[發(fā)明專利]一種全固態(tài)電致變色器件的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910096737.7
• 申請(qǐng)日: 2009-03-16
• 公開（公告）號(hào): CN101510038A
• 公開（公告）日: 2009-08-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 涂江平;張俊;夏新輝;王秀麗
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G02F1/153
• 分類號(hào): G02F1/153;C03C17/34;C03C17/36
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司
• 代理人: 韓介梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種全固態(tài)電致變色器件的制備方法。?

背景技術(shù)

電致變色(Electrochromics，EC)是指材料的光學(xué)性能在外加電場(chǎng)的作用下發(fā)生可逆變化的現(xiàn)象。電致變色僅需要2V左右的電壓即可工作，開路狀態(tài)下可以保持原有著色或褪色狀態(tài)不變，因此耗能很少。電致變色器件(Electrochromicdevices，ECD)有望應(yīng)用在建筑智能窗戶，汽車防眩光后視鏡，無(wú)源和有源光子設(shè)備，顯示設(shè)備，變透過率眼鏡，汽車天窗，航天器的表面溫度控制，以及高分辨率醫(yī)療成像探測(cè)器等。電致變色器件依次由透明導(dǎo)電層、電致變色層、離子導(dǎo)電層、離子存儲(chǔ)層和透明導(dǎo)電層組成，透明導(dǎo)電層作為電極，起到傳導(dǎo)電子的作用，一般采用商業(yè)化生產(chǎn)的鍍銦錫氧化物薄膜(ITO)玻璃。電致變色層(EC)對(duì)整個(gè)電致變色智能窗的性能起決定性作用，伴隨著H/Li等小離子的注入或抽出，薄膜的光吸收特性發(fā)生可逆改變。目前電致變色層大多采用濺射技術(shù)制備的三氧化鎢(WO₃)，濺射技術(shù)所制備的膜層組織細(xì)密結(jié)合力好，成分可控，生產(chǎn)效率高，適宜大面積成膜。離子儲(chǔ)存層(IS)的功能是阻止離子在電極上的沉積，當(dāng)EC層被注入離子時(shí)，IS層供給離子到離子導(dǎo)電層，而EC層被抽出離子時(shí)，IS層將離子收集起來，以保持離子導(dǎo)電層的電中性。氧化鎳被證明是一種優(yōu)良的離子儲(chǔ)存層材料，目前，氧化鎳薄膜的制備方法主要是電子束蒸發(fā)法，但是蒸發(fā)法制備的薄膜膜層結(jié)合力差，均勻性差。離子導(dǎo)電層(IC)提供電致變色效應(yīng)所需離子的傳輸通道。ECD中傳統(tǒng)的離子導(dǎo)電層一般為液態(tài)電解質(zhì)，這類電解質(zhì)存在器件封裝、液體的凍結(jié)、副反應(yīng)產(chǎn)物的累積等問題，因此人們研究了離子電導(dǎo)率高的固體材料來取代液體電解質(zhì)，但是還存在響應(yīng)速度慢，循環(huán)壽命低以及制造工藝復(fù)雜，成本高等缺點(diǎn)，阻礙了電致變色器件的大面積化、工業(yè)化生產(chǎn)。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是要提出一種工藝控制方便，制造成本較低，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的全固態(tài)電致變色器件的制備方法。?

本發(fā)明的全固態(tài)電致變色器件的制備方法，該器件依次由第一透明導(dǎo)電層、電致變色薄膜層、離子導(dǎo)電層、離子存儲(chǔ)薄膜層和第二透明導(dǎo)電層組成，透明導(dǎo)電層為ITO玻璃，制備方法包括以下步驟：?

1)以清潔的ITO玻璃為襯底，以純金屬鎢為靶材，以氬氣和氧氣為工作氣體，采用直流磁控濺射方法制備電致變色薄膜層。基本參數(shù)是：背底真空度為6.6×10^-3Pa，氬氣和氧氣的流量比例為2.0～3.0∶1，工作氣壓為2.1～3.5Pa，電壓為360～420V，偏壓為80～100V，襯底溫度為室溫～300℃，獲得ITO玻璃/電致變色薄膜層；?

2)將質(zhì)量為20～60份的硫酸鎳和10～20份的過硫酸鉀混合，加入到200～600份的去離子水中配制成溶液，室溫下攪拌均勻，將清潔的ITO玻璃置入溶液，然后倒入體積為前述溶液體積1/5～1/10的氨水，劇烈攪拌反應(yīng)5～15min，取出ITO玻璃，用去離子水沖洗數(shù)次，干燥后以2.5℃/min的速率升溫至250℃～300℃，在氬氣氣氛保護(hù)下煅燒1.5～3h，隨爐冷卻至室溫，得ITO玻璃/離子存儲(chǔ)薄膜層；?

3)以質(zhì)量為30～80份無(wú)水乙醇為溶劑，將40～50份一水合檸檬酸和20～30份正硅酸乙酯混合，加入1～10份的Li₂CO₃，攪拌均勻后加入80～100份乙二醇，在40～60℃溫度下攪拌1～3h，獲得離子導(dǎo)電層的前驅(qū)體溶膠；?

4)將步驟1)制備的ITO玻璃/電致變色薄膜層和步驟2)制備的ITO玻璃/離子存儲(chǔ)薄膜層復(fù)合，間隙在0.5mm～1mm之間，向間隙中注入步驟3)制備的溶膠，在60～80℃下干燥12～24h；或者將步驟1)制備的ITO玻璃/電致變色薄膜層和步驟2)制備的ITO玻璃/離子存儲(chǔ)薄膜層分別浸入步驟3)制備的溶膠，以0.5-1.0cm/min的速度提拉，在60～80℃下干燥1～1.5h，浸漬提拉數(shù)次，得到兩個(gè)半器件，然后將兩個(gè)半器件在60～80℃下加壓10～12h復(fù)合。?

本發(fā)明制得的器件與其他單一或復(fù)合的方法制備的電致變色器件相比，具有可見光透過率調(diào)節(jié)范圍大，響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。組成器件的各層成分和微觀結(jié)構(gòu)可控，制備工藝簡(jiǎn)單，易于推廣。?

附圖說明

圖1是全固態(tài)電致變色器件示意圖。?

具體實(shí)施方式

全固態(tài)電致變色器件如圖1所示，依次由第一透明導(dǎo)電層1、電致變色薄膜層2、離子導(dǎo)電層3、離子存儲(chǔ)薄膜層4和第二透明導(dǎo)電層5組成。?