【手続補正書】
【提出日】平成15年11月7日(2003.11.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】太陽電池用カバーガラス及びその製造方法並びに太陽電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】透明導電膜層、半導体層及び裏面電極層を有する太陽電池に用いられるカバーガラスにおいて、
前記カバーガラスの光入射側の表面が凹凸を有し、前記凹凸の頂部が平坦化されてなることを特徴とする太陽電池用カバーガラス。
【請求項２】前記カバーガラスの表面粗さは、最大高さＲｙが０．１〜５μｍであり、かつ算術平均粗さＲａが０．０１〜０．３μｍである請求項１記載の太陽電池用カバーガラス。
【請求項３】前記カバーガラスの裏面側が平滑である請求項１又は２記載の太陽電池用カバーガラス。
【請求項４】透明導電膜層、半導体層及び裏面電極層を有する太陽電池に用いられるカバーガラスの製造方法において、
前記カバーガラスの光入射側の表面に凹凸を形成する第１の処理工程と、
前記凹凸の頂部のみを平坦化する第２の処理工程と、を有することを特徴とする太陽電池用カバーガラスの製造方法。
【請求項５】前記第１の処理工程後の表面粗さは、最大高さＲｙが０．２〜１０μｍであり、かつ算術平均粗さＲａが０．０２〜１μｍであって、前記第２の処理工程後の表面粗さが、最大高さＲｙが０．１〜５μｍであり、かつ算術平均粗さＲａが０．０１〜０．３μｍである請求項４記載の太陽電池用カバーガラスの製造方法。
【請求項６】ガラス基板と、透明導電膜層と、半導体層と、裏面電極層とを順次有する太陽電池において、前記ガラス基板が請求項１、２又は３記載の太陽電池用カバーガラスであることを特徴とする太陽電池。
【請求項７】前記半導体層がアモルファスシリコンであることを特徴とする請求項６記載の太陽電池。
【請求項８】前記太陽電池が屋根用太陽電池であることを特徴とする請求項６又は７記載の太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池用カバーガラス及びその製造方法並びに太陽電池とその製造方法に関する。特に、透明導電膜層、アモルファスシリコン層及び裏面電極層より形成されるアモルファス太陽電池用カバーガラスに係り、反射光公害を防止できる太陽電池用カバーガラスに関する。また、厚板が要求される大寸法の結晶系太陽電池において、反射光公害を防止する太陽電池用カバーガラスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、地球温暖化防止対策としてＣＯ２削減が必須な状況にあり、自然エネルギーの有効利用として、太陽電池の普及が推進されているなかで、太陽電池の低コスト化が大きな課題となっている。
上記太陽電池として、例えば、アモルファス太陽電池基板が挙げられるが、これは、ガラス基板に透明導電膜層、アモルファスシリコン膜層及び裏面電極層を膜付けし構成されている。それぞれの膜付け層は、電極を形成するため、レーザースクライビングにてパターニングが施される。
【０００３】
このレーザースクライビングを効率的に行うためには、ガラス基板面の平滑性が必要で、一般的にはフロート板ガラスが使用されている。
しかし、カバーガラスの外表面は平滑なため、屋根又は壁面に施工した場合、ガラス面の反射光公害の問題が指摘されている。
上記問題となるカバーガラスの外表面の反射を抑えるため、当該ガラス面をエッチング、反射防止コーティング、又は当該ガラスの上面に型板ガラスを置くことなどで対処が行われてきたが、大幅なコスト高となり実用的ではない。また、カバーガラス外表面のブラスト加工も反射防止には有効であるが、加工面が汚れ易く、光発電効率が低下し実用的ではない。
【０００４】
