光伏-电致变色窗户制造技术

本文的实施方案涉及电致变色窗户，所述电致变色窗户包括安置在其上的透明光伏器件涂层。在一些情况下，所述光伏器件涂层可以是波长选择性的。在这些或其他情况下，所述光伏器件涂层可以包括钙钛矿基材料。

Photovoltaic electrochromic window

The embodiment of the present invention relates to electrochromic windows, which include transparent photovoltaic device coatings disposed thereon. In some cases, the photovoltaic device coating can be wavelength selective. In these or other circumstances, the photovoltaic device coating can include perovskite based materials.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光伏-电致变色窗户相关申请的交叉引用本申请要求于2015年10月28日提交的名称为“PHOTOVOLTAIC-ELECTROCHROMICWINDOWS”的美国临时专利申请号62/247,719，以及于2016年3月25日提交的名称为“PHOTOVOLTAIC-ELECTROCHROMICWINDOWS”的美国临时专利申请号62/313,587的权益，所述专利申请两者出于所有目的以引用的方式整体并入本文。
本专利技术总体涉及电致变色器件，更具体地涉及光伏-电致变色窗户和相关控制器。专利技术背景电致变色是其中材料在被置于不同电子状态中时通常因经受电压变化而展现光学性质的可逆的电化学介导的变化的现象。光学性质通常是颜色、透射率、吸光度以及反射率中的一个或多个。一种众所周知的电致变色材料是具有稍低于化学计量的氧的氧化钨。氧化钨是一种阴极电致变色材料，其中透明到蓝色的上色转变通过电化学还原而发生。电致变色材料可以结合到例如家用、商用和其他用途的窗户中。可以通过诱导电致变色材料的变化来改变这类窗户的颜色、透射率、吸光度和/或反射率，即，电致变色窗户是可以电子方式变暗或变亮的窗户。施加到窗户的电致变色器件(EC)的小电压会使所述窗户变暗；使电压极性反向会使所述窗户变亮。这种能力允许控制穿过窗户的光的量，并且使得电致变色窗户有机会用作节能装置。窗户的节能方面可以通过包括如本文所述的某些特征来增强。专利技术概要本文呈现了各种先进的光伏-电致变色(PV-EC)窗户。有许多原因导致PV膜通常不被包括在电致变色窗户上。然而，随着新的PV膜，特别是透明PV膜和EC窗户设计的进步，PV膜与EC窗户的结合使用变成了一项更加可行的选择。PV膜和EC器件各自可以提供在窗片上，所述窗片可以结合到IGU和/或层压结构中。许多不同的配置是可能的，在每种情况下具有不同的优点和缺点。在所公开的实施方案的一个方面中，提供了一种光伏-电致变色(PV-EC)窗户，所述PV-EC窗户包括：第一衬底和第二衬底，所述第一衬底和第二衬底基本上彼此平行地定向；PV膜，所述PV膜安置在第一衬底和第二衬底中的至少一个上，其中PV膜是透明的，并且其中PV膜是波长特定的，使得所述PV膜相较于在可见波长下而在UV和/或IR波长下选择性地转换光能；以及EC器件，所述EC器件安置在第一衬底和第二衬底中的至少一个上。在所公开的实施方案的另一个方面中，提供了一种光伏-电致变色(PV-EC)窗户，所述PV-EC窗户包括：第一衬底和第二衬底，所述第一衬底和第二衬底基本上彼此平行地定向；光伏膜，所述光伏膜安置在第一衬底和第二衬底中的至少一个上，其中PV膜是透明的，并且其中PV膜包括钙钛矿基材料；以及EC器件，所述EC器件安置在第一衬底和第二衬底中的至少一个上。在各种实施方案中，钙钛矿基材料可以包括有机三卤金属。在一些这样的实施方案中，有机三卤金属可以选自由以下组成的组：(NH3)MX3、(CH3NH2)MX3、(CH3)2N(H)MX3、H(C＝O)N(H)MX3、HN＝CN(H2)MX3、X-(CH2)3MX3等等，其中M是Pb或Sn，并且每个X独立地是F、Cl、Br或I。在某些实现方式中，M是Pb。在其他实现方式中，M是Sn。在各种实现方式中，至少一个X可以是F。在这些或其他实施方案中，至少一个X可以是Cl。在这些或其他实施方案中，至少一个X可以是Br。在这些或其他实施方案中，至少一个X可以是I。在一些实现方式中，有机三卤金属可以具有式(R)3N-M(X)3，其中每个R独立地选自由H和(C1-C6)烷基组成的组，任选地被一个或多个相同或不同的R8基团取代；M是铅或锡；每个X独立地是卤素；R8选自由以下组成的组：Ra、Rb、被一个或多个相同或不同的Ra或Rb取代的Ra、-ORa、-SRa以及-N(Ra)2；每个Ra独立地选自由氢、(C1-C6)烷基和(C1-C6)芳基组成的组；并且(i)每个Rb独立地选自由以下组成的组：-NRaRa、卤素、-CF3、-CN、-C(O)Ra、-C(O)ORa以及-C(O)NRaRa；或者(ii)Rb中的两个组合来形成＝O或＝N-Ra。