CN107409446A - 金属基板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种金属基板，用于衬底型薄膜太阳能电池或顶部发光型有机EL元件，当使用于太阳能电池或有机EL元件时，则表现出优异的绝缘性且实现不会产生暗点的太阳能电池或有机EL元件。本发明的金属基板的特征在于，用于衬底型薄膜太阳能电池或顶部发光型有机EL元件，在金属板的至少单面上层叠有有树脂皮膜，所述树脂皮膜的膜厚为3μm以上，所述金属基板的3mm正方形中的表面粗糙度Ra为10nm以下。

Description

金属基板
技术领域
本发明涉及一种金属基板，用于衬底型(substrate-type)薄膜太阳能电池或顶部发光型(top-emission-type)有机EL元件，当使用于太阳能电池或有机EL元件时，则表现出优异的绝缘性且实现不会产生暗点的太阳能电池或有机EL元件。
背景技术
作为使用非晶硅或者如CdS、CuInSe2等化合物半导体的所谓薄膜半导体太阳能电池(以下称为薄膜太阳能电池)，已知覆板型(super-straight-type)薄膜太阳能电池和衬底型薄膜太阳能电池这两种结构。
覆板型薄膜太阳能电池通常为依次层叠有基板、透明电极、光电转换层、背面电极的结构，使光从基板侧入射。另一方面，衬底型薄膜太阳能电池通常为依次层叠有基板、背面电极、光电转换层、透明电极的结构，使光从透明电极侧入射。
以往，作为薄膜太阳能电池的基板，使用透光性的玻璃或塑料等。但是，玻璃容易破碎而且存在如缺乏加工性、较重以及成本高等的问题。此外，塑料因具有透湿性而需要设置阻气层，导致成本变得较贵，而且难以在不加热的条件下进行加工。
此外，衬底型薄膜太阳能电池由于使光从透明电极侧入射，因此对于衬底型薄膜太阳能电池的基板不要求透光性。故此，可以使用并非如玻璃或塑料之类的基板、而是如金属板之类的不具有透光性但加工性优异的基板。为了发挥薄膜太阳能电池的功能，需要基板的表面平滑并且该表面具有绝缘性，但是，金属板本身的表面通常具有800nm～1μm左右以上的凹凸，而且具有导电性，因此不能直接作为基板使用。为此，如果以满足上述条件的方式在金属板上形成平滑的树脂皮膜，则可以考虑将金属板用作基板。
作为这样的基板，例如，专利文献1～3中记载了使表面粗糙度Ra为30nm以下这样非常小数值的金属基板，这些专利文献中记载的金属基板的表面粗糙度Ra是在50μm正方形或比其更小的区域内测定求得的数值。但是，对于这些金属基板而言，在3mm正方形中的表面粗糙度Ra为80～800nm左右。
上述金属基板在50μm正方形这样狭窄区域中呈示非常小的表面粗糙度Ra，但在3mm正方形中呈示较大的表面粗糙度Ra，因此在使用该金属基板制作太阳能电池或有机EL元件的过程中，在金属基板上形成电极等薄膜层时，在置于金属基板表面凹凸的凹部中产生针孔。如果存在针孔等缺陷，则水分从针孔浸入太阳能电池或有机EL元件内，出现被称为暗点(dark spot)的黑点非发光部。
此外，在3mm正方形中的表面粗糙度Ra较大的情况下，在金属基板上形成电极等薄膜层的过程中，有时薄膜层形成用组合物集中在表面凹凸的凹部，此时，在金属基板上出现没形成薄膜层的部分，可能会呈现短路状态。此外，有时在金属基板表面上附着有灰尘或污垢等微小异物(通常大于10μm)，这时，也在金属基板上出现没形成薄膜层的部分，可能会呈现短路状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开公报特开2011-97007号
专利文献2：日本专利公开公报特开2003-243172号
专利文献3：日本专利公开公报特开2014-208479号
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的在于提供一种金属基板，用于衬底型薄膜太阳能电池或顶部发光型有机EL元件，当使用于太阳能电池或有机EL元件时，则表现出优异的绝缘性且实现不会产生暗点的太阳能电池或有机EL元件。
用于解决问题的方案
发明人完成了如下金属基板，即：在金属板的至少单面上层叠3μm以上的规定的树脂皮膜后，对层叠后的树脂皮膜进行研磨，使金属基板的3mm正方形中的表面粗糙度Ra变得非常小，如果将该金属基板使用于太阳能电池或有机EL元件，则表现出优异的绝缘性，并且实现不会产生暗点的太阳能电池或有机EL元件，这样的金属基板。
也就是说，本发明涉及的金属基板的特征在于，用于衬底型薄膜太阳能电池或顶部发光型有机EL元件，在金属板的至少单面上层叠有有树脂皮膜，所述树脂皮膜的膜厚为3μm以上，所述金属基板的3mm正方形中的表面粗糙度(Ra)为10nm以下。
