JPWO2010050591A1 - 太陽電池 - Google Patents
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Abstract
本発明は、直径が異なる2本のガラス管からなる二重管、および当該2本のガラス管の間に形成された光電変換層を含み、当該二重管の光電変換層が形成されている部分の両端が封止されている太陽電池であって、当該2本のガラス管の少なくともいずれか一方が、下記酸化物基準の質量%表示で、SiO2を60〜70%、Al2O3を4〜10%、B2O3を0〜3%、MgOを0〜4%、CaOを2〜9%、SrOを1〜10%、BaOを0〜2%、Na2Oを10〜16%、K2Oを0〜5%、ZrO2を0〜2%、CeO2を0〜2%含有するガラスからなる太陽電池に関する。
Description
本発明は、二重のガラス管の間に光電変換層が形成されている太陽電池、典型的には内側のガラス管(内管)上に11族、13族、16族元素を主成分とした光電変換層が形成されている化合物薄膜太陽電池に関するものである。
カルコパイライト結晶構造を持つ11−13族、11−16族化合物半導体や立方晶系あるいは六方晶系の12−16族化合物半導体は可視から近赤外の波長範囲の光に対して大きな吸収係数を有しているために、高効率薄膜太陽電池の材料として期待されている。代表的な例としてCu(In,Ga)Se2系(以下、CIGS系と記述する)やCdTe系があげられる。
CIGS系薄膜太陽電池では、安価であることと熱膨張係数がCIGS系化合物半導体のそれに近いことから、ソーダライムガラスが基板として研究され、太陽電池が得られている。
また、効率の良い太陽電池を得るため、高温の熱処理温度に耐えうるガラス材料の提案もされている(特許文献1参照)。
また、二重のガラス管を用いた太陽電池の提案もなされている(特許文献2参照)。すなわち、内管の外側にCIGS系薄膜を形成し、外側のガラス管(外管)で保護し、端部を気密封止する構成になっている。なお、ソーダライムガラスのガラス管としては、照明効率を低減させることなく、熱加工性のよい環形蛍光ランプ用ガラスなどが提案されている(特許文献3参照)が、屋外で使用される太陽電池用の二重のガラス管としては、必ずしも最適なものではない。
また、効率の良い太陽電池を得るため、高温の熱処理温度に耐えうるガラス材料の提案もされている(特許文献1参照)。
また、二重のガラス管を用いた太陽電池の提案もなされている(特許文献2参照)。すなわち、内管の外側にCIGS系薄膜を形成し、外側のガラス管(外管)で保護し、端部を気密封止する構成になっている。なお、ソーダライムガラスのガラス管としては、照明効率を低減させることなく、熱加工性のよい環形蛍光ランプ用ガラスなどが提案されている(特許文献3参照)が、屋外で使用される太陽電池用の二重のガラス管としては、必ずしも最適なものではない。
上述したような二重のガラス管を用いた太陽電池の場合、安価であることと熱膨張係数がCIGS系化合物半導体のそれに近いことから、蛍光管に用いられているソーダライムガラス系の管ガラス(質量%表示組成:SiO2 70%、Al2O3 2%、Na2O 17%、K2O 2%、MgO 3%、CaO 6%)の使用が考えられる。しかしながら、内管と外管には次に述べるようにそれぞれ異なる特性が要求され、いずれの要求特性についても蛍光管用のガラスが最適であるとはいい難い。
内管の外側にはCIGS系太陽電池の吸収層が形成されるが、特許文献1に開示されているように、効率の良い太陽電池を作製するにはより高温での熱処理が好ましく、内管のガラスにはそれに耐えうることが要求される。特許文献1では比較的徐冷点の高いガラス組成物が提案されているが、これはその高温での粘性特性からみて管ガラスの成型には不向きの材料である。一方、特許文献3では、環形蛍光ランプ用ガラスが提案されているが、軟化温度が低すぎて上述の高温での熱処理に耐えられない材料である。
一方、太陽電池用途ということを考慮すると、比較的生産性の良いガラス組成物であるべきで、その高温粘性はある程度低いことが好ましい。すなわち、徐冷点や軟化点といった点では蛍光管用ガラスに比較して高い方が好ましく、ガラスを溶融するような高温粘性は蛍光管用ガラスに比較してそれほど高くならないことが望まれる。
