(57)【要約】      （修正有）【課題】薄膜ＰＶ素子に最適な基盤を提供するガラス組成を見出すこと。【解決手段】ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３及びＮａ２Ｏを含むガラスを含み、ガラスは、緩衝水中放出試験において１０ｐｐｍより大きいナトリウム放出及び緩衝水中放出試験において５０ｐｐｍより小さい総［ナトリウム+カリウム］放出を融資、Ｔｍａｒｇｉｎ＝Ｔｂｒｅａｋｄｏｗｎ−Ｔ３５ｋＰ＞１０℃である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
モル％で、
６５〜８０：ＳｉＯ２
３〜１３：Ａｌ２Ｏ３
０〜５：Ｂ２Ｏ３
２〜７：ＭｇＯ
＞０〜７：ＣａＯ
０〜６：ＳｒＯ
１〜１２：Ｎａ２Ｏ
を含むガラスであって、
Ｒ’Ｏ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯとしたとき、式：４.５≦Ｒ’Ｏ≦１２を満足し、
前記ガラスが、緩衝水中放出試験において１０ｐｐｍより大きいＮａ放出及び緩衝水中放出試験において５０ｐｐｍより小さい総［Ｎａ＋Ｋ］放出を有し、式：Ｔｍａｒｇｉｎ＝Ｔｂｒｅａｋｄｏｗｎ−Ｔ３５ｋＰ＞１０℃を満足し、液相粘度が１３０ｋＰよりも大きいことを特徴とするガラス。
【請求項２】
前記ガラスが、７８−８０モル％のＳｉＯ２を含むことを特徴とする請求項１に記載のガラス。
【請求項３】
前記総［Ｎａ＋Ｋ］放出が３０ｐｐｍより小さいことを特徴とする請求項１または２に記載のガラス。
【請求項４】
前記ガラスが、６ｐｐｍ／℃よりも大きな熱膨張係数を有することを特徴とする、請求項１記載のガラス。
【請求項５】
前記ガラスが、５８５℃よりも高い歪点を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガラス。
【請求項６】
前記ガラスが、さらに、少なくとも１つのアルカリ土類金属酸化物を有してなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のガラス。
【請求項７】
前記ガラスが、さらに、Ｂ２Ｏ３、ＺｎＯ、Ｋ２Ｏ、または、それらの組み合わせを含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のガラス。
【請求項８】
式：０≦Ｋ２Ｏ≦１０、及び、Ｒ２Ｏ＝Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏとしたとき、式：２≦Ｒ２Ｏ≦１３.１を満足することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のガラス。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項に記載のガラスを有することを特徴とする電子デバイス。
【請求項１０】
モル％で、
６５〜８０：ＳｉＯ２
３〜１３：Ａｌ２Ｏ３
０〜５．５：Ｂ２Ｏ３
＞０〜１０：ＭｇＯ
０〜１０：ＣａＯ
０〜１０：ＳｒＯ
１〜９：Ｎａ２Ｏ
０〜＜５：Ｋ２Ｏ
を含むガラスであって、
Ｒ’Ｏ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯとしたとき、式：１≦Ｒ’Ｏ≦１５を満足することを特徴とするガラス。
【請求項１１】
Ｒ２Ｏ＝Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏとしたとき、式：２≦Ｒ２Ｏ≦１３.１を満足することを特徴とする請求項１０に記載のガラス。
【請求項１２】
モル％で、
７０〜７７：ＳｉＯ２
４．５〜１０．５：Ａｌ２Ｏ３
１〜５：Ｂ２Ｏ３
３〜５：ＭｇＯ
１〜５：ＣａＯ
＞０〜５：ＳｒＯ
１．８〜１１．８：Ｎａ２Ｏ
０〜３：ＺｎＯ
０〜６：Ｋ２Ｏ
４．５≦Ｒ’Ｏ≦１２
７≦Ｒ２Ｏ≦１３
を含むガラスであって、
Ｒ’Ｏ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯであり、Ｒ２Ｏ＝Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏであり、  前記ガラスが、緩衝水中放出試験において１０ｐｐｍより大きいＮａ放出及び緩衝水中放出試験において３０ｐｐｍより小さい総［Ｎａ＋Ｋ］放出を有し、式：Ｔｍａｒｇｉｎ＝Ｔｂｒｅａｋｄｏｗｎ−Ｔ３５ｋＰ＞１０℃を満足し、歪点が５６５℃よりも大きいことを特徴とするガラス。
【請求項１３】
モル％で、
６５〜８０：ＳｉＯ２
３〜１３：Ａｌ２Ｏ３
１〜５：Ｂ２Ｏ３
＞０〜１０：ＭｇＯ
１〜１０：ＣａＯ
＞０〜１０：ＳｒＯ
１〜１２：Ｎａ２Ｏ
４．５≦Ｒ’Ｏ≦１２
を含むガラスであって、
Ｒ’Ｏ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯであり、前記ガラスが、緩衝水中放出試験において１０ｐｐｍより大きいＮａ放出及び緩衝水中放出試験において５０ｐｐｍより小さい総［Ｎａ＋Ｋ］放出を有し、式：Ｔｍａｒｇｉｎ＝Ｔｂｒｅａｋｄｏｗｎ−Ｔ３５ｋＰ＞１０℃を満足し、熱膨張係数が６ｐｐｍ／℃より大きく、歪点が５６５℃よりも大きいことを特徴とするガラス。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の説明】
【０００１】
本出願は２０１３年４月２９日に出願された米国仮特許出願第６１／８１７０５２号の米国特許法第１１９条の下の優先権の恩典を主張する。本明細書は上記仮特許出願の明細書の内容に依存し、上記仮特許出現の明細書の内容はその全体が本明細書に参照として含められる。
【技術分野】
【０００２】
実施形態はガラス組成に関し、特に、薄膜太陽電池（ＰＶ）モジュールに有用なガラス組成に関する。
【背景技術】
【０００３】
フュージョン形成プロセスは一般に、多くのエレクトロニクス用途に有用な、例えばエレクトロニクス用途に用いられる基板に有用な、最適な表面及び形状寸法特性をもつ平ガラス、例えばＬＣＤテレビジョン用ディスプレイガラスを生産し、ここで、太陽電池モジュール用の特殊ガラスには高い表面品質が必要である。
【０００４】
太陽電池モジュールは太陽光を電気に変換するために用いられる。今日用いられているかまたは開発中の２つの主要なタイプは、相互に接続された複数枚のシリコンウエハを用いるウエハモジュール及び、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、二セレン化銅インジウムガリウム（ＣＩＧＳ）または薄膜（非晶質または多結晶）シリコンのような、様々な無機物薄膜材料内の１つを用いる薄膜モジュールである。薄膜モジュールのための代表的なパッケージは、ソーダ石灰ガラスのような、ガラス基板、裏面コンタクト、１つまたは複数の、ＣＩＧＳのような、半導体層、前面透明コンタクト層（ＴＣＯ）及び、ガラス基板のような、保護カバー層を有する。モジュールは、縁端シール、金属フレーム及び電気コンタクトをさらに有することができる。
【０００５】
ＰＶ技術を発電産業における既存の発電方法、例えば、水力発電、石炭火力発電、原子力発電、風力発電、等と競合可能にするため、継続的な努力がはらわれている。そうなるためには、製造コスト、変換効率及び効率低下が、対処が必要な設計課題のいくつかである。ソーダ石灰ガラスは、低コストであること及び、ＣＩＧＳ ＰＶ素子の開路電圧をかなり高めることが示されている、ナトリウムを含むという事実のため、一般的なＣＩＧＳ用基板であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、ソーダ石灰ガラスはＰＶモジュールに理想的ではない−ナトリウムの輸送は、制御が困難であり得るし、あまりにも迅速におこるし、あるいは量が多すぎる。さらに、ソーダ石灰ガラスは環境条件によっておこるナトリウム放出問題を有し得る。ソーダ石灰ガラスは、温度及び湿度の環境条件内での時間の経過につれて、ＣＩＧＳ薄膜被着中の空間的に非一様なナトリウム放出が生じる態様で表面の化学的性質が変化する。これらの問題は、剥離問題及び効率低下をおこさせ得る。明らかに、薄膜ＰＶ素子に最適な基板を提供するガラス組成を見いだすことが必要であり、これは未だに満たされていない。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の態様はＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３及びＮａ２Ｏを含むガラスを含み、ガラスは、緩衝水中放出試験において１０ｐｐｍより大きいナトリウム放出及び緩衝水中放出試験において５０ｐｐｍより小さい総［ナトリウム＋カリウム］放出を有し、Ｔｍａｒｇｉｎ＝Ｔｂｒｅａｋｄｏｗｎ−Ｔ３５ｋＰ＞１０℃である。いくつかの実施形態において、［Ｎａ＋Ｋ］放出は３０ｐｐｍより小さい。いくつかの実施形態において、ガラスは６ｐｐｍ/℃より大きい熱膨張係数を有する。いくつかの実施形態において、ガラスは５６５℃より高いひずみ点を有する。いくつかの実施形態において、ガラスは５８５℃より高いひずみ点を有する。いくつかの実施形態において、ガラスは１３０ｋＰより大きい液相粘度を有する。
【０００８】
いくつかの実施形態において、ガラスはさらに、少なくとも１つのアルカリ土類金属酸化物及び、必要に応じて、Ｂ２Ｏ３，ＺｎＯまたはＫ２Ｏを含む。別の実施形態において、ガラスはさらにＢ２Ｏ３及びＫ２Ｏを含む。
【０００９】
別の態様はＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３及びＮａ２Ｏを含むガラスを有する電子デバイスを含み、ガラスは、緩衝水中放出試験において１０ｐｐｍより大きいナトリウム放出及び緩衝水中放出試験において５０ｐｐｍより小さい総［ナトリウム＋カリウム］放出を有し、Ｔｍａｒｇｉｎ＝Ｔｂｒｅａｋｄｏｗｎ−Ｔ３５ｋＰ＞１０℃である。いくつかの実施形態において、デバイスは太陽電池モジュールを含む。
【００１０】
別の態様は、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，Ｎａ２Ｏ，Ｂ２Ｏ３，Ｋ２Ｏ及び少なくとも１つのアルカリ土類金属酸化物を含有するガラスを含み、ガラスは、緩衝水中放出試験において１０ｐｐｍより大きいＮａ放出及び緩衝水中放出試験において５０ｐｐｍより小さい総［Ｎａ＋Ｋ］放出を有し、Ｔｍａｒｇｉｎ＝Ｔｂｒｅａｋｄｏｗｎ−Ｔ３５ｋＰ＞１０℃であり、６ｐｐｍ/℃より大きい熱膨張係数及び５６５℃より高いひずみ点を有する。
【００１１】
別の態様は、モル％で、
６５〜８０：ＳｉＯ２
３〜１３：Ａｌ２Ｏ３
０〜５.５：Ｂ２Ｏ３
＞０〜１０：ＭｇＯ
０〜１０：ＣａＯ
０〜１０：ＳｒＯ
