JP3158221B2 - 硼珪酸ガラス組成 - Google Patents
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Description
り、特に、酸化セリウムを混合し、太陽電池、特に衛星
で使用される砒化ガリウム製太陽電池向けの保護カバー
用として適した硼珪酸ガラス組成に関する。
太陽電池の保護に使用する硼珪酸ガラスの組成範囲につ
いて述べている。その硼珪酸ガラス組成は73.5−7
6.7×10~7/deg.c.の範囲内の線膨脹係数を有してい
る。我々のより早期の欧州特許No0,261,885で
は、シリコンの線膨脹係数にマッチした線膨脹係数を有
する硼珪酸ガラスの改良組成範囲について説明してい
る。
数にガラス組成の線膨脹係数をマッチさせる必要性は、
前記ガラス組成で造られる保護カバーを太陽電池に直接
接着する必要から起こってくる。
製作に耐え得るためには、厚さが50から500μmの
間にくるような薄いガラスシート状の生産が可能なガラ
ス組成のものでなければならない。
ーはまた、以下の特性のものでなければならない: (i)(厚さが50から500μmの範囲の試料に対し
て)400nmで伝播する入射光での最低限80%の、4
50nmで伝播する入射光での最低限85%の良好なスペ
クトル透過率; (ii)(厚さが50から500μmの範囲の試料に対し
て)波長が320nm以下での5%未満の入射放射、欲を
いえば2%未満の入射放射になるような低い紫外線透過
率、すなわち、高い紫外線 吸収率;および (iii)とりわけ紫外線、低エネルギー電子、陽子、X線
およびγ線を含む宇宙空間での太陽放射線曝露時に、重
大な変色が存在しない(耐放射線安定性としても知られ
ている)こと。
ネルギー電池が宇宙衛星用に開発されつつある。このよ
うな電池には、もし既知のガラス組成で製造するとすれ
ば、接着するための粘着層を用意した保護カバーを嵌め
込むことができる。しかし、太陽電池に直接保護カバー
を接着するには、ガラスが太陽電池材料の線膨脹係数と
全く同一か、あるいは極めて近い線膨脹係数を持たなけ
ればならない。
4.0−70.0×10~7/deg.c.の間の線膨脹係数が必
要なことを実験結果が示している。線膨脹係数の調和が
砒化ガリウムにとっては、その易損性と脆性の故に特に
重要である。
カバー形成用のガラス組成中に酸化セリウムを含有させ
ることで達成できることはよく知られている。シリコン
電池向けの保護カバーに対しては、約2から5wt%の酸
化セリウム、欲を云えば3wt%超の酸化セリウムが効果
的なことは衆知の通りである。太陽電池向け保護カバー
に適した充分に薄いガラスシートの製造を可能にするた
めには、(溶融ガラスの粘度との関係で)ガラス組成の
液相線温度を低い値に保つ必要がある。2−5wt%の望
ましい濃度範囲の酸化セリウムの存在が、一般には、セ
リウム無しベースのガラスの液相線温度より高い温度へ
ガラスの液相線温度を押し上げる原因となる。これは、
ガラス組成がSiO2またはB2O3あるいはAl2O3の
ような比較的強力な網状組織形成用の酸性酸化物を高い
比率で含有する時、特に顕著である。不幸にして、線膨
脹係数が希望の上限値70.0×10~7/deg.c.を超えな
いようにするためには、これらの酸性酸化物を比較的高
い濃度で含有するガラス組成の作業が必要であり、これ
が比較的高くて望ましくない液相線温度のガラス組成へ
誘引する可能性がある。
質的に以下の成分から成ることを特徴としている: SiO2 57−77 mol%, Al2O3 0−8.5 mol%, B2O3 4.6−23.0 mol%, SiO2+Al2O3+B2O3の全量 81−91 mol%, Li2O 0−1.5 mol%, Na2O 2−7.5 mol%, K2O 2−7.5 mol%, Li2O+Na2O+K2Oの全量 7.6−10.6 mol%, CeO2 0.7−2.0 mol%, Sb2O3 0−0.3 mol%, As2O3 0−0.3 mol%, TiO2 0−2.0 mol%, F2 0−2.0 mol%, 1種類以上のMgO,CaO,SrO, BaO,ZnOおよびPbOの全量 0−7 mol%, このガラス組成は、64.0−70.0×10~7/deg.c.
