DE3643691C1

DE3643691C1 - Thermalkontrollschicht

Info

Publication number: DE3643691C1
Application number: DE3643691A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl-Phys Dr Scherber; Thomas Dipl-Ing Dr Meisel; Walter Dipl-Ing Schwarzott
Original assignee: Dornier GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1986-12-20
Filing date: 1986-12-20
Publication date: 1992-03-05
Anticipated expiration: 2006-12-21
Also published as: GB2271832A; FR2670025A1; GB2271832B; GB8728484D0; FR2670025B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Steuern der Abgabe von Strahlungswärme nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2.

Der Wärmehaushalt eines Raumfahrzeuges wird im wesentlichen durch das Zusammenspiel dreier Effekte bestimmt: Äußere Einstrahlung, vorwiegend von der Sonne und der Erde, innere Wärmequellen, z. B. elektrische Geräte, und Wärmeabstrahlung in den Raum.

Diese Wärmeströme sind je nach Mission mehr oder weniger starken Schwankungen unterworfen, so daß besondere Regelmaßnahmen erforderlich sind, um die Temperaturen des Raumfahrzeuges in gewissen zulässigen Grenzen zu halten. Die Möglichkeiten zur Veränderung der Energieaufnahme und der inneren Wärmeentwicklung sind sehr beschränkt, die Regelung der Abstrahlleistung stellt somit die wichtigste und meist benützte Maßnahme zur Temperaturkontrolle dar. Dabei ist in Fällen mit Sonnen- oder Albedoeinstrahlung auf die Abstrahlfläche das Vorhandensein eines niedrigen Absorptionskoeffizienten für sichtbare Strahlung vorteilhaft oder sogar erforderlich.

Derzeit werden für diesen Zweck vor allem bewegte Elemente wie Blenden und Jalousien, Heatpipes mit variabler Leitfähigkeit oder Kompensationsheizer eingesetzt. Diese Lösungen sind teuer, hinsichtlich Gewicht, Energie- und Raumbedarf unbefriedigend und teilweise störanfällig.

Auch auf anderen Gebieten der Technik sind Flächen erwünscht, deren Wärmeabgabe steuer- und regelbar ist, z. B. als Oberflächen von Strahlungsschilden, Kühlern, Wärmetauschern oder Wärmekraftmaschinen. Ganz allgemein immer dort, wo Abwärme über Wärmestrahlung regelbar abgegeben werden soll, sei aus thermischen Prozessen, aus elektrischen Vorgängen oder seien es Reibungsverluste.

Aus der technischen Rundschau Nr. 20, 11. Mai 1976, Seite 9 sind transparente Keramiken für die Optik bekannt, deren Lichtdurchlässigkeit durch Anlegen einer elektrischen Spannung einstellbar.

Aus der DE-OS 24 42 998 ist eine Sichtscheibe mit Flüssigkristallschicht bekannt, deren Lichtdurchlässigkeit durch Anlegen einer Spannung veränderbar ist.

Die einstellbare Transparenz von Flüssigkristallen wird in der US-PS 44 75 031 für selbstabdunkelnde Fenster eingesetzt.

Aus der DE-PS 27 35 195 ist die Verwendung solcher Flüssigkristalle für blendfreie Rückspiegel für Fahrzeuge bekannt.

Aus der CH-PS 5 96 607 ist eine Vorrichtung zur Steuerung der Lichttransmission bekannt, die ein aktives Material in Form einer mit N-(p-Cyanophenyl) substituierten Verbindung mit mindestens zwei Stickstoff aufweisenden konjugierten Ringen enthält.

Die fünf vorgenannten Vorrichtungen arbeiten im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums; zur Regelung der Wärmeemission werden keine Lehren gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Steuern der Abgabe von Strahlungswärme zu schaffen, die es erlaubt, den Wärmeemissionsgrad von Strahlungsflächen ohne mechanisch bewegte Teile elektrisch zu steuern und die sich durch einfache, leichte Bauweise und geringen Leistungsbedarf auszeichnet. Bei Raumfahrtanwendungen soll gleichzeitig ein niedriger Absorptionsgrad für solare Strahlung erreicht werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 2 gelöst. Ausführungen der Erfindung sind Gegenstände von Unteransprüchen.