１〜１２：Ｎａ２Ｏ
を含み、Ｒ’Ｏ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯとして、１≦Ｒ’Ｏ≦１５である、ガラスを含む。
【００１２】
いくつかの実施形態において、ガラスは、モル％で、
６５〜８０：ＳｉＯ２
３〜１３：Ａｌ２Ｏ３
０〜５：Ｂ２Ｏ３
２〜７：ＭｇＯ
＞０〜７：ＣａＯ
０〜６：ＳｒＯ
１〜１２：Ｎａ２Ｏ
を含み、４.５≦Ｒ’Ｏ≦１２である。
【００１３】
いくつかの実施形態において、上記のガラスは０≦Ｋ２Ｏ≦１０をさらに含み、Ｒ２Ｏ＝Ｋ２Ｏ＋Ｎａ２Ｏとして、２≦Ｒ２Ｏ≦１３.１である。
【００１４】
いくつかの実施形態において、ガラスは、モル％で、
７０〜７７：ＳｉＯ２
４.５〜１０.５：Ａｌ２Ｏ３
＞０〜５：Ｂ２Ｏ３
３〜５：ＭｇＯ
＞０〜５：ＣａＯ
０〜５：ＳｒＯ
１.８〜１１.８：Ｎａ２Ｏ
＞０〜９：Ｋ２Ｏ
を含み、２.３≦Ｒ２Ｏ≦１３.１及び４.５≦Ｒ’Ｏ≦１２である。
【００１５】
別の態様は上記のガラスの内の１つを有する電子デバイスを含む。いくつかの実施形態において、デバイスは太陽電池モジュールを含む。
【００１６】
別の態様は、モル％で、
６５〜８０：ＳｉＯ２
３〜１３：Ａｌ２Ｏ３
０〜５.５：Ｂ２Ｏ３
＞０〜１０：ＭｇＯ
０〜１０：ＣａＯ
０〜１０：ＳｒＯ
１〜１２：Ｎａ２Ｏ
を含み、Ｒ’Ｏ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯとして、１≦Ｒ’Ｏ≦１５である、ガラスを含み、ガラスは、緩衝水中放出試験において１０ｐｐｍより大きいＮａ放出及び緩衝水中放出試験において５０ｐｐｍより小さい総［Ｎａ＋Ｋ］放出を有する。いくつかの実施形態において、ガラスはＴｍａｒｇｉｎ＝Ｔｂｒｅａｋｄｏｗｎ−Ｔ３５ｋＰ＞１０℃を有する。いくつかの実施形態において、［Ｎａ＋Ｋ］放出は３０ｐｐｍより小さい。いくつかの実施の形態において、ガラスは、６ｐｐｍ／℃より大きい熱膨張係数を有する。いくつかの実施形態において、ガラスは５６５℃より高いひずみ点を有する。いくつかの実施形態において、ガラスは５８５℃より高いひずみ点を有する。いくつかの実施形態において、ガラスは１３０ｋＰより大きい液相粘度を有する。
【００１７】
別の態様は、モル％で、
６５〜８０：ＳｉＯ２
３〜１３：Ａｌ２Ｏ３
０〜５.５：Ｂ２Ｏ３
＞０〜１０：ＭｇＯ
０〜１０：ＣａＯ
０〜１０：ＳｒＯ
１〜１２：Ｎａ２Ｏ
を含み、Ｒ’Ｏ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯとして、１≦Ｒ’Ｏ≦１５である、ガラスを有する電子デバイスを含み、ガラスは、緩衝水中放出試験において１０ｐｐｍより大きいＮａ放出及び緩衝水中放出試験において５０ｐｐｍより小さい総［Ｎａ＋Ｋ］放出を有する。いくつかの実施形態において、ガラスはＴｍａｒｇｉｎ＝Ｔｂｒｅａｋｄｏｗｎ−Ｔ３５ｋＰ＞１０℃を有する。いくつかの実施形態において、デバイスは太陽電池モジュールを含む。
【００１８】
別の態様は、モル％で、
７０〜７７：ＳｉＯ２
４.５〜１０.５：Ａｌ２Ｏ３
＞０〜５：Ｂ２Ｏ３
３〜５：ＭｇＯ
＞０〜５：ＣａＯ
０〜５：ＳｒＯ
１.８〜１１.８：Ｎａ２Ｏ
＞０〜９：Ｋ２Ｏ
を含み、２.３≦Ｒ２Ｏ≦１３.１及び４.５≦Ｒ’Ｏ≦１２である、ガラスを含み、ガラスは、緩衝水中放出試験において１０ｐｐｍより大きいＮａ放出及び緩衝水中放出試験において５０ｐｐｍより小さい総［Ｎａ＋Ｋ］放出を有し、Ｔｍａｒｇｉｎ＝Ｔｂｒｅａｋｄｏｗｎ−Ｔ３５ｋＰ＞１０℃であり、６ｐｐｍ/℃より大きい熱膨張係数及び５６５℃より高いひずみ点を有する。いくつかの実施形態において、ガラスは１３０ｋＰより大きい液相粘度を有する。
【００１９】
別の態様において、上に挙げられたガラス板は≦２０Å、好ましくは≦１０Åの、平均表面粗さ（Ｒａ）を有し、ガラス板は研磨されていない。上に挙げられたガラスを有する太陽電池モジュールの別の態様において、ガラス基板の内の少なくとも１枚は３ｍｍより薄い厚さを有し、ガラス基板は、０.５μｍ/ｃｍ２より小さい、式：Ｗ＝Ｄ/Ｌ２で表されるような、反り変形，Ｗを有する。ここで、Ｄはガラス基板の最大反り（単位：μｍ）であり、Ｌはガラス基板の対角長（単位：ｃｍ）である。
【００２０】
上に挙げられたガラスの別の態様において、少なくとも１枚のガラス板は１.８ｍｍ以下の厚さを有する。上に挙げられたガラスを有する太陽電池モジュールの別の態様において、ガラス板の内の少なくとも１枚は０.５ｍｍ以下の厚さを有する。いくつかの実施形態において、０.５ｍｍ以下の厚さを有するガラス板は、ロールツウロール条件下で処理することができる。上に挙げられたガラスを有する太陽電池モジュールの別の態様において、モジュールは１.５ｍｍより厚い厚さを有するＮａ含有構造ガラス板をさらに有する。上に挙げられたガラスを有する太陽電池モジュールの別の態様において、ガラスは＞０〜１モル％のＣｅＯ２，Ｆｅ２Ｏ３またはＴｉＯ２をさらに含有する。
【００２１】
別の態様において、上に挙げられたガラスを有する太陽電池モジュールは、少なくとも１枚の結晶シリコン太陽電池ウエハを含む気密封止キャビティを形成するため、縁端に沿う、及び第１及び第２の保護層の間の、気密／水密シールをさらに有する。
【００２２】
上記及びその他の態様、利点及び顕著な特徴は以下の詳細な説明、添付図面及び添付される特許請求の範囲から明らかになるであろう。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下の詳細な説明においては、本発明の実施形態の完全な理解を提供するため、多くの特定の詳細が述べられ得る。しかし、本発明の実施形態がこれらの特定な詳細のいくつかまたは全てを用いずに実施され得る状況が当業者には明らかであろう。別の例において、本発明を不必要に曖昧にしないように、既知の特徴またはプロセスは説明されないことがあり得る。さらに、同様のまたは同じ参照数字が共通であるかまたは同様の要素を識別するために用いられ得る。さらに、別途に定められない限り、本明細書に用いられる全ての技術用語及び科学用語は本発明が属する技術分野の一技術者に普通に理解される意味と同じ意味を有する。紛糾が生じた場合、本明細書における定義を含む、本明細書が優先する。
【００２４】
本発明の実施または検証には別の方法が用いられ得るが、いくつかの適する方法及び材料が本明細書に説明される。
【００２５】
開示される方法及び組成に用いることができる、それらとともに用いることができる、それらの準備／作製に用いることができる、またはそれらの実施形態である、材料、化合物、組成及びコンポーネント／成分が開示される。上記及びその他の材料が本明細書に開示され、これらの材料の組合せ、サブセット、相互作用、群、等が開示されている場合、これらの化合物の様々な個別的及び総括的な組合せ及び置換のそれぞれの特定の関係が明示的に開示されていなくとも、本明細書においてそれぞれは特定的に考えられ、説明されていると了解される。
【００２６】
すなわち、一類の置換Ａ，Ｂ及びＣが、また一類の置換Ｄ，Ｅ及びＦも、開示され、組合せ実施形態の一例Ａ−Ｄが開示されていれば、それぞれは個別的及び総括的に考えられている。すなわち、この例においては、組合せＡ−Ｅ，Ａ−Ｆ，Ｂ−Ｄ，Ｂ−Ｅ，Ｂ−Ｆ，Ｃ−Ｄ，Ｃ−Ｅ及びＣ−Ｆのそれぞれも特定的に考えられていて、Ａ，Ｂ及び／またはＣとＤ，Ｅ及び／またはＦ並びに組合せ例Ａ−Ｄの開示により、開示されていると見なされるべきである。同様に、これらのいかなるサブセットまたは組合せも特定的に考えられ、開示されている。すなわち、例えば、Ａ−Ｅ，Ｂ−Ｆ及びＣ−Ｅからなる部分群が、Ａ，Ｂ及び／またはＣとＤ，Ｅ及び／またはＦ並びに組合せ例Ａ−Ｄの開示によって、特定的に考えられていて、開示されていると見なされるべきである。この概念は、開示される構成／組成の作製及び使用の方法における構成／組成のいかなるコンポーネント／成分及び工程も含むがこれらには限定されない、本開示の全ての態様に適用される。すなわち、実施することができる様々な付加工程があれば、そのような付加工程のそれぞれが開示される方法の実施形態のいずれか特定の実施形態または組合せとともに実施することができ、そのような組合せのそれぞれが特定的に考えられていて、開示されていると見なされるべきであると、了解される。
【００２７】
さらに、本明細書に、上限及び下限を含む、数値の範囲が挙げられている場合、特定の状況において別途に言明されない限り、その範囲の端点並びにその範囲内の全ての整数及び少数を含むとされる。ある範囲を定める場合に挙げられる特定の値に本発明の範囲が限定されるとはされていない。さらに、量、濃度あるいはその他の値またはパラメータがある範囲、１つ以上の好ましい範囲または上端の好ましい値と下端の好ましい値のリストとして与えられる場合、これはいかなる上限値または好ましい値といかなる下限値または好ましい値のいかなる対からもなる全ての範囲を、そのような対が個別に開示されているか否かにかかわらず、特定的に開示されていると了解されるべきである。最後に、ある範囲の値または端点を表す際に語「約」が用いられる場合、本開示は挙げられている特定の値または端点を含むと了解されるべきである。
【００２８】
本明細書に用いられるように、語「約」は、大きさ、寸法、配合、パラメータ及びその他の量及び特性値が正確ではないかまたは正確である必要はないが、近似とすることができ、及び／または、許容量、変換係数、丸め、測定誤差等、及び当業者には既知のその他の因子を反映して、所望に応じて、より大きくまたはより小さくなり得ることを意味する。一般に、大きさ、寸法、配合、パラメータ及びその他の量及び特性値は、そのようであると明白に言明されているか否かにかかわらず、「約」または「ほぼ」である。
【００２９】
語「または」は、本明細書に用いられるように、包括的である。さらに詳しくは、句「ＡまたはＢ」は「Ａ，ＢまたはＡとＢの両方」を意味する。排他的な「または」は本明細書によって、例えば、「ＡまたはＢのいずれか」及び「ＡまたはＢの一方」のような表現によって指定される。
【００３０】
名詞は、本発明の要素／素子及びコンポーネント／成分を説明するために用いられる。これらの名詞の使用は、これらの要素／素子またはコンポーネント／成分の内の少なくとも１つが存在することを意味する。本明細書に用いられるように、名詞は、特定の場合に別途に言明されない限り、複数も含む。
【００３１】
実施形態を説明する目的のため、パラメータまたは別の変数の「関数」である変数への本明細書における言及は、その変数が排他的に挙げられたパラメータまたは変数の関数であることを表すとはされていないことに注意されたい。むしろ、上げられたパラメータの「関数」である変数への本明細書における言及は、その変数が単一のパラメータまたは複数のパラメータの関数であり得るように、無制約とされる。
