(57)【要約】【課題】金属基板の表面の平滑性に優れると共に、発電効率が高い太陽電池又は発光照度が高い有機ＥＬ素子を提供することのできる素材として有用な金属基板を提供する。【解決手段】本発明の金属基板は、金属板の少なくとも片面に、樹脂皮膜が積層された金属基板であって、上記樹脂皮膜は、架橋ポリエステル樹脂を含み、上記樹脂皮膜中における金属の含有量は３００ｐｐｍ以下であり、上記金属基板の３ｍｍ□における表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板の少なくとも片面に、樹脂皮膜が積層された金属基板であって、
上記樹脂皮膜は、架橋ポリエステル樹脂を含み、
上記樹脂皮膜中における金属の含有量は３００ｐｐｍ以下であり、
上記金属基板の３ｍｍ□における表面粗さＲａが１０ｎｍ以下である
ことを特徴とする金属基板。
【請求項２】
上記金属基板の３ｍｍ□における表面粗さＲａが３ｎｍ以下である請求項１に記載の金属基板。
【請求項３】
上記樹脂皮膜１００質量部中における触媒の含有量は０．５〜４質量部である請求項１又は２に記載の金属基板。
【請求項４】
上記樹脂皮膜は、固体顔料の体積分率が１％以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の金属基板。
【請求項５】
上記金属基板が、サブストレート型薄膜太陽電池又はトップエミッション型有機ＥＬ素子に用いられる金属基板である請求項１〜４のいずれか１項に記載の金属基板。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属基板を備えたサブストレート型薄膜太陽電池。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の金属基板を備えたトップエミッション型有機ＥＬ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属基板の表面の平滑性に優れると共に、発電効率が高い太陽電池又は発光照度が高い有機ＥＬ素子を提供することのできる素材として有用な金属基板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
アモルファスシリコンや、ＣｄＳ・ＣｕＩｎＳｅ2等の化合物半導体を用いた、いわゆる薄膜半導体太陽電池（以下、薄膜太陽電池という。）として、スーパーストレート型薄膜太陽電池とサブストレート型薄膜太陽電池の２種類の構造が知られている。
【０００３】
スーパーストレート型薄膜太陽電池では、通常、基板、透明電極、光電変換層、裏面電極の順に積層された構造であり、基板側から光を入射させている。一方、サブストレート型薄膜太陽電池では、通常、基板、裏面電極、光電変換層、透明電極の順に積層された構造であり、透明電極側から光を入射させている。
【０００４】
従来、薄膜太陽電池の基板として、透光性のガラスやプラスチック等が用いられてきた。しかし、ガラスは、割れやすい上に加工性に乏しく、重くてコストが高い等の問題があり、また、プラスチックは透湿性があるため、ガスバリア層を設ける必要があり、コストが割高になってしまうことに加え、熱を加えずに加工することは難しい。
【０００５】
ところで、サブストレート型薄膜太陽電池は透明電極側から光を入射させているため、サブストレート型薄膜太陽電池の基板には透光性が求められない。そのため、ガラスやプラスチックのような基板ではなく、金属板のような透光性を有さないが加工性に優れた基板を用いることができる。ただし、薄膜太陽電池として機能するためには、基板の表面が平滑であり、かつこの表面が絶縁性を有する必要がある。しかし、金属板自身の表面は通常８００ｎｍ〜１μｍ程度以上の凹凸を有しているため、基板表面の凹凸が原因となって、裏面電極と透明電極との間が電気的にショートし、絶縁不良を招くおそれがある。そこで、上記の条件を満たすように金属板上に平滑な樹脂皮膜を形成すれば、金属板を基板として用いることができるようになると考えられる。
【０００６】
また、上記のような基板は、基板を透過することなく光が取り出されるトップエミッション型有機ＥＬ素子にも用いることができる。
【０００７】
上記のような基板として、架橋ポリエステルフィルムを金属板に積層させた金属基板を用いることができる。例えば、以下の特許文献１のような基板を太陽電池や有機ＥＬ素子などの電子デバイスに用いることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１２／０６３７５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１に開示された金属基板を用いた有機ＥＬ照明では発光照度が不十分であることがわかった。また、特許文献１に開示された架橋ポリエステルフィルムを金属板に積層させて太陽電池とした場合、発電効率が低くなってしまう、すなわち、発電コストが高くなってしまうことがわかった。
