مروری بر خصوصیات فیزیکی ترکیبات اکسیدی قابل استفاده در کاربردهای الکتروکرومیک

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه فیزیک حالت جامد، دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

2 استادیار، گروه رنگدانه‌های معدنی و لعاب- موسسه پژوهشی علوم و فناوری رنگ و پوشش

3 دانشیار، گروه فیزیک حالت جامد، دانشکده فیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

استفاده از فناوری‌های نوین برای دستیابی به آسایش بیشتر، افزایش بازدهی و صرفه‌جویی در مصرف انرژی همواره مورد توجه فراوان محققان قرار داشته است. الکتروکرومیسم از پدیده‌های مورد استفاده به عنوان یک فناوری سبز است. مواد الکتروکرومیک که با اعمال اختلاف پتانسیل به قطعه الکتروکرومیک تغییر رنگ می‏دهند، در اصل موادی هستند که در اثر تغییر جهت و مقدار ولتاژ اعمالی به قطعه، عبور نور از آن را تنظیم‌پذیر می‏کنند. در این مقاله ضمن بررسی ساختار کلی یک قطعه الکتروکرومیک، خواص فیزیکی لازم برای انتخاب یک ترکیب اکسیدی در کاربردهای الکتروکرومیک بیان شده است. همچنین رفتارهای نوری قطعات ورقه‏ای نانوساختار با مواد الکتروکرومیک اکسید تنگستن و اکسید نیکل به عنوان دو گزینه مناسب مورد بررسی قرار گرفته است. در این راستا داده‌های مربوط به نانوساختارهای ورقه‌ای نیز بیان شده است.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Review on Physical Properties of Usable Oxide Complexes in Electrochromic Applications

نویسندگان [English]

  • Hadi Ali Asghari 1
  • Amir Masoud Aarabi 2
  • Hamid Harati Zadeh 3
1 Department of Solid State Physics, Faculty of Physics, shahrood University of Technology
2 Department of inorganic pigments and glazes, Institute for Color Science and Technology
3 Department of Solid State Physics, Faculty of Physics, shahrood University of Technology
چکیده [English]

The use of modern technologies to achieve greater comfort, efficiency, and saving in energy consumption is at the concern of researchers. Electrochromism has been used as a green technology. The color of electrochromic materials is changed by appling a voltage to the electrochromic device. Indeed this materials can tune the transmittance of the device by change the applied bias to it. In this paper, the general structure of an electrochromic device based on the metal oxides and important physical properties has been studied to select oxide compounds for electrochromic applications. Then, optical behaviors of WO3 and NiO has been investigated as one of the best electrochromic candidates. The datas related to foil type nanostructure also has been expressed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electrochromism
  • Smart windows
  • Electrochromic Materials
  • Tungsten oxide
  • Nickel Oxide
  1.  E. Summary, "Stern Review : The Economics of Climate Change", http://mudancasclimaticas.cptec.inpe.br/~rmclima/pdfs/ destaques/sternreview_report_complete.pdf.
  2. B. A. Korgel, "Composite for smarter windows", Nature. 500, 8–9, 2013.
  3. F. Blanchard, B. Baloukas, and L. Martinu, "Highly durable electrochromic tungsten oxide thin films prepared by high rate bias-enhanced sputter deposition", Appl. Mater. Today, 12, 235–243, 2018.
  4. P. M. S. Monk, R. J. Mortimer, D. R. Rosseinsky, "Electrochrornisrn : Fundamentals and Applications", The Pineal Complex, United States of America by Cambridge University Press, New York, 2007.
  5. "United Nations Environment Programme, environment for development",http://www.unep.org/sbci/AboutSBCI/ Background .asp.
  6. C. G.Granqvist,A. Azens, P. Heszler, L. B. Kish, L. Österlund, "Nanomaterials for benign indoor environments : Electrochromics for smart windows, sensors for air quality , and photo-catalysts for air cleaning", Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 91, 355–365, 2007.
  7. H. K. Koduru, H. M. Obili, G. Cecilia, "Spectroscopic and electrochromic properties of activated reactive evaporated nano-crystalline V2O5 thin films grown on flexible substrates", Int Nano. Lett. 24, 1–8, 2013.
  8. C. M. Lampert, "Optical switching technology for glazings",Thin Solid Films. 236, 6–13, 1993.
  9. C. G. Granqvist, "Nanotechnology for the Energy Challenge", The Pineal Complex, Garcia-martinez, WILEY-VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim, 2010.
  10. H. Najafi-Ashtiani, A. Bahari, and S. Ghasemi, "A dual electrochromic film based on nanocomposite of copolymer and WO3 nanoparticles: Enhanced electrochromic coloration efficiency and switching response", J. Electroanal. Chem. 774, 14–21, 2016.
  11. و. یکه فلاح، آ. سلیمانی گرگانی و ش. روحانی،"مروری بر مواد الکتروکرومیک و کاربردهای آن"، نشریه علمی ترویجی مطالعات در دنیای رنگ، 3، 56-47، 1392
  12. S. K. Deb, "Opportunities and challenges in science and technology of WO3 for electrochromic and related applications", Sol. Energy Mater. Sol. 92, 245–258, 2008.
  13. S. H. Park, J. W, Lim. S. J. Yoo, I. Y. Cha, Y. E Sung, "The improving electrochromic performance of nickel oxide film using aqueous N,N-dimethylaminoethanol solution", Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 99, 31–37, 2012.
  14. C. G. Granqvist, "Electrochromics for smart windows : Oxide-based thin films and devices", Thin Solid Films. 564, 1-38, 2014.
  15. G. A. Niklasson, C. G. Granqvist, "Electrochromics for smart windows : thin films of tungsten oxide and nickel oxide, and devices based on these", J. Mater. Chem. 17, 127–156, 2007.
  16. M. Da Rocha, Y. He, X. Diao, A. Rougier, "Influence of cycling temperature on the electrochromic properties of WO3//NiO devices built with various thicknesses", Sol. Energy Mater. Sol. Cells. 177, 57–65, 2018.
  17. S. I. Park, S. Kim, J. O Choi, J. H Song, M. Taya, S. H Ahn, "Low-cost fabrication of WO3 films using a room temperature and low-vacuum air-spray based deposition system for inorganic electrochromic device applications", Thin Solid Films. 589, 412–418, 2015.
  18. Q. Huang, Q. Zhang, Y. Xiao, Y. He, X. Diao, "Improved electrochromic performance of NiO-based thin films by lithium and tantalum co-doping", J. Alloys Compd. 747, 416–422, 2018.
  19. R. T. Wen, M. A. Arvizu, G. A. Niklasson, C. G. Granqvist, "Electrochromics for energy efficient buildings: Towards long-term durability and materials rejuvenation", Surf. Coatings Technol. 290, 135–139, 2016.