外管にとってはまず、太陽電池の効率を向上させるという観点から広範囲、特に長波長側でも高透過率のガラスが望まれる。また、屋外での長期間の使用を考えると、その耐候性の高いこと、ソラリゼーションのしにくいことなどが望まれる。従来のソーダライムガラスの場合、Fe2O3含有量によっては必ずしも長波長側で高透過率が得られないこともあり、耐ソラリゼーション性も十分とはいえない。
本発明は、二重管のガラスとして従来のソーダライムガラスや特許文献1に開示されているガラスからなるガラス管を用いた場合に生じる問題を解決できる二重のガラス管構造を有する太陽電池を提供することを目的とする。
本発明は、直径が異なる2本のガラス管からなる二重管の当該2本のガラス管の間に光電変換層が形成されており、当該二重管の光電変換層が形成されている部分の両端が封止されている太陽電池であって、当該2本のガラス管の少なくともいずれか一方が、下記酸化物基準の質量%表示で、SiO2を60〜70%、Al2O3を4〜10%、B2O3を0〜3%、MgOを0〜4%、CaOを2〜9%、SrOを1〜10%、BaOを0〜2%、Na2Oを10〜16%、K2Oを0〜5%、ZrO2を0〜2%、CeO2を0〜2%含有するガラスからなる太陽電池を提供する。なお、たとえば「B2O3を0〜3%含有する」とは、B2O3は必須ではないが3%まで含有してもよいの意である。
また、直径が異なる2本のガラス管からなる二重管の当該2本のガラス管の間に光電変換層が形成されており、当該二重管の光電変換層が形成されている部分の両端が封止されている太陽電池の当該2本のガラス管の少なくともいずれか一方として用いられるガラス管であって、下記酸化物基準の質量%表示で、SiO2を60〜70%、Al2O3を4〜10%、B2O3を0〜3%、MgOを0〜4%、CaOを2〜9%、SrOを1〜10%、BaOを0〜2%、Na2Oを10〜16%、K2Oを0〜5%、ZrO2を0〜2%、CeO2を0〜2%含有するガラスからなる太陽電池用ガラス管を提供する。
本発明によれば、二重のガラス管構造を有する太陽電池のガラス管を、徐冷点や軟化点といった点では蛍光管に用いられているソーダライムガラス系管ガラスに比較して高く、ガラスを溶融するような高温での粘性はそのようなソーダライムガラス系管ガラスに比較してそれほど高くならないものとすることが可能になる。
また、そのガラス管の長波長側での透過率を高くしたり、耐ソラリゼーション性を向上させることが可能になる。
また、そのガラス管の長波長側での透過率を高くしたり、耐ソラリゼーション性を向上させることが可能になる。
光電変換層がCIGS系のものである場合、内管の平均線膨張係数はCIGS系半導体材料に近いことが好ましい、すなわち70×10−7〜110×10−7/℃であることが好ましいが、本発明によれば90×10−7/℃付近のものが得られる。
また、二重のガラス管構造を有する太陽電池において内管(直径の小さい方のガラス管)、外管(直径の大きい方のガラス管)をそれぞれ別のガラスを設計して組合わせるという方法もあるが、生産設備の効率化を考えると、すべての特性を同時に満足する組成を開発し、1種類のガラス組成で内管と外管の両方を構成する方がより好ましい。本発明のガラスにより、そのようなことを実現できる。
また、その場合、ガラスが比較的清澄しにくいものであると清澄剤を組合わせて使用することも検討されるべきであるが、その組合わせによってはソラリゼーション特性が非常に悪くなる。本発明の好ましい態様((1)ガラスがCeO2を含有し、Sb2O3を実質的に含有しない、又は(2)ガラスがCeO2を実質的に含有せず、Sb2O3を含有し)によれば、そのようなことがなくソラリゼーション特性が良好なものを得ることが可能になる。
また、その場合、ガラスが比較的清澄しにくいものであると清澄剤を組合わせて使用することも検討されるべきであるが、その組合わせによってはソラリゼーション特性が非常に悪くなる。本発明の好ましい態様((1)ガラスがCeO2を含有し、Sb2O3を実質的に含有しない、又は(2)ガラスがCeO2を実質的に含有せず、Sb2O3を含有し)によれば、そのようなことがなくソラリゼーション特性が良好なものを得ることが可能になる。
本発明の太陽電池は典型的には特許文献2に開示されている構造を有する。すなわち、内管の外側表面すなわち外管と対向する表面に、背面電極、半導体接合(semiconductor junction)および透明導電層を有する光電変換層が形成されており、内管と外管の間の光電変換層が形成されている部分は真空処理などによって酸素と水分が取り除かれ気密封止されている。なお、光電変換層として典型的なものはCIGS系のものである。
