(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽光に対して高い透過率を示し、熱的な寸法安定性も有しており、集光型太陽電池装置等の部材用途に好適な低温溶融性および熱間成型性に優れたガラスを提供する。【解決手段】酸化物基準の質量％で、Ｂ２Ｏ３成分、Ａｌ２Ｏ３成分を含有し、Ｂ２Ｏ３成分の含有量が３０〜６５％であり、Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３が０．１８〜０．４５であるガラス。より好ましくは、粘度が１０２．５ｄＰａ・ｓを示すときの温度が１０００℃以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化物基準の質量％で、Ｂ２Ｏ３成分、Ａｌ２Ｏ３成分を含有し、Ｂ２Ｏ３成分の含有量が３０〜６５％、Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３が０．１８〜０．４５であるガラス。
【請求項２】
粘度が１０２．５ｄＰａ・ｓを示すときの温度が１０００℃以下である請求項１に記載のガラス。
【請求項３】
酸化物基準の質量％で、
Ａｌ２Ｏ３成分を５〜２９％を含有する請求項１または２に記載のガラス。
【請求項４】
酸化物基準の質量％で、
ＺｎＯ成分を０〜１５％、および／または
ＭｇＯ成分を０〜１５％を含有し、
ＺｎＯ成分およびＭｇＯ成分の合計含有率が１％以上、２０％以下である請求項１から３のいずれかに記載のガラス。
【請求項５】
酸化物基準の質量％で、
Ｌｉ２Ｏ成分を０〜１５％、および／または
Ｎａ２Ｏ成分を０〜１５％、および／または
Ｋ２Ｏ成分を０〜１５％含有し
Ｌｉ２Ｏ成分、Ｎａ２Ｏ成分、およびＫ２Ｏ成分の合計の含有率が１％以上、１５％以下である請求項１から４のいずれかに記載のガラス。
【請求項６】
酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ２成分を４．５〜３０％含有する請求項１から５のいずれかに記載のガラス。
【請求項７】
酸化物基準の質量％で、
ＺｒＯ２成分を０〜８％含有する請求項１から６のいずれかに記載のガラス。
【請求項８】
０℃〜５０℃における平均線膨張係数が６０×１０−７℃−１以下である請求項１から７のいずれかに記載のガラス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は太陽光の透過率が高く、低温溶融が可能なガラスに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力用太陽電池装置として、照射された太陽光を集光レンズで集光し、集光した太陽光を照射面積よりも小さい太陽電池素子の受光面で受光して電力を取り出す集光型太陽電池装置が実用化されている。
【０００３】
集光型太陽電池装置の集光レンズは通常ガラスを加工して製造されるが、高い発電効率を実現するために、この集光レンズは太陽光に対しての高い透過率を示すことが求められる。
さらに、集光レンズ製造コスト低減のため、熱間成型にて種々形状のレンズを作製出来るよう、より低い温度でガラスが軟化、変形することが好ましい。しかしながら一方で、集光レンズとしての耐熱性は確保されていなければならず、熱的な寸法安定性も同時に求められる。
【０００４】
特許文献１に記載のガラスは集光レンズ用途ではないが、ソラリゼーションが抑制された太陽電池用ガラス基板が開示されている。このガラスはＳｉＯ２成分が多いため、溶融温度が高く、熱間成型には不向きである。
特許文献２に記載のガラスは耐ソラリゼーション性を有し、高い屈折率を有する光学ガラスが開示されているが、Ｌａ２Ｏ３およびＧｄ２Ｏ３含有量が多く、熱膨張係数が充分に低いとは言い難い。
【特許文献１】特開２００８−２２２５４２号公報
