(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下記酸化物基準の質量百分率表示で、
ＳｉＯ２を５２〜７０％、
Ａｌ２Ｏ３を１１〜１４％、
Ｂ２Ｏ３を０．５％以下、
ＭｇＯを０〜６％、
ＣａＯを４〜１２％、
ＳｒＯを５〜２０％、
ＢａＯを０〜４％、
ＺｒＯ２を４．５〜８％、
Ｎａ２Ｏを４．５〜１０％、
Ｋ２Ｏを４．２〜１５％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯを１０〜３０％、
Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを８〜２０％含有し、
Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが０．７〜２．０であり、
（２×Ｎａ２Ｏ（含有質量％）−２×ＭｇＯ（含有質量％）−ＣａＯ（含有質量％））×（Ｎａ２Ｏ（含有質量％）／Ｋ２Ｏ（含有質量％））が３〜２２であり、
ガラス転移点温度が６４０〜７００℃、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が６０×１０−７〜１１０×１０−７／℃、密度が２．４５〜２．９ｇ／ｃｍ３以下であるＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板。
【請求項２】
Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが０．９〜１．７であり、
（２×Ｎａ２Ｏ（含有質量％）−２×ＭｇＯ（含有質量％）−ＣａＯ（含有質量％））×（Ｎａ２Ｏ（含有質量％）／Ｋ２Ｏ（含有質量％））が５〜１２である請求項１記載のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板。
【請求項３】
Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが１．０〜１．５であり、
（２×Ｎａ２Ｏ（含有質量％）−２×ＭｇＯ（含有質量％）−ＣａＯ（含有質量％））×（Ｎａ２Ｏ（含有質量％）／Ｋ２Ｏ（含有質量％））が６〜９．５である請求項１又は２に記載のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板。
【請求項４】
ＭｇＯを０〜２．５％、
ＳｒＯを５．５〜１８％
含有する請求項１〜３のいずれか一項に記載のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板。
【請求項５】
Ａｌ２Ｏ３を１１．５〜１４％、
ＭｇＯを０〜１．５％、
ＣａＯを４．５〜８％
ＳｒＯを７〜１５％、
ＢａＯを０〜２％
含有する請求項１〜４のいずれか一項に記載のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板。
【請求項６】
ガラス転移点温度が６６０〜６９０℃、５０〜３５０℃における平均熱膨張係数が７０×１０−７〜９５×１０−７／℃、密度が２．６〜２．８ｇ／ｃｍ３以下である請求項１〜５のいずれか一項に記載のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板。
【請求項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１６２０℃以下、前記Ｔ４と失透温度（ＴＬ）との関係がＴ４−ＴＬ≧−３０℃である請求項１〜６のいずれか一項に記載のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板。
【請求項８】
ガラス基板と、カバーガラスと、前記ガラス基板と前記カバーガラスとの間に配置されるＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅの光電変換層と、を有し、
前記ガラス基板と前記カバーガラスのうち少なくともガラス基板が、請求項１〜７のいずれか一項に記載のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板である太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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のガラス基板、およびそれを用いた太陽電池に関する。より詳しくは、ガラス基板として典型的にはガラス基板とカバーガラスとを有し、ガラス基板上に１１族、１３族、１６族元素を主成分とした光電変換層が形成されているＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用のガラス基板、およびそれを用いた太陽電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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があげられる。【０００３】
ＣＩＧＳ薄膜太陽電池（以下、「ＣＩＧＳ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ＣＩＧＳ化合物半導体のそれに近いことから、ソーダライムガラスが基板として用いられ、太陽電池が得られている。
また、効率の良い太陽電池を得るため、高温の熱処理温度に耐えうるガラス材料の提案もされている（特許文献１〜５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】日本国特開平１１−１３５８１９号公報
【特許文献２】日本国特開２０１０−１１８５０５号公報
【特許文献３】日本国特開平８−２９０９３８号公報
【特許文献４】日本国特開２００８−２８０１８９号公報
【特許文献５】日本国特開２０１０−２６７９６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ガラス基板にはＣＩＧＳ光電変換層（以下、「ＣＩＧＳ層」ともいう）が形成されるが、特許文献１に開示されているように、発電効率の良い太陽電池を作製するにはより高温での熱処理が好ましく、ガラス基板には高温での熱処理に耐えうること、および、所定の平均熱膨張係数を満たすことが要求される。特許文献１では比較的徐冷点の高いガラス組成物が提案されているが、特許文献１に記載された発明が高い発電効率を有するとは必ずしもいえない。【０００６】
特許文献２や４記載の発明では、歪点が高く所定の平均熱膨張係数を満たす太陽電池用ガラスが提案されている。しかし、特許文献２の課題は耐熱性の確保と生産性の改善であり、特許文献４の課題は表面品位の向上と耐失透性の改善であり、いずれも発電効率に関する課題を解決するものでは無い。そのため、特許文献２や４に記載された発明が高い発電効率を有するとは必ずしもいえない。
