JPWO2013047246A1 - ＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板およびそれを用いた太陽電池 - Google Patents

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Abstract

高い透過率と高いガラス転移点温度、所定の平均熱膨張係数、高いガラス強度、低いガラス密度、板ガラス生産時の溶解性、成形性、失透防止の特性をバランスよく満
すＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板およびそれを用いた太陽電池を提供する。本発明は、下記酸化物基準のモル百分率表示で、ＳｉＯ２を６０〜７５％、Ａｌ２Ｏ３を１〜７．５％、Ｂ２Ｏ３を０〜１％、ＭｇＯを８．５〜１２．５％、ＣａＯを１〜６．５％、ＳｒＯを０〜３％、ＢａＯを０〜３％、ＺｒＯ２を０〜３％、Ｎａ２Ｏを１〜８％、Ｋ２Ｏを２〜１２％、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯを１０〜２４％、Ｎａ２Ｏ+Ｋ２Ｏを５〜１５％含有し、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３が１．３以上、（２Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）が３．３以下であり、Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが０．２〜２．０であり、Ａｌ２Ｏ３≧−０．９４ＭｇＯ＋１１であり、ＣａＯ≧−０．４８、ＭｇＯ＋６．５であり、ガラス転移点温度が６４０℃以上、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が７０×１０−７〜９０×１０−７／℃、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ４）が１２３０℃以下、粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ２）が１６５０℃以下、前記Ｔ４と失透温度（ＴＬ）との関係がＴ４−ＴＬ≧−３０℃、密度が２．７ｇ／ｃｍ３以下であるＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板に関する。

Description

本発明は、ガラス基板の間に光電変換層が形成されている太陽電池用ガラス基板およびそれを用いた太陽電池に関する。より詳しくは、典型的にはガラス基板と裏板ガラスとを有し、該ガラス基板と裏板ガラスとの間に、立方晶系または六方晶系の１２−１６族化合物半導体を主成分とした光電変換層が形成されているＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板およびそれを用いた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。そのために、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（以下、「ＣＩＧＳ」または「Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ」と記述する。）やＣｄＴｅが挙げられる。
ＣｄＴｅ薄膜太陽電池（以下、「ＣｄＴｅ太陽電池」ともいう）では、安価であることと平均熱膨張係数が裏板ガラス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用いられ、太陽電池が得られている。
ＣｄＴｅ太陽電池は、ＣｄＴｅ光電変換層（以下、「ＣｄＴｅ層」ともいう）を形成する際、高温でのＣｄＴｅ層の成膜を行うことにより、高い効率を得ることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
また、効率の良い太陽電池を得るため、ＣｄＴｅ太陽電池およびＣＩＧＳ太陽電池用のガラス基板として、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（例えば、特許文献１参照）。
国際公開番号２０１１／０１８８８３号公報
Ｔ．Ｏｋａｍｏｔｏ Ｊｐｎ． Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ． Ｖｏｌ．３９（２０００），ｐｐ．２５８７−２５８８）
しかし、現在ＣｄＴｅ太陽電池に利用されている最も一般的な基板であるソーダライムガラスを太陽電池用ガラス基板として用い、非特許文献１に記載の方法を適用した場合、ソーダライムガラスでは耐熱性が不十分であり、より耐熱性の高い基板が求められる。
特許文献１に記載のガラス材料は、高温の熱処理温度に耐えうるガラス材料であるが、比重が大きく、強度が小さいと推察され、さらなる物性の向上が求められている。
また、高い発電効率を得るためには、ガラス基板の透過率が高いことが求められる。しかし、特許文献１のガラス材料は、アルカリ土類酸化物の総量に対してＭｇＯが少ないことから、透過率が低くなると予想される。
一方で、ガラス基板上のＣｄＴｅ層の成膜中または成膜後の剥離を防止するために、また、裏板ガラスとの貼り合わせる工程および貼り合わせ後の温度変化に対し変形しないために、ガラス基板は、所定の平均熱膨張係数を有することが求められる。
さらに、ＣｄＴｅ太陽電池の製造および使用の観点から、ガラス基板の強度向上および軽量化、また板ガラス生産時に溶解性、成形性が良好なこと、失透しないことが求められる。
このようにＣｄＴｅ太陽電池に使用されるガラス基板において、高い透過率、高いガラス転移点温度、所定の平均熱膨張係数、高いガラス強度、低いガラス密度、板ガラス生産時の溶解性、成形性、失透防止の特性をバランスよく有することは困難であった。
本発明は、高い透過率、高いガラス転移点温度、所定の平均熱膨張係数、高いガラス強度、低いガラス密度、板ガラス生産時の溶解性、成形性、失透防止の特性をバランスよく有するＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板およびそれを用いた太陽電池を提供することを目的とする。
本発明は、以下のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板および太陽電池を提供する。
（１）ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏを母組成として含むＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板であって、
下記酸化物基準のモル百分率表示で、
ＳｉＯ２を６０〜７５％、
Ａｌ２Ｏ３を１〜７．５％、
Ｂ２Ｏ３を０〜１％、
ＭｇＯを８．５〜１２．５％、
ＣａＯを１〜６．５％、
ＳｒＯを０〜３％、
ＢａＯを０〜３％、
ＺｒＯ２を０〜３％、
Ｎａ２Ｏを１〜８％、
Ｋ２Ｏを２〜１２％含有し、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯが１０〜２４％、
Ｎａ２Ｏ+Ｋ２Ｏが５〜１５％、
ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３が１．３以上、
（２Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）が３．３以下、
Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが０．２〜２．０、
Ａｌ２Ｏ３≧−０．９４ＭｇＯ＋１１、
ＣａＯ≧−０．４８ＭｇＯ＋６．５であり、
ガラス転移点温度が６４０℃以上、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が７０×１０−７〜９０×１０−７／℃、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ４）が１２３０℃以下、粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ２）が１６５０℃以下、前記Ｔ４と失透温度（ＴＬ）との関係がＴ４−ＴＬ≧−３０℃、密度が２．７ｇ／ｃｍ３以下であるＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板。
（２）ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏを母組成として含むＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板であって、
下記酸化物基準のモル百分率表示で、
ＳｉＯ２を６２〜７３％、
Ａｌ２Ｏ３を１．５〜７％、
Ｂ２Ｏ３を０〜１％、
ＭｇＯを９〜１２．５％、
ＣａＯを１．５〜６．５％、
ＳｒＯを０〜２．５％、
ＢａＯを０〜２％、
ＺｒＯ２を０．５〜３％、
Ｎａ２Ｏを１〜７．５％、
Ｋ２Ｏを２〜１０％含有し、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯが１１〜２２％、
Ｎａ２Ｏ+Ｋ２Ｏが６〜１３％、
ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３が１．４以上、
（２Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）が０．５〜３、
Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが０．４〜１．５、
Ａｌ２Ｏ３≧−０．９４ＭｇＯ＋１２、
ＣａＯ≧−０．４８ＭｇＯ＋７であり、
ガラス転移点温度が６４５℃以上、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が７０×１０−７〜８５×１０−７／℃、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ４）が１２２０℃以下、粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ２）が１６３０℃以下、前記Ｔ４と失透温度（ＴＬ）との関係がＴ４−ＴＬ≧−２０℃、密度が２．６ｇ／ｃｍ３以下である（１）に記載のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板。
（３）前記母組成１００質量部に対して鉄酸化物が、Ｆｅ２Ｏ３換算で０．０６質量部以下含有されている（１）または（２）に記載のＣｄＴe太陽電池用ガラス基板。
（４）前記母組成中のＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯが、酸化物基準のモル百分率表示で、ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）が０．４以上、
である（１）〜（３）のいずれか一つに記載のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板。
（５）ガラス基板と、裏板ガラスと、前記ガラス基板と前記裏板ガラスとの間に配置されるＣｄＴｅの光電変換層と、を有し、
前記ガラス基板と前記裏板ガラスのうち少なくとも前記ガラス基板が、（１）〜（４）のいずれか一つに記載のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板である太陽電池。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板は、高い透過率、高いガラス転移点温度、所定の平均熱膨張係数、高いガラス強度、低いガラス密度、板ガラス生産時の溶解性、成形性、失透防止の特性をバランスよく有することができ、本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板を用いることで発電効率の高い太陽電池を提供できる。
図１は本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板を用いた太陽電池の実施形態の一例を模式的に表す断面図である。
＜本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板＞
以下、本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板について説明する。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏを母組成として含むＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板であって、下記酸化物基準のモル百分率表示で、
ＳｉＯ２を６０〜７５％、
Ａｌ２Ｏ３を１〜７．５％、
Ｂ２Ｏ３を０〜１％、
ＭｇＯを８．５〜１２．５％、
ＣａＯを１〜６．５％、
ＳｒＯを０〜３％、
ＢａＯを０〜３％、
ＺｒＯ２を０〜３％、
Ｎａ２Ｏを１〜８％、
Ｋ２Ｏを２〜１２％含有し、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯが１０〜２４％、
Ｎａ２Ｏ+Ｋ２Ｏが５〜１５％、
ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３が１．３以上、
（２Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）が３．３以下、
Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが０．２〜２．０、
Ａｌ２Ｏ３≧−０．９４ＭｇＯ＋１１、
ＣａＯ≧−０．４８ＭｇＯ＋６．５であり、
ガラス転移点温度が６４０℃以上、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が７０×１０−７〜９０×１０−７／℃、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ４）が１２３０℃以下、粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ２）が１６５０℃以下、上記Ｔ４と失透温度（ＴＬ）との関係がＴ４−ＴＬ≧−３０℃、密度が２．７ｇ／ｃｍ３以下であるＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板である。
