CN116724270A - 包括用于机械阻力的部件的电致变色装置及形成电致变色装置的过程 - Google Patents

包括用于机械阻力的部件的电致变色装置及形成电致变色装置的过程 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种电致变色装置以及形成该电致变色装置的方法。该电致变色装置可包括第一透明导电层、电致变色层、电解质层、反电极层、第二透明导电层和位于该反电极层和该第二透明导电层之间的粘附层，其中该电致变色装置在类型2缺陷形成之前可在尼龙刷测试中经历至少2000次循环。该方法可包括：在第一透明导电层之上沉积电致变色层；沉积电解质层；沉积锂层；在该锂层之上沉积反电极层；沉积第二透明导电层；以及加热这些层以形成电致变色堆叠，其中该锂层与该反电极层组合。

Description

包括用于机械阻力的部件的电致变色装置及形成电致变色装 置的过程
技术领域
本公开涉及电致变色装置，并且更具体地涉及包括用于防止机械磨损的部件的电致变色装置以及形成该电致变色装置的过程。
背景技术
电化学装置可包括电致变色堆叠，其中透明导电层用于为堆叠的操作提供电连接。电致变色(EC)装置采用能够在电化学氧化和还原之后响应于所施加的电势可逆地改变其光学性质的材料。光学调制是在电化学材料晶格中同时插入和取出电子和电荷补偿离子的结果。
EC装置具有复合结构，通过该复合结构可以调制光的透射率。一种典型的层状固态电致变色装置的截面具有以下叠加层：第一透明导电层，其用于向电致变色装置施加电势；电致变色电极层，其在氧化或还原时产生吸收或反射的变化；电解质层，其允许离子通过同时阻断电流；反电极层，其在该装置处于漂白或透明状态时用作离子的存储层；和第二透明导电层，其也用于向电致变色装置施加电势。上述层中的每一者通常在某些工艺条件下顺序地施加到衬底上。然而，一旦形成，EC装置可变得对机械磨损(诸如刮痕)敏感，该机械磨损使装置脱层且导致膜内短路。
因此，需要进一步改进电致变色装置和窗设计。
附图说明
实施方案通过示例示出，并且不限于附图。
图1是根据本公开的一个实施方案的具有改进的膜结构的电致变色装置的示意性截面图。
图2是描绘用于形成根据本公开的一个实施方案的电致变色装置的过程的流程图。
图3A至图3E是根据本公开的一个实施方案的电致变色装置在各个制造阶段的示意性截面图。
图4是根据本公开的一个实施方案的具有改进的膜结构的另一电致变色装置的示意性截面图。
图5是描绘用于形成根据本公开的一个实施方案的电致变色装置的过程的流程图。
图6A至图6G是根据本公开的一个实施方案的电致变色装置在各个制造阶段的示意性截面图。
图7是根据本公开的实施方案的隔热玻璃窗单元的示意图。
技术人员应当理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不必按比例绘制。例如，图中的元件中的一些元件的尺寸可以相对于其他元件被放大，以帮助改善对本发明的实施方案的理解。
具体实施方式
提供以下结合附图的描述以帮助理解本文所公开的教导内容。以下讨论将集中于教导内容的具体实施方案和实施方式。提供该焦点以帮助描述教导内容，并且不应将其解释为对教导内容的范围或适用性的限制。
如本文所用，术语“包括”、“包含”、“具有”或它们的任何其他变型形式旨在涵盖非排他性的包括。例如，包括一系列特征的过程、方法、制品或装置不必仅限于那些特征，而是可包括未明确列出的或此类过程、方法、制品或装置固有的其他特征。此外，除非明确相反地陈述，否则“或”是指包含性的或，而不是排他性的或。
使用“在……之上”来描述本文所述的元件和部件。本说明书包括旨在包括与其他层直接接触或不直接接触的层的变型。
使用“一个”或“一种”来描述本文所述的元件和部件。这样做仅仅是为了方便和给出本发明范围的一般意义。该描述应被理解为包括一个或至少一个，并且单数也包括复数，或反之亦然，除非清楚地表明其另有含义。
词语“约”、“大约”或“基本上”的使用旨在表示参数的值接近于指定值或位置。然而，微小的差异可能阻止值或位置精确地如所述的那样。因此，该值的高达百分之十(10％)的差异是与精确描述的理想目标的合理差异。
根据本发明的示例的机械阻力已经使用Erichsen刷测试进行了表征。Erichsen刷测试(EBT)，被称为可洗性和耐擦洗性测试仪494，是允许评价玻璃涂层对湿刷的机械阻力的机械测试。此类测试模拟玻璃涂层的可加工性期间的步骤中的一个步骤，即清洗机。该设备由填充有去离子水(DI)的容器和连接有刷的备用拉绳系统组成。循环的数量由简单的预设计数器控制。将样品(10×30cm2)置于DI水下的容器中心，然后连接带有刷的备用拉绳系统。注意，刷总是与样品接触。使用ASTM D2486中描述的测试条件：使用尼龙刷，装入454g，并将样品浸入去离子水中。通过光学可视化来评价涂层对刷的阻力。操作者使用下列标准(表1)对测试后观察到的劣化进行分类。
表1
除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同的含义。材料、方法和示例仅是示例性的，而不旨在是限制性的。就本文未描述的程度而言，关于具体材料和加工动作的许多细节是常规的，并且可在玻璃、气相沉积和电致变色领域内的教科书和其他来源中找到。
在一个方面，电致变色装置可包括衬底、位于衬底之上的电致变色层或反电极层、位于衬底之上的第一透明导电层、第二透明导电层以及设置在第二透明导电层和反电极层之间的粘附层。
在另一个方面，电致变色装置可包括衬底、位于衬底之上的电致变色层或反电极层、位于衬底之上的第一透明导电层以及与反电极层直接接触而没有任何居间层的第二透明导电层。
在反电极和第二透明导电层之间仅引入单个锂化步骤改善了电致变色装置的机械强度并增加了对机械应力的抗性。
如图中所示并在下面描述的实施方案有助于理解用于实现如本文所述的概念的特定应用。这些实施方案是示例性的，并不旨在限制所附权利要求的范围。
图1是根据本公开的一个实施方案的具有改进的膜结构的电致变色装置的示意性截面图。为了说明清楚的目的，电化学装置100是可变传动装置。在一个实施方案中，电化学装置100可以是电致变色装置。在另一个实施方案中，电化学装置100可以是薄膜电池。然而，将认识到，本公开类似地适用于其他类型的划线电活性装置、电化学装置以及具有不同堆叠或膜结构(例如，附加层)的其他电致变色装置。关于图1的电化学装置100，装置100可包括衬底110、第一透明导电层120、阴极电化学层130、阳极电化学层140和第二透明导电层150。
