一種用于電致變色玻璃的透明導(dǎo)電玻璃及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種透明導(dǎo)電玻璃及其制備方法，特別是涉及一種用于電致變色玻璃 的透明導(dǎo)電玻璃及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 透明導(dǎo)電層是電致變色玻璃的重要膜層結(jié)構(gòu)，用來(lái)做器件與外電源之間的電接 觸，其作用是傳導(dǎo)電子進(jìn)入電致變色層，以及褪色時(shí)電子通過(guò)透明導(dǎo)電層抽出電致變色層。
[0003] 目前，工業(yè)化應(yīng)用最多的是ΙΤ0透明導(dǎo)電薄膜，但是金屬In是一種稀有金屬，比較 稀缺、價(jià)格昂貴、成本高;并且In有毒，對(duì)環(huán)境有污染且不利于環(huán)保，透明導(dǎo)電ΙΤ0層在現(xiàn)有 電致變色玻璃成本中占10%。所以，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，不利于可持續(xù)發(fā)展，因此有必要尋求一種 新的材料來(lái)替代ΙΤ0。
[0004] ΑΖ0薄膜已經(jīng)完成在薄膜太陽(yáng)能電池、隔熱阻擋層、電加熱除霜防霧、壓電材料、氣 敏傳感器等領(lǐng)域的工業(yè)化生產(chǎn)，目前在電致變色節(jié)能玻璃領(lǐng)域還處于研發(fā)階段。
[0005] 摻鋁氧化鋅(ΑΖ0)薄膜是一種透明導(dǎo)電膜，是一種直接帶隙寬禁帶化合物半導(dǎo)體 材料，禁帶寬度達(dá)到3.37ev，對(duì)可見光有較高的透射率，不易使電致變色材料活性降低。ΑΖ0 膜的材料來(lái)源豐富，價(jià)格便宜，無(wú)毒、無(wú)污染、與環(huán)境兼容等優(yōu)點(diǎn)，此外，ΑΖ0膜的沉積速率 高，有利于提高規(guī)?；a(chǎn)的效率;其陶瓷靶材的制作成本遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于ΙΤ0靶材的成本，所以 在電致變色、太陽(yáng)能電池、面板顯示和防靜電等領(lǐng)域，被認(rèn)為是最有可能替代ΙΤ0的薄膜材 料。
[0006] ΑΖ0薄膜雖然也是η型半導(dǎo)體材料，但其透光率在可見光波段只能達(dá)到75%左右， 電阻率可達(dá)到3 X 1 0-3 Ω · cm，導(dǎo)電性能比IΤ0略差。所以現(xiàn)在很多研究重點(diǎn)在于改變?chǔ)ˇ?性 能。電致變色玻璃亟需一種透過(guò)率高、導(dǎo)電性優(yōu)異、膜層均勻性好的低成本導(dǎo)電玻璃作為基 板。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種膜層均勻、高透過(guò)率、低面電阻的用于電致變 色玻璃的透明導(dǎo)電玻璃。
[0008] 本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種膜層均勻、高透過(guò)率、低面電阻的用于電致變 色玻璃的透明導(dǎo)電玻璃制備方法。
[0009] 本發(fā)明的第一個(gè)目的可通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種用于電致變色玻璃的透明 導(dǎo)電玻璃，其依次包括:玻璃基層、保護(hù)膜、增透膜和透明導(dǎo)電膜，所述玻璃基層一側(cè)表面利 用真空磁控濺射技術(shù)鍍有所述保護(hù)膜，所述保護(hù)膜表面利用真空磁控濺射技術(shù)鍍有所述增 透膜，所述增透膜表面利用真空磁控濺射技術(shù)鍍有所述透明導(dǎo)電膜。
