[發明專利]一種無機全固態電致變色器件及其制備方法

有效

• 申請號: 202011269674.3
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112305828B
• 公開（公告）日: 2023-10-24
• 發明（設計）人: 任洋;劉榮欣;劉萍;賀海燕;趙高揚
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G02F1/1524
• 分類號: G02F1/1524;C03C3/16;C03C17/23;C03C17/34;C03C21/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 燕肇琪

本發明一種無機全固態電致變色器件的制備方法，具體步驟如下：步驟1，制備磷酸鹽質子導體層；步驟2，在磷酸鹽質子導體第一側表面制備WO₃電致變色薄膜層；步驟3，在磷酸鹽質子導體第二側表面制備Nb摻雜TiO₂離子存儲層薄膜層，得到產品A；步驟4，在產品A的WO₃電致變色薄膜層及Nb摻雜TiO₂離子存儲層薄膜層的外表面上分別制備一層ITO透明導電層薄膜層，得到產品B；步驟5，將步驟4制備得到的產品B在大氣氣氛中進行熱處理，熱處理溫度為300～400℃，熱處理時間為120～200分鐘。還提供了應用上述方法制備得到的一種無機全固態電致變色器件。該無機全固態電致變色器件具有良好的電致變色性能。

技術領域

本發明屬于電致變色技術領域，具體涉及一種無機全固態電致變色器件，還涉及一種無機全固態電致變色器件的制備方法。

背景技術

電致變色是指材料在外加電場作用下其顏色或光學屬性(吸光度/透過率/反射率等)發生穩定、可逆變化的現象。利用其材料制備的電致變色玻璃器件可以智能調控紫外光、可見光、近紅外的輻射，能夠選擇性地吸收或反射外界的熱輻射，能量損耗低，在智能窗、顯示器、汽車無眩后視鏡、航天器溫控調制等領域具有廣闊的應用前景。

電致變色器件一般由5層結構組成：透明導電層、電致變色層、電解質層、離子存儲層和透明導電層。其中電解質層也稱離子導電層，是電致變色器件的重要組成部分。它用來提供電致變色材料所需的補償離子，需要具有較高的離子電導率和較低的電子電導率。電致變色的電解質一般有三種形式：液態電解質、凝膠電解質以及固體電解質。其中，液態電解質(如LiCl O₄碳酸丙烯酸酯溶液等)具有較高的離子導電率，但是存在器件封裝難，易泄露的缺點。因此，目前常見的電解質為凝膠電解質或固體電解質。如2009.08.19公開的申請號為200910096737.7專利提出了一種全固態電致變色器件的制備方法，分別采用直流磁控濺射和化學鍍法在ITO玻璃上制備電致變色層及離子存儲層，然后在這兩個半器件之間注入由Li₂CO₃、正硅酸乙酯、乙醇等組分制備成的凝膠電解質前軀體溶膠，熱處理后獲得全固態器件，其器件具有可見光透過率調節范圍大，響應速度快等優點，制備工藝簡單，易于推廣。如2019.04.19公開的申請號為201910315706.X專利提出了一種全固態電致變色器件及其制備方法，采用ITO或FTO為透明導電層、摻雜金屬原子的氧化鎢薄膜為陰極電致變色層、摻雜金屬原子的氧化鎳薄膜為陽極電致變色層；電解質溶液由高分子增塑劑、有機溶劑、電解質溶劑與鋰鹽按適當比例組成，然后涂膜在陰極電致變色層或陽極電致變色層上，干燥后制得固體電解質層；最后把多層組合一起構成全固態電致變色器件。比如2015.09.09公開的申請號為201510231273.1的專利提出了一種全固態電致變色器件的制備方法及制得的電致變色玻璃，在ITO或FTO底層透明導電玻璃上采用磁控濺射方法依次沉積下極電致變色層和上極電致變色層，然后在上極電致變色層上直接沉積離子源，離子源為鋰或者氧化鋰或過氧化鋰的一種或幾種，之后再沉積頂層透明導電層，最后通過熱處理或光處理制備成全固態器件，此發明的器件不需要單獨的離子傳導層，工藝過程簡單。如2019.10.30公開的申請號為201911049857.1的專利提出了一種快速響應的全固態電致變色器件及其制備方法，主要特點是在電致變色層和互補變色層中采用直接濺射或蒸發金屬鋰引入變色離子，離子導體層并不單獨存在，這種結構的固態器件具有較快的響應速度。雖然這些電致變色器件均達到了電致變色效果，但凝膠電解質器件存在層間結合力差、耐高溫性差，循環壽命短等弊端；對于直接在電致變色層上沉積鋰原子，不單獨存在離子導體層器件，即使有電致變色效應，但仍會由于離子導體層的缺失而影響其循環使用壽命。因此，在保留電致變色器件原有結構的基礎上，打破傳統的液態電解質、凝膠電解質，研發無機質子電解質層作為離子導體層，制備無機全固態電致變色器件，以解決現有電致變色玻璃器件缺乏離子導體層或者使用有機基質作為主要成分的離子導體層，帶來的電致變色器件使用壽命低的技術難題。

發明內容