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光 电致变色元件及其制造方法

阅读：458发布：2021-11-18

专利汇可以提供光电致变色元件及其制造方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种光电致变色元件及其制造方法。根据所述方法，在透明基材上形成至少一个薄膜太阳能电池，其中所述薄膜太阳能电池至少包含阳极、光电转换层和阴极，且所述阳极的表面的一部分从所述薄膜太阳能电池暴露出来。随后在所述阴极和所述阳极的所述暴露表面的至少一个表面上沉积电致变色薄膜。随后，在所述薄膜太阳能电池的表面上形成电解质层以覆盖所述电致变色薄膜。所述薄膜太阳能电池的所述阳极和所述阴极还充当所述光电致变色元件的阳极和阴极。，下面是光电致变色元件及其制造方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种光电致变色元件，其特征在于，至少包括：
透明基材；
至少一个薄膜太阳能电池，其形成于所述透明基材上，其中所述薄膜太阳能电池至少包括阳极、光电转换层和阴极，且所述阳极的表面的一部分从所述薄膜太阳能电池暴露出来；
至少一个电致变色薄膜，其形成于所述薄膜太阳能电池的所述阴极的表面、所述阳极所暴露的表面或其二者；以及
 电解质层，其覆盖所述电致变色薄膜。
2.根据权利要求1所述的光电致变色元件，其特征在于，所述电致变色薄膜的材料包括导电聚合物、过渡金属氧化物、过渡金属或普鲁士蓝。
3.根据权利要求2所述的光电致变色元件，其特征在于，所述过渡金属氧化物是选自由WO3、MoO3、V2O5、Nb2O5、NiO、SnO、Fe2O3、CoO、Ir2O3、Rh2O3以及MnO2组成的群组。
4.根据权利要求2所述的光电致变色元件，其特征在于，所述过渡金属是选自由Mn、Mg、Co、Cu、Ni、Zn、V、Cr、Fe、Bi、Sb、Au、Zn、Pt、Ag、Ti、Nb、Te和Se组成的过渡金属群组形成的金属、合金、氢化物、硫族化物或碲化物。
5.根据权利要求1所述的光电致变色元件，其特征在于，所述薄膜太阳能电池包括硅薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池或镉碲薄膜太阳能电池。
6.根据权利要求5所述的光电致变色元件，其特征在于，所述硅薄膜太阳能电池包括非晶硅薄膜太阳能电池、非晶硅与微晶硅堆叠式薄膜太阳能电池、非晶硅与非晶硅堆叠式薄膜太阳能电池或多结非晶硅薄膜太阳能电池。
7.根据权利要求5所述的光电致变色元件，其特征在于，所述光电致变色元件包括多个薄膜太阳能电池且其串联连接；且所述薄膜太阳能电池中的一者的所述阳极电连接到另一薄膜太阳能电池的所述阴极。
8.根据权利要求7所述的光电致变色元件，其特征在于，所述阳极暴露于所述阴极之间，且所述电致变色薄膜的阴影区域由所述阴极之间的间隙的宽度决定。
9.根据权利要求5所述的光电致变色元件，其特征在于，所述薄膜太阳能电池还包括安置于所述薄膜太阳能电池的所述光电转换层的侧壁上的钝化层。
10.根据权利要求1所述的光电致变色元件，其特征在于，所述电解质层包括固态电解质或液态电解质。
11.根据权利要求1所述的光电致变色元件，其特征在于，所述透明基材包括玻璃、塑料或可挠性基材。
12.根据权利要求1所述的光电致变色元件，其特征在于，还包括覆盖所述电解质层的透明非导电基材。
13.根据权利要求12所述的光电致变色元件，其特征在于，还包括安置于所述透明非导电基材的表面上以形成镜面的反射膜。
14.根据权利要求1所述的光电致变色元件，其特征在于，还包括直流/交流反转器以将所述薄膜太阳能电池产生的电流转换为市电。
15.根据权利要求1所述的光电致变色元件，其特征在于，还包括直流电荷储存元件以储存所述薄膜太阳能电池产生的所述电流。
16.根据权利要求1所述的光电致变色元件，其特征在于，还包括薄膜晶体管，所述薄膜晶体管连接到所述薄膜太阳能电池的所述阳极和所述阴极以控制所述薄膜太阳能电池与外部电路之间的开关。
17.一种光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述方法包括：
在透明基材上形成至少一个薄膜太阳能电池，其中所述薄膜太阳能电池至少包括阳极、光电转换层和阴极，且所述阳极的表面的一部分从所述薄膜太阳能电池暴露出来；
在所述阴极的表面、所述阳极所暴露的表面或其二者沉积电致变色薄膜；以及
在所述薄膜太阳能电池的表面上形成电解质层以覆盖所述电致变色薄膜，其中所述薄膜太阳能电池的所述阳极和所述阴极还充当所述光电致变色元件的阳极和阴极。
18.根据权利要求17所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，沉积所述电致变色薄膜的方法包括：
让一电镀溶液与所述薄膜太阳能电池的所述阳极和所述阴极接触；
照射所述薄膜太阳能电池以产生电流，其引起所述电镀溶液中的氧化还原反应而在所述阳极和所述阴极的至少一个表面上形成所述电致变色薄膜；以及
移除所述电镀溶液。
19.根据权利要求18所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述电致变色薄膜的成分包括通过苯胺单体、EDOT单体或紫精单体的电聚合而形成的高分子聚合物；或亚铁氰化铁发色团或氢氧化镍或WO3薄膜的电镀而形成的薄膜。
20.根据权利要求18所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述电镀溶液包括苯胺单体、EDOT单体或紫精单体。
21.根据权利要求18所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述电镀溶液包括亚铁氰化铁发色团。
22.根据权利要求18所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述电镀溶液包括氢氧化镍或过氧钨酸根电镀溶液。
23.根据权利要求17所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，沉积所述电致变色薄膜的方法包括电子束蒸镀、离子助镀、反应式和非反应式溅镀、热蒸镀、CVD、等离子增强CVD或大气压CVD。
24.根据权利要求23所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述电致变色薄膜的材料包括过渡金属氧化物或过渡金属。
25.根据权利要求24所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述过渡金属氧化物是选自由WO3、MoO3、V2O5、Nb2O5、NiO、SnO、Fe2O3、CoO、Ir2O3、Rh2O3以及MnO2组成的群组。
26.根据权利要求24所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述过渡金属是选自由Mn、Mg、Co、Cu、Ni、Zn、V、Cr、Fe、Bi、Sb、Au、Zn、Pt、Ag、Ti、Nb、Te和Se组成的过渡金属群组形成的金属、合金、氢化物、硫族化物或碲化物。
27.根据权利要求17所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述薄膜太阳能电池包括硅薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池或镉碲薄膜太阳能电池。
28.根据权利要求27所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，在所述透明基材上形成所述薄膜太阳能电池的工艺还包括在所述薄膜太阳能电池的所述光电转换层的侧壁上形成钝化层。
29.根据权利要求17所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述电解质层包括固态电解质或液态电解质。
30.根据权利要求29所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述形成所述电解质层的步骤包括在所述薄膜太阳能电池的所述表面上电解沉积所述固态电解质。
31.根据权利要求29所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述形成所述电解质层的步骤包括在所述薄膜太阳能电池的所述表面上连续真空沉积所述固态电解质。
32.根据权利要求29所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述液态电解质包括碱金属盐和溶剂。
33.根据权利要求32所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述碱金属盐包括三氟甲基磺酸锂、高氯酸锂、双(三氟乙基磺酰基)酰亚胺或四烷基铵盐。
34.根据权利要求32所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述溶剂包括碳酸丙烯酯、碳酸丙二酯、碳酸乙二酯、γ-丁内酯、乙腈、四氢呋喃或甲基吡咯啶酮。
35.根据权利要求29所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述固态电解质包括碱金属盐、溶剂和聚合物。
36.根据权利要求35所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，所述聚合物包括聚环氧乙烯、聚环氧丙烷、聚乙烯醇缩丁醛或聚甲基丙烯酸甲酯或者其混合物。
37.根据权利要求17所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，还包括在形成所述电解质层之后安置透明非导电基材以覆盖所述电解质层。
38.根据权利要求37所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，还包括在形成所述电解质层之后用压合机或高压斧来结合所述透明基材、所述电解质层和所述透明非导电层。
39.根据权利要求37所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，形成所述电解质层的工艺还包括用压合机或高压斧来结合所述透明基材、所述电解质层和所述透明非导电基材。
40.根据权利要求37所述的光电致变色元件的制造方法，其特征在于，还包括在安置所述透明非导电基材以覆盖所述电解质层之前在所述透明非导电基材的表面上形成反射膜以形成镜面。

