TWI629801B - Metal substrate for substrate type thin film solar cell or upper light emitting type organic EL element - Google Patents

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Abstract

提供一種用於基板型薄膜太陽能電池或上發光(top-emission)型有機EL(electro-luminescence；電激發光)元件之金屬基板，係當做成太陽能電池或有機EL元件時，成為絕緣性優良且不會發生暗點的太陽能電池或有機EL元件之金屬基板。本發明之用於基板型薄膜太陽能電池或上發光型有機EL元件之金屬基板，係在金屬板的至少單面層積有樹脂皮膜之金屬基板，其特徵為，上述樹脂皮膜的膜厚為3μm以上，上述金屬基板於3mm□下的表面粗糙度Ra為10nm以下。

Description

用於基板型薄膜太陽能電池或上發光型有機EL元件之金屬基板
本發明係用於基板型薄膜太陽能電池或上發光(top-emission)型有機EL(electro-luminescence；電激發光)元件之金屬基板，有關一種當做成太陽能電池或有機EL元件時，成為絕緣性優良且不會發生暗點的太陽能電池或有機EL元件之金屬基板。
作為使用了非晶矽或CdS‧CuInSe2等化合物半導體之所謂的薄膜半導體太陽能電池(以下稱薄膜太陽能電池)，已知有覆板(superstrate)型薄膜太陽能電池與基板(substrate)型薄膜太陽能電池這2種類的構造。
覆板型薄膜太陽能電池中，通常為依基板、透明電極、光電變換層、背面電極的順序層積而成之構造，令光從基板側入射。另一方面，基板型薄膜太陽能電池中，通常為依基板、背面電極、光電變換層、透明電極的順序層積而成之構造，令光從透明電極側入射。
以往，作為薄膜太陽能電池的基板，向來使用透光性的玻璃或塑膠等。但，玻璃不但易破裂且有加工 性欠佳、重而成本高等問題，此外，塑膠有透濕性，因此必須設置氣體屏障(gas barrier)層，除了讓成本變得相對高昂外，以不施加熱的方式加工也很困難。
不過，基板型薄膜太陽能電池由於是令光從透明電極側入射，因此對於基板型薄膜太陽能電池的基板不需要求透光性。因此，不需使用玻璃或塑膠這類的基板，而能夠使用金屬板這類雖不具有透光性但加工性優良的基板。可是，為了發揮薄膜太陽能電池的功能，基板的表面需平滑，且該表面必須具有絕緣性，但金屬板自身的表面通常具有800nm~1μm程度以上的凹凸，且有導電性，因此無法直接作為基板使用。鑑此，料想只要在金屬板上形成平滑的樹脂皮膜而滿足上述條件，便能將金屬板作為基板使用。
就這類基板而言，例如專利文獻1~3中，記載一種使表面粗糙度Ra成為非常小的30nm以下之金屬基板，該些專利文獻中記載的金屬基板的表面粗糙度Ra，是在50μm□或比其更小的區域中測定而求得。但，該些金屬基板中，3mm□下的表面粗糙度Ra為80~800nm程度。
像這樣，即使是在50μm□這樣的狹小區域為表面粗糙度Ra非常小的金屬基板，但在3mm□下的表面粗糙度Ra大，因此欲使用金屬基板製作太陽能電池或有機EL元件時，若將電極等薄膜層形成於金屬基板上，則在金屬基板中的表面凹凸的凹部會有針孔(pinhole)產 生。若存在針孔等缺陷，則水分會從針孔滲入太陽能電池或有機EL元件內，而會有稱為暗點的黑點非發光部出現。
此外，若3mm□下的表面粗糙度Ra大，則當將電極等薄膜層形成於金屬基板上時，薄膜層形成用組成物可能會集中於表面凹凸的凹部，在此情形下，恐會於金屬基板上產生未形成有薄膜層之處，而發生短路狀態。再者，在金屬基板表面也可能會附著灰塵或垃圾等微小異物(通常比10μm還大)，在此情形下同樣地，恐會於金屬基板上產生未形成有薄膜層之處，而發生短路狀態。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2011-97007號公報
[專利文獻2]日本特開2003-243172號公報
[專利文獻3]日本特開2014-208479號公報
本發明聲稱下述事項作為課題，即，提供一種用於基板型薄膜太陽能電池或上發光型有機EL元件之金屬基板，當做成太陽能電池或有機EL元件時，成為絕緣性優良且不會發生暗點的太陽能電池或有機EL元件之金屬基板。
本發明團隊，達成了下述事項，即，在金屬板的至少單面，層積膜厚為3μm以上之規定的樹脂皮膜之後，將層積的樹脂皮膜予以研磨，而作成使金屬基板於3mm□下的表面粗糙度Ra充分地減小之金屬基板，藉此，完成當將此金屬基板用於太陽能電池或有機EL元件時，會成為絕緣性優良且不發生暗點的太陽能電池或有機EL元件之金屬基板。
