
2)無(wú)機(jī)電致變色材料(三氧化鎢、五氧化二釩、氧化鎳等)研究較早,技術(shù)已經(jīng)比較成熟,在商業(yè)上應(yīng)用已見(jiàn)有報(bào)道。
采用Au作催化劑,在低溫下長(zhǎng)有ZnO納米粒子的種子層上進(jìn)行水熱法生長(zhǎng)ZnO納米線(xiàn)。該種方法生長(zhǎng)ZnO納米工藝條件簡(jiǎn)單、效率高、能夠大面積生長(zhǎng)、并且催化劑可以對(duì)納米線(xiàn)的長(zhǎng)度和直徑等參數(shù)進(jìn)行調(diào)控。
選用ZnO納米線(xiàn)的好處:
ZnO為寬禁帶N型半導(dǎo)體材料,在染料敏化太陽(yáng)電池中有廣泛的應(yīng)用;
ZnO載流子遷移率較高,有望進(jìn)一步提高電池的電流特性;
ZnO可以通過(guò)簡(jiǎn)單工藝制備成多種納米結(jié)構(gòu),比如納米線(xiàn)、納米管、納米粒子薄膜等;
ZnO納米線(xiàn)具有較高的比表面積,能夠吸附更多的染料。
而本發(fā)明進(jìn)一步通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)出性能更優(yōu)異的WO3納米薄膜以及ZnO納米線(xiàn),并配合其他結(jié)構(gòu)的優(yōu)化,制備出整體光電能量轉(zhuǎn)換效率極高,壽命延長(zhǎng)的新型電致變色器件。
本發(fā)明的有益之處在于:本發(fā)明的方法簡(jiǎn)單易操作,易于產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn),此外制得的新型電致變色器件光電能量轉(zhuǎn)換效率極高,而且壽命延長(zhǎng)。
附圖說(shuō)明
此處的附圖被并入說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分,示出了符合本發(fā)明的實(shí)施例,并與說(shuō)明書(shū)一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1為本申請(qǐng)的汽車(chē)后視鏡的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
為使本申請(qǐng)的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂,下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。
電致變色(Electrochronism/EC)是指在電流或電場(chǎng)的作用下,材料的光學(xué)屬性(透射率、反射率或吸收率)發(fā)生穩(wěn)定的可逆變化的現(xiàn)象,那么在外觀(guān)上就表現(xiàn)為顏色和透明度的可逆變化,繼而可以調(diào)節(jié)太陽(yáng)光透過(guò)的多少。具有電致變色性能的材料稱(chēng)為電致變色材料。自從1969年Deb.S.K.首次發(fā)現(xiàn)WO3薄膜的電致變色現(xiàn)象以來(lái),人們就發(fā)現(xiàn)了很多具有電致變色性能的物質(zhì)。電致變色材料按材料類(lèi)型大致可以分為無(wú)機(jī)電致變色材料和有機(jī)電致變色材料。無(wú)機(jī)電致變色材料的性能穩(wěn)定,其光吸收變化是由于離子和電子的雙注入和雙抽出引起的。有機(jī)電致變色材料的光吸收變化來(lái)自氧化還原反應(yīng),其色彩豐富,易進(jìn)行分子設(shè)計(jì),從而受到青睞。
電致變色器件主要分為三個(gè)部分:工作電極,對(duì)電極,電解液。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。工作電極一般為覆蓋有電致變色薄膜的導(dǎo)電玻璃構(gòu)成,對(duì)電極則是由配合工作電極工作的薄膜(多數(shù)起到儲(chǔ)存離子的作用)覆蓋的導(dǎo)電玻璃組成,電解液中有支持工作電極工作的電解質(zhì)。整個(gè)器件類(lèi)似于三明治結(jié)構(gòu),工作電極和對(duì)電極將電解液夾在中問(wèn),四周用密封膠密封。在兩個(gè)電極間加上不同驅(qū)動(dòng)電壓時(shí),器件的透過(guò)率會(huì)發(fā)生變化,一般是在透明態(tài)和著色態(tài)間轉(zhuǎn)換。即:加上某一特定工作電壓時(shí),器件會(huì)處于透明狀態(tài);當(dāng)加上另一特定工作電壓時(shí),器件會(huì)變?yōu)橹珷顟B(tài)。通過(guò)改變兩電極間的電壓,實(shí)現(xiàn)器件透過(guò)率的改變。
電致變色材料之所以能在不同的驅(qū)動(dòng)電壓下表現(xiàn)出不同的顏色,是由于在不同電壓下其所處氧化還原態(tài)不同,進(jìn)而表現(xiàn)出不同的能帶隙,導(dǎo)致顏色的變化。
實(shí)施例1:
組裝鏡框部件10、電致變色器件20和電控器30。
制作電致變色器件20包括:
(1)WO3納米薄膜5材料電致變色電極制備:
a.對(duì)特定尺寸的鋼化玻璃1表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜2,厚度約為320nm;
b.對(duì)其進(jìn)行高溫退火處理,得到強(qiáng)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220nm;W膜用作WO3納米線(xiàn)的生長(zhǎng)源;
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℃下煅燒40min得到WO3晶種層;
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(hù)氣,加熱至420℃,保溫4小時(shí),后自然降溫至室溫,即得到圓柱形WO3納米棒陣列薄膜5,即得到電致變色電極;
其中納米棒長(zhǎng)度為0.6μm,納米棒密度約106/cm2。
(2)改進(jìn)的ZnO納米線(xiàn)薄膜光敏電極制備:
a.對(duì)特定尺寸的鋼化玻璃1表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜2,厚度約為500nm,然后對(duì)其進(jìn)行高溫退火處理,得到強(qiáng)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(jī)清洗10分鐘,取出后在N2氣氛中吹干;