说明书全文

光电致变色元件及其制造方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电致变色元件领域，特别是涉及光电致变色元件(photovoltaic electrochromic device)及其制造方法。

背景技术

[0002] 在结构上，典型的电致变色元件分为固态型以及液态型。固态型电致变色元件100的结构包含两个玻璃或塑料透明基材102。两个基材102之间安置至少五层分别具有不同功能的涂层/镀层(例如透明导电层104、电致变色薄膜106、固态电解质108与离子储存层110)，并以类似三明治夹层方式构成一个类似电池的结构，如图1所示。液态型电致变色元件200的结构由两个透明导电基材202形成。两个相对的透明导电基材202上的阳极和阴极的一侧或两侧分别涂/镀有透明导电致变色层204，透明导电基材202之间加入电解质溶液206，如图2所示。

[0003] 相较于历史较为悠久的电致变色元件，光和电致变色技术的整合提供较好的节能效率，因为光电致变色元件不需另外的电源就可实现电致变色层中的颜色改变。一开始的光电致变色技术是基于使用普鲁士蓝(Prussian blue)电致变色薄膜与光敏感层-二氧化钛(TiO2)的复合膜用于执行颜色改变的概念而开发的。近年来，已进一步延伸此概念而将光敏感层与电致变色层分别分离于阳极和阴极，以构成元件。这种元件可以描述为将电致变色材料插入染料敏感太阳能电池，其成为光电致变色(photoelectrochromic)技术的研究中最为广泛讨论的主题。电致变色材料为三氧化钨(WO3)，且染料敏感太阳能电池主要利用钌(Ruthenium)系染料(Ru-dye)。光电致变色元件300的结构如图3所示。光电致变色元件300为一多层光电化学元件，其包含两个透明导电基材302、由光敏感材料形成且安置于透明导电基材302之间的工作电极层304、电解质层306以及由电致变色材料形成的辅助电极层308。

[0004] 例如美国专利第6369934B1号揭露一种全有机多层光电化学元件。然而，为了将此结构应用于实际应用，需要克服许多问题，例如光敏感层的长期稳定性和开发具有较大尺寸的元件的可能性。

[0005] 美国专利第5,384,653号提供彼此分离的两个玻璃面板的可变透射率，其中结合沿着玻璃面板的边缘沉积的光电池阵列，电致变色层堆叠安置于第一玻璃面板的内侧处，从而产生改变电致变色层堆叠的颜色所必要的电功率。电池以平行于光电池阵列的方式放置以允许用户将系统手动超驰到所要透射率的能力。

[0006] 美国专利第6,055,089号提供一种电致变色系统，其组合太阳能电池与电致变色元件，其中无机电致变色玻璃安置于硅晶体太阳能电池模块的前方，且一空气层位于无机电致变色玻璃与硅晶体太阳模块之间。在日光照射下，太阳能电池产生的电力经由电池的端子输出到电致变色元件，以便改变电致变色层的颜色。电致变色系统内的颜色对比度控制落在太阳能电池上的入射光强度，且进而决定太阳能电池的输出电流。

[0007] 美国专利第5,805,330号提供一种全有机结构，其中上部层和下部层两者是透明导电基材，且有机小分子电致变色材料和电解质溶液安置于其间。太阳能电池模块附着于电致变色玻璃的边缘，使得当由日光照射时，太阳能电池产生的电流经由电池的输出端子供应到电致变色元件，且电致变色元件进而改变颜色。

[0008] 而且，美国专利第5377037号揭露一种组合太阳能电池与电致变色元件以形成单一元件的设计，其主要是使用在第一导电玻璃基材上将单片硅薄膜太阳能电池与无机电致变色元件组合的堆叠方法，且随后以相对的方式将硅薄膜太阳能电池和另一透明导电玻璃基材结合来制造。基材之间安置有液态有机电解质溶液或固态无机电解质层。所述元件的颜色对比度相对低。

发明内容

[0009] 本发明的目的在于提供一种光电致变色元件及其制造方法。其能够在被照射时改变电致变色薄膜的颜色。所述光电致变色元件在无额外功率源的情况下执行颜色改变，且可用作一般的薄膜太阳能电池以用于产生电力。

[0010] 为实现本发明的目的而提供一种光电致变色元件，其至少包含：透明基材；至少一个薄膜太阳能电池；至少一个电致变色薄膜；以及一电解质层。至少一个薄膜太阳能电池安置于所述透明基材上，其中所述薄膜太阳能电池至少包含阳极、光电转换层和阴极，且所述阳极的表面的一部分从所述薄膜太阳能电池暴露出来。至少一个电致变色薄膜安置于所述薄膜太阳能电池的所述阴极和所述阳极的所述暴露表面上的至少一个表面。电解质层覆盖所述电致变色薄膜。而且，薄膜太阳能电池的阳极和阴极还充当光电致变色元件的阳极和阴极。

[0011] 本发明的一实施例中，上述电致变色薄膜的材料包括导电聚合物、过渡金属氧化物、过渡金属或普鲁士蓝。

[0012] 本发明的一实施例中，上述过渡金属氧化物是选自由WO3、MoO3、V2O5、Nb2O5、NiO、SnO、Fe2O3、CoO、Ir2O3、Rh2O3以及MnO2组成的群组。