也就是說，本發明之用於基板型薄膜太陽能電池或上發光型有機EL元件之金屬基板，係在金屬板的至少單面層積有樹脂皮膜之金屬基板，其特徵為，上述樹脂皮膜的膜厚為3μm以上，上述金屬基板於3mm□下的表面粗糙度Ra為10nm以下。
構成上述樹脂皮膜之樹脂的玻璃轉移溫度為40℃以上較佳。此外，構成上述樹脂皮膜之樹脂的數量平均分子量為2000以上14000以下較佳。上述樹脂皮膜，含有聚酯樹脂較佳。
上述金屬基板的平均起伏Wa為50nm以下較佳。
上述樹脂皮膜，固體顏料的體積分率為1%以下較佳。
本發明中，將層積有膜厚為3μm以上的樹脂皮膜之金屬基板的表面予以研磨而使得金屬基板表面(樹脂皮膜)平滑，藉此，能夠提供一種當做成太陽能電池或有機EL元件時，成為絕緣性優良且不會產生暗點的太陽能電池或有機EL元件之金屬基板。是故，藉由使用上述金屬基板，可獲得低成本且高性能之薄膜太陽能電池或有機EL元件。
本發明之金屬基板，為用於基板型薄膜太陽能電池或上發光型有機EL元件之物，係在金屬板的至少單面，層積有至少1層的樹脂皮膜。具體而言，本發明之金屬基板，為在金屬板的至少單面，層積1層以上的樹脂皮膜之後，將金屬基板的表面(樹脂皮膜)研磨而將表面平滑化而成之物。
〔3mm□下的表面粗糙度Ra〕
當製作基板型薄膜太陽能電池或上發光型有機EL元件時，層積於金屬基板上之電極等薄膜層，為數nm~數十nm程度的厚度。故，為了作出絕緣性優良且不產生暗點之太陽能電池或有機EL元件，必須於層積薄膜層之前將層積於金屬板之樹脂皮膜予以研磨，藉此使金屬基板於3mm□下的Ra儘可能先減小。具體而言，金屬基板於3mm□下的Ra為10nm以下，更佳為5nm以下，再更佳 為3nm以下。於金屬基板表面會有起伏，起伏的山與谷之距離為3mm程度。因此，由金屬基板於3mm□下的Ra為10nm以下可知，除了在10μm□程度的狹小範圍中Ra小以外，於起伏的山谷的任一位置Ra亦變小。
若金屬基板於3mm□下的Ra超過10nm，則當在金屬基板層積電極等薄膜層而做成太陽能電池或有機EL元件時，恐會於金屬基板上產生未形成有樹脂皮膜之處，或當在金屬基板上形成電極等薄膜層時，恐於金屬基板中的表面凹凸的凹部產生針孔。若存在針孔等缺陷，則水分會從針孔滲入太陽能電池或有機EL元件內，而會有稱為暗點的黑點非發光部出現。
此外，若金屬基板於3mm□下的表面粗糙度超過10nm，則當將電極等薄膜層形成於金屬基板上時，薄膜層形成用組成物可能會集中於表面凹凸的凹部，在此情形下，恐會於金屬基板上產生未形成有薄膜層之處，而發生短路狀態。
針對金屬基板於3mm□下的Ra，能夠藉由後述的測定方法測定。
〔金屬板〕
本發明的金屬基板所使用之金屬板，為冷延鋼板、鍍熔融純鋅鋼板(GI)、或合金化鍍熔融Zn-Fe鋼板(GA)、合金化鍍熔融Zn-5% Al鋼板(GF)、電氣鍍純鋅鋼板(EG)、電氣鍍Zn-Ni鋼板、鋁板、鈦板、鋁鋅 (Galvalume)鋼板等，以非鉻酸系者較佳，但鉻酸處理或無處理者亦可使用。金屬板的厚度雖無特別限定，但能夠適當使用0.3~2.0mm程度者。
對於金屬板，亦可先施加磷酸系化成處理，特別是如日本特開2005-264312號公報所示般，藉由含有膠體氧化矽(colloidal silica)與磷酸鋁鹽化合物之酸性水溶液先施加化成處理較佳。若使用含有膠體氧化矽與磷酸鋁鹽化合物之酸性水性液作為化成處理液，則鋅系鍍層的表面會一面被酸性水性液蝕刻，一面在鋅系鍍層的表面形成以磷酸鋁而言屬於難溶性(不易溶於水或鹼性水溶液)之AlPO4或Al2(HPO4)3主體的反應層。氧化矽微粒子沉澱並被攝入該反應層，藉此磷酸鋁與氧化矽微粒子會複合一體化。此外，藉由蝕刻，會與表面粗糙化的鋅系鍍層之間形成緻密的反應層，而與形成於該反應層之上的樹脂塗膜之結合亦成為緻密且強固之物。此外，若令上述酸性水溶液中預先含有聚丙烯酸等水溶性樹脂，則能夠使獲得的反應層中的氧化矽微粒子的沉澱狀態成為更加強固之物。
〔樹脂皮膜〕
本發明中，是使用含有樹脂成分的皮膜形成用組成物，在金屬板層積樹脂皮膜。
樹脂成分雖無特別限定，但以熱硬化性樹脂較佳。此外，皮膜形成用組成物雖無特別限定，但以調配 有熱硬化性樹脂與硬化劑之皮膜形成用組成物較佳。
熱硬化性樹脂並無特別限定，例如能夠舉出酚樹脂、環氧樹脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、鄰苯二甲酸二丙烯(diallyl phthalate)樹脂等。此外，藉由合併使用後述的硬化劑，聚酯樹脂亦能稱為一種熱硬化性樹脂。熱硬化性樹脂，可僅使用一種類，亦可混合使用二種類以上，但使用聚酯樹脂較佳。也就是說，皮膜形成用組成物中，含有聚酯樹脂較佳。
