一种改良型电控全固态智能调光装置的制作方法

本发明涉及一种改良型电控全固态智能调光装置，属于节能
技术领域：
。
背景技术：
：电致变色
技术领域：
内现有的常规固态电致变色系统，由包括透明基体在内的所谓“六层”基本模型架构：透明基体(1)/下透明电极层(2)/下电致变色层(3)/离子传导层(4)/上电致变色层(5)/上透明电极层(6)。以上模型中电致变色系统包括两层可逆氧化或还原态的材料，其中一种氧化态一般而言是透明的，另一种还原态一般而言是透明的，透明导电层与外部电源相连，施加在上下两层透明导电极之间的适当正相直流电压，离子储存层的离子被抽出，通过离子导体，进入电致变色层，实现无功耗记忆，当加上反电压后，电致变色层中离子被抽出，而后又进入储存层，玻璃恢复透明状；通过控制该产品透过率、颜色的不同变化，选择性地吸收或反射外界的热辐射和内部的热扩散。在一些应用领域，可采用两种基体组合的形式，每种基体可以保持部分电致变色功能，而整个调光变色系统是将两种基体结合而成。电致变色基本材料中，阴极变色材料非晶氧化钨最趋于实用，反电极一般采用与电致变色层互补的另一种电致变色材料，即如果变色层为阴极电致变色材料，则反电极用阳极电致变色材料。在外加电压作用下，阴极、阳极将会同时着色和退色，从而使着色态颜色更深而退色态透光率更高。这种互补变色的典型组合是WO-NiO，WO在还原态下着色，NiO在氧化态下着色，因而可使变色加深。同理，当WO处于氧化态时，NiO为还原态，从而可产生出高透过率的玻璃。另外固体离子导体也受到人们的极大关注，LiF、LiA1F4、LiN、LiA1C1等离子导体薄膜均具有较好的综合性能。技术实现要素：为解决原全固态智能调光产品生产成本高、全透光及变色时的颜色单一、视觉效果不佳、成品尺寸偏小、全透时透光率过低、导电膜需高温制备等问题，本发明提供一种改良型电控全固态智能调光装置，本发明通过优选的膜层材料、膜层结构、工艺方法，特别是增加了电介质复合强化层、电介质复合保护层，使可见光透过率得以提升，同时也增加了全透和变色时的色彩选择范围。为解决上述技术问题，本发明提供一种改良型电控全固态智能调光装置，其特征是，所述改良型电控全固态智能调光装置至透明基体自下而上呈层叠依次设置：透明基体、电介质复合强化层、下透明电极层、下电致变色层、离子传导层、上电致变色层、上透明电极层、电介质复合保护层。优选地，所述电介质复合强化层包括SiO2层、TiO2层、Si3N4层、Si2N2O层、ZnSnO2层、Nb2O5层、ZnO层、ZrO2层、NbZr层、BiO2层、Al2O3层、Cr2N层中的其中一种或几种。优选地，所述电介质复合保护层包括TiO2层、Cr2N层、ZnSnO2层、ZnO层、ZrO2层、NbZr层、Si3N4层、SiO2层、Si2N2O层、BiO2层、Al2O3层、Nb2O5层、Cr层、Al层、Pd层中的其中一种或几种。优选地，所述下透明电极层包括氧化物掺杂或金属掺杂或无掺杂的FTO层、ATO层、ITO层、Ag层、Au层、Cu层、AZO层、GZO层、GXO层、Al层、Cr层、Pt层中的至少其中之一。优选地，所述上透明电极层包括氧化物掺杂或金属掺杂或无掺杂的Cr层、Al层、ITO层、Ni层、FTO层、Au层、ATO层、Ag层、Cu层、AZO层、Pt层中的至少其中之一。优选地，所述下电致变色层包括WO3层、Ta2O5层、V2O5层、MoO3层、Nb2O5层、TiO2层、Ir2O3层中的至少其中之一。优选地，所述下电致变色层包括氧化物掺杂的WO3层、Ta2O5层、V2O5层、MoO3层、Nb2O5层、TiO2层、SnO2层中的至少其中之一。优选地，所述离子传导层包括固态锂盐之LiTaO3层、Li3N层、LiNbO3层、LiBO2层、LiF层、LiA1F4层、LiA1C1层、LiPON层中的其中一种或几种。优选地，所述上电致变色层包括NiOx层、Ir2O3层、Rh2O3层、CoO2层、InN层中的至少其中之一。优选地，所述上电致变色层包括氧化物掺杂的NiOx层、Ir2O3层、Rh2O3层、CoO2层中的一种或几种。