本發明涉及一種節能玻璃，尤其是一種中空玻璃及其電致變色玻璃

背景技術：

中空玻璃是一種良好的隔熱、隔音、美觀、實用的新型建筑材料?，F有的中空玻璃一般包括兩層或者兩層以上的平板玻璃，平板玻璃之間形成有隔熱、隔音的空腔。中空玻璃的兩片或者多片玻璃是采用高強度、高氣密性的復合粘結劑和間隔條粘結在一起的，在間隔條的內填充有干燥劑，如此可以確保隔音、隔熱的空腔內保持干燥。

其中，平板玻璃有的采用電致變色玻璃。

電致變色是指材料的光學屬性(反射率、透過率、吸收率等)在外加電場的作用下發生穩定、可逆變化的現象，在外觀上表現為顏色和透明度的可逆變化。利用電致變色的這種性質制備的電致變色玻璃窗能對太陽光進行智能調節，可以在幾乎所有與舒適節能有關的波段上實現光熱的分波段自動調控。這種電致變色玻璃已經開始應用于建筑玻璃市場，被業界認為是下一代建筑玻璃的發展趨勢。

目前，應用于建筑玻璃的全固態無機電致變色玻璃的膜層結構為：“玻璃/底部透明導電層/電致變色層/離子導體層/輔助電極層/頂部透明導電層”，在底部透明導電層和頂部透明導電層之間施加電場，在電場作用下輔助電極層“釋放”出的鋰離子(Li⁺)穿過離子導體層，進入電致變色層，從而實現變色。在這種結構中要求離子導體層具有良好的離子導通能力和良好的電子絕緣能力，并且該層的厚度要盡量薄才不至于影響整個器件的響應速率。目前大多采用真空磁控濺射的方式在玻璃基片上依次沉積各膜層，要得到離子導通能力強并且電子導通能力弱、膜層很薄的離子導體層在工藝控制上比較難以到達，很容易發生由于離子導體層不連續而導致電致變色層與輔助電極層直接接觸的現象，引起器件失效；在生產上表現為良品率不高、無法完全釋放產能。

技術實現要素：

鑒于上述狀況，有必要提供一種新結構的電致變色玻璃及具有該電致變色玻璃的中空玻璃，其可解決上述的工藝中良品率不高、無法完全釋放產能的問題。

一種電致變色玻璃，其包括基片，該電致變色玻璃還包含依次形成于該基片上的離子阻擋層、底部透明導電層、電致變色層、第一鋰離子導體層、輔助電極層、第二鋰離子導體層、頂部透明導電層和保護層。

該離子阻擋層為SiO_x，厚度為5～100nm；該底部透明導電層為AZO，厚度為50～850nm；該電致變色層為WO₃，厚度為200～800nm；該第一鋰離子導體層為LiWO_x，厚度為5～250nm；該輔助電極層為NiV_xO_y，厚度為100～500nm；該第二鋰離子導體層為LiNi_xV_yOz，厚度為5～250nm；該頂部透明導電層為AZO，厚度為50～850nm；保護層為SiO_x或者SiN_x，厚度為5～100nm。

該離子阻擋層的厚度為20～80nm；該底部透明導電層的厚度為100～600nm；該電致變色層的厚度為300～700nm；該第一鋰離子導體層的厚度為10～150nm；該輔助電極層的厚度為200～400nm；該第二鋰離子導體層的厚度為10～150nm；該頂部透明導電層的厚度為100～600nm；該保護層的厚度為20～80nm。

該離子阻擋層的厚度為40～60nm；該底部透明導電層的厚度為150～300nm；該電致變色層的厚度為400～600nm；該第一鋰離子導體層的厚度為30～80nm；該輔助電極層的厚度為250～350nm；該第二鋰離子導體層的厚度為30～80nm；該頂部透明導電層的厚度為150～300nm；該保護層的厚度為40～60nm。

該離子阻擋層的厚度為50nm；該底部透明導電層的厚度為200nm；該電致變色層的厚度為500nm；該第一鋰離子導體層的厚度為50nm；該輔助電極層的厚度為300nm；該第二鋰離子導體層的厚度為50nm；該頂部透明導電層的厚度為200nm；該保護層的厚度為50nm。

