Transcript Электрохромные системы

Проблемы в разработке
технологии светопрозрачных
конструкций с переменным
пропусканием на основе
электрохромных материалов
Преимущества электрохромных
светомодуляторов
1. Высокий контраст, практически не зависящий от угла
зрения
2. Возможность постепенного изменения оптического
поглощения (отражения)
3. Иногда: Возможность реализации нескольких цветовых
переходов
4. Эффект «памяти», в том числе и промежуточных
состояний в отсутствии внешнего напряжения
5. Энергонезависимость состояния максимального и
минимального пропускания
6. Простота технологии и конструкции
ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ
ЭЛЕКТРОХРОМНЫХ УСТРОЙСТВ
архитектурное
остекление
антибликовые зеркала
остекление
транспорта
модуляторы в
видеоаппаратуре
бумагоподобные дисплеи
ЭЛЕКТРОХРОМНОЕ УСТРОЙСТВО:
МОДУЛЯЦИЯ ПРОПУСКАНИЯ
стекло
ITO
свет
Электрохромный
слой
Вкл
ЭЛЕКТРОХРОМНОЕ УСТРОЙСТВО:
МОДУЛЯЦИЯ ПРОПУСКАНИЯ
стекло
ITO
свет
Электрохромный
слой
ЭЛЕКТРОХРОМНОЕ УСТРОЙСТВО:
МОДУЛЯЦИЯ ОТРАЖЕНИЯ
стекло
ITO
Электрохромный
слой
золото
Вкл
ЭЛЕКТРОХРОМНОЕ УСТРОЙСТВО:
МОДУЛЯЦИЯ ОТРАЖЕНИЯ
стекло
ITO
Электрохромный
слой
золото
*
в зданиях могут автоматизированно управлять
проходящим и отражённым солнечным излучением
Принципиальная схема электрохромного
устройства типа «сэндвич»
2
1
5
3
5
Свет
1) анодный электрохромный слой
2) твердый полимерный электролит
3) катодный электрохромный слой
4) прозрачные электроды
4
4
5) прозрачные подложки
+ -
Напряжение
WO 3 + x e + x H+  Hx WO3
colorless
blue
WO 3 + x e + x Li+  Lix WO3
TC – прозрачный проводящий слой
EC – электрохромный слой (WO3)
IC – ионный проводник (SiO2)
CE – противоэлектрод (не
электрохромный)
Полностью твердотельная структура
Длительность полного окрашивания около 10 мин
www.sage-ec.com
Лабораторные образцы НИИПА
Видео
Технологическая цепочка
Нанесение WO3
Стекло
ТСО
WO3
Приготовление
прекурсора
Нанесение
Отжиг
Золь-гель технология
Создание ионпроводящего
слоя
Нанесение
Сборка
Герметизация
Приготовление
композита
TiO2-CeO2
ТСО
Стекло
Нанесение
противоэлектрода
Готовое
устройство
Приготовление
прекурсора
Нанесение
Отжиг
14
Научно-технические проблемы
Требования к пленке оксида вольфрама
Требования к ионному
1. Однородность
проводнику
2. Пропускание в неокрашенном состоянии не
ниже 70%
3. Пропускание в окрашенном состоянии не
выше 30%
4. Химическая и электрохимическая
стабильность в рабочих средах
1. Высокая химическая и
электрохимическая стабильность
2. Прозрачность в видимой области,
отсутствие поглощения
3. Прочность адгезивной связи со
5. Количество циклов переключения не менее стеклами
105
4. Отсутствие разрушающего действия
Требования к пленке
на оксидные пленки
противоэлектрода
1. Однородность
5. Гелеобразная или твердоподобная
консистенция
2. Химическая и электрохимическая
стабильность в рабочих средах
6. Удельная проводимость не менее 10-3
См/см
3. Достаточная обменная емкость
7. Удобство приготовления и нанесения.
4. Количество циклов переключения не менее
105
15
Технологические проблемы
Пленка оксида вольфрама
Пленка противоэлектрода
Состав
прекурсора
Компоненты
Методика
получения
Способ
нанесения
Погружение
Режим
отжига
Температура
Вакуумное
напыление
Контроль
параметров
Толщина
Длительность
Однородность
Атмосфера
16
Влияние количества слоев TiO2-CeO2 на
обменную емкость и рабочее напряжение
Технологические проблемы
Ионный проводник
Полимерный
адгезив
Состав
Растворитель
Пропиленкарбонат
Полимеризация
Бутиролактон
Электролит
Прочее
Перхлорат
УФ-стабилития
лизатор
Трифторметилсульфонат
…….
18
ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ
ЭЛЕКТРОХРОМНЫХ УСТРОЙСТВ
Дисплей
Зеркало
Окно
150
150
104  108
Количество циклов
105  107
105
104
Время переключения, с
0,1  10
1  10
10  104
2  20
2  20
20  40
>5
>5
10  20
Цвет
различный
нейтральный
нейтральный
Спектральный диапазон, нм
400  700
400  700
350  2000
>104
0  104
0  104
Рабочая температура, С
0  50
-40  +80
-30  +80
Стоимость, USD/м2
1000
100
10
Площадь, см2
Заряд мКл/см2
Срок жизни, лет
Память, с