I. Physikalisches Institut der JLU Giessen
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Elektrochrome Schichten

Ansprechpartner: Bruno K. Meyer, Thomas Leichtweiß

Elektrochrome Materialien ändern ihre optischen Eigenschaften, insbesondere die Transmission im sichtbaren und IR-Bereich, beim Einbringen von Ladung. Anwendungsfelder für elektrochrome Schichten sind unter anderem Architekturverglasungen, schaltfähige Spiegel und Glasdächer für die Automobilindustrie.

Wolframoxid (WO 3) konnte bislang als einziges Material für großflächig beschichtete Architekturverglasungen eingesetzt und zur Produktreife gebracht werden, aber auch andere Materialien wie die Metalloxide Nb 2 O 5 , TiO 2, NiO, MoO 3 , Ir 2 O 3 , V 2O 5, ... zeigen elektrochrome Eigenschaften und könnten als aktive Schicht in Frage kommen.

Abb. 1: Schichtaufbau einer elektrochromen Verglasung, Quelle: FLABEG

In elektrochromen Verglasungen befindet sich die aktive Schicht in einem Verbund, der von zwei mit transparenten Elektroden beschichteten Gläsern eingerahmt wird [Abb. 1 ] . Durch eine externe Stromversorgung werden bei Bedarf Ladungsträger in die Schicht transportiert, wobei ein Flüssig- oder Polymer-Elektrolyt als Ionenleiter den Stromfluss gewährleistet. Es existieren auch Systeme mit Festkörpern als Ionenleiter, die als Schichtverbund auf Glas aufgebracht sind.

Zur Analyse elektrochromer Schichten werden in Zusammenarbeit mit dem Institut für Angewandte Physik der JLU Gießen insbesondere elektrochemische Methoden verwendet. Mithilfe von cyclovoltammetrischen Messungen [Abb. 2] können beispielsweise reversible von irreversiblen Prozessen unterschieden und die beim Schalten in die Schicht eingebrachte Ladung ermittelt werden. Auch photoelektrochemische Methoden – die Untersuchung des Färbeverhaltens und eventueller Degradationsmechanismen der Schichten unter Beleuchtung – kommen zum Einsatz.

Abb. 2: Cyclovoltammogramm einer WO3-Schicht beim Färben und Entfärben.

 

 

Abb. 3: Elektrochrome Verglasungen als begehbare horizontale Überkopfverglasung, angeordnet in Bändern im Dach über dem zentralen Lesesaal der Landesbibliothek Dresden. Architekt: ARGE SLUB Dresden, E. Krainer. Verglasungen: FLABEG GmbH & Co KG, Fürth

 

 

 Abb. 4: Elektrochrome Verglasungen im ungeschalteten Zustand. Quelle: FLABEG