优选：构成所述树脂皮膜的树脂的玻璃化转变温度为40℃以上。还优选：构成所述树脂皮膜的树脂的数均分子量为2000以上且14000以下。另外优选：所述树脂皮膜含有聚酯树脂。
优选：所述金属基板的平均起伏(Wa)为50nm以下。
优选：所述树脂皮膜中，固体颜料的体积分率为1％以下。
发明的效果
根据本发明，通过对层叠有膜厚为3μm以上的树脂皮膜的金属基板的表面进行研磨而使金属基板表面(树脂皮膜)平滑，从而可以提供一种金属基板，当使用于太阳能电池或有机EL元件时，则表现出优异的绝缘性且实现不会产生暗点的太阳能电池或有机EL元件。故此，通过使用所述金属基板，能够以低成本获得高性能的薄膜太阳能电池或有机EL元件。
具体实施方式
本发明的金属基板是用于衬底型薄膜太阳能电池或顶部发光型有机EL元件的金属基板，其在金属板的至少单面上层叠有至少一层的树脂皮膜。具体而言，本发明的金属基板是，在金属板的至少单面上层叠一层以上的树脂皮膜之后，对金属基板的表面(树脂皮膜)进行研磨使表面平滑化而得的金属基板。
[3mm正方形中的表面粗糙度Ra]
制作衬底型薄膜太阳能电池或顶部发光型有机EL元件时，在金属基板上层叠的电极等薄膜层为数nm～数十nm左右的厚度。因此，为了表现出优异的绝缘性并且实现不会产生暗点的太阳能电池或有机EL元件，需要在层叠薄膜层之前对金属板上层叠的树脂皮膜进行研磨，藉此事先尽可能地减小金属基板的3mm正方形中的Ra。具体而言，金属基板的3mm正方形中的Ra为10nm以下，更优选为5nm以下，进一步优选为3nm以下。金属基板表面上形成有起伏，起伏的峰与谷的距离为3mm左右。故此可知：因为金属基板的3mm正方形中的Ra为10nm以下，所以在10μm正方形左右的狭窄范围内Ra较小，并且在起伏的峰谷的任意位置中Ra均变小。
如果金属基板的3mm正方形中的Ra超过10nm，则在金属基板上层叠电极等薄膜层来形成太阳能电池或有机EL元件时，可能在金属基板上会出现没有形成树脂皮膜的部分，或者，在金属基板上形成电极等薄膜层时，可能会在置于金属基板表面凹凸的凹部中产生针孔。如果存在针孔等缺陷，则水分从针孔浸入太阳能电池或有机EL元件内，出现被称为暗点的黑点非发光部。
此外，如果金属基板的3mm正方形中的Ra超过10nm，则在金属基板上形成电极等薄膜层时，有时薄膜层形成用组合物集中在表面凹凸的凹部，这时，在金属基板上出现没有形成薄膜层的部分，可能会呈现短路状态。
金属基板的3mm正方形中的Ra可以采用后述的测定方法进行测定。
[金属板]
本发明的金属基板采用的金属板是冷轧钢板、热浸镀纯锌钢板(GI)或合金化热浸镀Zn-Fe钢板(GA)、合金化热浸镀Zn-5％Al钢板(GF)、电镀纯锌钢板(EG)、电镀Zn-Ni钢板、铝板、钛板、镀铝锌(Galvalume)钢板等，优选不进行无铬酸盐处理的金属板，但进行了铬酸盐处理或无处理的金属板都可以使用。金属板的厚度没有特别限定，可以适当使用0.3～2.0mm左右厚度的金属板。
对于金属板可以实施磷酸系化学转化处理，特别是如日本专利公开公报特开2005-264312号所示，优选利用含有胶态二氧化硅和磷酸铝盐化合物的酸性水溶液实施化学转化处理。以含有胶态二氧化硅和磷酸铝盐化合物的酸性水性液作为化学转化处理液使用时，通过酸性水性液蚀刻锌系镀层表面，并且会在锌系镀层表面形成在磷酸铝中也具难溶性(难溶于水或碱性水溶液)的以AlPO4或Al2(HPO4)3为主体的反应层。在该反应层上二氧化硅微粒沉积附着并被侵吞，从而使磷酸铝和二氧化硅微粒复合一体化。此外，通过蚀刻而在与粗面化的锌系镀层之间形成致密的反应层，与形成于该反应层上的树脂涂膜之间的键合也变为致密牢固。此外，在让上述酸性水溶液含有聚丙烯酸等水溶性树脂时，则可以使获得的反应层中的二氧化硅微粒的沉积附着状态更加牢固。
[树脂皮膜]
本发明中，使用含有树脂成分的皮膜形成用组合物，以便在金属板上层叠树脂皮膜。
树脂成分没有特别限定，优选热固性树脂。此外，皮膜形成用组合物没有特别限定，优选配合有热固性树脂和固化剂的皮膜形成用组合物。
热固性树脂没有特别限定，例如可列举酚醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、三聚氰胺树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂等。此外，通过与后述的固化剂一起使用，聚酯树脂也可以说是一种热固性树脂。热固性树脂可以仅使用一种，也可以将二种以上混合使用，优选使用聚酯树脂。即，皮膜形成用组合物优选含有聚酯树脂。