なお、本発明において「母組成」とは、ガラス基板の主な組成原料としてのＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２ＯおよびＴｉＯ２からなる組成を示す。ガラス基板用の組成原料には、これら以外の原料成分を含んでもよい。本発明では、母組成とそれ以外の原料成分を合わせて、「ガラス基板用組成」ともいう。ただし、ＴｉＯ２を意図的に入れない場合は、ＴｉＯ２は母組成に含めない。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板のガラス転移点温度（Ｔｇ）は６４０℃以上であり、ソーダライムガラスのガラス転移点温度より高い。ガラス転移点温度（Ｔｇ）は、高温におけるＣｄＴｅ層の形成を担保するため６４５℃以上であるのが好ましく、６５０℃以上がより好ましく、６５５℃以上がさらに好ましい。溶解時の粘性を上げ過ぎないようにするために７５０℃以下とするのが好ましい。より好ましくは７２０℃以下、さらに好ましくは６９０℃以下である。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板の５０〜３５０℃における平均熱膨張係数は、７０×１０−７〜９０×１０−７／℃である。裏板ガラスとして、ソーダライムガラス板または平均膨張係数が８０〜９０×１０−７／℃のガラス板を使う場合、ガラス基板の５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が７０×１０−７／℃未満では、裏板ガラスとの膨張差が大きくなりすぎて、モジュール化するときのガラス基板と裏板ガラスの貼り合わせ工程時または太陽電池設置後の温度変化により、モジュールが反ってしまう恐れがある。または９０×１０−７／℃超ではＣｄＴｅ層との熱膨張差が大きくなりすぎ、剥がれ等の欠点が生じやすくなる。好ましくは８５×１０−７／℃以下である。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板は、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ４）と失透温度（ＴＬ）との関係がＴ４−ＴＬ≧−３０℃である。Ｔ４−ＴＬが−３０℃未満では、板ガラス成形時に失透が生じやすく、ガラス板の成形が困難になるおそれがある。Ｔ４−ＴＬは好ましくは−２０℃以上、より好ましくは−１０℃以上、さらに好ましくは０℃以上、特に好ましくは１０℃以上である。
ここで、失透温度とは、ガラスを特定の温度で１７時間保持するときに、ガラス表面および内部に結晶が生成しない最大温度を指す。
ガラス板の成形性、即ち、平坦性向上、生産性向上を考慮すると、Ｔ４は１２３０℃以下である。また、Ｔ４は１２２０℃以下が好ましく、１２１０℃以下がより好ましい。
また、本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板は、ガラスの溶解性、即ち、均質性向上、生産性向上を考慮して、粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ２）を１６５０℃以下とする。Ｔ２は１６３０℃以下が好ましく、１６２０℃以下がより好ましい。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板では、ヤング率が７５ＧＰａ以上が好ましい。ヤング率が７５ＧＰａより小さいと、一定応力下でのひずみ量が大きくなり、製造工程での反りが発生し不具合を生じ正常に成膜できないおそれがある。また、製品での反りが大きくなり好ましくない。より好ましくは７６ＧＰａ以上、さらに好ましくは７７ＧＰａ以上である。ヤング率は、フロート法やフュージョン法等の通常の方法でガラス基板を製造する場合に、容易に製造できるようなガラス組成範囲とすることを考慮すると、通常９０ＧＰａ以下である。
また、ヤング率（以下、「Ｅ」ともいう）を密度（以下、「ｄ」ともいう）で割った比弾性率（Ｅ／ｄ）は、２８ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上が好ましい。比弾性率が２８ＧＰａ・ｃｍ３／ｇより小さいと、ローラー搬送中、もしくは部分的な支持の場合に自重で撓んでしまい製造工程で正常に流動させられないおそれがある。より好ましくは２９ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上、さらに好ましくは３０ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上である。比弾性率は、フロート法やフュージョン法等の通常の方法でガラス基板を製造する場合に、容易に製造できるようなガラス組成範囲とすることを考慮すると、通常３７．５ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以下である。なお、比弾性率（Ｅ／ｄ）を２８ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上とするには、ヤング率と密度を本願で特定する範囲とすればよい。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板は、密度が２．７ｇ／ｃｍ３以下が好ましい。密度が２．７ｇ／ｃｍ３を超えると、製品質量が重くなり好ましくない。密度はより好ましくは２．６５ｇ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは２．６ｇ／ｃｍ３以下である。密度は、フロート法やフュージョン法等の通常の方法でガラス基板を製造する場合に、容易に製造できるようなガラス組成範囲とすることを考慮すると、通常２．４ｇ／ｃｍ３以上である。
本発明のガラス基板をＣｄＴｅ太陽電池のガラス基板に用いる場合、発電効率を考慮すると、波長５００〜８００ｎｍにおけるガラス基板の平均透過率（以下、「Ｔａｖｅ」ともいう）は、２ｍｍ厚み換算で９０．３％以上であると好ましい。より好ましくは９０．４％以上、さらに好ましくは９０．５％以上である。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板は、脆さ指標値が７０００ｍ−１／２未満であるのが好ましい。脆さ指標値が７０００ｍ−１／２以上であると、太陽電池の製造工程でガラス基板が割れやすくなり好ましくない。６９００ｍ−１／２以下であることがより好ましく、さらに好ましくは６８００ｍ−１／２以下である。脆さ指標値は、フロート法やフュージョン法等の通常の方法でガラス基板を製造する場合に、容易に製造できるようなガラス組成範囲とすることを考慮すると、通常５０００ｍ−１／２以上である。
本発明において、ガラス基板の脆さ指標値は、下式（１）により定義される「Ｂ」として得られるものである（Ｊ．Ｓｅｈｇａｌ， ｅｔ ａｌ．，Ｊ．Ｍａｔ．Ｓｃｉ．Ｌｅｔｔ．，１４，１６７（１９９５））。
ｃ／ａ＝０．００５６Ｂ２／３Ｐ１／６ （１）
ここで、Ｐはビッカース圧子の押し込み荷重であり、ａ、ｃはそれぞれ、ビッカース圧痕の対角長および四隅から発生するクラックの長さ（圧子を含む対称な２つのクラックの全長）である。各種ガラス基板の表面に打ち込んだビッカース圧痕の寸法と式（１）を用いて、脆さ指標値Ｂを算出することとする。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板におけるガラス基板用組成について、以下に説明する。また、上記母組成およびその他の成分の含有量を限定する理由は以下のとおりである。