衬底110可包括选自由玻璃衬底、蓝宝石衬底、氮氧化铝(AlON)衬底、尖晶石衬底或透明聚合物组成的组的材料。在另一个实施方案中，衬底110可包含透明聚合物，诸如聚丙烯酸化合物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚醚、聚乙烯、聚酰亚胺、聚砜、多硫化物、聚氨酯、聚乙酸乙烯酯、另一种合适的透明聚合物或上述物质的共聚物。衬底110可以是或可以不是柔性的。在一个具体实施方案中，衬底110可为浮法玻璃或硼硅酸盐玻璃并且具有在0.5mm到12mm厚范围内的厚度。衬底110可具有不大于16mm的厚度，诸如12mm、不大于10mm、不大于8mm、不大于6mm、不大于5mm、不大于3mm、不大于2mm、不大于1.5mm、不大于1mm或不大于0.01mm。
在一个具体实施方案中，透明衬底110可包括超薄玻璃，其为具有在50微米到300微米范围内的厚度的矿物玻璃。在另一个实施方案中，层压体可包括反射紫外辐射的阳光控制层或低发射率材料。
在一个实施方案中，透明衬底110可以是玻璃衬底，其可以是包含SiO2和一种或多种其他氧化物的矿物玻璃。此类其他氧化物可包含Al2O3、碱金属的氧化物、碱土金属的氧化物、B2O3、ZrO2、P2O5、ZnO、SnO2、SO3、As2O2或Sb2O3。透明衬底110可包含着色剂，诸如铁、钒、钛、铬、锰、钴、镍、铜、铈、钕、镨或铒的氧化物，或金属胶体，诸如铜、银或金，或元素或离子形式的那些，诸如硒或硫。在透明衬底110是玻璃衬底的一个实施方案中，玻璃衬底为至少50重量％的SiO2。在一些应用中，期望玻璃衬底是透明的，因此着色剂的含量低。在一个具体实施方案中，铁含量小于200ppm。在一个实施方案中，SiO2含量在50重量％至85重量％的范围内。Al2O3可有助于耐刮擦性，例如，当主表面沿着所形成的层压体的暴露表面时。当存在时，Al2O3含量可以在1重量％至20重量％的范围内。
玻璃衬底可包括热强化玻璃、钢化玻璃、部分热强化或钢化玻璃或退火玻璃。“热强化玻璃”和“钢化玻璃”，如本领域已知的那些术语，都是已经热处理以引起表面压缩并且以其他方式强化玻璃的玻璃类型。热处理的玻璃分类为完全钢化或热强化的。术语“退火玻璃”是指没有通过热处理和随后的快速冷却赋予的内部应变而生产的玻璃。如此退火的玻璃仅排除热强化玻璃或钢化玻璃。玻璃衬底可以被激光切割。
透明导电层120和150可包含导电金属氧化物或导电聚合物。示例可包含氧化锡或氧化锌，其中任一种可用三价元素诸如Al、Ga、In等掺杂，氟化氧化锡或磺化聚合物诸如聚苯胺、聚吡咯、聚(3,4-亚乙基二氧噻吩)等。在另一个实施方案中，透明导电层120和150可包含金、银、铜、镍、铝或它们的任何组合。透明导电层120和150可包含氧化铟、氧化铟锡、掺杂的氧化铟、氧化锡、掺杂的氧化锡、氧化锌、氧化铝锌、掺杂的氧化锌、氧化钌、掺杂的氧化钌以及它们的任何组合。透明导电层120和150可以具有相同或不同的组成。透明导电层120和150可以具有介于10nm和600nm之间的厚度。在一个实施方案中，透明导电层120和150可以具有介于200nm和500nm之间的厚度。在一个实施方案中，透明导电层120和150可以具有介于320nm和460nm之间的厚度。在一个实施方案中，第一透明导电层120可以具有介于10nm和600nm之间的厚度。在一个实施方案中，第二透明导电层150可以具有介于80nm和600nm之间的厚度。在一个实施方案中，透明导电层120覆盖在衬底110之上。
层130和140可为电极层，其中这些层中的一者可为阴极电化学层，且这些层中的另一者可为阳极电致变色层(也称为反电极层)。在一个实施方案中，阴极电化学层130可以是电致变色层。阴极电化学层130可包含无机金属氧化物材料，诸如WO3、V2O5、MoO3、Nb2O5、TiO2、CuO、Ni2O3、NiO、Ir2O3、Cr2O3、Co2O3、Mn2O3、混合氧化物(例如，W-Mo氧化物、W-V氧化物)或它们的任何组合，并且可具有40nm至600nm范围内的厚度。在一个实施方案中，阴极电化学层130可具有介于100nm至500nm之间的厚度。在一个实施方案中，阴极电化学层130可具有介于300nm至500nm之间的厚度。阴极电化学层130可包含锂、铝、锆、磷、氮、氟、氯、溴、碘、砹、硼；含或不含锂的硼酸盐；含或不含锂的氧化钽；含或不含锂的镧系元素基材料；另一种锂基陶瓷材料；或它们的任何组合。
反电极层140可包含关于阴极电致变色层130所列的材料中的任一者或Ta2O5、ZrO2、HfO2、Sb2O3或它们的任何组合，并且还可包含氧化镍(NiO、Ni2O3或两者的组合)以及Li、Na、H或另一离子并且具有40nm至500nm范围内的厚度。在一个实施方案中，反电极层140可具有介于150nm至300nm之间的厚度。在一个实施方案中，反电极层140可具有介于250nm至290nm之间的厚度。在一些实施方案中，可将锂插入到第一电极130或第二电极140中的至少一者中。在另一个实施方案中，可将移动元素插入到第一电极130和第二电极140两者中。当电致变色装置从透明状态变为着色状态时，移动元素可迁移到电致变色层130或反电极层140并为其提供颜色。在一个实施方案中，移动元素可以在任何其他层沉积之前沉积在第一透明导电层120上，然后迁移到第一电极130。在另一个实施方案中，移动元素可在粘附层(如下文所述)之后沉积并迁移到第二电极140。移动元素可包含银、钠、氢、锂或它们的任何组合。
在另一个实施方案中，可以进行单独的锂化操作，诸如溅射锂。在一个实施方案中，可使用锂靶将锂与电致变色层130共溅射。在另一个实施方案中，可使用锂钨氧化物靶将锂与电致变色层130一起溅射。在此类锂化操作中，锂的浓度可以介于1μg/cm2和10μg/cm2之间。在一个实施方案中，锂化操作可在沉积电化学层130之前进行。在另一个实施方案中，锂化操作可在沉积反电极层140之后进行。例如，锂层可沉积在第一透明导电层120和电化学层130之间。在另一个实施方案中，可在第二透明导电层150之后沉积锂层。在又一个实施方案中，锂层可与中间层组合沉积，使得锂不与电化学层130或反电极层140直接接触。在此类示例中，中间层可具有允许锂迁移到电化学层130和/或反电极层140并将其锂化的组成。在一个实施方案中，中间层可以是下文所述的粘附层。在另一个实施方案中，粘附层可以包括选自由硅酸盐、硅酸铝、硼酸铝、硼酸盐、硅酸锆、铌酸盐、硼硅酸盐、磷硅酸盐、氮化物、氟化铝和另一种合适的陶瓷材料组成的组的材料。在一个实施方案中，锂层位于电化学层130和反电极层140之间，而不与电化学层130或反电极层140直接接触。
