Bibliographie & annexes
Présentation
En anglais
Auteur(s)
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Laurent JORET : Ingénieur de l’École de Physique et Chimie Industrielles de Paris (ESPCI) - Doctorat de Chimie de l’Université Pierre et Marie Curie (Paris VI) - Ingénieur responsable du Groupe CVD à Saint-Gobain Recherche
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Anne PROST : Ancienne Élève de l’École Polytechnique - Docteur en Physique des Solides
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Lire l’articleINTRODUCTION
Dans les habitations et les bâtiments du secteur tertiaire, les parois vitrées ne sont plus simplement destinées à assurer l'entrée de la lumière naturelle ; outre la transparence lumineuse, elles présentent un certain nombre de propriétés telles que l'isolation thermique ou acoustique, le contrôle solaire, un caractère antireflet...
Une volonté de plus en plus franche se fait jour de limiter la consommation d'énergie, d'une part par souci d'économie, d'autre part afin de réduire les émissions atmosphériques (dioxyde de carbone CO2 , oxydes d'azote NOx , dioxyde de soufre SO2 ...), avec pour motivations la réduction de l'effet de serre et la protection de la couche d'ozone. Dans ce cadre, le gouvernement allemand qui a souhaité réduire les émissions de CO2 de 25 % entre 1987 et 2005 a ainsi promulgué une ordonnance visant à limiter l'énergie nécessaire au chauffage des bâtiments. Ces dispositions ont amplifié le développement de vitrages isolants plus efficaces que les doubles vitrages classiques : les doubles vitrages à isolation thermique renforcée présentant, sur une de leurs faces, une couche mince transparente dans le visible mais fortement réfléchissante dans l’infrarouge thermique, c’est-à-dire à faible émissivité.
L'utilisation de ces couches minces à faible émissivité s'explique par les propriétés physiques – électriques – des matériaux déposés sous cette forme. Le choix des verriers s'est orienté vers des matériaux à comportement métallique qui ont la propriété de réfléchir le rayonnement thermique. Deux gammes de matériaux ont été retenues : d'une part, des couches minces métalliques à base d'argent déposées en épaisseur très fine, de l'ordre de la dizaine de nanomètres, d'autre part, des couches minces à base d'oxydes transparents conducteurs plus épaisses, de l'ordre de quelques centaines de nanomètres. Dans les deux cas, les méthodes de dépôt ainsi que les caractéristiques des couches sont décrites.
Pour conclure, nous donnerons d’autres exemples d'applications de substrats de verre revêtus de couches minces conductrices que les vitrages à isolation thermique renforcée.
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Couches minces à base d'oxydes transparents conducteurs
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5. Couches minces métalliques à base d'argent
5.1 Couches métalliques transparentes
Les matériaux métalliques ont généralement des longueurs d'onde plasma situées dans l'ultraviolet, du fait notamment de leur nombre de porteurs très élevé (pour l'argent, λp = 140 nm et pour l'aluminium, λp = 90 nm). Ces matériaux déposés en couche mince sont donc essentiellement réfléchissants et absorbants dans le domaine visible. Afin de conserver la transparence lumineuse, il faut alors se limiter à de fines épaisseurs (de 10 à 15 nm). Les métaux susceptibles d'être utilisés sont l'argent, l'aluminium, le cuivre, l'or ou encore l'étain.
Les meilleures performances de basse émissivité correspondent à la résistivité la plus faible possible, qui peut être obtenue grâce à une valeur de mobilité des électrons élevée. Une bonne cristallisation de la couche métallique tend à augmenter la mobilité des électrons. En effet, elle est associée à l'absence de défauts et à un bon ordre local des atomes du réseau cristallin.
Dans les faits, l'argent est le métal employé du fait de son caractère bas-émissif performant et d'un certain nombre de propriétés favorables qui seront développées par la suite.
HAUT DE PAGE5.2 Méthodes de dépôt de couches minces métalliques
Les couches métalliques entrant dans la fabrication des vitrages à basse émissivité ne sont pas déposées directement sur la ligne de fabrication du verre, la ligne float, mais sur des lignes de dépôt sous-vide spécialement adaptées.
HAUT DE PAGE
Il s'agit de la méthode de dépôt la plus ancienne. L'évaporation sous différentes formes, sous-vide ou réactive, a permis, en utilisant des cibles métalliques, de déposer des films métalliques.
Les paramètres de dépôt sont :
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le taux d'évaporation de la cible ;
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la température du substrat ;
-
la distance...
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Couches minces métalliques à base d'argent
BIBLIOGRAPHIE
-
(1) - FRANCK (G.), al - Transparent heat-reflecting coatings based on highly doped semiconductors. - Thin Solid Films, 77, 1981, 107-117.
-
(2) - PARENT (P.), al - Structural Study of Tin-Doped Indium Oxide Thin Films Using X-Ray Absorption Spectroscopy and X-Ray Diffraction. - J. Electrochem. Soc., 139, no 1, janvier 1992.
-
(3) - FANTINI (M.), al - The compositional and structural properties of sprayed SnO2 : F thin films. - Thin Solid Films, 138, 1986, 255-265.
-
(4) - SMITH (A.), al - Relation between solution chemistry and morphology of SnO2-based thin films deposited by a pyrosol process. - Thin Solid Films, 266, 1995, 20-30.
-
(5) - KANE (J.), al - Chemical Vapor Deposition of Transparent Electrically Conducting Layers of Indium Oxide Doped with tin. - Thin Solid Films, 29, 1975, 155.
-
(6) - ZAWADSKI (A.), al - Kinetic Modeling...
NORMES
-
Verre dans la construction. Détermination des caractéristiques lumineuses et solaires des vitrages. - NF EN 410 - 11-1999
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Verre dans la construction. Détermination du coefficient de transmission thermique, U – Méthode de calcul. - NF EN 673 - 5-2003
-
Verre dans la construction. Détermination de la transmission lumineuse, de la transmission solaire directe, de la transmission énergétique solaire totale, de la transmission de l’ultraviolet et des facteurs dérivés des vitrages. - ISO 9050 - 8-2003
-
Verre dans la construction. Calcul du coefficient de transmission thermique U, en régime stationnaire des vitrages multiples. - ISO 10292 - 7-1994
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