これらに対処すべく、特開昭５９−８２７７７、特開昭６０−２１６５８５、及び特開平８−３３０６１８等のように、透光性ガラス基板に凹凸を設けることが考案されたが、表面の乱反射のため表面が白く見え意匠性に劣る、非常に汚れやすく、経時的に変換効率が悪化するという問題点を有していた。
【０００５】
一方、結晶系太陽電池にあっては、カバーガラスとして型板ガラスが使用されているが、圧延の製造上の制約のため、厚板ガラスは製造しがたい。太陽電池の大型化に対し、厚板ガラスの要求がでているが、カバーガラスとして相応しい型板ガラスの供給は難しく、また前記したような表面の反射防止加工では、コストが高い、表面が汚れやすいなどの問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、大型化要求に対応し、反射光防止機能があり、かつ表面が汚れにくい太陽電池用カバーガラス及びその製造方法並びに該太陽電池用カバーガラスを用いた太陽電池を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、透明導電膜層、半導体層及び裏面電極層を有する太陽電池に用いられるカバーガラスにおいて、前記カバーガラスの光入射側の表面が凹凸を有し、前記凹凸の頂部が平坦化されたことを特徴とする太陽電池用カバーガラスを提供する。
本発明によれば、反射光の弦しさを防止する機能があり、かつ汚れにくく優れた外観特性や耐久性能を有する低コストの太陽電池用カバーガラスを提供することができる。
【０００８】
また、結晶系太陽電池の大型化要求に対応し、反射防止機能のある低コストの太陽電池用カバーガラス（以下、カバーガラスという）を提供することができる。
また、本発明は、ガラス基板と、透明導電膜層と、アモルファスシリコン膜層と、裏面電極層とを順次有する太陽電池において、ガラス基板が前記の本発明のカバーガラスであることを特徴とする太陽電池を提供する。本発明の太陽電池は、本発明のカバーガラスの利点が有効に生かされることから、屋根用太陽電池として好適である。
【０００９】
カバーガラスは、例えばフロート板であり、カバーガラスとして外表面になる側（光入射側）を例えば砂、アランダムなどを用いて荒摺りし、さらに酸化セリウムを用いてポリシングし、荒摺り跡が半分程度残った段階で、ポリシングを中断することで得られる。
【００１０】
カバーガラスの研磨表面の表面粗さはハンディサーフで測定して、最大高さＲｙ（以下、単にＲｙという）が０．１〜５μｍであり、かつ算術平均粗さＲａ（以下、単にＲａという）が０．０１〜０．３μｍであることが好ましい。なお、Ｒｙ、ＲａはＪＩＳ  Ｂ０６０１で定義される値である。
Ｒｙが０．１μｍ未満及び／又はＲａが０．０１μｍ未満であると反射防止性が不十分となることがある。Ｒｙが５μｍ超及び／又はＲａが０．３μｍ超であると汚れやすくなるほか、表面の乱反射が強く外観が白くなり意匠性を阻害することがある。Ｒｙは０．２〜２．５μｍであることが特に好ましい。Ｒａは０．０２〜０．２μｍであることが特に好ましい。
【００１１】
また、光沢度はハンディ光沢度計で測定して２〜１００、特に２０〜８０が好ましい。このガラスの表面性状は、荒摺り跡の凸部をポリシングして平坦化されているが、荒摺り跡の凹部が残っているため、ガラス面の反射光の眩しさは、ノングレヤ加工した型板ガラスと同等であり、また、ガラス表面の汚れ易さも、ノングレヤ加工した型板ガラスと同等である。
【００１２】
また、本発明における半導体層としては、多結晶シリコンを用いたが、単結晶シリコン、アモルファスシリコン、ＧａＡｓ等の化合物半導体を用いることができる。コストの観点からは、アモルファスシリコンを用いることが好ましく、変換効率の観点からは、結晶性シリコンを用いることが好ましい。
また、本発明におけるカバーガラスは、生産性の観点から裏面側が平滑であることが好ましい。
【００１３】