【００３２】
「好ましくは」、「普通に」及び「一般に」のような語は、本明細書に用いられる場合、特許請求される本発明の範囲を限定するため、あるいは特許請求される本発明の構造または機能にある特徴が必須であるか、肝要であるかまたは重要であることさえも意味するためには用いられていないことに注意されたい。むしろ、これらの語は、本開示の実施形態の態様を識別すること及び、本開示の特定の実施形態に用いられても用いられなくとも差し支えない、代わりのまたは追加の特徴を強調することが意図されているに過ぎない。
【００３３】
１つ以上の特許請求項が語「〜を特徴とする(wherein)」を転換句として用いていることに注意されたい。本発明を定める目的のため、この語は構造の一連の特徴の叙述を導入するために用いられる無制約の転換句として特許請求項に導入されており、より普通に用いられる無制約の前置句「含む」と同様の態様で解されるべきであることに注意されたい。
【００３４】
本発明のガラス組成を作製するために用いられる原材料及び／または装置の結果として、意図的に添加されるのではないいくつかの不純物または成分が最終ガラス組成に存在し得る。そのような材料はガラス組成内に少量で存在し、本明細書においては「混入材料」と称される。
【００３５】
本明細書に用いられるように、０モル％の化合物を有するガラス組成は、その化合物、分子または元素が組成に意図的に加えられてはいないが、それでも組成はその化合物を一般に混入または痕跡レベルの量で含み得ることを意味すると定義される。同様に、「無鉄」、「無アルカリ土類金属」、「無重金属」等は、化合物、分子または元素が組成に意図的に加えられてはいないが、それでも組成は鉄、アルカリ土類金属または重金属等を、ただしほぼ混入または痕跡レベルの量で、含み得ることを意味すると定義される。
【００３６】
本明細書に説明されるガラスは、ナトリウム含有アルミノケイ酸ガラス（または、Ｂ２Ｏ３が存在すればアルミノホウケイ酸ガラス）として包括的に説明され、ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３及びＮａ２Ｏを含有する。ガラスはさらに、ＭｇＯ，ＢａＯ，ＳｒＯまたはＣａＯのような、アルカリ土類金属塩を、またＫ２Ｏ，Ｂ２Ｏ３及び、以下で説明されるような、多くのその他の成分も、含有することができる。いくつかの実施形態において、ガラスは指定された量のナトリウムを放出するように設計されている（本明細書に用いられるように、語「ナトリウム」または「Ｎａ」は、ナトリウムイオン、ナトリウム金属、ナトリウム酸化物を、その他のナトリウム含有材料とともに含む。さらに、本明細書に用いられるように、「ナトリウム」の放出または拡散はガラス内のナトリウム金属、ナトリウム酸化物またはその他のナトリウム含有材料の移動をともなうナトリウムイオンの移動を称し、そのようなナトリウムイオンの移動を含む）。これは、いくつかの実施形態において、ＣＩＧＳ薄膜のような、半導体薄膜で利用される。いくつかの実施形態において、ガラスの設計は組成の成分及びそれらの相対量を組み入れた計算に基づくナトリウム放出のモデル化によって最適化された。そのようなモデルにより、薄膜系に適切な放出または拡散の速度を与えるガラス組成のターゲット限定設計が可能になった。
【００３７】
ＣＩＧＳ薄膜内へのナトリウム拡散が電池効率を向上させることが示されている。本明細書に説明される、ナトリウムを含有するアルミノケイ酸ガラス及びアルミノホウケイ酸ガラスは薄膜太陽電池用途に特に有用である。さらに詳しくは、これらのガラスは、電池効率の最適化に必要なナトリウムの内の少なくともいくらかが基板ガラスから得られることになるＣＩＧＳ太陽電池モジュールにおける使用に理想的である。これらのプロセスにおいて、効率を高めるため、最小量のナトリウムがガラスからＣＩＧＳ膜内に放出されなければならないが、放出ナトリウム量が多すぎるとガラス基板への劣った膜接着のような問題をプロセスに生じさせ得るから、放出ナトリウム量は理想的には厳密に制御されるべきである。さらに、最適ＣＩＧＳ基板はＣＩＧＳ層との熱膨張不整合を軽減するに十分に高いＣＴＥを有するべきであり、より薄い基板及び／またはより高い処理温度の使用を可能にするに十分に高いひずみ点を有するべきである。
【００３８】
したがって、本明細書に説明されるガラスは、（以下で定義される）「緩衝水中放出」試験で測定されるような制御されたナトリウム放出率、ＣＩＧＳ薄膜に密に整合されたＣＴＥ、または高温処理を可能にするに十分に高いひずみ点を有する。さらに、ガラスは（粘度が４００Ｐである温度で定められるような）融解温度を妥当な温度に保つことによって製造容易性を維持するように設計される。本明細書に説明されるガラスは多くのプロセスのいずれによるガラス板の形成にも理想的であるが、特に、１３０ｋＰをこえるガラス液相粘度が必要になる、フュージョンプロセスでのガラス板の形成に理想的である。最後に、ガラスはフュージョンプロセスによる形成に理想的であるだけでなく、フュージョンプロセスによる形成に用いられる従来材料である、ジルコンアイソパイプと完全に適合する。
【００３９】
ＳｉＯ２は、ガラスの配合に含められる酸化物であり、ガラスのネットワーク構造を安定化するために機能する。いくつかの実施形態において、ガラス組成は６５〜約８０モル％のＳｉＯ２を含む。いくつかの実施形態において、ガラス組成は７０〜約７７モル％のＳｉＯ２を含む。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約６５から約８０モル％、約６５から約７７モル％、約６５から約７５モル％、約６５から約７０モル％、約６８から約８０モル％、約６８から約７７モル％、約６５から約７５モル％、約６８から約７０モル％、約７０から約８０モル％、約７０から約７７モル％、約７０から約７５モル％、約７５から約８０モル％、約７５から約７７モル％、約７７から約８０モル％のＳｉＯ２を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約６５，６６，６７，６８，６９，７０，７１，７２，７３，７４，７５，７６，７７，７８，７９または８０モル％のＳｉＯ２を含む。
【００４０】
Ａｌ２Ｏ３は、ａ）可能な最低の液相温度の維持、ｂ）熱膨張係数の低下またはｃ）ひずみ点の上昇を与えることができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は約３から約１３モル％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は約４.５から約１０.５モル％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約３から約１３モル％、約３から約１１.５モル％、約３から約１０.５モル％、約３から約９モル％、約３から約５モル％、約５から約１３モル％、約５から約１１.５モル％、約５から約１０.５モル％、約５から約９モル％、約９から約１３モル％、約９から約１１.５モル％、約９から約１０.５モル％、約１０.５から約１３モル％、約１０.５から約１１.５モル％または約１１.５から約１３モル％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約３，３.５，４，４.５，５，５.５，６，７，８，９，９．５，１０，１０.５，１１，１１.５，１２，１２.５または１３モル％のＡｌ２Ｏ３を含むことができる。
【００４１】
先述したように、ガラス組成は薄膜半導体のためのソースとしてナトリウムを含む。ナトリウム含有量は、接着またはその他の問題をおこさない触媒効果の適切なバランスを可能にするため、ガラス組成内で一意的に調整される。いくつかの実施形態において、ガラスは約１から約１２モル％のＮａ２Ｏを含むことができる。別の実施形態において、ガラスは約１.８から約１１.８モル％のＮａ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約１から約１２モル％、約１から約１１.８モル％、約１から約１１モル％、約１から約１０.５モル％、約１から約１０モル％、約１から約９モル％、約１から約８モル％、約１から約７モル％、約１から約６.５モル％、約１から約６モル％、約１から約５.５モル％、約１から約５モル％、約１から約４モル％、約１から約３モル％、約１から約１.８モル％、約１.８から約１２モル％、約１.８から約１１.８モル％、約１.８から約１１モル％、約１.８から約１０.５モル％、約１.８から約１０モル％、約１.８から約９モル％、約１.８から約８モル％、約１.８から約７モル％、約１.８から約６.５モル％、約１.８から約６モル％、約１.８から約５.５モル％、約１.８から約５モル％、約１.８から約４モル％、約１.８から約３モル％、約３から約１２モル％、約３から約１１.８モル％、約３から約１１モル％、約３から約１０.５モル％、約３から約１０モル％、約３から約９モル％、約３から約８モル％、約３から約７モル％、約３から約６.５モル％、約３から約６モル％、約３から約５.５モル％、約３から約５モル％、約３から約４モル％、約４から約１２モル％、約４から約１１.８モル％、約４から約１１モル％、約４から約１０.５モル％、約４から約１０モル％、約４から約９モル％、約４から約８モル％、約４から約７モル％、約４から約６.５モル％、約４から約６モル％、約４から約５.５モル％、約４から約５モル％、約５から約１２モル％、約５から約１１.８モル％、約５から約１０.５モル％、約５から約１０モル％、約５から約９モル％、約５から約８モル％、約５から約７モル％、約５から約６.５モル％、約５から約６モル％、約５から約５.５モル％、約５.５から約１２モル％、約５.５から約１１.８モル％、約５.５から約１０.５モル％、約５.５から約１０モル％、約５.５から約９モル％、約５.５から約８モル％、約５.５から約７モル％、約５.５から約６.５モル％、約５.５から約６モル％、約６から約１２モル％、約６から約１１.８モル％、約６から約１０.５モル％、約６から約１０モル％、約６から約９モル％、約６から約８モル％、約６から約７モル％、約６.５から約１２モル％、約６.５から約１１.８モル％、約６.５から約１０.５モル％、約６．５から約１０モル％、約６.５から約９モル％、約６.５から約８モル％、約６.５から約７モル％、約７から約１２モル％、約７から約１１.８モル％、約７から約１０.５モル％、約７から約１０モル％、約７から約９モル％、約７から約８モル％、約８から約１２モル％、約８から約１１.８モル％、約８から約１０.５モル％、約８から約１０モル％、約８から約９モル％、約９から約１２モル％、約９から約１１.８モル％、約９から約１０.５モル％、約９から約１０モル％、約���０から約１２モル％、約１０から約１１.８モル％、約１０から約１０.５モル％、約１０.５から約１２モル％、約１０.５から約１１.８モル％または約１１.８から約１２モル％のＮａ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスは、約１，１.８，２，３，４，４.５，５，５.５，６，６.５，７，８，９，１０，１０.５，１１，１１.８，１２モル％のＮａ２Ｏを含むことができる。