Grundidee ist die Veränderung des Wärmeemissionsgrades durch eine elektrische Steuerung. Dazu ist der emittierende Körper mit einer flächenhaften Anordnung von Zellen ausgestattet. Jede Zelle besteht aus einem System dünner Schichten auf einer geeigneten Unterlage, einer Kunststoff-Folie oder einer Platte und einem elektrischen Anschluß. Mit Hilfe elektrischer Spannungssignale können die ε-Werte der Zellen individuell eingestellt werden, so daß mehr oder weniger Wärme, abgegeben werden kann, obwohl sich die Zellen auf einem einheitlichen oder einem willkürlichen Temperaturniveau befinden.

Die erfindungsgemäße Lösung eignet sich zur automatischen Regelung des Thermalhaushaltes von Raumfahrzeugen.

Ganz allgemein kann mit der Erfindung die Wärmeabgabe über die Wärmestrahlung überall dort gesteuert oder geregelt werden, wo es auf eine rasche Änderung der thermischen Eigenschaften ankommt.

Strahlungsschilde, Wärmetauscher, Wärmekraftmaschinen, alle Maschinenteile, an denen Reibungswärme, Ohmsche oder Wirbelstromverluste über die Strahlung abzuführen sind, können solange sie ihre Betriebstemperatur noch nicht erreicht haben, wenig emittieren und wenn sie (zu) heiß sind auf höhere Emission umgeschaltet werden.

Der Mechanismus der erfindungsgemäßen ε-Steuerung beruht darauf, daß in der Nähe der Oberfläche eines Schichtsystems die Hochfrequenz-Leitfähigkeit einer Zone durch einen elektrochemischen Mechanismus variiert wird und dadurch eine Änderung des Wärmeemissionsgrades hervorgerufen wird. Die Steuerung der infrarot-optischen Wirkung wird durch zeitliche oder örtliche Veränderung der Dichte freier Elektronen erreicht, und zwar in einer Schichtzone, welche für die Wärmeemission des Systems verantwortlich ist.

Dabei werden zwei Formen der ε-Steuerung unterschieden:

1. Reversible Veränderung der aktiven Zone im Bereich hoher elektrischer Leitfähigkeit zwischen einem Zustand mit überwiegendem Absorptionscharakter und einem Zustand mit überwiegendem Reflexionscharakter ("Reflektorsteuerung").
2. Reversible Veränderung der aktiven Zone mit Bereich mäßiger Leitfähigkeit (z. B. <10 Ω^-1cm^-1) zwischen einem Zustand mit überwiegendem Absorptionscharakter und überwiegendem Transmissionscharakter ("Absorbersteuerung").

In den Fig. 1 und 2 sind diese beiden Prinzipien dargestellt. Die Grundkonfiguration enthält zur Realisierung der elektrischen Ansteuerung eine IR-transparente Frontelektrode 1 und eine dünne metallische Rückelektrode 2. Dazwischen befinden sich eine ionenleitende Schicht 3, 5 und eine steuerbare Schicht 4, 6. Die beiden Schaltzustände seien mit H (hohe Emission, ε→) und N (niedrige Emission, ε→0) bezeichnet. Bei der Reflektorsteuerung der Fig. 1 besteht die steuerbare Schicht 4 im Zustand H aus einem IR-absorbierenden oder -transparenten Material. Die Oberfläche strahlt abhängig von der Zelltemperatur T_Z mit einer Strahlungsdichte L≈εσ · T_Z⁴ (z. B. ε=0,8, σ=Stefan-Boltzmann Konstante).

Nach dem Schalten in Zustand N wird die steuerbare Schicht 4 hoch leitfähig und somit reflektierend. Die Eigenstrahlung der Zelle geht entsprechend zurück (z. B. ε=0,2).

Ähnlich arbeitet die Absorbersteuerung der Fig. 2. Dort ist die steuerbare Schicht 6 im Zustand N IR-transparent. Die Zelle besitzt ein niedriges ε, wegen der Transparenz der ionenleitenden Schicht 5 und der hohen Reflexion an der Rückelektrode 2. Durch den Schaltvorgang wird Schicht 6 IR-absorbierend (gepunktet gezeichnet) und ε steigt an.

