一种电光双方式调控变色器件及其制造方法

本发明涉及变色器件，具体涉及一种电光双方式调控变色器件及其制造方法。

背景技术：

1、智能变色是在外场的作用下产生稳定可逆光学透过率变化的现象。智能变色主要包括电致变色、光致变色、温致变色和气致变色。电致变色器件(ecd)可以外加电压或电流的作用下光学性质产生可逆的变化，在智能窗、能量存储设备和显示器等领域拥有广阔的应用前景。然而传统的电致变色器件的调控方式单一，仅可在外部电源的作用下实现光学性质的转变。光电致变色器件(pecd)是将染料敏化太阳能电池和电致变色器件结合起来，通过光照实现光学性质的改变，光电致变色器件需要光照情况下实现其变色且对光谱响应波段有一定要求，与电致变色器件相比省去了导线和外部电源的安装。然而，光电致变色器件的着色时间和褪色时间均较长，且一直是本领域的研究瓶颈，这大大限制了光电致变色器件的发展与应用。

技术实现思路

1、为了解决现有光电致变色器件光调控的着色、褪色时间均较长的问题，本发明提供一种电光双方式调控变色器件及其制造方法。

2、本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：

3、一种电光双方式调控变色器件，包括顺次设置的第一fto透明导电玻璃、氧化钨/铜变色膜、无色透明的电解液、二氧化钛/氧化镍/硫化镉光阳极和第二fto透明导电玻璃，所述电解液中含有溴离子和锂离子。

4、一种电光双方式调控变色器件的制备方法，包括如下步骤：

5、s1、取得第一fto导电玻璃和第二fto透明导电玻璃；

6、s2、在第一fto导电玻璃导电面上制备氧化钨/铜变色膜；

7、s3、在第二fto导电玻璃导电面上制备二氧化钛/氧化镍/硫化镉光阳极；

8、s4、配置无色透明的含有溴离子和锂离子的电解液；

9、s5、组装电解液、具有氧化钨/铜变色膜的第一fto透明导电玻璃和具有二氧化钛/氧化镍/硫化镉光阳极的第二fto透明导电玻璃得到电光双方式调控变色器件。

10、一种电光双方式调控变色器件，所述器件用于车辆玻璃或建筑物玻璃领域。

11、本发明的有益效果是：

12、1、本发明的一种电光双方式调控变色器件通过采用氧化钨/铜变色膜，也就是通过铜纳米粒子覆载提高导电性、构建氧化钨/铜变色膜形成肖特基结界面、变色膜具有较多反应位点，从而有效的提高了界面电荷转移与传输效率，优化了器件变色性能，使得器件着色、褪色时间缩短；另外，cu纳米粒子复合在wo3材料表面后形成的肖特基结有利于电荷的转移与传输，从而增强了其对电解液中氧化还原对的催化活性，保证了光电致变色器件循环工作的稳定性。

13、2、器件通过采用二氧化钛/氧化镍/硫化镉光阳极，nio复合tio2后形成了nio阻挡层，二氧化钛/氧化镍配合硫化镉，提高了光阳极的光电转换效率，从而提高电光双方式调控变色器件变色性能。本发明使用氧化镍作为光阳极阻挡层，能有效提升太阳光利用率，具有更好的光电转换性能，间接使硫化镉染料层更薄，漂白态时透过率更高，同时氧化镍阻挡层本身也能进行变色，nio复合tio2后形成了p-n异质结，在电致变色器件工作过程中能够辅助提升器件的变色性能。

14、3、本发明的器件由于其使用无色透明电解液，相对于传统的碘化锂等有色电解液器件约50％的漂白态透过率、约10％的着色态透过率而言，其漂白态透过率更高，着色态透过率更适于人眼视物，实用性大大提高。

15、4、器件能够实现电调控变色和光调控变色，甚至在外部导线串联二极管时还可以电光同时调控，在这三种模式下，均能够调控变色，且都具有极迅速的响应时间，尤其对光调控性能进行优化，光调控具有极快的变色响应时间。

