elektrochromie

Elektrochromie ist ein Phänomen, bei dem sich die optischen Eigenschaften eines Materials – insbesondere seine Transmissions- oder Absorptionsfähigkeit im sichtbaren Spektrum – durch Anlegen eines elektrischen Feldes verändern. Diese Veränderung entsteht meist durch Redox-Reaktionen oder die Interkalation von Ionen in ein elektrochromes Material, wodurch sich die spektrale Durchlässigkeit schrittweise umschalten lässt. Der Effekt ist reversibel: Durch Umkehren des Spannungszeichens kehrt sich der Zustand zurück.

Zu den häufigsten elektrochromen Materialien gehören anorganische Übergangsmetalloxide wie Wolframoxid WO3, Vanadiumoxid V2O5 oder Molybdänoxid MoO3 sowie organische und synthetische Polymere wie Viologene, PEDOT oder Polyanilin. In vielen Systemen werden Kombinationen aus einem elektrochromen Material, einem Ionenleiter und einer Gegenelektrode verwendet. Elektrochromische Geräte bestehen typischerweise aus einem transparenten Substrat, einer transparenten Leitungsschicht, dem elektrochromen Schicht, einem Elektrolyten bzw. Ionenleiter und einer Gegenelektrode; durch Anlegen einer geringen Gleichspannung wandern Ionen wie Li+ oder H+ in die elektrochrome Schicht und verändern deren Lichtabsorption.

Anwendungen reichen von energieeffizienten Fenstern in Gebäuden bis zu verstellbaren Rückspiegeln in Fahrzeugen, beschichteten Fassaden und Displayelementen. Wichtige Leistungskennzahlen sind der Farbwechsel (Durchlässigkeitsänderung), die Wechselgeschwindigkeit, die Zykluslebensdauer sowie die Coloration Efficiency.

Die Elektrochromie wurde im 19. Jahrhundert beobachtet; in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden die Materialien und Bauelemente weiterentwickelt, wodurch in den 1990er-Jahren kommerziell nutzbare elektrochrome Gläser entstanden. Gegenwärtige Forschungen fokussieren auf flexiblere Substrate, organisch-inorganische Hybride und integrierte Energiespeicher-Lösungen.