JPH10144941A - 太陽電池用強化ガラス基板およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】充分な強度を有し反り量が充分低減された太陽
電池用ガラス基板とその製造方法の提供。 【解決手段】ガラス板１上に形成される透明導電膜３成
膜時のガラス温度を、その後の強化工程における熱処理
時のガラス温度以下とし、かつ、その温度差を９０℃以
下とする太陽電池用ガラス基板４の製造方法と該製造方
法による太陽電池用ガラス基板４。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アモルファスシリ
コン太陽電池に使用される太陽電池用強化ガラス基板お
よびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】アモルファスシリコン太陽電池は、下地
となるガラス板上に透明導電膜を形成したガラス基板
（以下太陽電池用透明導電ガラス基板と称する）を作成
し、このガラス基板上にｐ型、ｉ型およびｎ型の３層の
ａ−Ｓｉからなるアモルファスシリコン半導体層を積層
しその上に銀等の金属電極層を設けたものである。

【０００３】このような太陽電池用透明導電ガラス基板
は、低抵抗であるとともに、充分な透光性を有すること
が重要である。またアモルファス層の成膜プロセスやパ
ターニングプロセスを経るためには充分な平坦性を有し
反りの少ない形状であることが求められる。

【０００４】近年アモルファス太陽電池は電力用として
応用されてきている。この場合、上記の特性に加えて、
ガラス基板にはカバーガラスとしての機能も求められて
いる。すなわち太陽電池は屋外に設置されるため、取付
け時の信頼性および耐久性を確保するために充分な強度
が要求される。

【０００５】一般にガラス板を強化するためには、ガラ
ス板を一旦高温に加熱した後、急冷することにより、ガ
ラス表面側に圧縮応力層を形成して内層との間に潜在応
力歪を形成してガラスを強化する急冷強化方法（物理的
強化方法）が実用化されている。

【０００６】こうしたガラス強化方法を太陽電池用ガラ
ス基板の製造に適用した例は特開平１−１０３８８２号
公報に述べられている。例えば３０５ｍｍ×３０５ｍｍ
×３ｍｍｔの透明導電ガラス基板に適用した場合に、図
１２で定義される反り量は３％以内に収められることが
知られている。

【０００７】また特開平７−１８９５３６号公報によれ
ば透明導電膜のキャリア濃度を２×１０²⁰／ｃｍ³ に制
御し、かつ強化工程におけるガラスの加熱温度を６２５
℃とすることにより、ガラス基板の反り量を０．２０％
に抑制でき、かつクラックの発生を防止し、再現性良く
強化基板を得ることが知られている。

【０００８】しかし、特開平１−１０３８８２号公報に
記載される３％の反りは、上記サイズのガラス板の最大
反り量に換算すると６ｍｍの反り量になるため建築部材
用の太陽電池モジュールを形成することは困難であっ
た。

【０００９】また強度を充分得るためには加熱温度を６
５０℃以上にする必要があるが、この場合透明導電膜全
面にクラックが生じてしまい抵抗増加が生じてしまう。

【００１０】すなわち太陽電池用アモルファスシリコン
太陽電池の製造工程においては以下のような問題があっ
た。

【００１１】第１に基板が反ることにより吸盤によるチ
ャッキングが困難になるため基板を安定にハンドリング
することが不可能となっていた。

【００１２】第２にレーザーによるパターニングを行う
場合、反っている部分に焦点があわなくなるために、パ
ターニングが困難であった。特に反り量の大きい端部に
おいてはパターニングそのものが不可能であった。

【００１３】第３に反りにより、膜にクラックが入るた
め抵抗値が上昇してしまう。このためアモルファスシリ
コン太陽電池の特性そのものが低下してしまっていた。

【００１４】特開平７−１８９５３６号公報によれば、
そりや膜のクラックおよび風冷時の破砕を防ぐために強
化工程における加熱温度を６２５℃することにより、２
００ｋｇ／ｃｍ³ 以上３００ｋｇ／ｃｍ³ 以下の表面残
留応力が得られる。

【００１５】しかし建築用の部材に用いるためには必ず
しも充分な強度ではない。すなわち自動車用安全ガラス
試験方法（ＪＩＳ−Ｒ３２１２）に準じた鋼球２２７ｇ
の落球試験により耐衝撃性を評価した結果、１ｍと１．
５ｍの試験に合格する強度は得られるものの、自動車用
安全ガラスの基準である２．５ｍ落球試験（ＪＩＳ−Ｒ
３２１１）に匹敵する強度は得られていない。

【００１６】以上のように従来技術によれば、充分な強
度を得ようとすると大きな反りが発生してしまい、逆に
反りを低減しようとすると強度が不足するため、少ない
反りと大きな強度の２点を両立することは極めて困難で
あった。このため従来強化された太陽電池用透明導電ガ
ラス基板はまだ実用化されるに充分ではなかった。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来技術
の問題点に鑑みなされたものであって、ガラス基板の急
冷強化の条件をある特定の幅に制御することにより、充
分な強度を得るとともに反り量を充分低減して、実用上
信頼性の高い太陽電池モジュールを形成できる太陽電池
用ガラス基板の製造方法および該方法で得られる太陽電
池用ガラス基板の提供を目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス板上に
透明導電膜を形成する工程と、この透明導電膜が形成さ
れたガラス板を熱処理しその後急冷する強化工程とを有
する太陽電池用ガラス基板の製造方法において、透明導
電膜成膜時のガラス板の温度を、強化工程における熱処
理時のガラス板温度以下とし、かつ、その温度差を９０
℃以下とすることを特徴とする太陽電池用ガラス基板の
製造方法を提供する。

