WO2014112482A1 - 積層膜付きガラス基板及びその製造方法 - Google Patents
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Definitions
- the injector 60 is composed of six injectors 60a to 60f (hereinafter, each of the injectors 60a to 60f is also referred to as the injector 60), and forms a laminated film on the conveyed glass ribbon 70.
- An electric heater 56 is provided between the injectors 60.
- the number of injectors 60 is not limited to this, and is preferably in the range of 2 to 9, and the electric heater 56 can be increased or decreased as necessary.
- These electric heaters 56 prevent the temperature of the glass ribbon 70 from excessively decreasing from the inlet to the outlet in the slow cooling furnace.
- the electric heater 56 installed between the adjacent injectors 60 can heat the glass ribbon 70 between the adjacent injectors 60, but cannot heat the glass ribbon 70 on the lower surface of the injector 60. The installation of the electric heater 56 does not affect the temperature change of the glass ribbon that is cooled from the inlet to the outlet of the injector 60.
- the injector 60 is disposed above the glass ribbon 70 with an interval of 3 mm to 30 mm. Therefore, the lower surface 65 of the injector 60 is disposed to face the glass ribbon 70 conveyed into the slow cooling furnace 54 with a gap of 3 mm to 30 mm.
- the smaller the gap the more advantageous the film thickness, film quality, and film formation speed during film formation.
- the gap fluctuates due to warping or vibration of the glass ribbon 70, the influence on the film thickness and film quality increases.
- the gap is large, the efficiency of the raw material during film formation is reduced.
- the gap is preferably 4 to 12 mm, more preferably 5 to 10 mm.
- the thickness of the glass substrate 12 is preferably 0.1 to 6.0 mm. Within the above range, the balance between mechanical strength and translucency is excellent.
- the temperature drop per unit length of the glass ribbon 70 in the temperature region where all the laminated films are formed is referred to as K1 (hereinafter, also simply referred to as the temperature drop K1), 0 ° C./m ⁇ K1 ⁇ 10° C. / m, preferably 1 ° C./m ⁇ K1 ⁇ 5° C./m, more preferably 2 ° C./m ⁇ K1 ⁇ 3.0° C./m.
- the temperature drop K1 is the “temperature difference between the glass ribbon temperature at the inlet of the first injector and the glass ribbon temperature at the outlet of the last injector when forming the laminated film” in the temperature region where the laminated film is formed.
- the first injector for forming the titanium oxide layer vaporized tetraisopropoxy titanium (main raw material) as a raw material for the titanium oxide layer and nitrogen gas as a carrier gas on a glass ribbon at 585 ° C. (Sub-original) was sprayed to form a titanium oxide layer on the surface of the glass ribbon being conveyed.
- the temperature of the glass ribbon in the on-line CVD (the above-mentioned 585 ° C. and the subsequent film formation temperature) is obtained by calculating the glass temperature at the central position of the injector from the temperature measurement positions at the front and rear of the injector in the transport direction.
- the thickness of the titanium oxide layer was 10 nm.