电解质层135可位于电致变色层130和反电极层140之间。电解质层135包含固体电解质，当跨电解质层的电场从高透射状态改变到低透射状态时，该固体电解质允许离子迁移通过电解质层135，反之亦然。在一个实施方案中，电解质层135可以是陶瓷电解质。在另一个实施方案中，电解质层135可包含硅酸盐基材料或硼酸盐基材料。电解质层135可包含硅酸盐、硅酸铝、硼酸铝、硼酸盐、硅酸锆、铌酸盐、硼硅酸盐、磷硅酸盐、氮化物、氟化铝和另一种合适的陶瓷材料。可以使用其他合适的离子传导材料，诸如五氧化二钽或基于镧系元素-过渡金属氧化物的石榴石或钙钛矿材料。在另一个实施方案中，当形成时，电解质层135可包含移动离子。因此，可使用任何前述物质的锂掺杂或含锂化合物。另选地，可以进行单独的锂化操作，诸如溅射锂。在此类锂化操作中，锂的浓度可以介于1μg/cm2和10μg/cm2之间。电解质层135可包括具有交替或不同材料的多个层，包括位于至少一对相邻层之间的反应产物。电解质层135的厚度可以在1nm至20nm的范围内。电解质层135可以具有不大于10nm的厚度，诸如不大于5nm、不大于4nm、不大于3nm、不大于2nm或不大于1nm。
在另一个实施方案中，装置100可以包括位于衬底110和第一透明导电层120之间的多个层。在一个实施方案中，抗反射层位于衬底110和第一透明导电层120之间。抗反射层可以包含SiO2、NbO2，并且可以具有介于20nm至100nm之间的厚度。装置100可包括至少两个汇流条。汇流条160可与第一透明导电层120电连接，并且汇流条170可与第二透明导电层150电连接。图2是描绘用于形成根据本公开的一个实施方案的电致变色装置的过程200的流程图。图3A至图3E是根据本公开的一个实施方案的电致变色装置300在各个制造阶段的示意性截面图。电致变色装置300可与上述电致变色装置100相同。该过程可以包括提供衬底310。衬底310可类似于上述衬底110。当衬底处于垂直位置、水平位置或它们的组合时，可在垂直涂布机、接近中心的涂布机内执行形成电致变色装置。在操作210处，可在衬底310上沉积第一透明导电层320，如图3A中所见。第一透明导电层320可类似于上述第一透明导电层120。在一个实施方案中，第一透明导电层320的沉积可以通过在介于5kW和20kW之间的功率下、在介于20℃和500℃之间的温度下、在包含氧和氩的溅射气体中以介于0.1m/分钟和0.5m/分钟之间的速率的溅射沉积来进行。在一个实施方案中，溅射气体包含介于40％和80％之间的氧以及介于20％和60％之间的氩。在一个实施方案中，溅射气体包含50％的氧和50％的氩。在一个实施方案中，溅射沉积的温度可介于20℃和350℃之间。在另一个实施方案中，溅射沉积的温度可介于23℃和200℃之间。在一个实施方案中，第一透明导电层320可在介于10kW和15kW之间的功率下通过溅射沉积来执行。
在一个实施方案中，中间层可沉积在衬底310和第一透明导电层320之间。在一个实施方案中，中间层可包括隔热层，诸如抗反射层。抗反射层可包含氧化硅、氧化铌或它们的任何组合。在一个具体实施方案中，中间层可以是可用于帮助减少反射的抗反射层。抗反射层可以具有在下面层(下面层的折射率可以是大约2.0)和清洁、干燥的空气或惰性气体，诸如Ar或N2(许多气体具有大约1.0的折射率)之间的折射率。在一个实施方案中，抗反射层可以具有在1.4至1.6范围内的折射率。抗反射层可包括具有合适折射率的隔热材料。在一个具体实施方案中，抗反射层可以包含二氧化硅。抗反射层的厚度可以选择为薄的并且提供足够的抗反射性质。抗反射层的厚度可至少部分地取决于电致变色层330和反电极层340的折射率。中间层的厚度可以在20nm至100nm的范围内。
在操作220处并且如图3B中所见，可在第一透明导电层320上沉积电致变色层330。电致变色层330可类似于上述电致变色层130。在一个实施方案中，电致变色层330的沉积可通过在介于23℃和500℃之间的温度下在包含氧和氩的溅射气体中溅射沉积钨来进行。在一个实施方案中，溅射气体包含介于40％和80％之间的氧以及介于20％和60％之间的氩。在一个实施方案中，溅射气体包含50％的氧和50％的氩。在一个实施方案中，溅射沉积的温度介于100℃和350℃之间。在一个实施方案中，溅射沉积的温度介于200℃和300℃之间。钨的额外沉积可在包含100％的氧的溅射气体中溅射沉积。
在操作230处并且如图3C中所见，可在电致变色层330上沉积电解质层335。电解质层335可类似于上述电解质层135。在一个实施方案中，电解质层335的沉积可以通过在介于5kW和12kW之间的功率下溅射沉积二氧化硅和锂来进行。在一个实施方案中，功率是脉冲的。在另一个实施方案中，锂的溅射靶可旋转至远离衬底的点，使得可通过在介于5kW和12kW之间的功率下溅射沉积二氧化硅来进行电解质层335的沉积。电解质层的沉积可以在介于20℃和500℃之间的温度下在包含氧和氩的溅射气体中进行。在一个实施方案中，溅射沉积的温度介于23℃和450℃之间。在另一个实施方案中，电解质层335的沉积可在溅射气体中进行，该溅射气体包含介于0％和5％之间的氧以及介于100％和95％之间的氩。在一个实施方案中，溅射气体包含介于40％和80％之间的氧以及介于20％和60％之间的氩。在一个实施方案中，可沉积电解质层335以形成厚度介于1nm和12nm之间的层。在一个实施方案中，该金属层可以具有不大于5nm的厚度，诸如不大于4nm、不大于3nm、不大于2nm或不大于1nm。
在操作240处，可发生额外的锂层336沉积。在一个实施方案中，锂层336可溅射在电解质层335的顶部上。如稍后将讨论的，在烧制步骤期间，锂层336可以扩散到反电极层340中。反电极层340的锂化可在沉积任何后续层(诸如第二电极层360)之前完成。在一个实施方案中，在电解质层335上溅射额外的锂之后，层的堆叠可破坏真空。在另一个实施方案中，锂化可以在受控环境中进行，不破坏真空，而是通过将氧化剂引入受控环境中。
在一个实施方案中，衬底310、第一透明导电层320、电解质层335和电致变色层330可在大气空气中在介于23℃和500℃之间的温度下加热1分钟和30分钟之间。换句话说，衬底和后续沉积层可能在被加热之前破坏真空。在一个实施方案中，衬底和后续层可以在大气空气中加热1分钟和5分钟之间。衬底310、第一透明导电层320、电解质层335和电致变色层330可以在后续层的沉积之前被等离子体源加热。在一个实施方案中，衬底310、第一透明导电层320、电解质层335和电致变色层330可在介于200℃和500℃之间的温度下加热。
在操作250处，在加热这些层之后，可在锂层336上沉积反电极层340。反电极层340可类似于上述反电极层140。在一个实施方案中，反电极层340的沉积可通过在介于20℃和50℃之间的温度下在包含氧和氩的溅射气体中溅射沉积钨、镍和锂来进行。在一个实施方案中，溅射气体包含介于60％和80％之间的氧以及介于20％和40％之间的氩。在一个实施方案中，溅射沉积的温度介于22℃和32℃之间。