具備有複數層樹脂皮膜之金屬基板中，形成最表層(距金屬板最遠之樹脂皮膜)之樹脂組成物中，含有熱硬化性樹脂較佳，含有聚酯樹脂更佳。此外，對於所有的層，形成樹脂皮膜之樹脂組成物中，含有熱硬化性樹脂較佳，含有聚酯樹脂更佳。
聚酯樹脂，係藉由二鹽基酸等多鹽基酸與多價醇類之縮合反應而得。
作為聚酯樹脂的原料而使用之多鹽基酸，例如可舉出順丁烯二酸(maleic acid)、無水順丁烯二酸、反丁烯二酸(fumaric acid)、伊康酸(itaconic acid)、無水伊康酸等α,β-不飽和二鹽基酸；鄰苯二甲酸、無水鄰苯二甲酸、鹵素化無水鄰苯二甲酸、間苯二甲酸、對苯二甲酸、四氫鄰苯二甲酸、四氫無水鄰苯二甲酸、六氫鄰苯二甲酸、六氫間苯二甲酸、六氫對苯二甲酸、環戊二烯-無水順丁烯二酸加成物、琥珀酸、丙二酸(malonic acid)、戊二酸(glutaric acid)、己二酸(adipic acid)、癸二酸(sebacic acid)、1,10-癸烷二羧酸、2,6-萘二羧酸、2,7-萘二羧酸、2,3-萘二羧酸、2,3-萘二羧酸酐、4,4’-聯苯二羧酸、及它們的二烷基酯等的飽和二鹽基酸等，但並無特別限定。多鹽基酸，可僅使用一種類，亦可適當混合二種類以上使用。
作為聚酯樹脂的原料而使用之多價醇類，例如可舉出乙二醇、二乙二醇、聚乙二醇等乙二醇(ethylene glycol)類、丙二醇、二丙二醇、聚丙二醇等丙二醇(propylene glycol)類、2-甲基-1,3-丙烷二元醇、1,3-丁二醇(butane diol)、雙酚A與環氧丙烷或環氧乙烷之加成物、甘油、三羥甲丙烷、1,3-丙烷二元醇、1,2-環己烷二醇、1,3-環己烷二醇、1,4-環己烷二醇、對二甲苯二醇、聯環己烷-4,4’-二元醇、2,6-十氫萘二醇(decalin glycol)、三(2-羥乙基)三聚異氰酸等，但並無特別限定。此外，亦可使用乙醇胺等胺醇類。該些多價醇類，可僅使用一種類，亦可適當混合二種類以上使用。此外，視必要亦可以環氧樹脂、二異氰酸鹽、雙環戊二烯等進行變性。
構成樹脂皮膜之樹脂的玻璃轉移溫度(Tg)為40℃以上較佳，45℃以上更佳，50℃以上又更佳。當Tg未滿40℃的情形下，樹脂皮膜會因研磨時產生的熱而軟化，而變得難以進行穩定的研磨，因此研磨後的金屬基板於3mm□下的Ra恐會超出10nm。另，針對Tg，能夠使用示差掃描型熱量計(DSC：Differential Scanning Calorimeter)來測定。
對於具備有複數層樹脂皮膜之金屬基板，構成最表層之樹脂的Tg為40℃以上較佳，45℃以上更佳，50℃以上又更佳。此外，對於所有的層，構成樹脂皮膜之樹脂的Tg為上述溫度以上更佳。
構成樹脂皮膜之樹脂的數量平均分子量(Mn)為14000以下較佳，12000以下更佳，10000以下又更佳。若Mn超過14000，則恐怕金屬基板的平均起伏Wa會超過50nm，或金屬基板於3mm□下的Ra會超出10nm。針對平均起伏Wa後述之。Mn能夠使用凝膠滲透層析儀(GPC：Gel Permeation Chromatography)來測定。構成樹脂皮膜之樹脂的數量平均分子量(Mn)為2000以上較佳，3000以上更佳。
對於具備有複數層樹脂皮膜之金屬基板，構成最表層之樹脂的Mn為14000以下較佳，12000以下更佳，10000以下又更佳。此外，對於具備有複數層樹脂皮膜之金屬基板，構成最表層之樹脂的Mn為2000以上較佳，3000以上更佳。此外，對於所有的層，構成樹脂皮膜之樹脂的Mn為上述分子量以上更佳，為上述分子量以下更佳。
作為本發明中的熱硬化性樹脂，能夠合適地使用各種市售品，特別是以聚酯樹脂的市售品而言，例如能夠舉出VYLON(註冊商標)23CS、VYLON(註冊商標)29CS、VYLON(註冊商標)29XS、VYLON(註冊商 標)20SS、VYLON(註冊商標)29SS(以上，東洋紡公司製)等。
此外，作為硬化劑雖無特別限定，但與熱硬化性樹脂之相溶性佳，能夠令熱硬化性樹脂交聯，並且液安定性佳者較佳。作為這樣的硬化劑，例如異氰酸鹽系中能夠舉出MILLIONATE(註冊商標)N、CORONATE(註冊商標)T、CORONATE(註冊商標)HL、CORONATE(註冊商標)2030、SUPURASEKKU(註冊商標)3340、DARUTOSEKKU 1350、DARUTOSEKKU 2170、DARUTOSEKKU 2280(以上、日本聚胺甲酸酯工業公司製)等；三聚氰胺系中能夠舉出NIKALAC(註冊商標)MS-11、NIKALAC(註冊商標)MS21(以上，三和化學公司製)、SUPER BECKAMINE(註冊商標)L-105-60、SUPER BECKAMINE(註冊商標)J-820-60(以上，DIC公司製)；環氧系中能夠舉出HARDENER HY951、HARDENER HY957(以上，BASF公司製)、SUMIKYUA DTA、SUMIKYUA TTA(以上，住友化學公司製)等。