【特許文献２】特開２００７−１０６６１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は太陽光に対しての高い透過率を示し、低温溶融性および熱間成型性に優れたガラスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は上記の課題に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、このような特性を満足する特定組成のガラスを見いだし、この発明を完成したものであり、その具体的な構成は以下の通りである。
【０００７】
（構成１）
酸化物基準の質量％で、Ｂ２Ｏ３成分、Ａｌ２Ｏ３成分を含有し、Ｂ２Ｏ３成分の含有量が３０〜６５％、Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３が０．１８〜０．４５であるガラス。
（構成２）
粘度が１０２．５ｄＰａ・ｓを示すときの温度が１０００℃以下である構成１に記載のガラス。
（構成３）
酸化物基準の質量％で、
Ａｌ２Ｏ３成分を５〜２９％を含有する構成１または２に記載のガラス。
（構成４）
酸化物基準の質量％で、
ＺｎＯ成分を０〜１５％、および／または
ＭｇＯ成分を０〜１５％を含有し、
ＺｎＯ成分およびＭｇＯ成分の合計含有率が１％以上、２０％以下である構成１から３のいずれかに記載のガラス。
（構成５）
酸化物基準の質量％で、
Ｌｉ２Ｏ成分を０〜１５％、および／または
Ｎａ２Ｏ成分を０〜１５％、および／または
Ｋ２Ｏ成分を０〜１５％含有し
Ｌｉ２Ｏ成分、Ｎａ２Ｏ成分、およびＫ２Ｏ成分の合計の含有率が１％以上、１５％以下である構成１から４のいずれかに記載のガラス。
（構成６）
酸化物基準の質量％で、
ＳｉＯ２成分を４．５〜３０％含有する構成１から５のいずれかに記載のガラス。
（構成７）
酸化物基準の質量％で、
ＺｒＯ２成分を０〜８％含有する構成１から６のいずれかに記載のガラス。
（構成８）
０℃〜５０℃における平均線膨張係数が６０×１０−７℃−１以下である構成１から７のいずれかに記載のガラス。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば太陽光に対しての高い透過率を示し、低温で溶融することが可能であり、熱的寸法性に優れたガラスを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のガラスについて説明する。なお、ガラスを構成する各成分の含有量について説明する場合、本明細書においては前記各成分は酸化物基準の質量％にて表現する。
ここで、「酸化物基準」とは、本発明のガラスの構成成分の原料として使用される酸化物、硝酸塩等が溶融時にすべて分解され酸化物へ変化すると仮定して、ガラス中に含有される各成分の組成を表記する方法であり、この生成酸化物の質量の総和を１００質量％として、ガラス中に含有される各成分の量を表記する。
【００１０】
Ｂ２Ｏ３成分、Ａｌ２Ｏ３成分を含有し、Ｂ２Ｏ３成分の含有量が３０〜６５％、Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３が０．１８〜０．４５であることを特徴とする。
Ｂ２Ｏ３成分はガラス骨格を形成する成分であり、低温溶融性を実現させるため必須な成分であり、含有量の下限は好ましくは３０％以上、より好ましくは３５％以上、最も好ましくは４０％以上である。ただし、添加量が多いと化学的耐久性が低下しやすくなるため、その含有量の上限は、好ましくは６５％以下、より好ましくは６３％以下、最も好ましくは６２％以下である。
【００１１】
また、Ｂ２Ｏ３成分と同様にガラス骨格を形成するＡｌ２Ｏ３成分は、化学的耐久性および失透性を向上させる必須な成分であり、Ａｌ２Ｏ３／Ｂ２Ｏ３を所定の比率で含有させることで低温溶融が可能である高透過性ガラスを実現することができる。その比率が０．１８未満であるとガラスの化学的耐久性が損なわれるため、下限は好ましくは０．１８０以上、より好ましくは０．１８５以上、最も好ましくは０．１９０以上である。また、０．４５を超えると低温溶融性が損なわれるため、上限は好ましくは０．４５０以下、より好ましくは０．４３０以下、最も好ましくは０．４１０以下である。
