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Self-powered NIR-selective dynamic windows based on broad tuning of the localized surface plasmon resonance in mesoporous ITO electrodes

材料科学 光电子学 电致变色 电极 表面等离子共振 循环伏安法 介电谱 电解质 纳米技术 电致变色装置 等离子体子 纳米颗粒 介孔材料 电化学 物理化学 催化作用 化学 生物化学
作者
Praveen Pattathil,Roberto Giannuzzi,Michele Manca
出处
期刊:Nano Energy [Elsevier BV]
卷期号:30: 242-251 被引量:47
标识
DOI:10.1016/j.nanoen.2016.10.013
摘要

Due to their extremely large surface-to-volume ratio, the localized surface plasmon frequency of doped semiconducting nanocrystals can be dynamically and reversibly tuned through by regulating their surface electron density, namely by creating an accumulation/depletion layer at the interface with a suitable electrolyte. We here report the successful implementation of an engineered nanostructured electrode made by Tin-doped Indium oxide colloidal nanocrystals into a set of near infrared selective electrochromic devices exhibiting a wide (and reversible) modulation of the solar transmission, which results larger than 38% in the range between 780 and 2400 nm and maximum variation of 83% at 2000 nm. It is accompanied indeed by a negligible reduction of the luminous transmittance. The most meaningful charging/discharging mechanisms have been investigated at the interface with six different electrolyte formulations within a systematic set of cyclic voltammetry and electrochemical impedance spectroscopy measurements, and the role of faradaic reactions has been ultimately decoupled from that of purely capacitive charging. Finally, a self-powered NIR-selective dynamic window prototype has been realized upon the integration of three series-connected dye-solar-cells onto the same glass pane, which is thus capable of responsively controlling the intensity of incoming thermal radiation and, simultaneously, of generating a surplus electrical power.
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