Zur Einstellung der gewünschten Abstrahlleistung der gesamten Anordnung bieten sich zwei Varianten an. Zum einen wird die Abstrahlung direkt (analog) durch die Höhe des gewählten Emissionsgrads einer oder mehrerer Flächeneinheiten eingestellt. Die Steuerspannung wird aus einem Regelkreis, z. B. zur Thermostatisierung einer Komponente, geliefert. Die zweite Möglichkeit besteht darin, die Strahlungsfläche in mehrere kleinere Einheiten oder Zellen aufzuteilen, jede Zelle in zwei extremen ε-Werten zu schalten und die effektive, gesamte Abstrahlleitstung digital, das heißt durch die Anzahl der in einem bestimmten Zustand geschalteten Zellen, zu regeln.

Für die Forderung nach einem niedrigen solarem Absorptionsgrad des Systems bestehen folgende Lösungsmöglichkeiten: Das steuerbare Strahlungspanel wird nicht direkt an der Außenfläche des Raumfahrzeuges angebracht, sondern hinter einem dünnen Schirm, z. B. eine Metallfolie, welche außen weiß beschichtet und innen, dem Panel zugewandt, mit einer thermal hochabsorbierenden Oberfläche vorgesehen ist. Die Steuerfunktion (ε-Hub) wird durch diese zweite Ebene etwas eingeschränkt. Die niedrige Solarabsorberwirkung kann auch durch eine direkte Beschichtung der Strahlungsfläche mit einer Selektivschicht erreicht werden, welche eine hohe IR-Durchlässigkeit und zugleich einen hohen Reflexions- oder Remissionsgrad im solaren Spektralbereich besitzt. Beispiele für die Selektivschicht sind sehr dünne Metallfilme (Schichtdicke 50 bis 200 Å) aus Titan, Vanadium, Zirkonium, Mangan, Blei oder Molybdän, Interferenzfilter aus IR-transparenten Dielektrika und Anpassung auf hohe Reflexion bei λ=500 nm, sowie Mehrfachschichten oder pigmentierte Schichten aus zwei (oder mehr) transparenten Komponenten, welche im thermischen Infrarot identische, sonst verschiedene Brechungsindices besitzen.

Die weitere Beschreibung der Erfindung, insbesondere die stoffliche Realisierung des elektro-optischen Schaltvorgangs, wird anhand der Fig. 1 und 3 bis 5 gegeben.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Zelle. Auf einem geeigneten Träger, der hier nicht gezeigt ist, z. B. auf einer Kunststoffplatte oder Folie, wird zunächst eine leitfähige dünne Schicht aus Blei aufgebracht, die als Rückelektrode 2 dient. Die steuerbare Schicht 4 und die ionenleitende Schicht 3 bestehen hier aus Bleifluorid PbF₂ von insgesamt einigen Mikrometern Dicke, die Schicht 3 ist hier zur Steigerung der IR-Absorption mit Pigmenten aus Blei, Bleioxid oder anderen Substanzen versehen. Die Frontelektrode 1 besteht aus einem inerten, dünnen Halbleiterfilm z. B. aus Silizium, Indiumoxid, Zinnoxid, Bleioxid, Bleisulfid, mit einer genügenden Infrarottransparenz. Wird der Frontkontakt negativ vorgespannt, dann scheidet sich in der Schicht 4 eine metallische Bleischicht aus. Eine entsprechende Menge Blei geht dafür an der Rückelektrode 2 in PbF₂ über. Zum Steuern des ε-Wertes reicht die Erzeugung einer Metallschicht von 100 bis 300 Å Dicke. Die Höhe der Steuerspannung von typisch 1 bis 10 Volt bestimmt die Geschwindigkeit des Effektes. Der Vorgang läuft in der Größenordnung von Sekunden ab. Möglich ist es auch, die Schichten 3 und 4 identisch auszubilden. Frontseitig kann die Zelle durch eine IR-transparente Deckschicht oder eine Folie, z. B. Polyethylen geschützt werden.

