[实用新型]电致变色电极结构及电致变色器件

说明书

本实用新型提供一种电致变色电极结构，包括依次叠置的透明基底、离子阻挡层、透明导电氧化物层和变色材料层，所述透明导电氧化物层靠近变色材料层的一侧表面分散布置有金属微粒，该金属微粒所在的透明导电氧化物层表面的功函数为5.0～5.8eV。本实用新型在传统的透明导电氧化物层和变色材料层之间，设置特定功函数的金属微粒，可以起到优化电子传输的作用，减轻由于功函数差异导致的电子传输阻碍效应，进而加速电致变色器件的响应时间。

技术领域

本实用新型涉及技术领域，具体涉及一种电致变色电极结构及电致变色器件。

背景技术

电致变色是指材料在外加电压的作用下，带电离子与材料发生掺杂和去掺杂，导致材料发生氧化还原反应，进而材料的光学性能在可见光红外吸收区域内发生可逆变化的现象。其宏观的表现为色彩及透明度的变化。利用该性能制备的电致变色玻璃能对太阳光的辐射进行智能调节，可选择性的吸收或反射外界的热辐射，降低建筑物或者交通工具的能耗，并解决日渐严重的光污染和炫目问题。所以电致变色玻璃具有巨大的市场前景和节能意义。

具有电致变色功能的材料称为电致变色材料，还原时着色的材料称为阴极变色材料，典型的有氧化钨；氧化时着色的材料称为阳极变色材料，典型的有氧化镍。目前的无机电致变色结构，是将玻璃基底上设置透明导电氧化物层，然后在透明导电氧化物层上分别设置阴极变色材料层和阳极变色材料层，得到阴极变色材料电极和阳极变色材料电极，再讲这两种电极封装，中间设置液态、凝胶态或者固态的离子传导电解质层，即可得到电致变色器件。

这种透明导电氧化物层加上阴极变色材料层得到的电致变色电极结构，以及透明导电氧化物层加上阳极变色材料层得到的阳极电致变色电极结构，仍然具有较大的改进空间，目前存在的问题主要是较慢的变色响应时间。

以三氧化钨为例，其发生着色时，化学反应如下：

其中Li+从离子传导层进入三氧化钨电致变色层，而电子从第一透明导电层进入电致变色层。第一透明导电层常用的材料是ITO,AZO,FTO，这些材料的功函数在 4.6eV左右，而三氧化钨的功函数在6.2eV左右。二者的功函数差异较大，导致电子传递过程受到阻碍，进而会导致电致变色器件的响应时间变慢。(功函数(work function)又称功函、逸出功，在固体物理中被定义成：把一个电子从固体内部刚刚移到此物体表面所需的最少的能量。)

对比文件申请号201920596865.7，提到了使用导电金属氧化物/金属/导电金属氧化物的DMD复合导电结构作为导电层的方案来加速电致变色器件的响应时间；对比文件申请号201920596865.7，提到了使用导电金属氧化物/金属的DM复合导电结构作为导电层的方案来加速电致变色器件的响应时间；以上两种方案是出于降低导电层方阻的角度考虑，而且金属层内的金属结构成网络或者膜层状连接，方可降低方阻。在实际应用中，不得不考虑以下问题：引入金属膜层，的确可以降低导电层的方阻进而减小响应时间，但是其副作用是金属膜层会导致器件具有较高的反射率，这在电致变色玻璃的实际应用中，是严重的缺点。上海市建筑门窗幕墙的室外反射率硬性要求在15％以内，超过该值不允许上墙应用。

实用新型内容

为了解决该问题，本实用新型采用从金属氧化物导体/金属氧化物半导体之间的逸出功差异的角度，且采用的金属粒子是分散布置的，并不形成连续的膜层结构，所以不会增加器件的反射率。具体方案如下：

一种电致变色电极结构，包括依次叠置的透明基底、离子阻挡层、透明导电氧化物层和变色材料层，所述透明导电氧化物层靠近变色材料层的一侧表面分散布置有金属微粒，该金属微粒所在的透明导电氧化物层表面的功函数为5.0～5.8eV。

进一步地，所述金属微粒覆盖透明导电氧化物层的表面积的1％～20％。

一种电致变色器件，使用上述的电致变色电极结构。