【００４２】
Ｂ２Ｏ３はガラスを軟化し、ガラスの融解を容易にするためのフラックスとして用いられ得る。Ｂ２Ｏ３は非架橋酸素原子（ＮＢＯ）と反応して、ＢＯ４四面体の形成によってＮＢＯを架橋酸素原子に転換することもでき、これは脆弱なＮＢＯの数を最小化することでガラスの靱性を高める。Ｂ２Ｏ３はガラスの硬度も低め、これは、より高い靱性と組み合わされると、脆性を減じ、よって、太陽電池用途に用いられる基板について有利であり得る、機械的に耐久性のあるガラスが得られる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は０から約５モル％のＢ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、０より多く、約５モル％までのＢ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、０から約５モル％、０から約４モル％、０から約３モル％、０から約２モル％、０から約１モル％、＞０から約５モル％、＞０から約４モル％、＞０から約３モル％、＞０から約２モル％、＞０から約１モル％、約１から約５モル％、約１から約４モル％、約１から約３モル％、約１から約２モル％、約２から約５モル％、約２から約４モル％、約２から約３モル％、約３から約５モル％、約３から約４モル％または約４から約５モル％のＢ２Ｏ３を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約０，＞０，１，２，３，４または５モル％のＢ２Ｏ３を含むことができる。
【００４３】
ＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ及びＢａＯは、ガラスからのナトリウムの放出を抑制し、液相粘度を調整し、ひずみ点を高めるために用いることができる。さらに、アルカリ土類金属酸化物は、高温におけるガラスの粘度を低め、低温におけるガラスの粘度を高めるに有効であり、ガラスの融解特性の改善に有用であり得る。しかし、過剰な量のＭｇＯ及びＣａＯのいずれもが用いられると、ガラスが相分離及び失透する傾向が高まる。本明細書に定義されるように、Ｒ’Ｏはモル％のＭｇＯ，ＣａＯ，ＳｒＯ及びＢａＯを含む。いくつかの実施形態において、ガラス組成は約１から約１５モル％のＲ’Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は約４.５から約１２モル％のＲ’Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約１から約１５モル％、約１から約１３モル％、約１から約１２モル％、約１から約１０モル％、約１から約８モル％、約１から約６モル％、約１から約４.５モル％、約４.５から約１５モル％、約４.５から約１３モル％、約４.５から約１２モル％、約４.５から約１０モル％、約４.５から約８モル％、約４.５から約６モル％、約６から約１５モル％、約６から約１３モル％、約６から約１２モル％、約６から約１０モル％、約６から約８モル％、約８から約１５モル％、約８から約１３モル％、約８から約１２モル％、約８から約１０モル％、約１０から約１５モル％、約１０から約１３モル％、約１０から約１２モル％、約１２から約１５モル％、約１２から約１３モル％または約１３から約１５モル％のＲ’Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約３，４，４.５，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４または１５モル％のＲ’Ｏを含むことができる。
【００４４】
いくつかの実施形態において、ＭｇＯはひずみ点を維持しながら高温粘度を低めるためにガラスに添加することができる。ＭｇＯは他のアルカリ土類化合物（例えば、ＣａＯ，ＳｒＯ及びＢａＯ）とともに用いられる場合に、融解温度を低め、ひずみ点を高め、あるいはＣＴＥを調節するに有用である。いくつかの実施形態において、ガラスは＞０から約１０モル％のＭｇＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は約２から約７モル％のＭｇＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は約３から約５モル％のＭｇＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、＞０から約１０モル％、＞０から約９モル％、＞０から約８モル％、＞０から約７モル％、＞０から約６モル％、＞０から約５モル％、＞０から約４モル％、＞０から約３モル％、＞０から約２モル％、＞０から約１モル％、約１から約１０モル％、約１から約９モル％、約１から約７モル％、約１から約５モル％、約１から約４モル％、約１から約３モル％、約１から約２モル％、約２から約１０モル％、約２から約９モル％、約２から約７モル％、約２から約５モル％、約２から約４モル％、約２から約３モル％、約３から約１０モル％、約３から約８モル％、約３から約７モル％、約３から約５モル％、約３から約４モル％、約４から約１０モル％、約４から約８モル％、約４から約７モル％、約４から約５モル％、約５から約１０モル％、約５から約９モル％、約５から約７モル％、約７から約１０モル％、約７から約９モル％または約９から約１０モル％のＭｇＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、０，＞０，１，２，３，４，５，６，７，８，９または１０モル％のＭｇＯを含むことができる。
【００４５】
いくつかの実施形態において、ＣａＯは、ナトリウム放出を抑制する、ひずみ点を高める、密度を低める、または融解温度を低めることができる。より一般には、ＣａＯはいくつかの生じ得る失透相、特にアノーサイト（ＣａＡｌ２Ｓｉ２Ｏ８）の成分になることができ、この相は同様のナトリウム相のアルバイト（ＮａＡｌＳｉ３Ｏ８）との完全な固溶体を有する。ＣａＯ源には、安価な材料の、石灰岩があり、ある程度までは量及び低コストが要件になるから、いくつかの実施形態において、ＣａＯの含有量を他のアルカリ土類酸化物に対して妥当な範囲で達成され得る限り高くすることが有用であり得る。いくつかの実施形態において、ガラス組成は０から約１０モル％のＣａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は＞０から約１０モル％のＣａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は＞０から約６モル％のＣａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は＞０から約５モル％のＣａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、０から約１０モル％、０から約８モル％、０から約６モル％、０から約５モル％、０から約４モル％、０から３モル％、０から２モル％、０から約１モル％、＞０から約１０モル％、＞０から約８モル％、＞０から約６モル％、＞０から約５モル％、＞０から約４モル％、＞０から３モル％、＜０から２モル％、＞０から約１モル％、１から約１０モル％、約１から約８モル％、約１から約６モル％、約１から約５モル％、約１から約４モル％、約１から３モル％、約１から２モル％、約２から約１０モル％、約２から約８モル％、約２から約６モル％、約２から約５モル％、約２から約４モル％、約２から３モル％、約３から約１０モル％、約３から約８モル％、約３から約６モル％、約３から約５モル％、約３から約４モル％、約４から約１０モル％、約４から約８モル％、約４から約６モル％、約４から約５モル％、約５から約１０モル％、約５から約８モル％、約５から約６モル％、約６から約１０モル％、約６から約８モル％または約８から約１０モル％のＣａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約０，＞０，１，２，３，４，５，６，７，８，９または１０モル％のＣａＯを含むことができる。
【００４６】
いくつかの実施形態において、ガラスは０から１０モル％のＳｒＯを含むことができる。ＳｒＯはナトリウム放出を抑制することができる。さらに、ＳｒＯはより高い熱膨張係数に寄与することができ、液相温度、したがって液相粘度を改善するためにＳｒＯとＣａＯの相対比を操作することができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は０から約１０モル％のＳｒＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は０から約６モル％のＳｒＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は０から約５モル％のＳｒＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は＞０から約４モル％のＳｒＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、０から約１０モル％、０から約８モル％、０から約６モル％、０から約５モル％、０から約４モル％、０から３モル％、０から２モル％、０から約１モル％、＞０から約１０モル％、＞０から約８モル％、＞０から約６モル％、＞０から約５モル％、＞０から約４モル％、＞０から３モル％、＞０から２モル％、＞０から約１モル％、１から約１０モル％、約１から約８モル％、約１から約６モル％、約１から約５モル％、約１から約４モル％、約１から３モル％、約１から２モル％、約２から約１０モル％、約２から約８モル％、約２から約６モル％、約２から約５モル％、約２から約４モル％、約２から３モル％、約３から約１０モル％、約３から約８モル％、約３から約６モル％、約３から約５モル％、約３から約４モル％、約４から約１０モル％、約４から約８モル％、約４から約６モル％、約４から約５モル％、約５から約１０モル％、約５から約８モル％、約５から約６モル％、約６から約１０モル％、約６から約８モル％または約８から約１０モル％のＳｒＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約０，＞０，１，２，３，４，５，６，７，８，９または１０モル％のＳｒＯを含むことができる。
