CN105607376A - 固态全无机钨系电致变色玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种固态全无机钨系电致变色玻璃，其包括：玻璃基层，在玻璃基层上依次沉积生长有透明导电层、电致变色层、离子导体层、离子储存层及透明导电层；其中，电致变色层、离子传导层、离子存储层均为氧化钨的掺杂，透明导电层作为电极用于与电源或控制器联通。本发明电致变色玻璃各功能膜之间的界面匹配性增强，降低了内应力的产生，延长了使用寿命。

Description

固态全无机钨系电致变色玻璃
技术领域
本发明涉及一种电致变色器件技术领域，特别是涉及一种固态全无机钨系电致变色玻璃。
背景技术
电致变色现象是指材料在外加电场作用下，伴随着H+、Li+、Na+等离子的注入或脱出时发生电化学反应过程，光学性能产生可逆变化，从而实现对光反射、透射、吸收的调控。电信号是人类最为成熟的控制方式，所以电致变色玻璃可以方便地根据环境温度、光照条件、人为意愿等，对玻璃的光学性能进行主动、灵活地调控，以满足节能、视觉舒适度、隐私保护等不同的个性化需要。因此电致变色玻璃是目前最有希望应用于建筑玻璃的主动调控节能玻璃，被认为是目前世界范围内最先进的建筑节能玻璃。
目前的电致变色玻璃，各功能层为不同元素的氧化物，氧化物之间膨胀系数差别较大，随着Li+的嵌入和抽出，导致膜层之间产生内应力，随着循环次数的增加，膜与膜之间界面出现空隙，甚至是膜层的脱落，极大的降低了变色效果和变色寿命。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种新型的固态全无机钨系电致变色玻璃，所要解决的技术问题是使其电致变色玻璃各功能膜之间的界面匹配性增强，从而延长变色寿命、延缓变色效果的降低，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种固态全无机钨系电致变色玻璃，其特征在于,其包括：玻璃基层，在玻璃基层上依次沉积生长有透明导电层、电致变色层、离子导体层、离子储存层及透明导电层；
其中，电致变色层、离子传导层、离子存储层均为氧化钨的掺杂,透明导电层作为电极用于与电源或控制器联通。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
优选的，前述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其中所述的透明导电层为锡掺杂氧化铟或氟掺杂氧化锡。
优选的，前述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其中所述的透明导电层面电阻为5-20Ω/cm2。
优选的，前述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其中所述的电致变色层为氧化钨薄膜。
优选的，前述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其中所述的电致变色层厚度为100-500nm。
优选的，前述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其中所述的离子导体层为钨硅酸锂薄膜，分子式为LixWySizO，其中x、y分别为Li、W、Si的摩尔数，0﹤x﹤2，0﹤y﹤1/3，0﹤z﹤1/2，x/y>2，x/z>4。
优选的，前述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其中所述的离子导体层厚度为10-100nm。
优选的，前述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其中所述的离子存储层为镍钨的氧化物，分子式为NimWnO，其中m、n分别为Ni、W的摩尔数，0﹤m﹤2，0﹤n﹤1/3，0﹤n/(m+n)≤1/2。
优选的，前述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其中所述的离子存储层厚度为50-300nm。
优选的，前述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其中所述的固态全无机钨系电致变色玻璃在3V电压、380-780nm可见光波段下，变色后平均透射率为5-18％，褪色后平均透射率为50-80％。
借由上述技术方案，本发明固态全无机钨系电致变色玻璃至少具有下列优点：电致变色层、离子存储层、离子传导层均为含有钨的多元氧化物，成分相近，与现有技术相比，界面匹配性增加，降低了内应力的产生，延长了使用寿命。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是本发明固态全无机钨系电致变色玻璃的结构示意图。
图2是本发明实施例1中固态全无机钨系电致变色玻璃的着色态与褪色态时透过光谱的变化。
图3是本发明实施例2中固态全无机钨系电致变色玻璃的着色态与褪色态时透过光谱的变化。
图4是本发明实施例3中固态全无机钨系电致变色玻璃的着色态与褪色态时透过光谱的变化。
图5是本发明实施例4中固态全无机钨系电致变色玻璃的着色态与褪色态时透过光谱的变化。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的固态全无机钨系电致变色玻璃其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
如图1所示，本发明的一个实例例提出一种固态全无机钨系电致变色玻璃，其包括：玻璃基层1，在玻璃基层上依次沉积生长有透明导电层2、电致变色层3、离子导体层4、离子储存层5及透明导电层6。
其中，电致变色层3、离子传导层4、离子存储层5均为氧化钨的掺杂，降低了各层之间膨胀系数的不同，提高了界面匹配性。
其中透明导电层2或6(TCO)为锡掺杂氧化铟(ITO)或氟掺杂氧化锡(FTO)，作为电极用于与电源或控制器联通，面电阻为5-20Ω/cm2；电致变色层3为氧化钨薄膜(WO3)，作为阴极变色层，厚度为100-500nm；离子导体层4为钨硅酸锂薄膜，用以传输Li+，阻隔电子的通过，厚度为10-100nm，分子式为LixWySizO，其中x、y分别为Li、W、Si的摩尔数，0﹤x﹤2，0﹤y﹤1/3，0﹤z﹤1/2，x/y>2，x/z>4；离子存储层5为镍钨的氧化物，作为阳极变色层，与阴极变色层协同变色，厚度为50-300nm，分子式为NimWnO，其中m、n分别为Ni、W的摩尔数，0﹤m﹤2，0﹤n﹤1/3，0﹤n/(m+n)≤1/2。
本发明固态全无机钨系电致变色玻璃在3V电压、380-780nm可见光波段下，变色后平均透射率为5-18％，褪色后平均透射率为50-80％。
实例1
本发明的一个实例提出一种固态全无机钨系电致变色玻璃，透明导电层2为FTO膜，作为电极与电源或控制器联通，面电阻为10Ω/cm2，电致变色层3为WO3，作为阴极变色层，厚度为500nm；离子传导层4为Li0.1W0.3Si0.025O,传输Li+，阻隔电子的通过，厚度为50nm；离子存储层5为Ni4W1，作为阳极变色层，厚度为300nm，与阴极变色层协同变色；透明导电层6薄膜为ITO膜，作为电极与电源或控制器联通，面电阻为10Ω/cm2。
电压3V时，其变色范围如图2所示，其中曲线7为着色态，曲线8为褪色态。固态全无机钨系电致变色玻璃380-780nm可见光波段下，变色后透过率为8.2％，而褪色后的透过率为54.5％。
实例2
本发明的一个实例例提出一种固态全无机钨系电致变色玻璃，透明导电层2为FTO膜，作为电极与电源或控制器联通，面电阻为15Ω/cm2，电致变色层3为WO3，作为阴极变色层，厚度为400nm；离子传导层4为Li0.75W0.125Si0.125O,传输Li+，阻隔电子的通过，厚度为20nm；离子存储层5为Ni1W1，作为阳极变色层，厚度为150nm，与阴极变色层协同变色；透明导电层6薄膜为ITO膜，作为电极与电源或控制器联通，面电阻为5Ω/cm2。
电压3V时，其变色范围如图3所示，其中曲线9为着色态，曲线10为褪色态。固态全无机钨系电致变色玻璃380-780nm可见光波段下，变色后透过率为8.9％，而褪色后的透过率为60.2％。
实例3
本发明的一个实例例提出一种固态全无机钨系电致变色玻璃，透明导电层2为FTO膜，作为电极与电源或控制器联通，面电阻为20Ω/cm2，电致变色层3为WO3，作为阴极变色层，厚度为200nm；离子传导层4为Li0.33W0.25Si0.042O,传输Li+，阻隔电子的通过，厚度为10nm；离子存储层5为Ni9W1，作为阳极变色层，厚度为100nm，与阴极变色层协同变色；透明导电层6薄膜为ITO膜，作为电极与电源或控制器联通，面电阻为10Ω/cm2。
电压3V时，其变色范围如图4所示，其中曲线11为着色态，曲线12为褪色态。固态全无机钨系电致变色玻璃380-780nm可见光波段下，变色后透过率为15.2％，而褪色后的透过率为74.5％。
实例4
本发明的一个实例例提出一种固态全无机钨系电致变色玻璃，透明导电层2为FTO膜，作为电极与电源或控制器联通，面电阻为15Ω/cm2，电致变色层3为WO3，作为阴极变色层，厚度为100nm；离子传导层4为Li0.3W0.05Si0.06O,传输Li+，阻隔电子的通过，厚度为10nm；离子存储层5为Ni1W1，作为阳极变色层，厚度为50nm，与阴极变色层协同变色；透明导电层6薄膜为ITO膜，作为电极与电源或控制器联通，面电阻为5Ω/cm2。
电压3V时，其变色范围如图5所示，其中曲线13为着色态，曲线14为褪色态。固态全无机钨系电致变色玻璃380-780nm可见光波段下，变色后透过率为16.8％，而褪色后的透过率为75.4％。
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，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)