Fig. 3 zeigt eine bezüglich Wirkung und Zyklenfestigkeit optimierte Ausführung, bei der die Bildung und Auflösung der Reflektorschicht homogen, also gleichmäßig über die Fläche verläfut. Dies wird dadurch erreicht, daß die Reaktionszone Pb/PbF₂ räumlich begrenzt ist. Die aktiven Zonen bestehen hier aus zwei dünnen Schichten 7 (PbF₂) und 8 (Pb) von einigen 100 Å Schichtdicke, welche durch eine selektiv ionenleitende Schicht (Festelektrolyt) oder eine ionenleitende Polymermembran 9 getrennt sind. Bei Verwendung eines Anionenleiters wie PbF₂ für die Schichten 7 und 8 muß die Schicht 9 für das bewegliche Anion, hier das Fluorion, durchlässig sein. Dafür eignen sich z. B. andere (bleifreie) fluoridische Ionenleiter, wie KBiF₄, BaF₂, SrF₂, Ba_1-xLa_xF_2+x und ähnliche Verbindungen.

Beim Schalten wandelt sich die PbF₂-Schicht 7 quantitativ in Pb 7′ um, beim Umpolen läuft die Reaktion in umgekehrter Richtung ab. Die Funktion der Rückelektrode 2 übernimmt eine gegen das Fluor-Ion inerte Metallschicht, wie Molybdän oder eine Halbleiterschicht, wie sie am Frontkontakt eingesetzt ist. Nicht gezeigt ist, daß die PbF₂/Pb-Zelle auch im Absorbermodus betrieben werden kann, wenn die PbF₂-Schicht 7 beim Herstellen wesentlich dicker als die Pb-Schicht 8 ausgeführt wird. Diese Unsymmetrie wirkt sich dergestalt aus, daß bei negativ gepoltem Frontkontakt das Blei in der PbF₂- Schicht dispersiv in Form von Körnern oder Whiskern ausfällt (Zustand H), während bei positivem Frontkontakt die rückwärtige dünne PbF₂-Schicht komplett zu Pb umgewandelt wird, so daß eine reflexionsfähige geschlossene Metallschicht entsteht (Zustand N). In diesem Fall muß die Schicht 9 IR- transparent sein.

Das System PbF₂/Pb steht hier stellvertretend für die Gruppe der festen Ionenleiter, die aus einer Verbindung mit einem stabilen Metall hervorgehen. Beispiele sind Anionenleiter wie Halogenverbindungen des Zinns, des Wismuths des Mangans, des Zirkoniums, sowie Kationenleiter vom Typ AgJ und ionenleitende Kupferhalogenide.

Fig. 4 und 5 zeigen andere Ausführungsformen der Erfindung die auf elektrisch leitfähigen Polymerschichten basieren, deren Leitfähigkeit durch elektrochemische Dotierung im Betrieb gesteuert werden kann. Beispiele sind Polypyrrol, Polyanilin und Polythiophen.

Fig. 4 zeigt den Aufbau für eine Reflektorsteuerung. Es werden zweckmäßigerweise zwei identische reaktionsfähige Polymerschichten 10 und 11 angrenzend an die beiden Elektroden eingesetzt. Dazwischen befindet sich ein Ionenleiter 12, der das zur Dotierung verwendete Ion übertragen kann. Dieser kann aus einem wäßrigen Elektrolyten, aus einem Festelektrolyten oder aus halbfesten, gelartigen Substanzen bestehen. Gut bewährt haben sich die Kombination von Polyanilinschichten, die durch Protonen dotierbar sind, mit Elektrolyten aus polymeren Sulfonsäuren, sowie Polypyrrolschichten in Kombination mit NaClO₄ oder LiClO₄-Elektrolyten und Dotierung durch Na⁺- oder Li⁺-Ionen.

Unter dem Einfluß des elektrischen Feldes ändert sich die Dotierung und damit die Leitfähigkeit der beiden aktiven Polymerschichten 10 und 11 wechselseitig. Im Zustand N in Fig. 4 links ist die frontseitige Polymerschicht hochleitfähig (metallähnlich), im Zustand H ist sie weniger leitfähig oder isolierend, so daß gegenüber Infrarotstrahlung mehr oder weniger starke absorbierende Wirkung auftritt.

Der Reflektormodus eignet sich nur für Polymere, welche tatsächlich eine metallähnliche Leitfähigkeit (z. B. besser als 10 Ω^-1cm^-1) annehmen können, um eine genügend hohe Reflektivität bzw. (niedrige Emissivität) zu erreichen. Modifikationen, welche nur mittlere Leitfähigkeit aufweisen und dafür im alternativen Schaltzustand in den IR-transparenten Bereich gelangen, werden besser im Absorbermodus betrieben.