また、特許文献３では、特許文献２に近い高歪点ガラス基板の提案があるが、これはプラズマディスプレイ用途を主眼としているもので、課題が異なるものであり、特許文献３記載の発明が高い発電効率を有するとは必ずしも言えない。【０００７】
さらに、特許文献４では、酸化ホウ素を多く含有し、歪点が高く所定の平均熱膨張係数を満たすガラスが提案されている。しかしながら、ガラス中にホウ素が多く存在すると、特許文献５に記載されているように、ｐ型半導体であるＣＩＧＳ層中にホウ素が拡散してドナーとして働き発電効率を低下させるおそれがある。さらに、ホウ素の除去設備が必要で、コスト増となりやすいという問題があった。
特許文献５では、ガラス中のホウ素を低減させているが、具体的に記載されているガラス組成では発電効率は不十分であり、さらなる発電効率の向上という点では改善の余地がある。【０００８】
このようにＣＩＧＳ太陽電池に使用されるガラス基板において高い発電効率、高いガラス転移点温度、所定の平均熱膨張係数、板ガラス生産時の溶解性、成形性、及び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。【０００９】
本発明は、高い発電効率、高いガラス転移点温度、所定の平均熱膨張係数、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Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ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。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本願発明者等は、上記課題を解決する上で鋭意検討した結果、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板において、特定の組成とすることで高い発電効率、高いガラス転移点温度、所定の平均熱膨張係数、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Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板とすることができることを見出した。【００１１】
すなわち、本発明は、下記酸化物基準の質量百分率表示で、
ＳｉＯ２を４５〜７０％、
Ａｌ２Ｏ３を１１〜２０％、
Ｂ２Ｏ３を０．５％以下
ＭｇＯを０〜６％、
ＣａＯを４〜１２％、
ＳｒＯを５〜２０％、
ＢａＯを０〜６％、
ＺｒＯ２を０〜８％、
Ｎａ２Ｏを４．５〜１０％、
Ｋ２Ｏを３．５〜１５％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯを１０〜３０％、
Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを８〜２０％含有し、
Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが０．７〜２．０であり、
（２×Ｎａ２Ｏ（含有質量％）−２×ＭｇＯ（含有質量％）−ＣａＯ（含有質量％））×（Ｎａ２Ｏ（含有質量％）／Ｋ２Ｏ（含有質量％））が３〜２２であり、
ガラス転移点温度が６４０〜７００℃、平均熱膨張係数が６０×１０−７〜１１０×１０−７／℃、密度が２．４５〜２．９ｇ／ｃｍ３以下であるＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板を提供する。【００１２】
また、本発明のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板においては、Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが０．９〜１．７であり、（２×Ｎａ２Ｏ（含有質量％）−２×ＭｇＯ（含有質量％）−ＣａＯ（含有質量％））×（Ｎａ２Ｏ（含有質量％）／Ｋ２Ｏ（含有質量％））が５〜１２であることが好ましい。【００１３】
また、本発明のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板においては、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１６２０℃以下、前記Ｔ４と失透温度（ＴＬ）との関係がＴ４−ＴＬ≧−３０℃であることが好ましい。
さらに本発明は、これを用いた太陽電池を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板は、高い発電効率、高いガラス転移点温度、所定の平均熱膨張係数、板ガラス生産時の溶解性、成形性、及び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ＣＩＧＳ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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明のＣＩＧＳ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。
【図２Ａ】図２Ａは、実施例において評価用ガラス基板上に作製した太陽電池セルを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図２Ａに示した太陽電池セルのＡ−Ａ’線に沿った断面図を示す。
【図３】図３は、図２Ａに示す太陽電池セルを８個並べた、評価用ガラス基板上の評価用ＣＩＧＳ太陽電池を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
＜本発明のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板＞
以下、本発明のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板について説明する。
本発明のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板は、下記酸化物基準の質量百分率表示で、
ＳｉＯ２を４５〜７０％、
Ａｌ２Ｏ３を１１〜２０％、
Ｂ２Ｏ３を０．５％以下、
ＭｇＯを０〜６％、
ＣａＯを４〜１２％、
ＳｒＯを５〜２０％、
ＢａＯを０〜６％、
ＺｒＯ２を０〜８％、
Ｎａ２Ｏを４．５〜１０％、
Ｋ２Ｏを３．５〜１５％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯを１０〜３０％、
Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを８〜２０％含有し、
Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが０．７〜２．０であり、
（２×Ｎａ２Ｏ（含有質量％）−２×ＭｇＯ（含有質量％）−ＣａＯ（含有質量％））×（Ｎａ２Ｏ（含有質量％）／Ｋ２Ｏ（含有質量％））が３〜２２であり、
ガラス転移点温度が６４０〜７００℃、平均熱膨張係数が６０×１０−７〜１１０×１０−７／℃、密度が２．４５〜２．９ｇ／ｃｍ３以下であるＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板を提供する。なお、Ｃｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅを以下「ＣＩＧＳ」と記載する。
【００１７】
本発明のＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板のガラス転移点温度（Ｔｇ）は６４０℃以上、７００℃以下であり、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ＣＩＧＳ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。ガラス転移点温度（Ｔｇ）は、溶解時の粘性を上げ過ぎないようにするために６９０℃以下とするのが好ましい。ガラス転移点温度（Ｔｇ）は、より好ましくは６８５℃以下、さらに好ましくは６８０℃以下である。
【００１８】
本発明のＣＩＧＳ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６０×１０−７〜１１０×１０−７／℃である。当該平均熱膨張係数が６０×１０−７／℃未満または１１０×１０−７／℃超ではＣＩＧＳ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。当該平均熱膨張係数は、好ましくは６５×１０−７／℃以上、より好ましくは７０×１０−７／℃以上、さらに好ましくは７５×１０−７／℃以上である。また、プラス電極であるＭｏ（モリブデン）膜との膨張差による反りを低減するために、当該平均熱膨張係数は、好ましくは１００×１０−７／℃以下、より好ましくは９５×１０−７／℃以下、更に好ましくは９０×１０−７／℃以下である。
【００１９】
本発明のＣＩＧＳ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−１０℃以上、より好ましくは１０℃以上、さらに好ましくは３０℃以上、特に好ましくは５０℃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、平坦性向上や生産性向上を考慮すると、Ｔ４は１２３０℃以下である。Ｔ４は１２２０℃以下が好ましく、１２１０℃以下がより好ましく、１２００℃以下がさらに好ましく、１１９０℃以下が特に好ましい。
【００２０】
また、本発明のＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板は、ガラスの溶解性、即ち、均質性向上や生産性向上を考慮して、粘度が１０２ｄＰａ・ｓとなる温度（Ｔ２）を１６２０℃以下とする。Ｔ２は１５９０℃以下が好ましく、１５７０℃以下がより好ましく、１５６０℃以下が更に好ましく、１５５０℃以下が特に好ましい。
【００２１】
本発明のＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板では、ヤング率が７７ＧＰａ以上が好ましい。ヤング率が７７ＧＰａ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。ヤング率は、より好ましくは７７．５ＧＰａ以上、さらに好ましくは７８ＧＰａ以上、特に好ましくは７８．５ＧＰａ以上である。
【００２２】
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、２７．５ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上が好ましい。比弾性率（Ｅ／ｄ）が２７．５ＧＰａ・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。比弾性率（Ｅ／ｄ）は、より好ましくは２８ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上である。なお、比弾性率（Ｅ／ｄ）を２７．５ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ以上とするには、例えばヤング率が７７ＧＰａ以上であれば、密度を２．８ｇ／ｃｍ３以下とし、ヤング率が７９ＧＰａ以上であれば、密度を２．８５ｇ／ｃｍ３以下とすればよい。
【００２３】
本発明のＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板は、密度が２．４５ｇ／ｃｍ３以上、２．９ｇ／ｃｍ３以下である。密度が２．９ｇ／ｃｍ３を超えると、製品質量が重くなり好ましくない。また、ガラス基板が脆くなり破壊しやすくなり好ましくない。密度はより好ましくは２．８５ｇ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは２．８２ｇ／ｃｍ３以下、特に好ましくは２．８ｇ／ｃｍ３以下である。
また、密度が２．４５ｇ／ｃｍ３未満であると、ガラス基板の構成元素として、原子番号の小さい軽元素しか使用することができず、所望の発電効率、ガラス粘度を得られないおそれがある。密度は、より好ましくは２．５ｇ／ｃｍ３以上、さらに好ましくは２．５５ｇ／ｃｍ３以上、特に好ましくは２．６ｇ／ｃｍ３以上である。
【００２４】
本発明のＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板において上記組成（以下、「母組成」ともいう）に限定する理由は以下のとおりである。
なお、以下における百分率（％）は、特に断りがない限り、質量％を意味するものとする。
なお、本発明において「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。
ＳｉＯ２：ＳｉＯ２はガラスの骨格を形成する成分で、その含有量が４５質量％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、平均熱膨張係数が増大するおそれがある。その含有量は、好ましくは４８％以上であり、より好ましくは５０％以上であり、さらに好ましくは５２％以上である。