在操作260处，第二透明导电层350可以沉积在反电极层340上。第二透明导电层350可类似于上述第二透明导电层150。在一个实施方案中，第二透明导电层350的沉积可通过在介于5kW和20kW之间的功率下、在介于20℃和50℃之间的温度下、在包含氧和氩的溅射气体中的溅射沉积来进行。在一个实施方案中，溅射气体包含介于1％和10％之间的氧以及介于90％和99％之间的氩。在一个实施方案中，溅射气体包括8％氧和92％氩。在一个实施方案中，溅射沉积的温度介于22℃和32℃之间。在一个实施方案中，衬底310、第一透明导电层320、电致变色层330、电解质层335、锂层336、反电极层340和第二透明导电层350可在介于300℃和500℃之间的温度下加热2分钟和10分钟之间。在一个实施方案中，在介于300℃和450℃之间的温度下加热堆叠。当加热堆叠时，沉积在电解质层335和反电极层340之间的锂层336可扩散到反电极层340中，从而形成锂化反电极层341，如图3E中所见。在一个实施方案中，可在第二透明导电层350上沉积附加层，然而在沉积反电极层340之后不沉积额外的锂。任何电化学装置可随后作为隔热玻璃单元的一部分进行加工。随着时间的推移以及在由机械应力引起的反复磨损之后，电化学装置内的层可开始分离和劣化。本发明人发现，通常最易劣化的界面位于反电极层和第二透明导电层之间。因此，随着时间的推移，这两层之间的界面开始劣化，导致电化学装置失效。然而，通过制造如上所述的电化学装置，特别是通过在电解质层335和反电极层340之间的单次锂沉积，反电极层和第二透明导电层之间的粘附力提高，同时保持在透明状态和着色状态之间切换所必需的离子迁移率。换句话说，保持了反电极层340的功能，同时提高了反电极层340与第二透明导电层350的粘附力。
不希望束缚于任何特定理论，通过沉积与反电极层340直接接触而没有任何居间层的第二透明导电层350，电致变色装置改善了层之间的粘附力，因此能够起更长的作用并承受更高的机械阻力。在一个实施方案中，电致变色堆叠可在类型2缺陷形成之前在尼龙刷测试中经历2,000次循环和10,000次循环之间。在另一个实施方案中，反电极层340和第二透明导电层350之间的粘附力可以是至少2J/m2，如通过楔形加载双悬臂梁(WL-DCB)测试测量的。
WL-DCB测试根据在“L.Alzate,Investigation experimentale de la theoriedu piegeage pour l'amelioration de l'energie d'adhesion des empilements decouches minces optiques,Ph.D.thesis,Paris 6(2012).”中概述的技术来测量界面断裂韧度。具体地，使用环氧胶将柜台玻璃胶粘到膜侧上的涂覆玻璃上以构建“夹层样品”。组件的边缘被抛光并且一侧被轻微地斜切以便获得易于打开的尖端。然后将样品安装在WL-DCB装置上。在该实验中，将剃刀刀片推入样品的侧面以便以受控方式打开样品。这导致在最弱界面处打开样品。在实验期间，刀片被水平地推动0.05mm步长。裂纹长度和裂纹开口通过用定位在样品顶部和侧面的数码相机拍照而获得。如M.Kanninen,An augmented doublecantilever beam model for studying crack propagation and arrest,InternationalJournal of fracture 9(1)(1973)83{92中所述，然后从裂纹开口、裂纹长度、玻璃厚度和玻璃杨氏模量计算界面韧度。
图4包括根据一个实施方案的另一电致变色装置400的图示。电致变色装置400可包括衬底410、第一透明导体层420、电致变色层430、电解质层435、反电极层440、第二透明导体层450和粘附层480。衬底410可类似于衬底110，第一透明导体层420可类似于第一透明导体层120，电致变色层430可类似于电致变色层130，电解质层435可类似于电解质层135，反电极层440可类似于反电极层140，并且第二透明导体层450可类似于第二透明导体层150。
在形成反电极层440之后，可以沉积粘附层480。在一个实施方案中，粘附层480可位于反电极层440和第二透明导电层450之间。在另一个实施方案中，粘附层480可位于反电极层440和第二锂沉积层之间。在又一个实施方案中，粘附层480可在反电极层440之后但在第二透明导电层450之前沉积。粘附层480可包含三价、四价或五价金属的氧化物或氮化物。在一个实施方案中，粘附层480可以包含TiO2、V2O3、Cr2O3、MnO2、FeO2、CoO2、Nb2O5、MoO3、RhO2、Ta2O5、WO3、IrO2、ZnO、ITO、Al2O3、SiO2、ZrO2、HfO2、另一种合适的金属氧化物等。在另一个实施方案中，粘附层480可以包含AlN、TiN、TaN、ZrN、HfN、另一种合适的金属氮化物等。在另一个实施方案中，粘附层480可具有介于1nm和100nm之间的厚度。在一个实施方案中，电致变色装置每表面积的横向电阻的数量级可以介于10-3Ω·cm2至10-9Ω·cm2之间，由RT＝ρd/A定义，其中d是厚度，ρ是电阻率，并且A是面积。粘附层480可具有可忽略的横向电阻。例如，50nm厚的粘附层480可以具有介于3×10-4Ω·cm2和1.5×10-5Ω·cm2之间的横向电阻。在另一个实施方案中，50nm厚的粘附层480可以具有介于3×10-4Ω·cm2和1.5×10-9Ω·cm2之间的横向电阻。在另一个实施方案中，3nm厚的粘附层480可以具有介于10×10-8Ω·cm2和3×10-8Ω·cm2之间的横向电阻。粘附层480还可改善电致变色装置的导电性。
形成电致变色装置400的过程可包括：在衬底410上沉积第一透明导电层420；在第一透明导电层420上沉积电致变色层430；在电致变色层430上沉积电解质层435；在电解质层435上沉积第一锂层；破坏真空；任选的焙烧步骤；在第一锂层上沉积反电极层440；在反电极层440上沉积粘附层480；在粘附层480上沉积第二锂层438；以及在第二锂层438上沉积第二透明导电层450。然后可加热层的堆叠以锂化电致变色堆叠。可选地，形成电致变色装置400的过程可包括在粘附层480和第二透明导电层450之间的第二锂沉积步骤。本发明人发现，电化学装置中最弱的界面位于反电极层440和第二透明导电层450之间。所述界面内的粘附层480增加反电极层440和第二透明导电层之间的粘附力。因此，粘附层480有助于降低电化学装置内层因机械应力而分离的可能性，并因此改善电致变色堆叠的寿命。在另一个实施方案中，形成电致变色装置400的过程可包括：在衬底410上沉积第一透明导电层420；在第一透明导电层420上沉积电致变色层430；在电致变色层430上沉积电解质层435；任选的破坏真空；任选的焙烧步骤；在第一锂层上沉积反电极层440；在反电极层440上沉积粘附层480；在反电极层440上沉积第一锂层；以及在第一锂层440上沉积第二透明导电层450。然后可加热层的堆叠以锂化电致变色堆叠。