【００４７】
ＢａＯはナトリウム放出を抑制することができ、ガラス密度を高めることもできる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は０から約１０モル％のＢａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は０から約６モル％のＢａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は０から約５モル％のＢａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は＞０から約４モル％のＢａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、０から約１０モル％、０から約８モル％、０から約６モル％、０から約５モル％、０から約４モル％、０から３モル％、０から２モル％、０から約１モル％、＞０から約１０モル％、＞０から約８モル％、＞０から約６モル％、＞０から約５モル％、＞０から約４モル％、＞０から３モル％、＞０から２モル％、＞０から約１モル％、１から約１０モル％、約１から約８モル％、約１から約６モル％、約１から約５モル％、約１から約４モル％、約１から３モル％、約１から２モル％、約２から約１０モル％、約２から約８モル％、約２から約６モル％、約２から約５モル％、約２から約４モル％、約２から３モル％、約３から約１０モル％、約３から約８モル％、約３から約６モル％、約３から約５モル％、約３から約４モル％、約４から約１０モル％、約４から約８モル％、約４から約６モル％、約４から約５モル％、約５から約１０モル％、約５から約８モル％、約５から約６モル％、約６から約１０モル％、約６から約８モル％または約８から約１０モル％のＢａＯを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約０，＞０，１，２，３，４，５，６，７，８，９または１０モル％のＢａＯを含むことができる。
【００４８】
一般に、アルカリ陽イオンはＣＴＥを急峻に高めることができるが、ひずみ点を低めることもでき、どれだけ添加されるかに依存して、融解温度を高めることができる。ＣＴＥを高めるに最も効果が小さいアルカリ酸化物はＬｉ２Ｏであり、ＣＴＥを高めるに最も効果が大きいアルカリ酸化物はＣｓ２Ｏである。いくつかの実施形態において、ガラス組成は約１から約１３.1モル％のＲ２Ｏを含むことができる。ここでＲは、アルカリ陽イオンＮａ及びＫの内の１つ以上である。いくつかの実施形態において、ガラス組成は約２から約１３.1モル％のＲ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は約２.３から約１３.1モル％のＲ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は１から約１８モル％のＭ２Ｏを含むことができる。ここでＭはアルカリ陽イオン、Ｎａ，Ｌｉ，Ｋ，Ｒｂ及びＣｓの内の１つ以上である。いくつかの実施形態において、Ｒ２ＯまたはＭ２ＯはＮａ２Ｏを極微量しか含むことができない。いくつかの実施形態において、Ｒ２ＯまたはＭ２ＯはＫ２Ｏを極微量しか含むことができない。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約２から約１３.1モル％、約２から約１２モル％、約２から約１１モル％、約２から約１０モル％、約２から約７モル％、約２から約５モル％、約２から約４モル％、約２から約３モル％、約２.３から約１３.１モル％、約２.３から約１２モル％、約２.３から約１１モル％、約２.３から約１０モル％、約２.３から約７モル％、約２.３から約５モル％、約２.３から約４モル％、約２.３から約３モル％、約３から約１３.1モル％、約３から約１２モル％、約３から約１１モル％、約３から約１０モル％、約３から約７モル％、約３から約５モル％、約３から約４モル％、約４から約１３.1モル％、約４から約１２モル％、約４から約１１モル％、約４から約１０モル％、約４から約７モル％、約４から約５モル％、約５から約１３.1モル％、約５から約１２モル％、約５から約１１モル％、約５から約１０モル％、約５から約７モル％、約７から約１３.1モル％、約７から約１２モル％、約７から約１１モル％、約７から約１０モル％、約１０から約１３.1モル％、約１０から約１２モル％、約１０から約１１モル％、約１１から約１３.1モル％、約１１から約１２モル％または約１２から約１３.1モル％のＲ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２または１３.１モル％のＲ２Ｏを含むことができる。
【００４９】
いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約１から約１８モル％、約１から約１６モル％、約１から約１４モル％、約１から約１０モル％、約１から約７モル％、約１から約５モル％、約１から約３モル％、約３から約１８モル％、約３から約１６モル％、約３から約１４モル％、約３から約１０モル％、約３から約７モル％、約３から約５モル％、約５から約１８モル％、約５から約１６モル％、約５から約１４モル％、約５から約１０モル％、約５から約７モル％、約７から約１８モル％、約７から約１６モル％、約７から約１４モル％、約７から約１０モル％、約１０から約１８モル％、約１０から約１６モル％、約１０から約１４モル％、約１４から約１８モル％、約１４から約１６モル％または約１６から約１８モル％のＭ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約１，２，３，４，５，６，７，８，９，１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７，または１８モル％のＭ２Ｏを含むことができる。
【００５０】
カリウムは本明細書に説明される組成に見ることができ、ナトリウムとよく似て、かなりの易動度を有することができ、ガラスから流れ出ることができる。いくつかの実施形態において、Ｋ２Ｏは、ＣＴＥ及びひずみ点を高めるため、あるいはナトリウム放出の抑制を保持するために存在する。いくつかの実施形態において、ガラスは０から約１０モル％のＫ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、０より多く、約９モル％までのＫ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は約０.５から約９モル％のＫ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、０から約１０モル％、０から約８モル％、０から約６モル％、０から約５モル％、０から約４モル％、０から３モル％、０から２モル％、０から約１モル％、＞０から約１０モル％、＞０から約８モル％、＞０から約６モル％、＞０から約５モル％、＞０から約４モル％、＞０から３モル％、＞０から２モル％、＞０から約１モル％、１から約１０モル％、約１から約８モル％、約１から約６モル％、約１から約５モル％、約１から約４モル％、約１から３モル％、約１から２モル％、約２から約１０モル％、約２から約８モル％、約２から約６モル％、約２から約５モル％、約２から約４モル％、約２から３モル％、約３から約１０モル％、約３から約８モル％、約３から約６モル％、約３から約５モル％、約３から約４モル％、約４から約１０モル％、約４から約８モル％、約４から約６モル％、約４から約５モル％、約５から約１０モル％、約５から約８モル％、約５から約６モル％、約６から約１０モル％、約６から約８モル％または約８から約１０モル％のＫ２Ｏを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約０，＞０，１，２，３，４，５，６，７，８，９または１０モル％のＫ２Ｏを含むことができる。
【００５１】
いくつかの実施形態において、ガラスはさらに化学清澄剤を含む。そのような清澄剤にはＳｎＯ２，Ａｓ２Ｏ３，Ｓｂ２Ｏ３，Ｆ，Ｃｌ及びＢｒがあるが、これらには限定されない。いくつかの実施形態において、化学清澄剤の濃度は、３，２，１または０.５モル％ないしさらに少ないレベルに保たれる。化学清澄剤は、ＣｅＯ２，Ｆｅ２Ｏ３及びその他の、ＭｎＯ２のような、遷移金属の酸化物も含むことができる。これらの酸化物は、ガラス内のそれぞれの最終原子価状態における可視吸収によってガラスに色を着けることができ、したがって、これらの濃度は、０.５，０.４，０.３または０.２モル％ないしさらに少ないレベルに保たれる。
【００５２】
Ａｓ２Ｏ３はＡＭＬＣＤガラスに対して有効な高温清澄剤であり、本明細書に説明されるいくつかの態様において、Ａｓ２Ｏ３は、その優れた清澄化特性のため、清澄化に用いられる。しかし、Ａｓ２Ｏ３は有毒であり、ガラス製造プロセス中に特別な取扱いが必要である。したがって、いくつかの態様において、清澄化は実質的な量のＡｓ２Ｏ３を用いずに実施される。すなわち、完成ガラスはＡｓ２Ｏ３を多くとも０.０５モル％しか有していない。一態様において、ガラスの清澄化にＡｓ２Ｏ３が意図的に用いられることはない。そのような場合、完成ガラスは一般に、バッチ材料及び／またはバッチ材料の融解に用いられる装置に存在する汚染物の結果として、多くとも０.００５モル％のＡｓ２Ｏ３を有するであろう。
【００５３】
Ａｓ２Ｏ３ほどの毒性はないが、Ｓｂ２Ｏ３も有毒であり、特別な取扱いが必要である。さらに、Ｓｂ２Ｏ３は、清澄剤として、Ａｓ２Ｏ３またはＳｎＯ２を用いるガラスに比較して、密度を高め、ＣＴＥを高め、アニール点を低める。したがって、いくつかの態様において、清澄化は実質的な量のＳｂ２Ｏ３を用いずに実施される。すなわち、完成ガラスはＳｂ２Ｏ３を多くとも０.０５モル％しか有していない。別の態様において、ガラスの清澄化にＳｂ２Ｏ３が意図的に用いられることはない。そのような場合、完成ガラスは一般に、バッチ材料及び／またはバッチ材料の融解に用いられる装置に存在する汚染物の結果として、多くとも０.００５モル％のＳｂ２Ｏ３を有するであろう。
【００５４】
