一种全固态电致变色器件的制备方法及制得的电致变色玻璃的制作方法
【专利说明】
璃
技术领域
[0001 ] 本发明涉及电致变色领域，尤其是一种全固态电致变色器件的制备方法及制得的电致变色玻璃，与传统电致变色器件的制备技术相比，本发明不再沉积生长专门的离子传导层，通过在下极电致变色层上直接沉积生长上极电致变色层，再在上极电致变色层上沉积离子源，完全离子化后的上极电致变色层同时起到离子存储、离子传导和电致变色的作用，使得器件制备工艺简化，制备稳定性和良率得到提高。
【背景技术】
[0002]电致变色是指在外加电场的极性和强度变化作用下，材料发生可逆的氧化或还原反应，从而导致材料的颜色可以发生可逆的稳定的变化。利用该性能制备的电致变色玻璃能对太阳光的辐射进行智能调节，可选择性的吸收或反射外界的热辐射，降低建筑物的能耗，并解决日渐严重的城市光污染问题，代表着当今最先进的建筑节能玻璃技术。
[0003]传统的电致变色器件由底层导电层、电致变色层、离子传导层、离子存储层以及顶层导电层所构成，其中离子存储层又被称为辅助电极层或对电极层。在电场作用下，离子存储层的离子经由离子传导层进入电致变色层实现变色效应；加上反向电场，离子会离开电致变色层经由离子传导层回到离子存储层从而实现褪色。
[0004]目前生产的电致变色玻璃最小透过率能达到3%左右，作为窗玻璃使用，连续可调颜色和透过率，可明显减低炫光，提供美观舒适的工作环境或居住环境。目前，全固态电致变色玻璃多由物理气相沉积方法(比如磁控溅射)在玻璃基底上依次生长各个功能膜层来实现器件的制备，其制备过程成本高且无法实现很好的良率稳定性，特别是针对离子传导层而言，用磁控溅射生长膜厚只有几十个纳米的均匀且低缺陷离子传导层是很大的技术难题，而离子传导层的厚度增加，则将极大影响电致变色器件的变色速度。
【发明内容】
[0005]为了解决现有制备技术中均匀且低缺陷的离子传导层制备难题，本发明提供一种全固态电致变色器件的制备方法及制得的电致变色玻璃，采用两层电致变色层，下极电致变色层上直接沉积生长上极电致变色层，上极电致变色层上沉积离子源，通过热处理或者光处理完成器件的制备，包含底层透明导电层和顶层透明导电层在内，最终器件为四层结构，直接避免了离子传导层的制备，简化了制备工艺，提高了良率。
[0006]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:一种全固态电致变色器件的制备方法，在透明基体上依次沉积生长底层透明导电层、下极电致变色层、上极电致变色层和顶层透明导电层，其特征在于直接在下极电致变色层上沉积生长上极电致变色层，上极电致变色层制得后在上极电致变色层上沉积离子源，离子源为锂或者氧化锂或者过氧化锂中的一种或几种，离子源沉积后再沉积生长顶层透明导电层，顶层透明导电层沉积生长后通过热处理或光处理完成器件的制备。这里下极电致变色层是指生长在下面的那层电致变色层，上极电致变色层是指生长在上面的那层电致变色层。
[0007]在透明基体上沉积生长底层透明导电层、下极电致变色层、上极电致变色层和顶层透明导电层，上极电致变色层直接在下极电致变色层上沉积生长，上极电致变色层制得后在上极电致变色层上沉积离子源，离子源沉积后再沉积生长顶层透明导电层，顶层透明导电层沉积生长后经过热处理或光处理，使得上极电致变色层被充分离子化，且离子在上极电致变色层内分布足够均匀；另一方面，两层电致变色层的材料结构都在热处理或光处理的过程中得到调整，变得更致密，多数缺陷也得到自动修复；做为电致变色层，其致密性已经足够起到电子绝缘的功能，同时，由于材料本身的晶格空间，离子在其中又能有足够的自由移动传导。众所周知，在传统全固态电致变色器件制备中，离子传导层起到传导离子并且绝缘电子的作用，为此本发明的制备方法省去了离子传导层的沉积生长工序，从而也就避免了离子传导层的制备难题，使电致变色器件的制备工艺得到简化，制备成本得到降低，制备稳定性和良率得到极大的提尚。