[0013] 本发明的一实施例中，上述过渡金属是选自由Mn、Mg、Co、Cu、Ni、Zn、V、Cr、Fe、Bi、Sb、Au、Zn、Pt、Ag、Ti、Nb、Te和Se组成的过渡金属群组形成的金属、合金、氢化物、硫族化物或碲化物。

[0014] 本发明的一实施例中，上述薄膜太阳能电池包括硅薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池或镉碲薄膜太阳能电池。

[0015] 本发明的一实施例中，上述硅薄膜太阳能电池包括非晶硅薄膜太阳能电池、非晶硅与微晶硅堆叠式薄膜太阳能电池、非晶硅与非晶硅堆叠式薄膜太阳能电池或多结非晶硅薄膜太阳能电池。

[0016] 本发明的一实施例中，上述光电致变色元件包括多个薄膜太阳能电池且其串联连接；且所述薄膜太阳能电池中的一者的所述阳极电连接到另一薄膜太阳能电池的所述阴极。

[0017] 本发明的一实施例中，上述阳极暴露于所述阴极之间，且所述电致变色薄膜的阴影区域由所述阴极之间的间隙的宽度决定。

[0018] 本发明的一实施例中，上述薄膜太阳能电池还包括安置于所述薄膜太阳能电池的所述光电转换层的侧壁上的钝化层。

[0019] 本发明的一实施例中，上述电解质层包括固态电解质或液态电解质。

[0020] 本发明的一实施例中，上述透明基材包括玻璃、塑料或可挠性基材。

[0021] 本发明的一实施例中，上述光电致变色元件还包括覆盖所述电解质层的透明非导电基材。

[0022] 本发明的一实施例中，上述光电致变色元件还包括安置于所述透明非导电基材的表面上以形成镜面的反射膜。

[0023] 本发明的一实施例中，上述光电致变色元件还包括直流/交流反转器，以将所述薄膜太阳能电池产生的电流转换为市电。

[0024] 本发明的一实施例中，上述光电致变色元件还包括直流电荷储存元件，以储存所述薄膜太阳能电池产生的所述电流。

[0025] 本发明的一实施例中，上述光电致变色元件还包括薄膜晶体管，所述薄膜晶体管连接到所述薄膜太阳能电池的所述阳极和所述阴极以控制所述薄膜太阳能电池与外部电路之间的开关。

[0026] 为实现本发明的目的还提供一种制造光电致变色元件的方法，所述方法包括：在透明基材上形成至少一个薄膜太阳能电池，其中所述薄膜太阳能电池至少包含阳极、光电转换层和阴极，且所述阳极的表面的一部分从所述薄膜太阳能电池暴露出来。然后，在所述阴极和所述阳极的所述暴露表面的至少一个表面上沉积电致变色薄膜。随后，在所述薄膜太阳能电池的表面上形成电解质层以覆盖所述电致变色薄膜，其中所述薄膜太阳能电池的所述阳极和所述阴极还充当所述光电致变色元件的阳极和阴极。

[0027] 本发明的再一实施例中，沉积上述电致变色薄膜的方法包括让一电镀溶液与所述薄膜太阳能电池的所述阳极和所述阴极接触。随后，照射所述薄膜太阳能电池以产生电流，其引起所述电镀溶液中的氧化还原反应，而在所述阳极和所述阴极的至少一个表面上形成所述电致变色薄膜。然后，移除所述电镀溶液。

[0028] 本发明的再一实施例中，上述电致变色薄膜的成分包括通过苯胺单体、EDOT单体或紫精单体的电聚合或亚铁氰化铁发色团或氢氧化镍或WO3薄膜的电镀而形成的高分子聚合物。

[0029] 本发明的再一实施例中，上述电镀溶液包括苯胺单体、EDOT单体或紫精单体；亚铁氰化铁发色团；或氢氧化镍或过氧钨酸根电镀溶液。

[0030] 本发明的再一实施例中，沉积上述电致变色薄膜的方法包括电子束蒸镀、离子助镀、反应式和非反应式溅镀、热蒸镀、CVD、等离子增强CVD或大气压CVD。

[0031] 本发明的再一实施例中，上述电致变色薄膜的材料包括过渡金属氧化物或过渡金属。

[0032] 本发明的再一实施例中，上述过渡金属氧化物是选自由WO3、MoO3、V2O5、Nb2O5、NiO、SnO、Fe2O3、CoO、Ir2O3、Rh2O3以及MnO2组成的群组。

[0033] 本发明的再一实施例中，上述过渡金属是选自由Mn、Mg、Co、Cu、Ni、Zn、V、Cr、Fe、Bi、Sb、Au、Zn、Pt、Ag、Ti、Nb、Te和Se组成的过渡金属群组形成的金属、合金、氢化物、硫族化物或碲化物。

[0034] 本发明的再一实施例中，上述薄膜太阳能电池包括硅薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池或镉碲薄膜太阳能电池。

[0035] 本发明的再一实施例中，在上述透明基材上形成薄膜太阳能电池的工艺还包括在所述薄膜太阳能电池的所述光电转换层的侧壁上形成钝化层。

[0036] 本发明的再一实施例中，上述电解质层包括固态电解质或液态电解质。

[0037] 本发明的再一实施例中，形成上述电解质层的步骤包括在所述薄膜太阳能电池的所述表面上电解沉积所述固态电解质。

[0038] 本发明的再一实施例中，形成上述电解质层的步骤包括在所述薄膜太阳能电池的所述表面上连续真空沉积所述固态电解质。

[0039] 本发明的再一实施例中，上述液态电解质包括碱金属盐和溶剂。

[0040] 本发明的再一实施例中，上述碱金属盐包括三氟甲基磺酸锂、高氯酸锂、双(三氟乙基磺酰基)酰亚胺或四烷基铵盐。

[0041] 本发明的再一实施例中，上述溶剂包括碳酸丙烯酯、碳酸丙二酯、碳酸乙二酯、γ-丁内酯、乙腈、四氢呋喃或甲基吡咯啶酮。

[0042] 本发明的再一实施例中，上述固态电解质包括碱金属盐、溶剂和聚合物。

[0043] 本发明的再一实施例中，上述聚合物包括聚环氧乙烯、聚环氧丙烷、聚乙烯醇缩丁醛或聚甲基丙烯酸甲酯或者其混合物。

[0044] 本发明的再一实施例中，还包括在形成所述电解质层之后安置透明非导电基材以覆盖所述电解质层。

[0045] 本发明的再一实施例中，还包括在形成所述电解质层之后用压合机或高压斧来结合所述透明基材、所述电解质层和所述透明非导电层。

[0046] 本发明的再一实施例中，形成所述电解质层的工艺还包括用压合机或高压斧来结合所述透明基材、所述电解质层和所述透明非导电基材。

[0047] 本发明的再一实施例中，还包括在安置所述透明非导电基材以覆盖所述电解质层之前在所述透明非导电基材的表面上形成反射膜以形成镜面。

[0048] 本发明利用薄膜太阳能电池产生的电流来执行光引起的电镀。通过氧化还原反应，电镀溶液中的单体、发色团或金属离子直接沉积于薄膜太阳能电池的电极(阳极或阴极)上。而且，本发明的光电致变色元件是单侧基材光电致变色元件，因为阳极和阴极全部形成于透明基材的同一表面上。