本発明における透明導電膜層としては、ＳｎＯ２層などが挙げられる。該ＳｎＯ２層には、フッ素やアンチモンなどを添加することができる。また、本発明における裏面電極層としては、Ａｇ層などが挙げられる。
本発明は、また、透明導電膜層、半導体層及び裏面電極層を有する太陽電池に用いられるカバーガラスの製造方法において、前記カバーガラスの光入射側の表面に凹凸を形成する第１の処理工程と、前記凹凸の頂部のみを平坦化する第２の処理工程と、を有することを特徴とする太陽電池用カバーガラスの製造方法を提供する。
【００１４】
前記第１の処埋工程後の表面粗さは、Ｒｙが０．２〜１０μｍであり、かつＲａが０．０２〜１μｍであることが好ましい。Ｒｙが０．２μｍ未満及び／又はＲａが０．０２μｍ未満であると、次の第２の処理工程における頂部研磨により反射防止性が不十分となる。また、Ｒｙが１０μｍ超及び／又はＲａが１μｍ超であると、次の第２の処理工程における頂部研磨によっても残る凹部に起因し、外観が白色化し意匠性に劣る、汚れやすくなるなどの不具合を生じやすい。
前記第２の処理工程後の表面粗さは、Ｒｙが０．１〜５μｍであり、かつＲａが０．０１〜０．３μｍであることが好ましい。
【００１５】
第１の処埋としては、例えば、１）水と砂のスラリー液を介在させてグラインダー加工し、次いで、水とアランダムのスラリー液を介在させてグラインダー加工する方法や、２）サンドブラスト法、等で行うことができる。
第２の処理としては、例えば、水と酸化セリウムのスラリー液を介在させてウレタン性パッドのポリシャーで研磨加工することで行うことができる。
【００１６】
【実施例】
（実施例１）
本発明の実施例につき図１及び図３を参照しながら詳細に説明する。まず、寸法が幅２．５ｍ、長さ２ｍ、厚味４ミリのフロートガラス板１を、石膏で研磨台車に貼り付け、水と砂のスラリー液を介在させてグラインダー加工し、次いで、水とアランダムのスラリー液を介在させてグラインダー加工しガラス表面を凹凸化した（第１の処理）。この段階でのガラス表面の粗さはハンディサーフで測定して、Ｒｙが４μｍであり、かつＲａが０．４μｍであった。また、中心線平均山高さＲｐｍ（以下、単にＲｐｍという）は１．１６μｍであった。
Ｒｐｍは、粗さ曲線からその中心線方向に測定長さＬの部分を抜き取り、その測定長さＬを５等分し、５等分された各々の区間の中心線に平行で最高の山頂を通る直線との間隔の値を平均した値である。
【００１７】
また、図３（ａ）に、負荷長さ率ｔｐ（以下、単にｔｐという）と切断レベルとの関係（このグラフを以下、アボット負荷曲線という）を示す。ｔｐ（％）及び切断レベル（％）は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１で定義される値である。
図３（ａ）のアボット負荷曲線では、ｔｐが１０％の時の切断レベルは２０％、ｔｐが２０％の時の切断レベルは２５％であった。
第１の処理を行った状態では、表面の凹凸が大きく、かつ表面がざらざらしているため、使用時にガラス面が汚れやすいなどの問題があるので、さらに水と酸化セリウムのスラリー液を介在させてウレタン性パッドのポリシャーで研磨加工を行った（第２の処理）。このポリシャーは、研磨工程の流れ方向の中央部に主軸を有し、主軸に複数のポリシャーを有している。主軸は公転し、ポリシャ自体は自転する構成になっている。この平坦化のポリシング加工は、研磨面凹凸の凸部のみが透明になる程度まで行った。
【００１８】
次に、仕上がったガラス表面２の表面粗さをハンディサーフで測定を行った。ガラス表面２の中央部付近の測定結果では、Ｒｙが２．３２μｍであり、かつＲａが０．１９μｍであった。また、ハンディ光沢度計で測定した光沢度は３０であった。なお、中央部より１ｍ離れた端部では、Ｒｙ１．６７μｍ、Ｒａが０．１０μｍであり、ハンディ光沢度計で測定した光沢度は６５であった。Ｒｐｍは、中央部付近で０．４８μｍ、端部付近で０．１９μｍであり、ポリシング前より凸部が平坦化されていた。