- Tetratitanium isopropoxide was vaporized by a vaporizer kept at about 170 ° C. and transported to the first injector through a stainless steel pipe. Table 1 shows the conditions for forming the titanium oxide layer.
- tin tetrachloride and water as raw materials for the second tin oxide layer are formed by the fourth and fifth injectors. Then, hydrogen fluoride and nitrogen gas as a carrier gas were sprayed to form a second tin oxide layer doped with fluorine on the surface of the first tin oxide layer of the glass substrate being conveyed.
- tin tetrachloride and water were transported to the injector by the same method as in the case of the first tin oxide layer.
- hydrogen fluoride transported the vaporized hydrogen fluoride to the injector with the stainless steel pipe, and was supplied on the 1st tin oxide layer in the state mixed with the tin tetrachloride.
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Abstract
積層膜付きガラス基板であって、積層膜は、CVD法により徐冷炉内に設けられた複数のインジェクターによってガラスリボン上に形成される。積層膜は、ガラス転位温度をTg、ガラス歪温度をTsとした場合に、Tg+50℃以下で形成され、且つ、積層膜のうち少なくとも2以上の層がTg+50℃からTsの温度領域で形成される。また、積層膜の全ての層を形成する温度領域におけるガラスリボンの単位長さ当たりの降下温度K1が0℃/m<K1<10℃/mであり、積層膜は、比抵抗が4.7×10-4Ω・cm以下であり、且つ、キャリア濃度が2.5×1020cm-3以上であるフッ素ドープ酸化スズ層を含む。
Description
本発明は、積層膜付きガラス基板、特にオンラインCVD(Chemical Vapor Deposition)法により徐冷炉内でガラスリボン上に積層膜が形成された積層膜付きガラス基板に関する。
オンラインCVD法によりガラスリボン上に膜を形成する方法として、例えば特許文献1~3に記載の方法が知られている。
特許文献1には、フロートバス内のガラスリボン上にケイ素及び酸素を含有する酸化物をCVD法で成膜することが開示されている。この際にフロートバスの溶融金属の酸素ガスによる酸化を防止するために、不飽和炭化水素化合物と二酸化炭素を酸素源として使用することが開示されている。
特許文献2には、フロートバスに配置した被覆ステーション(インジェクター)と徐冷炉に配置した被覆ステーションでガラスリボン上に二酸化ケイ素被膜、酸化錫被膜を順次形成する方法が開示されている。
特許文献3には、フロートバスの出口と徐冷炉入口との間の領域にノズル(インジェクター)を設けて、ガラスリボン上に成膜する方法が開示されている。
特許文献1には、フロートバス内のガラスリボン上にケイ素及び酸素を含有する酸化物をCVD法で成膜することが開示されている。この際にフロートバスの溶融金属の酸素ガスによる酸化を防止するために、不飽和炭化水素化合物と二酸化炭素を酸素源として使用することが開示されている。
特許文献2には、フロートバスに配置した被覆ステーション(インジェクター)と徐冷炉に配置した被覆ステーションでガラスリボン上に二酸化ケイ素被膜、酸化錫被膜を順次形成する方法が開示されている。
特許文献3には、フロートバスの出口と徐冷炉入口との間の領域にノズル(インジェクター)を設けて、ガラスリボン上に成膜する方法が開示されている。
フロートバス内では、溶融金属の周りは、溶融金属の酸化を防ぐために非酸化雰囲気とされるのが通常である。また、フロートバス内ではガラスリボンは柔らかい状態であり、フロートバス内の柔らかいガラスリボンにCVD法で成膜する場合は、温度差に起因するガラスリボンの反りや割れは起こりにくい。
特許文献1には、フロートバスの溶融金属の酸化防止のために不飽和炭化水素化合物と二酸化炭素を酸素ガス源として使用することが開示されている。非酸化雰囲気で酸化物を成膜する場合は酸素ガスを使用することができず、酸素分子を含んだ反応ガスを用いる必要があるためである。しかしこの方法でケイ素及び酸素を含有する酸化物を成膜した場合、酸化物膜に炭化水素や二酸化炭素由来のカーボン(C)が混入される。その結果、膜の吸収が増え、カーボンを含まない膜に比べて透過率が悪化した膜になる。
このために、フロートバス内ではCVD法で酸化物を成膜する場合には膜質が劣化する問題があり、フロートバス外での成膜が望まれている。
特許文献1には、フロートバスの溶融金属の酸化防止のために不飽和炭化水素化合物と二酸化炭素を酸素ガス源として使用することが開示されている。非酸化雰囲気で酸化物を成膜する場合は酸素ガスを使用することができず、酸素分子を含んだ反応ガスを用いる必要があるためである。しかしこの方法でケイ素及び酸素を含有する酸化物を成膜した場合、酸化物膜に炭化水素や二酸化炭素由来のカーボン(C)が混入される。その結果、膜の吸収が増え、カーボンを含まない膜に比べて透過率が悪化した膜になる。
このために、フロートバス内ではCVD法で酸化物を成膜する場合には膜質が劣化する問題があり、フロートバス外での成膜が望まれている。
特許文献2には、徐冷炉内に被覆ステーションを備えた場合に、成膜するための温度条件とガラスリボンを徐冷するための温度条件が異なるために問題が生ずることが開示されており、多層被覆を形成する場合は更に問題が複雑になることも開示されている。そのため、特許文献2では、予備混合した酸素及び被覆プレカーサーをフロートバス内でガラスリボン上に接触させることを推奨している。しかし、この方法では酸素ガスを密閉するためにシールが必要で装置が複雑になる。また、徐冷炉内に被覆ステーションを備え、ガラスリボン上に金属酸化物被膜を形成しようとすると、ガラスリボンとインジェクターとの熱交換により、被覆ステーションを備えない場合に比べてガラスリボンから急激な脱熱が生じる。その結果、ガラスリボンが変形したり、傷及び割れが発生したりするおそれがある。これは特に、被覆ステーションの数が多くなればなるほど傷及び割れが発生するおそれが高くなり、反ったガラスリボンが被覆ステーションに接触することにより、ガラスリボンに傷及び割れが発生することがある。