1.一种固态全无机钨系电致变色玻璃，其特征在于：其包括：玻璃基层，在玻璃基层上依次沉积生长有透明导电层、电致变色层、离子导体层、离子储存层及透明导电层；
其中，电致变色层、离子传导层、离子存储层均为氧化钨的掺杂,透明导电层作为电极用于与电源或控制器联通。
2.根据权利要求1所述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其特征在于，所述的透明导电层为锡掺杂氧化铟或氟掺杂氧化锡。
3.根据权利要求1所述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其特征在于，所述的透明导电层面电阻为5-20Ω/cm2。
4.根据权利要求1所述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其特征在于，所述的电致变色层为氧化钨薄膜。
5.根据权利要求1所述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其特征在于，所述的电致变色层厚度为100-500nm。
6.根据权利要求1所述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其特征在于，所述的离子导体层为钨硅酸锂薄膜，分子式为LixWySizO，其中x、y分别为Li、W、Si的摩尔数，0﹤x﹤2，0﹤y﹤1/3，0﹤z﹤1/2，x/y>2，x/z>4。
7.根据权利要求1所述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其特征在于，所述的离子导体层厚度为10-100nm。
8.根据权利要求1所述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其特征在于，所述的离子存储层为镍钨的氧化物，分子式为NimWnO，其中m、n分别为Ni、W的摩尔数，0﹤m﹤2，0﹤n﹤1/3，0﹤n/(m+n)≤1/2。
9.根据权利要求1所述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其特征在于，所述的离子存储层厚度为50-300nm。
10.根据权利要求1所述的固态全无机钨系电致变色玻璃，其特征在于，所述的固态全无机钨系电致变色玻璃在3V电压、380-780nm可见光波段下，变色后平均透射率为5-18％，褪色后平均透射率为50-80％。
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