内管または外管のガラスの軟化点は705℃以上であることが好ましい。705℃未満ではたとえばCIGS膜を形成する時のプロセス温度をあまり高温にできず、効率の良いCIGS膜を形成することが難しい。より好ましくは710℃以上である。ガラスの軟化点が720℃以上であると特に好ましい。
内管または外管のガラスの歪点は490℃以上であることが好ましい。490℃未満ではCIGS膜を形成する時のプロセス温度をあまり高温にできず、効率の良いCIGS膜を形成することが難しい。ガラスの歪点が495℃以上であるとより好ましく、500℃以上であると特に好ましい。
内管または外管のガラスの粘度が102dPa・sとなる温度は1550℃以下であることが好ましい。1550℃超では高温溶解起因の欠点が多くなり、生産性が低下したり、溶解窯の寿命が短くなるといった問題が生じる。より好ましくは1485℃以下である。102dPa・sとなる温度が1465℃以下であると特に好ましい。
このような内管または外管として好ましいガラスはダンナー法等周知のガラス管成形法によって管成形することが可能になる。すなわち、ガラス管の成形は103〜106dPa・sの粘度領域で行われるのが一般的であり、また、ガラスは温度変化に伴い連続的に粘度が変化するため、102dPa・sを示す温度が高温になると、当然、成形温度も高温になる。たとえば、ダンナー法ではスリーブと呼ばれる耐火物を使用するが、成形温度が高くなると耐火物の侵食速度も上がり、安定した成形ができなくなるが、102dPa・sとなる温度が1470℃以下であれば成形温度の過度の上昇が抑えられる。
このような内管または外管として好ましいガラスはダンナー法等周知のガラス管成形法によって管成形することが可能になる。すなわち、ガラス管の成形は103〜106dPa・sの粘度領域で行われるのが一般的であり、また、ガラスは温度変化に伴い連続的に粘度が変化するため、102dPa・sを示す温度が高温になると、当然、成形温度も高温になる。たとえば、ダンナー法ではスリーブと呼ばれる耐火物を使用するが、成形温度が高くなると耐火物の侵食速度も上がり、安定した成形ができなくなるが、102dPa・sとなる温度が1470℃以下であれば成形温度の過度の上昇が抑えられる。
内管または外管、特には内管のガラスの50〜300℃における平均線膨張係数は70×10−7〜110×10−7/℃であることが好ましい。70×10−7/℃未満または110×10−7/℃超ではCIGS膜との熱膨張差が大きくなりすぎ、剥がれなどの欠点が生じやすくなる。より好ましくは75×10−7/℃以上または100×10−7/℃以下である。
内管または外管、特には外管のガラスの波長450〜1000nmにおける平均透過率は1mm厚み換算で90%以上であることが好ましい。90%未満では太陽電池としての効率が低下してしまう。より好ましくは91%以上である。
内管または外管、特には外管のガラスの波長400nmにおける透過率は1mm厚み換算で85%以上であることが好ましい。85%未満では太陽電池としての効率が低下してしまう。より好ましくは86%以上、典型的には88%以上である。
内管または外管、特には外管のガラスの波長400nmにおける透過率は1mm厚み換算で85%以上であることが好ましい。85%未満では太陽電池としての効率が低下してしまう。より好ましくは86%以上、典型的には88%以上である。
内管または外管、特には外管のガラスは、そのガラスからなる厚み1mmのガラス板に、15cm離れた位置から400Wの高圧水銀ランプの光を300時間照射したときの波長400nmにおける透過率の減少Δ400が4%以下であるものであることが好ましい。Δ400が4%超では長期の使用でガラスが太陽光によるソラリゼーションを起こし、太陽電池の効率が低下するおそれがある。Δ400が3.5%以下であるとさらに好ましい。
内管または外管、特には外管のガラスは、120℃、0.2MPaの水蒸気雰囲気下に20時間保持した時そのガラス表面に析出しているアルカリ金属元素量が180nmol/cm2以下であることが好ましい。180nmol/cm2より大きい場合には耐候性が十分でなく、太陽電池用途として長期信頼性が確保できない。より好ましくは150nmol/cm2以下であり、典型的には120nmol/cm2以下である。また、NaとKとの合量が180nmol/cm2以下であるとさらに好ましい。