このため、特許文献2は、多層被覆を形成する際に一つ以上の被覆ステーションを徐冷炉内に備えた場合、異なる温度制御を確立しなければならないという問題があることを開示している。一方で、徐冷炉内に複数の被覆ステーションを配置した場合の適切な温度管理方法を具体的には何ら開示していない。
特許文献3には、フロートバスの出口と徐冷炉入口との間の領域にガラス全体の幅を被覆するようにノズル(インジェクター)を設けることが開示されている。しかし、従来のフロート製造装置をそのまま利用しようとしても、フロートバスと徐冷炉との間にノズルを配置する十分なスペースはない。また、フロートバスと徐冷炉の間の空間では、ガラスリボンの温度制御を行っておらず、フロートバスと徐冷炉の間の空間で成膜すると、ノズルとガラスリボンとの熱交換によりガラスリボンに急激な脱熱が生ずる問題がある。
本発明は、以上の問題点に着目してなされたものであり、徐冷炉内に設けられた複数のインジェクターを用いてオンラインCVD法によって積層膜を形成するに際し、ガラスリボンの適切な温度管理を行うことで、比抵抗が4.7×10-4Ω・cm以下であり、且つ、キャリア濃度が2.5×1020cm-3以上であるフッ素ドープ酸化スズ層を含む積層膜付きガラス基板及びその製造方法を提供する。
本発明は、以下の態様を提供するものである。
(1) ガラスの原料を溶解する溶解炉と、溶融ガラスを溶融金属上に浮かせてガラスリボンを成形するフロートバスと、前記ガラスリボンを徐冷する徐冷炉と、を備えたガラス製造装置を用いて製造される積層膜付きガラス基板であって、
前記積層膜は、CVD法により前記徐冷炉内に設けられた複数のインジェクターによって前記ガラスリボン上に形成され、
前記積層膜は、ガラス転位温度をTg、ガラス歪温度をTsとした場合に、Tg+50℃以下で形成され、且つ、前記積層膜のうち少なくとも2以上の層がTg+50℃からTsの温度領域で形成され、
前記積層膜の全ての層を形成する温度領域における前記ガラスリボンの単位長さ当たりの降下温度K1が0℃/m<K1<10℃/mであり、
前記積層膜は、フッ素ドープ酸化スズ層を含み、
該フッ素ドープ酸化スズ層は、比抵抗が4.7×10-4Ω・cm以下であり、且つ、キャリア濃度が2.5×1020cm-3以上であることを特徴とする積層膜付きガラス基板。
(2) 前記積層膜は、移動度が45cm2/V・s以上であることを特徴とする(1)に記載の積層膜付きガラス基板。
(3) 前記積層膜のうち少なくとも2以上の層がTg+50℃からTgの温度領域で形成されることを特徴とする(1)又は(2)に記載の積層膜付きガラス基板。
(4) 前記積層膜は、酸化ケイ素層を含むことを特徴とする(1)~(3)のいずれかに記載の積層膜付きガラス基板。
(5) 前記積層膜は、さらにフッ素ドープされていない酸化スズ層を含むことを特徴とする(1)~(4)のいずれかに記載の積層膜付きガラス基板。
(6) 前記フッ素ドープ酸化スズ層と前記フッ素ドープされていない酸化スズ層からなる酸化スズ層は、厚さ600nmにおける波長550nmのヘイズ率が10%以上であることを特徴とする(5)に記載の積層膜付きガラス基板。
(7) 前記フッ素ドープ酸化スズ層と前記フッ素ドープされていない酸化スズ層からなる酸化スズ層は、厚さ730nmにおける波長550nmのヘイズ率が15%以上であることを特徴とする(5)に記載の積層膜付きガラス基板。
(8) ガラスの原料を溶解する溶解炉と、溶融ガラスを溶融金属上に浮かせてガラスリボンを成形するフロートバスと、前記ガラスリボンを徐冷する徐冷炉と、を備えたガラス製造装置を用いて、CVD法により前記徐冷炉内に設けられた複数のインジェクターで前記ガラスリボン上に積層膜を形成し、前記ガラスリボンを切断する積層膜付きガラス基板の製造方法であって、
ガラス転位温度をTg、ガラス歪温度をTsとした場合に、前記積層膜はTg+50℃以下で形成され、且つ、前記積層膜のうち少なくとも2以上の層がTg+50℃からTsの温度領域で形成され、
前記積層膜の全ての層を形成する温度領域における前記ガラスリボンの単位長さ当たりの降下温度K1が0℃/m<K1<10℃/mであり、
前記積層膜は、比抵抗が4.7×10-4Ω・cm以下であるフッ素ドープ酸化スズ層を含み、四塩化錫とフッ化水素ガスがモル比で、HF/SnCl4=1.0よりも大きくなるように原料ガスを吹き付けることにより該フッ素ドープ酸化スズ層を形成することを特徴とする積層膜付きガラス基板の製造方法。
(1) ガラスの原料を溶解する溶解炉と、溶融ガラスを溶融金属上に浮かせてガラスリボンを成形するフロートバスと、前記ガラスリボンを徐冷する徐冷炉と、を備えたガラス製造装置を用いて製造される積層膜付きガラス基板であって、
前記積層膜は、CVD法により前記徐冷炉内に設けられた複数のインジェクターによって前記ガラスリボン上に形成され、
前記積層膜は、ガラス転位温度をTg、ガラス歪温度をTsとした場合に、Tg+50℃以下で形成され、且つ、前記積層膜のうち少なくとも2以上の層がTg+50℃からTsの温度領域で形成され、
前記積層膜の全ての層を形成する温度領域における前記ガラスリボンの単位長さ当たりの降下温度K1が0℃/m<K1<10℃/mであり、
前記積層膜は、フッ素ドープ酸化スズ層を含み、
該フッ素ドープ酸化スズ層は、比抵抗が4.7×10-4Ω・cm以下であり、且つ、キャリア濃度が2.5×1020cm-3以上であることを特徴とする積層膜付きガラス基板。
(2) 前記積層膜は、移動度が45cm2/V・s以上であることを特徴とする(1)に記載の積層膜付きガラス基板。
(3) 前記積層膜のうち少なくとも2以上の層がTg+50℃からTgの温度領域で形成されることを特徴とする(1)又は(2)に記載の積層膜付きガラス基板。
(4) 前記積層膜は、酸化ケイ素層を含むことを特徴とする(1)~(3)のいずれかに記載の積層膜付きガラス基板。
(5) 前記積層膜は、さらにフッ素ドープされていない酸化スズ層を含むことを特徴とする(1)~(4)のいずれかに記載の積層膜付きガラス基板。
(6) 前記フッ素ドープ酸化スズ層と前記フッ素ドープされていない酸化スズ層からなる酸化スズ層は、厚さ600nmにおける波長550nmのヘイズ率が10%以上であることを特徴とする(5)に記載の積層膜付きガラス基板。
(7) 前記フッ素ドープ酸化スズ層と前記フッ素ドープされていない酸化スズ層からなる酸化スズ層は、厚さ730nmにおける波長550nmのヘイズ率が15%以上であることを特徴とする(5)に記載の積層膜付きガラス基板。
(8) ガラスの原料を溶解する溶解炉と、溶融ガラスを溶融金属上に浮かせてガラスリボンを成形するフロートバスと、前記ガラスリボンを徐冷する徐冷炉と、を備えたガラス製造装置を用いて、CVD法により前記徐冷炉内に設けられた複数のインジェクターで前記ガラスリボン上に積層膜を形成し、前記ガラスリボンを切断する積層膜付きガラス基板の製造方法であって、
ガラス転位温度をTg、ガラス歪温度をTsとした場合に、前記積層膜はTg+50℃以下で形成され、且つ、前記積層膜のうち少なくとも2以上の層がTg+50℃からTsの温度領域で形成され、
前記積層膜の全ての層を形成する温度領域における前記ガラスリボンの単位長さ当たりの降下温度K1が0℃/m<K1<10℃/mであり、
前記積層膜は、比抵抗が4.7×10-4Ω・cm以下であるフッ素ドープ酸化スズ層を含み、四塩化錫とフッ化水素ガスがモル比で、HF/SnCl4=1.0よりも大きくなるように原料ガスを吹き付けることにより該フッ素ドープ酸化スズ層を形成することを特徴とする積層膜付きガラス基板の製造方法。