ＳｉＯ２：ガラスの骨格を形成する成分で、６０モル％（以下、単に「％」と記載する）未満では、ガラス基板の耐熱性および化学的耐久性が低下し、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が増大するおそれがある。好ましくは６２％以上であり、より好ましくは６３％以上であり、さらに好ましくは６４％以上である。
しかし、７５％超ではガラスの高温粘度が上昇し、溶解性が悪化する問題が生じるおそれがある。好ましくは７３％以下であり、より好ましくは７０％以下であり、さらに好ましくは６９％以下である。
Ａｌ２Ｏ３：ガラス転移点温度を上げ、耐候性（ソラリゼーション）、耐熱性および化学的耐久性を向上し、ヤング率を上げる。その含有量が１％未満だとガラス転移点温度が低下するおそれがある。また５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が増大するおそれがある。好ましくは１．５％以上であり、より好ましくは２％以上である。
しかし、７．５％超では、ガラスの高温粘度が上昇し、溶解性が悪くなるおそれがある。また、失透温度が上昇し、成形性が悪くなるおそれがある。好ましくは７％以下である。
Ｂ２Ｏ３は、溶解性を向上させる等のために１％まで含有してもよい。含有量が１％を超えるとガラス転移点温度が下がり、ＣｄＴｅ層を形成するプロセスにとって好ましくない。また、失透温度が上昇して失透しやすくなり、板ガラス成形が難しくなる。また、光電変換層としてのＣｄＴｅ層形成時にこれらの層に硼素イオンが拡散し、発電効率の低下を招くおそれがある。また、ガラス溶解時にＢ２Ｏ３の揮散量が多くなり、設備負荷が増すおそれがある。好ましくは含有量が０．５％以下である。実質的に含有しないことがより好ましい。
なお、「実質的に含有しない」とは、原料等から混入する不可避的不純物以外には含有しないこと、すなわち、意図的に含有させないことを意味する。
ＭｇＯ：ガラスの溶解時の粘性を下げ、溶解を促進する効果があるので含有させるが、８．５％未満だとガラスの高温粘度が上昇し、溶解性が悪化するおそれがある。好ましくは９％以上であり、より好ましくは９．５％以上であり、さらに好ましくは１０％以上である。
しかし、１２．５％超では、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が増大するおそれがある。また失透温度が上昇するおそれがある。好ましくは１２％以下である。
ＣａＯ：ガラスの溶解時の粘性を下げ、溶解を促進する効果があるので含有させることができる。好ましくは１％以上、より好ましくは１．５％以上、さらに好ましくは２％以上である。しかし、６．５％超ではガラス基板の５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が増大するおそれがある。好ましくは６％以下である。
ＳｒＯ：ガラスの溶解時の粘性を下げ、溶解を促進する効果があるので含有させることができる。好ましくは０．５％以上である。しかし、３％超含有するとガラス基板の５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が増大、密度が増大、後述する脆さ指標値が増加するおそれがある。２．５％以下が好ましく、２％以下であることがより好ましい。
ＢａＯ：ガラスの溶解時の粘性を下げ、溶解を促進する効果があるので含有させることができる。しかし、３％超含有すると発電効率が低下し、またガラス基板の５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が増大、密度が増大、脆さ指標値が増加するおそれがある。また、ヤング率が低下するおそれがある。２％以下が好ましく、１．５％以下であることがより好ましく、１．０％以下であることがさらに好ましい。実質的に含有しないことが特に好ましい。
なお、「実質的に含有しない」とは、原料等から混入する不可避的不純物以外には含有しないこと、すなわち、意図的に含有させないことを意味する。
ＺｒＯ２：ガラスの溶解時の粘性を下げ、溶解を促進する効果があるので含有させることができる。しかし、３％超含有すると発電効率が低下し、また失透温度が上昇して失透しやすくなり板ガラス成形が難しくなる。２．５％以下が好ましい。また、好ましくは０．５％以上であり、より好ましくは１％以上である。
ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯ：ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯおよびＢａＯは、ガラスの溶解時の粘性を下げ、溶解を促進させる点から合量で１０％以上含有する。しかし、合量で２４％超では失透温度が上昇し、成形性が悪くなるおそれがある。１１％以上が好ましく、１２％以上がより好まく、１３％以上がさらに好ましい。また、２２％以下が好ましく、２０％以下がより好ましく、１９％以下がさらに好ましい。
また、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯに関し、下記式（２）の値は、Ｆｅ２Ｏ３含有に由来する光吸収を低くするために０．４以上とする。
ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ） （２）
本発明者等は、Ｍｇが他のアルカリ土類金属元素に比べて多いと、Ｆｅ２Ｏ３に由来する光吸収が低く抑えられることを見出した。これは、ガラス中のＦｅイオンの周囲の環境がＭｇの割合によって変化するためであると考えられる。そのため、本発明では、前述のＭｇＯの範囲に加え、アルカリ土類金属酸化物に占めるＭｇＯの割合を規定した上記式（２）が０．４以上であることが好ましい。より好ましくは０．５以上、さらに好ましくは０．５５以上、特に好ましくは０．６以上である。本発明のガラスは、密度を増大しすぎないようにするため、ＳｒＯおよびＢａＯは３％以下である。ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯの中で最も軽い成分であるＭｇＯの比率を高めることにより、ＣｄＴｅ太陽電池用途に適した低密度を実現している。
Ｎａ２Ｏ：Ｎａ２Ｏは、ガラス溶解温度での粘性を下げ、溶解しやすくする効果があるので１〜８％含有させる。含有量が１％未満では５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が小さくなりすぎるため好ましくない。含有量が１．５％以上であると好ましく、含有量が２％以上であるとより好ましい。
Ｎａ２Ｏ含有量が８％を超えると５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が大きくなり、ガラス転移点温度が低下する傾向がある。または化学的耐久性が劣化する。または、ヤング率が低下するおそれがある。さらに、ＮａのＣｄＴｅ層への拡散が多くなりすぎて発電効率が低下するおそれがある。含有量が７．５％以下であると好ましく、７％以下であるとより好ましい。
Ｋ２Ｏ：Ｎａ２Ｏと同様の効果があるため、２〜１２％含有させる。しかし、１２％超では、ＫがＣｄＴｅ層に拡散が多くなりすぎて発電効率が低下するおそれがある。また、ガラス転移点温度が低下し、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が大きくなるおそれがある。または、ヤング率が低下するおそれがある。含有する場合は２％以上であるのが好ましく、３％以上であるのがより好ましく、３．５％以上であるのがさらに好ましい。また、１０％以下が好ましく、９％以下であることがより好ましく、８．５％以下であるのがさらに好ましい。
Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏ：ガラス溶解温度での粘性を十分に下げるために、また、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数を適正な値とするために、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの合量は５〜１５％である。好ましくは６％以上であり、より好ましくは７％以上である。しかし、１５％超ではガラス転移点温度が下がりすぎるおそれがある。１３％以下が好ましく、１２．５％以下であることがより好ましい。
また、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの比Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏは０．２以上である。Ｎａ２Ｏ量が、Ｋ２Ｏ量に対して少ないと、溶解時の粘性が高くなりすぎてガラス製造が困難となるおそれがある。好ましくは０．４以上、より好ましくは０．５以上、さらに好ましくは０．６以上である。しかし、２．０超ではガラス転移点温度が下がりすぎるおそれがある。１．５以下が好ましく、１．４以下であることがより好ましく、１．３以下であることがさらに好ましい。
Ａｌ２Ｏ３およびＭｇＯ：失透温度の上昇を抑制するために、ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３の比を１．３以上とする。１．３未満では失透温度が上昇するおそれがある。好ましくは１．４以上、より好ましくは１．５以上である。また、耐候性、化学的耐久性を考慮すると５以下が好ましく、より好ましくは４以下、さらに好ましくは３以下である。
また、Ａｌ２Ｏ３≧−０．９４ＭｇＯ＋１１とする。この場合に、本発明においてＴｇを容易に６４０℃以上にすることができることを本発明者等は見出した。これは、Ａｌ２Ｏ３とＭｇＯは他の元素に比べ、Ｔｇを上昇させる効果が大きいためと考えられる。係数０．９４は、ＭｇＯのＴｇを上昇させる効果がＡｌ２Ｏ３より若干劣っていることを意味する。好ましくはＡｌ２Ｏ３≧−０．９４ＭｇＯ＋１２、より好ましくはＡｌ２Ｏ３≧−０．９４ＭｇＯ＋１３、さらに好ましくはＡｌ２Ｏ３≧−０．９４ＭｇＯ＋１３．５、特に好ましくはＡｌ２Ｏ３≧−０．９４ＭｇＯ＋１４である。
ＣａＯおよびＭｇＯ：ＣａＯ≧−０．４８ＭｇＯ＋６．５とする。この場合に、本発明においてＴ４を容易に１２３０℃以下にすることができることを本発明者等は見出した。これは、ＣａＯとＭｇＯは他の元素に比べ、Ｔｇを維持しつつＴ４を下げる効果が大きいためと考えられる。係数０．４８は、ＭｇＯの寄与がＣａＯの約１／２であることを意味する。好ましくはＣａＯ≧−０．４８ＭｇＯ＋７、より好ましくはＣａＯ≧−０．４８ＭｇＯ＋７．５、さらに好ましくはＣａＯ≧−０．４８ＭｇＯ＋８である。
Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ａｌ２Ｏ３およびＺｒＯ２：ガラス転移点温度を十分に高く保つため、さらに、耐候性を向上させるため、下記式（３）の値を３．３以下とする。
（２Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２） （３）
本発明者等は、実験および試行錯誤の結果から、上記の各成分が本願の範囲を満たし、且つ、上記式（３）で得られる値が３．３以下となる場合に、ガラス転移点温度を十分に高く保つことができることを見出した。
３．３を超えると、ガラス転移点温度が低くなる、もしくは耐候性が悪化するおそれがある。また、数値が低くなりすぎると高温での粘性が高くなり、溶解性や成形性が低下する傾向があるため好ましくは０．５以上であり、より好ましくは１以上である。
なお、Ｎａ２Ｏに２の係数が付いているのは、Ｔｇを低くする効果が他の成分より高いためである。
ＴｉＯ２：本発明のガラス基板は、通常のソーダライムガラスに比べてアルカリ土類金属酸化物、特にＭｇＯの含有量が多いため、溶融ガラス表面に泡層が生成しやすい。泡層が生成すると、溶融ガラスの温度が上がらず、清澄しづらくなり、生産性が悪化する傾向がある。溶融ガラス表面に生成した泡層を薄化ないし消失させるために消泡剤としてチタン化合物が、溶融ガラス表面に生成した泡層に供給されることがある。チタン化合物は、溶融ガラス中に取り込まれ、ＴｉＯ２として存在する。チタン化合物は、無機チタン化合物（四塩化チタン、酸化チタン等）であってもよく、有機チタン化合物であってもよい。有機チタン化合物としては、チタン酸エステルまたはその誘導体、チタンキレートまたはその誘導体、チタンアシレートまたはその誘導体、シュウ酸チタネート等が挙げられる。 またＴｉＯ２は、不純物としてガラス中に含有することがある。あるいは、ＴｉＯ２は溶解性の向上等のために添加してもよい。含有量が多くなると３５０〜５５０ｎｍの波長における透過率が低下する傾向があるが、ＣｄＴｅ太陽電池の変換効率に寄与する５００〜８００ｎｍでの平均透過率に対しての影響は小さいため、３％まで含有させることができる。好ましくは２．５％以下であり、より好ましくは２％以下であり、さらに好ましくは１．５％以下である。
意図的にＴｉＯ２を含有させない場合、前記消泡剤あるいは工業原料等からの不純物としてガラス中に含有するＴｉＯ２は、ガラス基板の母組成（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏ）１００質量部に対して、ＴｉＯ２は０．０００１〜０．２質量部の含有量で含まれることが好ましい。より好ましくは０．００１〜０．１５質量部、さらに好ましくは０．００１〜０．１質量部である。
鉄酸化物：本発明のガラス基板には、透過率を確保し発電効率を高くするために、上記母組成（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏ）１００質量部に対して、鉄酸化物が、Ｆｅ２Ｏ３換算で０．０６質量部以下の含有量で含まれることが好ましい。より好ましくは０．０５５質量部以下、さらに好ましくは０．０５質量部以下、特に好ましくは０．０４５質量部以下である。
また、鉄酸化物の含有量が０．０１質量部以上であると、鉄酸化物成分の混入が不可避である工業原料を使用できるため、工業的な生産が容易となり好ましい。また、鉄酸化物の含有量が０．０１質量部以上であると、溶解時に輻射の吸収が著しく大きくなるために、ガラスの温度が上がりやすくなり製造に支障をきたすことがない。より好ましくは０．０１５質量部以上、さらに好ましくは０．０２質量部以上である。
なお、本発明において鉄酸化物としては、弁柄、酸化鉄粉等が挙げられる。
ＳｎＯ２：ガラス基板の透過率を確保するため、ＳｎＯ２の含有量は、上記母組成（ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏ）１００質量部に対して好ましくは０．３０質量部以下、より好ましくは０．２５質量部以下、さらに好ましくは０．２０質量部以下である。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏを母組成として含み、
下記酸化物基準のモル百分率表示で、
ＳｉＯ２を６２〜７３％、
Ａｌ２Ｏ３を１．５〜７％、
Ｂ２Ｏ３を０〜１％、
