CN103304150A - 智能调光低辐射玻璃及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能调光低辐射玻璃及其制备方法。该智能调光低辐射玻璃，其包括基片与依次形成于该基片上的透明导电组合层、无机变色层、无机锂离子导体层、无机离子储存层及透明导电层，其中该透明导电组合层的方块电阻为10～30欧姆。本发明还提供一种智能调光低辐射玻璃的制备方法。本发明具有可提高低辐射玻璃稳定性及简化其制造工艺的优点。

Description

智能调光低辐射玻璃及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种低辐射玻璃及其制备方法，尤其是一种智能调光低辐射玻璃及其制备方法。

背景技术

传统低辐射节能玻璃(Low-E)虽然是目前节能玻璃中市场认可度最高的产品，但其劣势为在固定的外界条件下，其光学和热学性能已在膜层制备完成后就不能随环境变化而随时调节，难以适应现代建筑智能化和更高的节能效果要求。

因此，开发利用电、气、光、热等不同物理刺激来实现玻璃光热性能可调节的节能玻璃成了市场追捧的热点，特别是以顺应环境温度变化实现光热自动调节的智能、绿色玻璃，更是当前市场研发的重点。

电致变色(Electrochromic，EC)是指在外加电场作用下，材料的光学性能发生连续可逆变化的现象，直观地表现为材料的颜色和透明度发生可逆变化的过程。电致变色玻璃可选择性的吸收或反射外界热辐射和阻止内部热扩散，减少室内在夏季保持凉爽、在冬季保持温暖而必须耗费的大量能源。通过电致变色玻璃制作的电致变色节能窗，可以在几乎所有与舒适节能有关的波段上实现光热的分波段自动调控。由于电致变色玻璃具有光学性能连续可调、低工作电压、低能耗、无辐射、宽视角、开路记忆等特点，除了在建筑领域的应用外，其在信息显示器件、信息存储器、防眩反射镜、变色太阳镜等方面也有着广阔的应用前景。

现有市场上的电致变色玻璃，其膜层的离子导体层和离子存储层多由液态电解质和有机聚合物电解质制成，容易腐蚀相邻膜层，长时间在太阳紫外光照射下变色层易老化，并且离子很容易发生扩散，逐渐失去变色功能，因此其膜层使用寿命和着色稳定性不理想。再者，现有的电致变色玻璃的制备工艺控制复杂，制造成本高，还限制了电致变色玻璃向大面积化、商业化应用的发展。

发明内容

鉴于上述状况，有必要提供一种智能调光低辐射玻璃及其制备方法，其可提高低辐射玻璃稳定性及简化其制造工艺的优点。

一种智能调光低辐射玻璃，其包括基片与依次形成于该基片上的透明导电组合层、无机变色层、无机锂离子导体层、无机离子储存层及透明导电层，其中该透明导电组合层的方块电阻为10～30欧姆。

该透明导电组合层包含一层氧化硅层以及覆盖于该氧化硅层上的一层掺氟氧化锡层、一层掺铝氧化锌层或一层氧化铟锡层。

该透明导电组合层的厚度为200～900nm。

该透明导电组合层的厚度为300～850nm。

该透明导电组合层的可见光透过率为75～90％。

该无机变色层材料包含氧化钨、氧化钨钼、氧化镍钒或氧化钒钛；该无机锂离子导体层为含锂离子的钨酸锂、磷酸锂或镍酸锂；该无机离子储存层为氧化钒锆、氧化钛钒、氧化镍、氧化钒、氧化镍钒、氧化钼或氧化钛；该透明导电层为掺氟氧化锡、掺铝氧化锌或氧化铟锡。

该无机变色层的厚度为20～100nm；该无机锂离子导体层厚度为30～600nm；该无机离子储存层的厚度为100～400nm；该透明导电层的厚度为100～600nm。