此外，皮膜形成用組成物中，熱硬化性樹脂含有50~90質量%較佳，更佳為60~80質量%。又，皮膜形成用組成物中，硬化劑含有10~50質量%較佳，更佳為20~40質量%。另，上述中的熱硬化性樹脂及硬化劑的質量%，係指相對於皮膜形成用組成物中的熱硬化性樹脂與硬化劑之合計質量而言熱硬化性樹脂及硬化劑的含有量的比率。
欲形成樹脂皮膜時，較佳是藉由在金屬板表面或已層積的樹脂皮膜上塗布皮膜形成用組成物之塗布法來層積，因此皮膜形成用組成物理想為液狀。故，皮膜形成用組成物推薦是還含有溶媒。皮膜形成用組成物中使用之溶媒，凡是可令皮膜形成用組成物應含有之各成分溶解或分散者，則無特別限制。例如，可舉出甲醇、乙醇、n-丙醇、異丙醇、n-丁醇、異丁醇、乙二醇等醇類；丙酮、丁酮、甲基異丁基酮、環己酮等酮類；甲苯、苯、二甲苯、Solvesso(註冊商標)100(ExxonMobil公司製)、Solvesso(註冊商標)150(ExxonMobil公司製)等芳香族碳氫化合物類；己烷、庚烷、辛烷等脂肪族碳氫化合物類；醋酸乙酯、乙酸丁酯等酯類；等。皮膜形成用組成物，能夠使用這類溶媒來調整固態成分，皮膜形成用組成物中的溶媒的含有量，較佳為20質量%以上、80質量%以下，更佳為40質量%以上、70質量%以下。若固態成分未滿20質量%，亦即有機溶媒過多的情形下，於烘烤時有機溶媒會大量蒸發，其結果，變得容易發生在金屬板表面鄰近氣化的有機溶媒所致之對流，恐會損及樹脂皮膜表面的平滑性。
另，皮膜形成用組成物中，不含有固體觸媒等固體狀物質較佳。該些固體狀物質，為近似研磨劑之形狀及硬度，因此不僅難以被平滑化，而且當固體狀物質藉由研磨而被除去的情形下會殘留固體狀物質被除去的痕跡，而在金屬基板表面形成凹狀部分，當固體狀物質被壓 入樹脂皮膜中的情形下，則會在金屬基板表面形成凸狀部分。使用這樣的金屬基板製作太陽能電池或有機EL元件時，難以做成絕緣性優良且不會發生暗點的太陽能電池或有機EL元件。
具備有複數層樹脂皮膜之金屬基板中，在形成最表層之樹脂皮膜形成用組成物中，不含有固體狀物質較佳。此外，對於形成最表層以外的層之皮膜形成用組成物，亦不含有固體狀物質更佳。
〔顏料〕
為了使金屬基板於3mm□下的Ra成為10nm以下，皮膜形成用組成物中的顏料為少量，或完全不含顏料較佳。具體而言，樹脂被膜中，固體顏料的體積分率為1%以下較佳，0.5%以下更佳，0%(樹脂皮膜中不含有固體顏料)又更佳。具備有複數層樹脂皮膜之金屬基板中，對於所有的層，固體顏料的體積分率為上述體積分率以下較佳。固體顏料的粒徑遠比10nm還大，大致為100nm以上，因此若固體顏料的體積分率超過1%，則難以使金屬基板於3mm□下的Ra成為10nm以下。此外，若樹脂皮膜中含有固體狀物質亦即顏料，則顏料粒子恐會從樹脂皮膜剝離，剝離的部分會成為凹部，從這點看來同樣地，皮膜形成用組成物中的顏料為少量或完全不含顏料較佳。
當令皮膜形成用組成物中含有少量顏料的情形下，就用來著色成下述各種顏色之顏料種類的例子而 言，可舉出白色：氧化鈦、碳酸鈣、氧化鋅、硫酸鋇、鋅鋇白(lithopone)、鉛白等無機系顏料；黑色：苯胺黑(aniline black)、尼格辛黑(nigrosin)等有機系顏料，碳黑、鐵黑等無機系顏料；紅色：不溶性偶氮(azo)系(萘酚系及醯苯胺(anilide)系)或溶性偶氮系等有機系顏料，或紅鐵粉、鎘紅、鉛丹等無機系顏料；黃色：不溶性偶氮系(萘酚系及醯苯胺系)、溶性偶氮系、喹吖酮系等有機系顏料，或鉻黃、鎘黃、鎳鈦黃、黃丹、鉻酸鍶等無機系顏料；綠色：有機酞青系顏料；藍色：有機酞青系顏料、二噁嗪(dioxazine)系顏料、普魯士藍、群青、鈷藍、翡翠綠(emerald green)等無機系顏料；橙色：苯并咪唑酮(benzimidazolone)系、吡唑哢(pyrazolone)系等有機系顏料等。上述著色顏料當中，藉由將同色但化學構造相異者，或相異色的著色顏料2種類以上以適當的調配比混合，便能著色成灰色、茶色、紫色、紫紅色、紫藍色、黃金色等期望的色。
另，為了抑制顏料的偏析，皮膜形成用組成物中亦可添加顏料分散劑。合適的顏料分散劑，為從水溶性丙烯酸樹脂、水溶性苯乙烯丙烯酸樹脂及非離子系界面活性劑所成之群組中選擇之1種以上。當使用它們的情形下，著色塗膜中會殘留顏料分散劑。