【００１９】本発明者らは加熱後の基板の反りの原因を
検討するため、高温Ｘ線回折による透明導電膜の歪観察
を以下のように行った。

【００２０】ＣＶＤ成膜したＳｎＯ₂ （２００）面の格
子面間隔のその場観察を行った。測定方法の概念図を図
４に示す。試料はＰｔ台の上に載せ、サラウンドヒータ
ーにより加熱した。温度は室温から７００℃の範囲で行
った。

【００２１】これまで結晶薄膜の格子面間隔の絶対値を
高温Ｘ線回折測定により正確に測定することは、試料や
試料ホルダの熱膨張により回折角がずれるために困難で
あった。しかし今回はＳｎＯ₂ 膜の歪の変化を検討する
ことが目的であるため、絶対値を評価する必要がない。
したがって回折面が常に基板面と水平になるように工夫
するだけで評価可能である。

【００２２】その際ホルダをバネで両側から引っ張り、
試料ホルダの熱膨張の影響を低減した。また試料の熱膨
張による回折角のずれは７００℃までは相対誤差にして
たかだか１．２％であり、今回の実験においては問題な
いことが簡単な幾何学的考察により明らかとなった。

【００２３】まずバルク試料を用いて格子面間隔の測定
により線膨張率が評価可能かどうか検討した。図５にα
−アルミナの表面温度（室温から７００℃）と（１０
４）面間隔との関係を示す。

【００２４】温度変化に伴い直線的に格子面間隔が増加
しており、傾きから線膨張率を計算すると、９．４×１
０^-6Ｋ^-1である。これは文献値（８．３〜８．５×１０
^-6Ｋ ^-1：Ｓａｍｓｏｎｏｖ編；「ＴＨＥ ＯＸＩＤＥ
ＨＡＮＤＢＯＯＫ ２ｎｄＥｄ．」，ＩＦＩ／Ｐｌｅｎ
ｕｍ（１９８２））とほぼ一致する。したがって昇温降
温過程におけるバルク試料の格子面間隔の変化から試料
の線膨張率を求めることが可能であることがわかった。

【００２５】次にＳｎＯ₂ 膜の線膨張率とほぼ同等の値
を有する、低膨張ガラス（線膨張率４９×１０^-7Ｋ^-1）
上に成膜したＳｎＯ₂ 膜、およびソーダライムガラス
（線膨張率８１×１０^-7Ｋ^-1）上に成膜したＳｎＯ₂ 膜
について、試料表面温度を反りの生じない温度範囲（室
温から５００℃）で変化させたときの（２００）面間隔
の変化を測定した。結果を図６に示す。

【００２６】いずれも可逆的な変化をするが、低膨張ガ
ラス上に成膜したＳｎＯ₂ 膜の（２００）面は表面温度
に対して正の傾きの直線関係を有するのに対し、ソーダ
ライムガラス上のＳｎＯ₂ （２００）面は表面温度によ
らずほぼ一定の値を示した。これらの結果は薄膜の場
合、面間隔の挙動はバルク試料とは異なり、試料の線膨
張率だけでなく膜と基板の線膨張率の差（バイメタル効
果）にも依存することを示している。

【００２７】すなわち低膨張ガラス上のＳｎＯ₂ （２０
０）面間隔はＳｎＯ₂ 膜の線膨張率（バルク値で約３５
×１０^-7Ｋ^-1）と基板の線膨張率がほぼ同等であるため
バイメタル効果の影響がなく、ＳｎＯ₂ 膜の熱膨張のみ
に依存する。

【００２８】これに対してソーダライム上のＳｎＯ₂ 膜
の面間隔の場合、基板と膜の線膨張率の差が大きいため
にＳｎＯ₂ 膜は温度上昇とともに面内に引張り応力を受
ける。したがってＳｎＯ₂ （２００）面は、面間隔を減
少する向きの力を受ける。この減少成分と熱膨張による
増加成分とが相殺するために見かけ上ほぼ一定の値をと
るものと考えられる。

【００２９】このソーダライム上にＳｎＯ₂ 膜が形成さ
れた基板を反りの生じる６５０℃まで昇温すると図７に
示すように、５００℃まで昇温した場合とは異なり非可
逆な過程をとることがわかる。

【００３０】すなわち５５０℃から６００℃にかけて、
格子面間隔の現象が観察され、６００℃から６５０℃に
かけて面間隔は急激に増大し、冷却後もその値は保持さ
れる。これまでの実験結果によると６００℃熱処理後の
反り量は小さいが、６５０℃熱処理後、急激に増加して
いることが判明している。したがって格子面間隔の急激
な増大は基板の反りによりＳｎＯ₂ 膜に圧縮応力が加わ
ったことを示しているものと考えられる。