【００１０】
本発明は、金属基板の表面の平滑性に優れると共に、発電効率が高い太陽電池又は発光照度が高い有機ＥＬ素子を提供することのできる素材として有用な金属基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、サブストレート型薄膜太陽電池又はトップエミッション型有機ＥＬ素子に用いられる金属基板であって、金属板に積層した樹脂皮膜の表面を平滑にすると共に、樹脂皮膜の表面が絶縁性を有する金属基板を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の金属基板は、金属板の少なくとも片面に、樹脂皮膜が積層された金属基板であって、上記樹脂皮膜は、架橋ポリエステル樹脂を含み、上記樹脂皮膜中における金属の含有量は３００ｐｐｍ以下であり、上記金属基板の３ｍｍ□における表面粗さＲａが１０ｎｍ以下であることを特徴とする。
【００１３】
上記金属基板の３ｍｍ□における表面粗さＲａは、３ｎｍ以下であることが好ましい。上記樹脂皮膜１００質量部中における触媒の含有量は０．５〜４質量部であることが好ましい。また、上記樹脂皮膜は、固体顔料の体積分率が１％以下であることが好ましい。
【００１４】
本発明では、上記金属基板が、サブストレート型薄膜太陽電池又はトップエミッション型有機ＥＬ素子に用いられる金属基板であることが好ましい。また、本発明には、上記金属基板を備えたサブストレート型薄膜太陽電池及びトップエミッション型有機ＥＬ素子も包含される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、金属板に所定の樹脂皮膜を積層して、表面を研磨することによって、表面が平滑な金属基板を得ることができた。また、この金属基板を用いることによって、発電効率が高い太陽電池や発光照度が高い有機ＥＬ素子を得ることができた。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の金属基板は、金属板の少なくとも片面に樹脂皮膜が積層されており、上記金属基板の３ｍｍ□における表面粗さＲａが１０ｎｍ以下である。具体的には、本発明の金属基板は、金属板の少なくとも片面に樹脂皮膜を積層した後に、金属基板の表面（樹脂皮膜）を研磨して表面を平滑化したものである。
【００１７】
［金属板］
本発明の金属基板に用いる金属板は、冷延鋼板、溶融純亜鉛めっき鋼板、または合金化溶融Ｚｎ−Ｆｅめっき鋼板、合金化溶融Ｚｎ−５％Ａｌめっき鋼板、電気純亜鉛めっき鋼板、電気Ｚｎ−Ｎｉめっき鋼板、アルミニウム板、チタン板、ガルバリウム鋼板等であり、ノンクロメートのものが好ましいが、クロメート処理あるいは無処理のものも使用可能である。金属板の厚みは特に限定されないが、０．３〜２．０ｍｍ程度のものを適宜使用することができる。
【００１８】
金属板には、リン酸系化成処理を施しておいてもよく、特に、特開２００５−２６４３１２号公報に示されたような、コロイダルシリカとリン酸アルミニウム塩化合物を含む酸性水溶液によって化成処理を施しておくことが好ましい。コロイダルシリカとリン酸アルミニウム塩化合物を含む酸性水性液を化成処理液として使用すると、酸性水性液によって亜鉛系めっき層の表面がエッチングされながら、亜鉛系めっき層の表面にリン酸アルミニウムの中でも難溶性（水またはアルカリ性水溶液に溶けにくい）のＡｌＰＯ4やＡｌ2（ＨＰＯ4）3主体の反応層が形成される。この反応層にシリカ微粒子が沈着して取り込まれることでリン酸アルミニウムとシリカ微粒子が複合一体化する。また、エッチングにより粗面化された亜鉛系めっき層との間で緻密な反応層が形成され、この反応層の上に形成される樹脂皮膜との結合も緻密で強固なものとなる。また、上記酸性水溶液にポリアクリル酸等の水溶性樹脂を含有させておくと、得られる反応層中のシリカ微粒子の沈着状態を一層強固なものとすることができる。
【００１９】
［樹脂皮膜］
本発明では、樹脂成分が含まれている皮膜形成用組成物を用いて、金属板に樹脂皮膜が積層されている。樹脂皮膜は、樹脂成分として架橋ポリエステル樹脂を含んでおり、架橋ポリエステル樹脂からなることが好ましい。架橋ポリエステル樹脂は、ポリエステル樹脂、架橋剤、及び触媒を用いて作製される。そのため、皮膜形成用組成物には、ポリエステル樹脂、架橋剤、及び触媒が含まれている。
【００２０】
＜ポリエステル樹脂＞
ポリエステル樹脂は、多塩基酸と多価アルコール類との縮合反応によって得られるものである。
【００２１】