〔樹脂皮膜的膜厚〕
樹脂皮膜的膜厚為3μm以上，以4μm以上較佳。若 膜厚未滿3μm，則金屬基板的耐電壓會變成未滿0.1kV，恐無法確保耐電壓(絕緣耐性)。此外，膜厚為60μm以下較佳，50μm以下更佳。若膜厚超過60μm，則有樹脂皮膜從金屬板剝離之虞。另，當層積複數層樹脂皮膜的情形下，樹脂皮膜的膜厚為全部層的合計膜厚。此外，當層積複數層的情形下，較佳為2層以上、4層以下之層積，更佳為僅2層之層積。
〔樹脂皮膜的製造方法〕
皮膜形成用組成物的塗布、乾燥方法並無特別限制，能夠適當採用已知的方法。作為製作本發明之金屬基板時的皮膜形成用組成物的塗布方法，例如能夠舉出棒狀塗布機(bar coater)法、輥狀塗布機(roll coater)法、淋幕式塗布機(curtain flow coater)法、噴霧法、噴霧絞擰(spray & wringer)法等所致之預塗(pre-coating)法，它們當中以成本等觀點看來又以棒狀塗布機法、輥狀塗布機法、噴霧絞擰法較佳。此外，作為上述以外之組成物的塗布方法，亦能使用靜電塗裝法、旋轉塗布法等所致之後塗(post-coating)法。
就烘烤溫度而言並無特別限定，只要因應皮膜所使用之樹脂的硬化特性來調整即可，但例如預塗法中使用之聚酯系樹脂的情形下以190℃以上250℃以下較佳，更佳是200℃以上240℃以下。藉由將烘烤溫度訂為上述範圍內，不使有機溶媒激烈地蒸發，便不易發生於金 屬板表面鄰近氣化的有機溶媒所致之對流，能夠使最表層的樹脂皮膜表面成為更平滑。此外，就乾燥溫度而言，只要是樹脂皮膜不會因熱而劣化之程度即可，例如190~250℃程度較佳，更佳是200~240℃程度。另，烘烤‧乾燥溫度，為最高板溫(Peak Metal Temperature：PMT)。
〔金屬基板表面(樹脂皮膜)之研磨〕
本發明之金屬基板，藉由進行化學機械研磨(CMP)，使金屬基板表面平滑。研磨方法並無特別限定，只要使用藉由研磨劑本身帶有的表面化學作用或研磨液中含有的化學成分的作用而研磨之周知的研磨方法即可。研磨劑亦無特別限定，例如能夠使用氧化矽、氧化鋁、二氧化鈰、二氧化鈦、二氧化鋯、二氧化鍺等。
〔樹脂皮膜的被覆率〕
若在金屬基板上產生未形成有樹脂皮膜之處，則當在金屬基板層積電極等薄膜層而做成太陽能電池或有機EL元件時，在薄膜層與金屬板之間恐發生短路狀態。因此，研磨後的樹脂皮膜的被覆率為99%以上較佳，99.9%以上更佳，100%特佳。
〔平均起伏Wa〕
金屬基板的平均起伏Wa為50nm以下較佳，40nm以下更佳。若平均起伏Wa超過50nm，則難以使金屬基板 於3mm□下的Ra成為10nm以下。
此外，為了減小金屬基板的平均起伏Wa，較佳是研磨前的金屬基板的平均起伏Wa’亦盡可能地小。具體而言，研磨前的金屬基板的平均起伏Wa’為100nm以下較佳，70nm以下更佳。若平均起伏Wa’比100nm還大，則即使將樹脂皮膜研磨，平均起伏Wa恐仍無法變得足夠小。此外，若平均起伏Wa’為100nm以下，則樹脂皮膜的研磨量就可以較少，因此能以低成本製作金屬基板。
針對研磨後的金屬基板的平均起伏Wa、研磨前的金屬基板的平均起伏Wa’，能夠藉由後述的測定方法測定。
〔研磨前的表面粗糙度Ra’〕
本發明中，為了讓研磨後的金屬基板的表面平滑，較佳是，於研磨前的狀態，金屬基板的表面為平滑。具體而言，研磨前的金屬基板於3mm□下的Ra’為200nm以下較佳，更佳為150nm以下。若研磨前的金屬基板於3mm□下的Ra’超過200nm，就算研磨了金屬基板表面，研磨後的金屬基板於3mm□下的Ra恐仍超過10nm。針對研磨前的金屬基板於3mm□下的Ra’，能夠藉由和研磨後的金屬基板於3mm□下的Ra同樣的測定方法來測定。針對研磨前的表面粗糙度Ra’的具體的測定方法後述之。
〔耐電壓〕
耐電壓能夠以後述方法測定，必須為0.1kV以上。較 佳為0.3kV以上，再更佳為1.0kV以上。若耐電壓未滿0.1kV，則恐招致電極間的短路所致之絕緣不良。
〔基板型薄膜太陽能電池〕
說明具備本發明之金屬基板的基板型薄膜太陽能電池。基板型太陽能電池，只要是具備本發明之金屬基板者，則可為周知之任一種構造，例如，基本上為在本發明之金屬基板的樹脂皮膜上，依序層積有背面電極、光電變換層、透明電極而成之構造。光電變換層，為吸收通過透明電極而到達的光並使電流產生之層，背面電極及透明電極，皆為用來將在光電變換層產生的電流予以取出之物，皆由導電性材料所構成。光入射側的透明電極必項具有透光性。針對背面電極、光電變換層、透明電極，能夠使用和周知的基板型薄膜太陽能電池相同的材料。