Ａｓ２Ｏ３清澄化及びＳｂ２Ｏ３清澄化に比較して、スズ清澄化（すなわち、ＳｎＯ２清澄化）は有効性が劣るが、ＳｎＯ２は、既知の有害な特性を全く有していない、遍在する材料である。スズ清澄化は単独で、あるいは、望ましければ他の清澄化手法と組み合わせて用いることができる。例えば、スズ清澄化はハロゲン化物清澄化、例えば臭素清澄化と組み合わせることができる。他の可能な組合せには、スズ清澄化に加えて、硫酸塩、硫化物、酸化セリウム、機械的バブリング及び／または真空清澄化があるが、これらには限定されない。これらの他の清澄化手法は単独で用い得ると考えられる。米国特許第５７８５７２６号、同第６１２８９２４号、同第５８２４１２７号及び、同時係属の、米国特許出願第１１／１１６６６９号の各明細書は無ヒ素ガラスを作製するための方法を開示している。これらの明細書は全てそれぞれの全体が本明細書に参照として含められる。米国特許第７６９６１１３号の明細書は、気体包有物を最小限に抑えるために鉄及びスズを用いる、無ヒ素ガラス及び無アンチモンガラスを製造するためのプロセスを開示している。この明細書はその全体が本明細書に参照として含められる。
【００５５】
ガラスは、酸化スズ電極を用いるジュール融解の結果として、スズ含有材料、例えば、ＳｎＯ２，ＳｎＯ，ＳｎＣＯ３，ＳｎＣ２Ｏ２，等のバッチ添加により、または、様々な物理的、融解及び形成属性を調節するための作用剤としてのＳｎＯ２の添加により、ＳｎＯ２も含むことができる。ガラスは、０から約３モル％、０から約２モル％、０から約１モル％、０から０.５モル％または０から０.１モル％のＳｎＯ２を含むことができる。
【００５６】
いくつかの実施形態において、ガラスはＳｂ２Ｏ３，Ａｓ２Ｏ３またはこれらの組合せを実質的に含まないでいることができる。例えば、ガラスはＳｂ２Ｏ３，Ａｓ２Ｏ３またはこれらの組合せを０.０５重量％以下で含むことができ、ガラスはＳｂ２Ｏ３，Ａｓ２Ｏ３またはこれらの組合せをゼロ重量％で含むことができ、あるいは、例えば意図的に添加されたＳｂ２Ｏ３，Ａｓ２Ｏ３またはこれらの組合せを含まないでいることができる。
【００５７】
さらなる利点を与えるため、別の成分をガラス組成に組み入れることができる。例えば、様々な物理的、融解及び形成属性を調節するために別の成分を添加することができる。いくつかの実施形態において、ガラスは紫外光吸収材として有用な１つ以上の化合物を含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスは３モル％以下の、ＴｉＯ２，ＭｎＯ，ＺｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５，ＭｏＯ３，Ｔａ２Ｏ５，ＷＯ３，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３，ＨｆＯ２，ＣｄＯ，Ｆｅ２Ｏ３，ＣｅＯ２またはこれらの組合せを含むことができる。いくつかの実施形態において、ガラスは、０から約３モル％、０から約２モル％、０から約１モル％、０から０.５モル％、０から０.１モル％、０から０.０５モル％または０から０.０１モル％のＴｉＯ２，ＭｎＯ，ＺｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５，ＭｏＯ３，Ｔａ２Ｏ５，ＷＯ３，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３，ＨｆＯ２，ＣｄＯ，ＳｎＯ２，Ｆｅ２Ｏ３，ＣｅＯ２，Ａｓ２Ｏ３，Ｓｂ２Ｏ３またはこれらの組合せを含むことができる。いくつかの組合せにおいて、ガラスは、０から約３モル％、０から約２モル％、０から約１モル％または０から約０.５モル％のＴｉＯ２を含むことができる。
【００５８】
ガラスは、いくつかの実施形態にしたがい、市販のガラスに一般に見られる汚染物をさらに含むことができる。さらに、またはあるいは、ガラス組成の融解特性または形成特性を犠牲にせずに、他のガラス成分への調節とは無関係に、様々な他の酸化物（例えば、ＴｉＯ２，ＭｎＯ，ＺｎＯ，Ｎｂ２Ｏ５，ＭｏＯ３，Ｔａ２Ｏ５，ＷＯ３，ＺｒＯ２，Ｙ２Ｏ３，Ｌａ２Ｏ３，Ｐ２Ｏ５，等）を添加することができる。ガラスが、いくつかの実施形態にしたがい、そのような他の酸化物をさらに含む場合、そのような他の酸化物のそれぞれは一般に約３モル％、約２モル％、約１モル％、約０.５モル％、約０.２５モル％または約０.１モル％をこえない量で存在し、これらの総組合せ濃度は一般に、約４モル％以下、約３モル％以下、約２モル％以下、約１モル％以下、約０.５モル％以下または約０.２５モル％以下である。いくつかの状況において、用いられる量が組成を上述した範囲の外に出さない限り、より多くの量を用いることができる。ガラスは、いくつかの実施形態にしたがい、バッチ材料に付随する様々な汚染物及び／またはガラスの作製に用いられる融解、清澄化及び／または形成装置によってガラスに導入される様々な汚染物（例えば、ＺｒＯ２）を含むことができる。
【００５９】
表１はガラスの例をガラス特性とともに示す。数値（例えば、量、温度、等）に関して正確さを保証するための努力はしたが、いくらかの誤差及び偏差は考慮されるべきである。別途に示されない限り、温度は℃単位であるか、または室温であり、圧力は大気圧またはその近傍である。組成自体は酸化物ベースのモル％で与えられ、１００％に規格化されている。反応条件、例えば、成分濃度、温度、圧力及びその他の、説明されるプロセスから得られる製品の純度及び収率を最適化するために用いられ得る、その他の反応範囲及び条件の数多くの変形及び組合せがある。そのようなプロセス条件の最適化には、妥当で日常的な実験しか必要ではないであろう。
【００６０】
表１に示されるガラス特性はガラス技術で通常の手法にしたがって決定した。すなわち、Ｔｓｔｒ(℃)は、ビームベンディングまたはファイバ延伸によって測定されるような、粘度が１０１４.７Ｐに等しいときのひずみ点である。線膨張係数（ＣＴＥ）は、２５〜３００℃の温度範囲にかけてＡＳＴＭ Ｅ２２８-８５を用いて測定し、×１０−７/℃単位で表わしている。アニール点は℃単位で表され、ファイバ延伸法（ＡＳＴＭ Ｃ３３６）から決定した。ｇ/ｃｍ３単位の密度はアルキメデス法（ＡＳＴＭ Ｃ６９３）によって測定した。（ガラス融液が４００ポアズの粘度を示す温度として定義される）℃単位の融解温度は回転円柱粘度測定法（ＡＳＴＭ Ｃ９６５-８１）によって測定した高温粘度へのフルヒャー(Fulcher)式フィッティングを用いて計算した。
【００６１】
Ｔｌｉｑ(℃)は液相温度−標準勾配ボート液相測定（ＡＳＴＭ Ｃ８２９-８１）において最初の結晶が見られる温度−である。これは、粉砕したガラス粒子を白金ボートに入れる工程、温度勾配領域を有する炉内にボートを置く工程、ボートを適切な温度領域で２４時間加熱する工程、及びガラス内部に結晶が現れる最高温度を顕微鏡検査によって決定する工程を含む。さらに詳しくは、ガラス試料を一体でＰｔボートから取り出し、Ｐｔ及び空気界面に接して、試料内部に、形成された結晶の位置及び性質を識別するため、偏光顕微鏡を用いて検査する。炉の温度勾配は非常によくわかっているから、温度対位置は十分よく、５〜１０℃以内で、推定することができる。試料内部に結晶が見られる温度が（対応する試験時間に対する）ガラスの液相を表すとされる。より緩やかに成長する相を見るため、より長い時間（例えば、７２時間）かけて試験を行うこともある。ポアズ単位の液相粘度は液相温度及びフルヒャー式の係数から決定した。
【００６２】
ジルコンアイソパイプ内のジルコンが分解してジルコニア及びシリカを形成する温度は本明細書において「分解温度」または「Ｔｂｒｅａｋｄｏｗｎ」と称される。この温度がアイソパイプに見られるいかなる温度よりも高ければ、フュージョンドローガラス内のジルコニア包有物（「フュージョンラインジルコニア」とも称される）の問題はおこらないであろう。フュージョンは基本的に等粘性プロセスであるから、ガラスが受ける最高温度はガラスの特定の粘度に対応する。技術上既知の標準フュージョンドロー作業において、この粘度は約３５０００ポアズ（「３５ｋポアズ」または「３５ｋＰ」）であるが、アイソパイプが初めにガラスで濡らされている短い時間の間、粘度は１６０００ポアズほどに低くなり得る。発明者等は分解温度と３５０００ポアズの粘度に対応する温度の間の差を、分解余裕Ｔｍａｒｇｉｎと定義する。すなわち：
Ｔｍａｒｇｉｎ＝Ｔｂｒｅａｋｄｏｗｎ−Ｔ３５ｋＰ
である。ここで、Ｔ３５ｋＰはガラスの粘度が３５０００ポアズにある温度である。
【００６３】
分解余裕Ｔｍａｒｇｉｎが負であれば、ジルコンが分解してアイソパイプのどこかの場所にジルコニア欠陥を生じるであろう。Ｔｍａｒｇｉｎがゼロであれば、温度サイクルがジルコン分解をおこさせ得ることが未だ可能である。したがって、分解余裕を正にするだけでなく、最終ガラス製品において維持されなければならないその他の属性の全てを変えないまま、Ｔｍａｒｇｉｎを可能な限り最大化することが望ましい。
【００６４】
ナトリウム及びカリウムの放出率は以下で説明される緩衝水中試験によって決定した。計算したナトリウム放出（表１の「Ｎａ放出モデル」）は、ガラスからのナトリウムの放出を促進するかまたは抑制し得るであろう理論的ガラス構造単位を表す様々な化学成分に重みが与えられる、内部モデルに基づいている。
【００６５】
【表１−１】
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【００６６】
【表１−２】
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【００６７】
【表１−３】
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【００６８】
【表１−４】
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【００６９】
【表１−５】
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【００７０】
【表１−６】
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【００７１】
【表１−７】
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【００７２】
【表１−８】
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【００７３】
【表１−９】
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【００７４】
【表１−１０】
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【００７５】
【表１−１１】
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【００７６】
【表１−１２】