本発明の積層膜付きガラス基板及びその製造方法によれば、適切な温度管理を行いながら、オンラインCVD法によりガラス製造装置の徐冷炉内でガラスリボン上にフッ素ドープ酸化スズ層を含む積層膜を形成することで、従来のオフラインCVD法で製造された積層膜付きガラス基板のフッ素ドープ酸化スズ層に比べて、比抵抗が4.7×10-4Ω・cm以下である低抵抗のフッ素ドープ酸化スズ層を得ることができる。これにより、Low-Eガラス等の低抵抗層を要する光学部材等にも適用することができる。
さらに、オンライン上で積層膜を形成することで、一度冷却したガラスを再度加熱することなく積層膜を形成することができるので、製造工程を簡略化することができ、製造コストを抑制することができる。
さらに、オンライン上で積層膜を形成することで、一度冷却したガラスを再度加熱することなく積層膜を形成することができるので、製造工程を簡略化することができ、製造コストを抑制することができる。
先ず、図1を参照して本発明の積層膜付きガラス基板を製造するガラス製造装置の一態様について説明する。なお、以下の説明において、積層膜の少なくとも1つの層を形成することを含めて成膜と呼ぶことがある。
図1に示すように、ガラス製造装置50は、ガラスの原料を溶解する溶解炉51と、溶解された溶融ガラスを溶融錫上に浮かせて平坦なガラスリボン70を成形するフロートバス52と、リフトアウトロール53によってガラスリボン70をフロートバス52から引き出した後に、ガラスリボン70の温度を徐々に下げることで徐冷する徐冷炉54と、を備えて構成される。
図1に示すように、ガラス製造装置50は、ガラスの原料を溶解する溶解炉51と、溶解された溶融ガラスを溶融錫上に浮かせて平坦なガラスリボン70を成形するフロートバス52と、リフトアウトロール53によってガラスリボン70をフロートバス52から引き出した後に、ガラスリボン70の温度を徐々に下げることで徐冷する徐冷炉54と、を備えて構成される。
徐冷炉54は、例えば、燃焼ガス又は電気ヒーターにより、その出力が制御された熱量を炉内の必要位置に供給して搬送ローラー55で搬送されるガラスリボン70を常温に近い温度域までゆっくり冷却する。これにより、ガラスリボン70に内在する残留応力をなくし、ガラスリボン70に反りや割れが発生するのを抑制する作用を有する。徐冷炉54内には、インジェクター60が設けられ、ガラスリボン70上にCVD法により積層膜を形成する。なお、徐冷炉54に入る際のガラスリボン70の温度は、ソーダライムシリケートガラスの場合610℃(Tg+50℃)前後であることが多い。
インジェクター60は、6個のインジェクター60a~60f(以下、各インジェクター60a~60fについてもインジェクター60と表記する。)なり、搬送されるガラスリボン70上に積層膜を形成する。各インジェクター60間には、電気ヒーター56が設けられている。なお、インジェクター60の数は、これに限定されず、好ましくは2~9個の範囲内であり、電気ヒーター56も必要に応じて増減することができる。これらの電気ヒーター56により、徐冷炉内の入口から出口までにガラスリボン70の温度が低下しすぎることを防止する。一方で隣り合うインジェクター60間に設置され電気ヒーター56は、隣り合うインジェクター60間のガラスリボン70を加熱できるが、インジェクター60下面のガラスリボン70を加熱することはできない。この電気ヒーター56の設置によって、インジェクター60の入口から出口までに冷却されるガラスリボンの温度変化への影響はない。
インジェクター60は、図2に示すように、ガラスリボン70を挟んで搬送ローラー55と反対側であるガラスリボン70の上方に配置される。各インジェクター60は、ガラスリボン70の搬送方向に対して直角方向に細長いスリット状の吹出口61が下面65の略中央部に設けられ、吹出口61の前後方向両側にそれぞれ吹出口61と平行に延びる排気口62が設けられる。
吹出口61では、中央に位置する第1のオリフィス61aと、第1のオリフィス61aを挟んで前後方向に位置しそれぞれ第1のオリフィス61aに向かって原料ガス供給源から流路が傾斜するように構成された第2及び第3のオリフィス61b、61cが開口する。これらの吹出口61と排気口62の幅は、ガラスリボン70の幅よりも狭く、分離回収される耳部を除いたガラスリボン70の製品幅以上に設定される。また、符号66a、66bは冷却ダクトであり、冷却ガスやオイル等の冷却媒体を循環させて、インジェクター60を最適な温度、例えば100~220℃(インジェクター下面で測定)に保つ。インジェクター60の下面は、原料ガスと接触する面であり、温度が高過ぎるとインジェクター60の下面に接触した原料ガスが熱で反応を起こし付着して不要な膜が成膜される。このために上限は250℃以下が好ましい。また、温度が低すぎるとガラスリボン70との熱交換量が多くなり、ガラスリボン70の急激な温度低下を起こす。このために下限は100℃以上が望ましい。
インジェクター60は、ガラスリボン70上に3mm~30mmの間隔を空けて上方に配置される。従って、インジェクター60の下面65が、徐冷炉54内に搬送されるガラスリボン70と3mm~30mmの隙間を介して対向配置されることとなる。隙間は小さいほど成膜時の膜厚、膜質、成膜速度に有利であるが、ガラスリボン70の反りや振動で隙間が変動した場合には、膜厚、膜質への影響が大きくなる。また、隙間が大きい場合には、成膜時の原料の効率の低下が生じる。膜厚、膜質、成膜速度を考慮すると、隙間は好ましくは4~12mm、より好ましくは5~10mmである。
第1のオリフィス61aからは酸化物膜を形成する化合物の主原料を含むガスを吹き出す。また、第2及び第3のオリフィス61b、61cからは酸化物膜を形成する際の反応ガス(酸素源になるガス)を吹き出す。また、排気口62は、CVD反応後の余分なガスを排気する。
ガラスリボン70の組成はフロート法で成形可能であれば適宜選択可能であり、ソーダライムシリケートガラス、アルミノシリケートガラス、リチウムアルミノシリケートガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスが挙げられる。中でも、無色透明であり、安価である点で、ソーダライムシリケートガラスが好ましい。
ガラスリボン70の厚さは、適宜選択可能であり、ガラス厚さ0.1~6.0mmであることが好ましい。薄いガラスでは表と裏の温度差が起こりにくいためにインジェクター側への反りの発生は少ないが、ガラス自身が軽いためにインジェクター側に一度反ったガラスは自重で反りが戻らない。また、厚いガラスは表と裏の温度差が起こりやすいが、自重があるために反りを減らす力が働く。このために、ガラスの厚さが0.1~6.0mmの間で変化しても反り量自身はあまり大きく変化しない。
また、ガラスリボン70は、本発明の効果を損しない範囲で徐冷炉より前の工程で、例えばフロートバス内でのベース層の形成など、その表面に予め1層以上の薄膜が形成されていてもよい。
また、ガラスリボン70は、本発明の効果を損しない範囲で徐冷炉より前の工程で、例えばフロートバス内でのベース層の形成など、その表面に予め1層以上の薄膜が形成されていてもよい。
成膜される積層膜の種類、構成等は特に限定されるものではなく適宜選択することができるが、以下の説明においては、太陽電池用透明導電膜を形成する例を用いて説明する。太陽電池用透明導電膜以外の用途として、例えば反射防止膜、熱線反射膜、低放射(Low-E)膜などが挙げられる。