しかし、その含有量が７０％超であると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。その含有量は、好ましくは６５％以下であり、より好ましくは６０％以下であり、さらに好ましくは５８％以下である。
【００２５】
Ａｌ２Ｏ３：Ａｌ２Ｏ３は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１１％未満では、ガラス転移点温度が低下するおそれがある。また平均熱膨張係数が増大するおそれがある。その含有量は、好ましくは１１．５％以上であり、より好ましくは１２％以上、さらに好ましくは１２．５％以上である。
しかし、その含有量が２０％超であると、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。また発電効率が低下するおそれがある。その含有量は好ましくは１８％以下、より好ましくは１６％以下、さらに好ましくは１５％以下、特に好ましくは１４％以下である。
【００２６】
Ｂ２Ｏ３：Ｂ２Ｏ３は、溶解性を向上させる等のために０．５％まで含有してもよい。その含有量が０．５％を超えると、ガラス転移点温度が下がる、または平均熱膨張係数が小さくなるおそれがあり、ＣＩＧＳ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おそれがある。さらに、大規模な除去設備が必要となり、環境負荷が大きくなるため好ましくない。
また、ｐ型半導体であるＣＩＧＳ層中にＢ（ホウ素）が拡散してドナーとして働き、発電効率を低下させるおそれがあり好ましくない。その含有量は、好ましくは０．３％以下である。Ｂ２Ｏ３を実質的に含有しないことがより好ましい。
【００２７】
ＭｇＯ：ＭｇＯは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してもよい。その含有量は、好ましくは０．０５％以上であり、より好ましくは０．１％以上であり、さらに好ましくは０．２％以上である。
しかし、その含有量が６％超であると、失透温度が上昇するおそれがある。さらに、発電効率が低下するおそれがある。その含有量は、好ましくは４％以下、より好ましくは３％以下、更に好ましくは２．５％以下、特に好ましくは２．０％以下、一層好ましくは１．５％以下、最も好ましくは１．０％以下である。
【００２８】
ＣａＯ：ＣａＯは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４％以上含有させる。その含有量は、好ましくは４．５％以上、より好ましくは４．８％以上、さらに好ましくは５％以上である。しかし、その含有量が１２％超であると、ガラス基板の平均熱膨張係数が増大するおそれがある。また、Ｎａがガラス基板中で移動しにくくなり発電効率が低下するおそれがある。その含有量は、好ましくは１０％以下、より好ましくは８％以下、さらに好ましくは７％以下、特に好ましくは６％以下である。
【００２９】
ＳｒＯ：ＳｒＯはガラスの溶解時の粘性を下げ、平均熱膨張係数を所望の値に維持し、溶解を促進する効果があるので、さらに、ＣＩＧＳ層へのＮａの拡散を促進する効果があるので５％以上含有させる。その含有量は、好ましくは５．５％以上、より好ましくは６％以上、さらに好ましくは６．５％以上である。しかし、ＳｒＯを２０％超含有するとガラス基板の平均熱膨張係数が増大し、密度が増大し、ガラスが脆くなるおそれがある。その含有量は１８％以下が好ましく、１５％以下であることがより好ましく、１３％以下であることがさらに好ましく、１２％以下であることが特に好ましい。一層好ましくは１０％以下、最も好ましくは８％以下である。
【００３０】
ＢａＯ：ＢａＯは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。その含有量は、好ましくは０．１％以上、より好ましくは０．２％以上、さらに好ましくは０．５％以上である。しかし、ＢａＯを６％超含有すると発電効率が低下し、またガラス基板の平均熱膨張係数が増大し、密度が増大し、ガラスが脆くなるおそれがある。また、ヤング率が低下するおそれがある。その含有量は４％以下が好ましく、３％以下であることがより好ましく、２％以下であることが更に好ましい。
【００３１】
ＺｒＯ２：ＺｒＯ２は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、ＺｒＯ２を８％超含有するとガラス基板の平均熱膨張係数が低下し、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。その含有量は７％以下が好ましく、より好ましくは６％以下、さらに好ましくは５．５％以下である。また、その含有量は、好ましくは０．５％以上であり、より好ましくは１％以上、さらに好ましくは１．５％以上である。
【００３２】
ＴｉＯ２：ＴｉＯ２は溶解性の向上等のために２％まで含有してもよい。その含有量が２％を超えると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。その含有量は、好ましくは１％以下であり、より好ましくは０．５％以下である。
【００３３】
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（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）で１０％以上含有する。それらの合量は１３％以上が好ましく、１５％以上がより好ましく、１７％以上がさらに好ましい。しかし、それらの合量が３０％を超えると失透温度が上昇し、成形性が悪くなる恐れがある。そのため、それらの合量は２６％以下が好ましく、２２％以下がより好ましく、２０％以下がさらに好ましい。
【００３４】
Ｎａ２Ｏ：Ｎａ２ＯはＣＩＧＳの太陽電池の発電効率向上に寄与するための成分であり、必須成分である。また、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４．５〜１０％含有させる。Ｎａはガラス基板上に構成されたＣＩＧＳ層中に拡散し、発電効率を高めるが、その含有量が４．５％未満ではガラス基板上のＣＩＧＳ層へのＮａ拡散が不十分となり、発電効率も不十分となるおそれがある。その含有量が５％以上であると好ましく、含有量が５．５％以上であるとより好ましく、５．７％以上であるとさらに好ましい。
一方、Ｎａ２Ｏ含有量が１０％を超えると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。または、過剰なＮａにより、Ｍｏ（モリブデン）膜を劣化させて発電効率の低下につながるおそれがある。その含有量が９％以下であると好ましく、８％以下であるとより好ましく、７％以下であるとさらに好ましい。
【００３５】