粘附层480可形成为反电极层440之上的保形层。在一个实施方案中，可以通过原子层沉积(ALD)来形成粘附层480。在另一个实施方案中，可通过化学气相沉积(CVD)来形成粘附层480。可使用等离子体辅助技术或在没有等离子体辅助的情况下进行沉积。与CVD相比，ALD可以具有更好的厚度控制。因此，ALD非常适合于形成粘附层480。
图5是描绘用于形成根据本公开的一个实施方案的电致变色装置的过程500的流程图。图6A至图6G是根据本公开的一个实施方案的电致变色装置600在各个制造阶段的示意性截面图。电致变色装置600可与上述电致变色装置400相同。该过程可以包括提供衬底610。衬底610可类似于上述衬底410。在操作510处，可在衬底610上沉积第一透明导电层620，如图6A中所见。第一透明导电层620可类似于上述第一透明导电层420。在一个实施方案中，第一透明导电层620的沉积可以通过在介于5kW和20kW之间的功率下、在介于20℃和500℃之间的温度下、在包含氧和氩的溅射气体中以介于0.1m/分钟和0.5m/分钟之间的速率的溅射沉积来进行。在一个实施方案中，溅射气体包含介于40％和80％之间的氧以及介于20％和60％之间的氩。在一个实施方案中，溅射气体包含50％的氧和50％的氩。在一个实施方案中，溅射沉积的温度可介于23℃和350℃之间。在一个实施方案中，第一透明导电层620可在介于10kW和15kW之间的功率下通过溅射沉积来执行。
在一个实施方案中，中间层可沉积位于衬底610和第一透明导电层620之间。在一个实施方案中，中间层可包括隔热层，诸如抗反射层。抗反射层可包含氧化硅、氧化铌或它们的任何组合。在一个具体实施方案中，中间层可以是可用于帮助减少反射的抗反射层。抗反射层可以具有在下面层(下面层的折射率可以是大约2.0)和清洁、干燥的空气或惰性气体，诸如Ar或N2(许多气体具有大约1.0的折射率)之间的折射率。在一个实施方案中，抗反射层可以具有在1.4至1.6范围内的折射率。抗反射层可包括具有合适折射率的隔热材料。在一个具体实施方案中，抗反射层可以包含二氧化硅。抗反射层的厚度可以选择为薄的并且提供足够的抗反射性质。抗反射层的厚度可至少部分地取决于电致变色层630和反电极层640的折射率。中间层的厚度可以在20nm至100nm的范围内。
在操作520处并且如图6B中所见，可在第一透明导电层620上沉积电致变色层630。电致变色层630可类似于上述电致变色层430。在一个实施方案中，电致变色层630的沉积可通过在介于23℃和500℃之间的温度下在包含氧和氩的溅射气体中溅射沉积钨来进行。在一个实施方案中，溅射气体包含介于40％和80％之间的氧以及介于20％和60％之间的氩。在一个实施方案中，溅射气体包含50％氧和50％氩。在一个实施方案中，溅射沉积的温度介于100℃和350℃之间。在一个实施方案中，溅射沉积的温度介于200℃和300℃之间。钨的额外沉积可在包含100％的氧的溅射气体中溅射沉积。
在操作530处并且如图6C中所见，可在电致变色层630上沉积电解质层635。电解质层635可类似于上述电解质层435。在一个实施方案中，电解质层635的沉积可以通过在介于5kW和12kW之间的功率下溅射沉积二氧化硅、锂来进行。在一个实施方案中，功率是脉冲的。在另一个实施方案中，溅射靶可旋转至远离衬底的位置。电解质层的沉积可以在介于23℃和500℃之间的温度下在包含氧和氩的溅射气体中进行。在一个实施方案中，溅射沉积的温度介于150℃和450℃之间。在另一个实施方案中，电解质层635的沉积可在溅射气体中进行，该溅射气体包含介于0％和5％之间的氧以及介于100％和95％之间的氩。在一个实施方案中，溅射气体包含介于40％和80％之间的氧以及介于20％和60％之间的氩。在一个实施方案中，可沉积电解质层635以形成厚度介于1nm和12nm之间的层。在一个实施方案中，该金属层可以具有不大于5nm的厚度，诸如不大于4nm、不大于3nm、不大于2nm或不大于1nm。
在操作540处，可发生第一锂层636沉积。在一个实施方案中，锂层636可溅射在电解质层635的顶部上。如稍后将讨论的，在烧制步骤期间，锂层636可以扩散到反电极层640中。反电极层640的锂化可在沉积任何后续层(诸如第二电极层660)之前完成。在一个实施方案中，在电解质层635上溅射额外的锂之后，层的堆叠可破坏真空。在另一个实施方案中，锂化可以在受控环境中进行，不破坏真空，而是通过将氧化剂引入受控环境中。
在一个实施方案中，衬底610、第一透明导电层620、电解质层635和电致变色层630可在大气空气中在介于23℃和500℃之间的温度下加热1分钟和30分钟之间。换句话说，衬底和后续沉积层可能在被加热之前破坏真空。在一个实施方案中，衬底和后续层可以在大气空气中加热1分钟和5分钟之间。衬底610、第一透明导电层620、电解质层635和电致变色层630可以在后续层的沉积之前被等离子体源加热。在一个实施方案中，衬底610、第一透明导电层620、电解质层635和电致变色层630可在介于200℃和500℃之间的温度下加热。
在操作550处，并且如图6D中所见，在加热这些层之后，可在锂层636上沉积反电极层640。反电极层640可类似于上述反电极层440。在一个实施方案中，反电极层640的沉积可通过在介于20℃和50℃之间的温度下在包含氧和氩的溅射气体中溅射沉积钨、镍和锂来进行。在一个实施方案中，溅射气体包含介于60％和80％之间的氧以及介于20％和40％之间的氩。在一个实施方案中，溅射沉积的温度介于22℃和32℃之间。
在操作560处，并且如图6E中所见，粘附层680可沉积在反电极层640上。粘附层680可以类似于粘附层480。所述界面内的粘附层480增加反电极层640和第二透明导电层650之间的粘附力。因此，粘附层680有助于降低电化学装置内层因机械应力而分离的可能性，并因此改善电致变色堆叠的寿命。粘附层680可形成为反电极层640之上的保形层。粘附层680提高反电极层640与第二透明导电层650的粘附力，并且使锂迁移到反电极层640。在一个实施方案中，可以通过原子层沉积(ALD)来形成粘附层680。在另一个实施方案中，可通过化学气相沉积(CVD)来形成粘附层680。可使用等离子体辅助技术或在没有等离子体辅助的情况下进行沉积。与CVD相比，ALD可以具有更好的厚度控制。因此，ALD非常适合于形成粘附层680。