背面電極並無特別限制，例如能夠使用Mo、Cr、W等金屬、及將該些金屬組合而成之物。背面電極可為單層構造，亦可為2層構造等層積構造。背面電極的厚度並無特別限制，但厚度為0.1μm以上較佳，0.45~1.0μm更佳。
光電變換層的構成並無特別限制，例如為至少1種的黃銅礦(chalcopyrite)構造的化合物半導體。此外，光電變換層，亦可為由Ib族元素與IIIb族元素與VIb族元素所構成之至少1種的化合物半導體。
若要進一步獲得光吸收率高、高光電變換效 率，則光電變換層，較佳為從由Cu及Ag所組成的群組中選擇之至少1種的Ib族元素，與從由Al、Ga及In所組成的群組中選擇之至少1種的IIIb族元素，與從由S、Se、及Te所組成的群組中選擇之至少1種的VIb族元素所構成之至少1種的化合物半導體。作為該化合物半導體，可舉出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、及Ag(In1-xGax)(S、Se)2等。
透明電極，例如由添加了Al、B、Ga、Sb等之ZnO、ITO(銦-錫氧化物)，或由將SnO2及它們組合而成之物所構成。透明電極可為單層構造，亦可為2層構造等層積構造。此外，透明電極的厚度並無特別限制，但0.3~1μm較佳。
基板型薄膜太陽能電池能夠以周知的方法製作，例如能夠藉由以下的製造方法製作基板型薄膜太陽能電池。首先，在本發明之金屬基板之上，藉由濺鍍法、真空蒸鍍法、熱CVD法、濕式塗敷法等以往已知之方法形成背面電極。接下來，在背面電極之上藉由濺鍍法、真空蒸鍍法、熱CVD法、濕式塗敷法等以往已知之方法形成光電變換層。接下來，在光電變換層之上藉由濺鍍法、真空蒸鍍法、熱CVD法、濕式塗敷法等以往已知之方法形 成透明電極。
另，於透明電極形成時為了保護光電變換層，亦可在光電變換層與透明電極之間設置緩衝層。此外，亦可在透明電極之上設置密封材。
〔上發光型有機EL元件〕
本發明之金屬基板，亦可適用於上發光型有機EL元件。這樣的上發光型有機EL元件，只要是具備本發明之金屬基板者，則可為周知之任一種構造，例如，基本上為在本發明之金屬基板的樹脂皮膜上，依序層積有電極、有機層、透明導電膜而成之構造。針對電極、有機層、透明導電膜，能夠使用和周知的上發光型薄膜太陽能電池相同的材料。上發光型有機EL元件中，光穿透透明導電性膜(未穿透基板)而被取出，因此作為基板能夠使用非透明的金屬板。
電極，例如可使用銦-錫氧化物(ITO)、銦-鋅氧化物(IZO)、錫氧化物、Au等金屬的極薄膜、導電性高分子、導電性的有機材料、含摻雜物(施體或受體)有機層、導電體與導電性有機材料(含高分子)之混合物、或它們的層積體等來作為材料。電極，能夠使用濺鍍法或離子鍍覆法(ion plating)等氣相成長法將該些材料成膜。
有機層具備有機發光層較佳。有機發光層，例如可使用蒽(anthracene)、萘(naphthalene)、芘 (pyrene)、稠四苯(tetracene)、蒄(coronene)、苝(perylene)、酞苝(phthaloperylene)、萘苝(naphthaloperylene)、二苯基丁二烯、四苯基丁二烯、香豆素(coumarin)、噁二唑(oxadiazole)、雙苯並噁唑啉(bis-benzoxazoline)、雙苯乙烯、環戊二烯、喹啉(quinoline)金屬錯合物、三(8-羥基喹啉)鋁錯合物、三(4-甲基-8-喹啉)鋁錯合物、三(5-苯基-8-喹啉)鋁錯合物、胺基喹啉金屬錯合物、苯並喹啉金屬錯合物、三-(對聯三苯-4-基)胺、吡喃(pyran)、喹吖酮(quinacridone)、紅螢烯(rubrene)、及它們的衍生物，或是1-芳基-2,5-二(2-噻吩基)吡咯衍生物、二苯乙烯基苯衍生物、苯乙烯芳烴衍生物、苯乙烯胺衍生物、及於分子的一部分中具有由這些發光性化合物所構成的基之化合物或是高分子等來作為材料。又，除了以上述化合物為代表之來自螢光色素的化合物以外，還可使用所謂的磷光發光材料，例如Ir錯合物、Os錯合物、Pt錯合物、銪(Eu)錯合物等發光材料，或是在分子內具有它們之化合物或高分子。有機層，能夠藉由濺鍍法、真空蒸鍍法等以往已知之方法形成。另，有機層，除有機發光層以外亦可含有電洞注入層、電洞輸送層、電子輸送層、電子注入層等。
透明導電膜，可使用Al或銀等單體、或由將Al或銀等與其他電極材料組合而成之層積構造所構成之物來作為材料。電極材料的組合，可舉出鹼金屬與Al之 層積體、鹼金屬與銀之層積體、鹼金屬的鹵素化物與Al之層積體、鹼金屬的氧化物與Al之層積體、鹼土類金屬或稀土類金屬與Al之層積體、該些金屬種類與其他金屬之合金等。具體而言，例如可舉出鈉、鈉-鉀合金、鋰、鎂等與Al之層積體、鎂-銀混合物、鎂-銦混合物、鋁-鋰合金、LiF與Al之混合物、Al與Al2O3之混合物等。透明導電膜，能夠藉由濺鍍法、真空蒸鍍法等以往已知之方法形成。