図3は、本発明の積層膜付きガラス基板の製造方法で製造される太陽電池用透明導電性基板の一実施形態の断面図である。図3の下側に太陽電池用透明導電性基板の入射光側が位置するように図示してある。
図3に示されるように、太陽電池用透明導電性基板10は、ガラス基板12上に、ガラス基板12側から、積層膜13として、酸化チタン層14と、酸化ケイ素層16と、第1の酸化スズ層18(フッ素ドープされていない酸化スズ層)と、第2の酸化スズ層20(フッ素ドープ酸化スズ層)とをこの順に有する。
ガラス基板12の材質は、特に限定されず、例えば、ソーダライムシリケートガラス、アルミノシリケートガラス、リチウムアルミノシリケートガラス、ホウケイ酸ガラス、無アルカリガラスが挙げられる。中でも、無色透明であり、安価である点で、ソーダライムシリケートガラスが好ましい。
ガラス基板12の厚さは、0.1~6.0mmであるのが好ましい。上記範囲であると、機械的強度および透光性のバランスに優れる。
図3においては、ガラス基板12上に、酸化チタン層14が形成されている。本発明において、ガラス基板12と酸化ケイ素層16との間に酸化チタン層14を有する態様は、ガラス基板12と酸化スズ層18、20との屈折率の差異によって発生するガラス基板12と酸化スズ層18、20との界面での反射を抑制することができるため、好適な態様の一つである。
この太陽電池用透明導電性基板10の積層膜13を図1に示すガラス製造装置50の徐冷炉54内で、CVD法により形成するためには、例えばガラスリボン70上に第1のインジェクター60aで酸化チタン層14を形成し、第2のインジェクター60bで酸化ケイ素層16を形成し、第3のインジェクター60cで第1の酸化スズ層18を形成し、第4~第6のインジェクター60d~60fで第2の酸化スズ層20を形成する。
この場合、第1のインジェクター60aの吹出口61では、第1のオリフィス61aからは気化したテトライソプロポキシチタンが吹き付けられ、第2及び第3のオリフィス61b、61cからは窒素ガスが吹き付けられる。これにより、テトライソプロポキシチタンがガラスリボン70上で熱分解反応をして、搬送されている状態のガラスリボン70の表面に酸化チタン層14が形成される。
第2のインジェクター60bの吹出口61では、第1のオリフィス61aからはシランガスが吹き付けられ、第2及び第3のオリフィス61b、61cからは酸素ガスが吹き付けられる。これにより、シランガスと酸素ガスとがガラスリボン70の酸化チタン層14上で混合され反応して、搬送されている状態のガラスリボン70の酸化チタン層14の表面に酸化ケイ素層16が形成される。
第3のインジェクター60cの吹出口61では、第1のオリフィス61aからは四塩化スズが吹き付けられ、第2及び第3のオリフィス61b、61cからは水蒸気が吹き付けられる。これにより、四塩化スズと水とがガラスリボン70の酸化ケイ素層16上で混合され反応して、搬送されている状態のガラスリボン70の酸化ケイ素層16の表面にフッ素がドープされてない第1の酸化スズ層18が形成される。
第4~第6のインジェクター60d~60fの吹出口61では、第1のオリフィス61aからは四塩化スズが吹き付けられ、第2及び第3のオリフィス61b、61cからは水蒸気と気化させたフッ化水素が吹き付けられる。これにより、四塩化スズと水とフッ化水素とがガラスリボン70の第1の酸化スズ層18上で混合され反応して、搬送されている状態のガラスリボン70の第1の酸化スズ層18の表面にフッ素がドープされている第2の酸化スズ層20が形成される。
第2の酸化スズ層20が形成されたガラスリボン70は、搬送されながら徐冷炉54から排出され室温付近まで冷却され、所望の大きさに切断され、太陽電池用透明導電性基板10となって搬出される。
このように、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化スズのような酸化物材料を成膜することが、徐冷炉54内の成膜において好ましい。徐冷炉54内の雰囲気は空気であり、酸化物を作る際の酸素ガスなどの酸素分子を供給しやすいためである。
このように、酸化チタン、酸化ケイ素、酸化スズのような酸化物材料を成膜することが、徐冷炉54内の成膜において好ましい。徐冷炉54内の雰囲気は空気であり、酸化物を作る際の酸素ガスなどの酸素分子を供給しやすいためである。
ここで、図4も参照して、成膜時のガラスリボン70の温度制御について説明する。
徐冷炉54の入口を通過する際のガラスリボン70の表面温度をTin、徐冷炉54の出口を通過する際のガラスリボン70の表面温度をTout、ガラス転位温度をTg、ガラス歪温度をTsとしたときに、成膜されるガラスリボン70の表面温度は、Tg+50℃以下である。ガラスリボン70の表面温度が、Tg+50℃より高いとガラスリボンは「刻印きず」や平面欠陥が起きやすくなる。また、積層膜のうち2以上の層がガラスリボン70の表面温度がTg+50℃からTsの温度領域で形成される。全ての積層膜をTsより低い温度で成膜しようとすると、原料ガスの反応が不十分になり、膜質の低下や、成膜速度の極端な減少が発生するおそれがある。
上述した酸化チタン層14と、酸化ケイ素層16と、第1の酸化スズ層18と、第2の酸化スズ層20からなる積層膜13は、好ましくはTg+50℃からTsの範囲内、より好ましくはTg+50℃からTgの温度領域(TinがTg+50℃より低い場合には、TinからTgの温度領域)で形成される。
徐冷炉54の入口を通過する際のガラスリボン70の表面温度をTin、徐冷炉54の出口を通過する際のガラスリボン70の表面温度をTout、ガラス転位温度をTg、ガラス歪温度をTsとしたときに、成膜されるガラスリボン70の表面温度は、Tg+50℃以下である。ガラスリボン70の表面温度が、Tg+50℃より高いとガラスリボンは「刻印きず」や平面欠陥が起きやすくなる。また、積層膜のうち2以上の層がガラスリボン70の表面温度がTg+50℃からTsの温度領域で形成される。全ての積層膜をTsより低い温度で成膜しようとすると、原料ガスの反応が不十分になり、膜質の低下や、成膜速度の極端な減少が発生するおそれがある。
上述した酸化チタン層14と、酸化ケイ素層16と、第1の酸化スズ層18と、第2の酸化スズ層20からなる積層膜13は、好ましくはTg+50℃からTsの範囲内、より好ましくはTg+50℃からTgの温度領域(TinがTg+50℃より低い場合には、TinからTgの温度領域)で形成される。
ガラスリボンの温度がTgより下がると、ガラスの粘性変化に伴う収縮によりガラスリボンのばたつきが大きく生じるおそれがあるが、Tg+50℃からTgの温度領域で全ての層が形成されることで、ガラスの粘性に関わらず、ガラスリボンのばたつきを抑制することができる。なお、TgからTsの温度領域でも成膜する場合には、TgからTsの温度領域で成膜される層数は3層以下が好ましく、2層以下であることがより好ましい。
インジェクター60は、ガラスリボン70より低い温度に維持されているため、成膜中にインジェクター60との間で熱交換がなされガラスリボン70の温度を低下させる。