一種中空玻璃，其包括第一玻璃、間隔元件及第二玻璃，該間隔元件位于該第一玻璃與該第二玻璃之間；該第一玻璃為上述電致變色玻璃。

上述新結構的電致變色玻璃的膜層結構摒棄了傳統電致變色玻璃膜層結構中的獨立“鋰離子導體層”，取而代之的是鋰化電致變色層和輔助電極層形成“第一鋰離子導體層”和“第二鋰離子導體層”，該兩層離子導體層具備傳統膜結構中獨立“鋰離子導體層”的相似功能，這樣的結構不僅可有效的解決了傳統電致變色玻璃制程中離子導體層工藝難以控制的難題，還有效的解決了電致變色玻璃的穩定性的問題，因此有利于提高產品的良率及產能。

附圖說明

圖1是本發明實施例的電致變色玻璃的結構示意圖。

圖2是本發明實施例的中空玻璃的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖及實施例對本發明的電致變色玻璃及具有該電致變色玻璃的中空玻璃作進一步的詳細說明。

參見圖1，本發明實施例的電致變色玻璃10包括玻璃基片11、與依次形成于基片11上的離子阻擋層12、底部透明導電層13、電致變色層14、第一鋰離子導體層15、輔助電極層16、第二鋰離子導體層17、頂部透明導電層18及保護層19。

具體在本實施例中，離子阻擋層12可為氧化硅(SiO_x)，厚度可為5～100nm；該底部透明導電層13可為摻鋁氧化鋅(AZO)，厚度可為50～850nm；電致變色層14可為氧化鎢(WO₃)，厚度可為200～800nm；第一鋰離子導體層15可為鎢酸鋰(LiWO_x)，厚度可為5～250nm；輔助電極層16可為摻釩的氧化鎳(NiV_xO_y)，厚度可為100～500nm；第二鋰離子導體層17可為摻釩的鎳酸鋰(LiNi_xV_yO_z)，厚度可為5～250nm；頂部透明導電層18可為AZO，厚度可為50～850nm；保護層19可為SiO_x或者氮化硅(SiN_x)，厚度可為5～100nm。優選地，離子阻擋層12的厚度可為20～80nm；底部透明導電層13的厚度可為100～600nm；電致變色層14的厚度可為300～700nm；第一鋰離子導體層15的厚度可為10～150nm；輔助電極層16的厚度可為200～400nm；第二鋰離子導體層17的厚度可為10～150nm；頂部透明導電層18的厚度可為100～600nm；保護層19的厚度可為20～80nm。更優選地，離子阻擋層12的厚度可為40～60nm；底部透明導電層13的厚度可為150～300nm；電致變色層14的厚度可為400～600nm；第一鋰離子導體層15的厚度可為30～80nm；輔助電極層16的厚度可為250～350nm；第二鋰離子導體層17的厚度可為30～80nm；頂部透明導電層18的厚度可為150～300nm；保護層19的厚度可為40～60nm。最優選地，離子阻擋層12的厚度可為50nm；底部透明導電層13的厚度可為200nm；電致變色層14的厚度可為500nm；第一鋰離子導體層15的厚度可為50nm；輔助電極層16的厚度可為300nm；第二鋰離子導體層17的厚度可為50nm；頂部透明導電層18的厚度可為200nm；保護層19的厚度可為50nm。

特別地，第一鋰離子導體層15(LiWO_x)是在鋰化WO₃的過程中自行形成的；第二鋰離子導體層17(LiNi_xV_yO_z)是在鋰化NiV_xO_y的過程中自行形成的。

本發明還提供一種制備上述電致變色玻璃10的方法，其包括以下步驟。

首先是清洗基片11。

接著，在基片11上沉積離子阻擋層12。

接著，在離子阻擋層12上沉積底部透明導電層13；

接著，在底部透明導電層13上沉積電致變色層14，該電致變色層14的材質可為WO₃；

接著，鋰化電致變色層14，形成第一鋰離子導體層15；這個過程包括在電致變色層(WO₃)14上沉積Li，Li會與WO₃層表面的WO₃自行發生化學反應生成第一鋰離子混合層15(LiWO_x)；與此同時，部分Li⁺還會擴散進入WO₃層內部，與WO₃發生氧化還原反應，致使部分WO₃處于著色態。