[0049] 以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

[0050] 图1是常规固态型电致变色元件的结构的示意图；

[0051] 图2是常规液态型电致变色元件的结构的示意图；

[0052] 图3是常规光电致变色元件的结构的示意图；

[0053] 图4A-4B、图5和图6是根据本发明第一实施例的用于制造光电致变色元件的电致变色薄膜的制作流程的示意性横截面图；

[0054] 图7A、图7B、图8和图9是根据本发明第一实施例的用于制造光电致变色元件的作为替代的后续三种制作流程的示意性横截面图；

[0055] 图10A和图10B是根据本发明第二实施例的用于制造光电致变色元件的制作流程的示意性横截面图；

[0056] 图11是根据本发明第二实施例的用于制造光电致变色元件的替代后续程序的示意性横截面图；

[0057] 图12A和图12B是本发明第三实施例的两种光电致变色元件的示意图；

[0058] 图13是普鲁士蓝的趋电电极沉积曲线的扫描图；

[0059] 图14是普鲁士蓝的趋电电极沉积曲线的另一扫描图；

[0060] 图15是制作流程II中的硅薄膜太阳能电池的光电转换特性的IV曲线图；

[0061] 图16是制作流程IV中的硅薄膜太阳能电池的光电转换特性的IV曲线图；

[0062] 图17是描绘制作流程VI中的硅薄膜太阳能电池的光电转换特性的IV曲线图；

[0063] 图18是在实验I中利用PEDOT作为电致变色薄膜的光电致变色元件的CV曲线图；

[0064] 图19是在实验II中利用聚苯胺作为电致变色薄膜的光电致变色元件的CV曲线图；

[0065] 图20是从实验IV获得的光电致变色元件的光学透射率图；

[0066] 图21是在实验VI中硅薄膜太阳能电池的光电转换特性的IV曲线图；

[0067] 图22是本发明的光电致变色元件的变化的示意性俯视图；

[0068] 图23是图22中的光电致变色元件的变化的示意性俯视图；

[0069] 图24是本发明的光电致变色元件与输出开关布局之间的电路图；

[0070] 图25是本发明的光电致变色元件与另一类型的输出开关布局之间的电路图；

[0071] 图26是本发明的光电致变色元件和薄膜晶体管的电路图。

具体实施方式

[0072] 图4A、图4B、图5和图6是本发明第一实施例的用于制造光电致变色元件的电致变色薄膜的制作流程的示意性横截面图。

[0073] 参看图4A，在第一实施例中，首先在透明基材400上形成单个薄膜太阳能电池402，其中透明基材400例如是一片玻璃或塑料或可挠性基材。薄膜太阳能电池402至少包含阳极404、光电转换层406以及阴极408，其中阳极404的材料是例如透明导电氧化物(transparent conductive oxide，TCO)，且阴极408的材料是例如TCO和金属(例如，银、铂或金)。另外，阳极404的表面404a的一部分从薄膜太阳能电池402暴露出来。或者，第一实施例中的光电致变色元件可包含多个薄膜太阳能电池402，如图4B所示。

[0074] 在第一实施例中，阳极404是不连续地安置，但本发明不限于此。特定来说，阳极404可形成为一个连续层以增加薄膜太阳能电池402产生的总电流。此并联连接有效地增加电流。薄膜太阳能电池的阳极404和阴极408是以阵列形成。每一对阳极404和阴极
408将在被照射时自动产生电位差，而无需阳极404与阴极408之间的任何电连接。

[0075] 如上文提到，薄膜太阳能电池402可以是硅薄膜太阳能电池、铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能电池、镉碲(CdTe)薄膜太阳能电池、CIGS堆叠式(tandem)薄膜太阳能电池、CdTe堆叠式薄膜太阳能电池、CIGS多结薄膜太阳能电池、CdTe多结薄膜太阳能电池，其中硅薄膜太阳能电池包含非晶硅(a-Si)薄膜太阳能电池、非晶硅与微晶硅堆叠式(a-Si/mc-Si tandem)薄膜太阳能电池、非晶硅与非晶硅堆叠式薄膜太阳能电池或多结非晶硅薄膜太阳能电池。

[0076] 随后，可采用电镀或其它膜形成方法来在在阴极408所裸露的表面上、阳极404所裸露的表面404a上或其二者上沉积电致变色薄膜。举例来说，电致变色薄膜的成分包含导电聚合物、过渡金属氧化物、普鲁士蓝或过渡金属。在此实施例中，使用电镀作为实例。再次参看图4B，将上面形成有薄膜太阳能电池402的透明基材400浸泡入电镀溶液410中，让薄膜太阳能电池402的阳极404和阴极408与一电镀溶液410接触。电镀溶液410例如由导电聚合物或紫精(viologen)溶液(例如，苯胺单体、3，4-乙烯二氧噻吩(EDOT)单体或紫精单体)以及过渡金属氧化物电镀溶液(例如，氢氧化镍溶液和亚铁氰化铁发色团(普鲁士蓝)溶液)形成。

[0077] 随后，参看图5，对浸泡在电镀溶液410中的薄膜太阳能电池402进行照射(光的方向由图5中的箭头指示)以产生电流，其引起电镀溶液410中的氧化还原反应(redox reaction)。因此，在阳极404中的每一者的暴露表面404a上形成电致变色薄膜500。此工艺称为阳极光电镀(photoelectroplating)。另外，可利用称为阴极光电镀的工艺来在阴极408中的每一者的表面上形成电致变色薄膜。举例来说，电致变色薄膜500的阳极光电镀中的成分包括聚苯胺的电化学聚合或氢氧化镍薄膜的电极沉积(electrodepostion)。用于沉积上述电镀溶液的电压为约0.6到1.8伏。或者，阴极408中的每一者的表面上电致变色薄膜的阴极光电镀中的成分可为分别通过亚铁氰化铁发色团或过氧钨酸根(peroxytungstate)溶液的反应获得的普鲁士蓝或WO3。上述无机材料的氧化还原电位为约0.5到2伏。

[0078] 除了图5和第一实施例中提到的方法以外，也可使用另一方法来实现电镀溶液410与薄膜太阳能电池402的阳极404和阴极408的接触。所述方法包含将电镀溶液600散布在透明基材602上且随后在上面覆盖薄膜太阳能电池(如图6所示)。