【００３１】５５０℃から６００℃にかけての格子面間
隔の減少は膜に引っ張り応力がはたらいたことを示して
おり、これが基板の反り原因と考えられる。成膜温度に
おいては膜にかかっている応力はゼロであると考えられ
るが、ＣＶＤで成膜後室温までの冷却過程で、ガラスに
較べ膜の縮む割合は小さいため、膜には圧縮応力がはた
らく。これを再加熱すると成膜温度までは圧縮応力が解
放される過程をとるが、成膜温度を超えると膜は逆に引
っ張り応力を受ける。

【００３２】本発明者らは反りを減らすためには引っ張
り応力を減じることが効果的であると考え、そのための
手段として、強化温度と成膜温度を同じくするか、なる
べく近くすることが有効であることを見いだした。

【００３３】図８は成膜温度５００℃および６００℃の
再加熱時における酸化錫（２００）面の格子面間隔の変
化を示したものである。成膜温度５００℃の基板が５０
０℃付近から減少しているのに対して、６００℃成膜の
基板は格子面間隔の減少が観察されなかった。これは６
００℃以上の温度域で膜にかかっている引っ張り応力
が、５００℃成膜の基板に比べ６００℃成膜の基板の方
が小さいことを示している。通常強化温度は６００℃以
上で行われる。

【００３４】以上の結果から成膜温度を強化温度に近づ
ける方が反り量が小さいのは、強化温度において膜にか
かる引っ張り応力が小さいからであることが判明した。

【００３５】本発明においては、透明導電膜成膜時のガ
ラス温度を、強化工程における熱処理時のガラス温度以
下とし、かつ、その温度差を９０℃以下とすることが重
要である。その結果、面内の抵抗分布を乱すことなく、
反りを小さくすることが可能となる。

【００３６】特に、面内の抵抗分布を乱すことなく、反
りを最小にするように基板を強化するためには、成膜温
度ごとに、強化温度を調整することが好ましい。

【００３７】成膜温度５４０℃以上５７０℃未満の場
合、強化温度は、６１０℃以上６３０℃以下であること
が好ましい。

【００３８】成膜温度５７０℃以上５９０℃未満の場
合、強化温度は、６１０℃以上６５０℃以下であること
が好ましく、均一性に優れた面内抵抗分布を得、強度を
できる限り上げるためには６３０℃であることが好まし
い。

【００３９】成膜温度５９０℃以上６００℃未満の場
合、強化温度は、６１０℃以上６５０℃以下であること
が好ましく、強度をできる限り上げるためには６５０℃
であることが好ましい。

【００４０】本発明は、また、ガラス板上に透明導電膜
が形成された太陽電池用ガラス基板において、表面残留
応力が２００ｋｇ／ｃｍ² 以上８００ｋｇ／ｃｍ² 以下
であるとともに前記ガラス基板の反り量が０．２５％以
下であることを特徴とする太陽電池用ガラス基板を提供
する。

【００４１】本発明における「反り量」とは、ＪＩＳ
Ｒ３２０６に規定される方法で測定される反り量であ
る。例えば、図１２（Ａ）、（Ｂ）に示されるような基
板で説明すると、弦の長さに対する弧の長さの百分率で
定義され、図１２（Ａ）ではｄ×１００／２５０
（％）、図１２（Ｂ）では、ｄ×１００（％）で示され
る。

【００４２】基板が波形状である場合は、山から山まで
（あるいは谷から谷まで）の距離に対する、谷の低部か
ら山の頂部までの高さの比の百分率で示される。

【００４３】太陽電池用ガラス基板において、表面残留
応力２００ｋｇ／ｃｍ² 以上とすることにより屋外で使
用されたときも降雹や落石等に対する耐衝撃性を有し、
かつ静圧強度を高めることが可能となり、施工時におけ
る破砕野問題も解決し、建築用部材として必要な強度を
有することが可能となる。

【００４４】さらに屋外で使用した際、直射日光に当た
ることから高温に熱せられるようになるが、この熱は周
辺取り付け部から逃げることになるため、基板面内で温
度分布が生じ面内における膨張の度合いが異なってく
る。これが原因でガラスが割れること（熱割れ）がある
が、表面に２００ｋｇ／ｃｍ² 以上の残留圧縮応力がか
かっていることにより割れにくくすることが可能とな
る。

【００４５】また表面残留応力８００ｋｇ／ｃｍ² 以下
とすることにより、ガラスが自然に割れる、いわゆる自
爆を抑制することができるとともに、万一破砕した際も
砕片が充分に大きいことから、屋根等に取り付けた際の
崩落を防ぐことが可能となる。

【００４６】反り量を０．２５％以下とすることにより
膜面に生じるクラックを防ぐことが可能となり、抵抗の
面内分布のない安定した特性を得ることが可能となると
ともに、その後のハンドリングが安定的にでき、かつ精
度の良いレーザーパターニングが可能となる。

【００４７】ガラス板の厚さは、２．８ｍｍ以上６ｍｍ
以下であることが好ましい。２．８ｍｍ以上とすること
により反り量が充分に抑制され、６ｍｍ以下とすること
により取扱い性、透光性および重量の点で実用性の向上
が図られる。

【００４８】透明導電膜の膜厚は、５００ｎｍ以上１２
００ｎｍ以下であることが好ましい。５００ｎｍ以上と
することにより抵抗値を充分小さく抑えられ、１２００
ｎｍ以下とすることによりガラス基板の変形量を充分小
さく抑えられる。