「全ての積層膜を形成する温度領域におけるガラスリボン70の単位長さ当たりの降下温度」をK1(以下、単に降下温度K1とも呼ぶ。)と呼ぶと、0℃/m<K1<10℃/m、好ましくは1℃/m≦K1≦5℃/m、より好ましくは2℃/m≦K1≦3.0℃/mに設定している。なお、降下温度K1は、積層膜を形成する温度領域における「積層膜を形成する際の最初のインジェクターの入口のガラスリボン温度と最後のインジェクターの出口のガラスリボン温度の温度差」を「積層膜を形成する最初のインジェクターの入口位置と最後のインジェクターの出口位置の距離の差」で割ったものである。降下温度K1が10℃/m以上だとガラスリボン70が大きく変形し、インジェクター60とガラスリボン70の接触によるガラスリボン70の傷及び割れが発生するおそれがあり、降下温度K1が0℃/mだと成膜時に徐冷炉54内でガラスリボン70が徐冷されないこととなり、成膜後に徐冷することになるため徐冷炉54の長さが長くなってしまう。
インジェクター60により温度が低下したガラスリボン70を、ガラスリボン70の搬送方向に沿って隣り合うインジェクター60間に設けられた電気ヒーター56等により加熱して降下温度K1を緩やかにしてもよい。また、インジェクター60による脱熱量は、ガラスリボン70に対向するインジェクター60の下面65の面積にも依存するため、予め脱熱量を小さくするために下面65の面積を小さくしても良い。
降下温度K1を算出するために使用されるガラスリボン70の温度は、ガラスリボンの上面(成膜側)の温度である。成膜中におけるガラスリボン70の上面とその位置の下面の温度差は10℃以内が好ましい。ガラスリボン70の上面とその位置の下面の温度差を10℃以内とすることで、インジェクター60の下方でのガラスリボン70の反りがさらに抑制され、インジェクター60とガラスリボン70の接触がより確実に抑制される。
ガラスリボン70を上記の条件により冷却した後、所望の大きさに切断することで、太陽電池用透明導電性基板10(積層膜付きガラス基板)が得られる。
以下、本発明の実施例について説明する。
1.太陽電池用透明導電性基板の製造
<オンラインCVD>
太陽電池用透明導電性基板の製造に際し、フロートガラス製造装置の徐冷炉内に6個のインジェクターと各インジェクターの間に電気ヒーターを配置し、ガラスリボン上に第1のインジェクターで酸化チタン層を形成し、第2のインジェクターで酸化ケイ素層を形成し、第3のインジェクターで第1の酸化スズ層を形成し、第4~第6のインジェクターで第2の酸化スズ層20(3層)を形成し、ガラス基板上にこれらの6層が積層された太陽電池用透明導電膜を形成した。なお、温度測定は接触式のK型熱電対(センサ、安立計器社製:213K-TC1-ASP)で測定した。
<オンラインCVD>
太陽電池用透明導電性基板の製造に際し、フロートガラス製造装置の徐冷炉内に6個のインジェクターと各インジェクターの間に電気ヒーターを配置し、ガラスリボン上に第1のインジェクターで酸化チタン層を形成し、第2のインジェクターで酸化ケイ素層を形成し、第3のインジェクターで第1の酸化スズ層を形成し、第4~第6のインジェクターで第2の酸化スズ層20(3層)を形成し、ガラス基板上にこれらの6層が積層された太陽電池用透明導電膜を形成した。なお、温度測定は接触式のK型熱電対(センサ、安立計器社製:213K-TC1-ASP)で測定した。
徐冷炉の入口におけるガラスリボン温度を610℃、徐冷炉の出口におけるガラスリボン温度を250℃とし、ガラス転位温度Tgが560℃、ガラス歪温度Tsが510℃のソーダライムガラスを用いた。このガラスリボンにおいてTg+50℃からTgの温度領域、即ち、610℃から560℃の温度領域に3つのインジェクターを配置し、Tg+50℃からTgの温度領域で3層(酸化チタン層、酸化ケイ素層、第1の酸化スズ層)形成した。また、560℃から510℃の温度領域に3つのインジェクターを配置し、TgからTsの温度領域で3層(第2の酸化スズ層)形成した。この際、電気ヒーターでガラスリボンを加熱することで、Tg+50℃からTgの温度領域における単位長さ当たりの降下温度を2℃/m~3℃/m且つ平均で2.5℃/mに維持した。TgからTsの温度領域における単位長さ当たりの降下温度も2℃/m~3℃/m、且つ、全ての積層膜を形成する温度領域におけるガラスリボンの単位長さ当たりの降下温度K1は2.5℃/mであった。このとき、各インジェクターの入口から出口までに冷却されるガラスリボンの温度は、2℃~8℃であった。また、ガラス歪温度510℃から出口温度である250℃までは、10℃/m~14℃/m且つ、平均で13℃/mの単位長さ当たりの降下温度でガラスリボンを徐冷した。ガラスリボンは冷却後、所望の大きさに切断され、太陽電池用透明導電膜付き基板を得た。
より具体的に説明すると、酸化チタン層を形成する第1のインジェクターでは、585℃のガラスリボンに、酸化チタン層の原料となる気化したテトライソプロポキシチタン(主原)とキャリアーガスとしての窒素ガス(副原)とを吹き付け、搬送されているガラスリボンの表面に酸化チタン層を形成した。なお、オンラインCVDにおけるガラスリボンの温度(上記585℃及び以降の成膜温度)は、インジェクターの搬送方向前方及び後方の温度測定位置からインジェクター中心位置のガラス温度を算出したものである。酸化チタン層の膜厚は10nmであった。なお、テトラチタンイソプロポキシドは、170℃程度に保温した気化器により気化させ、ステンレス配管により第1のインジェクターに輸送した。この酸化チタン層の成膜条件を表1に示す。
続いて、第2のインジェクターで酸化ケイ素層を570℃にて30nm成膜した基板上に、564℃で、第3のインジェクターにより、第1の酸化スズ層の原料となる四塩化スズと水とキャリアーガスとしての窒素ガスとを吹き付け、搬送されているガラスリボンの酸化ケイ素層の表面にフッ素がドープされていない第1の酸化スズ層を形成した。なお、四塩化スズは、140℃程度に保温した気化器により気化させ、ステンレス配管により第3のインジェクターに輸送した。また、水は、加熱により沸騰して得た水蒸気を別のステンレス配管により第3のインジェクターに輸送した。
更に、表面に第1の酸化スズ層が形成されたガラスリボン上に、557℃、551℃、546℃にて、第4~第6のインジェクターにより、第2の酸化スズ層の原料となる四塩化スズと水とフッ化水素とキャリアーガスとしての窒素ガスとを吹き付け、搬送されている状態のガラスリボンの第1の酸化スズ層の表面にフッ素がドープされている第2の酸化スズ層を形成した。なお、四塩化スズおよび水は、第1の酸化スズ層の場合と同様の方法により、第4~第6のインジェクターに輸送した。また、フッ化水素は、気化させたフッ化水素をステンレス配管で第4~第6のインジェクターに輸送し、四塩化スズと混合された状態で供給した。第3のインジェクターで形成される第1の酸化スズ層、第4のインジェクターで形成される第2の酸化スズ層(1層目)、第5のインジェクターで形成される第2の酸化スズ層(2層目)、第6のインジェクターで形成される第2の酸化スズ層(3層目)の膜厚は同じとした。
この第1の酸化スズ層及び第2の酸化スズ層の成膜条件を表2に示す。
<オフラインCVD>
メッシュベルトによってガラス基板を搬送するトンネル式加熱炉に5個のインジェクターを取り付けたタイプのオフライン式CVD装置を用いて、太陽電池用透明導電性基板を製造した。具体的には、以下に示すように、ガラス基板上に、酸化チタン層、酸化ケイ素層、フッ素がドープされていない第1の酸化スズ層、フッ素がドープされている第2の酸化スズ層(2層)の順に形成し、ガラス基板上にこれらの5層が積層された太陽電池用透明導電性基板を得た。