本申請案基於2015年3月31日申請之日本發明專利申請案第2015-073897號而主張優先權利益。日本發明專利申請案第2015-073897號的說明書所有內容，被援用於本案以為參考。
[實施例]
以下舉出實施例來更具體地說明本發明，但本發明並非由下述實施例所限定，在可符合前後文要旨之範圍內自可適當變更而實施，它們均包含於本發明之技術範圍。此外，實施例中使用的評估方法如下所述。另，針對評估方法，當未特別載明使用金屬基板表面的研磨前後的哪一種供試材的情形下，係使用研磨金屬基板表面後之供試材。
<研磨前的金屬基板於3mm□下的表面粗糙度Ra’>
以藉由後述製作方法獲得之供試材的研磨前的狀態， 測定了表面粗糙度。具體而言，依據JIS B 0601所規定之粗糙度定義，使用原子顯微鏡(Atomic Force Microscope：AFM)(精工電子工業製SPI3800N)，在3mm×3mm的區域的四隅及中央部這5處，測定10μm×10μm區域內的一方向的表面粗糙度Ra1’及與其垂直之方向的表面粗糙度Ra2’，並將Ra1’與Ra2’之平均值訂為10μm×10μm區域的表面粗糙度。然後，將上述5處的10μm×10μm區域的表面粗糙度的平均值訂為研磨前的金屬基板於3mm□下的表面粗糙度Ra’。
<研磨後的金屬基板於3mm□下的表面粗糙度Ra>
除了使用以後述製作方法獲得之供試材以外，餘以和研磨前的金屬基板於3mm□下的表面粗糙度Ra’相同之方法來算出表面粗糙度Ra。
<研磨前的金屬基板的平均起伏Wa’>
以藉由後述製作方法獲得之供試材的研磨前的狀態，測定了平均起伏Wa’。具體而言，依據JIS B 0601所規定之粗糙度定義，使用表面粗糙度/輪廓形狀綜合測定機(東京精密公司製SURFCOM(註冊商標)1400D)，測定25.4mm×25.4mm區域內的一方向及與其垂直之方向的平均起伏，並將該平均值訂為平均起伏Wa’。
<研磨後的金屬基板的平均起伏Wa>
除了使用以後述製作方法獲得之供試材以外，餘以和研磨前的金屬基板的平均起伏Wa’相同之方法來算出平均起伏Wa。
<耐電壓(絕緣耐性)>
以後述製作方法製作出尺寸50mm×50mm×0.8mm的供試材後，遵照JIS C 2110-1，於令外徑20mm的球形電極以荷重500g接觸供試材的一方之面的狀態下，使用絕緣破壞試驗裝置，在20~40秒程度內以會引發絕緣破壞之一定速度對厚度方向施加直流電壓，測定發生絕緣破壞時的電壓。進行5次上述電壓測定，將其平均值訂為耐電壓。
<暗點的有無>
於無塵室內依下述要領製作有機EL元件，確認有機EL元件的發光狀況。
(洗淨工程)
針對金屬基板及密封用玻璃蓋，使用超音波洗淨機，以有機溶媒(EL標準品)進行洗淨，以有機鹼性水溶液(EL標準品)進行洗淨，其後以超純水進行洗淨。針對密封用玻璃蓋的細節後述之。接著，使用真空乾燥器(desiccator)，在150℃下進行15分鐘乾燥。接下來，使用UV臭氧洗淨機，進行UV臭氧洗淨。
(蒸鍍工程)
以真空度：1~2×10-4Pa、蒸鍍速度：1~2Å/s，在金屬基板上依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)的順序蒸鍍而層積，製作出有機EL元件。發光面積為約2×2mm2。
(製作工程)
在H2O及O2的濃度未滿10ppm之手套箱內，將有機EL元件與將有機EL元件予以密封之密封用玻璃蓋透過密封劑(ThreeBond公司製UV硬化型環氧樹脂)貼合後，取出至手套箱外並進行UV照射。其後，在80℃的恆溫槽內保溫3小時，作為熱處理。
(確認暗點的有無)
令製作出的有機EL元件發光，以顯微鏡放大觀察，藉此確認暗點。
(塗料A的製作方法)
在將二甲苯(沸點：140℃)與環己酮(沸點：156℃)各等量混合而成之溶媒中，加入聚酯樹脂(東洋紡公司製VYLON(註冊商標)200(Tg：53℃、Mn： 3000))以固態成分換算75質量份、三聚氰胺樹脂(DIC公司製SUPER BECKAMINE(註冊商標)J-820-60)以固態成分換算25質量份，得到塗料A。調整二甲苯與環己酮之混合溶媒的量，使得聚酯樹脂與三聚氰胺樹脂之合計固態成分成為58質量%。
(塗料B~K的製作方法)
除了將東洋紡公司製VYLON(註冊商標)200變更為以下記載之聚酯這點以外，餘和塗料A以同樣方式得到塗料B~K。但，塗料I中對於樹脂及交聯劑的合計100質量份，添加了氧化鈦粒子(石原產業公司製TIPAQUE(註冊商標)CR-50(平均粒徑0.25μm))100質量份。
