一种可靠性高的无机全固态电致变色薄膜器件及其制备方法技术

本申请提供了一种无机全固态电致变色薄膜器件及其制备方法，该器件包括：基底；依次在基底上设置的第一保护层、第一透明导体层、第二保护层、无机变色层、无机离子传导层、无机离子存储层、第三保护层、第二透明导体层和第四保护层。本发明专利技术上述薄膜组合为无机全固态结构，所有膜层均为无机固态，膜层材料活性不会随时间变化发生分解和活性降低，材料间也不会存在相互腐蚀问题。本发明专利技术设置多个保护层，主要避免透明导体层内部短路，避免变色失效。因此，本发明专利技术增强各膜层性能，能对光线通过率精确控制，提高响应时间，提高薄膜成型良品率，延长变色器件寿命，降低成本。

A highly reliable inorganic all solid state electrochromic thin film device and its preparation method

The present application provides an inorganic all solid state electrochromic film device and its preparation method. The device comprises a substrate, a first protective layer, a first transparent conductor layer, a second protective layer, an inorganic color changing layer, an inorganic ion conduction layer, an inorganic ion storage layer, a third protection layer, and a second transparent guide on the substrate. The body layer and the fourth protective layer. The membrane of the present invention is composed of all inorganic solid structures. All the films are inorganic solid. The activity of the film is not decomposed with time, and the activity will not decrease, and there will be no mutual corrosion between the materials. The invention provides a plurality of protective layers, mainly avoiding short circuit in the transparent conductor layer and avoiding color change failure. Therefore, the invention enhances the performance of each layer, can accurately control the passing rate of light, improve the response time, improve the good quality of the film, prolong the life of the discoloration device and reduce the cost.

