1 华南师范大学 国家绿色光电子国际联合研究中心，华南师范大学-荷兰埃因霍温理工大学响应型材料与器件集成国际联合实验室，广东 广州,510006
2 华南师范大学 华南先进光电子研究院，彩色动态电子纸显示技术研究所， 广东省光信息材料与技术重点实验室，广东 广州,510006
当前聚合物稳定液晶器件的光电响应特性尚未完全满足智能窗的实用需求。材料的自身特性是决定液晶器件性能的关键，因此本文重点研究了负性液晶材料的介电各向异性和双折射率两项核心参数对聚合物稳定液晶器件光电响应特性的影响趋势，并给出对应的最佳参数。本文采用实验和仿真相结合的研究方法，首先选用具有不同参数的负性液晶材料制备聚合物稳定液晶器件，研究分析介电各向异性对器件光电性能的影响。然后通过仿真模拟，研究负性液晶材料的双折射率对器件光电效应的影响。最后通过实验和仿真结果的综合分析得出最佳负性液晶参数。研究结果表明，介电各向异性越大，液晶分子越容易被电场驱动，液晶器件的光电性能也就越好。在固定聚合物稳定网络双折射率的情况下，当负性液晶的双折射参数为ne=1. 49、no=1. 593时，可达到最优雾度。这一研究结果可为聚合物稳定液晶器件性能的优化及产业化的发展提供理论指导。
聚合物稳定液晶器件 智能窗 负性液晶 光电特性 polymer stabilized liquid crystal smart windows negative liquid crystals photoelectric effect
1 山东理工大学物理与光电工程学院，山东 淄博 255049
2 电子科技大学光电科学与工程学院电子薄膜与集成器件国家重点实验，四川 成都 610054
二氧化钒薄膜在68 oC附近发生绝缘-金属相变时，光学性能（尤其是红外部分的光学性能）发生显著突变。这一优异的热色性能使得二氧化钒薄膜在智能窗领域具有潜在的应用价值，并已成为该领域的研究热点。然而，二氧化钒薄膜存在太阳能调制效率较小、可见光透过率较低、相变温度偏高、热稳定性不高等缺点，这大大限制了它的实际应用。为了解决这些问题，研究人员开展了广泛而深入的工作。从主要制备方法（磁控溅射法、化学气相沉积法、溶胶-凝胶法和水热法）和提高热色性能的方法（掺杂、多层膜及复合膜）等方面对二氧化钒薄膜热色性能的研究进行了综述和分析，以期为氧化钒薄膜及智能窗等领域的研究人员提供参考。
材料 薄膜 二氧化钒 智能窗 热色性能 激光与光电子学进展
2021, 58(15): 1516022
1 吉林师范大学信息技术学院 功能材料物理与化学教育部重点实验室, 吉林 长春 130103
2 吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
新型杂化钙钛矿材料因其独特的光电特性可制备成半透明太阳能电池, 应用于建筑物幕墙, 实现对太阳能的收集。本文从光伏型智能窗的最新研究进展出发, 归纳了钙钛矿太阳能电池应用到绿色建筑智能窗的主要方法和目前实现钙钛矿太阳能电池透明化的主要技术, 并预测了其应用于智能窗的透明度和效率等问题。此外, 采用随机抽样的方法进行用户调研, 分析了光伏窗的成本与收益, 对其商业应用前景进行了展望。
钙钛矿 智能窗 半透明太阳能电池 成本收益 perovskite smart windows semi-transparent solar cells cost-benefit
1 太原科技大学材料科学与工程学院, 山西 太原 030024
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710000
分别采用VO2单独烧成工艺以及VO2与SiO2共烧成工艺制备了SiO2/VO2热致变色涂层,研究了涂层的微观结构、热致变色性能和光学性能。研究结果表明:SiO2/VO2涂层的微观结构、热致变色性能和光学性能强烈地依赖于沉积工艺;其微观结构随SiO2胶体的不同而略有不同,但热致变色性能和光学性能无显著差异;在热致变色性能无明显损失的情况下,采用VO2单独烧成工艺制备的SiO2/VO2涂层的可见光透射性能得到了显著提升;双层膜样品具有良好的综合性能,其近红外光调控率为39.6%,太阳能转换效率为8.4%,25 ℃下可见光积分透射率与太阳能积分透射率分别为68.4%、72.0%。
