Elektrochrome Beschichtungen : Herstellung und Analyse von elektrochromen Metalloxiden

Abstract

Im Zuge dieser Arbeit werden einige Möglichkeiten aufgezeigt, um elektrochrome Beschichtungen und damit auch elektorchrome Fensterscheiben zu verbessern. Hierzu gehört die umsichtige Auswahl des verwendeten Substrates bzw. TCOs (transparent conducting oxide), da anhand des Beispiels des Wolframoxides deutlich gemacht werden konnte, welch großen Einfluss dieses sowohl auf die Morphologie der abgeschiedenen Wolframoxidschichten als auch auf die makroskopisch messbaren elektrochemischen Eigenschaften hat. Besonderes Augenmerk ist hierbei auf die Oberflächenbeschaffenheit des TCOs zu legen, da eine Verbesserung der elektrochromen und elektrochemischen Eigenschaften des WO_{x} mit zunehmender Oberflächenrauhigkeit des TCOs zu beobachten war. Des Weiteren konnten entscheidende Fortschritte im Bezug auf das Transmissionsverhalten und die Farbneutralität der Gegenelektrode erzielt werden. Die gewünschte Aufhellung der Gegenelektrode im interkalierten Zustand konnte durch ein neues Materialsystem, Tantalvanadiumoxid, was geringere Einfärbeeffizienz und höhere Farbneutralität als das Vergleichssystem Titanvanadiumoxid aufweist, gewährleistet werden. Diese Aufhellung der Gegenelektrode im interkalierten Zustand in Verbindung mit einer erhöhten Farbneutralität des Materials sollte im Gesamtsystem des Smart Windows zu einer höheren Helltransmission und Farbneutralität dieses Zustands führen, wobei die Dunkeltransmission hiervon nicht beeinflusst wird, so dass eine größere Variation der Transmission der schaltfähigen Scheibe möglich wird. Insgesamt lässt sich sagen, dass auf dem Gebiet der elektrochromen Fensterverglasung trotz der bis jetzt bereits erzielten Erfolge, und der mittlerweile kommerziell erhältlichen elektrochromen Fenster, immer noch viel Arbeit geleistet werden kann, sowohl in Bezug auf die Erforschung der dem elektrochromen Verhalten der Materialien zugrunde liegenden Mechanismen als auch auf die direkte Optimierung der Systemeigenschaften. Nach der erfolgreichen Herstellung und Optimierung der Elektrode (Wolframoxid) wie auch der Gegenelektrode (Tantalvanadiumoxid) befassen sich derzeitige Projekte mit der Synthese des Elektrolyten. Hier wird erneut eine Beschichtung mittels Sputterverfahren angestrebt, sodass sich der vollständige Schichtaufbau, inklusive des TCOs, in einem in-line-Verfahren herstellen lassen würde.Es bleibt zu wünschen, dass die Innovationen für das System der Smart Windows, die in dieser Arbeit vorgestellt werden konnten, dazu beitragen werden elektrochrome Scheiben nicht nur in ihren Eigenschaften zu verbessern, sondern auch für den Verbraucher interessanter zu machen. Es wird sich jedoch erst in Zukunft zeigen, in wie weit sich schaltbare Fensterscheiben das Interesse und die Akzeptanz der breiten Öffentlichkeit sichern können.