内管または外管、特には外管のガラスは、120℃、0.2MPaの水蒸気雰囲気下に20時間保持した時そのガラス表面に析出しているアルカリ金属元素量が180nmol/cm2以下であることが好ましい。180nmol/cm2より大きい場合には耐候性が十分でなく、太陽電池用途として長期信頼性が確保できない。より好ましくは150nmol/cm2以下であり、典型的には120nmol/cm2以下である。また、NaとKとの合量が180nmol/cm2以下であるとさらに好ましい。
次に、内管または外管のガラスの組成の含有量を限定した理由を説明する。以下、組成成分は、特に断りがない限り、質量%を単に%と略す。
SiO2はガラス形成の必須成分であり、その含有量は60〜70%である。含有量が60%未満では膨張係数が大きくなり、または化学的耐久性が劣化する。含有量が61%以上であると好ましく、より好ましくは含有量が62%以上である。また含有量が70%を超えると膨張係数が小さくなり、または高温粘性(軟化点)が高くなり管成形が困難となる。含有量が69%以下であると好ましく、含有量が68%以下であるとより好ましい。
Al2O3は化学的耐久性および耐候性を高めるための成分であり必須成分である。その含有量は4〜10%である。含有量が4%未満では化学的耐久性および耐候性が劣化する。含有量が4.2%以上であると好ましく、含有量が4.5%以上であると特に好ましい。含有量が10%を超えると粘性が高くなって溶融不均質となり脈理不良が増加する。含有量が9%以下であると好ましく、含有量が8%以下であるとより好ましい。含有量が7%以下であると特に好ましい。
B2O3は必須成分ではないが、溶融性を向上させる等のために3%まで含有してもよい。含有量が3%を超えると軟化点が下がる、または膨張係数が小さくなり、CIGS膜を形成するプロセスにとって好ましくない。より好ましくは含有量が2%以下である。含有量が1.5%以下であると特に好ましい。
MgOは必須成分ではないが、化学的耐久性を向上させる等のために4%まで含有してもよい。含有量が4%を超えるとガラスを失透させる傾向が強くなる。より好ましくは含有量が3.7%以下である。含有量が3%以下であると特に好ましい。
CaOは高温粘性を低下させる等のための成分であり、必須成分である。その含有量は、2〜9%である。含有量が2%未満では高温粘性が十分には低下せず、溶融性が悪化する。含有量が3%以上であると好ましく、含有量が4%以上であると特に好ましい。一方、含有量が9%を超えるとガラスを失透させる傾向が強くなる。より好ましくは含有量が8%以下である。含有量が7.5%以下であると特に好ましい。
SrOは高温粘性を低下させる、化学的耐久性を改善する等の効果を有する成分であり、必須成分である。その含有量は、1〜10%である。含有量が1%未満ではその効果が小さい。含有量が2%以上であると好ましく、含有量が3%以上であるとより好ましい。含有量が10%を超えると軟化点が低下する。含有量が9%以下であると好ましく、含有量が8%以下であるとより好ましい。
BaOは必須成分ではないが、化学的耐久性を改善する等のために2%まで含有してもよい。含有量が2%を超えると溶融過程での泡切れが悪くなる。含有量が1.5%以下であるとより好ましい。好ましくは、SrOとBaOの合量が4%超であると、高温粘性を下げる効果が明確にみられるため好ましく、同合量が5%以上であるとさらに好ましい。
Na2OはCIGS系太陽電池の変換効率向上に寄与するための成分であり、必須成分である。その含有量は、10〜16%である。Naはガラス上に構成されたCIGS系太陽電池の吸収層中に拡散し、変換効率を高めることが知られているが、含有量が10%未満ではガラス上のCIGS系太陽電池吸収層へのNa拡散が不十分となり、変換効率も不十分となるおそれがある。含有量が10.5%以上であると好ましく、含有量が11%以上であるとより好ましい。含有量が12%以上であると特に好ましい。
Na2O含有量が16%を超えると膨張係数が大きくなり、または化学的耐久性が劣化する。含有量が15.5%以下であると好ましく、含有量が15%以下であるとより好ましい。含有量が14%以下であると特に好ましい。
Na2O含有量が16%を超えると膨張係数が大きくなり、または化学的耐久性が劣化する。含有量が15.5%以下であると好ましく、含有量が15%以下であるとより好ましい。含有量が14%以下であると特に好ましい。