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2nm,后對(duì)FTO玻璃依照a步驟的方法再次清洗;
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,然后再緩慢滴入0.02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(jìn)溶劑揮發(fā),最后將基板在大氣中385℃退火半小時(shí),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28nm;
d.配制0.15M的ZnSO4水溶液,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℃的烘箱,2小時(shí)候取出,用去離子水清洗,晾干后即得氧化鋅納米線(xiàn);
e.將純有機(jī)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(xiàn)浸泡在D102中,避光保存5小時(shí),取出之后,用無(wú)水乙醇沖洗D102敏化后的ZnO納米線(xiàn),以充分去除通過(guò)物理吸附方式吸附到ZnO納米線(xiàn)表面的D102分子,得到改進(jìn)的光敏電極3;
(3)電解液4制備:
配成0.1M LiI和0.001M I2的PC溶液,作為自供能電致變色器件的支持電解液4。
(4)器件組裝:
將電致變色電極和光敏電極的有效工作面相對(duì),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100μm的玻璃珠混合的雙組份航空膠涂抹壓實(shí),使兩個(gè)電極間留有100μm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。
在室溫下,使用1000W模擬太陽(yáng)光光源氙燈(Oriel 91192,USA),Keithly2400source meter,輻照強(qiáng)度為100W/cm2,電池受光照面積為0.25cm2條件下測(cè)量光電能量轉(zhuǎn)換效率為10.28%,循環(huán)5000次后測(cè)量光電能量轉(zhuǎn)換效率為9.56%。-20℃存放3個(gè)月后,恢復(fù)常溫,測(cè)量光電能量轉(zhuǎn)換效率未見(jiàn)明顯變化。
實(shí)施例2:
組裝鏡框部件10、電致變色器件20和電控器30。
制作電致變色器件20包括:
(1)WO3納米薄膜5材料電致變色電極制備:
a.對(duì)特定尺寸的鋼化玻璃1表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜2,厚度約為360nm;
b.對(duì)其進(jìn)行高溫退火處理,得到強(qiáng)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;W膜用作WO3納米線(xiàn)的生長(zhǎng)源;
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℃下煅燒40min得到WO3晶種層;
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(hù)氣,加熱至400℃,保溫4.5小時(shí),后自然降溫至室溫,即得到圓柱形WO3納米棒陣列薄膜5,即得到電致變色電極;
其中納米棒長(zhǎng)度為0.5μm,納米棒密度約106/cm2。
(2)改進(jìn)的ZnO納米線(xiàn)薄膜光敏電極制備:
a.對(duì)特定尺寸的鋼化玻璃1表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜,厚度約為525nm,然后對(duì)其進(jìn)行高溫退火處理,得到強(qiáng)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(jī)清洗10分鐘,取出后在N2氣氛中吹干;
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1nm,后對(duì)FTO玻璃依照a步驟的方法再次清洗;
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,然后再緩慢滴入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(jìn)溶劑揮發(fā),最后將基板在大氣中385℃退火半小時(shí),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;
d.配制0.15M的ZnSO4水溶液,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℃的烘箱,2小時(shí)候取出,用去離子水清洗,晾干后即得氧化鋅納米線(xiàn);
e.將純有機(jī)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(xiàn)浸泡在D102中,避光保存5小時(shí),取出之后,用無(wú)水乙醇沖洗D102敏化后的ZnO納米線(xiàn),以充分去除通過(guò)物理吸附方式吸附到ZnO納米線(xiàn)表面的D102分子,得到改進(jìn)的光敏電極3;
(3)電解液4制備:
配成0.1M LiI和0.001M I2的PC溶液,作為自供能電致變色器件的支持電解液4。
(4)器件組裝:
將電致變色電極和光敏電極的有效工作面相對(duì),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100μm的玻璃珠混合的雙組份航空膠涂抹壓實(shí),使兩個(gè)電極間留有100μm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。
在室溫下,使用1000W模擬太陽(yáng)光光源氙燈(Oriel 91192,USA),Keithly2400source meter,輻照強(qiáng)度為100W/cm2,電池受光照面積為0.25cm2條件下測(cè)量光電能量轉(zhuǎn)換效率為10.50%,循環(huán)5000次后測(cè)量光電能量轉(zhuǎn)換效率為10.20%。-20℃存放3個(gè)月后,恢復(fù)常溫,測(cè)量光電能量轉(zhuǎn)換效率未見(jiàn)明顯變化。