ＭｇＯを９〜１２．５％、
ＣａＯを１．５〜６．５％、
ＳｒＯを０〜２．５％、
ＢａＯを０〜２％、
ＺｒＯ２を０．５〜３％、
Ｎａ２Ｏを１〜７．５％、
Ｋ２Ｏを２〜１０％含有し、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯが１１〜２２％、
Ｎａ２Ｏ+Ｋ２Ｏが６〜１３％、
ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３が１．４以上、
（２Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）が０．５〜３、
Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが０．４〜１．５、
Ａｌ２Ｏ３≧−０．９４ＭｇＯ＋１２、
ＣａＯ≧−０．４８ＭｇＯ＋７であり、
ガラス転移点温度が６４５℃以上、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が７０×１０−７〜８５×１０−７／℃、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ４）が１２２０℃以下、粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ２）が１６３０℃以下、上記Ｔ４と失透温度（ＴＬ）との関係がＴ４−ＴＬ≧−２０℃、密度が２．６ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましい。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの成分を母組成として上記含有量で含有し、上記母組成１００質量部に対してＦｅ２Ｏ３換算で０．０６質量部以下の鉄酸化物を不純物あるいは添加成分として含有することが好ましい。それにより、透過率が高くなり、本発明のガラス基板を用いたＣｄＴｅ太陽電池は発電効率が高くなる。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板は本質的に上記母組成からなるが、本発明の目的を損なわない範囲でその他の成分を上記母組成１００質量部に対して、それぞれ１質量部以下、合計で５質量部以下含有してもよい。たとえば、耐候性、溶解性、失透性、紫外線遮蔽、屈折率等の改善を目的に、ＺｎＯ、Ｌｉ２Ｏ、ＷＯ３、Ｎｂ２Ｏ５、Ｖ２Ｏ５、Ｂｉ２Ｏ３、ＭｏＯ３、ＴｌＯ２、Ｐ２Ｏ５等を含有してもよい場合がある。
また、ガラスの溶解性、清澄性を改善するため、ガラス中にＳＯ３、Ｆ、Ｃｌを上記母組成１００質量部に対して、それぞれ１質量部以下、合量で２質量部以下含有するように、これらの原料を上記母組成原料に添加してもよい。
また、ガラス基板の化学的耐久性向上のため、ガラス中にＹ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３を合量で上記母組成１００質量部に対して２質量部以下含有させてもよい。
また、ガラス基板の色調を調整するため、ガラス中にＣｅＯ２等の着色剤を含有してもよい。このような着色剤の含有量は、上記母組成１００質量部に対して合量で０．２質量部以下が好ましい。
また、本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板は、環境負荷を考慮すると、Ａｓ２Ｏ３、Ｓｂ２Ｏ３を実質的に含有しないことが好ましい。また、安定してフロート成形することを考慮すると、ＺｎＯを実質的に含有しないことが好ましい。しかし、本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板は、フロート法による成形に限らず、フュージョン法による成形により製造してもよい。
なお、「実質的に含有しない」とは、上述した通り、原料等から混入する不可避的不純物以外には含有しないこと、すなわち、意図的に含有させないことを意味する。
＜本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板の製造方法＞
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板の製造方法について説明する。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板を製造する場合、従来の太陽電池用ガラス基板を製造する際と同様に、溶解・清澄工程および成形工程を実施する。なお、本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板は、アルカリ金属酸化物（Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）を含有するアルカリガラス基板であるため、清澄剤としてＳＯ３を効果的に用いることができ、成形方法としてフロート法およびフュージョン法（ダウンドロー法）に適している。
太陽電池用のガラス基板の製造工程において、ガラスを板状に成形する方法としては、太陽電池の大型化に伴い、大面積のガラス基板を容易に、安定して成形できるフロート法を用いることが好ましい。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板の製造方法の好ましい態様について説明する。 初めに、原料を溶解して得た溶融ガラスを板状に成形する。例えば、得られるガラス基板が上記組成となるように原料を調製し、上記原料を溶解炉に連続的に投入し、１５５０〜１７００℃に加熱して溶融ガラスを得る。そしてこの溶融ガラスを、例えばフロート法を適用してリボン状のガラス板に成形する。
次に、リボン状のガラス板をフロート成形炉から引出した後に、冷却手段によって室温状態まで冷却し、切断後、ＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板を得る。
＜本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板の用途＞
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板は、ＣｄＴｅ太陽電池用のガラス基板、また裏板ガラスとしても好適である。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板をガラス基板に適用する場合、ガラス基板の厚さは３ｍｍ以下とするのが好ましく、より好ましくは２ｍｍ以下、さらに好ましくは１．５ｍｍ以下である。また、ガラス基板にＣｄＴｅ層を付与する方法は特に制限されない。ＣｄＴｅ層を形成する際の加熱温度を５００〜７００℃、好ましくは５５０〜７００℃、より好ましくは６００〜７００℃、さらに好ましくは６４０〜７００℃とすることができる。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板をガラス基板のみに使用する場合、裏板ガラス等は特に制限されないが、本発明のガラス基板と平均膨張係数が近いほうが好ましい。裏板ガラスの組成の他の例は、ソーダライムガラス等が挙げられる。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板を裏板ガラスとして使用する場合、裏板ガラスの厚さは３ｍｍ以下とするのが好ましく、より好ましくは２ｍｍ以下、さらに好ましくは１．５ｍｍ以下である。またＣｄＴｅ層を有するガラス基板に裏板ガラスを組立てる方法は特に制限されない。加熱して組立てる場合、その加熱温度を５００〜７００℃、好ましくは６００〜７００℃とすることができる。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板を、ＣｄＴｅ太陽電池用のガラス基板および裏板ガラスに併用すると、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が同等であるため太陽電池組立時の熱変形等が発生せず、また太陽電池設置後の温度変化による反りも少なくすることができて好ましい。