の範囲内の線膨脹係数を示すことを特徴とし、砒化ガラ
ウム太陽電池の保護カバー製造に使用する目的を有す
る。
保護カバー用硼珪酸ガラス組成に要求される特性には、
線膨脹係数(64.0−70.0×10~7/deg.c.)、放
射線安定性(2−5wt%の酸化セリウムCeO2含有)
および液相線温度(溶融ガラスの粘度との関係で低い値
に保つ必要がある)が存在する。
満足している。
望範囲内の線膨脹係数とを有し、また、砒化ガリウム太
陽電池の保護カバー用の薄ガラスシート製造用に適した
ガラス組成生成用の溶融ガラス粘度を得るのに必要な充
分低い液相線温度を有する、組成範囲の狹い硼珪酸ガラ
ス組成を発見した。
が本質的には以下の成分で構成されることを特徴とする
硼珪酸ガラス組成が提供される。すなわち、 SiO2 57−77 mol%, Al2O3 0−8.5 mol%, B2O3 4.6−23.0 mol%, SiO2+Al2O3+B2O3の全量 81−91 mol%, Li2O 0−1.5 mol%, Na2O 2−7.5 mol%, K2O 2−7.5 mol%, Li2O+Na2O+K2Oの全量 7.6−10.6 mol%, CeO2 0.7−2.0 mol%, Sb2O3 0−0.3 mol%, As2O3 0−0.3 mol%, TiO2 0−2.0 mol%, F2 0−2.0 mol%, 1種類以上のMgO,CaO,SrO, BaO,ZnOおよびPbOの全量 0−7 mol%, このガラス組成は、64.0−70.0×10~7/deg.c.
の範囲内の線膨脹係数を示す特徴を有している。
グループでは、SiO2,Al2O3およびB2O3の量が
以下の範囲にまで下げられる。すなわち、 SiO2 65−70 mol%, Al2O3 0−2 mol%, B2O3 8−22 mol%, セリウムは、酸化第2セリウム形態(CeO2−しばし
ば酸化第2セリウムとして照会される)、あるいは還元
形の酸化第1セリウム(Ce2O3)として導入されるか
も知れない。ガラスの中には両方の酸化物形態のものが
しばしば存在し、如何にセリウムを加えようとも還元形
第1セリウム形態Ce2O3が一般には支配的になる。
2)がセリウム源としては最も普通なので、あたかも全
てのセリウムがCeO2として存在するかの如くセリウ
ム含量を表現するのが一般的方法となっている。
おいては、MgO,CaO,SrO,BaO,ZnO,
PbOの量が以下の範囲に下げられている。すなわち、 MgO 0−5 mol%, CaO 0−3.5 mol%, SrO 0−2 mol%, BaO 0−2 mol%, ZnO 0−2.5 mol%, PbO 0−7 mol%, MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO+PbOの合
計総量の望ましい範囲は0−3.5mol%である。
1の観点に従う硼珪酸ガラス組成で作られる、砒化ガリ
ウム太陽電池向けの保護カバーが提供される。
は、50−500μmの範囲内に納まるであろう。ガラ
スシートの厚みは一部にはガラス組成で管理される。例
えば、見込み厚さ範囲の上方領域の厚みを持つガラスシ
ートの作成に対しては暗過ぎる彩色の組成のものもあ
る。
は、要求される紫外線吸収率を与えるためにCeO2+
TiO2(セリア+チタニア)の総量が高いことが必要
で、典型的には1.5mol%より大きいことが必要で
ある。しかしながら、1.5mol%を超えるCeO2+
TiO2の組成の多くは、より厚いガラスシート(すな
わち、約150μm以上の厚みをもつもの)向けには余
りにも暗く着色されているであろう。これらの紫外線高
吸収率ガラスは、酸化アンチモン濃度を0.3mol%
を超える値にまで上げて、ある程度漂白されるかも知れ
ないが、CeO2+TiO2の最高レベルは、より厚いカ
バー(すなわち、約150μmを超える厚み)に対して
は必要ではなく、したがってこの場合、1.5mol%
より低いCeO2+TiO2のレベルを使用することが可
能となるであろう。
には、静電接着、テフロン接着および強固な粘着性接着
がある。
表1〜表4はモル百分率で組成を示したものであり、表
5〜表8は同一内容の成分をガラス組成の全重量をベー
スにした重量百分率で表わしたものである。
−70×10~7/deg.c.の範囲内に納まっていることを
示している。
Al2O3+B2O3の全量を意味し、CLEは20−55
0℃で測定した各ガラス組成の線膨脹係数(×10~7/d
eg.c.)を表わし、TLはガラス組成の液相線温度(℃
単位)を表わし、Tgはガラスの遷移温度(℃単位)を
表わし、そしてTwは作業温度(℃単位)を表わす。
れて来たが、宇宙衛星用の太陽電池には砒化ガリウム製
の太陽電池が使われるようになり、それに伴って線膨脹
係数の異なった硼珪酸ガラス組成の開発が必要になって
きた。線膨脹係数が64.0−70.0×10~7/deg.
