【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及太阳能电池和电致变色领域，具体涉及一种集成半透明有机太阳能电池的电致变色玻璃及其制备方法。
技术介绍
1、随着我国经济的快速发展，建筑业生产规模不断扩大，2021年我国建筑面积总量约677亿平方米。建筑业在对社会发展和民生改善发挥重要作用的同时，也带来了日益严重的能耗问题。我国2021年建筑运行能耗达2.2万亿千瓦时，占中国全社会总能耗的21％。而由于建筑窗户中大多使用的仍是非节能玻璃，导致玻璃能耗在建筑运行能耗中的占比很大，如夏季降低因太阳辐射透过玻璃而升高的室温所消耗的能量占总制冷能耗的40％～50％。因此，针对建筑窗用玻璃开发相关节能降碳技术对实现“双碳”目标具有重要意义，也有广阔的市场和应用前景。
2、有机太阳能电池技术是一项近年来迅速发展的新兴太阳能电池技术，其主要特征是光电活性层由有机半导体材料构成。与传统不透明硅基太阳能电池相比，有机太阳能电池器件具有质量轻、半透明、本征柔性和可大面积卷对卷制备等特点，特别适合与建筑窗用玻璃集成：有机太阳能电池质量轻，与建筑窗用玻璃集成后的重量主要来源于玻璃，不会显著增加运输和安装成本；有机半导体的吸收光谱不连续且易于调制，若使器件的光电活性层的吸收集中在红外区，则可将红外光转换为电而使可见光透过，从而同时实现发电、采光和降温等功能。电致变色器件的透光率在外加电源作用下可以发生可逆变化，具有采光调控和室内降温等功能。目前在飞机舷窗、汽车后视镜和建筑等方面已有应用，将其与半透明有机太阳能电池集成可以得到一种新型建筑窗用节能玻璃。因此，针对基于半透明有机太阳能
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服上述现有技术存在的问题，提供一种集成半透明有机太阳能电池的电致变色玻璃及其制备方法。该电致变色玻璃可实现自供能并根据光照强弱调控透明度，且具备良好的光电转换性能和隔热性能。
2、为了实现上述目的，本专利技术一方面提供一种集成半透明有机太阳能电池的电致变色玻璃，该电致变色玻璃包括电致变色层以及其上叠置的有机太阳能电池层，且所述有机太阳能电池层为所述电致变色层供电；所述电致变色玻璃还设置有控制电路，所述控制电路可转变所述有机太阳能电池层的阴阳极与所述电致变色层的电极连接方式，以调控所述电致变色层中的电流方向实现着色或褪色。
3、本专利技术第二方面提供一种上述电致变色玻璃的制备方法，该方法包括制备所述电致变色层和所述有机太阳能电池层并设置所述控制电路以得到所述电致变色玻璃。
4、本专利技术将半透明有机太阳能电池与电致变色器件结合并通过设置特定的控制电路从而得到了集成半透明有机太阳能电池的电致变色玻璃，该电致变色玻璃可利用半透明有机太阳能电池将吸收的光能转化为电能，不但减弱了太阳光的热效应，还能为电致变色器件提供电能，同时控制电路可根据太阳光强弱调控流经电致变色器件的电流方向，从而调控电致变色玻璃的透明度。本专利技术的电致变色玻璃可实现智能调光，在光照较强时变暗以阻隔强光照射，而在光照较弱时变透明从而具有高透过率，并且本专利技术的电致变色玻璃还具有优异的隔热性能，能达到节能降碳的效果，适用于作为玻璃窗户应用于建筑领域中。
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1.一种集成半透明有机太阳能电池的电致变色玻璃，其特征在于，该电致变色玻璃包括电致变色层以及其上叠置的有机太阳能电池层，且所述有机太阳能电池层为所述电致变色层供电；
2.根据权利要求1所述的电致变色玻璃，其中，所述控制电路设置为：当照射在所述电致变色玻璃的太阳光强度高时，所述有机太阳能电池层提供的电压使得所述电致变色层中形成正向电流以促使所述电致变色层着色，从而所述电致变色玻璃的透明度降低；当照射在所述电致变色玻璃的太阳光强度弱时，所述有机太阳能电池层提供的电压使得所述电致变色层中形成反向电流以促使所述电致变色层褪色，从而所述电致变色玻璃的透明度升高。
3.根据权利要求1或2所述的电致变色玻璃，其中，所述控制电路包括万能转换开关，所述万能转换开关包括八个触点；
4.根据权利要求1或2所述的电致变色玻璃，其中，所述控制电路包括电压控制器，所述电压控制器包括至少两个继电器和单片机，每个所述继电器中包括两个触点，所述电致变色层的负极电连接S1和S4触点，所述电致变色层的正极电连接S2触点和S3触点；
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的
6.根据权利要求5所述的电致变色玻璃，其中，所述电子给体材料为含有式(1)所示重复结构单元的聚合物中的一种或多种：
7.根据权利要求6所述的电致变色玻璃，其中，各个R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9各自独立地选自H、C1-C20的烷基、C6-C20的芳基和C1-C20的烷氧基或烷硫基；各个X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8和X9各自独立地选自O、S和Se；各个Y1、Y2和Y3各自独立地选自H、F、Cl和Br；