[0079] 如上所述的制造光电致变色元件的方法基本上利用薄膜太阳能电池产生的电力来执行电镀，以便简化制造程序，且形成薄膜太阳能电池的阳极和阴极还充当电致变色薄膜的阳极和阴极的结构。通过常规电镀方法传递电流通过电极，以便分别在透明导电基材的表面上沉积电致变色薄膜。因此，基材上的电致变色薄膜具有单个极性。相比之下，在本发明的第一实施例中，使用薄膜太阳能电池来执行电镀。当薄膜太阳能电池被照射时，其阳极和阴极同时产生电子和空穴，导致电镀溶液反应且沉积在阳极和阴极两者上。基于上文，当在单个透明基材上形成薄膜太阳能电池时，电致变色薄膜的阳极和阴极可同时形成于太阳能电池的阳极和阴极的表面上。

[0080] 而且，也可通过真空沉积技术来沉积电致变色薄膜。电致变色薄膜的材料例如过渡金属氧化物或过渡金属，其中过渡金属氧化物是选自由WO3、MoO3、V2O5、Nb2O5、NiO、SnO、Fe2O3、CoO、Ir2O3、Rh2O3以及MnO2组成的群组，且过渡金属是选自由Mn、Mg、Co、Cu、Ni、Zn、V、Cr、Fe、Bi、Sb、Au、Zn、Pt、Ag、Ti、Nb、Te和Se组成的过渡金属群组形成的金属、合金、氢化物、硫族化物或碲化物。举例来说，过渡金属氢化物是选自由Sb-Cu、Sb-Al、Mg、Mg-Ti和Mg-Ni组成的群组，过渡金属硫族化物是选自由NbSe或TiS2组成的群组，或过渡金属碲化物是选自由NbTe2组成的群组。过渡金属薄膜在暴露于稀释氢气时或通过使过渡金属薄膜接触碱性电解质而改变其光学性质。

[0081] 沉积过渡金属氧化物的方法例如为电子束蒸镀(electron beamevaporation)、热蒸镀(thermal evaporation)、离子助镀(ion-assistedcoating)、反应式和非反应式溅镀、化学气相淀积(Chemi cal VaporDeposition，CVD)、等离子增强CVD或大气压CVD。而且，在形成程序中，可利用掩模(mask)来改变沉积位置(例如阳极404和/或阴极408的表面上)。

[0082] 图7A、图7B、图8和图9是根据本发明第一实施例的用于制造光电致变色元件的作为替代的后续三种制作流程的示意性横截面图。

[0083] 参看图7A，首先去除图5的电镀溶液，且在透明基材400的表面上形成电解质层700以覆盖电致变色薄膜500。图7A的电解质层700是液态电解质，其包含碱金属盐以及溶剂。举例来说，碱金属盐包含三氟甲基磺酸锂、高氯酸锂、双(三氟乙基磺酰基)酰亚胺或四烷基铵盐；且溶剂包含碳酸丙烯酯、碳酸丙二酯、碳酸乙二酯、γ-丁内酯、乙腈、四氢呋喃或甲基吡咯啶酮。每一薄膜太阳能电池402的阳极404和阴极408还充当光电致变色元件的阳极和阴极。在形成电解质层700之后，安置透明非导电基材702以覆盖电解质层
700，其中透明非导电基材702包含一片玻璃或塑料或可挠性基材。此外，可在透明非导电基材702的表面的任一侧上形成反射膜704。反射膜704例如是银、铬或铝，以形成镜面。

[0084] 最后，再次参看图7A，利用例如环氧树脂等树脂(未图示)来将上面形成薄膜太阳能电池402的基材400结合到透明非导电基材702。将玻璃珠(未图示)与树脂混合以充当间隙物，以用于维持透明基材400与透明非导电基材702之间的间隙，以便构成光电致变色元件。为了防止薄膜太阳能电池402被溶剂腐蚀，可在形成薄膜太阳能电池402时实施在光电转换层406的侧壁上形成钝化层(passivation layer)706的工艺，如图7B所示。

[0085] 当由日光照射时，薄膜太阳能电池产生电子-空穴对，其致使电致变色薄膜500因氧化还原反应而改变颜色。因为薄膜太阳能电池402经设计为作为阵列或条带而分布于透明基材400上，所以外围区域和中心区域中的电场是均匀的，结果是无论元件尺寸如何，光电致变色元件的外围和中心区域中的颜色密度相同。

[0086] 另外，参看图8，如果需要，可在去除图5(或图6)中的电镀溶液之后在透明基材400的表面上形成固态电解质800。因为图8中的电解质层是固态电解质800，所以腐蚀薄膜太阳能电池的可能性显著降低，且元件的可靠性增强。举例来说，固态电解质800的聚合物包含聚环氧乙烯、聚环氧丙烷、聚乙烯醇缩丁醛或聚甲基丙烯酸甲酯。随后，安置透明非导电基材802(例如玻璃、塑料或可挠性基材)以覆盖固态电解质800，且可在透明非导电基材802上形成反射性膜804；或者固态电解质800覆盖电致变色薄膜500和薄膜太阳能电池402而无需其上具有透明非导电基材802，如图9所示。

[0087] 而且，固体电解质800也可在去除图5(或图6)中的电镀溶液之后电解沉积于透明基材400的表面上。电解沉积电解质层包含例如Li3PO4薄膜。

[0088] 而且，固态电解质800也可在用作电致变色薄膜的过渡金属氧化物的真空沉积之后连续地真空沉积于透明基材400的表面上。固态电解质800可为无机电解质，例如LixTaOy、Ta2O5、ZrO2等等。在形成固态电解质800之后，可利用例如迭合机(laminator)或高压斧(autoclave)等机器将透明基材400、固态电解质层800、囊封材料(encapsulation material)(未图示)和透明非导电基材802压缩且结合在一起，以便囊封光电致变色元件。

[0089] 图10A和图10B是说明根据本发明第二实施例的用于制造光电致变色元件的制作流程的示意性横截面图。

[0090] 参看图10A，在第二实施例中，首先在透明基材1100上形成多个薄膜太阳能电池1102，其中薄膜太阳能电池1102中的每一者至少包含阳极1104、光电转换层1106和阴极
1108。薄膜太阳能电池1102可串联连接。薄膜太阳能电池1102的类型以及透明基材1100、阳极1104、光电转换层1106和阴极1108的材料已在第一实施例中描述。随后，实施图10A中说明的方法以在阳极1104的表面上形成电致变色薄膜1110。在此实施例中，阳极1104中的每一者暴露于阴极1108之间，且因此电致变色薄膜1110的阴影区域由阴极1108之间的间隙的宽度决定。当然，电致变色薄膜也可形成于阴极1108的表面上。电致变色薄膜
1110的成分已在第一实施例中描述。