Ｋ２Ｏ：Ｋ２ＯはＮａ２Ｏと同様の効果があるため、また、ＣＩＧＳ太陽電池の製造工程における高温でのＣＩＧＳの結晶成長において、ＣＩＧＳ組成の変化を抑えるはたらきがあり、それにより、短絡電流の低下が抑えられるため３．５〜１５％含有させる。
しかし、その含有量が１５％超であるとガラス転移点温度が低下し、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。その含有量は３．８％以上であるのが好ましく、４％以上であるのがより好ましく、４．２％以上であるのがさらに好ましい。また、その含有量は１２％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましく、８％以下であることがさらに好ましい。
【００３６】
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ＣＩＧＳ太陽電池の発電効率向上のために、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏの合量（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）は８〜２０％である。Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏは、好ましくは８．５％以上であり、より好ましくは９％以上、さらに好ましくは９．５％以上である。
しかし、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏが２０％超であるとガラス転移点温度が下がりすぎるおそれがある。また、平均熱膨張係数が小さくなるおそれがある。Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏは１８％以下が好ましく、１６％以下であることがより好ましく、１４％以下がさらに好ましい。
【００３７】
また、Ｎａ２ＯとＫ２Ｏの比Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏは０．７以上である。Ｎａ２Ｏ量がＫ２Ｏ量に対して少なすぎると、ガラス基板上のＣＩＧＳ層へのＮａ拡散が不十分となり、発電効率も不十分となるおそれがある。Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏは好ましくは０．８以上、より好ましくは０．９以上、さらに好ましくは１．０以上である。
しかし、Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが２．０超であるとガラス転移点温度が下がりすぎるおそれがある。また、前述のＫ２Ｏによる、ＣＩＧＳ太陽電池の製造工程における高温でのＣＩＧＳの結晶成長において、ＣＩＧＳ組成の変化を抑えて、短絡電流の低下を抑える効果が得られなくなるおそれがある。そのためＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏは１．７以下が好ましく、１．５以下であることがより好ましく、１．４以下であることがさらに好ましい。
【００３８】
ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｎａ２ＯおよびＫ２Ｏ：Ｎａ２ＯはＣＩＧＳ層の特性向上に有効で、ＣａＯはＮａの拡散に悪影響を与える因子であり、ＭｇＯはＣａの拡散に影響を与える因子であること、さらに、Ｎａ２ＯがＫ２Ｏよりも多い状態のほうが混合アルカリ効果によりＮａ２Ｏの拡散が促進されることから、発電効率向上のためには（２×Ｎａ２Ｏ（含有％）−２×ＭｇＯ（含有％）−ＣａＯ（含有％））×（Ｎａ２Ｏ（含有％）／Ｋ２Ｏ（含有％））は３以上とする。この値が３より小さいと十分な発電効率が得られないおそれがある。この値は、より好ましくは４以上、さらに好ましくは４．５以上、特に好ましくは５以上、一層好ましくは６以上である。
また、Ｎａ２Ｏが多すぎる場合、耐熱性や化学的耐久性、耐候性が低下し、また前述のとおりＫ２Ｏが少ない場合もＣＩＧＳ太陽電池の製造工程における高温でのＣＩＧＳの結晶成長において、ＣＩＧＳ組成の変化を抑えて、短絡電流の低下を抑える効果が得られなくなるおそれがあるために、（２×Ｎａ２Ｏ（含有％）−２×ＭｇＯ（含有％）−ＣａＯ（含有％））×（Ｎａ２Ｏ（含有％）／Ｋ２Ｏ（含有％））は２２以下とする。この値は、より好ましくは１８以下、さらに好ましくは１４以下、特に好ましくは１２以下、一層好ましくは９．５以下である。
【００３９】
本発明のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板は、下記酸化物基準の質量百分率表示で、
ＳｉＯ２を４５〜７０％、
Ａｌ２Ｏ３を１１〜２０％、
Ｂ２Ｏ３を０．５％以下
ＭｇＯを０〜６％、
ＣａＯを４〜１２％、
ＳｒＯを５〜２０％、
ＢａＯを０〜６％、
ＺｒＯ２を０〜８％、
Ｎａ２Ｏを４．５〜１０％、
Ｋ２Ｏを３．５〜１５％、
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯを１０〜３０％、
Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを８〜２０％含有し、
Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが０．９〜１．７であり、
（２×Ｎａ２Ｏ（含有％）−２×ＭｇＯ（含有％）−ＣａＯ（含有％））×（Ｎａ２Ｏ（含有％）／Ｋ２Ｏ（含有％））が５〜１２であることが好ましい。
また、本発明のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板は、上記組成であって、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１６２０℃以下、上記Ｔ４と失透温度（ＴＬ）との関係がＴ４−ＴＬ≧−３０℃であることがより好ましい。
【００４０】
本発明のＣＩＧＳ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、それぞれ１％以下、合計で５％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、ＴｉＯ２、ＭｏＯ３、ＴｌＯ２、Ｐ２Ｏ５等を含有してもよい場合がある。
【００４１】
また、ガラスの溶解性、清澄性を改善するため、ガラス基板中にＳＯ３、Ｆ、Ｃｌ、ＳｎＯ２をそれぞれ１％以下、合量で２％以下含有するように、これらの原料を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、ガラス基板中にＹ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３を合量で２％以下含有させてもよい。