【００１９】
また、図３（ｂ）のアボット負荷曲線からわかるように、ｔｐが１０％の時の切断レベルは８％であり、また、ｔｐが２０％の時の切断レベルは１０％であった。この結果、前述したポリシング前のアボット負荷曲線（図３（ａ））ではｔｐ１０％の切断レベルが２０％、ｔｐ２０％の切断レベルが２５％であったことから、ポリシングすることで凹凸の頂部が平坦化されたことが判る。
【００２０】
なお、前記凹凸の頂部の平坦化については、均一の研磨レートを得るため、例えば、１）長方形のパットがガラス流れ方向に対し前後左右に揺動する方式のポリシングマシンを用いる、２）主軸に複数の補助主軸を設け、補助主軸に複数のポリシャーを有するポリシングマシンを用いる、あるいは３）エッチング法等の研磨法で行ってもよい。
さらに仕上がったガラスの非研磨面に、ＳｎＯ2 からなる透明導電膜層３、アモルファスシリコン層４及びＡｇからなる裏面電極５を加工後、ＥＶＡ膜６を介在させて、７のフロート板３ｍｍと積層してモジュール化し、屋根に施工し６ケ月間の実用性試験を行った。
【００２１】
従来品のフロート板をカバーガラスとしたアモルファス太陽電池は、太陽を反射させると目がくらみ、瞬時に目をそらしてしまう眩しさのレベルであったが、本実施例のカバーガラスを用いた太陽電池は、太陽を反射させても、目が眩むようなことは全くなく実用上の問題はなかった。また、ガラス表面の汚れも、従来の結晶系太陽電池モジュールに使用されている汚れの少ないカバーガラスと同等以上の優れた結果であった。発電効率も７％であり、フロート板をカバーガラスとしたアモルファス太陽電池モジュールと同等であった。
【００２２】
（実施例２）
次に、図２を参照して実施例２を詳細に説明する。
実施例１と同様のガラス板を用い、実施例１と同様にして第１の処理及び第２の処理を行った。その後、該ガラス１を幅２ｍ、長さ２ｍに切断し、さらに、切断したガラスを面取り、洗浄・乾燥、加熱、風冷の手順で強化処理して倍強化ガラス（ＪＩＳ  Ｒ３２２２に規定される耐風圧強度が高められたガラス）とした。この段階で、実施例１と同様にガラス表面の粗さを測定した結果、Ｒｙが１．７〜２．３μｍであり、かつＲａが０．１０〜０．１９μｍであった。また、光沢度は３０〜６５であった。
上記ガラスの研磨面２がカバーガラスとして外側になるようにし、多結晶シリコン太陽電池８をＥＶＡ膜６を介して積層した。さらに、裏面フィルム９をＥＶＡ膜６を介して積層しモジュール化した。
【００２３】
実施例１と同様に屋根に施工し、実用性の確認をした。可視光線反射率は、７．８％と、従来の結晶系太陽電池に使用されているカバーガラスに比べ約１％程度抑えられた。また、ガラス表面の汚れも、従来の結晶系太陽電池モジュールに使用されている汚れの少ないカバーガラスと同等以上の優れた結果であった。また、発電効率も１２〜１３％と従来の結晶系太陽電池モジュールとほぼ同等であった。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、ガラス表面の反射光公害を防止でき、かつ表面が汚れにくい太陽電池用カバーガラス及び太陽電池を、低コストで提供できる。特に、大寸法の太陽電池に好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１のアモルファス太陽電池の構成図である。
【図２】実施例２の結晶系太陽電池の構成図である。
【図３】（ａ）は第１の処理後、（ｂ）は第２の処理後のアボット負荷曲線を示すグラフである。
【符号の説明】
１：太陽電池用カバーガラス
２：太陽電池用カバーガラス研磨面
３：透明導電膜
４：アモルファスシリコン膜
５：裏面電極
６：ＥＶＡ膜
７：裏面ガラス
８：結晶系太陽電池
９：裏面フィルム