【００４９】ガラス板の線膨張係数は透明導電膜の線膨
張係数に近いほどよいが、３０×１０^-7Ｋ^-1より小さい
と強化が困難となる。したがって風冷強化の必要上、線
膨張係数は３０×１０^-7Ｋ^-1以上が好ましい。

【００５０】ガラス板の線膨張係数を３０×１０^-7Ｋ^-1
以上とすることにより、充分な急冷強化が達成されると
ともに透明導電膜との線膨張係数との差が小さくなり熱
応力による破損が防止される。特に、ＳｎＯ₂ 膜の線膨
張係数に近い８０×１０^-7Ｋ^-1であることが好ましい。

【００５１】また、入手の容易さや価格等の点からソー
ダライムシリケートガラスが適当である。しかし、本発
明はこのソーダライムシリケートガラスには限定され
ず、アルミノシリケートガラスその他各種ガラスが使用
できる。

【００５２】なお、ソーダライムシリケートガラス等の
ナトリウムを含有するガラスや低アルカリを含有するガ
ラスの場合には、図１に示したように、ガラス表面から
のナトリウムの溶出を防止するためにアルカリバリア層
が必要であるが、このようなナトリウム成分を含まない
ガラスの場合にはアルカリバリア層は不要である。

【００５３】図１は本発明が適用される太陽電池の断面
図である。ソーダライムシリケートガラス等からなる下
地ガラス板１上にアルカリバリア層２が形成され、その
上に透明導電膜３（以下、ＴＣＯ膜という）が積層され
る。これらにより太陽電池用ガラス基板４（以下、単に
ＴＣＯ基板という）が構成される。ＴＣＯ基板４のＴＣ
Ｏ膜３上にｐ型、ｉ型およびｎ型の３層のａ−Ｓｉから
なるアモルファスシリコン素子層５を積層し、その上に
アルミニウム電極層６が形成される。

【００５４】図２に、ＴＣＯ基板４を製造する装置の構
成を示す。下地ガラス板１は適当なコンベヤ手段により
常圧ＣＶＤ装置７内に搬入される。このＣＶＤ装置７内
でまずＳｉＨ₄ からなる反応ガスＡが供給されガラス板
１上にＳｉＯ₂ からなるアルカリバリア層２が形成され
る。

【００５５】続いて同じＣＶＤ装置７内で、ＳｎＣｌ₄
とＨＦとからなる反応ガスＢを供給してＦを含むＳｎＯ
₂ からなるＴＣＯ膜３を積層しＴＣＯ基板４を形成す
る。その後このＴＣＯ基板４を加熱炉８内に搬入し所定
の温度に加熱し、これを急速に引き出して常温まで冷却
する。このとき冷却空気を吹き付けてもよい。これによ
りＴＣＯ基板が強化される。

【００５６】ＴＣＯ膜として、フッ素が含有されたＳｎ
Ｏ₂ を例示したが、これ以外にもアンチモンが含有され
たＳｎＯ₂ やＳｎが含有されたＩｎ₂ Ｏ₃ 等の電気伝導
性の良好な透明金属酸化物を使用できる。なお抵抗特性
に係るキャリア濃度は、フッ素等の含有元素のドープ量
を調整することにより変化させることができる。また、
このようなＴＣＯ膜は、ＣＶＤ法に限らず、スパッタ
法、真空蒸着法、スプレー法その他適当な方法を用いて
形成できる。

【００５７】以下に、強化されたＴＣＯ基板（以下、強
化ＴＣＯ基板という）について説明する。

【００５８】強化ＴＣＯ基板の製造方法としては、１）
加熱急冷して強化した下地ガラス基板上にＴＣＯ膜を低
温成膜する方法と、２）ＴＣＯ膜を成膜後強化する方法
の２通りが考えられる。本発明者等は、より低コストで
強化ＴＣＯ基板が製造できるとの観点から、２）ＴＣＯ
膜を成膜後強化する方法を採用することにした。

【００５９】本方法を用いる場合、ＴＣＯ膜に高い耐熱
性が要求される。また強化時の温度が基板の反りに影響
すると考えられる。したがって成膜温度の異なるＴＣＯ
膜の熱処理後の基板の変形を調べた。

【００６０】サンプルのサイズは図１２（Ｂ）に示す基
板を用いた。加熱方法はメッシュベルト搬送型のマッフ
ル炉を用いた。加熱温度（炉の設定温度）は６５０℃、
加熱時間は２０分間とした。結果を図３に示す。

【００６１】成膜温度５００℃のＴＣＯ基板の加熱後の
反り量は５ｍｍであるのに対して、成膜温度６００℃の
ＴＣＯ基板の反り量は２ｍｍであり、成膜温度が高いほ
ど加熱後の反り量が小さいことがわかる。

【００６２】特に５６０℃までは反り量はそれほど変化
しないが、５６０℃以上では成膜温度が高ければ高いほ
ど急激に反り量は小さくなることがわかる。ただし成膜
温度が６００℃を超えると基板が変形してしまう。した
がって６５０℃以上の熱処理後の反り量を小さくするた
めには成膜温度は５６０℃以上６００℃以下であること
が必要である。ただし太陽電池用途として望ましい、光
閉じこめ効果に優れたピラミッド状の表面構造を有する
ＴＣＯ膜を得るためには５６０℃以上５８０℃以下での
成膜が望ましい。