优选地，所述NiOx中的x是不同于氧化镍NiO的化学计量数，NiOx具体取值范围：0<x<1，或0.2<x<0.9，或0.4<x<0.8。优选地，所述透明基体为玻璃、PMMA、PC、PET的至少其中之一。优选地，所述电介质复合强化层厚度为60～100nm，下透明电极层厚度为50～150nm，下电致变色层厚度为200～400nm，离子传导层厚度为10～2000nm，上电致变色层厚度为150～350nm，上透明电极层厚度为50～250nm，电介质复合保护层厚度为50～150nm。优选地，所述下透明电极层与上透明电极层的电阻均小于20Ω。优选地，还包括低辐射功能膜、防晒功能膜、疏水功能膜、亲水功能膜、减反射功能膜、电磁屏蔽功能膜、抗尘土光催化功能膜的其中之一或者其组合。优选地，所述改良型电控全固态智能调光装置的光热比为4.0～7.8。优选地，所述电介质复合强化层、下透明电极层、下电致变色层、离子传导层、上电致变色层、上透明电极层、电介质复合保护层均采用真空磁控溅射工艺制备。优选地，所述真空磁控溅射工艺采用双交流旋转阴极、双交流平面阴极、双直流平面阴极、单直流平面阴极、单直流旋转阴极的至少其中之一在氩氧、氩氮或氩氧氮氛围中沉积成膜。优选地，所述下透明电极层与上透明电极层均采用真空高温退火工艺制备。本发明还提供一种玻璃窗，其特征是，所述玻璃窗具有上述的改良型电控全固态智能调光装置。本发明所达到的有益效果：本发明通过优选的膜层材料、膜层结构、工艺方法，特别是增加了电介质复合强化层、电介质复合保护层，使可见光透过率得以提升，同时也增加了全透和变色时的色彩选择范围。附图说明图1是改良型电控全固态智能调光装置基本结构示意图；图2是改良型电控全固态智能调光装置膜层制程示意图；图3是改良型电控全固态智能调光制成品实施例一和二的结构示意图；图4是改良型电控全固态智能调光制成品实施例三和四的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。如图1所示，一种改良型电控全固态智能调光装置，至透明基体1自下而上呈层叠依次设置：透明基体1、电介质复合强化层2、下透明电极层3、下电致变色层4、离子传导层5、上电致变色层6、上透明电极层7、电介质复合保护层8。透明基体1可选用玻璃、PMMA、PC、PET等各类透明基材，优选玻璃基材，包括汽车级镀膜板、太阳能超白板、有色玻璃等各类功能性玻璃原板。电介质复合强化层2可导电或绝缘；具有可见光增透或反射功能。所述电介质复合强化层2包括SiO2层、TiO2层、Si3N4层、Si2N2O层、ZnSnO2层、Nb2O5层、ZnO层、ZrO2层、NbZr层、BiO2层、Al2O3层、Cr2N层中的其中一种或几种。电介质复合强化层2厚度为10～150nm，优选40～120nm，更优选60～100nm。下透明电极层3具有高导电性和低可见光吸收性；有反射需求时，可选用金属性能材料。所述下透明电极层3电阻小于20Ω。所述下透明电极层3包括氧化物掺杂或金属掺杂或无掺杂的FTO层、ATO层、ITO层、Ag层、Au层、Cu层、AZO层、GZO层、GXO层、Al层、Cr层、Pt层中的至少其中之一。下透明电极层3的厚度10～600nm，优选30～300nm，更优选50～150nm。下电致变色层4为改进界面性能、提高耐用性，可添加非变色或/和电解性质材料；由添加产生的多层或材料因为不参与离子传导不定义为电解质。所述下电致变色层4包括氧化物掺杂或无掺杂的WO3层、Ta2O5层、V2O5层、MoO3层、Nb2O5层、TiO2层、Ir2O3层、SnO2层中的至少其中之一。下电致变色层4厚度为100～800nm，优选150～600nm，更优选200～400nm。离子传导层5具有电子绝缘，离子传导功能；可见光吸收率低于6％；氮化态电解质可提高系统寿命，降低该膜层沉积难度。所述离子传导层5包括固态锂盐之LiTaO3层、Li3N层、LiNbO3层、LiBO2层、LiF层、LiA1F4层、LiA1C1层、LiPON层中的其中一种或几种。离子传导层5厚度为10～2000nm，优选50～300nm，更优选100～200nm。上电致变色层6与下电致变色层4在不同应用需求下位置可互换，以实现颜色互补和/或电荷平衡要求。