该无机变色层的厚度为35～70nm；该无机锂离子导体层厚度为100～400nm；该无机离子储存层的厚度为80～350nm；该透明导电层的厚度为180～500nm。

该透明导电层的方块电阻为12～35欧姆，可见光透过率为75～90％。

一种智能调光低辐射玻璃的制备方法，其包括以下步骤：提供基片；用CVD或用PVD沉积的方式形成透明导电组合层；用平面阴极直流加脉冲、或双旋转阴极中频交流反应磁控溅射沉积的方法形成无机变色层；用平面阴极直流加脉冲、或双旋转阴极中频交流磁控溅射沉积的方法形成锂离子导体层；用平面阴极直流加脉冲、或双旋转阴极中频交流反应磁控溅射沉积的方法形成离子储存层；以及用平面阴极直流加脉冲、或双旋转阴极中频交流反应磁控溅射沉积形成透明导电层。

上述智能调光低辐射玻璃采用独特的膜层结构，所有膜层都是由固体材料构成，实现了低辐射层与变色层的有效结合，实现了节能玻璃的智能化需求。同时因为其生产工艺的简化，大大降低生产成本，提高生产了效率。

附图说明

图1是本发明实施例的智能调光低辐射玻璃示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的智能调光低辐射玻璃及其制备方法作进一步的详细说明。

请参见图1，本发明实施例的智能调光低辐射玻璃100包括基片11，以及依次形成于基片11上的透明导电组合层12、无机变色层13、无机锂离子导体层14、无机离子储存层15及透明导电层16。透明导电组合层12的方块电阻R_□可为10～30欧姆，可见光透过率范围可为75～90％。其中将透明导电组合层12的方块电阻R_□控制在10～30欧姆之间，可确保透明导电组合层12具有较佳的导电性能，从而易于保障智能调光低辐射玻璃100的整体性能稳定。

具体在本实施例中，基片11可为普通白玻、着色玻璃或超白玻璃，其厚度可为3～12毫米(mm)。

透明导电组合层12可包含一层氧化硅层以及覆盖于该氧化硅层上的一层掺氟氧化锡层、一层掺铝氧化锌层或者一层氧化铟锡层。透明导电组合层12的厚度可为200～900纳米(nm)，优选为300～850nm。

无机变色层13材料可包含氧化钨、氧化钨钼、氧化镍钒或氧化钒钛。无机变色层13的厚度可为20～100nm，优选为35～70nm。

无机锂离子导体层14可为含锂离子的钨酸锂、磷酸锂或镍酸锂。无机锂离子导体层14厚度可为30～600nm，优选为100～400nm。

无机离子储存层15可为氧化钒锆、氧化钛钒、氧化镍、氧化钒、氧化镍钒、氧化钼或氧化钛。无机离子储存层15的厚度可为80～350nm。

透明导电层16可为掺氟氧化锡(FTO)、掺铝氧化锌(AZO)或者氧化铟锡(ITO)。透明导电层16的厚度可为100～600nm，优选为180～500nm。透明导电层16的方块电阻R_□可为12～35欧姆，可见光透过率范围可为75～90％。

此外，本发明实施例还提供一种智能调光低辐射玻璃的制备方法。

请再参见图1，本发明实施例的智能调光低辐射玻璃的制备方法首先是提供基片11放置于真空溅射区；接着，用CVD或用PVD沉积的方式形成透明导电组合层12；接着，用平面阴极直流加脉冲、或双旋转阴极中频交流反应磁控溅射沉积的方法形成无机变色层13；接着，用平面阴极直流加脉冲、或双旋转阴极中频交流磁控溅射沉积的方法形成锂离子导体层14；接着，用平面阴极直流加脉冲、或双旋转阴极中频交流反应磁控溅射沉积的方法形成该离子储存层15；最后，用平面阴极直流加脉冲、或双旋转阴极中频交流反应磁控溅射沉积形成透明导电层16。