【００６３】

【実施例】ソーダライム基板上にフッ素含有の酸化錫透
明導電膜を常圧ＣＶＤ法により成膜した。成膜に際して
は、前記の検討結果をもとに成膜温度が５３０℃、５４
０℃、５５０℃、５７０℃、５８０℃、５９０℃および
６００℃で行い、次いでそれぞれについてＴＣＯ基板の
強化を行い、反り量、表面残留応力、耐衝撃性および電
気特性の変化を比較検討した。

【００６４】強化装置はローラー搬送型の装置を用い
た。サンプルのサイズは３００ｍｍ×４００ｍｍで厚み
は４ｍｍとした。強化温度は６１０℃、６３０℃および
６５０℃で行った。炉の設定温度は６５０〜７１０℃の
間で変化させた。

【００６５】３００ｍｍ×４００ｍｍ基板の反り量
（％）を測定した。反り量（％）は図１２（Ａ）に示す
ように表すことができる。表面残留応力の測定方法はＪ
ＩＳ−Ｒ３２２２に示す測定法に準じて行った。落球試
験は自動車用安全ガラス試験方法（ＪＩＳ−Ｒ３２１
２）に準じて鋼球２２７ｇの落球試験により耐衝撃性を
評価した。

【００６６】以下において、例１〜６、８〜９、１１〜
１４、１６〜１７は実施例であり、例７、１０、１５は
比較例である。

【００６７】（例１）成膜温度が５４０℃の酸化錫透明
導電膜（ＳｎＯ₂ 膜）を強化温度６１０℃まで昇温し風
冷したときの反り量は最大で０．２％以下であり、Ｓｎ
Ｏ₂ 膜面のクラックは生じなかった。

【００６８】シート抵抗値は、面内１２４点の測定結果
の平均が１８Ω／□で、最大３５Ω／□の部分が一点観
察されるのみで、面内均一性に優れた基板が得られた。

【００６９】表面残留応力は２００ｋｇ／ｃｍ² であ
り、２２７ｇの鋼球を１．５ｍの高さから落下したとき
は破砕しなかったが、２．０ｍからの落球により破砕し
た。

【００７０】得られた強化ＴＣＯ基板のＳｎＯ₂ 膜をレ
ーザーにより１００μｍ巾の溝を形成した後、プラズマ
ＣＶＤ方によりアモルファスシリコン、スパッタ法によ
り銀電極を成膜し太陽電池を形成した。これを１０枚屋
外に放置したところ降雹や落石等によりガラスの破砕や
施工時における破砕等はなかった。さらに熱割れや自爆
することもなかった。

【００７１】（例２）成膜温度が５７０℃のＳｎＯ₂ 膜
を強化温度６１０℃まで昇温し風冷したときの反り量は
最大で０．２％以下であり、ＳｎＯ₂ 膜面のクラックは
生じなかった。

【００７２】シート抵抗値は、面内１２４点の測定結果
の平均が１６Ω／□で、最大１００Ω／□の部分が２点
観察されるのみで、面内均一性に優れた基板が得られ
た。

【００７３】表面残留応力は２００ｋｇ／ｃｍ² であ
り、２２７ｇの鋼球を１．５ｍの高さから落下したとき
は破砕しなかったが、２．０ｍからの落球により破砕し
た。

【００７４】得られた強化ＴＣＯ基板を用いて、例１と
同様にして太陽電池を形成した。レーザーによるパター
ニングの際端部のパターン位置がずれることが判明し
た。これを１０枚屋外に放置したところ降雹や落石等に
よりガラスの破砕や施工時における破砕等はなかった。
さらに熱割れ自爆することもなかった。

【００７５】（例３）成膜温度が５７０℃のＳｎＯ₂ 膜
を強化温度６３０℃まで昇温し風冷したときの反り量は
最大で０．２％以下であり、ＳｎＯ₂ 膜面のクラックは
生じなかった。

【００７６】シート抵抗値は、面内１２４点の測定結果
の平均が１７Ω／□で、最大２５０Ω／□の部分が３点
観察されるのみで、面内均一性に優れた基板が得られ
た。

【００７７】表面残留応力は４００ｋｇ／ｃｍ² であ
り、２２７ｇの鋼球を２．０ｍの高さから落下したとき
は破砕しなかったが、２．５ｍからの落球により破砕し
た。

【００７８】得られた強化ＴＣＯ基板を用いて、例１と
同様にして太陽電池を形成した。レーザーによるパター
ニングの際端部のパターン位置がずれることが判明し
た。これを１０枚屋外に放置したところ降雹や落石等に
よりガラスの破砕や施工時における破砕等はなかった。
さらに熱割れ自爆することもなかった。

【００７９】（例４）成膜温度が５９０℃のＳｎＯ₂ 膜
を強化温度６１０℃まで昇温し風冷したときの反り量は
最大で０．１５％以下であり、ＳｎＯ₂ 膜面のクラック
は生じなかった。

【００８０】シート抵抗値は、面内１２４点の測定結果
の平均が１５Ω／□で、最大２５Ω／□の部分が２点観
察されるのみで、面内均一性に優れた基板が得られた。

【００８１】表面残留応力は２００ｋｇ／ｃｍ² であ
り、２２７ｇの鋼球を２．０ｍの高さから落下したとき
は破砕しなかったが、２．５ｍからの落球により破砕し
た。

【００８２】得られた強化ＴＣＯ基板を用いて、例１と
同様にして太陽電池を形成した。レーザーによるパター
ニングの際端部のパターン位置がずれることが判明し
た。これを１０枚屋外に放置したところ降雹や落石等に
よりガラスの破砕や施工時における破砕等はなかった。
さらに熱割れ自爆することもなかった。