在具备多层树脂皮膜的金属基板中，形成最表层(从金属板距离最远的树脂皮膜)的树脂组合物优选含有热固性树脂，更优选含有聚酯树脂。此外，对于各个层而言，形成树脂皮膜的树脂组合物优选含有热固性树脂，更优选含有聚酯树脂。
聚酯树脂，通过二元酸等多元酸与多元醇类的缩合反应来获得。
作为聚酯树脂的原料使用的多元酸，例如可列举：马来酸、马来酸酐、富马酸、衣康酸、衣康酸酐等α,β-不饱和二元酸；邻苯二甲酸、邻苯二甲酸酐、卤代邻苯二甲酸酐、间苯二甲酸、对苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸、四氢邻苯二甲酸酐、六氢邻苯二甲酸、六氢间苯二甲酸、六氢对苯二甲酸、环戊二烯-马来酸酐加成物、琥珀酸、丙二酸、戊二酸、己二酸、癸二酸、1,10-癸烷二羧酸、2,6-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸、2,3-萘二甲酸、2,3-萘二甲酸酐、4,4’-联苯二甲酸、以及它们的二烷基酯等的饱和二元酸等，但是没有特别限定。多元酸可以仅使用一种，也可以适当将二种以上混合使用。
作为聚酯树脂的原料使用的多元醇类，例如可列举：乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇等乙二醇类；丙二醇、二丙二醇、聚丙二醇等丙二醇类；2-甲基-1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、双酚A与环氧丙烷或环氧乙烷的加成物；甘油、三羟甲基丙烷、1,3-丙二醇、1,2-环己二醇、1,3-环己二醇、1,4-环己二醇、对二甲苯二醇(p-xylene glycol)、双环己基-4,4’-二醇、2,6-萘烷二醇、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯等，但没有特别限定。此外还可以使用乙醇胺等氨基醇类。这些多元醇类可以仅使用一种，也可以适当混合二种以上。此外，根据需要还可以通过利用环氧树脂、二异氰酸酯、二环戊二烯等进行改性。
构成树脂皮膜的树脂的玻璃化转变温度(Tg)优选为40℃以上，更优选为45℃以上，进一步优选为50℃以上。在Tg低于40℃的情况下，由于研磨时产生的热使树脂皮膜软化，难以进行稳定的研磨，因此研磨后的金属基板的3mm正方形中的Ra可能会超过10nm。应予说明，Tg可以使用差示扫描量热计(DSC)进行测定。
在具备多层树脂皮膜的金属基板中，构成最表层的树脂的Tg优选为40℃以上，更优选为45℃以上，进一步优选为50℃以上。此外，对于各个层而言，构成树脂皮膜的树脂的Tg更优选为上述温度以上。
构成树脂皮膜的树脂的数均分子量(Mn)优选为14000以下，更优选为12000以下，进一步优选为10000以下。如果Mn超过14000，则金属基板的平均起伏Wa可能会超过50nm，或者金属基板的3mm正方形中的Ra可能会超过10nm。对于平均起伏Wa在下文中描述。Mn可以使用凝胶渗透色谱法(GPC)进行测定。构成树脂皮膜的树脂的数均分子量(Mn)优选为2000以上，更优选为3000以上。
在具备多层树脂皮膜的金属基板中，构成最表层的树脂的Mn优选为14000以下，更优选为12000以下，进一步优选为10000以下。此外，在具备多层树脂皮膜的金属基板中，构成最表层的树脂的Mn优选为2000以上，更优选为3000以上。此外，对于各个层而言，构成树脂皮膜的树脂的Mn更优选为上述的分子量以上，构成树脂皮膜的树脂的Mn更优选为更优选为上述的分子量以下。
作为本发明中的热固性树脂，可以使用各种市售品，特别是作为聚酯树脂的市售品，例如可列举：Vylon(注册商标)23CS、Vylon(注册商标)29CS、Vylon(注册商标)29XS、Vylon(注册商标)20SS、Vylon(注册商标)29SS(以上为东洋纺公司制)等。
此外，作为固化剂，没有特别限定，但优选与热固性树脂具良好的相容性、能够使热固性树脂进行交联、而且液体稳定性良好的固化剂。作为这样的固化剂，例如，对于异氰酸酯系而言，可列举Millionate(注册商标)N、Coronate(注册商标)T、Coronate(注册商标)HL、Coronate(注册商标)2030、Suprasec(注册商标)3340、Daltosec 1350、Daltosec 2170、Daltosec 2280(以上为日本聚氨酯工业公司制)等；对于三聚氰胺系而言，可列举Nikalac(注册商标)MS-11、Nikalac(注册商标)MS21(以上为三和化学公司制)、Super Beckamine(注册商标)L-105-60、Super Beckamine(注册商标)J-820-60(以上为DIC公司制)；对于环氧系而言，可列举Hardener HY951、Hardener HY957(以上为BASF公司制)、Sumicure DTA、Sumicure TTA(以上为住友化学公司制)等。