[0008]两层电致变色层中，其中一层为阳极电致变色层，另一层为阴极电致变色层，阳极电致变色层在失去离子时变色，而阴极电致变色层在得到离子时变色，两层材料在同一次的加电压过程中，变色/褪色互补，可以互为离子存储层，器件变色/褪色性能得到提高。器件四层膜沉积生长可以是物理气相沉积，也可以是化学气相沉积，又或者是溶胶凝胶涂布，还可以针对不同的工序使用不同的方法。
[0009]作为优选，上极电致变色层上沉积的离子源在沉积过程中直接扩散进上极电致变色层内。离子源在沉积后，并不单独成为一层膜。
[0010]作为优选，沉积到上极电致变色层的离子源的量以完全离子化上极电致变色层为准。随着上极电致变色层被离子化，整个膜层的透过率会发生变化，透过率达到30-55%，确认为上极电致变色层完全被离子化，具体的透过率由上极电致变色层膜厚决定。
[0011 ] 作为优选，热处理是镀膜完成后加热退火完成，退火过程可以是真空退火，或者是大气退火，或者是真空退火与大气退火相结合；退火温度200-400°C，退火时间5-270min，真空退火时真空度为lCT5torr-lCr6to;r;r。
[0012]作为优选，光处理过程是用UV灯或者红外灯或者氙气灯照射，时间为30-240min，温度为 250-400 °C。
[0013]一种电致变色玻璃，包括透明基体、透明基体上沉积生长而成的底层透明导电层、底层透明导电层上沉积生长而成的下极电致变色层、下极电致变色层上沉积生长而成的上极电致变色层及离子化上电极电致变色层后在其上沉积生长的顶层透明导电层。
[0014]作为优选，底层透明导电层和顶层透明导电层选自金属氧化物、掺杂金属氧化物、导电的透明氮化物、透明的金属或合金中的一种，厚度为lO-lOOOnm，方阻为1~50 Ω / 口 ；金属氧化物可以是氧化铟、氧化铟锡、掺杂氧化铟、氧化锡、掺杂氧化锡、氧化锌、掺铝氧化锌、氧化钉中的一种或几种，氮化物可以是氮化钛、氮氧化钛、氮化钽、氧氮化钽中的一种；透明的金属可以是薄的金或银膜，或者是纳米银线形成的薄膜，或者是透明的金属栅格。
[0015]作为优选，下极电致变色层为阴极电致变色层，上极电致变色层为阳极电致变色层；或者下极电致变色层为阳极电致变色层，上极电致变色层为阴极电致变色层。
[0016]作为优选，阴极电致变色层可以是氧化钨、氧化铌、氧化钛、氧化钼、氧化铜、氧化铬、氧化锰、氧化钒、氧化钴、氧化镍中的一种或几种，或者是锂、钠、钾、钒或钛掺杂的各种氧化物中的一种或几种；阴极电致变色层的厚度为200-800nm。
[0017]作为优选，阳极电致变色层可以是金属氧化物或普鲁士蓝，金属氧化物可以是氧化隹凡、氧化银、氧化镲、氧化铱、氧化钴、氧化钼、氧化猛、氧化络、氧化错、氧化钟、氧化镲鹤、氧化镍钒、氧化镍锰、氧化镍铝中的一种或几种，阳极电致变色层的厚度为100-350nm。
[0018]本发明的有益效果是:上极电致变色层制得后在上极电致变色层上沉积适量的离子源，离子源沉积后再沉积生长顶层透明导电层，顶层透明导电层沉积生长后经过热处理或光处理，使得上极电致变色层能被充分均匀地离子化，同时上下两层电致变色层材料结构在热处理或光处理过程中得到调整修复，缺陷减少，电子绝缘性能和离子传导性能得到提高，在某种程度上可以取代离子传导层的功用，从而整个制备方法省去了离子传导层的沉积生长工序，也就避免了离子传导层的制备困难；另一方面，两层电致变色层在变色/褪色过程中互为补充，使电致变色器件的变色/褪色性能得到提高，同时电致变色器件的制备成本降低，制备稳定性和良率得到极大地提高。
【附图说明】
[0019]图1是本发明一种制备流程不意图；
图中:1、透明基体，2、底层透明导电层，3、下极电致变色层，4、上极电致变色层，5、离子源，6、顶层透明导电层。
【具体实施方式】
[0020]下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
[0021]一种全固态电致变色器件的制备方法(参见附图1)，在透明基体I上通过物理气相沉积方法生长底层透明导电层2，底层透明导电层上沉积生长下极电致变色层3，下极电致变色层上直接沉积生长上极电致变色层4，上极电致变色层上沉积离子源5，离