＜本発明のＣｄＴｅ太陽電池＞
次に、本発明の太陽電池について説明する。
本発明の太陽電池は、ガラス基板と、裏板ガラスと、上記ガラス基板と上記裏板ガラスとの間に配置されるＣｄＴｅの光電変換層（ＣｄＴｅ層）とを有し、上記ガラス基板と上記裏板ガラスのうち少なくとも上記ガラス基板が本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板である。
もしくは、上記太陽電池の構成において、裏板ガラスの代わりに、耐水性、耐酸素透過性をもつバックフィルムを用いた太陽電池でもよい。
以下添付の図面を用いて本発明における太陽電池を詳細に説明する。なお本発明は添付の図面に限定されない。
図１は、本発明のＣｄＴｅ太陽電池の実施形態の一例を模式的に表す断面図である。
図１において、本発明における太陽電池（ＣｄＴｅ太陽電池）１は、厚さ１〜３ｍｍのガラス基板２、厚さ１〜３ｍｍの裏板ガラス７、およびガラス基板２と裏板ガラス７との間に厚さ３〜１５μｍのＣｄＴｅ層５を有する。ガラス基板２は上記で説明した本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板からなるのが好ましい。
太陽電池１は、ガラス基板２上に厚さ１００〜１０００ｎｍの透明導電膜３を有する。透明導電膜３としては、例えばＳｎをドープしたＩｎ２Ｏ３やＦをドープしたＩｎ２Ｏ３が挙げられる。透明導電膜３上には、厚さ５０〜３００ｎｍのバッファ層４（例えば、ＣｄＳ層）を有し、そのバッファ層４の上にＣｄＴｅ層５を有する。さらにＣｄＴｅ層５上には１００〜１０００ｎｍの裏面電極６（例えばＣｕをドープしたカーボン電極やＭｏ電極）を有し、裏面電極６上に裏板ガラス７を有する。裏面電極６と裏板ガラス７の間は、樹脂封止するか、接着用の樹脂で接着されることが好ましい。裏板ガラス７は本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板を用いてもよい。
本発明において、ＣｄＴｅ層の端部または太陽電池の端部は封止されていてもよい。封止するための材料としては、例えば本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板と同じ組成を有する材料、その他のガラス、樹脂が挙げられる。
なお、添付の図面に示す太陽電池の各層の厚さは図面に限定されない。
以下、実施例および製造例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例および製造例に限定されない。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板の実施例（例１〜２８）および比較例（例２９〜３４）を示す。なお表１〜６中のかっこ内に記された数値は、計算値である。
表１〜６で表示した組成になるように各成分の原料を調合し、該ガラス基板用成分の原料１００質量部に対し、硫酸塩をＳＯ３換算で０．１質量部原料に添加し、白金坩堝を用いて１６００℃の温度で３時間加熱し溶解した。溶解にあたっては、白金スターラーを挿入し１時間攪拌しガラスの均質化を行った。次いで溶融ガラスを流し出し、板状に成形後冷却し、ガラス板を得た。
こうして得られたガラス板の５０〜３５０℃における平均熱膨張係数（単位：×１０−７／℃）、ガラス転移点温度Ｔｇ（単位：℃）、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ４）（単位：℃）、粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ２）（単位：℃）、失透温度（ＴＬ）（単位：℃）、密度（単位：ｇ／ｃｍ３）、脆さ指標値（単位：ｍ−１／２）、ヤング率、平均透過率（単位：％）を測定し、表１〜３に示した。以下に各物性の測定方法を示す。
なお、実施例では、ガラス板について物性を測定しているが、各物性は、ガラス板とガラス基板とで同じ値である。得られたガラス板を加工、研磨を施すことで、ガラス基板とすることができる。
（１）Ｔｇ：Ｔｇは示差熱膨張計（ＴＭＡ）を用いて測定した値であり、ＪＩＳ Ｒ３１０３−３（２００１年度）により求めた。
（２）５０〜３５０℃における平均熱膨張係数：ＴＭＡを用いて測定し、ＪＩＳ Ｒ３１０２（１９９５年度）より求めた。
（３）粘度：回転粘度計を用いて測定し、粘度ηが１０２ｄＰａ・ｓとなるときの温度Ｔ２（溶解性の基準温度）と、粘度ηが１０４ｄＰａ・ｓとなるときの温度Ｔ４（成形性の基準温度）を測定した。
（４）失透温度（ＴＬ）：ガラス板から切り出したガラス塊５ｇを白金皿に置き、所定温度で１７時間電気炉中で保持した。ガラス塊表面および内部に結晶が析出しない温度の最大値を失透温度とした。
（５）密度：泡を含まない約２０ｇのガラス塊をアルキメデス法によって測定した。
（６）脆さ指標値：前述の各種ガラス板の表面に打ち込んだビッカース圧痕の寸法と式（１）を用いて、脆さ指標値Ｂを算出する。
（７）ヤング率：厚み７〜１０ｍｍのガラス板について、超音波パルス法により測定した。
（８）平均透過率Ｔａｖｅ：大きさ３ｃｍ×３ｃｍ、厚み１〜２ｍｍのガラス板の両面を酸化セリウムで鏡面研磨したサンプルを作製し、波長３００〜２０００ｎｍの透過率を測定し、ガラス基板の厚みを２ｍｍに換算した際の５００〜８００ｎｍにおける平均透過率Ｔａｖｅ（単位：％）を下記式（４）により算出した。Ｔは実測した５００〜８００ｎｍにおける平均透過率、ｔはサンプルの厚みである。ただし、サンプルの反射率は８％と仮定している。
Ｔａｖｅ＝９２（Ｔ／９２）２／ｔ （４）
ガラス中のＳＯ３残存量は１００〜５００ｐｐｍであった。
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表１〜６より明らかなように、実施例（例１〜２８）のガラス基板は、Ｔ４-ＴＬが−３０℃以上であり、ガラス転移点温度Ｔｇが６４０℃以上と高く、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が７０×１０-7〜９０×１０-7／℃であり、密度が２．７ｇ／ｃｍ３以下と太陽電池用ガラス基板の特性をバランスよく有している。そのため、ＣｄＴｅ層がガラス基板から剥離することなく、さらに太陽電池を組立てる際（具体的にはガラス基板と裏板ガラスとをこれらの間に、ＣｄＴｅ層等の光電変換層が挟持されるように加熱してはりあわせる際）にもガラス基板が変形しにくい。
また、高いガラス転移点温度、所定の平均熱膨張係数、高いガラス強度、低いガラス密度、板ガラス生産時の失透防止を両立させることができる。また、Ｔ２が１６５０℃以下、Ｔ４が１２３０℃以下のため、板ガラス生産時の溶解性、成形性に優れる。
さらに、実施例（例１〜２８）のガラス基板は、式（２）の値が０．４以上であることから、比較例（例３２〜３４）に対し、透過率も高い傾向にあり、ＣｄＴｅ太陽電池用途に適した低密度を実現している。