[0091] 随后，参看图10B，在透明基材1100的表面上形成电解质层1112以覆盖电致变色薄膜1110。图10B中的电解质层1112是液态电解质，且其成分已在第一实施例中描述。同时，薄膜太阳能电池1102中的每一者的阳极1104和阴极1108充当光电致变色元件的阳极和阴极。在形成电解质层1112之后，需要安置透明非导电基材1114以覆盖电解质层1112。当然，如先前实施例中描述，可在透明非导电基材1114上形成反射膜1116。最后，利用例如环氧树脂等树脂(未图示)来将上面形成薄膜太阳能电池1102的基材1100结合到透明非导电基材1114。将玻璃珠(未图示)与树脂混合以充当间隙物，以用于维持透明基材1100与透明非导电基材1114之间的间隙，以便构成光电致变色元件。

[0092] 如果图10B中的电解质层是固态电解质，那么形成电解质层1200的工艺可包含在安置于透明基材1100上的电解质层1200上堆叠透明非导电基材1202，且随后用迭合机或高压斧将透明基材1100、电解质层1200和透明非导电基材1202压缩且结合在一起，如图11所示。因此，囊封光电致变色元件。换句话说，电解质层1200在此情况下也可起粘合剂的作用。如先前实施例中描述，还可在透明非导电基材1202的表面上形成反射膜1204。

[0093] 图12A是根据本发明第三实施例的光电致变色元件示意图。图12B是根据本发明第三实施例的另一光电致变色元件示意图。

[0094] 参看图12A和图12B，在第三实施例中，在透明基材1300上形成图案化的薄膜太阳能电池1302，其中薄膜太阳能电池1302至少包含阳极1304、光电转换层1306以及阴极1308。形成图案化的薄膜太阳能电池1302的方法包含激光切除(laser ablation)和喷砂(sand blasting)方法以移除光电转换层1306和阴极1308的一部分。薄膜太阳能电池
1302的类型和透明基材1300、阳极1304、光电转换层1306和阴极1308的材料已在第一实施例中描述。随后，实施如图4A、图5和图6中说明的方法以在阳极1304的表面上形成电致变色薄膜(未图示)。在此实施例中，阳极1304暴露于阴极1308，且因此在日光照射下阳极1304与阴极1308之间建立的电位差决定电致变色薄膜的色彩。当然，也可在阴极1308的表面上形成电致变色薄膜。电致变色薄膜的成分已在第一实施例中描述。随后在薄膜太阳能电池上分别堆叠透明非导电基材和电解质层。

[0095] 已实施如下文所述的若干实验以证实本发明的效率。在实验中应用硅薄膜太阳能电池作为实例。

[0096] 制作流程I确定光电镀工艺的Voc要求

[0097] 将10mM(毫摩尔/升)铁氰化钾(K3Fe(CN)6)加到50ml去离子水(去离子水)内并将10mM氯化铁(FeCl3)与10mM氯化钾(KCl)加到50ml去离子水内，以便获得两种溶液。将两种溶液以1∶1的体积比率混合。然后，应用三极式电化学分析仪(Autolab PGSTAT30)对普鲁士蓝薄膜执行趋电电极沉积(galvanostatic electrodeposition)。反2
电极(counter electrode)为铂电极且参考电极为Ag/AgCl。分别输入0.014mA/cm 以及
2
0.007mA/cm 的恒定电流以形成普鲁士蓝薄膜。扫描范围如图13及图14所示。基于所述图，普鲁士蓝膜的电极沉积电位的范围为0.8～0.95伏。因此，如果用硅薄膜太阳能电池进行普鲁士蓝膜电镀，那么Voc值要求在约0.8～0.95伏。

[0098] 制作流程II由太阳光仿真器(solar simulator)进行光电镀

[0099] 首先，将10mM K3Fe(CN)6加到50ml去离子水内并将10mM FeCl3与10mMKCl加到50ml去离子水内，以便获得两种溶液。将两种溶液以1∶1的体积比率混合。同时，提供一5cm×5cm的第一透明玻璃基材。将溶液，即，以上两种溶液的混合物涂布于第一玻璃基材上。另外，将上面形成有硅薄膜太阳能电池的5cm×5cm第二透明玻璃基材覆盖在第一透
2
明玻璃基材上。硅薄膜太阳能电池以阵列形成，且每一阵列具有0.25cm 的面积。硅薄膜太
2
阳能电池的开路电压Voc为0.933V，电流密度Jsc为0.0123A/cm，填充因子(fillfactor，FF)为73.03％，Pmax为2.1mW且效率为8.37％。硅薄膜太阳能电池的光电转换特性由图
15的IV曲线表示。将上述光电致变色元件放置在Peccell Pec-L11太阳光仿真器中进行照射。在5分钟的时间内，硅薄膜太阳能电池的阴极下方发生电镀溶液的阴极光电极沉积，且阴极的颜色渐渐变成浅蓝色。在经水清洗后，浅蓝色的薄膜保留在阴极上，证明普鲁士蓝薄膜已经镀在阴极的表面上。

[0100] 制作流程III在日光下进行光电镀

[0101] 将4.55ml的0.1M苯胺单体和10.1ml的2M氢氯酸(HCl)(37％)加到去离子水内，以获得总体50ml苯胺电镀溶液。然后提供一5cm ×5cm的第一透明玻璃基材，并将苯胺溶液涂布于第一玻璃基材上。此外，安置上面形成有硅薄膜太阳能电池的5cm×5cm第二透明玻璃基材以覆盖第一透明玻璃基材。上述硅薄膜太阳能电池是以阵列形成，且每一2
阵列具有0.25cm 的面积。硅薄膜太阳能电池的开路电压Voc为0.933V，电流密度Jsc为
2
0.0123A/cm，FF为73.03％，Pmax为2.1mW且效率为8.37％。当日光照射硅薄膜太阳能电池时，在5分钟的时间内，硅薄膜太阳能电池的阳极下方发生苯胺单体的阳极光电极沉积。
阳极的颜色从透明逐渐变成黄绿色，表示聚苯胺薄膜的存在。光电镀的时间越久，薄膜厚度越厚，且阳极的颜色变成绿色。

[0102] 制作流程IV在日光下进行光电镀

[0103] 将53μl的0.01M的3，4-乙烯二氧噻吩(3，4-ethylenedioxythiophene，EDOT)单体和530mg的0.1M(摩尔/升)的过氯酸锂(LiClO4)加到50ml乙腈(acetonitrile)内，以便获得EDOT电镀溶液。然后，提供一5cm×5cm的第一透明玻璃基材，且将EDOT溶液涂布于第一玻璃基材上。此外，安置上面形成有硅薄膜太阳能电池的5cm×5cm第二透明玻璃基2
材以覆盖第一透明玻璃基材。上述硅薄膜太阳能电池以阵列形成，且每一阵列具有0.25cm
2
的面积。硅薄膜太阳能电池的开路电压Voc为1.57V，电流密度Jsc为7.12mA/cm，FF为
59.16％，Pmax为1.67mW且效率为6.62％。硅薄膜太阳能电池的光电转换的特性由图16的IV曲线表示。当日光照射硅薄膜太阳能电池时，在10分钟的时间内，在硅薄膜太阳能电池的阳极下方发生EDOT单体的阳极光电极沉积。阳极的颜色由透明逐渐变成浅蓝色，表示PEDOT薄膜的颜色。