實(shí)施例3:
組裝鏡框部件10、電致變色器件20和電控器30。
制作電致變色器件20包括:
(1)WO3納米薄膜5材料電致變色電極制備:
a.對(duì)特定尺寸的鋼化玻璃1表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜,厚度約為340nm;
b.對(duì)其進(jìn)行高溫退火處理,得到強(qiáng)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210nm;W膜用作WO3納米線(xiàn)的生長(zhǎng)源;
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415℃下煅燒40min得到WO3晶種層;
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(hù)氣,加熱至410℃,保溫4.3小時(shí),后自然降溫至室溫,即得到圓柱形WO3納米棒陣列薄膜5,即得到電致變色電極;
其中納米棒長(zhǎng)度為0.6μm,納米棒密度約106/cm2。
(2)改進(jìn)的ZnO納米線(xiàn)薄膜光敏電極制備:
a.對(duì)特定尺寸的鋼化玻璃1表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜,厚度約為515nm,然后對(duì)其進(jìn)行高溫退火處理,得到強(qiáng)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(jī)清洗10分鐘,取出后在N2氣氛中吹干;
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2nm,后對(duì)FTO玻璃依照a步驟的方法再次清洗;
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,然后再緩慢滴入0.02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(jìn)溶劑揮發(fā),最后將基板在大氣中385℃退火半小時(shí),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27nm;
d.配制0.15M的ZnSO4水溶液,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℃的烘箱,2小時(shí)候取出,用去離子水清洗,晾干后即得氧化鋅納米線(xiàn);
e.將純有機(jī)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(xiàn)浸泡在D102中,避光保存5小時(shí),取出之后,用無(wú)水乙醇沖洗D102敏化后的ZnO納米線(xiàn),以充分去除通過(guò)物理吸附方式吸附到ZnO納米線(xiàn)表面的D102分子,得到改進(jìn)的光敏電極3;
(3)電解液4制備:
配成0.1M LiI和0.001M I2的PC溶液,作為自供能電致變色器件的支持電解液4。
(4)器件組裝:
將電致變色電極和光敏電極的有效工作面相對(duì),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100μm的玻璃珠混合的雙組份航空膠涂抹壓實(shí),使兩個(gè)電極間留有100μm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。
在室溫下,使用1000W模擬太陽(yáng)光光源氙燈(Oriel 91192,USA),Keithly2400source meter,輻照強(qiáng)度為100W/cm2,電池受光照面積為0.25cm2條件下測(cè)量光電能量轉(zhuǎn)換效率為9.50%,循環(huán)5000次后測(cè)量光電能量轉(zhuǎn)換效率為9.34%。-20℃存放3個(gè)月后,恢復(fù)常溫,測(cè)量光電能量轉(zhuǎn)換效率未見(jiàn)明顯變化。
實(shí)施例4對(duì)比例:
組裝鏡框部件10、電致變色器件20和電控器30。
制作電致變色器件20包括:
(1)WO3納米薄膜5材料電致變色電極制備:
a.對(duì)特定尺寸的鋼化玻璃1表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜2,厚度約為500nm;
b.對(duì)其進(jìn)行高溫退火處理,得到強(qiáng)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500nm;W膜用作WO3納米線(xiàn)的生長(zhǎng)源;
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500℃下煅燒40min得到WO3晶種層;
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(hù)氣,加熱至500℃,保溫4.1小時(shí),后自然降溫至室溫,即得到圓柱形WO3納米棒陣列薄膜5,即得到電致變色電極;
(2)改進(jìn)的ZnO納米線(xiàn)薄膜光敏電極制備:
a.對(duì)特定尺寸的鋼化玻璃1表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜2,厚度約為520nm,然后對(duì)其進(jìn)行高溫退火處理,得到強(qiáng)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(jī)清洗10分鐘,取出后在N2氣氛中吹干;
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1nm,后對(duì)FTO玻璃依照a步驟的方法再次清洗;
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,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(jìn)溶劑揮發(fā),最后將基板在大氣中500℃退火半小時(shí),形成大面積均勻分布的ZnO納米粒子種子層;
d.配制0.15M的ZnSO4水溶液,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℃的烘箱,2小時(shí)候取出,用去離子水清洗,晾干后即得氧化鋅納米線(xiàn);