在操作570处，并且如图6F中所见，可发生第二锂层638沉积。在一个实施方案中，锂层638可溅射在粘附层680的顶部上。第二锂层638可类似于第一锂层636。粘附层680可允许锂从第二锂层638迁移到反电极层640中。在操作580处，第二透明导电层650可以沉积在第二锂层638上。第二透明导电层650可类似于上述第二透明导电层450。在一个实施方案中，第二透明导电层650的沉积可通过在介于5kW和20kW之间的功率下、在介于20℃和50℃之间的温度下、在包含氧和氩的溅射气体中的溅射沉积来进行。在一个实施方案中，溅射气体包含介于1％和10％之间的氧以及介于90％和99％之间的氩。在一个实施方案中，溅射气体包括8％的氧和92％的氩。在一个实施方案中，溅射沉积的温度介于22℃和32℃之间。在一个实施方案中，衬底610、第一透明导电层620、电致变色层630、电解质层635、第一锂层636、反电极层640、粘附层680、第二锂层638和第二透明导电层650可在介于300℃和500℃之间的温度下加热2分钟和10分钟之间。在一个实施方案中，在介于500℃和450℃之间的温度下加热堆叠。在一个实施方案中，衬底610、第一透明导电层620、电致变色层630、电解质层635、第一锂层636、反电极层640、粘附层680、第二锂层638和第二透明导电层650可在介于300℃和500℃之间的温度下加热2分钟和10分钟之间。在一个实施方案中，在介于500℃和450℃之间的温度下加热堆叠。当加热堆叠时，沉积在电解质层635和反电极层640之间的锂层636可扩散到反电极层640中，从而形成锂化反电极层641，如图6G中所见。
在一个实施方案中，可在第二透明导电层650上沉积附加层。任何电化学装置可随后作为隔热玻璃单元的一部分进行加工。随着时间的推移以及在由机械应力引起的反复磨损之后，电化学装置内的层可开始分离和劣化。本发明人发现，通常最易劣化的界面位于反电极层和第二透明导电层之间。因此，随着时间的推移，这两层之间的界面开始劣化，导致电化学装置失效。然而，通过制造如上所述的电化学装置，特别是具有粘附层680，反电极层和第二透明导电层之间的粘附力提高，同时保持在透明状态和着色状态之间切换所必需的离子迁移率。换句话说，保持了反电极层640的功能，同时提高了反电极层640与第二透明导电层650的粘附力。
不希望束缚于任何特定理论，通过在第二透明导电层650和反电极层640之间沉积粘附层680，电致变色装置改善了层之间的粘附力，并且因此能够起更长的作用并承受更高的机械阻力。在一个实施方案中，电致变色堆叠可在类型2缺陷形成之前在尼龙刷测试中经历2,000次循环和10,000次循环之间。在另一个实施方案中，反电极层340和第二透明导电层350之间的粘附力可以是至少2J/m2，如通过WL-DCB测试测量的。
图7是根据本公开的实施方案的隔热玻璃窗单元700的示意图。隔热玻璃单元700可包括第一面板705、联接到第一面板705的电化学装置720、第二面板710以及位于第一面板705和第二面板710之间的间隔件715。第一面板705可以是玻璃面板、蓝宝石面板、氮氧化铝面板或尖晶石面板。在另一个实施方案中，第一面板可包含透明聚合物，诸如聚丙烯酸化合物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚醚、聚乙烯、聚酰亚胺、聚砜、多硫化物、聚氨酯、聚乙酸乙烯酯、另一种合适的透明聚合物或上述物质的共聚物。第一面板705可以是或可以不是柔性的。在一个具体实施方案中，第一面板705可为浮法玻璃或硼硅酸盐玻璃并且具有在2mm到20mm厚范围内的厚度。第一面板705可以是热处理、热强化或退火的面板。在一个实施方案中，电化学装置720联接到第一面板705。在另一个实施方案中，电化学装置720位于衬底725上并且衬底725联接到第一面板705。在一个实施方案中，层压夹层730可设置在第一面板705和电化学装置720之间。在一个实施方案中，层压夹层730可设置在第一面板705和包括电化学装置720的衬底725之间。电化学装置720可位于衬底725的第一侧721上，并且层压夹层730可联接到衬底725的第二侧722。第一侧721可平行于第二侧722并且与该第二侧相背对。
第二面板710可以是玻璃面板、蓝宝石面板、氮氧化铝面板或尖晶石面板。在另一个实施方案中，第二面板可包含透明聚合物，诸如聚丙烯酸化合物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚醚、聚乙烯、聚酰亚胺、聚砜、多硫化物、聚氨酯、聚乙酸乙烯酯、另一种合适的透明聚合物或上述物质的共聚物。第二面板可以是或可以不是柔性的。在一个具体实施方案中，第二面板710可为浮法玻璃或硼硅酸盐玻璃并且具有在5mm到30mm厚范围内的厚度。第二面板710可以是热处理、热强化或退火的面板。在一个实施方案中，间隔件715可位于第一面板705和第二面板710之间。在另一个实施方案中，间隔件715位于衬底725和第二面板710之间。在又一个实施方案中，间隔件715位于电化学装置720和第二面板710之间。
在另一个实施方案中，隔热玻璃单元700还可包括附加层。隔热玻璃单元700可包括第一面板705、联接到第一面板705的电化学装置720、第二面板710、位于第一面板705和第二面板710之间的间隔件715、第三面板以及位于第一面板705和第二面板710之间的第二间隔件(未示出)。在一个实施方案中，电化学装置可位于衬底上。可以使用层压夹层将衬底联接到第一面板。第一间隔件可位于衬底和第三面板之间。在一个实施方案中，衬底在一侧联接到第一面板并且在另一侧与第三面板间隔开。换句话说，第一间隔件可以位于电化学装置和第三面板之间。第二间隔件可以位于第三面板和第二面板之间。在此类实施方案中，第三面板位于第一间隔件和第二间隔件之间。换句话说，第三面板在第一侧联接到第一间隔件并且在与第一侧相背对的第二侧联接到第二间隔件。
许多不同方面和实施方案都是可能的。下文描述了那些方面和实施方案中的一些。在阅读本说明书之后，技术人员将理解，那些方面和实施方案仅是示例性的并且不限制本发明的范围。示例性实施方案可以根据如下列出的项目中的任一者或多者。
实施方案1.一种形成电致变色装置的方法，包括：在衬底上沉积第一透明导电层；沉积第二透明导电层；在该第一透明导电层和该第二透明导电层之间沉积电致变色层；在该第一透明导电层和该第二透明导电层之间沉积反电极层；在该电致变色层和该反电极层之间沉积电解质层；沉积至少一种移动元素，其中该移动元素不直接沉积在该电致变色层或该反电极层上；以及加热该第一透明导电层、该电致变色层、该移动元素、该反电极层、该电解质层和该第二透明导电层以形成电致变色堆叠。
实施方案2.一种电致变色装置，包括：第一透明导电层；第二透明导电层；位于该第一透明导电层和该第二透明导电层之间的电致变色层；位于该第一透明导电层和该第二透明导电层之间的反电极层；和位于该电致变色层和该反电极层之间的电解质层，其中该电致变色装置能够在类型2缺陷形成之前在尼龙刷测试中经历至少2000次循环，并且其中该电致变色装置是功能性的。