【００４２】
また、ガラス基板の色調を調整するため、ガラス基板中にＦｅ２Ｏ３、ＴｉＯ２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、合量で１％以下が好ましい。
また、本発明のＣＩＧＳ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ＣＩＧＳ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。
【００４３】
＜本発明のＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板の製造方法＞
本発明のＣＩＧＳ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ＣＩＧＳ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ＣＩＧＳ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。
【００４４】
本発明のＣＩＧＳ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、１５００〜１７００℃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、ＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板を得る。
【００４５】
＜本発明のＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板の用途＞
本発明のＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板は、ＣＩＧＳ太陽電池用のガラス基板、またカバーガラスとしても好適である。
本発明のＣＩＧＳ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ＣＩＧＳ層を付与する方法は特に制限されないが、セレン化法による方法が特に好ましい。本発明のＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板を用いることで、ＣＩＧＳ層を形成する際の加熱温度を５００〜７００℃、好ましくは６００〜６５０℃とすることができる。
本発明のＣＩＧＳ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、カバーガラス等は特に制限されない。カバー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。
【００４６】
本発明のＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板をカバーガラスとして使用する場合、カバーガラスの厚さは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ＣＩＧＳ層を有するガラス基板にカバーガラスを組立てる方法は特に制限されない。本発明のＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板を用いることで、加熱して組立てる場合、その加熱温度を５００〜７００℃、好ましくは６００〜６５０℃とすることができる。
【００４７】
本発明のＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板をＣＩＧＳの太陽電池用のガラス基板およびカバーガラスに併用すると、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好ましい。
【００４８】
本発明のＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板は、膨張係数がソーダライムガラスに近く、ガラス転移点が高いという特徴から、その他の太陽電池用の基板ガラス、またはカバーガラスに用いることも可能である。例えばＣＩＧＳ太陽電池と同様に、光電変換層形成の際に５００〜７００℃の加熱温度が必要なＣｄ−Ｔe系化合物の太陽電池やＣｕ−Ｚｎ−Ｓｎ−Ｓ系（ＳはＳｅまたはＳ）化合物の太陽電池の光電変換層を形成するガラス基板に好適に利用される。
【００４９】
＜本発明におけるＣＩＧＳ太陽電池＞
次に、本発明における太陽電池について説明する。
本発明における太陽電池は、ガラス基板と、カバーガラスと、上記ガラス基板と上記カバーガラスとの間に、光電変換層として配置されるＣＩＧＳ層と、を有する。そして、上記ガラス基板とカバーガラスとの少なくともガラス基板が、本発明のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板である。
【００５０】
以下添付の図面を使用し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は本発明における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ＣＩＧＳ太陽電池１は、ガラス基板５、カバーガラス１９、およびガラス基板５とカバーガラス１９との間にＣＩＧＳ層９を有する。ガラス基板５は、上記で説明した本発明のＣＩＧＳ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５上にプラス電極７であるＭｏ膜の裏面電極層を有し、その上にＣＩＧＳ層９を有する。ＣＩＧＳ層の組成はＣｕ（Ｉｎ１−ｘＧａx）Ｓｅ２が例示できる。ｘはＩｎとＧａの組成比を示すもので０＜ｘ＜１である。
ＣＩＧＳ層９上には、バッファ層１１としてのＣｄＳ（硫化カドミウム）層、ＺｎＳ（亜鉛硫化物）層、ＺｎＯ（酸化亜鉛）層、Ｚｎ（ＯＨ）２（水酸化亜鉛）層、またはこれらの混晶層を有する。バッファ層を介して、ＺｎＯまたはＩＴＯ、またはＡｌをドープしたＺｎＯ（ＡＺＯ）等の透明導電膜１３を有し、さらにその上にマイナス電極１５であるＡｌ電極（アルミニウム電極）等の取出し電極を有する。これらの層の間の必要な場所には反射防止膜を設けてもよい。図１においては、透明導電膜１３とマイナス電極１５との間に反射防止膜１７が設けられている。
【００５１】
またマイナス電極１５上にカバーガラス１９を設けてもよく、必要な場合はマイナス電極とカバーガラスとの間は、樹脂封止される、または接着用の透明樹脂で接着される。カバーガラスは、本発明のＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板を用いてもよい。