e.將純有機(jī)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(xiàn)浸泡在D102中,避光保存5小時(shí),取出之后,用無(wú)水乙醇沖洗D102敏化后的ZnO納米線(xiàn),以充分去除通過(guò)物理吸附方式吸附到ZnO納米線(xiàn)表面的D102分子,得到改進(jìn)的光敏電極3;
(3)電解液4制備:
配成0.1M LiI和0.001M I2的PC溶液,作為自供能電致變色器件的支持電解液4。
(4)器件組裝:
將電致變色電極和光敏電極的有效工作面相對(duì),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100μm的玻璃珠混合的雙組份航空膠涂抹壓實(shí),使兩個(gè)電極間留有100μm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。
在室溫下,使用1000W模擬太陽(yáng)光光源氙燈(Oriel 91192,USA),Keithly2400source meter,輻照強(qiáng)度為100W/cm2,電池受光照面積為0.25cm2條件下測(cè)量光電能量轉(zhuǎn)換效率為5.98%,循環(huán)5000次后測(cè)量光電能量轉(zhuǎn)換效率為3.98%。-20℃存放3個(gè)月后,恢復(fù)常溫,測(cè)量光電能量轉(zhuǎn)換效率降低了9.7%。
實(shí)施例5對(duì)比例:
組裝鏡框部件10、電致變色器件20和電控器30。
制作電致變色器件20包括:
(1)WO3納米薄膜5材料電致變色電極制備:
a.對(duì)特定尺寸的鋼化玻璃1表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜2,厚度約為600nm;
b.對(duì)其進(jìn)行高溫退火處理,得到強(qiáng)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400nm;W膜用作WO3納米線(xiàn)的生長(zhǎng)源;
c.配制0.3mol/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500℃下煅燒40min得到WO3晶種層;
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(hù)氣,加熱至600℃,保溫5小時(shí),后自然降溫至室溫,即得到圓柱形WO3納米棒陣列薄膜5,即得到電致變色電極;
(2)改進(jìn)的ZnO納米線(xiàn)薄膜光敏電極制備:
a.對(duì)特定尺寸的鋼化玻璃1表面磁控濺射氟摻雜氧化錫(FTO)薄膜2,厚度約為600nm,然后對(duì)其進(jìn)行高溫退火處理,得到強(qiáng)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(jī)清洗10分鐘,取出后在N2氣氛中吹干;
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5nm,后對(duì)FTO玻璃依照a步驟的方法再次清洗;
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,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(jìn)溶劑揮發(fā),最后將基板在大氣中500℃退火半小時(shí),形成大面積均勻分布的ZnO納米粒子種子層;
d.配制0.15M的ZnSO4水溶液,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℃的烘箱,2小時(shí)候取出,用去離子水清洗,晾干后即得氧化鋅納米線(xiàn);
e.將純有機(jī)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(xiàn)浸泡在D102中,避光保存5小時(shí),取出之后,用無(wú)水乙醇沖洗D102敏化后的ZnO納米線(xiàn),以充分去除通過(guò)物理吸附方式吸附到ZnO納米線(xiàn)表面的D102分子,得到改進(jìn)的光敏電極3;
(3)電解液4制備:
配成0.1M LiI和0.001M I2的PC溶液,作為自供能電致變色器件的支持電解液4。
(4)器件組裝:
將電致變色電極和光敏電極的有效工作面相對(duì),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100μm的玻璃珠混合的雙組份航空膠涂抹壓實(shí),使兩個(gè)電極間留有100μm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。
在室溫下,使用1000W模擬太陽(yáng)光光源氙燈(Oriel 91192,USA),Keithly2400source meter,輻照強(qiáng)度為100W/cm2,電池受光照面積為0.25cm2條件下測(cè)量光電能量轉(zhuǎn)換效率為6.12%,循環(huán)5000次后測(cè)量光電能量轉(zhuǎn)換效率為5.39%。-20℃存放3個(gè)月后,恢復(fù)常溫,測(cè)量光電能量轉(zhuǎn)換效率降低了10.1%。
由此可見(jiàn),本發(fā)明制得的新型電致變色器件光電能量轉(zhuǎn)換效率極高,而且壽命延長(zhǎng),耐凍性能也更好。對(duì)比例的各參數(shù)明顯低于本發(fā)明的技術(shù)方案,這說(shuō)明本發(fā)明的整體工藝起到了某種協(xié)同效果,整體配方的各個(gè)組分以及配比都至關(guān)重要,改變?nèi)魏我粋€(gè)要素都會(huì)導(dǎo)致光電能量轉(zhuǎn)換效率降低,壽命縮短。
以上所述,僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式,但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此,任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi),根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變,都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。