16、5、本发明的一种电光双方式调控变色器件的制备方法简单，制备成本低。

技术特征：

1.一种电光双方式调控变色器件，其特征在于，包括顺次设置的第一fto透明导电玻璃、氧化钨/铜变色膜、无色透明的电解液、二氧化钛/氧化镍/硫化镉光阳极和第二fto透明导电玻璃，所述电解液中含有溴离子和锂离子。

2.如权利要求1所述的一种电光双方式调控变色器件，其特征在于，所述氧化钨/铜变色膜包括氧化钨纳米薄膜和沉积在氧化钨纳米薄膜上的铜纳米粒子，氧化钨纳米薄膜位于第一fto透明导电玻璃上；二氧化钛/氧化镍/硫化镉光阳极包括二氧化钛层、氧化镍层和硫化镉层，二氧化钛层位于第二fto透明导电玻璃上，氧化镍层位于二氧化钛层上，硫化镉层位于氧化镍层上。

3.如权利要求2所述的一种电光双方式调控变色器件，其特征在于，所述二氧化钛/氧化镍/硫化镉光阳极还包括钝化层，钝化层位于硫化镉层上。

4.如权利要求1所述的一种电光双方式调控变色器件，其特征在于，所述第一fto透明导电玻璃和第二fto透明导电玻璃均为无色导电玻璃。

5.如权利要求1至4中任意一项所述的一种电光双方式调控变色器件的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

6.如权利要求5所述的一种电光双方式调控变色器件的制备方法，其特征在于，所述s2包括：

7.如权利要求6所述的一种电光双方式调控变色器件的制备方法，其特征在于，所述s2.2具体为：将s2.1得到溶液置于水热反应釜中，将第一fto导电玻璃导电面朝下放入水热反应釜的该溶液中，并在水热温度为170～190℃下反应1.8～2.2小时，待到第一fto导电玻璃冷却至室温后从溶液中取出第一fto导电玻璃，蒸馏水冲洗第一fto导电玻璃，将第一fto导电玻璃放入50～70℃的鼓风干燥箱中干燥20～40分钟，干燥后退火处理50～70分钟，退火温度为280～320℃，退火处理后得到氧化钨纳米薄膜；

8.如权利要求6所述的一种电光双方式调控变色器件的制备方法，其特征在于，所述s3.1具体为：将第二fto导电玻璃导电面朝下放入水热反应原溶液中，140～160℃水热反应2.5～3.5小时，得到半成品的二氧化钛薄膜，待第二fto导电玻璃自然冷却后，取出第二fto导电玻璃并用去离子水冲洗，冲洗后氮气吹干，将第二fto导电玻璃退火处理20～40min，退火温度为400～500℃，退火处理后得到二氧化钛薄膜；

9.如权利要求6所述的一种电光双方式调控变色器件的制备方法，其特征在于，所述s3.3具体为：

10.如权利要求1至4中任意一项所述的一种电光双方式调控变色器件，其特征在于，所述器件用于车辆玻璃或建筑物玻璃领域。

技术总结
一种电光双方式调控变色器件及其制造方法涉及变色器件技术领域，解决了现有光电致变色器件着色时间与褪色时间均较长的问题。该器件包括：顺次设置的第一FTO透明导电玻璃、氧化钨/铜变色膜、无色透明的溴锂离子电解液、二氧化钛/氧化镍/硫化镉光阳极和第二FTO透明导电玻璃。制造方法包括：在第一FTO导电玻璃导电面上制备氧化钨/铜变色膜、在第二FTO导电玻璃导电面上制备二氧化钛/氧化镍/硫化镉光阳极、配置溴锂离子电解液、组装。本发明通过Cu纳米粒子复合在WO<subgt;3</subgt;、通过NiO复合TiO<subgt;2</subgt;，再配合硫化镉，提高了器件两极的变色性能及光阳极的光电转换效率。一种电光双方式调控变色器件的制备方法简单且成本低。

技术研发人员：杨继凯,李思远,于舒睿,王国政,母一宁
受保护的技术使用者：长春理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13