上述智能调光低辐射玻璃100采用独特的膜层结构，所有膜层都是由固体材料构成，实现了低辐射层与变色层的有效结合，实现了节能玻璃的智能化需求。同时因为其生产工艺的简化，大大降低生产成本，提高生产了效率。因此本发明实施例的智能调光低辐射玻璃100易于实现变色膜层可耐久、着色稳定、长期不老化，实现颜色、遮阳、透过率智能可控，同时适应智能调光低辐射玻璃的低成本、大面积、商业化生产。

具体实施例

实施例1

智能调光低辐射玻璃的膜层结构为在6毫米厚的普通白玻上依次形成氧化硅(SiO_x)层、掺氟氧化锡(FTO)、氧化钨(WO_x)、Li₂WO₄、氧化钛钒(TiVO_x)、氧化铟锡(ITO)。

其制造过程如下所述：

1、6毫米厚的普通白玻经纯净水清洗烘干后进入镀膜室；

2、用APCVD法制备SiO_x层，膜层厚度15～20nm；

3、在SiO_x层上面用APCVD法制备FTO层，膜层厚度250～500nm；

4、在FTO层上面用用直流脉冲电源反应磁控溅射的方式沉积WOx层：靶材为钨靶，氩气和氧气混合气氛溅射，Ar/O₂=1/1，溅射气压为3.5×10^-3mbar，形成厚度35～70nm的疏松八面体WO_x；

5、在WO_x层上面用中频交流电源磁控溅射的方式沉积Li层：靶材为Li靶，纯氩气溅射，Ar流量为1500sccm，溅射气压为3×10^-3mbar，溅射功率为2KW，电流为10A，锂层厚度270～400nm；藉由Li的化学活性，其会与WO_x层反应而生成离子导体层Li₂WO₄；

6、在Li₂WO₄层上面用直流脉冲电源反应磁控溅射的方式沉积TiVO_x层：靶材为钒钛合金靶，氩气和氧气混合气氛溅射，Ar/O₂=1/1，溅射气压为5×10^-3mbar，形成厚度100～280nm的TiVO_x层；

7、在TiVO_x层上面用直流脉冲电源磁控溅射的方式沉积ITO层：靶材为氧化铟锡靶，纯氩气溅射，Ar流量为1500sccm，溅射气压为5×10^-3mbar，溅射功率为25KW，溅射电压为450V，膜层厚度180～450nm。

上述实施例1智能调光低辐射玻璃的性能参数如表1所示：

表1实施例1智能调光低辐射玻璃性能

使用时，可设置其在直流电压3～24V的调节下呈现5种不同的颜色状态，其中玻璃面的褪色态和着色态的颜色范围如下表2所示：

表2实施例1智能调光低辐射玻璃褪色态和着色态的颜色范围

实施例2

智能调光低辐射玻璃的膜层结构为在6毫米的超白玻璃上依次依次形成氧化硅(SiO_x)层、掺铝氧化锌(AZO)、氧化钨(WO_x)、Li₂WO₄、氧化镍钒(NiVO_x)、氧化铟锡(ITO)。

其制造过程如下所述。

1、6毫米厚的超白玻璃经纯净水清洗烘干后进入镀膜室；

2、用中频反应磁控溅射的方式沉积SiO_x层：靶材为Si靶，氩气和氧气混合气氛溅射，Ar/O₂=1/2，溅射气压为5×10^-3mbar，膜层厚度15～20nm；

3、在SiO_x层上面用中频交流电源反应磁控溅射的方式沉积AZO层：靶材为AZO陶瓷靶，纯氩气溅射，Ar流量为1500sccm，溅射气压为5×10^-3mbar，溅射功率为30KW，溅射电压为630V，膜层厚度为250～500nm；

4、在AZO层上面用直流脉冲电源反应磁控溅射的方式沉积WO_x层：靶材为钨靶，氩气和氧气混合气氛溅射，Ar/O₂=1/2，气压3.5×10^-3mbar，形成厚度35～70nm的疏松八面体WO_x；

