[發明專利]一種新型電致變色器件及其制備方法

有效

• 申請號: 202010791053.5
• 申請日: 2020-08-07
• 公開（公告）號: CN111880348B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 肖秀娣;劉楊彪;王濟熙;蔡雪松;盛貴章;徐剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院廣州能源研究所
• 主分類號: G02F1/153
• 分類號: G02F1/153;G02F1/1524;G02F1/1523;C23C14/35;C23C14/28;C23C14/24;C23C14/20;C23C14/08
• 代理公司: 廣州科粵專利商標代理有限公司 44001
• 代理人: 方燕;莫瑤江

本發明公開了一種新型電致變色器件及其制備方法。該電致變色器件，包括七層結構，依次為第一基底、第一導電層、電致變色層、電解質層、離子儲存層、第二導電層和第二基底，第一導電層與電致變色層形成第一核殼結構，離子儲存層與第二導電層形成第二核殼結構，第一核殼結構和第二核殼結構相互穿插形成插指結構。本發明利用傾斜沉積技術制備的多孔陣列結構和核殼結構來改善響應時間和穩定性的方法，設計了以多孔導電層為核，電致變色層和離子儲存層分別為殼層的多孔陣列，通過插指組合，再注入液態電解質，實現電致變色器件的多單元分割，在提高反應速度的同時，降低了響應時間和電壓，同時提高了電致變色器件的穩定性。

技術領域

本發明涉及電致變色器件技術領域，具體涉及一種新型電致變色器件及其制備方法。

背景技術

在我國，建筑能耗占社會總能耗的30％左右，其中采暖和空調的能耗占建筑能耗的55％。在現代建筑中，玻璃占外墻的面積比例越來越大，據測算通過玻璃窗進行的熱傳遞在冬夏季節分別占48％和71％，因此，門窗節能將對降低建筑能耗具有明顯的效果。

以變色為工作原理的智能窗是近年新興的門窗節能技術，如熱色智能窗，電色智能窗，氣色智能窗等。電致變色智能窗是通過在低的直流電壓下，電色層薄膜在離子的嵌入和遷出時對光具有不同的吸收能力，從而實現對太陽光的調節，以達到智能隔熱的目的。電致變色玻璃一般由五層結構組成，即透明導電層，電色層，電解質層，離子儲存層，透明導電層。電致變色器件存在變色速度慢和循環穩定性差的缺點，這主要由電致變色器件本身的特點所決定，目前的電致變色薄膜的微觀結構比較致密，這種致密的結構不利于電解液中離子的遷移，電化學反應慢導致變色速度比較慢。另外，金屬氧化物電致變色材料在變色循環過程由于離子的嵌入和脫出會導致體積膨脹，產生的內應力致使薄膜脫落，降低了循環穩定性。雖然通過摻雜降低電致變色材料禁帶寬度和結晶度的方法，可以在一定程度上提高電致變色速度，但是效果非常有限，制備多孔微納結構被認為是一種比較實用的方法，但是目前都是通過化學法來實現多孔微納結構，反應時間較長，薄膜一般為晶態，結構可控性差的特點。

發明內容

本發明提供了旨在針對現有技術存在的問題，提供一種新型電致變色器件及其制備方法，本發明利用傾斜沉積技術制備的多孔陣列結構和核殼結構來改善響應時間和穩定性的方法，設計了以多孔導電層為核，電致變色層和離子儲存層分別為殼層的多孔陣列，通過插指組合，再注入液態電解質，實現了電致變色器件的多單元分割，在提高反應速度的同時，降低了響應時間和電壓，同時提高了電致變色器件的穩定性。

本發明提供了一種新型電致變色器件，包括七層結構，依次為第一基底、第一導電層、電致變色層、電解質層、離子儲存層、第二導電層和第二基底，第一導電層與電致變色層形成第一核殼結構，離子儲存層與第二導電層形成第二核殼結構，第一核殼結構和第二核殼結構相互穿插形成插指結構，電解質層貫穿設置于第一核殼結構和第二核殼結構中。第一基底或第二基底為柔性或剛性的透明基底。

本發明通過引入致密導電層和多孔導電層相結合的導電層結構，在保證電極的導電性的同時提高了電致變色器件內部的導電性。利用真空傾斜沉積技術制備具有多孔納米結構的導電層，具有孔隙率高，多孔結構排列規整，可膨脹空間大的優勢。通過制備過程中基底的傾斜角度和旋轉速度還可以控制納米陣列的間距，制備不同間距的多孔結構，然后在多孔結構上形成電致變色層和離子儲存層的核殼結構，進行插指疊放，注入液態電解質后，使得每對納米結構都形成一個完整的電致變色單元，極大的縮短了電致變色的反應時間和距離，從而提高變色速度改善變色效率，其疏松的結構給予離子嵌入和脫出時產生的應力以釋放的空間，避免了應體積膨脹和內應力導致的薄膜脫落問題，從根本上提高了循環的穩定性。此外，由于把電致變色薄膜分成了若干小的電致變色單元，著色電壓下降，耗能更低。

優選地，所述的第一導電層的材料選自ITO，FTO，AZO，Au，Ag和Cu中的一種或兩種，所述的第二導電層的材料選自ITO，FTO，AZO，Au，Ag和Cu中的一種或兩種。