8.根据权利要求6或7所述的电致变色玻璃，其中，含有式(1)所示重复结构单元的聚合物的重均分子量为10000-200000g/mol，PDI为1-5；
9.根据权利要求6-8中任意一项所述的电致变色玻璃，其中，所述电子受体材料为式(2-1)、式(2-2)、式(2-3)、式(2-4)和式(2-5)所示结构中的一种或多种：
10.权利要求1-9中任意一项所述电致变色玻璃的制备方法，该方法包括制备所述电致变色层和所述有机太阳能电池层并设置所述控制电路以得到所述电致变色玻璃。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，该方法包括在所述双面导电玻璃的一个导电面上依次制备所述电子传输层、所述光电活性层、所述空穴传输层和所述第一透明电极层从而得到所述有机太阳能电池层，或者，在所述双面导电玻璃的一个导电面上依次制备所述空穴传输层、所述光电活性层、所述电子传输层和所述第二透明电极层从而得到所述有机太阳能电池层；在所述双面导电玻璃的另一个导电面上制备所述电致变色活性层、所述负极和所述玻璃层从而得到所述电致变色层。
12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，该方法包括在所述双面导电玻璃的一个导电面上提供电子传输材料并进行第一热退火处理以形成所述电子传输层，在所述电子传输层上提供所述电子给体材料和所述电子受体材料并进行第二热退火处理以形成所述光电活性层，在所述光电活性层上提供空穴传输材料以形成所述空穴传输层，在所述空穴传输层上提供透明电极材料并进行热层压处理以形成所述第一透明电极层，从而制得所述有机太阳能电池层，或者，在所述双面导电玻璃的一个导电面上提供空穴传输材料并进行第一热退火处理以形成所述空穴传输层，在所述空穴传输层上提供所述电子给体材料和所述电子受体材料并进行第二热退火处理以形成所述光电活性层，在所述光电活性层上提供电子传输材料以形成所述电子传输层，在所述电子传输层上提供透明电极材料并进行热层压处理以形成所述第二透明电极层，从而制得所述有机太阳能电池层；在所述双面导电玻璃的另一个导电面上提供所述外围框架，在所述外围框架上提供负极材料封边的玻璃材料以形成所述负极和其上的所述玻璃层，将所述电致变色电解液注入所述外围框架围成的所述内部腔体以形成所述电致变色活性层，从而制得所述电致变色层。
...【技术特征摘要】
1.一种集成半透明有机太阳能电池的电致变色玻璃，其特征在于，该电致变色玻璃包括电致变色层以及其上叠置的有机太阳能电池层，且所述有机太阳能电池层为所述电致变色层供电；
2.根据权利要求1所述的电致变色玻璃，其中，所述控制电路设置为：当照射在所述电致变色玻璃的太阳光强度高时，所述有机太阳能电池层提供的电压使得所述电致变色层中形成正向电流以促使所述电致变色层着色，从而所述电致变色玻璃的透明度降低；当照射在所述电致变色玻璃的太阳光强度弱时，所述有机太阳能电池层提供的电压使得所述电致变色层中形成反向电流以促使所述电致变色层褪色，从而所述电致变色玻璃的透明度升高。
3.根据权利要求1或2所述的电致变色玻璃，其中，所述控制电路包括万能转换开关，所述万能转换开关包括八个触点；
4.根据权利要求1或2所述的电致变色玻璃，其中，所述控制电路包括电压控制器，所述电压控制器包括至少两个继电器和单片机，每个所述继电器中包括两个触点，所述电致变色层的负极电连接s1和s4触点，所述电致变色层的正极电连接s2触点和s3触点；
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的电致变色玻璃，其中，所述有机太阳能电池层包括逐层设置的第一透明电极层、空穴传输层、光电活性层、电子传输层和第二透明电极层，所述电致变色层包括逐层设置的正极、电致变色活性层、负极和玻璃层；
6.根据权利要求5所述的电致变色玻璃，其中，所述电子给体材料为含有式(1)所示重复结构单元的聚合物中的一种或多种：
7.根据权利要求6所述的电致变色玻璃，其中，各个r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8和r9各自独立地选自h、c1-c20的烷基、c6-c20的芳基和c1-c20的烷氧基或烷硫基；各个x1、x2、x3、x4、x5、x6、x7、x8和x9各自独立地选自o、s和se；各个y1、y2和y3各自独立地选自h、f、cl和br；
8.根据权利要求6或7所述的电致变色玻璃，其中，含有式(1)所示重复结构单元的聚合物的重均分子量为10000-200000g/mol，pdi为1...
【专利技术属性】
技术研发人员：王嘉宇，余海林，程沛，严岑琪，秦家强，汪映寒，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：
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