全固態(tài)電致變色智能窗

在建筑耗能中，20~40%的能量都用于熱調(diào)控，隨著能源短缺情況越來越嚴(yán)重，對于智能窗的需求也較加迫切。電致變色材料在電場作用下具有光吸收透過的調(diào)節(jié)性，選擇性地吸收或反射外界的熱輻射和內(nèi)部的熱的擴(kuò)散，從而降低建筑耗能。全固態(tài)電致變色器件制備技術(shù)是其中較有應(yīng)用潛力的一種技術(shù)，因其循環(huán)穩(wěn)定性好，質(zhì)量輕，可連續(xù)生產(chǎn)等優(yōu)勢，在智能窗領(lǐng)域展現(xiàn)出了巨大的應(yīng)用前景。
（1）晶態(tài)可控wo3薄膜制備
氧化鎢作為常用的陰極電致變色層，其性能好壞直接決定了器件的性能，晶態(tài)（具有高度有序的結(jié)構(gòu)）氧化鎢具有穩(wěn)定的循環(huán)性能，但是其著/褪色響應(yīng)速度較慢；非晶態(tài)（具有低度有序的結(jié)構(gòu)）氧化鎢具有較快的著/褪色響應(yīng)速度，但是其循環(huán)穩(wěn)定性不太理想，如何獲得具有集成非晶態(tài)和晶態(tài)氧化鎢優(yōu)點(diǎn)的特殊結(jié)構(gòu)的氧化鎢膜層成為亟待解決的研究問題。
團(tuán)隊(duì)采用磁控濺射方式通過調(diào)整制備過程中的基底溫度制備了具有可控結(jié)晶度的氧化鎢薄膜，很好地解決了上述問題。薄膜在近紅外區(qū)域具有優(yōu)異的電致變色性能，在1000 nm波長處，薄膜的初始透過率調(diào)節(jié)范圍為72.5%，著/褪色響應(yīng)時間分別為5.3 s / 3.0 s，同時薄膜具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性。這一工作提供了一個新的有效的思路來提高氧化鎢變色層的性能。
圖1. 晶態(tài)可控wo3薄膜結(jié)構(gòu)示意圖與變色性能
這一成果近期發(fā)表在acs sustainable chemistry & engineering上[1]，文章的**作者是哈爾濱工業(yè)大學(xué)博士研究生趙英明。
（2）鋰離子容量與全固態(tài)器件研究
鋰電解質(zhì)在電致變色器件中起著重要作用，但目前對全固態(tài)器件中鋰含量與電致變色層容量匹配的研究較少。團(tuán)隊(duì)采用蒸發(fā)法制備了不同li厚度的鋰化wo3薄膜，研究了li厚度對wo3薄膜光學(xué)性能的影響，同時計(jì)算了wo3在液體電解質(zhì)中的儲鋰容量。結(jié)果表明，蒸發(fā)法制備450 nm wo3薄膜時，鋰的較佳厚度為42 nm。采用較佳li厚度制備的全固態(tài)電致變色器件glass / ito / nio / zro2 / li / wo3 / ito具有較大的光透過率調(diào)制（680 nm時為 ** .9%，550 nm時為52.5%），較高的著色效率（550 nm處106.6 cm2/c）和良好的循環(huán)穩(wěn)定性（4000次循環(huán)后較大光調(diào)制保留率為98%）。
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