此外，在皮膜形成用组合物中，热固性树脂的含量优选为50～90质量％，更优选为60～80质量％。并且，在皮膜形成用组合物中，固化剂的含量优选为10～50质量％，更优选为20～40质量％。应予说明，上述的热固性树脂及固化剂的质量％，是指皮膜形成用组合物中热固性树脂及固化剂的含量相对于热固性树脂和固化剂的合计质量的比率。
在形成树脂皮膜时，优选通过涂布法在金属板表面或已层叠的树脂皮膜上涂布皮膜形成用组合物来进行层叠，因此皮膜形成用组合物优选为液态。故此，推荐皮膜形成用组合物还含有溶剂。皮膜形成用组合物中使用的溶剂，只要能够溶解或分散而获得皮膜形成用组合物中应含有的各成分即可，没有特别限定。例如可列举：甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇等醇类；丙酮、甲基乙基酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类；甲苯、苯、二甲苯、Solvesso(注册商标)100(埃克森美孚公司制)、Solvesso(注册商标)150(埃克森美孚公司制)等芳香族烃类；己烷、庚烷、辛烷等脂肪族烃类；乙酸乙酯、乙酸丁酯等酯类；等。对于皮膜形成用组合物而言，使用这样的溶剂可以调节固体成分，皮膜形成用组合物中的溶剂含量优选为20质量％以上且80质量％以下，更优选为40质量％以上且70质量％以下。在固体成分量小于20质量％(即，有机溶剂过多)的情况下，存在以下担忧：在烧结时有机溶剂大量蒸发，其结果是在金属板表面附近容易产生基于气化的有机溶剂引起的对流，损害树脂皮膜表面的平滑性。
应予说明，皮膜形成用组合物优选不含有固体催化剂等固态物质。这些固态物质为与研磨剂近似的形状及硬度，因此不仅难以进行平滑化，而且因研磨而在除去固态物质时残留固态物质被除去的痕迹，在金属基板表面形成凹状部分，在将固态物质压入树脂皮膜中时，在金属基板表面形成凸状部分。使用这样的金属基板来制作太阳能电池或有机EL元件时，难以表现出优异的绝缘性，并且难以实现不会产生暗点的太阳能电池或有机EL元件。
在具备多层树脂皮膜的金属基板中，形成最表层的树脂皮膜形成用组合物优选不含有固态物质。此外，在形成最表层以外的层的皮膜形成用组合物也更优选不含有固态物质。
[颜料]
为了使金属基板的3mm正方形中的Ra为10nm以下，优选皮膜形成用组合物中的颜料为少量，或者完全不含有颜料。具体而言，树脂被膜中，固体颜料的体积分率优选为1％以下，更优选为0.5％以下，进一步优选为0％(树脂皮膜中不含有固体颜料)。在具备多层树脂皮膜的金属基板中，对于各个层而言，固体颜料的体积分率优选为上述体积分率以下。固体颜料的粒径远远大于10nm，为大致100nm以上，因此若固体颜料的体积分率超过1％，则难以使金属基板的3mm正方形中的Ra为10nm以下。此外，如果树脂皮膜含有作为固态物质的颜料，则可能颜料粒子从树脂皮膜剥离，该剥離的部分成为凹部，从这方面来看，也优选皮膜形成用组合物中的颜料为少量，或者完全不含有颜料。
在皮膜形成用组合物含有少量颜料的情况下，作为用于着色为下述各颜色的颜料种类的例子，可列举，白色：氧化钛、碳酸钙、氧化锌、硫酸钡、立德粉、铅白等无机系颜料，黑色：苯胺黑、尼格洛辛(nigrosine)等有机系颜料；炭黑、铁黑等无机系颜料，红色：不溶性偶氮系(萘酚系以及酰苯胺系)或者可溶性偶氮系等有机系颜料；铁丹、镉红、铅丹等无机系颜料，黄色：不溶性偶氮系(萘酚系以及酰苯胺系)、可溶性偶氮系、喹吖啶酮系等有机系颜料；铬黄、镉黄、镍钛黄、黄丹、铬酸锶盐等无机系颜料，绿色：有机酞菁系颜料；蓝色：有机酞菁系颜料、双噁嗪系颜料、普鲁士蓝、群青、钴蓝、翡翠绿等无机系颜料；橙色：苯并咪唑酮系、吡唑啉酮系等有机系颜料等。上述着色颜料中，将同色而化学结构不同的颜料或不同色的着色颜料2种以上以适当的混合比加以混合，可以着色成为灰色、茶色、紫色、红紫色、蓝紫色、黄金色等所需的颜色。
应予说明，为了抑制颜料的偏析，可以在皮膜形成用组合物中添加颜料分散剂。合适的颜料分散剂为从由水溶性丙烯酸系树脂、水溶性苯乙烯丙烯酸系树脂和非离子系表面活性剂构成的组中选择的1种以上。使用这些颜料分散剂时，在着色涂膜中残存颜料分散剂。