【００１２】
前記Ａｌ２Ｏ３成分は化学的耐久性および失透性を向上させる必須な成分であり、含有量の下限は好ましくは５％以上、より好ましくは７％以上、最も好ましくは８％以上である。ただし、添加量が多いと低温溶融性が低下しやすくなるため、その含有量の上限は、好ましくは２９％以下、より好ましくは２７％以下、最も好ましくは２６％以下である。
【００１３】
なお、ガラス原料の溶融温度（単に溶融温度ともいう）とは低温溶融性の指標であり、原料を加熱して融液とするとき、その粘度が１０２．５ｄＰａ・ｓとなる時の温度をいう。測定は球引上げ式粘度計を用いて測定をすることができ、例えば有限会社オプト企業製ＢＶＭ−１３ＬＨを用いて測定することができる。
また、平均線膨張係数は低熱膨張性の指標であり、ＪＯＧＩＳ（日本光学硝子工業会規格）１６−２００３「光学ガラスの常温付近の平均線膨張係数の測定方法」に則り、温度範囲を０℃から３００℃の範囲に換えて測定した値をいう。
また、ガラス転移点は熱間加工性の指標とすることができ、ＪＯＧＩＳ（日本光学硝子工業会規格）０８−２００３「光学ガラスの熱膨張の測定方法」により測定した値である。この値が低いほど低い温度でガラスを変形させることが可能となり、ガラスの熱間加工性は優れている。
【００１４】
ＺｎＯ成分は低温溶融性を向上させ、溶融温度の低下に対する平均線熱膨張係数の増加への寄与が小さい成分であり、任意で含有させることができる。ただし、含有量が大きくなると失透性が増大するため含有量の上限を１５％以下とすることが好ましく、１３％とすることがより好ましく、１２％とすることが最も好ましい。
【００１５】
ＭｇＯ成分は低温溶融性を向上させやすくし、温度−粘度曲線の勾配を調整するための成分であり、任意で含有させることができる。ただし含有量が大きくなると、平均線膨張係数が大きくなるとともに、失透性が増大するため、その含有量の上限を１５％以下とすることが好ましく、１３％とすることがより好ましく、１２％とすることが最も好ましい。
【００１６】
ＺｎＯ成分およびＭｇＯ成分は低温溶融性を実現させるためにどちらか一方、または両方の成分を含有させることが好ましい。ＺｎＯ成分およびＭｇＯ成分の合計含有量の下限は好ましくは１％以上、より好ましくは３％以上、最も好ましくは４％以上である。ただし、合計含有量が大きくなると失透性が増大するため含有量の上限は好ましくは２０％以下、より好ましくは１５％以下、最も好ましくは１２％以下である。
【００１７】
アルカリ金属酸化物であるＬｉ２Ｏ成分、Ｎａ２Ｏ成分およびＫ２Ｏ成分はガラスの溶融性を向上させやすくする成分であり、この効果を得るためにはこれらの成分から選ばれる１種以上の成分の合計含有量が１％以上であることが好ましく、３％以上であることがより好ましく、５％以上であることが最も好ましい。ただし、前記合計含有量が大きくなると熱膨張係数が大きくなりやすく、化学的耐久性が低下しやすいことから、合計含有量の上限は好ましくは１５％、より好ましくは１３％以下、最も好ましくは１２％以下である。
Ｌｉ２Ｏ成分、Ｎａ２Ｏ成分およびＫ２Ｏ成分の各々の成分は上記の合計含有量に従う限りにおいて任意で含有させることができる。また、Ｌｉ２Ｏ成分、Ｎａ２Ｏ成分およびＫ２Ｏ成分の各々の成分の上限は熱膨張係数を小さくし、化学的耐久性を良好とする為に各々１５％とすることが好ましく、１３％とすることがより好ましく、１２％とすることが最も好ましい。
【００１８】
ＳｉＯ２成分はガラス骨格を形成する成分であり、化学的耐久性を向上させ、平均線膨張係数および透過率の調整に必須な成分であり、含有量の下限は好ましくは４．５％以上、より好ましくは６％以上、最も好ましくは７％以上である。ただし、添加量が多いとガラスの溶融温度が高くなるため、含有量の上限は好ましくは３０％以下、より好ましくは２５％以下、最も好ましくは２２％以下である。