【００８３】（例５）成膜温度が５９０℃のＳｎＯ₂ 膜
を強化温度６３０℃まで昇温し風冷したときの反り量は
最大で０．１８％以下であり、ＳｎＯ₂ 膜面のクラック
は生じなかった。

【００８４】シート抵抗値は、面内１２４点の測定結果
の平均が１７Ω／□であった。また、図９に示すように
１００Ω／□の部分が１点と、３５Ω／□の部分が１〜
２点観察されるのみで、面内均一性に優れた基板が得ら
れた。

【００８５】表面残留応力は４００ｋｇ／ｃｍ² であ
り、２２７ｇの鋼球を２．０ｍの高さから落下したとき
は破砕しなかったが、２．５ｍからの落球により破砕し
た。

【００８６】得られた強化ＴＣＯ基板を用いて、例１と
同様にして太陽電池を形成した。レーザーによるパター
ニングの際端部のパターン位置がずれることが判明し
た。これを１０枚屋外に放置したところ降雹や落石等に
よりガラスの破砕や施工時における破砕等はなかった。
さらに熱割れ自爆することもなかった。

【００８７】（例６）成膜温度が５９０℃のＳｎＯ₂ 膜
を強化温度６５０℃まで昇温し風冷したときの反り量は
最大で０．２５％以下であり、ＳｎＯ₂ 膜面のクラック
は生じなかった。

【００８８】シート抵抗値は、面内１２４点の測定結果
の平均が１２Ω／□で、最大２５Ω／□の部分が２点観
察されるのみで、面内均一性に優れた基板が得られた。

【００８９】表面残留応力は８００ｋｇ／ｃｍ² であ
り、２２７ｇの鋼球を２．５ｍの高さから落下しても破
砕しなかった。

【００９０】得られた強化ＴＣＯ基板を用いて、例１と
同様にして太陽電池を形成した。レーザーによるパター
ニングの際端部のパターン位置がずれることが判明し
た。これを１０枚屋外に放置したところ降雹や落石等に
よりガラスの破砕や施工時における破砕等はなかった。
さらに熱割れ自爆することもなかった。

【００９１】（例７）例１において、強化処理を行わな
かった以外は例１と同様にして、太陽電池を形成した。
これを１０枚屋外に放置したところ降雹や落石等により
ガラスが破砕し、さらに施工時において人がガラス上に
たった際に破砕するガラスがあり充分な静圧強度が得ら
れていないことがわかった。さらに直射日光により高温
に熱せられ、ガラスが割れる（熱割れ）こともあった。

【００９２】（例８）例１において、成膜温度を５３０
℃にかえた以外は例１と同様にして強化ＴＣＯ基板を得
た。反り量は最大で２．０％であり目視によりＳｎＯ₂
膜全面にクラックが観察された。このためシート抵抗は
高く測定不能であった。表面残留応力は２００ｋｇ／ｃ
ｍ² であり、２２７ｇの鋼球を１．０ｍの高さから落下
したときは破砕しなかったが、１．５ｍからの落球によ
り破砕した。

【００９３】（例９）例１において、強化温度を６３０
℃にかえた以外は例１と同様にして強化ＴＣＯ基板を得
た。反り量は最大で０．２８％でありＳｎＯ₂ 膜面のク
ラックは端部にわずかに観察されるのみであった。

【００９４】シート抵抗値は、面内１２４点の測定結果
の平均が２５Ω／□であった。しかし図１０に示すよう
に端部に最大１０００Ω／□の部分が観測され、抵抗値
の面内ばらつきがあることがわかった。

【００９５】表面残留応力は４００ｋｇ／ｃｍ² であ
り、２２７ｇの鋼球を２．０ｍの高さから落下したとき
は破砕しなかったが、２．５ｍからの落球により破砕し
た。

【００９６】得られた強化ＴＣＯ基板を用いて、例１と
同様にして太陽電池を形成したレーザーによるパターニ
ングの際端部のパターン位置がずれることが判明した。
これを１０枚屋外に放置したところ降雹や落石等により
ガラスの破砕や施工時における破砕等はなかった。さら
に熱割れや自爆することもなかった。

【００９７】（例１０）成膜温度が５４０℃のＳｎＯ₂
膜を強化温度６５０℃まで昇温し風冷したときの反り量
は最大で１．５％であり、目視によりＳｎＯ₂ 膜全面に
クラックが観察された。このためシート抵抗値は高く測
定不能であった。

【００９８】表面残留応力は８００ｋｇ／ｃｍ² であ
り、２２７ｇの鋼球を２．５ｍの高さから落下しても破
砕しなかった。

【００９９】（例１１）成膜温度が５７０℃のＳｎＯ₂
膜を強化温度６５０℃まで昇温し風冷したときの反り量
は最大で１．３％であり、目視によりＳｎＯ₂ 膜面のク
ラックは端部にわずかに観察されるのみであった。