[树脂皮膜的膜厚]
树脂皮膜的膜厚为3μm以上，优选为4μm以上。如果膜厚小于3μm，则金属基板的耐电压低于0.1kV，可能确保不了耐电压(绝缘耐性)。此外，膜厚优选为60μm以下，更优选为50μm以下。如果膜厚超过60μm，则树脂皮膜可能会从金属板剥离。应予说明，在层叠多层树脂皮膜的情况下，树脂皮膜的膜厚是各个层的总膜厚。此外，在层叠多层的情况下，优选层叠2层以上且4层以下，更优选仅层叠2层。
[树脂皮膜的制造方法]
皮膜形成用组合物的涂布、干燥方法没有特别限定，可以适当采用已知的方法。作为制作本发明的金属基板时的皮膜形成用组合物的涂布方法，可列举：利用如刮棒涂布法、辊式涂布法、淋幕式涂布法、喷涂法、喷淋法等的前涂布法，其中，从成本等观点考虑，优选刮棒涂布法、辊式涂布法、喷淋法。此外，作为上述以外的组合物的涂布方法，还可以使用利用静电涂装法、旋涂法等的后涂布法。
烧结温度没有特别限定，可以根据皮膜中使用的树脂的固化特性进行调整，例如，在前涂布法使用聚酯系树脂的情况下，优选为190℃以上且250℃以下，更优选为200℃以上且240℃以下。通过使烧结温度设定在上述范围内，使有机溶剂不急速蒸发，从而金属板表面附近不容易产生气化的有机溶剂引起的对流，可以使最表层的树脂皮膜表面更加平滑。此外，作为干燥温度，只要不因热造成树脂皮膜劣化的程度即可，例如优选为190～250℃左右，更优选为200～240℃左右。应予说明，烧结、干燥温度是指到达板温(Peak MetalTemperature：PMT)。
[金属基板表面(树脂皮膜)的研磨]
本发明的金属基板通过进行化学机械研磨(CMP)来使金属基板表面平滑化。研磨方法没有特别限定，可以使用例如通过研磨剂本身所具有的表面化学作用或者研磨液所含有的化学成分的作用来进行研磨这样的公知研磨方法。研磨剂也没有特别限定，例如可以使用二氧化硅、氧化铝、铈土、二氧化钛、氧化锆、氧化锗等。
[树脂皮膜的被覆率]
如果在金属基板上出现没有形成树脂皮膜的部分，则在金属基板上层叠电极等薄膜层而形成太阳能电池或有机EL元件时，在薄膜层与金属板之间可能会呈现短路状态。因此，研磨后的树脂皮膜的被覆率优选为99％以上，更优选为99.9％以上，特别优选为100％。
[平均起伏Wa]
金属基板的平均起伏Wa优选为50nm以下，更优选为40nm以下。如果平均起伏Wa超过50nm，则难以使金属基板的3mm正方形中的Ra成为10nm以下。
此外，为了减小金属基板的平均起伏Wa，优选使得研磨前的金属基板的平均起伏Wa’也尽可能小。具体而言，研磨前的金属基板的平均起伏Wa’优选为100nm以下，更优选为70nm以下。如果平均起伏Wa’大于100nm，则即使对树脂皮膜进行研磨，也可能充分地变小不了平均起伏Wa。此外，如果平均起伏Wa’为100nm以下，则树脂皮膜的研磨量较少即可，能以低成本制作金属基板。
研磨后的金属基板的平均起伏Ra以及研磨前的金属基板的平均起伏Wa’可以采用后述的测定方法进行测定。
[研磨前的表面粗糙度Ra’]
本发明中，为了使研磨后的金属基板的表面为平滑，优选在研磨前的状态下金属基板的表面为平滑。具体而言，研磨前的金属基板的3mm正方形中的Ra’优选为200nm以下，更优选为150nm以下。如果研磨前的金属基板的3mm正方形中的Ra’超过200nm，则尽管对金属基板表面进行了研磨，但研磨后的金属基板的3mm正方形中的Ra也可能会超过10nm。对于研磨前的金属基板的3mm正方形中的Ra’，可以采用与研磨后的金属基板的3mm正方形中的Ra同样的测定方法进行测定。对于研磨前的表面粗糙度Ra’的具体测定方法在下文中描述。
[耐电压]
耐电压可以采用后述的方法进行测定，必需为0.1kV以上。优选为0.3kV以上，更优选为1.0kV以上。如果耐电压低于0.1kV，则有可能引起因电极间短路带来的绝缘不良。
[衬底型薄膜太阳能电池]
对具备本发明的金属基板的衬底型薄膜太阳能电池进行说明。衬底型太阳能电池只要具备本发明的金属基板即可，可以是公知的任一结构，例如，基本上是在本发明的金属基板的树脂皮膜上依次层叠有背面电极、光电转换层、透明电极的结构。光电转换层是吸收透过透明电极而到达的光并产生电流的层，背面电极和透明电极均是用于输出在光电转换层产生的电流的电极，均由导电性材料形成。光入射侧的透明电极必需具有透光性。背面电极、光电转换层及透明电极，可以使用与公知的衬底型薄膜太阳能电池同样的材料。
背面电极没有特别限定，例如可以使用Mo、Cr、W等金属以及这些金属组合而成的电极。背面电极可以是单层结构，也可以是如2层结构等的层叠结构。背面电极的厚度没有特别限定，厚度优选为0.1μm以上，更优选为0.45～1.0μm。