【００１９】
ＺｒＯ２成分は化学的耐久性を改善させる効果があり、任意で添加できる成分である。ただし添加量が多いと失透性が増大するため、その含有量の上限は、好ましくは８％以下、より好ましくは７％以下、最も好ましくは６％以下である。
【００２０】
Ａｓ２Ｏ３成分、Ｓｂ２Ｏ３成分およびＳｎＯ成分はガラスの清澄剤として任意で添加できる成分である。ただし多量に加えても清澄効果は大きくならないため各々１％を上限とし、好ましくは０．５％以下である。
ただしこれらの成分は製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があるために含有しないことが最も好ましい。
【００２１】
ＣｅＯ成分もまた清澄剤としての効果が期待される成分ではあるが、ガラスが着色してしまい、本発明の目的への貢献が少ないため、含有しないことが好ましい。
【００２２】
ＰｂＯ成分はガラスを製造、加工、及び廃棄をする際に環境対策上の措置を講ずる必要があり、そのためのコストを要するため、本発明のガラスにＰｂＯを含有させるべきでない。
【００２３】
さらに本発明のガラスにおいては、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｅｕ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｅｒ等の各成分はガラスが着色してしまい、本発明の目的への貢献が少ないため、含有しないことが好ましい。
ただし、ここでいう含有しないとは、不純物として混入される場合を除き、人為的に含有させないことを意味する。
【００２４】
その他の成分については、本発明の主旨を損なわない程度であれば添加しても良いが、その総量は３％程度であることが好ましい。
【００２５】
本発明のガラスは低温溶融性を示し、粘度が１０２．５ｄＰａ・ｓを示すときの温度が１０００℃以下であるので、通常の溶融法で低コストに製造することができる。本発明のガラスのより好ましい態様においては粘度が１０２．５ｄＰａ・ｓを示すときの温度が９７０℃以下であり、最も好ましい態様においては粘度が１０２．５ｄＰａ・ｓを示すときの温度が９５０℃以下である。
【００２６】
本発明のガラスの平均線膨張係数は０℃から５０℃の範囲において４０×１０−７℃−１〜６０×１０−７℃−１であるので、太陽電池素子との熱膨張特性を近似させることができる。
【実施例】
【００２７】
本発明の実施例について説明する。ガラスが酸化物基準で表わされた表１に示す組成比となるように珪砂、硼酸、酸化アルミニウム、亜鉛華、酸化マグネシウム、炭酸リチウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、酸化ジルコニウム等からなるガラス原料バッチを調製した。バッチは白金坩堝へ充填し、１２００℃の電気炉により、５時間加熱溶融した。溶融したガラスを板状に成型し徐冷した。
【００２８】
表１に本発明の実施例の酸化物基準の質量％で表わされたガラス組成、着色度、ソラリゼーション、０℃〜５０℃における平均線膨張係数（α）、ガラス転移点、およびガラスの粘度が１０２．５ｄＰａ・ｓを示すときの温度（Ｔ（℃）ａｔｌｏｇη＝２．５）、着色度Ｔ５％（ｎｍ）、着色度Ｔ８０％（ｎｍ）を示す。
【００２９】
着色度Ｔ５％とはＪＯＧＩＳ（日本光学ガラス工業会規格）０２−２００３に規定された測定方法で得られる透過率５％を示す波長であり、着色度Ｔ８０％とはＪＯＧＩＳ（日本光学ガラス工業会規格）０２−２００３に規定された測定方法で得られる透過率８０％を示す波長であり、それぞれ整数第１位を四捨五入し、１０ｎｍを単位として表示するものである。
【００３０】
【表１】
2011230967.tif 000002