【０１００】シート抵抗値は、面内１２４点の測定結果
の平均が２５Ω／□であったが、端部の抵抗は測定不能
であった。

【０１０１】表面残留応力は８００ｋｇ／ｃｍ² であ
り、２２７ｇの鋼球を２．５ｍの高さから落下しても破
砕しなかった。

【０１０２】得られた強化ＴＣＯ基板を用いて、例１と
同様にして太陽電池を形成した。このときレーザーによ
るパターニングの際端部のパターン位置がずれたり、チ
ャッキングによる基板のハンドリングが不安定となり落
下する基板もあった。これを１０枚屋外に放置したとこ
ろ降雹や落石等によりガラスの破砕や施工時における破
砕等はなかった。さらに熱割れや自爆することもなかっ
た。

【０１０３】（例１２）成膜温度が６００℃のＳｎＯ₂
膜を強化温度６１０℃まで昇温し風冷したときの反り量
は最大で０．１５％以下であり、ＳｎＯ₂ 膜面のクラッ
クは生じなかった。

【０１０４】シート抵抗値は、面内１２４点の測定結果
の平均が１５０Ω／□で太陽電池用透明導電基板として
充分低い抵抗値が得られなかった。

【０１０５】表面残留応力は２００ｋｇ／ｃｍ² であ
り、２２７ｇの鋼球を２．０ｍの高さから落下したとき
は破砕しなかったが、２．５ｍからの落球により破砕し
た。

【０１０６】（例１３）成膜温度が６００℃のＳｎＯ₂
膜を強化温度６３０℃まで昇温し風冷したときの反り量
は最大で０．１８％以下であり、ＳｎＯ₂ 膜面のクラッ
クは生じなかった。

【０１０７】シート抵抗値は、面内１２４点の測定結果
の平均が２５０Ω／□で、太陽電池用透明導電基板とし
て充分低い抵抗値が得られなかった。

【０１０８】表面残留応力は４００ｋｇ／ｃｍ² であ
り、２２７ｇの鋼球を２．０ｍの高さから落下したとき
は破砕しなかったが、２．５ｍからの落球により破砕し
た。

【０１０９】（例１４）成膜温度が６００℃のＳｎＯ₂
膜を強化温度６５０℃まで昇温し風冷したときの反り量
は最大で０．２５％以下であり、ＳｎＯ₂ 膜面のクラッ
クは生じなかった。

【０１１０】シート抵抗値は、面内１２４点の測定結果
の平均が３００Ω／□で、太陽電池用透明導電基板とし
て充分低い抵抗値が得られなかった。

【０１１１】表面残留応力は８００ｋｇ／ｃｍ² であ
り、２２７ｇの鋼球を２．５ｍの高さから落下しても破
砕しなかった。

【０１１２】（例１５）成膜温度が５９０℃のＳｎＯ₂
膜を強化温度６８５℃まで昇温し風冷したときの反り量
は最大で０．２５％以下であり、ＳｎＯ₂ 膜面のクラッ
クは生じなかった。

【０１１３】シート抵抗値は、面内１２４点の測定結果
の平均が３０Ω／□で、最大１００Ω／□の部分が３点
観察されるのみで、太陽電池用透明導電基板として面内
分布が比較的良好であった。

【０１１４】表面残留応力は１２００ｋｇ／ｃｍ² であ
り、２２７ｇの鋼球を２．５ｍの高さから落下しても破
砕しなかった。

【０１１５】得られた強化ＴＣＯ基板を用いて、例１と
同様にして太陽電池を形成した。これを１０枚屋外に放
置したところ降雹や落石等によりガラスの破砕や施工時
における破砕、熱割れはなかったが、３枚が自爆により
砕片化した。

【０１１６】以上のように、表面残留応力の値を２００
ｋｇ／ｃｍ² 以上８００ｋｇ／ｃｍ² の範囲とすること
で、太陽電池用基板として耐衝撃性に優れ、かつ自爆の
問題がない。

【０１１７】また、強化ＴＣＯ基板の反り量を０．２５
％以下とすることで、安定的にハンドリングし、かつ精
度の良いレーザーパターニングできる。

【０１１８】また、面内の抵抗分布を乱すことなく、反
りを最小にするように基板を強化するためには、成膜温
度ごとに、強化温度を調整することが好ましい。

【０１１９】（例１６）次に熱変形量のガラス板厚依存
性について検討した。キャリア濃度が２×１０²⁰ｃｍ^-3
のＳｎＯ₂ 膜を１．１ｍｍ、２．８ｍｍおよび４ｍｍの
ガラス基板上に成膜し、６００℃、６５０℃および７０
０℃で２０分間熱処理後の熱変形量と板厚の関係を調べ
た。

【０１２０】加熱方法は前述したマッフル型の電気炉を
用いた。結果を図１１に示す。

【０１２１】６５０℃熱処理後の変位量に着目すると、
板厚４．０ｍｍの反り量に比べ板厚２．８ｍｍの反り量
は約１．５倍、板厚１．１ｍｍの反り量は約４倍で、ガ
ラス基板の板厚が大きいほど熱処理後の反り量は抑制さ
れることがわかる。したがって板厚は２．８ｍｍ以上、
とりわけ４ｍｍ以上であることが好ましい。板厚による
熱変形量の違いが生じる原因としては、自重による変形
や熱流量の影響による変形と推定される。