实施方案3.一种形成电致变色装置的方法，包括：沉积第一透明导电层；在该第一透明导电层之上沉积电致变色层；在该电致变色层之上沉积电解质层；在该电解质层之上沉积至少一种移动元素；在至少一个移动元素锂层之上沉积反电极层；在该反电极层之上沉积第二透明导电层；以及加热该第一透明导电层、该电致变色层、该电解质层、该至少一个移动元素锂层、反电极层和该第二透明导电层以形成电致变色堆叠，其中在形成该电致变色装置的该方法中仅进行至少一种移动元素的单次沉积。
实施方案4.一种通过包括以下步骤的过程制备的电致变色装置：沉积第一透明导电层；在该第一透明导电层之上沉积电致变色层；在该电致变色层之上沉积电解质层；在该电解质层之上沉积至少一种移动元素；在该至少一种移动元素之上沉积反电极层；在该反电极层之上沉积第二透明导电层；以及加热该第一透明导电层、该电致变色层、该电解质层、该至少一种移动元素、反电极层和该第二透明导电层以形成电致变色堆叠，其中该电致变色装置能够在类型2缺陷形成之前在尼龙刷测试中经历2000次循环。
实施方案5.一种形成电致变色装置的方法，包括：在衬底上沉积第一透明导电层；在该第一透明导电层之上沉积电致变色层；在该电致变色层之上沉积电解质层；在该至少一种移动元素之上沉积反电极层；在该反电极层之上沉积粘附层；在该反电极层之上沉积第二透明导电层；在该粘附层和该第二透明导电层之间沉积至少一种移动元素；以及加热该第一透明导电层、该电致变色层、该电解质层、该至少一种移动元素、反电极层和该第二透明导电层以形成电致变色堆叠，其中在形成该电致变色装置的该方法中仅进行至少一种移动元素的单次沉积。
实施方案6.一种通过包括以下步骤的过程制备的电致变色装置：沉积第一透明导电层；在该第一透明导电层之上沉积电致变色层；在该电致变色层之上沉积电解质层；在该至少一种移动元素之上沉积反电极层；在该反电极层之上沉积粘附层；在粘附层之上沉积第二透明导电层；在该粘附层和该第二透明导电层之间沉积至少一种移动元素；以及加热该第一透明导电层、该电致变色层、该电解质层、该至少一种移动元素、反电极层、该粘附层和该第二透明导电层以形成电致变色堆叠，并且其中该电致变色装置能够在类型2缺陷形成之前在尼龙刷测试中经历2000次循环。
实施方案7.一种电致变色装置，包括：第一透明导电层；第二透明导电层；位于该第一透明导电层和该第二透明导电层之间的电致变色层；位于该第一透明导电层和该第二透明导电层之间的反电极层；位于该电致变色层和该反电极层之间的电解质层；和位于该反电极层和该第二透明导电层之间的粘附层，其中该电致变色装置能够在类型2缺陷形成之前在尼龙刷测试中经历至少2000次循环，并且其中该电致变色装置是功能性的。
实施方案8.根据实施方案1、3或5中任一项所述的方法，其中移动金属包括选自由锂、钠、氢和银组成的组的材料。
实施方案9.根据实施方案8所述的方法，其中该第一透明导电层、该第二透明导电层或两者被锂化。
实施方案10.根据实施方案1所述的方法，还包括在该反电极层和该第二透明导电层之间沉积粘附层。
实施方案11.根据实施方案10所述的方法，其中第一移动金属直接沉积在该电解质层上。
实施方案12.根据实施方案11所述的方法，其中第二移动金属直接沉积在该粘附层上。
实施方案13.根据实施方案10所述的方法，该至少一种移动金属直接沉积在该粘附层上。
实施方案14.根据实施方案1所述的方法，其中该电致变色装置能够在类型2缺陷形成之前在尼龙刷测试中经历2000次循环。
实施方案15.根据实施方案1、3或5中任一项所述的方法，还包括在将该移动金属沉积在该电解质层之上之后破坏真空。
实施方案16.根据实施方案3或5中任一项所述的方法，还包括在任何后续层沉积之前加热该第一透明导电层、该电致变色层、该电解质层和该移动金属。
实施方案17.根据前述实施方案中任一项所述的电致变色装置或方法，其中在加热该第一透明导电层、该电致变色层、该电解质层、该移动金属、反电极层和该第二透明导电层之后，将该移动金属与该反电极层组合以形成该电致变色堆叠。
实施方案18.根据实施方案2、4、6或7中任一项所述的电致变色装置，或根据实施方案1、3或5中任一项所述的方法，其中该第二透明导电层与该反电极层直接接触。
实施方案19.根据实施方案6所述的电致变色装置或根据实施方案8至10所述的方法，其中该粘附层是保形的。
实施方案20.根据前述实施方案中任一项所述的电致变色装置或方法，其中该电致变色装置能够在类型2缺陷形成之前在该尼龙刷测试中经历2,000次循环和10,000次循环之间。
实施方案21.根据前述实施方案中任一项所述的电致变色装置或方法，还包括在该粘附层和该第二透明导电层之间的第二锂沉积。
实施方案22.根据前述实施方案中任一项所述的电致变色装置或方法，其中该粘附层具有在1nm至200nm范围内的厚度。
实施方案23.根据前述实施方案中任一项所述的电致变色装置或方法，其中该粘附层包含金属氧化物。
实施方案24.根据前述实施方案中任一项所述的电致变色装置或方法，其中该粘附层包括选自由TiO2、V2O3、Cr2O3、MnO2、FeO2、CoO2、Nb2O5、MoO3、RhO2、Ta2O5、WO3、IrO2、ZnO、ITO、Al2O3、SiO2、ZrO2、HfO2、AlN、TiN、TaN、ZrN、HfN以及它们的任何组合组成的组的材料。
实施方案25.根据前述实施方案中任一项所述的电致变色装置或方法，其中该粘附层具有介于10×10-9Ω·cm2和1.5×10-9Ω·cm2之间的横向电阻，由定义，其中d是厚度，/>是电阻率，并且A是面积。
实施方案26.根据前述实施方案中任一项所述的电致变色装置或方法，其中该粘附层具有介于10×10-8Ω·cm2和1.5×10-8Ω·cm2之间的横向电阻，由定义，其中d是厚度，/>是电阻率，并且A是面积。
实施方案27.根据前述实施方案中任一项所述的电致变色装置或方法，其中该粘附层具有介于3×10-4Ω·cm2和1.5×10-5Ω·cm2之间的横向电阻，由定义，其中d是厚度，/>是电阻率，并且A是面积。
实施方案28.根据前述实施方案中任一项所述的电致变色装置或方法，其中该电致变色材料包含WO3、V2O5、MoO3、Nb2O5、TiO2、CuO、Ni2O3、NiO、Ir2O3、Cr2O3、Co2O3、Mn2O3、混合氧化物(例如，W-Mo氧化物、W-V氧化物)、锂、铝、锆、磷、氮、氟、氯、溴、碘、砹、硼、含或不含锂的硼酸盐、含或不含锂的氧化钽、含或不含锂的镧系元素基材料、另一种锂基陶瓷材料或它们的任何组合。
实施方案29.根据前述实施方案中任一项所述的电致变色装置或方法，其中该衬底包含玻璃、蓝宝石、氧氮化铝、尖晶石、聚丙烯酸化合物、聚烯烃、聚碳酸酯、聚酯、聚醚、聚乙烯、聚酰亚胺、聚砜、多硫化物、聚氨酯、聚乙酸乙烯酯、另一种合适的透明聚合物、前述物质的共聚物、浮法玻璃、硼硅酸盐玻璃或它们的任何组合。
