一種全固態(tài)電致變色器件的制備方法及制得的電致變色玻璃的制作方法
【專利說明】
璃
技術領域
[0001 ] 本發(fā)明涉及電致變色領域，尤其是一種全固態(tài)電致變色器件的制備方法及制得的電致變色玻璃，與傳統(tǒng)電致變色器件的制備技術相比，本發(fā)明不再沉積生長專門的離子傳導層，通過在下極電致變色層上直接沉積生長上極電致變色層，再在上極電致變色層上沉積離子源，完全離子化后的上極電致變色層同時起到離子存儲、離子傳導和電致變色的作用，使得器件制備工藝簡化，制備穩(wěn)定性和良率得到提高。
【背景技術】
[0002]電致變色是指在外加電場的極性和強度變化作用下，材料發(fā)生可逆的氧化或還原反應，從而導致材料的顏色可以發(fā)生可逆的穩(wěn)定的變化。利用該性能制備的電致變色玻璃能對太陽光的輻射進行智能調(diào)節(jié)，可選擇性的吸收或反射外界的熱輻射，降低建筑物的能耗，并解決日漸嚴重的城市光污染問題，代表著當今最先進的建筑節(jié)能玻璃技術。
[0003]傳統(tǒng)的電致變色器件由底層導電層、電致變色層、離子傳導層、離子存儲層以及頂層導電層所構成，其中離子存儲層又被稱為輔助電極層或?qū)﹄姌O層。在電場作用下，離子存儲層的離子經(jīng)由離子傳導層進入電致變色層實現(xiàn)變色效應；加上反向電場，離子會離開電致變色層經(jīng)由離子傳導層回到離子存儲層從而實現(xiàn)褪色。
[0004]目前生產(chǎn)的電致變色玻璃最小透過率能達到3%左右，作為窗玻璃使用，連續(xù)可調(diào)顏色和透過率，可明顯減低炫光，提供美觀舒適的工作環(huán)境或居住環(huán)境。目前，全固態(tài)電致變色玻璃多由物理氣相沉積方法(比如磁控濺射)在玻璃基底上依次生長各個功能膜層來實現(xiàn)器件的制備，其制備過程成本高且無法實現(xiàn)很好的良率穩(wěn)定性，特別是針對離子傳導層而言，用磁控濺射生長膜厚只有幾十個納米的均勻且低缺陷離子傳導層是很大的技術難題，而離子傳導層的厚度增加，則將極大影響電致變色器件的變色速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有制備技術中均勻且低缺陷的離子傳導層制備難題，本發(fā)明提供一種全固態(tài)電致變色器件的制備方法及制得的電致變色玻璃，采用兩層電致變色層，下極電致變色層上直接沉積生長上極電致變色層，上極電致變色層上沉積離子源，通過熱處理或者光處理完成器件的制備，包含底層透明導電層和頂層透明導電層在內(nèi)，最終器件為四層結構，直接避免了離子傳導層的制備，簡化了制備工藝，提高了良率。
[0006]本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種全固態(tài)電致變色器件的制備方法，在透明基體上依次沉積生長底層透明導電層、下極電致變色層、上極電致變色層和頂層透明導電層，其特征在于直接在下極電致變色層上沉積生長上極電致變色層，上極電致變色層制得后在上極電致變色層上沉積離子源，離子源為鋰或者氧化鋰或者過氧化鋰中的一種或幾種，離子源沉積后再沉積生長頂層透明導電層，頂層透明導電層沉積生長后通過熱處理或光處理完成器件的制備。這里下極電致變色層是指生長在下面的那層電致變色層，上極電致變色層是指生長在上面的那層電致變色層。
[0007]在透明基體上沉積生長底層透明導電層、下極電致變色層、上極電致變色層和頂層透明導電層，上極電致變色層直接在下極電致變色層上沉積生長，上極電致變色層制得后在上極電致變色層上沉積離子源，離子源沉積后再沉積生長頂層透明導電層，頂層透明導電層沉積生長后經(jīng)過熱處理或光處理，使得上極電致變色層被充分離子化，且離子在上極電致變色層內(nèi)分布足夠均勻；另一方面，兩層電致變色層的材料結構都在熱處理或光處理的過程中得到調(diào)整，變得更致密，多數(shù)缺陷也得到自動修復；做為電致變色層，其致密性已經(jīng)足夠起到電子絕緣的功能，同時，由于材料本身的晶格空間，離子在其中又能有足夠的自由移動傳導。眾所周知，在傳統(tǒng)全固態(tài)電致變色器件制備中，離子傳導層起到傳導離子并且絕緣電子的作用，為此本發(fā)明的制備方法省去了離子傳導層的沉積生長工序，從而也就避免了離子傳導層的制備難題，使電致變色器件的制備工藝得到簡化，制備成本得到降低，制備穩(wěn)定性和良率得到極大的提尚。