薄膜 热致变色 VO2 SiO2 溶胶凝胶 智能窗
1 中国科学院上海技术物理研究所， 上海 200083
2 上海节能镀膜玻璃工程技术研究中心， 上海 200083
针对智能窗用的二氧化钒膜系需相变温度接近室温、红外调节率高、 可见光透过率高等实际问题，通过薄膜设计(Coating designer, CODE)软件设计了一种由掺 钨(Tungsten-doped, W-doped)二氧化钒(Vanadium dioxide, VO2 ) 层和二氧化硅(Silicon dioxide, SiO2 ) 减反层组成的高性能智能窗膜系。系统研究了各层膜的厚度对红外调节率和可见光透过率的 影响，确定综合性能优良的膜系为 玻璃/70 nm 掺钨二氧化钒/50 nm 二氧化硅，并采用大面 积多靶磁控溅射系统制备出了该膜系。实验测得膜系的相变温度为38.2 °C，红外调节 率(2400 nm波长处)为40.4%，可见光的峰值透过率为46.3%。在太阳能红外波段，膜系具有良 好的入射调节效果。此外，该膜系的制备方法与现有的大面积镀膜玻璃工艺兼容，适于工业化生产。
二氧化钒 智能窗 相变温度 vanadium dioxide smart window phase transition temperature
1 中国科学院上海技术物理研究所， 上海 200083
2 上海节能镀膜玻璃工程技术研究中心， 上海 200083
采用常温磁控溅射法制备金属钒薄膜，然后在合适的氧气氛围下对其进行 退火氧化处理，最终在非晶玻璃衬底上制备出具有相变的高性能二氧化钒(Vanadium Dioxide, VO2 )薄膜。X射线衍射(X-Ray Diffraction, XRD) 测试结果表明，所制薄膜的主要成分为VO2 ；扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscope, SEM) 测试结果表明，所制薄膜的结晶性良好，晶粒粗细均匀。该薄膜在室温下的红外光透过率(2400 nm处)为 67%，在高温下的红外光透过率(2400 nm处)为9%。其透过率差值为58%，因此具有良好的红外透过率调 节能力。同时还测试分析了薄膜光学转变与电学转变的差异，发现电学转变温度比光学转变 温度高4.7℃。该方法适合大面积VO2 薄膜的制备，对智能窗的研究与应用具有重要意义。
二氧化钒 磁控溅射 相变 智能窗 vanadium dioxide magnetron sputtering phase transition smart window
1 北京航空航天大学理学院, 北京 100083
2 北京印刷学院基础部, 北京 102617
3 北京有色金属研究总院, 北京 100088
为降低溅射过程中基片温度的上升,进而成功制备非晶多孔、纳米微晶态电致变色薄膜和非晶态离子导电薄膜,介绍了一种配置于磁控溅射设备的液氮冷却装置。利用该装置制备了由WO3、NiOx和LiNbO3薄膜组成的单基片全无机电致变色智能窗器件。采用分光光度计对该器件的电致变色性能进行了测试, 并计算了它的漂白和着色态在400 nm到800 nm波长范围内的平均透射率。实验结果表明, 经过50次循环后, 该器件的漂白和着色态的平均透射率分别为61.5%和5.5%。X射线衍射和扫描电镜(SEM)图像显示, 组成该器件的WO3、NiOx和LiNbO3薄膜分别为非晶多孔、纳米微晶和非晶态结构。
薄膜 磁控溅射 液氮冷却 全固态 电致变色 智能窗
上海理工大学光学与电子信息工程学院, 上海 200093
基于半导体和金属间的相变特性,重点介绍了基于热光效应的二氧化钒薄膜材料,描述了当前国内外的研究进展。给出了能应用于智能窗的纳米二氧化钒薄膜材料,并与常规的二氧化钒薄膜材料进行了分析比较。对这种智能窗薄膜材料的原理与应用前景进行了评述。可以预计,随着对太阳能材料的不断研究与开发,基于热光效应的智能窗薄膜材料在太阳能利用方面将具有巨大潜力。
薄膜 二氧化钒 热光效应 太阳能 智能窗 激光与光电子学进展
2007, 44(12): 45
