光反应性智能窗制造技术

提供了一种光反应性智能窗。该光反应性智能窗包括：液晶层，其透光率根据紫外(UV)光的存在改变，并且其与太阳能电池组合。在白天当从太阳产生UV光时，该光反应性智能窗处于透明条件，因此，穿过其的太阳光转换成电能。此外，在傍晚且在夜里当无紫外光从太阳产生时，该光反应性智能窗处于不透明条件，因此在窗上无需窗帘。

【技术实现步骤摘要】
本申请要求于2014年10月1日在韩国知识产权局提交的第10-2014-0132490号韩国专利申请的权益，该韩国专利申请的公开通过引用全部包含于此。
一个或更多个示例性实施例涉及一种光敏智能窗，更具体地讲，涉及一种能够在不使用任何外部能量的情况下根据紫外(UV)光的存在或不存在来调节透光率并且与太阳能电池结合以形成新型发电智能窗的光敏智能窗。
技术介绍
在以安全方式产生清洁能量方面，能够使用太阳光直接产生电的太阳能电池被视为最具前途的未来能量产生方法。可以通过使用光伏建筑一体化(BIPV)技术来开发太阳能电池。具体地讲，近年来，太阳能电池根据国内和国外的环境法规正被应用到绿色建筑技术和政策。例如，关于零能量建筑物和对碳排放物的管理，这种技术和政策与欧洲的EURoHSREACH、HalogenFree和WEEE、美国的CaliforniaRoHS、中国的ChinaRoHS和日本的J-Moss相关联，并且与对于韩国的电气/电子产品和汽车的资源循环的法律相关联。另外，太阳能电池可以用来产生新的和可再生的能量，并将以增长的方式应用于建筑和工业设施。同时，考虑到无需窗帘的窗，已经大量地研究了具有可调节的透光率的智能窗。在一些情况下，智能窗应用于建筑物、车窗、汽车天窗等。用于制造这样的可切换的窗的技术根据例如电致变色材料、液晶和电泳/悬浮颗粒的材料来大致分类，并且每种技术具有独特的特点和优势。根据电致变色系统来制造典型的智能窗，其需要外部能量以在透明状态与不透明状态之间进行切换。如此，现有的智能窗的透光率根据独立施加到其的外部能来调节。智能窗用于调节太阳能电池的透光率。
技术实现思路
一个或更多个示例性实施例包括能够在不使用外部能量的情况下根据紫外(UV)光的存在或不存在调节透光率并且与太阳能电池结合以产生电的光反应性智能窗。另外的方面将在随后的描述中部分地阐述，且部分地根据描述中将是明显的，或者可以通过给出的实施例的实施来获知。根据一个或更多个示例性实施例，光反应性智能窗包括：上偏振器和下偏振器，彼此以分隔距离布置；液晶层，位于上偏振器和下偏振器之间，并且包括非手性向列液晶、光反应性偶氮苯化合物和手性掺杂剂；以及太阳能电池。太阳能电池可以设置在上偏振板的顶表面上、设置在下偏振板的下表面上、设置在上偏振器和液晶层之间或者设置在下偏振器和液晶层之间。附图说明根据结合附图对实施例的以下描述，这些和/或其他各方面将变得明显和更易于理解，其中：图1示出的图描述了根据示例性实施例的在光反应性智能窗中使用的液晶层中的光透射和光拦截的原理；图2A和图2B示出的图示出了在与反式构象、顺式构象和中间过渡态相关的条件下在示例性实施例中使用的偶氮苯化合物的能量；图3是示出根据示例性实施例的光反应性智能窗的竖直剖视图；图4是示出根据另一示例性实施例的光反应性智能窗的竖直剖视图；图5是示出根据另一示例性实施例的光反应性智能窗的竖直剖视图；图6是示出根据示例性实施例的可以在光反应性智能窗中使用的染料敏化太阳能电池的示例的竖直剖视图；图7A和图7B示出了分别在暴露于紫外(UV)光之前的状态下和在暴露于UV光之后的状态下液晶层的图像，其中，液晶层是根据示例1制备的并且插入在彼此相交的偏振器之间；图8A和图8B示出了分别在暴露于UV光之前的状态下和在暴露于UV光之后的状态下光反应性智能窗的图像，其中，光反应性智能窗是根据示例1制备的并且包括与染料敏化太阳能电池(DSSC)结合的液晶层；图9是用于将液晶层的透光率与在光反应性智能窗口中使用的染料的吸收波长进行比较的曲线图，其中，液晶层是根据示例1制备的并且插入在彼此相交的偏振器之间；以及图10是用于评估根据示例1制备的光反应性智能窗的“夜间模式”与“白天模式”之间的切换性能的曲线图。具体实施方式现在将详细参考实施例，在附图中示出了实施例的示例，其中，同样的标号始终指代同样的元件。在这方面，本实施例可以具有不同的形式并不应解释为局限于这里阐述的描述。因此，示例性实施例仅通过参照附图在下面描述以解释本描述的各方面。当诸如“……的至少一个(种)”的表达在一列元素之后时，修饰的是整列元素，而不是修饰该列的单个元素。根据本专利技术构思的一方面，光反应性智能窗包括：上偏振器和下偏振器，彼此以分隔距离(间距)布置；液晶层，位于上偏振器与下偏振器之间，并且包括偶氮苯化合物、非手性向列液晶和手性掺杂剂；以及太阳能电池，位于上偏振器的顶表面上、下偏振器的下表面上、上偏振器与液晶层之间或者下偏振器与液晶层之间。在光反应性智能窗中，能够根据紫外(UV)光的存在或不存在调节透光率的液晶层可以与太阳能电池结合，从而根据周围环境和光条件在透明状态与不透明状态之间自动地切换。光反应性智能窗使用可光转换的液晶层。因此，如果光反应性智能窗在白天期间在存在UV光的情况下处于透明状态，则穿过光反应性智能窗的太阳光可以经由太阳能电池转换成电能。另外，如果光反应性智能窗在夜里在不存在UV光的情况下处于不透明状态，则光反应性智能窗可以用作无需窗帘的窗。上偏振器和下偏振器可以彼此以直角交叉(相交)，液晶层可以插在两个偏振器之间。液晶层可以由可光转换的液晶形成，并且可以包括非手性向列液晶、光反应性偶氮苯化合物和手性掺杂剂。非手性向列液晶可以具有沿着液晶层的厚度方向具有螺旋轴的螺旋结构，螺旋结构的节距可以根据UV光的存在或不存在通过光反应性偶氮苯化合物来调节。光反应性偶氮苯化合物响应于诸如UV光的外部光可以发生顺反异构化。光反应性偶氮苯化合物在不存在UV光的情况下具有反式异构体的结构，以及在存在UV光的情况下具有顺式异构体的结构。具有反式异构结构的光反应性偶氮苯化合物缩短非手性向列液晶的螺旋结构的节距，因此，可以拦截穿过上偏振器的外部光。即，光反应性智能窗在不存在UV光的情况下处于黑暗状态。这里，黑暗状态被称作“夜间模式”。具有顺式异构结构的光反应性偶氮苯化合物增长非手性向列液晶的螺旋结构的节距，因此，穿过上偏振器的外部光也可以穿过液晶层。即，光反应性智能窗在存在UV光的情况下处于透明状态。这里，透明状态被称作“白天模式”。图1示出的图描述了液晶层中的光透射光拦截的原理。参照图1，偶氮苯化合物在不存在UV光的情况下具有反式异构结构，从而具有缩短的节距的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光反应性智能窗，所述光反应性智能窗包括：上偏振器和下偏振器，彼此以分隔距离布置；液晶层，位于上偏振器与下偏振器之间，并包括非手性向列液晶、光反应性偶氮苯化合物和手性掺杂剂；以及太阳能电池，设置在上偏振器的顶表面上、设置在下偏振器的下表面上、设置在上偏振器和液晶层之间或者设置在下偏振器和液晶层之间。

