制备电致变色薄膜的方法？电致变色智能玻璃的制造技术

目前制备电致变色薄膜的方法几乎包括了所有的薄膜制备技术，如WO3、NOx薄膜可以采用溅射、化学气相沉积、电化学沉积、脉冲激光沉积、溶胶凝胶法等方法获得。由于制备方法和沉积工艺的不同，薄膜的结构和性能表现出很大差异。制备方法直接影响到薄膜的形貌、成分、结构，进而影响到薄膜的电致变色性能，如循环寿命、着色褪色的均匀性、变色响应速度等。根据离子传导层材料的不同，固态电致变色智能玻璃主要分为固态全无机电致变色智能玻璃与固态有机/无机电致变色智能玻璃。

其中，固态全无机电致变色智能玻璃一般全部采用磁控溅射镀膜方法制备。在玻璃上采用磁控溅射法依次沉积透明导电薄膜（如果玻璃本身为透明导电玻璃，则这层透明导电膜就不需要额外沉积了）​、电致变色层、离子传导层、离子储存层、透明导电薄膜，并通过磁控溅射金属锂完成器件的锂化。采用激光蚀刻技术制备电致变色镀膜玻璃上下电极后，组装为中空玻璃，性能测试合格即为固态全无机电致变色智能玻璃成品。由于磁控溅射适合大面积制备、镀膜均匀性好、与基底附着力高、工艺稳定性高、重复性好，是目前优选的电致变色薄膜制造技术。目前掌握这一技术的公司有Sage Glass公司、View Glass公司。

Sage Glass从2003年开始小批量生产大面积电致变色玻璃，2013年开始大批量生产大面积电致变色玻璃，产品包括双玻和三玻中空玻璃，内充惰性气体，电致变色层镀在从外向内的第2层玻璃上，可见光透过率在1%～55%之间连续可调，太阳得热系数在0.02～0.42之间可调，传热系数约为1.08W/（m2·K）​，最大尺寸可达1.5m×3.0m，目前已通过室外阳光照射条件下100000次的变色循环测试，并且在美国的多个示范工程中得到实地验证，是当前最为成熟的技术之一。目前正在美国明尼苏达州建设一个年产29000m2的新厂房。View Glass公司采用的技术与Sage Glass类似，于2012年9月开始小批量生产大面积电致变色玻璃并制成双玻中空玻璃，内充氩气。这种产品可见光透过率在4%～62%之间，太阳得热系数在0.09～0.48之间可调，传热系数约为1.65W/（m2·K）​。

离子 传导层材料为有机固态聚合物的有机/无机电致变色智能玻璃，与固态全无机电致变色智能玻璃制造技术的主要区别在于离子传导层的制备工艺与异质材料的层合工艺。离子传导层一般由锂盐、高分子聚合物、添加剂等组成，通过涂布方式（例如，网印、刮刀成型、滚轮压膜等）或预制为胶片，在一定条件下（例如，加热、加压等）与电致变色层、离子储存层层合制成有机/无机电致变色智能玻璃。采用这一技术的公司主要有德国Gesimat、E-control-Glass和瑞典Chromogenics等。

E-control-Glass采用磁控溅射法将阴极变色层、离子储存层分别镀制在两块透明导电玻璃上，然后以有机聚合物（PVB等）作为固体电解质黏合层，先制成夹胶玻璃，再制成双玻中空玻璃，内充氩气。这种产品可见光透过率在15%～50%之间，太阳得热系数在0.12～0.38之间可调，传热系数为1.1W/（m2·K）​，最大尺寸可达1.3m×3.0m。Gesimat利用电化学法在透明导电玻璃上沉积WO3和普鲁士蓝，然后同样以有机聚合物（PVB等）作为固体电解质黏合层，先制成夹胶玻璃，再制成双玻中空玻璃，内充氩气。产品可见光透过率在7%～65%之间，太阳得热系数在0.11～0.46之间可调。该公司已建立欧洲第一个全自动大面积电致变色智能玻璃生产线，最大生产面积为1.0m×2.4m。瑞典Chromogenics是在瑞典Uppsala大学20多年来对电致变色器件研究基础上于2003年成立的。采用柔性有机塑料为基底，用磁控溅射法制备电致变色层，然后以有机聚合物作为固体电解质黏合层经过层压先制成夹胶薄膜，然后制成夹胶玻璃。目前该公司具备生产2m×0.8m电致变色智能玻璃的能力。

全无机电致变色玻璃与有机/无机电致变色玻璃均适合大面积生产，市场前景广阔，其工艺特点对比如表4-4所示。锂化工艺是实现全固态电致变色玻璃的大面积、均匀锂离子注入的关键，但存在着锂靶易氧化、溅射工艺稳定性差的问题，而有机/无机电致变色玻璃的锂离子则是由离子传导层提供。由于有机/无机电致变色玻璃存在有机-无机的异质结构，因此要求有机离子传导层材料与电致变色氧化物薄膜有很好的黏附性，另外还要有很好的电化学稳定性与耐紫外辐射能力。