光电转换层的结构没有特别限定，例如可以是至少1种黄铜矿结构的化合物半导体。此外，光电转换层可以是由Ib族元素、IIIb族元素和VIb族元素构成的至少1种化合物半导体。
为了进一步获得高的光吸收率、高的光电转换效率，光电转换层优选为由选自由Cu和Ag构成的组中的至少1种Ib族元素、选自由Al、Ga及In构成的组中的至少1种IIIb族元素、和选自由S、Se及Te构成的组中的至少1种VIb族元素而构成的至少1种化合物半导体。作为该化合物半导体，可列举CuAlS2、CuGaS2、CuInS2、CuAlSe2、CuGaSe2、CuInSe2(CIS)、AgAlS2、AgGaS2、AgInS2、AgAlSe2、AgGaSe2、AgInSe2、AgAlTe2、AgGaTe2、AgInTe2、Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)、Cu(In1-xAlx)Se2、Cu(In1-xGax)(S、Se)2、Ag(In1-xGax)Se2、以及Ag(In1-xGax)(S、Se)2等。
透明电极例如由添加有Al、B、Ga、Sb等的ZnO、ITO(铟-锡氧化物)、或SnO2以及它们的组合所构成。透明电极可以是单层结构，也可以是如2层结构等的层叠结构。此外，透明电极的厚度没有特别限定，优选为0.3～1μm。
衬底型薄膜太阳能电池可以采用公知的方法制作，例如可以采用以下的制造方法来制作衬底型薄膜太阳能电池。首先，在本发明的金属基板上，利用溅射法、真空蒸镀法、热CVD法、湿式涂布法等以往已知的方法来形成背面电极。接着，在背面电极上利用溅射法、真空蒸镀法、热CVD法、湿式涂布法等以往已知的方法来形成光电转换层。然后，在光电转换层上利用溅射法、真空蒸镀法、热CVD法、湿式涂布法等以往已知的方法来形成透明电极。
应予说明，在形成透明电极时，为了保护光电转换层，可以在光电转换层与透明电极之间设置缓冲层。此外，可以在透明电极上设置密封件。
[顶部发光型有机EL元件]
本发明的金属基板还可以应用于顶部发光型有机EL元件。上述顶部发光型有机EL元件只要具备本发明的金属基板即可，可以是公知的任一结构，例如基本上是在本发明的金属基板的树脂皮膜上依次层叠有电极、有机层、透明导电膜的结构。电极、有机层、透明导电膜，可以使用与公知的顶部发光型薄膜太阳能电池同样的材料。顶部发光型有机EL元件中，光透过透明导电性膜(不透过基板)而被输出，因此基板可以使用不透明的金属板。
作为电极的材料，例如可以使用铟-锡氧化物(ITO)、铟-锌氧化物(IZO)、锡氧化物、Au等金属的极薄膜、导电性高分子、导电性有机材料、含掺杂剂(施主或受主)的有机层、导电体与导电性有机材料(含高分子)的混合物、或它们的层叠体等。电极可以通过对这些材料使用溅射法或离子镀法等气相生长法来进行成膜。
有机层优选具备有机发光层。作为有机发光层的材料，例如可以使用：蒽、萘、芘、并四苯、晕苯、苝、酞苝(phthaloperylene)、萘酰苝(naphthaloperylene)、二苯基丁二烯、四苯基丁二烯、香豆素、噁二唑、双苯并噁唑啉、双苯乙烯、环戊二烯、喹啉金属络合物、三(8-羟基喹啉)铝络合物、三(4-甲基-8-喹啉)铝络合物、三(5-苯基-8-喹啉)铝络合物、氨基喹啉金属络合物、苯并喹啉金属络合物、三-(对三联苯-4-基)胺、吡喃、喹吖啶酮、红荧烯、以及它们的衍生物、或者1-芳基-2,5-二(2-噻吩基)吡咯衍生物、二苯乙烯基苯衍生物、苯乙烯亚芳基衍生物、苯乙烯胺衍生物、以及含有包含这些发光性化合物的基团为分子的一部分的化合物或高分子等。另外，不仅可使用以上述化合物为代表的来自荧光颜料的化合物，还可以使用所谓磷光发光材料(例如Ir络合物、Os络合物、Pt络合物、铕络合物)等发光材料、或分子内具有这些的化合物或高分子。有机层可采用溅射法、真空蒸镀法等以往已知的方法来形成。应予说明，有机层中除了包含有机发光层之外，还可以包含空穴注入层、空穴传输层、电子输运层、电子注入层等。
对于透明导电膜而言，作为材料可以使用Al或银等单一成分、或者将Al、银等与其它电极材料组合而成的层叠结构的材料。电极材料的组合可列举：碱金属与Al的层叠体、碱金属与银的层叠体、碱金属的卤化物与Al的层叠体、碱金属的氧化物与Al的层叠体、碱土金属或稀土金属与Al的层叠体、这些金属与其它金属的合金等。具体而言，例如可列举：钠、钠-钾合金、锂、镁等与Al的层叠体、镁-银混合物、镁-铟混合物、铝-锂合金、LiF与Al的混合物、Al与Al2O3的混合物等。透明导电膜可以采用溅射法、真空蒸镀法等以往已知的方法来形成。