本発明においてＣＩＧＳ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ＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板と同じ材料、そのほかのガラス、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。
【実施例】
【００５２】
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ＣＩＧＳ太陽電池用ガラス基板の実施例（例３、４、１１、１４、１６）、参考例（１、２、５、６、１０、１２、１３、１５）および比較例（例７〜９）を示す。なお表１および表２中のかっこは、計算値である。
【００５３】
表１および表２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母組成原料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平均熱膨張係数（単位：×１０−７／℃）、ガラス転移点温度Ｔｇ（単位：℃）、密度ｄ（単位：ｇ／ｃｍ３）、ヤング率Ｅ（単位：ＧＰａ）、比弾性率Ｅ／ｄ（単位：ＧＰａ・ｃｍ３／ｇ）、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：℃）、発電効率を測定し、表１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、ガラス板について各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。【００５４】
（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℃の平均熱膨張係数：示差熱膨張計（ＴＭＡ）を用いて測定し、ＪＩＳ  Ｒ３１０２（１９９５年度）より求めた。【００５５】
（３）密度：ガラス板から切り出した、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。
（４）ヤング率：厚み７〜１０ｍｍのガラスについて、超音波パルス法により測定した。【００５６】
（５）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。
（６）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。保持した後の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。【００５７】
（７）発電効率：得られたガラス板を太陽電池の基板に用い、以下に示すように評価用太陽電池を作製し、これを用いて発電効率について評価を行った。結果を表１に示す。
評価用太陽電池の作製について、図２Ａ、図２Ｂ及び図３、およびその符号を用いて以下説明している。なお、評価用太陽電池の層構成は、図１の太陽電池のカバーガラス１９および反射防止膜１７を有さない以外は、図１に示す太陽電池の層構成とほぼ同様である。
得られたガラス板を大きさ３ｃｍ×３ｃｍ、厚さ１．１ｍｍに加工し、ガラス基板を得た。ガラス基板５ａの上に、スパッタ装置にて、プラス電極７ａとしてＭｏ（モリブデン）膜を成膜した。成膜は室温にて実施し、厚み５００ｎｍのＭｏ膜を得た。
プラス電極７ａ（Ｍｏ膜）上にスパッタ装置にて、ＣｕＧａ合金ターゲットでＣｕＧａ合金層を成膜し、続いてＩｎターゲットを使用してＩｎ層を成膜することで、Ｉｎ−ＣｕＧａのプリカーサ膜を成膜した。成膜は室温にて実施した。蛍光Ｘ線によって測定したプリカーサ膜の組成が、Ｃｕ／（Ｇａ＋Ｉｎ）比が０．８、Ｇａ／（Ｇａ＋Ｉｎ）比が０．２５となるように各層の厚みを調整し、厚み６５０ｎｍのプリカーサ膜を得た。【００５８】
プリカーサ膜をＲＴＡ(Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ)装置を用いてアルゴンおよびセレン化水素混合雰囲気（セレン化水素はアルゴンに対し５体積％、「セレン雰囲気」と呼ぶ）にて加熱処理した。【００５９】
条件Ａとしては、まず、第１段階としてセレン雰囲気で５００℃で１０分保持を行い、ＣｕおよびＩｎおよびＧａとＳｅとを反応させて、その後、第２段階として硫化水素雰囲気（硫化水素はアルゴンに対し５体積％）に置換した後、さらに５８０℃で３０分保持してＣＩＧＳ結晶を成長させることでＣＩＧＳ層９ａを得た。
また、条件Ｂとして、まず、第１段階としてセレン雰囲気で２５０℃で３０分保持を行い、ＣｕおよびＩｎおよびＧａとＳｅとを反応させて、その後、第２段階として硫化水素雰囲気（硫化水素はアルゴンに対し５体積％）に置換した後、さらに６００℃で３０分保持してＣＩＧＳ結晶を成長させることでＣＩＧＳ層９ａを得た。
得られたＣＩＧＳ層９ａの厚みは条件Ａ、条件Ｂともに２μｍであった。【００６０】
ＣＩＧＳ層９ａ上にＣＢＤ(Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｂａｔｈ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)法にて、バッファ層１１ａとしてＣｄＳ層を成膜した。具体的には、まず、ビーカー内で、濃度０．０１Ｍの硫酸カドミウム、濃度１．０Ｍのチオウレア、濃度１５Ｍのアンモニア、および純水を混合させた。次に、ＣＩＧＳ層を上記混合液に浸し、ビーカーごと予め水温を７０℃にしておいた恒温バス槽に入れ、ＣｄＳ層を５０〜８０ｎｍ成膜した。【００６１】
さらにＣｄＳ層上にスパッタ装置にて、透明導電膜１３ａを以下の方法で成膜した。まず、ＺｎＯターゲットを使用してＺｎＯ層を成膜し、次に、ＡＺＯターゲット（Ａｌ２Ｏ３を１．５ｗｔ％含有するＺｎＯターゲット）を使用してＡＺＯ層を成膜した。各層の成膜は室温にて実施し、厚み４８０ｎｍの２層構成の透明導電膜１３ａを得た。
透明導電膜１３ａのＡＺＯ層上にＥＢ蒸着法により、Ｕ字型のマイナス電極１５ａとして膜厚１μｍのアルミ膜を成膜した（Ｕ字の電極長（縦８ｍｍ、横４ｍｍ）、電極幅０．５ｍｍ）。【００６２】
最後に、メカニカルスクライブによって透明導電膜１３ａ側からＣＩＧＳ層９ａまでを削り、図２Ａ及び図２Ｂに示すようなセル化を行った。図２Ａは１つの太陽電池セルを上面から見た図であり、図２Ｂは図２Ａ中のＡ−Ａ’の断面図である。一つのセルは幅０．６ｃｍ、長さ１ｃｍで、マイナス電極１５ａを除いた面積が０．５１ｃｍ２であり、図３に示すように、合計８個のセルが１枚のガラス基板５ａ上に得られた。