[0010] 電致變色玻璃是指在電場(chǎng)作用下具有光吸收、透過(guò)的可調(diào)節(jié)性，可選擇性地吸收 或反射外界的熱輻射和內(nèi)部的熱的擴(kuò)散。透明導(dǎo)電玻璃是在玻璃表面制備一定功能結(jié)構(gòu)， 使其不僅具有導(dǎo)電性，同時(shí)具有透光性。真空磁控濺射是指在真空環(huán)境下，利用等離子體輝 光放電技術(shù)，通過(guò)磁場(chǎng)束縛二次電子在靶表面特定區(qū)域，通過(guò)電子、離子碰撞靶材，來(lái)實(shí)現(xiàn) 高速濺射沉積的過(guò)程。
[0011] 進(jìn)一步的，所述透明導(dǎo)電膜為摻有稀土材料的ΑΖ0透明導(dǎo)電膜;所述ΑΖ0為摻鋁氧 化鋅，其中，氧化鋅與鋁的質(zhì)量比為90:10;所述稀土材料為釔、鑭、釤、鈰、釓、釹、鉺、鈧中的 任意一種;所述稀土材料的添加比例為所述ΑΖ0與所述稀土材料混合后總質(zhì)量的0.01 %~ 5%，優(yōu)選為0.3~2% ;所述透明導(dǎo)電膜厚度為50~500nm。
[0012] 進(jìn)一步，所述增透膜是氧化鈦增透膜、氧化鈮增透膜、氧化鋯增透膜、氧化硅增透 膜或氧化鈦、氧化鈮、氧化鋯、氧化硅中的兩種或兩種以上混合材料增透膜中的任意一種， 所述增透膜厚度為1~85nm〇
[0013] 進(jìn)一步，所述保護(hù)膜是氧化鈦保護(hù)膜、氧化硅保護(hù)膜、氮化硅保護(hù)膜、氮化鈦保護(hù) 膜或氧化鈦、氧化硅、氮化硅、氮化鈦中的兩種或兩種以上混合材料保護(hù)膜中的任意一種， 所述保護(hù)膜厚度為5~50nm 〇
[0014] 進(jìn)一步，所述玻璃基層為普通浮法玻璃、超白浮法玻璃、著色玻璃中的任意一種， 所述玻璃基層的厚度為2~15mm;所述玻璃基層優(yōu)選為4~8mm的超白浮法玻璃。
[0015] 本發(fā)明的第二個(gè)目的可通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn):一種用于電致變色玻璃的透明 導(dǎo)電玻璃制備方法，其包括如下步驟：（1)制備導(dǎo)電膜材料靶；（2)清洗玻璃基層；（3)保護(hù)膜 濺射;（4)增透膜濺射;（5)透明導(dǎo)電膜濺射;（6)退火處理得到成品透明導(dǎo)電玻璃;其中，
[0016] (1)制備導(dǎo)電膜材料靶:將粒度為2~8mm的稀土材料與粒度為2~8mm的ΑΖ0粉末按 比例混合均勻后研磨，粒徑達(dá)到1~3mm投入模具，經(jīng)冷等靜壓工藝壓制成靶材坯體，然后燒 結(jié)形成導(dǎo)電膜材料靶，燒結(jié)溫度為30~100°C，壓力為7~14MPa，保壓時(shí)間為35min~ 120min;冷等靜壓是指在常溫下，一種利用密閉高壓容器，將制品在各向均等的超高壓壓力 狀態(tài)下擠壓成型的技術(shù)。
[0017] (2)清洗玻璃基層:玻璃基層經(jīng)純凈水清洗烘干后送入真空鍍膜室；
[0018] (3)保護(hù)膜濺射:采用保護(hù)膜材料靶向所述玻璃基層一側(cè)表面中頻反應(yīng)濺射保護(hù) 膜，設(shè)定功率50~120KW，氬氣和氮?dú)饣旌蠚夥諡R射，氣壓4.5~5.5 X 10_4mbar;
[0019] (4)增透膜濺射:采用增透膜材料靶向所述保護(hù)膜表面中頻反應(yīng)濺射增透膜，設(shè)定 功率20~50KW，氬氣和氧氣混合氣氛濺射，氣壓為4.5~5.5 X 10-4mbar;
[0020] (5)透明導(dǎo)電膜濺射:采用所述步驟（1)制備的所述導(dǎo)電膜材料靶向所述增透膜表 面中頻反應(yīng)濺射透明導(dǎo)電膜，所述透明導(dǎo)電膜厚度為50~500nm，設(shè)定功率30~60KW，氬氣 和氧氣混合氣氛派射，氣壓4.5~5.5X l(T4mbar，得到透明導(dǎo)電玻璃半成品；
