[发明专利]透明的光致变色装置

说明书

本发明涉及一种具有可变透明度的金属氢化物装置，其包括基底、包含具有选定带隙的光致变色氢化钇的至少一个层以及覆盖层，覆盖层至少部分地定位于光致变色氢化钇层的与基底相对的侧面上，所述覆盖层对氢和氧是基本上不可渗透的。

本发明涉及一种光致变色装置，特别是例如窗的光致变色透明装置。

当今智能窗市场目前主要由利用电力控制窗的透明度的技术主导。这些种类的窗可以利用各种技术来实现，例如电致变色技术或分散颗粒对准方法，这两种技术均已经实现该领域中具有高功能性的高度成熟技术的状态。然而，所有基于电力的技术的共同点在于，它们依赖于复杂的多层结构来发挥作用，这显著地增加了制造程序的复杂性，并进一步增加了窗的价格。尽管这种窗由于其在个人控制透明度中给予用户自由而具有极大的优势，但由于必须安装布线和控制系统，这种窗需要大量的安装和维护成本。相比之下，基于光致变色材料的智能窗避免所有这些提及的问题，因为光致变色部件本身设计简单，并且因为光致变色部件在其透明度仅由室外照明确定而不受用户任何干扰的意义上是被动的。因此，与普通窗相比，这样的窗可以在没有任何另外的成本的情况下被安装，并且它们可以被制造成适合由用户经历的条件，例如由窗被安装的位置处的气候和纬度确定的条件。

多年来已经知道几种光致变色材料，其中大多数是有机来源。这样的实例是芪(stilben)、硝酮、俘精酸酐和螺吡喃，它们都在用光照明时经历化学变化，当照明被除去时逆转的变化。这种化学变化随材料而改变，并且例如可以是顺式-反式异构化或氧化状态的变化，但所有这些反应的共同点是它们导致可见光光谱内光的增加的吸收。由于这个原因，有机光致变色材料已经看出几种应用，其中最通常已知的可能是当今可商购的光致变色玻璃。尽管是高度功能性的，但所有有机光致变色材料遭受对限制可缩放性的复杂制造方法的依赖，并且所有有机光致变色材料都遭受疲劳，这意味着有机材料的由照明或由寿命引起的降解。由于光致变色材料是大规模商业窗中作为调节室内照明的方式的期望的部件，所以寻找具有更高抗疲劳性的可选择的材料是感兴趣的，该可选择的材料可以更容易大规模地制造。

由于有机光致变色材料所经历的降解问题，开发具有光致变色性质的不可降解的无机材料是感兴趣的。因此，本发明的目的是提供一种稳定的光致变色装置，该光致变色装置可以用于窗和类似物。这如所附权利要求中所描述来获得。

因此，本发明涉及无机玻璃涂层的领域，其目的是通过利用光的可逆反应来调节玻璃的透明度。本发明中的光致变色材料是一种特别制备的无机氢化物，其不以光致变色有机材料相同的方式降解，使得该无机氢化物成为用于随时间且在延长的照明周期后保持光致变色性质的良好候选物。

一种已经已知的无机玻璃涂层材料是使用反应溅射沉积的含氧氢化钇。光致变色氢化钇首先在金刚石砧中在高压下通过少量金属钇的氢化来制备，但由于输出量(quantity output)的限制以及有限的光致变色性能，这种制造方法从未被考虑用于大规模生产。光致变色氢化钇后来通过反应溅射来制备，但此处呈含氧氢化钇的形式，其中光致变色性能已经归于生产期间氧的引入。尽管具有约40％绝对值的动态对比度的光致变色-意味着在光致变暗状态中相比于非光致变暗状态，透射率低40％-用于这些含氧氢化钇(YH：O)膜的生产方法遭受由所制造的膜的不均匀性引起的输出量的限制。YH：O的大规模均质膜后来已经通过相同的方法来制备，但现在具有低得多的动态对比度，测量仅约20％，并且没有任何可获得的光暗化程度的控制。动态对比度在这种情况下被定义为光致变色材料的透明状态和光暗化状态之间的透射率的差异。先前报告的光致变色YH：O膜的共同点是，它们在空气中长期储存以及长期照明后都降解(T.Mongstad等人,Solar Energymaterials and Solar Cells 95(2011)3596-3599,“A new thin film photochromicmaterial:Oxygen-containing yttrium hydride”)。根据本发明，这通过在YH：O的顶部上施加透明的覆盖层来改进，该覆盖层保持材料内的氢浓度以及保护该材料抵抗随着时间的氧化。

将参考通过实施例例证本发明的附图在以下更详细地描述本发明。