ソーラーシミュレータ（山下電装株式会社製、ＹＳＳ−Ｔ８０Ａ）に、評価用ＣＩＧＳ太陽電池（上記８個のセルを作製した評価用ガラス基板５ａ）を設置し、あらかじめＩｎＧａ溶剤を塗布したプラス電極７ａにプラス端子を（不図示）、マイナス電極１５ａのＵ字の下端にマイナス端子１６ａをそれぞれ電圧発生器に接続した。ソーラーシミュレータ内の温度は２５℃一定に温度調節機にて制御した。疑似太陽光を照射し、６０秒後に、電圧を−１Ｖから＋１Ｖまで０．０１５Ｖ間隔で変化させ、８個のセルのそれぞれの電流値を測定した。【００６３】
この照射時の電流と電圧特性から発電効率を下記式（１）により算出した。８個のセルのうち最も効率の良いセルの値を、各ガラス基板の発電効率の値として表１に示す。試験に用いた光源の照度は０．１Ｗ／ｃｍ２であった。
発電効率［％］＝Ｖｏｃ［Ｖ］×Ｊｓｃ［Ａ／ｃｍ2］×ＦＦ［無次元］×１００／試験に用いる光源の照度［Ｗ／ｃｍ2］              式（１）【００６４】
発電効率は、開放電圧（Ｖｏｃ）と短絡電流密度（Ｊｓｃ）と曲線因子（ＦＦ）の掛け算で求められる。
なお、開放電圧（Ｖｏｃ）は端子を開放した時の出力であり、短絡電流（Ｉｓｃ）は短絡した時の電流である。短絡電流密度（Ｊｓｃ）はＩｓｃをマイナス電極を除いたセルの面積で割ったものである。【００６５】
また最大の出力を与える点が最大出力点と呼ばれ、その点の電圧が最大電圧値（Ｖｍａｘ）、電流が最大電流値（Ｉｍａｘ）と呼ばれる。最大電圧値（Ｖｍａｘ）と最大電流値（Ｉｍａｘ）の掛け算の値を、開放電圧（Ｖｏｃ）と短絡電流（Ｉｓｃ）の掛け算の値で割った値が曲線因子（ＦＦ）として求められる。上記の値を使用し、発電効率を求めた。【００６６】
ガラス中のＳＯ３残存量は１００〜５００ｐｐｍであった。
なお、ガラス組成物中のＳＯ３の残存量は、ガラス板から切り出したガラスの塊を粉末状にして蛍光Ｘ線で評価し、測定した。【００６７】
また、例１０〜１６のガラスは、意図的にＦｅ２Ｏ３及びＴｉＯ２を含有させていないが、原料から不可避に混入した量は、ともに１００〜５００ｐｐｍであった。
なお、ガラス組成物中のＦｅ２Ｏ３及びＴｉＯ２の含有量は、ガラス板から切り出したガラスの塊を粉末状にして蛍光Ｘ線で評価し、測定した。【００６８】
【表１】
0006048490.tif 000002
【００６９】
【表２】
0006048490.tif 000003
【００７０】
表１および表２より明らかなように、実施例及び参考例（例１〜６、１０〜１６）のガラス板は、ガラス転移点温度Ｔｇが６４０℃以上と高く、平均熱膨張係数が６０×１０-7〜１１０×１０-7／℃であり、密度が２．９ｇ／ｃｍ３以下であり、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。また、実施例（例１）のガラス板は、条件Ａおよび条件Ｂともに発電効率が高かった。
なお、例１以外のガラス板の発電効率も高い結果である。例１〜６、１０〜１６のガラスは、ＳｒＯが５〜２０％、Ｎａ２Ｏが４．５〜１０％、Ｋ２Ｏが３．５〜１５％、Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏが０．７〜２．０であり、（２×Ｎａ２Ｏ（含有質量％）−２×ＭｇＯ（含有質量％）−ＣａＯ（含有質量％））×（Ｎａ２Ｏ（含有質量％）／Ｋ２Ｏ（含有質量％））が３〜２２であるため、発電効率が高い。
したがって高い発電効率、高いガラス転移点温度、及び所定の平均熱膨張係数をバランスよく有することができる。そのため、ＣＩＧＳ光電変換層がＭｏ膜付ガラス基板から剥離することがなく、さらに本発明における太陽電池を組立てる際（具体的にはＣＩＧＳの光電変換層を有するガラス基板とカバーガラスとを加熱してはりあわせる際）、ガラス基板が変形しにくく発電効率により優れる。
【００７１】
一方、表１および表２が示すように比較例（例７）のガラス板はＴｇが低く、６００℃以上での成膜時にガラス板が変形しやすい。さらにＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏ、（２Ｎａ２Ｏ−２ＭｇＯ−ＣａＯ）×（Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏ）が低いため、また、ＢａＯが多いため発電効率が劣る。
比較例（例８）のガラス板はＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏ、（２Ｎａ２Ｏ−２ＭｇＯ−ＣａＯ）×（Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏ）が低いため、またＳｒＯが少ないため発電効率が劣る。
比較例（例９）のガラス板はＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏ、（２Ｎａ２Ｏ−２ＭｇＯ−ＣａＯ）×（Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏ）が低く、ＳｒＯが少なく、ＭｇＯが多すぎるため発電効率が劣る。【００７２】
本発明のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板は、ＣＩＧＳの太陽電池用のガラス基板として好適である。また、ＣＩＧＳ太陽電池用のカバーガラス、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。【００７３】
以上、本発明を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、本発明は、さらに別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加えうるものである。
本出願は、２０１２年３月７日付けで出願された日本特許出願（特願２０１２−０５００６０）に基づいており、その全体が引用により援用される。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明のＣｕ−Ｉｎ−Ｇａ−Ｓｅ太陽電池用ガラス基板は、高い発電効率、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、及び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ＣＩＧＳ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。
【符号の説明】
【００７５】
１  太陽電池
５、５ａ  ガラス基板
７、７ａ  プラス電極
９、９ａ  ＣＩＧＳ層
１１、１１ａ  バッファ層
１３、１３ａ  透明導電膜
１５、１５ａ  マイナス電極
１７  反射防止膜
１９  カバーガラス
【図１】
0006048490.tif 000004
【図２Ａ】
0006048490.tif 000005
【図２Ｂ】
0006048490.tif 000006
【図３】
0006048490.tif 000007