本申请基于在2015年3月31日申请的日本国专利申请第2015-073897号主张优先权的利益。日本国专利申请第2015-073897号的说明书的全部内容被引用至本申请中用于参考。
实施例
以下，列举实施例来更具体地说明本发明，但本发明不受下述实施例的限定，在能符合前述及后述的主旨的范围内可以适当改变来实施，这些也均包含在本发明的技术范围内。此外，实施例中所用的评价方法如下所述。应予说明，对于评价方法，在没有特别记载使用金属基板表面的研磨前后的哪种试验材料的情况下，使用对金属基板表面进行研磨后的试验材料。
＜研磨前的金属基板的3mm正方形中的表面粗糙度Ra’＞
对于采用后述的制作方法得到的试验材料的研磨前状态下的表面粗糙度进行了测定。具体而言，基于JIS B 0601所规定的粗糙度定义，使用原子力显微镜(Atomic ForceMicroscope、AFM)(精工电子工业制SPI3800N)，在3mm×3mm的区域的四个角落及中央部的5处，测定了10μm×10μm的区域内的一个方向的表面粗糙度Ra1’以及与此垂直的方向的表面粗糙度Ra2’，将Ra1’和Ra2’的平均值作为10μm×10μm的区域的表面粗糙度。并且，将上述5处的10μm×10μm的区域的表面粗糙度的平均值作为研磨前的金属基板的3mm正方形中的表面粗糙度Ra’。
＜研磨后的金属基板的3mm正方形中的表面粗糙度Ra＞
除了使用采用后述的制作方法得到的试验材料以外，用与研磨前的金属基板的3mm正方形中的表面粗糙度Ra’同样的方法来计算了表面粗糙度Ra。
＜研磨前的金属基板的平均起伏Wa’＞
对于采用后述的制作方法得到的试验材料的研磨前状态下的平均起伏Wa’进行了测定。具体而言，基于JIS B 0601所规定的粗糙度定义，使用表面粗糙度-轮廓形状综合测定机(东京精密公司制Surfcom(注册商标)1400D)，对于25.4mm×25.4mm的区域内的一个方向的平均起伏以及与此垂直的方向的平均起伏进行了测定，将这些的平均值作为平均起伏Wa’。
＜研磨后的金属基板的平均起伏Wa＞
除了使用采用后述的制作方法得到的试验材料以外，用与研磨前的金属基板的平均起伏Wa’同样的方法来计算了平均起伏Wa。
＜耐电压(绝缘耐性)＞
用后述的制作方法来制作尺寸50mm×50mm×0.8mm的试验材料后，按照JIS C2110-1，使外径20mm的球形电极以负荷500g接触试验材料的一个面，在该状态下，使用绝缘击穿试验装置，以在20～40秒左右引起绝缘击穿这样的恒定速度在厚度方向上施加直流电压，测定了产生绝缘击穿时的电压。进行了5次上述电压测定，将其平均值作为耐电压。
＜暗点的有无＞
在洁净室内按照下述要点制作了有机EL元件，并确认了有机EL元件的发光状况。
(洗涤工序)
对于金属基板和密封用玻璃盖，使用超声波洗涤机，用有机溶剂(EL规格品)进行洗涤，用有机碱水溶液(EL规格品)进行洗涤，然后用超纯水进行了洗涤。对于密封用玻璃盖的详细情况在下文中描述。接着，使用真空干燥器，在150℃下进行了15分钟干燥。接着，使用UV臭氧洗涤机，进行了UV臭氧洗涤。
(蒸镀工序)
在真空度：1～2×10-4Pa、蒸镀速度：的条件下，在金属基板上依次蒸镀ITO(膜厚100nm)、PEDOT(膜厚60nm)、NPD(膜厚80nm)、Alq(膜厚50nm)、LiF(膜厚0.8nm)、Mg：Ag(膜厚10nm)、IZO(膜厚100nm)而进行层叠，制作了有机EL元件。发光面积为约2×2mm2。
(制作工序)
在H2O和O2的浓度低于10ppm的手套箱内，将有机EL元件与密封有机EL元件的密封用玻璃盖经由密封剂(三键(Three Bond)制UV固化型环氧树脂)贴合后，取出至手套箱外进行了UV照射。然后，作为热处理，在80℃的恒温槽内保温了3个小时。
(暗点有无的确认)
使制作的有机EL元件发光，通过用显微镜进行放大观察来确认了暗点。
(涂料A的制作方法)
向将二甲苯(沸点：140℃)和环己酮(沸点：156℃)各等量混合的溶剂中加入以固体成分换算计75质量部的聚酯树脂(东洋纺公司制Vylon(注册商标)200(Tg：53℃、Mn：3000))、以固体成分换算计25质量部的三聚氰胺树脂(DIC公司制Super Beckamine(注册商标)J-820-60)，得到了涂料A。调节二甲苯和环己酮的混合溶剂的量，以使聚酯树脂和三聚氰胺树脂的合计固体成分为58质量％。
(涂料B～K的制作方法)