多塩基酸としては、例えば、マレイン酸、無水マレイン酸、フマル酸、イタコン酸、無水イタコン酸等のα，β−不飽和二塩基酸；フタル酸、無水フタル酸、ハロゲン化無水フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、テトラヒドロフタル酸、テトラヒドロ無水フタル酸、ヘキサヒドロフタル酸、ヘキサヒドロイソフタル酸、ヘキサヒドロテレフタル酸、シクロペンタジエン−無水マレイン酸付加物、コハク酸、マロン酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、１，１０−デカンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２，７−ナフタレンジカルボン酸、２，３−ナフタレンジカルボン酸、２，３−ナフタレンジカルボン酸無水物、４，４’−ビフェニルジカルボン酸、および、これらのジアルキルエステル等の飽和二塩基酸等が挙げられるが、特に限定されるものではない。多塩基酸は、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２２】
多価アルコール類としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール等のエチレングリコール類；プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、ポリプロピレングリコール等のプロピレングリコール類；２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、ビスフェノールＡとプロピレンオキシドまたはエチレンオキシドとの付加物、グリセリン、トリメチロールプロパン、１，３−プロパンジオール、１，２−シクロヘキサングリコール、１，３−シクロヘキサングリコール、１，４−シクロヘキサングリコール、パラキシレングリコール、ビシクロヘキシル−４，４’−ジオール、２，６−デカリングリコール、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアヌレート等が挙げられるが、特に限定されるものではない。また、エタノールアミン等のアミノアルコール類を用いてもよい。これら多価アルコール類は、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。また、必要によりエポキシ樹脂、ジイソシアナート、ジシクロペンタジエン等による変性を行ってもよい。
【００２３】
本発明で用いられるポリエステル樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は４０℃以上であることが好ましく、４５℃以上であることがより好ましく、５０℃以上であることがさらに好ましい。Ｔｇが４０℃未満である場合、研磨時に発生する熱によって樹脂皮膜が軟化し、安定した研磨を行うことが困難となるため、研磨後の金属基板の３ｍｍ□におけるＲａが１０ｎｍ以下とならないおそれがある。ポリエステル樹脂のＴｇの上限は特に限定されないが、例えば、１００℃以下であり、８０℃以下であることが好ましい。なお、Ｔｇについては、示差走査型熱量計（ＤＳＣ）を用いて測定することができる。
【００２４】
本発明で用いられるポリエステル樹脂の数平均分子量（Ｍｎ）は１４０００以下であることが好ましく、１２０００以下であることがより好ましく、１００００以下であることがさらに好ましい。Ｍｎが１４０００を超えると、金属基板の３ｍｍ□におけるＲａが１０ｎｍを上回ってしまうおそれがある。Ｍｎは、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（ＧＰＣ）を用いて測定することができる。ポリエステル樹脂の数平均分子量（Ｍｎ）は２０００以上であることが好ましく、３０００以上であることがより好ましい。
【００２５】
本発明で用いられるポリエステル樹脂としては、種々の市販品を好適に用いることができ、例えば、バイロン（登録商標）２００、バイロン（登録商標）２７０、バイロン（登録商標）２９０（以上、東洋紡社製）等を挙げることができる。
【００２６】
上記ポリエステル樹脂、後述する架橋剤、及び後述する触媒を用いて架橋ポリエステル樹脂は形成されている。そのため、架橋ポリエステル樹脂も一種の熱硬化性樹脂ということができる。前記樹脂皮膜は、この架橋ポリエステル樹脂以外の他の熱硬化性樹脂は含まない方が好ましいが、本発明の効果を損なわない程度であれば架橋ポリエステル樹脂以外の他の熱硬化性樹脂を含んでいてもよい。他の熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、ジアリルフタレート樹脂等が挙げられ、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００２７】