实施方案30.根据前述实施方案中任一项所述的电致变色装置或方法，其中该第一透明导电层包含氧化铟、氧化铟锡、掺杂的氧化铟、氧化锡、掺杂的氧化锡、氧化锌、掺杂的氧化锌、氧化钌、掺杂的氧化钌、银、金、铜、铝以及它们的任何组合。
实施方案31.根据前述实施方案中任一项所述的电致变色装置或方法，其中该第二透明导电层包含氧化铟、氧化铟锡、掺杂的氧化铟、氧化锡、掺杂的氧化锡、氧化锌、掺杂的氧化锌、氧化钌、掺杂的氧化钌以及它们的任何组合。
实施方案32.根据前述实施方案中任一项所述的电致变色装置或方法，其中阳极电化学层包含无机金属氧化物电化学活性材料，诸如WO3、V2O5、MoO3、Nb2O5、TiO2、CuO、Ir2O3、Cr2O3、Co2O3、Mn2O3、Ta2O5、ZrO2、HfO2、Sb2O3、含或不含锂的镧系元素基衬底、另一种锂基陶瓷材料、氧化镍(NiO、Ni2O3或二者的组合)和Li、氮、Na、H或另一种离子、任何卤素或它们的任何组合。
实施方案33.根据实施方案1、3或5中任一项所述的方法，其中在该电致变色层和该反电极层的该沉积之间不进行锂化。
实施方案34.根据实施方案2、4、6或7中任一项所述的电致变色装置，其中该电致变色装置在该电致变色层和该反电极层之间不包括锂层。
实施方案35.根据前述实施方案中任一项所述的电致变色装置或方法，其中该反电极层和该第二透明导电层之间的粘附力能够为至少2J/m2，如通过WL-DCB测试测量的。
需注意，并非需要以上在一般描述或示例中描述的所有活动，可能不需要特定活动的一部分，并且除了所描述的那些之外还可以执行一个或多个另外的活动。更进一步，列出活动的顺序不一定是执行活动的顺序。
为了清楚起见，本文在单独实施方案的上下文中描述的某些特征也可以在单个实施方案中组合提供。相反地，为了简洁起见在单个实施方案的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何子组合提供。此外，对范围中所述值的引用包括该范围内的每个值。
上文已经关于具体实施方案描述了益处、其他优点以及问题的解决方案。然而，益处、优点、问题的解决方案，以及可导致任何益处、优点或解决方案出现或变得更显著的任何特征不应被解释为任何或所有实施方案的关键、必需或必要的特征。
本文描述的实施方案的说明书和图示旨在提供对各种实施方案的结构的一般理解。说明书和图示并不旨在用作对使用本文所述的结构或方法的装置和系统的所有元件和特征的详尽和全面的描述。也可以在单个实施方案中组合地提供单独实施方案，并且相反地，为了简洁起见在单个实施方案的上下文中描述的各种特征也可以单独地或以任何子组合提供。此外，对范围中所述值的引用包括该范围内的每个值。仅在阅读了本说明书之后，许多其他实施方案对于技术人员而言可能是显而易见的。其他实施方案可被使用并从本公开得出，使得可以在不脱离本公开的范围的情况下进行结构替代、逻辑替代或另一改变。因此，本公开应被视为说明性的而非限制性的。

Claims (15)

1.一种电致变色装置，包括：
第一透明导电层；
第二透明导电层；
位于所述第一透明导电层和所述第二透明导电层之间的电致变色层；
位于所述第一透明导电层和所述第二透明导电层之间的反电极层；和
位于所述电致变色层和所述反电极层之间的电解质层，
其中所述电致变色装置能够在类型2缺陷形成之前在尼龙刷测试中经历至少2000次循环，并且其中所述电致变色装置是功能性的。
2.根据权利要求1所述的电致变色装置，还包括移动金属，并且其中在加热所述第一透明导电层、所述电致变色层、所述电解质层、所述移动金属、反电极层和所述第二透明导电层之后，将所述移动金属与所述反电极层组合以形成电致变色堆叠。
3.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述第二透明导电层与所述反电极层直接接触。
4.根据权利要求3所述的电致变色装置，还包括位于所述反电极层之上的粘附层，并且其中所述粘附层是保形的。
5.根据权利要求1所述的电致变色装置，其中所述电致变色装置能够在类型2缺陷形成之前在所述尼龙刷测试中经历2,000次循环和10,000次循环之间。
6.根据权利要求4所述的电致变色装置，还包括位于所述粘附层和所述第二透明导电层之间的第二锂层。
7.根据权利要求4所述的电致变色装置，其中所述粘附层具有介于1nm和200nm之间的厚度。
8.根据权利要求4所述的电致变色装置，其中所述粘附层包括选自由TiO2、V2O3、Cr2O3、MnO2、FeO2、CoO2、Nb2O5、MoO3、RhO2、Ta2O5、WO3、IrO2、ZnO、ITO、Al2O3、SiO2、ZrO2、HfO2、AlN、TiN、TaN、ZrN、HfN以及它们的任何组合组成的组的材料。
9.根据权利要求4所述的电致变色装置，其中所述粘附层具有介于10×10-9Ω·cm2和1.5×10-9Ω·cm2之间的横向电阻，如由RT＝pd/A定义，其中d是厚度，p是电阻率，并且A是面积。
10.一种通过包括以下步骤的过程制作的电致变色装置：
沉积第一透明导电层；
在所述第一透明导电层之上沉积电致变色层；
在所述电致变色层之上沉积电解质层；
在所述电解质层之上沉积至少一种移动元素；
在所述至少一种移动元素之上沉积反电极层；
在所述反电极层之上沉积第二透明导电层；以及
加热所述第一透明导电层、所述电致变色层、所述电解质层、所述至少一种移动元素、反电极层和所述第二透明导电层以形成电致变色堆叠，其中所述电致变色装置能够在类型2缺陷形成之前在尼龙刷测试中经历2000次循环。
11.根据权利要求10所述的电致变色装置，其中所述电致变色装置在所述电致变色层和所述反电极层之间不包括锂层。
12.根据权利要求10所述的电致变色装置，还具有粘附力，其中所述反电极层和所述第二透明导电层之间的粘附力能够为至少2J/m2，如通过WL-DCB测试测量的。
13.一种形成电致变色装置的方法，包括：
在衬底上沉积第一透明导电层；
沉积第二透明导电层；
在所述第一透明导电层和所述第二透明导电层之间沉积电致变色层；
在所述第一透明导电层和所述第二透明导电层之间沉积反电极层；
在所述电致变色层和所述反电极层之间沉积电解质层；
沉积至少一种移动元素，其中所述移动元素不直接沉积在所述电致变色层或所述反电极层上；以及
加热所述第一透明导电层、所述电致变色层、所述移动元素、所述反电极层、所述电解质层和所述第二透明导电层以形成电致变色堆叠。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括在所述反电极层和所述第二透明导电层之间沉积粘附层。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述电致变色装置能够在类型2缺陷形成之前在尼龙刷测试中经历2000次循环。
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