接著，在第一鋰離子導體層15上沉積輔助電極層16，該輔助電極層的材質可為NiV_xO_y。

接著，鋰化輔助電極層16，形成第二鋰離子導體層17；這個過程包括在該輔助電極層16(NiV_xO_y)上沉積Li，Li⁺會擴散進入輔助電極層16(NiV_xO_y)發生氧化還原反應，致使部分輔助電極層16處于漂白態，其中沉積的Li的量比實際所需的要多5%～15%，以提供足夠的Li源，避免在多次的變色過程中Li的缺失。

接著，在第二鋰離子導體層17上沉積頂部透明導電層18。

接著，在頂部透明導電層18上沉積保護層19。

此外，在上述電致變色玻璃10的制備方法中，還可以進一步將上述的電致變色玻璃10進行熱處理，熱處理過程可以有兩個作用：第一，增加鋰離子在電致變色層14和輔助電極層16中的擴散深度，形成厚度更大和更穩定的兩層鋰離子導體層15、17，形成鋰離子導通和電子絕緣，便于器件進行著色態和漂白態之間的轉換，減少器件可能出現的漏電流；第二，熱處理可使得底部透明導電層13或頂部透明導電層18中的AZO由非晶態轉變為晶態，提高AZO的可見光透過率，提高AZO的導電性，減少AZO的面電阻，增加底部透明導電層13和頂部透明導電層18的可見光透過率和導電性能。

該熱處理步驟可以是一般的物理鋼化也可以是一般的加熱過程，還可以是在鍍膜過程中對基片11進行加熱。

上述的物理鋼化和一般的玻璃深加工工藝中的物理鋼化相類似，是指將鍍膜后基片11放入鋼化爐，在670℃～710℃的溫度范圍內保溫加熱200～600秒。

上述的一般加熱過程是指將鍍膜后基片11放入加熱爐中，在250℃～450℃的溫度范圍內保溫加熱0.5～2小時。

上述在基片11鍍膜過程中對基片11進行加熱是指基片11在鍍膜過程中同時對基片11進行加熱，其加熱的溫度范圍可為250～450℃，加熱時間與鍍膜時間相對應，例如相接近。

上述新結構的電致變色玻璃10的膜層結構摒棄了傳統電致變色玻璃膜層結構中的獨立“鋰離子導體層”，取而代之的是鋰化電致變色層14和輔助電極層16形成“第一鋰離子導體層15”和“第二鋰離子導體層17”，該兩層離子導體層具備傳統膜結構中獨立“鋰離子導體層”的相似功能，這樣的結構不僅可有效的解決了傳統電致變色玻璃制程中離子導體層工藝難以控制的難題，還有效的解決了電致變色玻璃的穩定性的問題，因此有利于提高產品的良率及產能。

參見圖2，本發明實施例還提供一種具有上述電致變色玻璃10的中空玻璃100。中空玻璃100包括第一玻璃、間隔元件20及第二玻璃30。其中，第一玻璃為電致變色玻璃10。第二玻璃30可為白玻、超白玻或者低輻射玻璃。

制備中空玻璃100時，需先準備鋼化的電致變色玻璃10。詳細來說，電致變色玻璃10可以采用在鋼化基片上鍍膜來形成；或者通過在大面積平板玻璃基片上鍍膜，然后切割、磨邊，最后再進行熱處理來形成。

為詳細說明中空玻璃100的制備方法，以下將以大板(大面積)玻璃基片鍍膜形成電致變色玻璃10為例，來說明中空玻璃100的制備過程，其包括以下步驟。

一、大板(大面積)基片鍍膜

結合目前的大面積玻璃鍍膜工藝，玻璃基片經清洗干凈并干燥后，進入真空鍍膜線，鍍膜，并離開真空鍍膜線，完成大板鍍膜工序。每步的鍍膜工序如下：

1、在大面積平板基片上沉積離子阻擋層，該離子阻擋層的材料可為SiO_x；

2、在離子阻擋層上沉積底部透明導電層，該底部透明導電層的材料可為AZO;