[0008]兩層電致變色層中，其中一層為陽極電致變色層，另一層為陰極電致變色層，陽極電致變色層在失去離子時變色，而陰極電致變色層在得到離子時變色，兩層材料在同一次的加電壓過程中，變色/褪色互補，可以互為離子存儲層，器件變色/褪色性能得到提高。器件四層膜沉積生長可以是物理氣相沉積，也可以是化學氣相沉積，又或者是溶膠凝膠涂布，還可以針對不同的工序使用不同的方法。
[0009]作為優(yōu)選，上極電致變色層上沉積的離子源在沉積過程中直接擴散進上極電致變色層內(nèi)。離子源在沉積后，并不單獨成為一層膜。
[0010]作為優(yōu)選，沉積到上極電致變色層的離子源的量以完全離子化上極電致變色層為準。隨著上極電致變色層被離子化，整個膜層的透過率會發(fā)生變化，透過率達到30-55%，確認為上極電致變色層完全被離子化，具體的透過率由上極電致變色層膜厚決定。
[0011 ] 作為優(yōu)選，熱處理是鍍膜完成后加熱退火完成，退火過程可以是真空退火，或者是大氣退火，或者是真空退火與大氣退火相結合；退火溫度200-400°C，退火時間5-270min，真空退火時真空度為lCT5torr-lCr6to;r;r。
[0012]作為優(yōu)選，光處理過程是用UV燈或者紅外燈或者氙氣燈照射，時間為30-240min，溫度為 250-400 °C。
[0013]一種電致變色玻璃，包括透明基體、透明基體上沉積生長而成的底層透明導電層、底層透明導電層上沉積生長而成的下極電致變色層、下極電致變色層上沉積生長而成的上極電致變色層及離子化上電極電致變色層后在其上沉積生長的頂層透明導電層。
[0014]作為優(yōu)選，底層透明導電層和頂層透明導電層選自金屬氧化物、摻雜金屬氧化物、導電的透明氮化物、透明的金屬或合金中的一種，厚度為lO-lOOOnm，方阻為1~50 Ω / 口 ；金屬氧化物可以是氧化銦、氧化銦錫、摻雜氧化銦、氧化錫、摻雜氧化錫、氧化鋅、摻鋁氧化鋅、氧化釘中的一種或幾種，氮化物可以是氮化鈦、氮氧化鈦、氮化鉭、氧氮化鉭中的一種；透明的金屬可以是薄的金或銀膜，或者是納米銀線形成的薄膜，或者是透明的金屬柵格。
[0015]作為優(yōu)選，下極電致變色層為陰極電致變色層，上極電致變色層為陽極電致變色層；或者下極電致變色層為陽極電致變色層，上極電致變色層為陰極電致變色層。
[0016]作為優(yōu)選，陰極電致變色層可以是氧化鎢、氧化鈮、氧化鈦、氧化鉬、氧化銅、氧化鉻、氧化錳、氧化釩、氧化鈷、氧化鎳中的一種或幾種，或者是鋰、鈉、鉀、釩或鈦摻雜的各種氧化物中的一種或幾種；陰極電致變色層的厚度為200-800nm。
[0017]作為優(yōu)選，陽極電致變色層可以是金屬氧化物或普魯士藍，金屬氧化物可以是氧化隹凡、氧化銀、氧化镲、氧化銥、氧化鈷、氧化鉬、氧化猛、氧化絡、氧化錯、氧化鐘、氧化镲鶴、氧化鎳釩、氧化鎳錳、氧化鎳鋁中的一種或幾種，陽極電致變色層的厚度為100-350nm。
[0018]本發(fā)明的有益效果是:上極電致變色層制得后在上極電致變色層上沉積適量的離子源，離子源沉積后再沉積生長頂層透明導電層，頂層透明導電層沉積生長后經(jīng)過熱處理或光處理，使得上極電致變色層能被充分均勻地離子化，同時上下兩層電致變色層材料結構在熱處理或光處理過程中得到調(diào)整修復，缺陷減少，電子絕緣性能和離子傳導性能得到提高，在某種程度上可以取代離子傳導層的功用，從而整個制備方法省去了離子傳導層的沉積生長工序，也就避免了離子傳導層的制備困難；另一方面，兩層電致變色層在變色/褪色過程中互為補充，使電致變色器件的變色/褪色性能得到提高，同時電致變色器件的制備成本降低，制備穩(wěn)定性和良率得到極大地提高。
【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明一種制備流程不意圖；
圖中:1、透明基體，2、底層透明導電層，3、下極電致變色層，4、上極電致變色層，5、離子源，6、頂層透明導電層。
【具體實施方式】
[0020]下面通過具體實施例，并結合附圖，對本發(fā)明的技術方案作進一步具體的說明。
[0021]一種全固態(tài)電致變色器件的制備方法(參見附圖1)，在透明基體I上通過物理氣相沉積方法生長底層透明導電層2，底層透明導電層上沉積生長下極電致變色層3，下極電致變色層上直接沉積生長上極電致變色層4，上極電致變色層上沉積離子源5，離