【技术特征摘要】
2014.10.01 KR 10-2014-01324901.一种光反应性智能窗，所述光反应性智能窗包括：
上偏振器和下偏振器，彼此以分隔距离布置；
液晶层，位于上偏振器与下偏振器之间，并包括非手性向列液晶、光反
应性偶氮苯化合物和手性掺杂剂；以及
太阳能电池，设置在上偏振器的顶表面上、设置在下偏振器的下表面上、
设置在上偏振器和液晶层之间或者设置在下偏振器和液晶层之间。
2.根据权利要求1所述的光反应性智能窗，其中，上偏振器和下偏振器
以直角交叉。
3.根据权利要求1所述的光反应性智能窗，其中，非手性向列液晶具有
在液晶层的厚度方向上具有螺旋轴的螺旋结构，
其中，根据紫外光的存在或不存在，螺旋结构的节距经由偶氮苯化合物
来调节。
4.根据权利要求3所述的光反应性智能窗，其中，非手性向列液晶的螺
旋结构的节距随着紫外光的不存在而减小，并且随着紫外光的存在而增大。
5.根据权利要求1所述的光反应性智能窗，其中，偶氮苯化合物被构造
成在不存在紫外光的情况下为反式异构体以及在存在紫外光的情况下为顺式
异构体。
6.根据权利要求1所述的光反应性智能窗，其中，所述偶氮苯化合物
包括由下面的式1表示的化合物：
其中，R1和R2均独立地为氢、取代的或未取代的C1-C30烷基、取代的
或未取代的C1-C30烷氧基、取代的或未取代的C6-C30芳基、取代的或未取代
的C6-C30芳氧基、取代的或未取代的C3-C30杂芳基、取代的或未取代的C3-C30杂芳氧基、取代的或未取代的C4-C30环烷基、...

【专利技术属性】
技术研发人员：高斗炫，闵丙权，权贤根，李揆太，高炯德，韩日基，
申请(专利权)人：韩国科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：韩国;KR