K2Oは必須成分ではないが、溶融性改善や粘性調整のために5%まで含有してもよい。5%を超えると化学的耐久性が劣化するおそれがある。含有する場合は、含有量が4%以下であるとより好ましい。
ZrO2は必須成分ではないが、耐熱性を向上させるために2%まで含有してもよい。2%を超えると失透性が悪化するおそれがある。
CeO2は必須成分ではないが、清澄剤として、2%まで含有してもよい。2%を超えると短波長領域の透過率が低下しすぎる。CeO2を含有する場合その含有量は好ましくは0.2%以上である。0.2%未満では、清澄剤として機能しなくなるおそれがある。含有する場合の含有量が0.4%以上であるとさらに好ましい。
CeO2を含有する場合、特に外管のガラスにおいてはSb2O3は実質的に含有しないことが好ましく、この場合Sb2O3の含有量は典型的にはガラス成分の合量(Fe2O3を除く)に対して外掛で0.1%未満である。CeO2と同時にSb2O3を実質的に含有するものであるとソーラリゼーション特性が悪化するおそれがあるからである。
なお、透過率を維持しながら、清澄する場合には、Sb2O3を含有し、実質的にCeO2を含有しないことが好ましい。この場合のSb2O3含有量は、ガラス成分の合量(Fe2O3を除く)に対して外掛で0.1〜0.5%とすることが好ましい。なお、この場合のCeO2の含有量は典型的にはガラス成分の合量に対して外掛で0.1%未満である。
CeO2を含有する場合、特に外管のガラスにおいてはSb2O3は実質的に含有しないことが好ましく、この場合Sb2O3の含有量は典型的にはガラス成分の合量(Fe2O3を除く)に対して外掛で0.1%未満である。CeO2と同時にSb2O3を実質的に含有するものであるとソーラリゼーション特性が悪化するおそれがあるからである。
なお、透過率を維持しながら、清澄する場合には、Sb2O3を含有し、実質的にCeO2を含有しないことが好ましい。この場合のSb2O3含有量は、ガラス成分の合量(Fe2O3を除く)に対して外掛で0.1〜0.5%とすることが好ましい。なお、この場合のCeO2の含有量は典型的にはガラス成分の合量に対して外掛で0.1%未満である。
内管、外管の少なくともいずれか一方のガラスは本質的に上記成分からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を、典型的には合計で5%以下含有してもよい。
たとえば、耐候性、溶融性、失透性、紫外線遮蔽などの改善を目的に、ZnO、TiO2、Li2O、WO3、Nb2O5、V2O5、Bi2O3、MoO3、P2O5などを含有してもよい場合がある。
たとえば、耐候性、溶融性、失透性、紫外線遮蔽などの改善を目的に、ZnO、TiO2、Li2O、WO3、Nb2O5、V2O5、Bi2O3、MoO3、P2O5などを含有してもよい場合がある。
なお、Fe2O3は通常原料などに起因する不純物として不可避的に含有しその含有量は典型的にはガラス成分の合量(Sb2O3を含有する場合にはSb2O3を除く)に対して外掛で0.005%以上である。しかし、0.06%を超えると透過率が低下し、太陽電池の効率が低下するため、その含有量は0.06%以下であることが好ましい。より好ましくはFe2O3の含有量は、ガラス成分の合量(Sb2O3を含有する場合にはSb2O3を除く)に対して外掛で0.04%以下であり、0.03%以下であるとさらに好ましい。
表1〜3のSiO2からCeO2までの欄に質量百分率で示す組成のガラスが得られるように、原料を調合してガラス原料とした。なお、表中、Sb2O3及びFe2O3の両成分については、他の成分の合計に対する外掛で表示している。
ガラス化後の質量が200gとなる量のガラス原料を、高さ90mm、外径70mmの有底円筒形の、白金ロジウム製の坩堝に入れた。該坩堝を加熱炉に入れ、加熱炉の側面から露点80℃の空気を吹き込みながら1600℃で30分加熱した後、スターラによって強制的に坩堝内を30分間撹拌し、ガラス原料を溶融させた。その後、撹拌を止め、30分間静置し、坩堝内の溶融ガラスをカーボン板の上に流し出し、徐冷炉にて冷却した。冷却後、サンプルを徐冷炉から取り出し、次のような測定、読取または算出を行った。結果を表1〜3に示す。なお、例1〜13は実施例、例14〜17は比較例である。
軟化点Ts(単位:℃)、歪点Sp(単位:℃)をJIS R 3103に準拠して測定した。