除了将东洋纺公司制Vylon(注册商标)200变更为以下记载的聚酯这一点以外，与涂料A同样地操作得到了涂料B～K。但是，对于涂料I而言，相对于树脂和交联剂的合计100质量部，添加了100质量部的氧化钛粒子(石原产业公司制TIPAQUE(注册商标)CR-50(平均粒径0.25μm))。
涂料B：东洋纺公司制Vylon(注册商标)226(Tg：65℃、Mn：8000)
涂料C：东洋纺公司制Vylon(注册商标)660(Tg：55℃、Mn：8000)
涂料D：东洋纺公司制Vylon(注册商标)885(Tg：79℃、Mn：8000)
涂料E：东洋纺公司制Vylon(注册商标)GK130(Tg：15℃、Mn：7000)
涂料F：东洋纺公司制Vylon(注册商标)GK590(Tg：15℃、Mn：7000)
涂料G：东洋纺公司制Vylon(注册商标)GK680(Tg：10℃、Mn：6000)
涂料H：东洋纺公司制Vylon(注册商标)300(Tg：7℃、Mn：23000)
涂料I：东洋纺公司制Vylon(注册商标)220(Tg：53℃、Mn：3000)
涂料J：东洋纺公司制Vylon(注册商标)103(Tg：47℃、Mn：23000)
涂料K：东洋纺公司制Vylon(注册商标)200(Tg：67℃、Mn：17000)
(实施例1)
作为金属板，使用了板厚为0.8mm、在金属板两面中的各面的锌镀层附着量为20g/m2的电镀锌金属板(EG)。在该金属板的表面上用刮棒涂布机涂布上述涂料A以使膜厚为4μm，以到达板温(Peak Metal Temperature：PMT)为220℃的方式进行2分钟烧结、干燥，进行后述的金属基板表面的研磨，得到了金属基板。所得金属基板的物性、评价结果示于表1。
(实施例2～6、比较例1～9)
在金属板的表面上用刮棒涂布机涂布上述涂料A～K的任一种以达到表1记载的膜厚，除此之外与实施例1同样地操作得到了金属基板。但是，在实施例5、6中，进行两次上述涂料A的涂布、烧结、及干燥的工序，得到了层叠有2层树脂皮膜的金属基板。实施例5中，将膜厚2μm的树脂皮膜层叠了2层；实施例6中，将膜厚4μm的树脂皮膜层叠了2层。此外，比较例9中，没有进行金属基板表面的研磨。所得金属基板的物性、评价结果示于表1。
(金属基板表面的研磨)
在贴附有研磨装置的基板装配用吸盘的支架上安装金属基板，将树脂皮膜朝下安装于在研磨装置的平台上所装配的研磨盘上。作为研磨剂，使用粒径为约100nm的氧化铝粒子，在压力65gf/cm2、每1周的旋转距离为1m、基板和平台的各旋转速度为50rpm的条件下，进行了1分钟化学机械(CMP)研磨。各个实施例和比较例中，研磨后的树脂皮膜的被覆率均为100％。
根据表1可如下进行考察。
对于满足本发明构成要件的实施例1～6的金属基板而言，绝缘性优异，并且在所制作的有机EL元件中没产生暗点。
相对于此，上述以外的金属基板，如下文详述的那样，不满足本发明的构成要件，不能够获得期望的特性。
对于树脂的玻璃化转变温度过低的比较例1～4而言，在所制作的有机EL元件中产生了暗点。对于树脂的数均分子量过大的比较例4、7、8而言，在所制作的有机EL元件中产生了暗点。
对于含有颜料粒子的比较例5而言，在所制作的有机EL元件中产生了暗点。对于皮膜的膜厚过薄的比较例6而言，金属基板的耐电压低，并且所制作的有机EL元件不发光。
对于对表面没有进行研磨的比较例9而言，在所制作的有机EL元件中产生了暗点。
产业上的可利用性
对层叠有膜厚为3μm以上的树脂皮膜的金属基板的表面进行研磨来使表面平滑，据此，如果将该金属基板使用于太阳能电池或有机EL元件，则可以表现出优异的绝缘性，并且实现不会产生暗点的太阳能电池或有机EL元件。

Claims (6)

1.一种金属基板，其特征在于，用于衬底型薄膜太阳能电池或顶部发光型有机EL元件，其中，
在金属板的至少单面上层叠有有树脂皮膜，
所述树脂皮膜的膜厚为3μm以上，
所述金属基板的3mm正方形中的表面粗糙度(Ra)为10nm以下。
2.根据权利要求1所述的金属基板，其特征在于，构成所述树脂皮膜的树脂的玻璃化转变温度为40℃以上。
3.根据权利要求1所述的金属基板，其特征在于，构成所述树脂皮膜的树脂的数均分子量为2000以上且14000以下。
4.根据权利要求1所述的金属基板，其特征在于，所述金属基板的平均起伏(Wa)为50nm以下。
5.根据权利要求1所述的金属基板，其特征在于，所述树脂皮膜含有聚酯树脂。
6.根据权利要求1所述的金属基板，其特征在于，所述树脂皮膜中，固体颜料的体积分率为1％以下。
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