下文将会参考附图来更详细地描述这些和其他特征及优点。附图简述当结合附图考虑时，可以更全面地理解以下具体实施方式，在附图中：图1A展示了绝缘玻璃单元(IGU)的构造。图1B展示了根据某些实施方案的电致变色器件。图2A示出了具有两个窗片的电致变色IGU的截面。图2B展示了具有三个窗片的电致变色IGU的截面。图3、图4、图5A和图5B示出了双层窗片IGU的截面图，所述双层窗片IGU包括光伏器件涂层和电致变色器件涂层，每一者位于IGU上的不同位置处。图6展示了具有定位在电致变色器件涂层与光伏器件涂层之间的玻璃片的IGU。图7-10示出了不同的三层窗片IGU，所述三层窗片IGU包括光伏器件涂层和电致变色器件涂层，每一者位于IGU上的不同位置处。图11-13展示了包括以不同配置提供的电致变色器件涂层和光伏器件涂层两者的层压窗户结构。图14A和图14B示出了其上具有光伏器件涂层的IGU，其中IGU包括板上控制器。图14C展示了在某些实施方案中可以用作电连接的导电胶带。图15示出了根据某些实施方案的钙钛矿的晶体结构。图16展示了利用钙钛矿基材料的光伏器件涂层的示例结构。具体实施方式电致变色(EC)窗户可以用在各种各样的环境中，例如用在办公楼和住宅楼中。尽管电致变色窗户一般使用少量能量，但是具有自供电的电致变色窗户将有益于进一步减少其能源足迹并且降低与对电致变色窗户的控制架构进行硬接线相关联的安装复杂性。光伏(PV)膜(又被称为PV器件涂层)与电致变色窗户的结合使用是特别有吸引力的，因为PV膜可以最小化(并在一些情况下消除)往往用于驱动电致变色窗户上的光学转变的电网供应的电量。这可以节省窗户安装之后的操作成本，并且还使窗户更为环保。由于各种原因，PV膜常规上来说在实践中并未被结合到电致变色窗户中。首先，大多数常规的PV膜在定位在窗户的可见区域中时不够透明以至于无法在美学上令人愉悦。这类膜可能会显得较暗或不透明，或可能具有其他美学缺点。然而，最新的PV膜可以使得这类膜能够用作电致变色窗户上的窗户涂层。这些新的膜明显比先前的膜更为透明，从而提供了高清晰度(低雾度)，使得所述膜可以被添加到窗户，而不会贬损窗户的外观。而且，改进的PV膜可以具有更高的效率并且针对EC窗户的需求产生足够的电力。相对于常规的透明PV膜的折衷是为了使膜更透明和美观宜人，牺牲了电池效率。然而，新材料和改进的技术提供了透明PV膜，所述透明PV膜具有足够的电力和美观性以实现迄今为止无法预料的PV-EC窗户技术。PV膜或其他器件尚未被广泛地结合到电致变色窗户中的另一个原因是常规PV器件产生相对较低的电量，并且这种电力在不受控制的时间产生。包括可再充电电池可以缓解这个问题，从而允许根据需要转换、储存和使用太阳能。这类电池尚未被广泛使用的一个原因是难以将电池定位在可容易触及(例如，为了根据需要更换电池)、美观宜人并可用于向电致变色器件的汇流条递送电力的位置。然而，可触及的板上控制器的使用满足了这些条件，并且因此使得PV膜的使用更具吸引力。在以下美国专利申请和美国临时专利本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光伏‑电致变色(PV‑EC)窗户，所述光伏‑电致变色窗户包括：第一衬底和第二衬底，所述第一衬底和所述第二衬底基本上彼此平行地定向；PV膜，所述PV膜安置在所述第一衬底和所述第二衬底中的至少一个上，其中所述PV膜是透明的，并且其中所述PV膜是波长特定的，使得所述PV膜相较于在可见波长下而在UV和/或IR波长下选择性地转换光能；以及EC器件，所述EC器件安置在所述第一衬底和所述第二衬底中的至少一个上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.28 US 62/247,719;2016.03.25 US 62/313,5871.一种光伏-电致变色(PV-EC)窗户，所述光伏-电致变色窗户包括：第一衬底和第二衬底，所述第一衬底和所述第二衬底基本上彼此平行地定向；PV膜，所述PV膜安置在所述第一衬底和所述第二衬底中的至少一个上，其中所述PV膜是透明的，并且其中所述PV膜是波长特定的，使得所述PV膜相较于在可见波长下而在UV和/或IR波长下选择性地转换光能；以及EC器件，所述EC器件安置在所述第一衬底和所述第二衬底中的至少一个上。2.一种光伏-电致变色(PV-EC)窗户，所述光伏-电致变色窗户包括：第一衬底和第二衬底，所述第一衬底和所述第二衬底基本上彼此平行地定向；PV膜，所述PV膜安置在所述第一衬底和所述第二衬底中的至少一个上，其中所述PV膜是透明的，并且其中所述PV膜包含钙钛矿基材料；以及EC器件，所述EC器件安置在所述第一衬底和所述第二衬底中的至少一个上。3.如权利要求2所述的PV-EC窗户，其中所述钙钛矿基材料包括有机三卤金属。4.如权利要求3所述的PV-EC窗户，其中所述有机三卤金属选自由以下组成的组：(NH3)MX3、(CH3NH2)MX3...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗伯特·T·罗兹比克，
申请(专利权)人：唯景公司，
类型：发明
国别省市：美国,US