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【００７７】
【表１−１３】
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【００７８】
【表１−１４】
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【００７９】
【表１−１５】
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【００８０】
【表１−１６】
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【００８１】
ガラスが表面からアルカリイオンを放出する性向を評価するため、粉砕されたガラス粉末から緩衝水溶液中へのアルカリイオンの放出を測定する、（「緩衝水中放出」と称される）試験方法を開発した。バルクガラスをボールミルで粉砕し、−２３０／＋３２５メッシュのふるいにかける（粒径４５〜６３μｍ）。粉砕した粉末を次いで、微細粒子を除去するため、アセトン中で数回超音波洗浄し、５０℃で一晩乾燥させた。この結果、ほぼ０.１ｍ２/ｇ±２０％のＢＥＴ比表面積が得られる。５ｇの洗浄した粉末を前もって洗浄した２５０ｍＬフッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）ボトルに入れ、９５℃に予備加熱された７５ｍＬの０.０５Ｍ ＴＲＩＳ緩衝溶液（ｐＨ７.５）を注ぎ込む。この特定の緩衝溶液は、その極めて低いナトリウム及びカリウムの濃度により、またｐＨが中性であることにもよって、選択した。ボトルに蓋をし、９５℃の乾燥オーブンに入れて、撹拌せずに、４８時間保持する。この保持時間が終わると、溶液の２０ｍＬアリコートをガラス粉末床から抽出して、ＩＣＰ-ＭＳ（誘導結合プラズマ質量分光法）により、金属イオン濃度を分析する。それぞれの試験に対し、ベースライン照合基準としてガラス粉末を全く入れていない「ブランク」溶液を含める。それぞれのガラス組成はブランク溶液で検出されたいかなる溶液汚染物からもナトリウム及びカリウムの絶対濃度を差し引いてガラス組成間で直接比較する。一般に、それぞれのガラス組成を二回繰り返して試験し、平均濃度値を報告する。
【００８２】
ナトリウム放出試験はＣＩＧＳプロセスにおけるガラスの性能間の相関を示し、水溶液中に放出されるナトリウムが１０ｐｐｍより少ないガラスには、プロセス中にＣＩＧＳ膜に送り込まれるナトリウムが不十分であり、その後のＣＩＧＳ膜の効率を最適より低くする傾向があることがわかった。さらに、ナトリウム放出の最大化がＣＩＧＳプロセスに有益であると考えていたから、これまでの研究はナトリウム放出の限界を押し上げることに集中していた。驚くべき結果は、水中放出試験において４０ｐｐｍより多くのナトリウムを放出するガラスが、ＣＩＧＳプロセス中に、膜剥離のような、問題を有するガラスと同じガラスであったことである。
【００８３】
表１に示される特定の実施形態例に加えて、本明細書に開示される属性、特性または所望の特徴をも提供することができる組成範囲がある。本明細書に具現化される組成範囲の例を表２に示す（全ての値はモル％単位で与えられている）。
【００８４】
【表２−１】
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【００８５】
【表２−２】
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【００８６】
【表２−３】
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【００８７】
【表２−４】
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【００８８】
【表２−５】
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【００８９】
【表２−６】
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【００９０】
【表２−７】
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【００９１】
【表２−８】
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【００９２】
【表２−９】
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【００９３】
【表２−１０】
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【００９４】
【表２−１１】
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【００９５】
【表２−１２】
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【００９６】
【表２−１３】
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【００９７】
【表２−１４】
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【００９８】
いくつかの実施形態において、本明細書に説明されるガラスは、米国特許第３３３８６９６号及び第３６８２６０９号の明細書に説明されているように、ダウンドロープロセスまたはフュージョンドロープロセスによってシートにつくることができる。これらの明細書はいずれもそれぞれの全体が本明細書に参照として含められる。フュージョンドロープロセスは溶融ガラス原材料を受け入れるためのチャネルを有するアイソパイプを用いる。チャネルはチャネルの両側に、チャネルの長さに沿って上面で開口する、堰を有する。チャネルが溶融ガラスで一杯になると、溶融ガラスは堰をこえて流れる。重力により、溶融ガラスはアイソパイプの外表面を流下する。これらの外表面は、外表面がドロー槽の下側の末端で合一するように、下方に及び内向きに延びる。２つの流下しているガラス表面はこの末端で合一して、融合し、一枚の流下するシートを形成する。フュージョンドロー法は、チャネルをこえて流れる２枚のガラスフィルムが融合し、得られるガラス板の外表面のいずれもが装置のいずれの部分とも接触していないという利点を提供する。したがって、表面特性はそのような接触による影響を受けない。
【００９９】
フュージョンドロープロセスの結果、表板または基板に用いられるガラス板の表面媒介ひずみを減じる、清純なファイアポリッシュガラス表面が得られる。フロートプロセスのような、他の形成プロセスと比較して、フュージョンドロープロセスはいくつかの利点を提供する。第１に、フュージョンドロープロセスでつくられたガラス基板には研磨の必要がない。現行のガラス基板研磨は、原子間力顕微鏡法で測定されるような、約０.５ｎｍより大きい平均表面粗さ（Ｒａ）を有するガラス基板を作製することができる。フュージョンドロープロセスで作成されたガラス基板は０.５ｎｍより小さい原子間力顕微鏡法で測定されるような平均表面粗さを有する。基板は、１５０ｐｓｉ（約１.０３ＭＰａ）以下の、光遅延によって測定されるような平均内部応力も有する。
【０１００】
ガラスはフュージョンドロープロセスに適合するが、スロットドロープロセス、フロートプロセス、ロールプロセス及び、当業者には既知の、その他のシート形成プロセスのような、要求がそれほど厳しくない製造プロセスによってシートまたはその他の形状につくることもできる。あるいは、ガラス組成は技術上既知のフロートプロセスまたはロールプロセスによる形成が可能である。例えば、いくつかの実施形態において、スロットドロープロセスを用いることができる。スロットドロー法はフュージョンドロー法と全く異なる。スロットドロー法では、溶融ガラス原材料がコンジットに供給される。コンジットの底には一つの次元において他の次元より広い開口スロットがあり、スロットはスロットの長さに沿って延びるノズルを有する。溶融ガラスはスロット／ノズルを流過し、スロット／ノズルを通る連続シートとして下方に引かれてアニール領域に入る。フュージョンドロープロセスと比較すると、スロットドロープロセスは、フュージョンダウンドロープロセスにおけるように２枚のシートが融合しているのではなく、１枚のシートしかスロットを通して引かれないから、より薄いガラス板を提供する。
【０１０１】
ガラス板を形成するための上記の別法に対し、上で論じたようなフュージョンドロープロセスは、清純な表面を有する、非常に薄く、非常に平坦で、非常に一様なガラス板を形成することができる。スロットドロープロセスでも清純な表面を得ることができるが、時間の経過にともなうオリフィス形状の変化、オリフィス−ガラス界面における揮発性屑の蓄積及び真に平坦ガラスを送り出すためのオリフィスの形成という難題により、スロットドローされたガラスの寸法一様性及び表面品質はフュージョンドローされたガラスより劣る。フロートプロセスは非常に大きく、一様なガラス板を送り出すことができるが、一方の表面でのフロート浴との接触及び他方の表面におけるフロート浴からの凝縮生成物への曝露により、表面がかなり汚される。
【０１０２】
ダウンドロープロセスへの適合のため、本明細書に説明されるガラス組成は高い液相粘度を有することができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は約１００ｋＰから約３ＭＰの液相粘度を有することができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００，８００，９００，１０００，１２００，１５００，２０００，２５００，３０００ｋＰの液相粘度を有することができる。いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約１００ｋＰ以上、約１１０ｋＰ以上、約１２０ｋＰ以上、約１３０ｋＰ以上、約１４０ｋＰ以上、約１５０ｋＰ以上、約１６０ｋＰ以上、約１７０ｋＰ以上、約１８０ｋＰ以上、約２００ｋＰ以上、約２２５ｋＰ以上、約２５０ｋＰ以上、約３００ｋＰ以上、約３５０ｋＰ以上、約４００ｋＰ以上、約４５０ｋＰ以上、約５００ｋＰ以上、約７５０ｋＰ以上、約１ＭＰ以上または約２ＭＰ以上の液相粘度を有することができる。
【０１０３】
いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約５４０℃以上、約５５０℃以上、約５６０℃以上、約５７０℃以上、約５８０℃以上、約５９０℃以上、約６００℃以上、約６１０℃以上、約６２０℃以上または約６３０℃以上のひずみ点を有することができる。