Fig. 5 zeigt eine solche Ausführung einer Zelle, die im Absorbermodus betrieben wird. Hier wird die Reflektorwirkung im Zustand N durch eine zusätzliche Metallschicht 13 hinter der frontseitigen aktiven Polymerschicht 10 erzeugt. Diese Reflektorschicht muß mikroporös sein, um die Diffusion der Dotierionen nicht zu behindern, andererseits muß sie eine genügende Schichtdicke (bevorzugt <10 nm) und Geschlossenheit aufweisen, um die niedrigemittierende Wirkung aufrecht zu erhalten. Gute Ergebnisse können hier mit dünnen Edelmetallschichten aus Gold und Platin in Schichtdicken von 100 bis 300 Å erzielt werden. Für Systeme mit Protonendotierung eignen sich besonders gut Palladiumschichten aufgrund ihrer hohen Wasserstoffpermeabilität.

Statt der beschriebenen rückseitigen steuerbaren Polymerschicht 11 kann auch eine andere organische oder anorganische Ionenspeicherschicht vorgesehen sein, die die zur elektrochemischen Dotierung der steuerbaren Schichten 6 oder 10 notwendigen Ionen nach Bedarf speichert oder abgibt.

Die Herstellung der beschriebenen Schichtsysteme kann grundsätzlich nach bekannten Beschichtungsverfahren erfolgen. Für die Darstellung von Versuchzellen nach den Fig. 1 bis 5 wurden bisher folgende Verfahren erfolgreich eingesetzt: Die anorganischen Ionenleiter (PbF₂, AgJ u. a.) sowie Metallschichten (Pb, Mo, Au, Pt, Pd, Ag) wurden durch Hochvakuumbedampfung gewonnen. Für die Abscheidung transparenter Halbleiterschichten auf Basis Indium-Zinn-Oxid (ITO) wurde wie üblich das Kathodenzerstäuben (Sputtern) herangezogen. Die Polymerschichten wurden durch bekannte chemische und elektrochemische Verfahren erzeugt.

Zum Beispiel können homogene Schichten aus Polyanilin durch anodische Oxidation von Anilin aus einer sauren, wäßrigen Lösung bestehend aus H₂SO₄-NaSO₄, HCl-NH₄Cl oder HClO₄-NaClO₄ erzeugt werden. Typische Oxidationspotentiale sind 0,8 bis 1,2 V.

Polypyrrolschichten werden bevorzugt aus wasserfreien Elektrolyten polymerisiert, z. B. aus Et₄NBF₄ (Tetraethylammoniumfluorborat) in Acetonitril mit Pyrrol als Monomer. Die elektrochemische Polymerisation kann potentiostatisch (1,3-2 V), galvanostatisch (ca. 1 mA/cm²) oder mit einer dreieckförmigen Wechselspannung (0,2 . . . 2 V) erfolgen.

Bevorzugte Schichtdicken und Materialien sind Gegenstände von Unteransprüchen.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern der Abgabe von Strahlungswärme, für Kühler, Wärmetauscher oder Raumfahrzeuge, mit Zellen, deren Wärmeemissionsgrad unabhängig voneinander mittels elektrischer Ansteuerung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen aus einem Schichtsystem bestehen und die Hochfrequenzleitfähigkeit mindestens einer Schichtzone durch eine reversible elektrochemische Reaktion in der Zelle verändert werden kann, wobei die Zellen folgenden Aufbau haben:

a) eine durchgehende oder durchbrochene, infrarotdurchlässige Frontelektrode (1),
b) eine Rückelektrode (2),
c) eine steuerbare Schicht (4), die bevorzugt unmittelbar hinter der Frontelektrode (1) in mindestens einem Schaltzustand eine hohe elektrische metallähnliche Leitfähigkeit annehmen kann (Reflektorsteuerung) und
d) eine dahinterliegende infrarotabsorbierende, ionenleitende Schicht (3).