メッシュベルトによってガラス基板を搬送するトンネル式加熱炉に5個のインジェクターを取り付けたタイプのオフライン式CVD装置を用いて、太陽電池用透明導電性基板を製造した。具体的には、以下に示すように、ガラス基板上に、酸化チタン層、酸化ケイ素層、フッ素がドープされていない第1の酸化スズ層、フッ素がドープされている第2の酸化スズ層(2層)の順に形成し、ガラス基板上にこれらの5層が積層された太陽電池用透明導電性基板を得た。
まず、ガラス基板を搬送しながら、加熱ゾーンにおいて、550℃に加熱した。
ついで、加熱されたガラス基板に、第1のインジェクターにより、酸化チタン層の原料となる気化したテトライソプロポキシチタンとキャリアーガスとしての窒素ガスとを吹き付け、搬送されている状態のガラス基板の表面に酸化チタン層を形成した。酸化チタン層の膜厚は12nmであった。なお、テトラチタンイソプロポキシドは、100℃程度に保温したバブラータンクに入れ、窒素ガスによりバブリングして気化させ、ステンレス配管によりインジェクターに輸送した。
ついで、加熱されたガラス基板に、第1のインジェクターにより、酸化チタン層の原料となる気化したテトライソプロポキシチタンとキャリアーガスとしての窒素ガスとを吹き付け、搬送されている状態のガラス基板の表面に酸化チタン層を形成した。酸化チタン層の膜厚は12nmであった。なお、テトラチタンイソプロポキシドは、100℃程度に保温したバブラータンクに入れ、窒素ガスによりバブリングして気化させ、ステンレス配管によりインジェクターに輸送した。
つぎに、表面に酸化チタン層が形成されたガラス基板に、再度550℃に加熱した後、第2のインジェクターにより、酸化ケイ素層の原料となるシランガスと酸素ガスとキャリアーガスとしての窒素ガスとを吹き付け、搬送されている状態のガラス基板の酸化チタン層の表面に酸化ケイ素層を形成した。酸化ケイ素層の膜厚は30nmであった。
更に、表面に酸化ケイ素層が形成されたガラス基板に、再度540℃に加熱した後、第3のインジェクターにより、第1の酸化スズ層の原料となる四塩化スズと水とキャリアーガスとしての窒素ガスとを吹き付け、搬送されている状態のガラス基板の酸化ケイ素層の表面にフッ素がドープされていない第1の酸化スズ層を形成した。なお、四塩化スズは、55℃程度に保温したバブラータンクに入れ、窒素ガスによりバブリングして気化させ、ステンレス配管によりインジェクターに輸送した。また、水は、加熱により沸騰して得た水蒸気を別のステンレス配管によりインジェクターに輸送した。
更に、表面に第1の酸化スズ層が形成されたガラス基板に、再度540℃に加熱した後、第4及び第5のインジェクターにより、第2の酸化スズ層の原料となる四塩化スズと水とフッ化水素とキャリアーガスとしての窒素ガスとを吹き付け、搬送されている状態のガラス基板の第1の酸化スズ層の表面にフッ素がドープされている第2の酸化スズ層を形成した。なお、四塩化スズおよび水は、第1の酸化スズ層の場合と同様の方法により、インジェクターに輸送した。また、フッ化水素は、気化させたフッ化水素をステンレス配管でインジェクターに輸送し、四塩化スズと混合された状態で第1の酸化スズ層の上に供給した。
四塩化スズと水との混合比は、第1の酸化スズ層及び第2の酸化スズ層のいずれにおいても、モル比で、H2O/SnCl4=80とした。また、厚さは、第1の酸化スズ層及び第2の酸化スズ層のいずれも同じとした。
2.物性評価
上記で得られた太陽電池用透明導電性基板について、以下のようにして物性を評価した。
上記で得られた太陽電池用透明導電性基板について、以下のようにして物性を評価した。
(1)キャリア電子の移動度、キャリア濃度、比抵抗
キャリア電子の移動度、キャリア濃度、比抵抗の測定に際し、オンラインCVDにおいては、第2の酸化スズ層を形成するに際し、インジェクターより吹き付ける原料となる四塩化錫とフッ化水素ガスのモル比で、HF/SnCl4=1.0~2.6まで変化させてさまざまなサンプルを作成した。また、オフラインCVDにおいては、HF/SnCl4=0~2.25まで変化させてさまざまなサンプルを作成した。
キャリア電子の移動度、キャリア濃度、比抵抗の測定に際し、オンラインCVDにおいては、第2の酸化スズ層を形成するに際し、インジェクターより吹き付ける原料となる四塩化錫とフッ化水素ガスのモル比で、HF/SnCl4=1.0~2.6まで変化させてさまざまなサンプルを作成した。また、オフラインCVDにおいては、HF/SnCl4=0~2.25まで変化させてさまざまなサンプルを作成した。
(a)キャリア電子の移動度、キャリア濃度、比抵抗の測定方法
フッ素ドープ酸化スズ層におけるキャリア電子の移動度、キャリア濃度及び比抵抗は、サンプルを1cm×1cmに切断し、BioRad社製 HL5500を用いて、Van der Pauw法を用いた測定を行うことで求めた。
(b)膜厚測定方法
移動度の算出に必要な膜厚は、Veeco社製 触針式表面形状測定器 DEKTAK150にて測定した。
フッ素ドープ酸化スズ層におけるキャリア電子の移動度、キャリア濃度及び比抵抗は、サンプルを1cm×1cmに切断し、BioRad社製 HL5500を用いて、Van der Pauw法を用いた測定を行うことで求めた。
(b)膜厚測定方法
移動度の算出に必要な膜厚は、Veeco社製 触針式表面形状測定器 DEKTAK150にて測定した。
キャリア電子の移動度、キャリア濃度及び比抵抗についてそれぞれ、図5~7にグラフで示した。
図5~7より、オフラインCVD法で製造されたサンプルにおけるフッ素ドープ酸化スズ層は、フッ化水素(HF)の添加量を増やしていくと、移動度が低下すると共にキャリア濃度が増大する。このため、HF/SnCl4=1.00~2.00付近に極小値を持ち、比抵抗を4.7×10-4Ω・cm以下にすることはできなかった。オフラインCVDにおける比抵抗の最小値は、HF/SnCl4=1.00のときの4.89×10-4Ω・cmであった。
図5~7より、オフラインCVD法で製造されたサンプルにおけるフッ素ドープ酸化スズ層は、フッ化水素(HF)の添加量を増やしていくと、移動度が低下すると共にキャリア濃度が増大する。このため、HF/SnCl4=1.00~2.00付近に極小値を持ち、比抵抗を4.7×10-4Ω・cm以下にすることはできなかった。オフラインCVDにおける比抵抗の最小値は、HF/SnCl4=1.00のときの4.89×10-4Ω・cmであった。
一方、オンラインCVDにより製造されたサンプルにおけるフッ素ドープ酸化スズ層は、フッ化水素(HF)の添加量を増やしても、移動度が低下せず、キャリア濃度が増大する。このため、比抵抗を4.7×10-4Ω・cm以下にすることができた。
図5~7において、オンラインCVDにより製造されたサンプルのうち、比抵抗が4.7×10-4Ω・cm以下であり、且つ、キャリア濃度が2.5×1020cm-3以上のものが本発明の実施例であり、それ以外のもの及びオフラインCVDにより製造されたサンプルが比較例である。
このように本発明の実施例によれば、所定の条件でオンラインCVDによりフッ素ドープ酸化スズ層を形成することにより、フッ素ドープ酸化スズ層の比抵抗を低く押さえることができ、比抵抗が4.7×10-4Ω・cm以下である低抵抗のフッ素ドープ酸化スズ層を得ることができる。これは、本実施例のようにガラスリボンの降下温度K1を所望の範囲内に制御しながら薄膜を積層することにより、形成される薄膜の結晶性が向上し移動度が上昇したこと、また、ドープされたフッ素のキャリアとしての寄与率(ドーピング効率)が向上しキャリア濃度が向上したためと考えることができる。