[0104] 制作流程V在太阳光仿真器中进行光电镀

[0105] 将53μl的0.01M的EDOT单体和530mg的0.1M的LiClO4加到50ml乙腈内，以便获得EDOT电镀溶液。随后，提供一5cm×5cm的第一透明玻璃基材，且将EDOT溶液涂布于第一玻璃基材上。此外，安置上面形成有硅薄膜太阳能电池的5cm×5cm第二透明玻璃基材以2
覆盖第一透明玻璃基材。硅薄膜太阳能电池以阵列形成，且每一阵列具有0.25cm 的面积。
2
硅薄膜太阳能电池的开路电压Voc为1.58V，电流密度Jsc为6.86mA/cm，FF为58.69％，Pmax为1.59mW且效率为6.38％。将上述光电致变色元件放置在PeccellPec-L11太阳光仿真器中进行照射。在10分钟的时间内，在硅薄膜太阳能电池的阳极下方发生EDOT单体的阳极光电极沉积，且阳极的颜色由透明逐渐变成浅蓝色。

[0106] 制作流程VI在太阳光仿真器中进行光电镀

[0107] 添加9.1ml的0.1M苯胺单体和20.2ml的2M的HCl(37％)以获得总体61.7ml苯胺电镀溶液。随后，提供一5cm×5cm的第一透明玻璃基材，且将苯胺溶液涂布于第一玻璃基材上。此外，安置上面形成有硅薄膜太阳能电池的5cm×5cm第二透明玻璃基材以覆盖第2
一透明玻璃基材。硅薄膜太阳能电池以条带形成，且每一条带具有1×5cm 的面积。硅薄膜
2
太阳能电池的开路电压Voc为0.92V，电流密度Jsc为14.01mA/cm，FF为54.89％，Pmax为
35.3mW且效率为7.07％。硅薄膜太阳电池的光电转换的特性由图17的IV曲线表示。每一条带之间的间隙为0.5cm。将上述光电致变色元件放置在Peccell Pec-L11太阳光仿真器中进行照射。在5分钟的时间内，在硅薄膜太阳能电池的阳极下方发生苯胺单体的阳极电极沉积，且阳极的颜色由透明逐渐变成黄绿色。

[0108] 制作流程VII在太阳光仿真器中进行光电镀

[0109] 通过在pH＞8下制备0.005M的NiSO4.6H2O和0.015M的(NH4)2SO4，来进行氢氧化镍(NiOOH)的电极沉积。随后，提供一5cm×5cm的第一透明玻璃基材，且将溶液涂布于第一玻璃基材上。

[0110] 此外，安置上面形成有硅薄膜太阳能电池的5cm×5cm第二透明玻璃基材以覆盖2
第一透明玻璃基材。硅薄膜太阳能电池以阵列形成，且每一阵列具有0.25cm 的面积。硅薄
2
膜太阳能电池的开路电压Voc为0.93V，电流密度Jsc为12.29mA/cm，FF为73.03％，Pmax为2.1mW且效率为8.37％。将上述光电致变色元件放置在Peccell Pec-L11太阳光仿真器中进行照射。在10分钟的时间内，在硅薄膜太阳能电池的阳极下方发生镍电镀溶液的阳极光电极沉积，且阳极的颜色由透明逐渐变成褐色。氢氧化镍薄膜随后在高于200℃的空气中经干燥和退火30分钟。薄膜的颜色在加热步骤之后变回透明。

[0111] 实验I

[0112] 实验I是检验光电致变色薄膜的氧化还原反应的特性。首先，将0.1M的四丁基四氟硼酸铵(tetrabutylammonium tetrafluoroborate，TBABF4)溶解在100ml碳酸丙烯酯(propylene carbonate)溶剂内。将制作流程V的结果用作工作电极，并应用三极式电化学分析仪执行循环伏安图(CV)曲线扫描。反电极为铂电极且参考电极为Ag/AgCl。扫描范围如图18所示。描绘CV曲线扫描的曲线指示已变为浅蓝色的PEDOT薄膜(即本发明的电致变色薄膜)的颜色渐渐恢复到氧化态中的透明。检验的结果证明PEDOT为能够由薄膜太阳能电池光电镀且由CV循环改变颜色的材料。

[0113] 实验II

[0114] 实验II是检验光电致变色薄膜的氧化还原反应的特性。将0.1M的TBABF4溶解在100ml碳酸丙烯酯溶剂内。随后，将制作流程VI的结果用作工作电极，并应用三极式电化学分析仪执行循环伏安图(CV)曲线扫描。反电极为铂电极且参考电极为Ag/AgCl。扫描范围如图19所示。描绘CV曲线扫描的曲线指示已从黄绿色变为氧化态中的绿色的聚苯胺薄膜(即本发明的电致变色薄膜)的颜色渐渐恢复到还原态中的黄绿色。检验的结果证明聚苯胺为能够由薄膜太阳能电池光电镀且由CV循环改变颜色的材料。

[0115] 实验III

[0116] 实验III是检验在太阳光仿真器的照射下的光电镀和颜色改变。将9.1ml的0.1M苯胺单体和20.2ml的2M的HCl(37％)加到61.7ml去离子水内，以便获得苯胺电镀溶液。随后，提供一5cm×5cm第一透明玻璃基材，且将苯胺溶液涂布于第一玻璃基材上。另外，安置上面形成有硅薄膜太阳能电池的5cm×5cm第二透明玻璃基材以覆盖第一透明玻璃基
2
材。硅薄膜太阳能电池以条带形成，且每一条带具有1×5cm 的面积。硅薄膜太阳能电池
2
的开路电压Voc为0.92V，电流密度Jsc为14.01mA/cm，FF为54.89％，Pmax为35.3mW且效率为7.07％。每一条带之间的间隙为0.5cm。将上述光电致变色元件放置在Peccell Pec-L11太阳光仿真器进行照射。在5分钟的时间内，在硅薄膜太阳能电池的阳极下方发生阳极光电极沉积，且阳极的颜色由透明逐渐变成黄绿色。

[0117] 接着，将0.1M的TBABF4溶解在100ml碳酸丙烯酯溶剂内。随后，提供一5cm×5cm的第三透明玻璃基材，且将上述电解质层涂布于第三玻璃基材上。此外，安置包含以聚苯胺光电镀的硅薄膜太阳能电池的5cm×5cm第二透明玻璃基材以覆盖第三透明玻璃基材，以便构成光电致变色元件。