3、在底部透明導電層上沉積電致變色層，該電致變色層的材料可為WO₃；

4、鋰化電致變色層，形成第一鋰離子導體層。在電致變色層上沉積Li，由于Li的化學性能很活潑，具有很強的還原性，Li可與WO₃層表面的WO₃自行發生化學反應生成LiW_xO_y；在本實施例中稱該層為“第一鋰離子導體層”，該層的功能等同于或類似于傳統電致變色膜層結構中的鋰離子導體層，與此同時，部分Li⁺還會擴散進入WO₃層內部，發生氧化還原反應致使部分WO₃處于著色態；

5、沉積輔助電極層，該輔助電極層材料可為NiV_xO_y；

6、鋰化輔助電極層，形成第二鋰離子導體層；在輔助電極層上沉積Li，由于Li的化學性能很活潑，具有很強的還原性，Li⁺會擴散進入NiV_xO_y層，發生氧化還原反應生成LiNi_xV_yO_z，致使部分輔助電極層處于漂白態；沉積的Li的量比鋰化輔助電極層實際所需的要多5%～15%，以提供足夠的Li源，避免在多次的變色過程中Li的缺失；

7、沉積頂部透明導電層，該頂部透明導電層的材料可為AZO；

8、沉積保護層，該保護層的材料可為SiO_x或者SiN_x。

二、切割、磨邊

根據工程所需，將大板鍍膜基片切割成玻璃窗實際的尺寸并磨邊。

三、熱處理

將上述的玻璃進行熱處理，熱處理過程有兩個作用：第一，增加鋰離子在電致變色層和輔助電極層中的擴散深度，形成厚度更大和更穩定的兩層鋰離子導體層，形成鋰離子導通和電子絕緣，便于器件進行著色態和漂白態之間的轉換，減少器件可能出現的漏電流；第二，熱處理可使得AZO由非晶態轉變為晶態，提高AZO的可見光透過率，提高AZO的導電性，減少AZO的面電阻，增加底部透明導電層和頂部透明導電層的可見光透過率和導電性能。

該熱處理步驟可以是一般的物理鋼化也可以是一般的加熱過程，也可以指在大板基片鍍膜過程中對基片進行加熱。

上述的物理鋼化和一般的玻璃深加工工藝中的物理鋼化相類似，是指將玻璃放入鋼化爐，在670℃～710℃的溫度范圍內保溫加熱200～600秒。

上述的一般加熱過程是指將鍍膜基片放入加熱爐中，在250℃～450℃的溫度范圍內保溫加熱0.5～2小時。

上述的在大板基片鍍膜過程中對玻璃基片進行加熱是指基片在鍍膜過程中對基片進行加熱，其加熱的溫度范圍為250～450℃，加熱時間與鍍膜時間相接近。

四、激光刻蝕，即激光刻蝕該電致變色玻璃

包括兩個步驟：激光清邊和激光刻膜。

1、激光清邊

用激光刻蝕的方法沿玻璃的四周清理出一定寬度的區域，該區域內所有膜層都被激光刻蝕掉。

2、激光刻膜

用激光刻蝕的方法沿電致變色玻璃的一個邊將一定寬度的保護層、頂部透明導電層、第二鋰離子導體層、輔助電極層、第一鋰離子導體層、電致變色層清理掉，裸露出“長條形”的底部透明導電層。同樣，在相對的另一邊，用激光刻蝕的方法將保護層清理掉，裸露出“長條形”的頂部透明導電層。