5、在WOx层上面用中频交流电源磁控溅射的方式沉积Li层：靶材锂靶，纯氩气溅射，Ar流量为1500sccm，溅射气压为3×10^-3mbar，溅射功率为2KW，电流为10A，锂层厚度270～400nm；藉由Li的化学活性，其会与WO_x层反应而生成离子导体层Li₂WO₄；

6、在Li层上面用直流脉冲电源反应磁控溅射的方式沉积NiVO_x层：靶材为镍钒合金靶，氩气和氧气混合气氛溅射，Ar/O₂=1/1，溅射气压为5×10^-3mbar，形成厚度100～280nm的NiVO_x层；

7、在NiVOx层上面用直流脉冲电源磁控溅射的方式沉积ITO层：靶材为氧化铟锡靶，纯氩气溅射，Ar流量为1500sccm，溅射气压为5×10^-3mbar，溅射功率为25KW，溅射电压为450V，膜层厚度180～450nm。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种智能调光低辐射玻璃，其包括基片，其特征在于：该智能调光低辐射玻璃还包含依次形成于该基片上的透明导电组合层、无机变色层、无机锂离子导体层、无机离子储存层及透明导电层，其中该透明导电组合层的方块电阻为10～30欧姆。

2.如权利要求1所述的智能调光低辐射玻璃，其特征在于：该透明导电组合层包含一层氧化硅层以及覆盖于该氧化硅层上的一层掺氟氧化锡层、一层掺铝氧化锌层或一层氧化铟锡层。

3.如权利要求1所述的智能调光低辐射玻璃，其特征在于：该透明导电组合层的厚度为200～900nm。

4.如权利要求1所述的智能调光低辐射玻璃，其特征在于：该透明导电组合层的厚度为300～850nm。

5.如权利要求1所述的智能调光低辐射玻璃，其特征在于：该透明导电组合层的可见光透过率为75～90％。

6.如权利要求1所述的智能调光低辐射玻璃，其特征在于：该无机变色层材料包含氧化钨、氧化钨钼、氧化镍钒或氧化钒钛；该无机锂离子导体层为含锂离子的钨酸锂、磷酸锂或镍酸锂；该无机离子储存层为氧化钒锆、氧化钛钒、氧化镍、氧化钒、氧化镍钒、氧化钼或氧化钛；该透明导电层为掺氟氧化锡、掺铝氧化锌或氧化铟锡。

7.如权利要求1所述的智能调光低辐射玻璃，其特征在于：该无机变色层的厚度为20～100nm；该无机锂离子导体层厚度为30～600nm；该无机离子储存层的厚度为100～400nm；该透明导电层的厚度为100～600nm。

8.如权利要求7所述的智能调光低辐射玻璃，其特征在于：该无机变色层的厚度为35～70nm；该无机锂离子导体层厚度为100～400nm；该无机离子储存层的厚度为80～350nm；该透明导电层的厚度为180～500nm。

9.如权利要求1所述的智能调光低辐射玻璃，其特征在于：该透明导电层的方块电阻为12～35欧姆，可见光透过率为75～90％。

10.一种智能调光低辐射玻璃的制备方法，其包括以下步骤：

提供基片；

用CVD或用PVD沉积的方式形成透明导电组合层；

用平面阴极直流加脉冲、或双旋转阴极中频交流反应磁控溅射沉积的方法形成无机变色层；

用平面阴极直流加脉冲、或双旋转阴极中频交流磁控溅射沉积的方法形成锂离子导体层；

用平面阴极直流加脉冲、或双旋转阴极中频交流反应磁控溅射沉积的方法形成离子储存层；以及

用平面阴极直流加脉冲、或双旋转阴极中频交流反应磁控溅射沉积形成透明导电层。

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