• CNAS认证
  • ISO 认证
  • 新型研发机构
  • 军工三证 
  • 国家高企 
  • 博士后实践基地
咨询热线 400-005-5990

首页 资讯 南科大《Nature Commun》:新发现!钙钛矿还能这样玩?

南科大《Nature Commun》:新发现!钙钛矿还能这样玩?

研究背景

电致变色是指材料在外加电压的作用下光学特性发生可逆变化的现象,在外观上通常表现为颜色的变化。这一现象本质上是外电压改变了材料的氧化还原状态,而材料在氧化态和还原态下具有不同的光学特性。
而电致变色智能窗是新一代节能窗口材料,其基本功能就是根据季节,气候变化,动态地调节不同波段热辐射的透过率,从而降低室内的温控能耗。但是,对外部电源的依赖使得电致变色器件的响应滞后,这会对其实际应用产生消极的影响。为了解决这个问题科研人员一直在研究自供能的电致变色器件。
自供能电致变色器件是电致变色技术与染料敏化太阳能电池(DSSC)的巧妙结合,这种器件在光下无需外加电源,仅通过改变外界状态(如两电极间的线路状态、光照强度等),便可实现对透光量的调控。
但是目前,自供能器件对周围光线不敏感、稳定性较差等问题始终未被解决。

研究成果

南方科技大学电子与电气工程系副教授刘言军、前沿与交叉科学研究院研究副教授苏峰育和材料科学与工程系教授田颜清课题组合作,设计并组装了一种新颖的由钙钛矿太阳能电池驱动的一体化凝胶电致变色器件,这种自供能的电致变色器件能够随着周围光线强度的变化而快速改变自身颜色状态与深浅,从而达到智能调节光线透过的功能。相关成果以“Automatic light-adjusting electrochromic device powered by perovskite solar cell”为题在国际著名学术期刊《Nature Communications上发表。

图片

图文速递


为了制造长期稳定,动态可调和多色的智能电子捕获器(ECD),研究人员合成了两种紫精衍生物(MPV和DPV),并将其用于ECD的制造。两种紫精衍生物的合成路线如图1所示 。

图片

图1 两种紫精衍生物合成路线

引入的炔基将与缺电子类建立供体-受体相互作用。图2 是其分子间的π-π相互作用。

图片

图2 炔基与紫精自由基正阳离子分子间的π-π相互作用

将凝胶型智能电子捕获器与钙钛矿电池结合在一起,钙钛矿太阳能电池将光能转化为电能,并输入给电致变色器件,电致变色器件颜色就会变深,当太阳能电池与电致变色器件断开,电致变色器件储存的电能足够把LED灯点亮。图3展示了该器件的结构和工作原理。

图片

图3 钙钛矿太阳能电池驱动的凝胶类电致变色器件工作示意图

研究人员还研究了不同光密度下的紫外-可见光谱变现,从而研究钙钛矿电池驱动的智能电子捕获器的光敏性。如图4所示。

图片

图4 钙钛矿太阳能电池驱动的凝胶类电致变色器件的性能

最后如图5所示,对室外光线强度的变化进行了全天候实时检测。结果显示,光强逐渐升高时,器件的透明度降低,颜色变深;光强逐渐降低时,器件的透明度升高,颜色变浅直至透明,这表明室内外的光线强度达到了平衡。这项研究有望在现代智能玻璃产业中得到应用。

图片

图5 不同光强条件下自供能电致变色器件颜色变化

研究结果显示,基于双戊炔基取代的紫精DPV的电致变色器件可以大幅度提升稳定性,可以很好地工作至70,000个循环。这种优异的稳定性归因于紫精自由基种类和炔基之间的分子间相互作用。

论文链接:

https://www.nature.com/articles/s41467-021-21086-7

本文为e测试原创文章,未经允许,谢绝转载。

预约须知

须知:

暂不预约,了解常见问题 立即预约