(2)C光源ヘイズ率
C光源ヘイズ率の測定に際し、オンラインCVDにおいては、第2の酸化スズ層を形成するに際し、H2O/SnCl4=40、及び、HF/SnCl4=1を固定したまま、SnCl4濃度をさまざまに変化させてさまざまな膜厚の酸化スズ層を作成した。また、オフラインCVDにおいては、H2O/SnCl4=80、HF/SnCl4=0.4を固定したまま、SnCl4濃度を変化させてさまざまな膜厚の酸化スズ層を作成した。
その中から第1の酸化スズ層と第2の酸化スズ層を足し合わせた膜厚が560nm、600nm、730nmにおけるC光ヘイズ率を測定した。
C光源ヘイズ率の測定に際し、オンラインCVDにおいては、第2の酸化スズ層を形成するに際し、H2O/SnCl4=40、及び、HF/SnCl4=1を固定したまま、SnCl4濃度をさまざまに変化させてさまざまな膜厚の酸化スズ層を作成した。また、オフラインCVDにおいては、H2O/SnCl4=80、HF/SnCl4=0.4を固定したまま、SnCl4濃度を変化させてさまざまな膜厚の酸化スズ層を作成した。
その中から第1の酸化スズ層と第2の酸化スズ層を足し合わせた膜厚が560nm、600nm、730nmにおけるC光ヘイズ率を測定した。
太陽電池用透明導電性基板から切り出した測定用サンプルについて、C光源ヘイズ率をヘイズメーター(HZ-2型、スガ試験機社製)を用いて測定した。結果を表3に示す。なお、表3に記載の数値は、1~3個の測定サンプルの平均値である。ここで、C光源とは、国際照明委員会(CIE:Comission International de I’Eclairage)が定める標準の光である。これは色温度6774kに近似する昼光で照明される物体色が表示する場合に用いられる。また、ヘイズ率とは、拡散透過率をTd、垂直透過率をTnとしたとき(Td-Tn)/Tdの式で表現する割合をパーセントで表した値である。なお、基板全面のヘイズ率は視覚的にほぼ均一であることから、基板の代表的な場所を選択して切り出し、これを測定用サンプルとした。
表3より、オンラインCVDにより製造されたサンプルにおける酸化スズ層は、オフラインCVD法で製造されたサンプルにおける酸化スズ層に比べて、ヘイズ率が高く、光散乱性に優れることが分かった。特に、オンラインCVDで形成された酸化スズ層は、厚さ600nmにおける波長550nmのヘイズ率が10%以上であり、厚さ730nmにおける波長550nmのヘイズ率が15%以上であった。
以上、説明したように、CVD法で製造された積層膜付きガラス基板のフッ素ドープ酸化スズ層は、従来のオフラインCVD法で製造された積層膜付きガラス基板のフッ素ドープ酸化スズ層に比べて、比抵抗が低く、電気導電性に優れ、且つ、ヘイズ率が高く、光散乱性に優れることが分かった。これらのことから、徐冷炉内で積層膜を形成する、いわゆるオンラインCVD法では、結晶性のよい酸化膜、言い換えると緻密な酸化膜を形成することができることが確認できた。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
例えば、太陽電池用透明導電性基板に限らず、他の用途の基板に適用してもよい。
例えば、太陽電池用透明導電性基板に限らず、他の用途の基板に適用してもよい。
本出願は、2013年1月16日出願の日本特許出願2013-005617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。
10 太陽電池用透明導電性基板(積層膜付きガラス基板)
13 積層膜
50 ガラス製造装置
51 溶解炉
52 フロートバス
54 徐冷炉
56 電気ヒーター
60 インジェクター
70 ガラスリボン
13 積層膜
50 ガラス製造装置
51 溶解炉
52 フロートバス
54 徐冷炉
56 電気ヒーター
60 インジェクター
70 ガラスリボン
Claims (8)
- ガラスの原料を溶解する溶解炉と、溶融ガラスを溶融金属上に浮かせてガラスリボンを成形するフロートバスと、前記ガラスリボンを徐冷する徐冷炉と、を備えたガラス製造装置を用いて製造される積層膜付きガラス基板であって、
前記積層膜は、CVD法により前記徐冷炉内に設けられた複数のインジェクターによって前記ガラスリボン上に形成され、
前記積層膜は、ガラス転位温度をTg、ガラス歪温度をTsとした場合に、Tg+50℃以下で形成され、且つ、前記積層膜のうち少なくとも2以上の層がTg+50℃からTsの温度領域で形成され、
前記積層膜の全ての層を形成する温度領域における前記ガラスリボンの単位長さ当たりの降下温度K1が0℃/m<K1<10℃/mであり、
前記積層膜は、フッ素ドープ酸化スズ層を含み、
該フッ素ドープ酸化スズ層は、比抵抗が4.7×10-4Ω・cm以下であり、且つ、キャリア濃度が2.5×1020cm-3以上であることを特徴とする積層膜付きガラス基板。 - 前記積層膜は、移動度が45cm2/V・s以上であることを特徴とする請求項1に記載の積層膜付きガラス基板。
- 前記積層膜のうち少なくとも2以上の層がTg+50℃からTgの温度領域で形成されることを特徴とする請求項1又は2に記載の積層膜付きガラス基板。
- 前記積層膜は、酸化ケイ素層を含むことを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の積層膜付きガラス基板。
- 前記積層膜は、さらにフッ素ドープされていない酸化スズ層を含むことを特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載の積層膜付きガラス基板。
- 前記フッ素ドープ酸化スズ層と前記フッ素ドープされていない酸化スズ層からなる酸化スズ層は、厚さ600nmにおける波長550nmのヘイズ率が10%以上であることを特徴とする請求項5に記載の積層膜付きガラス基板。
- 前記フッ素ドープ酸化スズ層と前記フッ素ドープされていない酸化スズ層からなる酸化スズ層は、厚さ730nmにおける波長550nmのヘイズ率が15%以上であることを特徴とする請求項5に記載の積層膜付きガラス基板。
- ガラスの原料を溶解する溶解炉と、溶融ガラスを溶融金属上に浮かせてガラスリボンを成形するフロートバスと、前記ガラスリボンを徐冷する徐冷炉と、を備えたガラス製造装置を用いて、CVD法により前記徐冷炉内に設けられた複数のインジェクターで前記ガラスリボン上に積層膜を形成し、前記ガラスリボンを切断する積層膜付きガラス基板の製造方法であって、
ガラス転位温度をTg、ガラス歪温度をTsとした場合に、前記積層膜はTg+50℃以下で形成され、且つ、前記積層膜のうち少なくとも2以上の層がTg+50℃からTsの温度領域で形成され、
前記積層膜の全ての層を形成する温度領域における前記ガラスリボンの単位長さ当たりの降下温度K1が0℃/m<K1<10℃/mであり、
前記積層膜は、比抵抗が4.7×10-4Ω・cm以下であるフッ素ドープ酸化スズ層を含み、四塩化錫とフッ化水素ガスがモル比で、HF/SnCl4=1.0よりも大きくなるように原料ガスを吹き付けることにより該フッ素ドープ酸化スズ層を形成することを特徴とする積層膜付きガラス基板の製造方法。
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