一方、表６が示すように、比較例（例２９〜３１）のガラス基板はＴ４−ＴＬが−３０℃より低く失透しやすいため、フロートでの成形が難しい。また比較例（例３２〜３４）はＴｇが低く、６００℃以上での成膜時にガラス基板が変形しやすい。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板は、ＣｄＴｅの太陽電池用のガラス基板、カバーガラスとして好適であるが、他の太陽電池用基板やカバーガラスに使用することもできる。
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様々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、２０１１年９月３０日出願の日本特許出願２０１１−２１６９９０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。
本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板は、高い透過率、高いガラス転移点温度、所定の平均熱膨張係数、高いガラス強度、低いガラス密度、板ガラス生産時の溶解性、成形性、失透防止の特性をバランスよく有することができ、本発明のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板を用いることで発電効率の高い太陽電池を提供できる。
１ 太陽電池
２ ガラス基板
３ 透明導電膜
４ バッファ層
５ ＣｄＴｅ層
６ 裏面電極
７ 裏板ガラス

Claims (5)

  1. ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏを母組成として含むＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板であって、
    下記酸化物基準のモル百分率表示で、
    ＳｉＯ２を６０〜７５％、
    Ａｌ２Ｏ３を１〜７．５％、
    Ｂ２Ｏ３を０〜１％、
    ＭｇＯを８．５〜１２．５％、
    ＣａＯを１〜６．５％、
    ＳｒＯを０〜３％、
    ＢａＯを０〜３％、
    ＺｒＯ２を０〜３％、
    Ｎａ２Ｏを１〜８％、
    Ｋ２Ｏを２〜１２％含有し、
    ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯが１０〜２４％、
    Ｎａ２Ｏ+Ｋ２Ｏが５〜１５％、
    ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３が１．３以上、
    （２Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）が３．３以下、
    Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが０．２〜２．０、
    Ａｌ２Ｏ３≧−０．９４ＭｇＯ＋１１、
    ＣａＯ≧−０．４８ＭｇＯ＋６．５であり、
    ガラス転移点温度が６４０℃以上、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が７０×１０−７〜９０×１０−７／℃、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ４）が１２３０℃以下、粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ２）が１６５０℃以下、前記Ｔ４と失透温度（ＴＬ）との関係がＴ４−ＴＬ≧−３０℃、密度が２．７ｇ／ｃｍ３以下であるＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板。
  2. ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ｂ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、ＺｒＯ２、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏを母組成として含むＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板であって、
    下記酸化物基準のモル百分率表示で、
    ＳｉＯ２を６２〜７３％、
    Ａｌ２Ｏ３を１．５〜７％、
    Ｂ２Ｏ３を０〜１％、
    ＭｇＯを９〜１２．５％、
    ＣａＯを１．５〜６．５％、
    ＳｒＯを０〜２．５％、
    ＢａＯを０〜２％、
    ＺｒＯ２を０．５〜３％、
    Ｎａ２Ｏを１〜７．５％、
    Ｋ２Ｏを２〜１０％含有し、
    ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯが１１〜２２％、
    Ｎａ２Ｏ+Ｋ２Ｏが６〜１３％、
    ＭｇＯ／Ａｌ２Ｏ３が１．４以上、
    （２Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）／（Ａｌ２Ｏ３＋ＺｒＯ２）が０．５〜３、
    Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが０．４〜１．５、
    Ａｌ２Ｏ３≧−０．９４ＭｇＯ＋１２、
    ＣａＯ≧−０．４８ＭｇＯ＋７であり、
    ガラス転移点温度が６４５℃以上、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が７０×１０−７〜８５×１０−７／℃、粘度が１０４ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ４）が１２２０℃以下、粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ２）が１６３０℃以下、前記Ｔ４と失透温度（ＴＬ）との関係がＴ４−ＴＬ≧−２０℃、密度が２．６ｇ／ｃｍ３以下である請求項１に記載のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板。
  3. 前記母組成１００質量部に対して鉄酸化物が、Ｆｅ２Ｏ３換算で０．０６質量部以下含有されている請求項１または２に記載のＣｄＴe太陽電池用ガラス基板。
  4. 前記母組成中のＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯが、酸化物基準のモル百分率表示で、ＭｇＯ／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）が０．４以上、
    である請求項１〜３のいずれか一項に記載のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板。
  5. ガラス基板と、裏板ガラスと、前記ガラス基板と前記裏板ガラスとの間に配置されるＣｄＴｅの光電変換層と、を有し、
    前記ガラス基板と前記裏板ガラスのうち少なくとも前記ガラス基板が、請求項１〜４のいずれか一項に記載のＣｄＴｅ太陽電池用ガラス基板である太陽電池。
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