[0118] 将上述光电致变色元件放置在Peccell Pec-L11太阳光仿真器中进行照射。在3分钟的时间内，硅薄膜太阳能电池的阳极下方发生氧化，且阳极的颜色由黄绿色逐渐变成绿色。如果去除照射，那么光电致变色元件的颜色在几秒之后恢复为黄绿色。

[0119] 实验IV

[0120] 实验IV是检查在照射下光电致变色元件的变色/褪色改变。从实验III获得的光电致变色元件的光学透射率是使用UV-VIS-NIR分光光度计(PerkinElmer Lambda 750)在400-800nm的波长范围中测量的。图20中绘示在由太阳光仿真器照射之后/之前光电致变色的变色/褪色状态改变的量。结果显示聚苯胺薄膜的变色对比度超过30％。

[0121] 实验V

[0122] 实验V是检查在太阳光仿真器的照射下的光电镀和颜色改变。通过在pH＞8下制备0.005M的NiSO4.6H2O和0.015M的(NH4)2SO4，来进行氢氧化镍(NiOOH)膜的电极沉积。随后，提供一5cm×5cm的第一透明玻璃基材，且将溶液涂布于第一玻璃基材上。

[0123] 此外，安置上面形成有硅薄膜太阳能电池的5cm×5cm第二透明玻璃基材以覆盖2
第一透明玻璃基材。硅薄膜太阳能电池以阵列形成，且每一阵列具有0.25cm 的面积。硅薄
2
膜太阳能电池的开路电压Voc为0.93V，电流密度Jsc为12.29mA/cm，FF为73.03％，Pmax为2.1mW且效率为8.37％。将上述光电致变色元件放置在Peccell Pec-L11太阳光仿真器中进行照射。在10分钟的时间内，在硅薄膜太阳能电池的阳极下方发生镍电镀溶液的阳极光电极沉积，且阳极的颜色由透明逐渐变成褐色。氢氧化镍薄膜随后在高于200℃的空气中经干燥和退火30分钟。薄膜的颜色在加热步骤之后变回透明。

[0124] 随后，制备0.1M的KOH水溶液。接着，提供一5cm×5cm的第三透明玻璃基材，且将上述电解质层涂布于第三玻璃基材上。此外，安置包含以氢氧化镍光电镀的硅薄膜太阳能电池模块的5cm×5cm第二透明玻璃基材以覆盖第三透明玻璃基材，以便构成光电致变色元件。将上述光电致变色元件放置在Peccell Pec-L11太阳光仿真器中进行照射。在10分钟的时间内，硅薄膜太阳能电池的阳极下方发生氧化，且阳极的颜色由透明逐渐变成褐色。检验的结果证明氢氧化镍为能够由薄膜太阳能电池光电镀且由太阳照射改变颜色的材料。

[0125] 实验VI

[0126] 实验VI是检查使用串联连接的薄膜太阳能电池模块在太阳光模拟器的照射下的光电镀和颜色改变。通过制备9.1ml的0.1M苯胺单体和20.2ml的2M的HCl(37％)(加到61.7ml去离子水内)来进行聚苯胺膜的电极沉积。随后，提供一5cm×5cm的第一透明玻璃基材，且将溶液涂布于第一玻璃基材上。

[0127] 此外，安置上面形成有串联连接的多个硅薄膜太阳能电池的5cm×5cm第二透明玻璃基材以覆盖第一透明玻璃基材。硅薄膜太阳能电池模块的开路电压Voc为2.4V，电流Jsc为25mA，如图21所示。将上述光电致变色元件放置在Peccell Pec-L11太阳光仿真器中进行照射。在5分钟的时间内，在硅薄膜太阳能电池的阳极下方发生阳极光电极沉积，且阳极的颜色由透明逐渐变成黄绿色。

[0128] 随后，将0.1M的TBABF4溶解在100ml碳酸丙烯酯溶剂内。随后，提供一5cm×5cm的第三透明玻璃基材，且将上述电解质层涂布于第三玻璃基材上。此外，安置包含以聚苯胺光电镀的硅薄膜太阳能电池模块的5cm×5cm第二透明玻璃基材以覆盖第三透明玻璃基材，以便构成光电致变色元件。

[0129] 将上述光电致变色元件放置在Peccell Pec-L11太阳光仿真器中进行照射。在3分钟的时间内，硅薄膜太阳能电池的阳极下方发生氧化，且阳极的颜色由黄绿色逐渐变成绿色。

[0130] 上述实验证明本发明实现在照射下的颜色改变的效果。

[0131] 图22和图23分别说明薄膜太阳能电池的并联连接和串联连接，其中薄膜太阳能电池具有如图22所示形成为连续膜的阳极2000，或具有如图23所示的条带阳极2100。在图22中，阴极2002分别连接到输出开关布局2004。在图23中，阳极2100与另一薄膜太阳能电池的阴极2102连接，且通过串联连接连接到输出开关布局2104。

[0132] 可采用以下方法来制造用于控制本发明的光电致变色元件的开关。

[0133] 安置直流/交流(DC/AC)反转器2200以将薄膜太阳能电池产生的电流转换为交流电(AC)(即，电力设施2202)以用于电器，如图24所示。

[0134] 将薄膜太阳能电池产生的电流引导到DC电荷储存元件2300(还充当用于DC电器的电池)，如图25所示。

[0135] 利用TFT制造工艺来在薄膜太阳能电池的阳极和阴极处安置薄膜晶体管2400以充当用于控制每一薄膜太阳能电池与外部电路之间的开/关的开关，以便构成主动控制电致变色元件，如图26所示。

[0136] 综上所述，本发明利用薄膜太阳能电池的内部光子引起的电压差用于电镀，而不采用外部电偏置场。当被照射时，薄膜太阳能电池的阳极和阴极同时产生电子和空穴，其致使电镀溶液反应且沉积于阳极和阴极上。因此，当薄膜太阳能电池形成于一个透明基材上时，电致变色薄膜的阳极和阴极同时形成于太阳能电池的阳极和阴极的表面上。因此，本发明的光电致变色元件可充当具有电功率产生能力的太阳能电池和用于建筑应用的智能型窗户，例如关于并网建筑集成光(grid-tied building integrated photovoltaic，BIPV)的实用益处。在被照射时薄膜太阳能电池产生的电流可供应到各种电器。或者，当来自外部的日光变得太强而使室内温度升高时，供应电流以改变电致变色材料的颜色。当在玻璃中使用时，光电致变色元件可阻挡紫外线、可见光和红外光谱。因此，可减少室内温度和光以改进业主的舒适度，且实现节能目的。此自给自足的元件仅需要日光作为能量源，且带来两个优点。光电致变色元件除了BIPV和智能型窗户以外还具有其它各种应用。通过薄膜太阳能电池的不同设计，光电致变色元件可应用以制造变色后视镜、用于运输车辆的窗、汽车顶、显示器、光学滤光器、光学传感器等等。因此，本发明兼具创造性与实际应用性，且提供能量危机的可能解决方案。

[0137] 当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

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