【０１２２】なお、図１１の基板変形量（Å）は、図１
２（Ｂ）に示すように、３０ｍｍ×３０ｍｍ基板の中央
部１ｍｍあたりの高さ方向（ガラス面に垂直方向）の変
位ｄを表す。

【０１２３】（例１７）次に熱変形量の透明導電膜の膜
厚依存性について検討した。ＳｎＯ₂ の膜厚と熱変形量
の関係について調べるために、ＳｎＯ₂ の膜厚が３８１
ｎｍ、７５２ｎｍおよび９３５ｎｍのＴＣＯ基板の熱変
形量を測定した。その結果、６００℃熱処理後は膜が厚
いほど変形量が増加することがわかった。したがって反
りを抑制するためには透明導電膜は薄い方が好ましい
が、抵抗値が増大するため、５００ｎｍ以上１２００ｎ
ｍ以下であることが好ましい。

【０１２４】

【発明の効果】本発明の太陽電池用ガラス基板は、反り
量が抑制され、強度も充分にあり、クラック発生も防止
される。

【０１２５】本発明の太陽電池用ガラス基板を用いれ
ば、建築部材用として充分実用性の高い太陽電池モジュ
ールが得られ、製造中や運搬時および施工時の破損が抑
制され取扱い性が向上し、反り量が抑制されて信頼性の
高い機能が達成される。

【０１２６】太陽電池モジュール化工程において安定的
にハンドリングすることができ、かつ精度の良いレーザ
ーパターニングが可能となる。また、反りに起因する抵
抗値の増大が抑制される。

【０１２７】本発明の方法によれば、耐衝撃性に優れ、
かつ自爆の問題を防止することが可能な太陽電池用基板
を製造することができる。また、面内の抵抗分布を乱す
ことなく、反りを最小にすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池の断面図。

【図２】本発明のガラス基板の製造装置の説明図。

【図３】６５０℃で２０分間熱処理後のＴＣＯ基板の反
り量の成膜温度依存性を示すグラフ。

【図４】高温Ｘ線回折測定装置の説明図。

【図５】α−アルミナ（１０４）面間隔の温度依存性を
示すグラフ。

【図６】酸化錫（２００）面間隔の温度依存性を低膨張
ガラス基板とソーダライムガラス基板とで比較したグラ
フ。

【図７】酸化錫（２００）面間隔の温度依存性を示すグ
ラフ。

【図８】成膜温度５００℃および６００℃の酸化錫（２
００）面間隔の温度依存性を示すグラフ。

【図９】５９０℃で成膜したＴＣＯ基板の強化後のシー
ト抵抗値面内分布を示す図。

【図１０】５４０℃で成膜したＴＣＯ基板の強化後のシ
ート抵抗値面内分布を示す図。

【図１１】ＴＣＯの熱変形量と熱処理温度およびガラス
板厚の関係を示すグラフ。

【図１２】ガラス基板の反り量の説明図。

【符号の説明】

１：下地ガラス板 ２：アルカリバリア層 ３：透明導電膜 ４：太陽電池用ガラス基板 ５：ａ−Ｓｉ素子層 ６：電極層

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガラス板上により透明導電膜を形成する工
   程と、この透明導電膜が形成されたガラス板を熱処理し
   その後急冷する強化工程とを有する太陽電池用ガラス基
   板の製造方法において、透明導電膜成膜時のガラスの温
   度を、強化工程における熱処理時のガラス温度以下と
   し、かつ、その温度差を９０℃以下とすることを特徴と
   する太陽電池用ガラス基板の製造方法。
2. 【請求項２】透明導電膜成膜時のガラス温度を５４０℃
   以上５７０℃未満とし、強化工程における熱処理時のガ
   ラス温度を６１０℃以上６３０℃以下とすることを特徴
   とする請求項１に記載の太陽電池用ガラス基板の製造方
   法。
3. 【請求項３】透明導電膜成膜時のガラス温度を５７０℃
   以上５９０℃未満とし、強化工程における熱処理時のガ
   ラス温度を６１０℃以上６５０℃以下とすることを特徴
   とする請求項１に記載の太陽電池用ガラス基板の製造方
   法。
4. 【請求項４】透明導電膜成膜時のガラス温度を５９０℃
   以上６００℃未満とし、強化工程における熱処理時のガ
   ラス温度を６１０℃以上６５０℃以下とすることを特徴
   とする請求項１に記載の太陽電池用ガラス基板の製造方
   法。
5. 【請求項５】ガラス板上に透明導電膜が形成された太陽
   電池用ガラス基板において、表面残留応力が２００ｋｇ
   ／ｃｍ² 以上８００ｋｇ／ｃｍ² 以下であるとともに前
   記ガラス基板の反り量が０．２５％以下である太陽電池
   用ガラス基板。
6. 【請求項６】ガラス板の厚さが、２．８ｍｍ以上６ｍｍ
   以下である請求項５に記載の太陽電池用ガラス基板。
7. 【請求項７】透明導電膜の膜厚が、５００ｎｍ以上１２
   ００ｎｍ以下である請求項５または６に記載の太陽電池
   用ガラス基板。
8. 【請求項８】ガラス板の線膨張係数が、３０×１０^-7Ｋ
   ^-1以上である請求項５〜７いずれか１項に記載の太陽電
   池用ガラス基板。