また、溶融ガラスの粘度ηを、1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃において高温回転粘度計を用いて測定し、各温度におけるlogηをもとに、ηが102dPa・sとなる温度T2(logηが2となる温度)を算出した(単位:℃)。
また、50〜300℃における平均線膨張係数α(単位:10−7/℃)を示差熱膨張計(TMA)を用いて測定した。
また、溶融ガラスの粘度ηを、1450℃、1500℃、1550℃、1600℃、1650℃において高温回転粘度計を用いて測定し、各温度におけるlogηをもとに、ηが102dPa・sとなる温度T2(logηが2となる温度)を算出した(単位:℃)。
また、50〜300℃における平均線膨張係数α(単位:10−7/℃)を示差熱膨張計(TMA)を用いて測定した。
また、両面を鏡面に仕上げて厚み1mmの透過率測定用サンプルを作製し、波長400〜1000nmの透過率を測定し、400nmにおける透過率T400(単位:%)を読み取り、また450〜1000nmにおける平均透過率TAV(単位:%)を算出した。
ソラリゼーション特性を知るために、前記透過率測定後のサンプルについて、400Wの高圧水銀ランプをサンプルの板面から15cm離し、UV光を300時間照射した後、400nmにおける透過率T’400(単位:%)を測定した。
T400からT’400を減じた差Δ400(単位:%)を表にあわせて示す。
T400からT’400を減じた差Δ400(単位:%)を表にあわせて示す。
耐候性試験:厚さが1〜2mm、大きさが4cm×4cmのガラス板の両面を酸化セリウムで鏡面研磨し、炭酸カルシウムおよび中性洗剤を用いて洗浄した後、高度加速寿命試験装置(エスペック社製、商品名;不飽和型プレッシャークッカーEHS−411M)に入れて120℃、0.2MPaの水蒸気雰囲気に20時間静置した。洗浄済みチャック付ポリ袋に試験後試料と超純水20mlを入れ超音波洗浄機で10分間表面析出物を溶解し、ICP分光法でアルカリ金属元素の溶出物を定量した。アルカリ金属元素としては、本実施例ではNaとK以外は検出限界以下であったので、NaとKとの合量として測定した。溶出量はmol換算し、試料表面積で規格化した。表中の数値の単位は、nmol/cm2である。
実施例である例1〜13は、CIGSに近いαを有し、490℃以上のSpを示しながらも、比較的低いT2を有しており、CIGSプロセス温度付近での高耐熱性と高い生産性を両立できるものである。また、波長400nmの透過率および紫外線を300時間照射した後の400nmの透過率も十分高く、ソラリゼーション特性も十分である。
これに対し、比較例である例14はSpが490℃未満であるため、CIGS膜を形成する時のプロセス温度をあまり高温にできず、効率の良いCIGS膜を形成することが難しい。
また、比較例である例15はPDP基盤用ガラス(特許第3731281号明細書参照)であり、高いSpを有するがT2も高いため、管ガラスとして高い生産性は望めない。
同様に比較例である例17はSpが481℃であり、CIGS膜を形成する時のプロセス温度に対し、不十分なことに加え、T2が1471℃とやや高いため高温溶解起因の欠点が多くなり、生産性が低下したり、溶解窯の寿命が短くなるといった問題が生じる。
CeO2とSb2O3を併用した比較例である例16は紫外線300h照射後の波長400nmの透過率が84.4%であり、ソラリゼーション特性が不十分なため、太陽電池の効率を低下させてしまう。また、比較例である、例14や例17はAl2O3量が少ないため、耐候性が悪く、太陽電池用途としての長期信頼性が確保できない。
また、比較例である例15はPDP基盤用ガラス(特許第3731281号明細書参照)であり、高いSpを有するがT2も高いため、管ガラスとして高い生産性は望めない。
同様に比較例である例17はSpが481℃であり、CIGS膜を形成する時のプロセス温度に対し、不十分なことに加え、T2が1471℃とやや高いため高温溶解起因の欠点が多くなり、生産性が低下したり、溶解窯の寿命が短くなるといった問題が生じる。
CeO2とSb2O3を併用した比較例である例16は紫外線300h照射後の波長400nmの透過率が84.4%であり、ソラリゼーション特性が不十分なため、太陽電池の効率を低下させてしまう。また、比較例である、例14や例17はAl2O3量が少ないため、耐候性が悪く、太陽電池用途としての長期信頼性が確保できない。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなくさまざまな変更や修正を加えることができることは、当業者にとって明らかである。