五、制作電極，即該電致變色玻璃制作電極

在裸露出的底部透明導電層上制作“長條形”的底部電極，同樣，在相對的另一邊的頂部透明導電層上制作“長條形”的頂部電極。并在兩個電極引出導線。

六、合中空，即將該電致變色玻璃與另一玻璃進行合中空

運用玻璃深加工中合中空的常用方法將上述步驟中制備好的電致變色玻璃與一塊白?；蛘叱撞；蛘叩洼椛洳ＡШ铣芍锌詹Ａ?。

本發明實施例的中空玻璃的制備方法不僅有效的解決了傳統電致變色玻璃制程中離子導體層工藝難以控制的難題，還有效的解決了器件的穩定性，而且還提出了“大板鍍膜—切割、磨邊—熱處理—激光刻蝕—制作電極—合中空；或者鋼化玻璃鍍膜—熱處理—激光刻蝕—制作電極—合中空”整個制程，和目前的玻璃深加工工藝有效的結合起來，大大提高了中空玻璃的生產效率。

可以理解，若采用鋼化玻璃基片，則不需要切割、磨邊步驟及熱處理步驟。

具體實施例

一種本發明實施例的電致變色玻璃，膜層結構為：“基片/SiO_x/AZO/WO₃/LiW_xO_y/NiV_xO_y/LiNi_xV_yO_x/AZO/SiO_x”，其中離子阻擋層SiO_x的厚度為50nm，底部透明導電層AZO的厚度為200nm，電致變色層WO₃的厚度為500nm，輔助電極層NiV_xO_y的厚度為300nm，頂部透明導電層的厚度為200nm，保護層厚度為50nm，兩個透明導電層的面電阻約為40Ω/□，第一和第二鋰離子導體層的厚度大約幾十納米。

制備這種電致變色玻璃的方法以及用這種電致變色玻璃制備中空玻璃的步驟依次為大板玻璃基片鍍膜—切割、磨邊—熱處理—激光刻蝕—制作電極—合中空，具體步驟如下：

一、大板玻璃基片鍍膜

玻璃基片經清洗干凈并干燥后，進入真空鍍膜線，鍍膜，并離開真空鍍膜線，完成大板鍍膜工序。每步的鍍膜工序如下：

1、在大面積平板玻璃上沉積SiO_x；

2、沉積AZO;

3、沉積WO₃；

4、鍍Li使WO₃處于一定程度的著色態；也就是根據產品需要，鍍Li使膜層的可見光透過率有一定幅度的下降；

5、沉積NiV_xO_y;

6、鍍Li使NiV_xO_y處于一定程度的漂白態；也就是根據產品需要，鍍Li使膜層的可見光透過率有一定幅度的提高；沉積的Li的量比實際所需的還要多5%～15%。

7、沉積AZO；

8、沉積SiO_x。

二、切割、磨邊

根據工程所需，將大板鍍膜玻璃基片切割成玻璃窗實際的尺寸并磨邊。

三、鋼化

將鍍膜玻璃基片放入鋼化爐，在685℃的溫度范圍內保溫加熱300秒，然后風冷進行物理鋼化。

四、激光刻蝕

包括兩個步驟：激光清邊和激光刻膜

1、激光清邊

用激光刻蝕的方法沿玻璃的四周清理出約10mm寬的區域，該區域內所有膜層都被激光刻蝕掉。

2、激光刻膜

用激光刻蝕的方法沿電致變色玻璃的一個長邊將一定寬度的保護層、頂部透明導電層、第二鋰離子導體層、輔助電極層、第一鋰離子導體層、電致變色層清理掉，裸露出“長條形”的底部透明導電層；同樣，在相對的另一個長邊，用激光刻蝕的方法將保護層清理掉，裸露出“長條形”的頂部透明導電層。

五、制作電極

在裸露出的底部透明導電層上制作“長條形”的底部電極，同樣，在相對的另一邊的頂部透明導電層上制作“長條形”的頂部電極。并在兩個電極上引出導線。

六、合中空

運用玻璃深加工中合中空的常用方法將上述步驟中制備好的電致變色玻璃與一塊白玻或者超白?；蛘叩洼椛洳ＡШ铣芍锌詹Ａ?。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，并非對本發明作任何形式上的限制，雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發明，任何熟悉本專業的技術人員，在不脫離本發明技術方案范圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發明技術方案內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發明技術方案的范圍內。