【技术实现步骤摘要】
一种可靠性高的无机全固态电致变色薄膜器件及其制备方法
本专利技术涉及具有可电控的可逆光学和/或能量传输特性的电化学装置的领域，尤其涉及一种无机全固态电致变色薄膜器件及其制备方法，其良品率、可靠性高。
技术介绍
随着世界经济的快速增长，在取得各项巨大成就的同时也付出了巨大的资源和环境代价，经济发展与资源环境的矛盾日趋尖锐。能源需求紧张，温室气体排放引起全球气候变暖也日趋明显，因此发展新型节能材料，加强节能减排工作显得尤为重要。对于传统的玻璃来说，其仅能固定改变光线的透过率，故电致变色玻璃应运而生，其属于节能减排之范畴。利用电致变色技术获得的电致变色玻璃在电场作用下，不仅可以主动调节光的吸收率、透过率来改善自然光照强度，还可以选择性地吸收或反射外界的热辐射和内部的热的扩散，从而减少办公大楼、民用住宅、交通工具等场所保温所消耗的巨大能源。所谓电致变色，是指变色材料在交替的高低电场的作用下通过H+、Li+、Na+等碱金属离子或其他可迁移离子的嵌入和脱欠，变色材料发生可逆的电化学反应，使其光学性能随外加电场的变化发生可逆的线性变化。由此，可以方便地根据环境温度、光照条件、人为意愿等，通过对外加电场的控制实现对光反射、透射、吸收的精确调控，以满足节能、视觉舒适度、隐私保护等不同的个性化需要。因此，电致变色器件可以广泛用于建筑、交通工具等领域，在能源日益紧缺的今天，其具有广阔的应用前景。现有的电致变色技术以液晶分子技术和有机材料居多，液晶分子技术即通过在两电极层灌装液晶分子，向电极层施加电压改变液晶分子排列，使得器件具有光线通过开关作用，但此技术不能线性改变光线通过率。有机材料的电致变色器件受温度循环影响较大，寿命受严重限制。而现有技术公开了一些无机固态电致变色薄膜及其制备方法，例如，授权公告号为CN202953940U的中国专利文献报道了一种全固态薄膜电致变色玻璃。该全固态薄膜电致变色玻璃包括基片，还包含通过气相沉积法依次形成基于该基片的离子阻挡层、第一透明导电层及保护层、无机变色层、无机离子导体层、无机离子储存层、第二透明导电层及保护层。该全固态薄膜电致变色玻璃由固体材料构成，增加了产品使用的稳定性，但薄膜成型良品率低，生产成本较高。
技术实现思路
有鉴于此，本申请提供一种无机全固态电致变色薄膜器件及其制备方法，该无机全固态电致变色薄膜器件能精确控制光线通过率，同时薄膜成型良品率高，降低生产成本。本专利技术提供一种无机全固态电致变色薄膜器件，包括：基底；依次在基底上设置的第一保护层、第一透明导体层、第二保护层、无机变色层、无机离子传导层、无机离子存储层、第三保护层、第二透明导体层和第四保护层。优选地，所述第一保护层、第二保护层、第三保护层和第四保护层的材料独立地选自SiO2、TiO2和Si3N4中的一种或多种。优选地，所述基底的光线透过率＞90％；所述第一保护层和第四保护层的厚度独立地为10nm～50nm。优选地，所述第二保护层和第三保护层的厚度独立地小于等于100nm。优选地，所述第一透明导电层和第二透明导电层的厚度独立地为20nm～500nm，所述无机变色层的厚度为50nm～500nm，所述无机离子存储层的厚度为50nm～500nm。优选地，所述无机离子传导层的厚度为5nm～100nm，膜层均匀性控制±1％以内。优选地，所述无机离子传导层的材料选自掺杂的化合物，所述化合物优选为硅酸盐、磷酸盐、硼酸盐、钽酸盐、氧化钨、氧化硅和氧化钽中的一种或多种；所述掺杂物质优选为H+、锂、钠和钾中的一种或多种。优选地，所述第一透明导体层与第二透明导体层的材料独立地选自金属或掺杂的金属氧化物；所述掺杂的金属氧化物优选为氧化铟锡、掺杂氟的SnO2或掺杂铝的氧化锌；所述金属优选为铂、金、银、铜或铝。优选地，所述无机变色层和无机离子存储层的材料相对应地选自阴极变色材料、阳极变色材料和双极变色材料中的一种或多种。本专利技术提供一种无机全固态电致变色薄膜器件的制备方法，包括以下步骤：在基底上，通过气相沉积的方式，依次形成第一保护层、第一透明导体层、第二保护层、无机变色层、无机离子传导层、无机离子存储层、第三保护层、第二透明导体层和第四保护层，得到无机全固态电致变色薄膜器件。本专利技术提供的无机全固态电致变色薄膜器件包括：基底、第一保护层、第一透明导体层、第二保护层、无机变色层、无机离子传导层、无机离子存储层、第三保护层、第二透明导体层和第四保护层。本专利技术上述薄膜组合为无机全固态结构，所有膜层均为无机固态，膜层材料活性不会随时间变化发生分解和活性降低，材料间也不会存在相互腐蚀问题。本专利技术设置多个保护层，主要避免透明导体层内部短路，避免变色失效。因此，本专利技术增强各膜层性能，能对光线通过率精确控制，提高响应时间，提高薄膜成型良品率，延长变色器件寿命，降低成本。附图说明图1为本专利技术实施例提供的无机全固态电致变色器件的截面示意图；图2为根据本专利技术实施例在着色状态时的电致变色器件截面示意图；图3为根据本专利技术实施例在漂白状态时的电致变色器件截面示意图。具体实施方式下面对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了一种无机全固态电致变色薄膜器件，包括：基底；依次在基底上设置的第一保护层、第一透明导体层、第二保护层、无机变色层、无机离子传导层、无机离子存储层、第三保护层、第二透明导体层和第四保护层。本专利技术提供的无机全固态电致变色薄膜器件内部能发生可逆的电化学反应，对可见光、红外光、紫外光的光透过率进行精确控制，可吸收一定光谱范围内的光线、降低光线反射率。同时，本专利技术具有较高的薄膜成型良品率，生产成本较低。图1为本专利技术实施例提供的无机全固态电致变色器件的截面示意图，图1中，1为玻璃基板，2为第一保护层，3为第一透明导体层，4为第二保护层，5为无机变色层，6为无机离子传导层，7为无机离子存储层，8为第三保护层，9为第二透明导体层，10为第四保护层。请参见图1，本专利技术实施例提供的无机全固态电致变色薄膜器件包括基底1；基底1具有一定的光学、热学、电学和机械性能，一般光线透过率>90％，表面粗糙度为5nm～50nm。所述的表面粗糙度和均匀性概念在一定程度上相差不多；表面粗糙度：波峰与波谷的距离，某一点相对下一点的凸起与凹陷的距离。均匀性：其可以用来描述面与面的相对距离。测试方法：使用台阶仪测量得到。本专利技术通常以玻璃、镜子或塑料制品等作为基底；本专利技术一些实施例以玻璃基板为基底，优选采用超白玻(璃)基底，其厚度可为1.7mm～2mm。所述无机全固态电致变色薄膜器件包括：在基底1上设置的第一保护层2。第一保护层2的材料优选为SiO2、TiO2和Si3N4的一种或多种，更优选为二氧化硅(SiO2)；其具体厚度可根据基底需求的透过率决定，通常为10nm～50nm，优选为10nm～30nm，更优选为20nm，膜层均匀性控制在±2％范围内。本专利技术一些实施例采用玻璃基底时，第一保护层2的主要功能为防止玻璃基板的钠离子迁移，避免变色层性能受到影响；本专利技术另一些实施例采用塑料制品作为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无机全固态电致变色薄膜器件，包括：基底；依次在基底上设置的第一保护层、第一透明导体层、第二保护层、无机变色层、无机离子传导层、无机离子存储层、第三保护层、第二透明导体层和第四保护层。

【技术特征摘要】
1.一种无机全固态电致变色薄膜器件，包括：基底；依次在基底上设置的第一保护层、第一透明导体层、第二保护层、无机变色层、无机离子传导层、无机离子存储层、第三保护层、第二透明导体层和第四保护层。2.根据权利要求1所述的无机全固态电致变色薄膜器件，其特征在于，所述第一保护层、第二保护层、第三保护层和第四保护层的材料独立地选自SiO2、TiO2和Si3N4中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的无机全固态电致变色薄膜器件，其特征在于，所述基底的光线透过率＞90％；所述第一保护层和第四保护层的厚度独立地为10nm～50nm。4.根据权利要求1～3任一项所述的无机全固态电致变色薄膜器件，其特征在于，所述第二保护层和第三保护层的厚度独立地小于等于100nm。5.根据权利要求4所述的无机全固态电致变色薄膜器件，其特征在于，所述第一透明导电层和第二透明导电层的厚度独立地为20nm～500nm，所述无机变色层的厚度为50nm～500nm，所述无机离子存储层的厚度为50nm～500nm。6.根据权利要求1～3任一项所述的无机全固态电致变色薄膜器件，其特征在于，所述无机离子传导层的厚度...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁浩，王海强，章婷，吴琼，
申请(专利权)人：安徽鑫昊等离子显示器件有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34