2. Vorrichtung zur Steuerung der Abgabe von Strahlungswärme für Kühler, Wärmetauscher oder Raumfahrzeuge mit Zellen, deren Wärmeemissionsgrad unabhängig voneinander mittels elektrischer Ansteuerung einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zellen aus einem Schichtsystem bestehen und die Hochfrequenzleitfähigkeit mindestens einer Schichtzone durch eine reversible elektrochemische Reaktion in der Zelle verändert werden kann, wobei die Zellen folgenden Aufbau haben:

a) eine infrarotdurchlässige Frontelektrode (1),
b) eine Rückelektrode (2),
c) eine steuerbare Schicht (6), die bevorzugt unmittelbar hinter der Frontelektrode (1) in mindestens einem Schaltzustand infrarotabsorbierend ist und in einem anderen Schaltzustand eine hohe Infrarotdurchlässigkeit annehmen kann (Absorbersteuerung) und
) eine dahinterliegende infrarotdurchlässige, ionenleitende Schicht(6).

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Schicht (4) aus einem anorganischen Ionenleiter besteht, der durch elektrochemische Reduktion und Oxidation unter Mitwirkung eines anorganischen Festelektrolyten oder einer ionenleitenden Polymermembran (ionenleitende Schichten 3 und 5) Ausscheidung und Auflösung metallischer Phasen zeigt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich eine zweite steuerbare Schicht (8) mit einer sehr geringen Schichtdicke vor der Rückelektrode (2) befindet und daß die steuerbare Schicht (7) an der Frontseite wesentlich dicker ausgebildet ist als die hintere dünne steuerbare Schicht (8).

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die steuerbare Schicht eine elektrisch leitfähige Polymerschicht (10) ist, deren Leitfähigkeit und Infrarotabsorptionsgrad durch elektrochemisches Dotieren unter Mitwirkung eines festen, halbfesten oder flüssigen Elektrolyten (12) stark verändert werden kann.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 2 und 5, gekennzeichnet durch eine zusätzliche dünne reflektierende Metallschicht (13) hinter der steuerbaren Polymerschicht (10), wobei die Metallschicht (13) ionenpermeabel ist und die dahinterliegende Ionenleiterschicht (12) nicht notwendigerweise infrarotdurchlässig sein muß.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine zusätzliche anorganische oder organische Ionenspeicherschicht (11) vor der Rückelektrode (2), wobei die Ionenspeicherschicht (11) die zur elektrochemischen Dotierung der steuerbaren Schicht (10) notwendigen Ionen nach Bedarf speichert oder abgibt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Schichtdicken:

- Frontelektrode (1): 0,1-0,5 µm
- steuerbare Schicht (4, 6, 10): 2-5 µm
- steuerbare dünne Schicht (8): 10-20 nm
- ionenpermeable reflektierende Schciht (13): <10 nm
- ionenleitende Schicht (3, 5, 9, 12): 5-10 µm
- Ionenspeicherschicht (11): 2-5 µm
- Rückelektrode (2): 0,1-1 µm.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten aus einem der folgenden Materialien besteht:

- Frontelektrode (1): In₂O₃: SnO₂ (=ITO), SnO₂, Si, Mo, ZnSe und andere Halbleiter
- steuerbare Schicht (4, 6, 7, 8, 10):PbF₂, AgJ, RbAg₄J₅, Polyanilin (Salz der Schwefelsäure), Polypyrrol, Polythiophen und andere leitfähige Polymere
- ionenpermeable reflektierende Schicht (13): Pd, Pt, Rh
- ionenleitende Schicht (3, 5, 9, 12): PbF₂, AgJ; RbAg₄J₅, polymere Sulfonsäuren, polymere Carbonsäuren, H₂SO₄ gepuffert HCl gepuffert, H₂ClO₄ gepuffert
- Ionenspeicherschicht (11): Polyanilin, Pd, Pt, Rh, ITO
- Rückelektrode (2): Ti, Mo, Pt, Pd, Pb, Ag, ITO.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu steuernde Strahlungsfläche in kleinere Einheiten oder Zellen aufgeteilt ist, jede Zelle in zwei ε-Zuständen schaltbar ist und die Höhe der insgesamt abgestrahlten Leistung durch die Anzahl der in einem Zustand befindlichen Zellen gesteuert wird.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu steuernde Strahlungsfläche vor Einstrahlung im kurzwelligen (solaren) Spektralbereich durch Einsatz eines Schirmes oder einer selektiv IR-durchlässigen Beschichtung geschützt ist.