[0021] (6)退火處理得到成品透明導(dǎo)電玻璃:將所述透明導(dǎo)電玻璃半成品放入真空退火 爐內(nèi)，進(jìn)行真空退火，得到成品透明導(dǎo)電玻璃，退火溫度為200°C。
[0022] 進(jìn)一步，所述ΑΖ0為摻鋁氧化鋅，其中，氧化鋅與鋁的質(zhì)量比為90:10;所述稀土材 料為釔、鑭、釤、鈰、釓、釹、鉺、鈧中的任意一種;所述稀土材料的添加比例為所述ΑΖ0與所述 稀土材料混合后總質(zhì)量的0.01%~5%，優(yōu)選為0.3~2%。
[0023] 進(jìn)一步，所述保護(hù)膜材料靶是氧化鈦靶材、氧化硅靶材、氮化硅靶材、氮化鈦靶材 或氧化鈦、氧化硅、氮化硅、氮化鈦中的兩種或兩種以上混合材料靶材中的任意一種，所述 保護(hù)膜厚度為5~50nm〇
[0024] 進(jìn)一步，所述增透膜材料靶是氧化鈦靶材、氧化鈮靶材、氧化鋯靶材、氧化硅靶材 或氧化鈦、氧化鈮、氧化鋯、氧化硅中兩種或兩種以上混合材料靶材中的任意一種，所述增 透膜厚度為1~85nm〇
[0025]進(jìn)一步，所述玻璃基層為普通浮法玻璃、超白浮法玻璃、著色玻璃中的任意一種， 所述玻璃基層的厚度為2~15mm;所述玻璃基層優(yōu)選為4~8mm的超白浮法玻璃。
[0026]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，本發(fā)明通過(guò)將稀土材料加入ΑΖ0材料中，改善現(xiàn)有ΑΖ0材料的 導(dǎo)電性和膜層均勻性問(wèn)題。因?yàn)橄⊥敛牧显谂cΑΖ0成膜過(guò)程中，減小形成的ΑΖ0團(tuán)簇結(jié)構(gòu)，細(xì) 化晶粒，提高ΑΖ0的均勻性，提高導(dǎo)電性能。本發(fā)明的透明導(dǎo)電膜沉積溫度為室溫，透過(guò)率2 83%，面電阻< 20 Ω /□，膜層均勻性< 20nm。本發(fā)明用于電致變色玻璃的透明導(dǎo)電玻璃，利 用了摻有稀土材料的ΑΖ0透明導(dǎo)電膜，因此，具有膜層均勻、高透過(guò)率、低面電阻三個(gè)方面的 優(yōu)點(diǎn)。
[0027] 本發(fā)明用于電致變色玻璃的透明導(dǎo)電玻璃的各膜層一次成型，制備工藝簡(jiǎn)單，適 合大面積生產(chǎn)，成本低。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，但以下實(shí)施例并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的 限制。
[0029 ]實(shí)施例1: 一種用于電致變色玻璃的透明導(dǎo)電玻璃，其依次包括：
[0030]玻璃基層、保護(hù)膜、增透膜和透明導(dǎo)電膜，玻璃基層一側(cè)表面利用真空磁控濺射技 術(shù)鍍有保護(hù)膜，保護(hù)膜表面利用真空磁控濺射技術(shù)鍍有增透膜，增透膜表面利用真空磁控 濺射技術(shù)鍍有透明導(dǎo)電膜。其中，玻璃基層為6mm的超白浮法玻璃;保護(hù)膜是氧化硅保護(hù)膜， 保護(hù)膜厚度為39nm;增透膜是氧化鈦增透膜，增透膜厚度為45nm;透明導(dǎo)電膜為摻有稀土材 料的ΑΖ0透明導(dǎo)電膜;ΑΖ0為摻鋁氧化鋅，其中，氧化鋅與鋁的質(zhì)量比為90:10;稀土材料為 釔，釔的添加比例為ΑΖ0與釔混合后總質(zhì)量的0.6%，透明導(dǎo)電膜厚度為180nm。
[0031] 表1發(fā)明前與實(shí)施例1AZ0薄膜的基本性能對(duì)比
[0032]
[0033] 實(shí)施例2:實(shí)施例1用于電致變色玻璃的透明導(dǎo)電玻璃的制備方法，其包括如下步 驟：（1)制備