[发明专利]具有电可控光学和/或能量传输特性的电化学设备

说明书

技术领域

本发明涉及具有电可控光学和/或能量传输特性的电化学设备的领域。

背景技术

所涉及的设备具有可以通过适当供电效应修改的传输特性，特别是在某些电磁辐射波长中、尤其是在可见和/或红外辐射波长中的吸收和/或反射。传输的改变通常发生在光学（红外、可见、紫外）范围中和/或在其他电磁辐射范围中，因此命名为具有电可控光学和/或能量传输特性的设备，其中光学范围不一定是仅有的考虑范围。

从热的观点，其传输可以在至少部分太阳光谱内被调节的装配玻璃当其作为外部装配玻璃被安装在建筑中或者作为窗户被安装在包括汽车、铁路车辆、飞机等等的类型的运输装置中时允许控制进入房间或乘客区域/车厢的太阳热输入，并且因此当其上有强烈的阳光时所述装配玻璃允许防止后者过度变热。

从光学观点，装配玻璃允许控制视觉的程度，从而当它作为外部装配玻璃被装配时当有强烈阳光时使得有可能防止眩光。它作为外部装配玻璃和如果它作为内部装配玻璃被使用例如用于装备房间（建筑中的办公室）之间的内部隔断或例如用于隔离铁路车辆或飞机中的车厢，也都可以具有特别有利的百叶窗效应。

这些设备包括两个电极涂层，在该电化学活性介质或多个介质的任一侧分别一个。向电极涂层的端子的电势施加控制至少一个电化学活性介质的光学和/或能量传输的改变。

获得具有电可控光学和/或能量传输特性而在大面积（例如大于1m²）上没有可见光学缺陷的电致变色层、或更通常地电化学活性介质是困难的，其状态的变化在宽温度范围上是迅速的并且其在两个状态之间的对比度随时间推移基本保持恒定（持久性）。

与例如由IrO_x或NiO_x所制成的阳极电致变色层相组合的、由H_xWO₃所制成的阴极电致变色层已经被证明是特别有前景的并且已经在文献中被广泛描述。

这些电致变色层在他们的透明状态表现出良好的透明度并且在他们的有色状态表现出良好的着色，使得当电致变色设备被集成进装配玻璃时其使得有可能调节穿过装配玻璃的光传输，即电磁波在可见范围中的传输。

为了调节光传输，通常期望在设备的两个状态之间高的光传输对比度。

因为太阳能穿过设备的传输在有色状态比透明状态低，电致变色设备也使得有可能以电可控方式调整穿过装配玻璃的热输入（或能量传输）。

为了调节穿过具有电可控光学和/或能量传输特性的电化学设备的太阳热输入，因此寻求改善设备在透明状态的太阳能系数g（设备的太阳能系数g对应于设备的太阳能量透过率，例如由1997的prEN 410标准所定义的）和在有色状态的太阳能系数g之间的对比度是有用的。

发明内容

本发明的一个目的是提供具有电可控光学和/或能量传输特性的电化学设备，所述电化学设备具有良好的光传输对比度和太阳能系数g的良好对比度。

为此，本发明的一个目的是具有电可控光学和/或能量特性的电化学设备，其是以下类型，包括：

-包括导电层的第一电极涂层；

-包括导电层的第二电极涂层；和

-在第一电极涂层和第二电极涂层之间的电化学活性介质，电化学活性介质通过向第一电极涂层和第二电极涂层供应电功率能够在不同光学传输的第一状态和第二状态之间可逆地转换，

第一和第二电极涂层中至少一个的至少一个导电层的材料基于金属氧化物，所述材料具有等于或大于60%、优选地等于或大于80%的光传输系数D₆₅，其中所述材料具有自由载流子浓度，使得材料具有满足（λ-Δλ/2） ≥1.8μm的吸收光谱，其中λ是所述材料的等离子体波长并且Δλ是吸收光谱在等离子体波长处的半最大值全宽度。

根据本发明的设备在接受电极的任意更低传导率并且因此设备状态的任意不太快变化时，由于电磁辐射穿过电极的良好能量传输使得有可能提高设备的太阳能系数g的对比度，而由于电极在可见范围的高透明度仍然使得有可能保持良好的光传输对比度。

本发明的一个新方面来源于通过明智选择电极实现此目的的事实。

特别地，对于此类设备的研究工作通常首先旨在改善穿过设备的光传输的对比度。

本发明将获得良好光传输对比度的可能性看作约束，但是更特别旨在改善能量传输（太阳能系数g）方面的对比度，即在于改善对于整个太阳光谱、更特别地对于可见范围和近红外的对比度。

此外，为达到此结果，本发明旨在改善穿过电极的能量传输，具有保持电极透明的约束，即在可见（光传输）范围中具有良好的光学传输系数。