塗料B：東洋紡公司製VYLON(註冊商標)226(Tg：65℃、Mn：8000)
塗料C：東洋紡公司製VYLON(註冊商標)660(Tg：55℃、Mn：8000)
塗料D：東洋紡公司製VYLON(註冊商標)885(Tg：79℃、Mn：8000)
塗料E：東洋紡公司製VYLON(註冊商標)GK130(Tg：15℃、Mn：7000)塗料F：東洋紡公司製VYLON(註冊商標)GK590(Tg：15℃、Mn：7000)塗料G：東洋紡公司製VYLON(註冊商標)GK680(Tg：10℃、Mn：6000)塗料H：東洋紡公司製VYLON(註冊商標)300(Tg：7℃、Mn：23000)
塗料I：東洋紡公司製VYLON(註冊商標)220(Tg：53℃、Mn：3000)
塗料J：東洋紡公司製VYLON(註冊商標)103(Tg：47℃、Mn：23000)
塗料K：東洋紡公司製VYLON(註冊商標)200(Tg：67℃、Mn：17000)
(實施例1)
作為金屬板，使用了板厚0.8mm，金屬板兩面的各面各自之鍍鋅附著量20g/m2之電氣鍍鋅金屬板(EG)。在此金屬板的表面，以棒狀塗布機塗布上述塗料A使得膜厚成為4μm，令其烘烤‧乾燥2分鐘使得最高板溫(Peak Metal Temperature：PMT)成為220℃，進行後述的金屬基板表面的研磨，得到金屬基板。得到的金屬基板的物性，評估結果如表1所示。
(實施例2~6、比較例1~9)
除了在金屬板的表面，以棒狀塗布機塗布上述塗料A~K的其中一種使成為表1所記載之膜厚這點以外，以和實施例1同樣的方式得到金屬基板。但，實施例5、6中，上述塗料A的塗布、烘烤、及乾燥之工程進行二次，得到層積了2層的樹脂皮膜之金屬基板。實施例5中，將膜厚2μm的樹脂皮膜層積2層，實施例6中，將膜厚4μm的樹脂皮膜層積2層。此外，比較例9中，未進行金 屬基板表面的研磨。得到的金屬基板的物性，評估結果如表1所示。
(金屬基板表面的研磨)
將金屬基板設置在貼附有研磨裝置的基板裝配用的吸附墊之托座，使樹脂皮膜朝下而設置在裝配於研磨裝置的平板(surface plate)之研磨墊上。作為研磨劑，使用粒徑約100nm的氧化鋁粒子，以壓力65gf/cm2、每1周的旋轉距離訂為1m、基板與平板之各旋轉速度50rpm，進行1分鐘的化學機械(CMP)研磨。任一實施例及比較例中，研磨後的樹脂皮膜的被覆率均為100%。
由表1，可做如下解讀。
滿足本發明構成要件之實施例1~6的金屬基板其絕緣性優良，此外，當做成有機EL元件時未產生暗點。
相對於此，上述以外的金屬基板，如下記詳述般，未滿足本發明構成要件，無法獲得期望的特性。
樹脂的玻璃轉移溫度過低之比較例1~4中，當做成有機EL元件時產生了暗點。樹脂的數量平均分子量過大之比較例4、7、8中，當做成有機EL元件時產生了暗點。
含有顏料粒子之比較例5中，當做成有機EL元件時產生了暗點。皮膜的膜厚過薄之比較例6中，金屬基板的耐電壓低，此外，當做成有機EL元件時未發光。
未研磨表面之比較例9中，當做成有機EL元件時產生了暗點。
[產業利用性]
將層積有膜厚為3μm以上的樹脂皮膜之金屬基板的表面予以研磨而使得表面平滑，藉此，當該金屬基板用於太陽能電池或有機EL元件的情形下，能夠做成絕緣性優良且不會產生暗點的太陽能電池或有機EL元件。

Claims (5)

  1. 一種用於基板型薄膜太陽能電池或上發光型有機EL元件之金屬基板，係在金屬板的至少單面層積有樹脂皮膜之金屬基板，其特徵為，上述樹脂皮膜的膜厚為3μm以上，上述金屬基板於3mm□下的表面粗糙度Ra為10nm以下，構成上述樹脂皮膜之樹脂的玻璃轉移溫度為40℃以上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之金屬基板，其中，構成上述樹脂皮膜之樹脂的數量平均分子量為2000以上14000以下。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之金屬基板，其中，上述金屬基板的平均起伏Wa為50nm以下。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之金屬基板，其中，上述樹脂皮膜，含有聚酯樹脂。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之金屬基板，其中，上述樹脂皮膜，固體顏料的體積分率為1%以下。
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