【０１０４】
いくつかの実施形態において、ガラス組成は、約６０×１０−７以上、約６１×１０−７以上、約６２×１０−７以上、約６３×１０−７以上、約６４×１０−７以上、約６５×１０−７以上、約６６×１０−７以上、約６７×１０−７以上、約６８×１０−７以上、約６９×１０−７以上、約７０×１０−７以上、約７１×１０−７以上、約７２×１０−７以上、約７３×１０−７以上、約７４×１０−７以上、約７５×１０−７以上、約７６×１０−７以上、約７７×１０−７以上、約７８×１０−７以上、約７９×１０−７以上または約８０×１０−７以上の熱膨張係数を有することができる。
【０１０５】
いくつかの実施形態において、ガラス板は、≧５６５℃のひずみ点及び６.５から１０.５ｐｐｍ/℃の熱膨張係数を有することを、また１００,０００ポアズをこえる液相粘度を有することも、特徴とすることができる。したがって、ガラスはフュージョンドロープロセスによるガラス板への形成に理想的に適している。
【０１０６】
外面保護層に用いられるガラス板は、説明される実施形態に合理的に有用ないかなる厚さにもすることができる。しかし、ＰＶモジュールを可能な限り軽くし、それでも構造剛性を保持することが理想的であることが多い。さらに、使用するガラスを薄くするほど材料内の光損失が少なくなる。いかなる適するガラス厚も用いることができる。ガラス板実施形態は、約４ｍｍ以下、約３ｍｍ以下、約２.９ｍｍ以下、約２.８ｍｍ以下、約２.７ｍｍ以下、約２.６ｍｍ以下、約２.５ｍｍ以下、約２.４ｍｍ以下、約２.３ｍｍ以下、約２.２ｍｍ以下、約２.１ｍｍ以下、約２.０ｍｍ以下、約１.９ｍｍ以下、約１.８ｍｍ以下、約１.７ｍｍ以下、約１.６ｍｍ以下、約１.５ｍｍ以下、約１.４ｍｍ以下、約１.３ｍｍ以下、約１.２ｍｍ以下、約１.１ｍｍ以下、約１.０ｍｍ以下、約０.９ｍｍ以下、約０.８ｍｍ以下、約０.７ｍｍ以下、約０.６ｍｍ以下、約０.５ｍｍ以下、約０.４ｍｍ以下、約０.３ｍｍ以下、約０.２ｍｍ以下、約０.１ｍｍ以下、約９００μｍ以下、約８００μｍ以下、約７００μｍ以下、約６００μｍ以下、約５００μｍ以下、約４００μｍ以下、約３００μｍ以下、約２００μｍ以下、約１００μｍ以下、約９０μｍ以下、約８０μｍ以下、約７０μｍ以下、約６０μｍ以下または約５０μｍ以下の厚さを有することができる。いくつかのガラス実施形態は、約２００μｍから約３ｍｍ、約５００μｍから約３ｍｍ、約２００μｍから約２ｍｍ、約２００μｍから約１ｍｍ、約４００μｍから約２.５ｍｍ、約４００μｍから約２ｍｍ、約４００μｍから約１ｍｍ、約６００μｍから約１.５ｍｍ、約３ｍｍから約１ｍｍ、２.５ｍｍから約１ｍｍ、２.０ｍｍから約１.０ｍｍ、２.０ｍｍから約１.５ｍｍ、約１.２ｍｍから約３.５ｍｍ、約１.５ｍｍから約３.５ｍｍ、約１.５ｍｍから約３.０ｍｍ、約１.５ｍｍから約２.５ｍｍまたは約１.５ｍｍから約２.０ｍｍの厚さを有することができる。
【０１０７】
β-ＯＨは、本明細書に用いられるように、赤外分光法で測定されるようなガラス内の水酸基含有量の尺度であり、ガラスについでの基礎水酸基吸収を用いて決定される（米国特許第６１２８９２４号明細書。この明細書はその全体が本明細書に参照として含められる）。β-ＯＨはガラス内の水含有量を測定する一方法である。水含有量はガラス組成特性において役割を果たすことができ、おそらくはデバイス性能にも影響を与えることができる。ガラス組成は、０.１から約１，０.１から０.９，０.１から０.８，０.１から０.７，０.１から０.６，０.１から０.５，０.１から０.４，０.１から０.３，０.１から０.２，０.２から０.１０，０.２から０.９，０.２から０.８，０.２から０.７，０.２から０.６，０.２から０.５，０.２から０.４，０.２から０.３，０.３から約１，０.３から０.９，０.３から０.８，０.３から０.７，０.３から０.６，０.３から０.５，０.３から０.４，０.４から約１，０.４から０.９，０.４から０.８，０.４から０.７，０.４から０.６，０.４から０.５，０.５から約１，０.５から０.９，０.５から０.８，０.５から０.７，０.５から０.６，０.６から約１，０.６から０.９，０.６から０.８，０.６から０.７，０.７から約１，０.７から０.９，０.７から０.８，０.８から約１，０.８から０.９または０.９から約１のβ-ＯＨ値を有する。いくつかの実施形態において、β-ＯＨ値は、０.１，０.２，０.３，０.４，０.５，０.６，０.７，０.８，０.９または１である。
【０１０８】
さらに、全ての組成は技術上広く知られている方法によるイオン交換が可能である。イオン交換プロセスにおいては、ガラス内のより小さい金属イオンが、ガラスの外表面に近接している層内で、同じ原子価をもつより大きな金属イオンで置換される、または「交換」される。より小さなイオンのより大きなイオンによる置換は、層内に圧縮応力を生成する。一実施形態において、金属イオンは一価のアルカリ金属イオン（例えば、Ｎａ＋，Ｋ＋，Ｒｂ＋，等）であり、イオン交換は、ガラス内のより小さい金属イオンを置換することになる、少なくとも１つのより大きな金属イオンの溶融塩を含む浴にガラスを浸漬することで達成される。あるいは、Ａｇ＋，Ｔｌ＋，Ｃｕ＋，等のような他の一価イオンで、一価イオンを交換することができる。ガラスを強化するために用いられる１つまたは複数のイオン交換プロセスには、単一の浴内への浸漬または、同様かまたは異なる組成の浴内への、浸漬間の洗浄工程及び／またはアニール工程をともなう、浸漬を含めることができるが、これらには限定されない。例えば、実施形態は、４１０℃の温度で８時間、溶融ＫＮＯ３にさらすことでイオン交換して、ガラスの表面に少なくとも２０μｍの深さ（「層深さ」とも称される）及び少なくとも３５０ＭＰａの最大圧縮応力を有する圧縮応力層を形成することができる。別の実施形態において、ガラスは少なくとも１０ＭＰａの中央張力を達成するようにイオン交換される。
【０１０９】
術語「太陽電池」、「光電池」、「ＰＶモジュール」、「太陽電池モジュール」、「光電モジュール」、「ＰＶモジュール」、「太陽電池デバイス」、「光電デバイス」、「ＰＶデバイス」または「デバイス」は、本明細書に用いられるように、光を電気エネルギーに変換できるいかなる物品も指す。適する太陽電池には、ＣＩＧＳ，ＣｄＴｅ，ＣｄＳ，非晶質シリコンまたは薄膜シリコン、色素増感太陽電池、等のような、薄膜太陽電池がある。太陽電池アセンブリは１つまたは複数の太陽電池を含むことができる。複数の太陽電池は電気的に相互接続することができ、あるいは平坦面上に配列することができる。加えて、太陽電池アセンブリは太陽電池上に被着された導電ペーストまたは電気配線をさらに有することができる。
【０１１０】
外面保護層は少なくとも１枚のガラス板を含み、必要に応じて、ポリマー、金属あるいは有機または無機のコーティングをともなう金属シート、表面改質、または保護層を太陽電池用途での使用に適するようにするためのその他の改変をさらに含むことができる。その他の改変には、縁端調製、縁端封止のための穴またはスロット、接続箱、ブラケットまたはフレーム、等を含めることができる。
【０１１１】
光電モジュールの実施形態はさらに、封止剤、封入材、フィラー、乾燥剤、紫外光吸収材及びその他の材料を含むことができる。いくつかの実施形態において、ＰＶモジュールはさらに、封止剤、封入材、フィラー、乾燥剤及び紫外光吸収材としてはたらくことができるポリマー材料及びその他の材料を含むことができる。いくつかの実施形態において、水分侵入を防止するためにはたらくポリマーのガラス転移温度は、ＰＶモジュールがさらされるであろう全ての温度においてそれぞれのガラス転移温度より低い。いくつかの実施形態において、封入材、封止剤、またはフィラーを含むポリマー材料は、６０℃、６５℃、７０℃、７５℃、８０℃、９０℃または９５℃よりも高い、ガラス転移温度を有する。例えば、酢酸内に水が存在すると劣化し得るポリ（酢酸エチレンビニル）のような、ＰＶモジュールに用いられるポリマーのいくつかは劣化して、おそらくはデバイスに有害であり得る生成物を形成し得る。いくつかの実施形態において、用いられるポリマーは、デバイスに有害になり得るであろう、腐食性またはその他の材料への熱誘起分解またはＵＶ光誘起分解を軽減する材料を含むことができる。
【０１１２】
実施形態は、例えば、コポリマー、ポリ（酢酸エチレンビニル）（ＥＶＡ）、ポリ（ビニルアセタール）（例えば、ポリ（ビニルブチラール）（ＰＶＢ））、ポリウレタン、ポリ（塩化ビニル）、ポリエチレン（例えば、直鎖低密度ポリエチレン）、ポリオレフィンブロックコポリマーエラストマー、□-オレフィンと□□□-エチレン不飽和カルボン酸エステルのコポリマー（例えば、エチレンメチルアクリレートコポリマー及びエチレンブチルアクリレートコポリマー）、シリコーンエラストマー、エポキシ樹脂及びこれらのポリマー材料の２つ以上の組合せ、及び、デュポン（ＤｅＰｏｎｔ（登録商標））社のＰＶ５４００，ＰＶ５３００，ＰＶ５２００またはＰＶ８６００のような、イオノマー、のような封入材を含むことができる。実施形態は、モジュールの周縁または接続箱における水分の侵入を低減または防止するための、ブチル封止剤またはシリコーン封止剤のような、封止剤も含むことができる。実施形態は、液体形態、ペースト形態または、ロールまたはテープのような、固体形態で施すことができる、エポキシまたはシリコーンのような、接着剤または固着剤も有することができる。
【０１１３】
いくつかの実施形態において、第１の外面保護層のガラス基板上に機能層を配することができる。機能層は、防眩層、汚れ防止層、自浄層、反射防止層、指紋防止層、紫外線保護層、光散乱層及びこれらの組合せから選ぶことができる。
【０１１４】
いくつかの実施形態において、太陽電池ウエハとは逆の側の外層保護層の内の１つの面上に１枚以上の追加のガラス板を組み込むことができる。追加のガラス板は構造コンポーネントとして有用であり、組成にナトリウムを含んでいてもいなくても差し支えない。追加のガラス板はデバイスに構造安定性を付加するに十分な厚さを有することができる。いくつかの実施形態において、追加のガラス板は、約１.２ｍｍから約３.５ｍｍ、約１.５ｍｍから約３.５ｍｍ、約１.５ｍｍから約３.０ｍｍ、約１.５ｍｍから約２.５ｍｍまたは約１.５ｍｍから約２.０ｍｍの厚さを有することができる。いくつかの実施形態において、追加のガラス板は、約１.５ｍｍ、約１.６ｍｍ、約１.７ｍｍ、約１.８ｍｍ、約１.９ｍｍ、約２.０ｍｍ、約２.１ｍｍ、約２.２ｍｍ、約２.３ｍｍ、約２.４ｍｍ、約２.５ｍｍ、約２.６ｍｍ、約２.７ｍｍ、約２.８ｍｍ、約２.９ｍｍ、約３.０ｍｍ、約３.１ｍｍ、約３.２ｍｍ、約３.３ｍｍ、約３.４ｍｍまたは約３.５ｍｍの厚さを有することができる。