本出願は、2008年10月31日出願の日本特許出願2008−281614および2009年2月27日出願の日本特許出願2009−046148に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本出願は、2008年10月31日出願の日本特許出願2008−281614および2009年2月27日出願の日本特許出願2009−046148に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。
本発明によれば、二重のガラス管構造を有する太陽電池のガラス管を、徐冷点や軟化点といった点では蛍光管に用いられているソーダライムガラス系管ガラスに比較して高く、ガラスを溶融するような高温での粘性はそのようなソーダライムガラス系管ガラスに比較してそれほど高くならないものとすることが可能になる。また、そのガラス管の長波長側での透過率を高くしたり、耐ソラリゼーション性を向上させることが可能になる。
Claims (14)
- 直径が異なる2本のガラス管からなる二重管、および当該2本のガラス管の間に形成された光電変換層を含み、当該二重管の光電変換層が形成されている部分の両端が封止されている太陽電池であって、
当該2本のガラス管の少なくともいずれか一方が、下記酸化物基準の質量%表示で、SiO2を60〜70%、Al2O3を4〜10%、B2O3を0〜3%、MgOを0〜4%、CaOを2〜9%、SrOを1〜10%、BaOを0〜2%、Na2Oを10〜16%、K2Oを0〜5%、ZrO2を0〜2%、CeO2を0〜2%含有するガラスからなる太陽電池。 - 二重管の2本のガラス管のうち、直径の大きいガラス管が前記ガラスからなり、当該ガラスがCeO2を0.2%以上含有する請求項1記載の太陽電池。
- 前記ガラスのFe2O3含有量が他の成分合計(Sb2O3を含有する場合はSb2O3を除く)に対して外掛で0.06%以下である請求項1または2記載の太陽電池。
- 前記ガラスがCeO2を含有し、Sb2O3を実質的に含有しない請求項1、2または3記載の太陽電池。
- 前記ガラスがSb2O3を含有し、CeO2を実質的に含有しない請求項1または3記載の太陽電池。
- 前記ガラスの軟化点が705℃以上である請求項1〜5のいずれかに記載の太陽電池。
- 前記ガラスの歪点が490℃以上である請求項1〜6のいずれかに記載の太陽電池。
- 前記ガラスの粘度が102dPa・sとなる温度が1550℃以下である請求項1〜7のいずれかに記載の太陽電池。
- 前記ガラスの50〜300℃における平均線膨張係数が70×10−7〜110×10−7/℃である請求項1〜8のいずれかに記載の太陽電池。
- 前記ガラスの波長450〜1000nmにおける平均透過率が1mm厚み換算で90%以上である請求項1〜9のいずれかに記載の太陽電池。
- 前記ガラスが、そのガラスからなる厚み1mmのガラス板に、15cm離れた位置から400Wの高圧水銀ランプの光を300時間照射したときの波長400nmにおける透過率の減少が4%以下である請求項1〜10のいずれかに記載の太陽電池。
- 前記ガラスが、120℃、0.2MPaの水蒸気雰囲気下に20時間保持した時そのガラス表面に析出しているアルカリ金属元素量が180nmol/cm2以下である請求項1〜11のいずれかに記載の太陽電池。
- 直径が異なる2本のガラス管からなる二重管、および当該2本のガラス管の間に形成された光電変換層を含み、当該二重管の光電変換層が形成されている部分の両端が封止されている太陽電池の当該2本のガラス管の少なくともいずれか一方として用いられるガラス管であって、下記酸化物基準の質量%表示で、SiO2を60〜70%、Al2O3を4〜10%、B2O3を0〜3%、MgOを0〜4%、CaOを2〜9%、SrOを1〜10%、BaOを0〜2%、Na2Oを10〜16%、K2Oを0〜5%、ZrO2を0〜2%、CeO2を0〜2%含有するガラスからなる太陽電池用ガラス管。
- 前記ガラスが、120℃、0.2MPaの水蒸気雰囲気下に20時間保持した時そのガラス表面に析出しているアルカリ金属元素量が180nmol/cm2以下である請求項13記載の太陽電池用ガラス管。
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