c.、耐放射線安定性のために酸化セリウムCeO2の含
有量が2−5wt%、および薄ガラスシート製造のために
液相線温度が比較的低いことが要求されるが、表1〜表
8に示すように基本組成の狹い範囲の硼珪酸ガラス組成
のものを用いることによって、所期の目的を達成できる
ことが判明した。基本組成の狹い範囲とは、〔実施例〕
で説明した。本発明の第1の観点に従ったガラス組成を
意味する。
Claims (10)
- 【請求項1】 基本的にはつぎの成分、すなわち、 SiO2 57−77 mol%, Al2O3 0−8.5 mol%, B2O3 4.6−23.0 mol%, SiO2+Al2O3+B2O3の全量 81−91 mol%, Li2O 0−1.5 mol%, Na2O 2−7.5 mol%, K2O 2−7.5 mol%, Li2O+Na2O+K2Oの全量 7.6−10.6 mol%, CeO2 0.7−2.0 mol%, Sb2O3 0−0.3 mol%, As2O3 0−0.3 mol%, TiO2 0−2.0 mol%, F2 0−2.0 mol%, 1種類以上のMgO,CaO,SrO, BaO,ZnOおよびPbOの全量 0−7 mol%, から成り、64.0−70.0×10~7/deg.c.の範囲内
の線膨脹係数を示すことを特徴とする硼珪酸ガラス組
成。 - 【請求項2】 請求項1において、SiO2,Al2O3
およびB2O3の量をつぎの範囲、すなわち、 SiO2 65−70 mol%, Al2O3 0−2 mol%, B2O3 8−22 mol%, にまで下げた硼珪酸ガラス組成。 - 【請求項3】 請求項1,2のいずれか1つにおいて、
MgOの量を0から5mol%の範囲に絞った硼珪酸ガ
ラス組成。 - 【請求項4】 請求項1,2,3のいずれか1つにおい
て、CaOの量を0から3.5mol%の範囲に絞った
硼珪酸ガラス組成。 - 【請求項5】 前記請求項全てのいずれか1つにおい
て、SrOの量を0から2mol%の範囲に絞った硼珪
酸ガラス組成。 - 【請求項6】 前記請求項全てのいずれか1つにおい
て、BaOの量を0から2mol%の範囲に絞った硼珪
酸ガラス組成。 - 【請求項7】 前記請求項全てのいずれか1つにおい
て、ZnOの量を0から2.5mol%の範囲に絞った
硼珪酸ガラス組成。 - 【請求項8】 前記請求項全てのいずれか1つにおい
て、PbOの量を0から7mol%の範囲に絞った硼珪
酸ガラス組成。 - 【請求項9】 前記請求項全てのいずれか1つにおい
て、MgO+CaO+SrO+BaO+ZnO+PbO
+の全量を0から3.5mol%の範囲に絞った硼珪酸
ガラス組成。 - 【請求項10】 前記請求項全てのいずれか1つにおい
て請求されている硼珪酸ガラスから作られた、砒化ガリ
ウム太陽電池向けの保護カバー。
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