所述上电致变色层6包括氧化物掺杂或无掺杂的NiOx层、Ir2O3层、Rh2O3层、CoO2层、InN层中的一种或几种。所述NiOx中的x是不同于氧化镍NiO的化学计量数，NiOx具体取值范围：0<x<1，优选0.2<x<0.9，更优选0.4<x<0.8。上电致变色层6厚度1～600nm，优选50～500nm，优选150～350nm。上透明电极层7具有高导电性和低可见光吸收性；有反射需求时，可选用金属性能材料。所述下透明电极层3的电阻小于20Ω。所述上透明电极层7包括氧化物掺杂或金属掺杂或无掺杂的Cr层、Al层、ITO层、Ni层、FTO层、Au层、ATO层、Ag层、Cu层、AZO层、Pt层中的至少其中之一。上透明电极层7厚度10～600nm，优选30～300nm，更优选50～250nm。电介质复合保护层8可导电或绝缘。所述电介质复合保护层8包括TiO2层、Cr2N层、ZnSnO2层、ZnO层、ZrO2层、NbZr层、Si3N4层、SiO2层、Si2N2O层、BiO2层、Al2O3层、Nb2O5层、Cr层、Al层、Pd层中的其中一种或几种，它们可单层或多层。电介质复合保护层8厚度1～200nm，优选20～180nm，更优选50～150nm。所述改良型电控全固态智能调光装置的光热比为4.0～7.8。基础靶位架构及工艺参数如图2所示，本发明还提供一种改良型电控全固态智能调光装置的制备方法，包括以下步骤：a.透明基体1经研磨、抛光后，清洗并干燥，在真空条件下加热；b.采用真空磁控溅射工艺在透明基体1上依次制备电介质复合强化层2、下透明电极层3、下电致变色层4、离子传导层5、上电致变色层6、上透明电极层7、电介质复合保护层8；c.经在线测试、成品检验合格后包装。所述真空磁控溅射工艺采用双交流旋转阴极、双交流平面阴极、双直流平面阴极、单直流平面阴极、单直流旋转阴极的至少其中之一在氩氧、氩氮或氩氧氮氛围中沉积成膜。所述下透明电极层3与上透明电极层7还可采用真空高温退火工艺制备。本发明还提供一种玻璃窗，所述玻璃窗具有上述的改良型电控全固态智能调光装置。实施例一使用本发明制成6mmEC+12A+6mm+12A+6mm(变色膜层在室外片的内面，内充惰性气体)结构的中空玻璃，测定的数据如下(玻璃为6mm普通白玻)：测试项目测试数据可见光透过率on/offT＝63％～5％太阳能得热系数(SHGC)0.50～0.08传热系数U值(W/m2·K)1.28最大尺寸(m2)3,300×6,000最低耗电量(Wh/m2)0.4实施例二使用本发明制成6mm+1.52SGP+6mmEC+12A+6mm(变色膜层在室外片的内面，内充惰性气体)结构的中空玻璃，测定的数据如下(玻璃为6mm普通白玻)：测试项目测试数据可见光透过率on/offT＝57％～3％紫外光透过率on/off3.9％～0.6％太阳能得热系数(SHGC)0.46～0.11传热系数U值(W/m2·K)1.10最大尺寸(m2)3,300×6,000最低耗电量(Wh/m2)0.35实施例三使用本发明制成6mm+1.52SGP+6mmEC+12A+6mm(变色膜层在室外片的内面，内充惰性气体)结构的胶合玻璃，测定的数据如下：测试项目测试数据可见光透过率on/offT＝52％～17％紫外光透过率on/off4％～0太阳能得热系数(SHGC)0.40～0.13传热系数U值(W/m2·K)1.13最大尺寸(m2)3,300×6,000耗电量(Wh/m2)0.5实施例四使用本发明制成6mm+1.52SGP+6mmEC+12A+6mm(变色膜层在室外片的内面，内充惰性气体)结构的胶合玻璃，测定的数据如下：本发明通过优选的膜层材料、膜层结构、工艺方法，特别是增加了电介质复合强化层、电介质复合保护层，使可见光透过率得以提升，同时也增加了全透和变色时的色彩选择范围。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本
技术领域：
的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。当前第1页1 2 3