Forschung am Fenster der Zukunft
Elektrochrome (EC) Materialien ändern bekanntlich ihre optischen Eigenschaften bzw. Farbe bei Anlegen einer elektrischen Spannung. Unter dem Begriff „EC-Modul“ ist eine elektrochemische Zelle zu verstehen, mit der ein elektrochromer Effekt in festen Filmmaterialien technologisch nutzbar gemacht werden kann. Geeignet zum Einsatz bei Gebäudeverglasungen, Sicht- und Sonnenschutz bis zu transparenten Innenwänden forscht das TITK an einer neuen Generation organischer elektrochromer Fenster. Die im TITK entwickelten EC-Gläser und Folien basieren auf EC-Polymeren und wurden zum 23. Innovationstag Mittelstand des BMWi vorgestellt.
Mit dem Verfahren sei eine kostengünstige Herstellung möglich. Außerdem bieten die EC-Polymere gegenüber derzeit am Markt bekannten anorganischen EC-Materialien weitere Vorteile. Sie lassen sich mit Hilfe bekannter Nassbeschichtungsverfahren wie Rolle-zu-Rolle-Beschichtung ganzflächig oder durch Druckverfahren strukturiert auftragen. Die elektrochromen Gläser und Folien besitzen großes Potenzial und bieten intelligente technische Lösungen zur gezielten Steuerung der Lichttransmission oder -reflexion von Objekten wie Verglasungen für Fahrzeuge und Gebäude sowie abblendbare Autorückspiegel, Informationsdisplays und schaltbare Lichtfilter. Gegenüber EC-Gläsern lassen sich flexible EC-Folien frei verformen und erweitern somit das Einsatz-Spektrum der EC-Technologie.
Die im TITK entwickelten Gläser zeigen aufgrund der optimalen Kombination von verwendetem EC-Polymer, polymerem Elektrolyt sowie der Ionenspeicherschicht einen guten optischen Kontrast für den blau-gefärbten Zustand von mehr als 60 % und eine gute Schaltkinetik von farblos nach blau in wenigen Sekunden, sowie einen stabilen EC-Effekt über mindestens 10000 Schaltzyklen. Ein weiterer Vorteil des elektrochromen Schalteffekts unter Anwendung von EC-Polymeren ist der niedrige Energieverbrauch. Es wird eine geringe elektrische Spannung von maximal 2 Volt lediglich zur »Farbumschaltung« benötigt. Danach bleibt die Färbung dank der optischen Speichereigenschaften der EC-Module bis zu mehreren Stunden erhalten. Bei Bedarf kann die Farbe nach längerer Zeit durch kurze Energiezufuhr aufgefrischt werden. Ein elektrisch verdunkelbares EC-Fenster erlaubt es, die Sonnenenergie nach Bedarf in die Wohnung hineinzulassen oder durch die Verdunklung des Glases zu absorbieren und wieder nach außen abzugeben. Dabei wird die freie Sicht durch das Fenster nicht behindert. Das Projekt läuft seit 2,5 Jahren und ist derzeit auf die Abmessungen normaler Fenster ausgerichtet. Dabei haben Witterungsbedingungen einen großen Einfluss auf die Stabilität der chemischen Prozesse. Die Herausforderung derzeit ist es, das Multischichtsystem [1] und die Polymere stabil und den Farbwechsel reproduzierbar zu halten. Das Projekt ist für weitere Kooperationspartner und Unternehmen offen. Interessenten an der Entwicklung sind daher jederzeit willkommen.
[1] leitfähige Schicht, elektrochrome Polymerschicht, Ionenspeicherschicht