前記樹脂皮膜に含まれる全樹脂１００質量％中、架橋ポリエステル樹脂の含有量が８０質量％以上であることが好ましく、９０質量％以上であることがより好ましく、９９．９１質量％以上であることがさらに好ましく、９９．９５質量％以上であることが特に好ましく、１００質量％（樹脂皮膜に含まれる樹脂は、架橋ポリエステル樹脂のみ）であることが最も好ましい。
【００２８】
＜架橋剤＞
架橋剤としては、特に限定されるものではないが、ポリエステル樹脂との相溶性がよく、ポリエステル樹脂を架橋させることができ、更に、液安定性のよいものが好ましい。このような架橋剤としては、種々の市販品を好適に用いることができ、例えば、イソシアネート系では、ミリオネート（登録商標）Ｎ、コロネート（登録商標）Ｔ、コロネート（登録商標）ＨＬ、コロネート（登録商標）２０３０、スプラセック（登録商標）３３４０、ダルトセック１３５０、ダルトセック２１７０、ダルトセック２２８０（以上、日本ポリウレタン工業社製）等、メラミン系では、ニカラック（登録商標）ＭＳ−１１、ニカラック（登録商標）ＭＳ２１（以上、三和ケミカル社製）、スーパーベッカミン（登録商標）Ｌ−１０５−６０、スーパーベッカミン（登録商標）Ｊ−８２０−６０（以上、ＤＩＣ社製）、エポキシ系では、ハードナーＨＹ９５１、ハードナーＨＹ９５７（以上、ＢＡＳＦ社製）、スミキュアーＤＴＡ、スミキュアーＴＴＡ（以上、住友化学社製）等を挙げることができ、中でもメラミン系の架橋剤が好ましい。
【００２９】
皮膜形成用組成物には、ポリエステル樹脂が５０〜９０質量％含まれているのが好ましく、より好ましくは６０〜８０質量％である。そして、皮膜形成用組成物には、架橋剤が１０〜５０質量％含まれているのが好ましく、より好ましくは２０〜４０質量％である。なお、上記におけるポリエステル樹脂の質量％は、皮膜形成用組成物中のポリエステル樹脂と架橋剤との合計質量に対するポリエステル樹脂の含有量の比率を指し、上記における架橋剤の質量％は、皮膜形成用組成物中のポリエステル樹脂と架橋剤との合計質量に対する架橋剤の含有量の比率を指す。
【００３０】
＜溶媒＞
樹脂皮膜を形成するに当たっては、金属板表面または既に積層された樹脂皮膜上に皮膜形成用組成物を塗布する塗布法により積層するのが好ましいため、皮膜形成用組成物は液状であることが望ましい。よって、皮膜形成用組成物は溶媒も含むことが推奨される。皮膜形成用組成物に用いる溶媒は、皮膜形成用組成物が含有すべき各成分を溶解または分散させ得るものであれば、特に制限はない。例えば、メタノール、エタノール、ｎ−プロパノール、イソプロパノール、ｎ−ブタノール、イソブタノール、エチレングリコール等のアルコール類；アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類；トルエン、ベンゼン、キシレン、ソルベッソ（登録商標）１００（エクソンモービル社製）、ソルベッソ（登録商標）１５０（エクソンモービル社製）等の芳香族炭化水素類；ヘキサン、ヘプタン、オクタン等の脂肪族炭化水素類；酢酸エチル、酢酸ブチル等のエステル類；等が挙げられる。皮膜形成用組成物は、こういった溶媒を用いて、固形分を調整することができ、皮膜形成用組成物中における溶媒の含有量は、好ましくは２０〜８０質量％であり、より好ましくは３０〜７０質量％であり、特に好ましくは４０〜６０質量％である。溶媒が８０質量％を超える場合、焼付け時に有機溶媒が大量に蒸発し、その結果、金属板表面近傍において気化した溶媒による対流が発生しやすくなり、樹脂皮膜表面の平滑性が損なわれるおそれがある。
【００３１】
＜触媒＞
触媒は、アミン触媒であることが好ましく、第三級アミン触媒であることがより好ましい。第三級アミン触媒としては、例えば、トリエチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルシクロヘキシルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルベンジルアミン等のモノアミン類；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルプロパン−１，３−ジアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチルヘキサン−１，６−ジアミン等のジアミン類；Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”−ペンタメチルジエチレントリアミン、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ”，Ｎ”−ペンタメチルジプロピレントリアミン、テトラメチルグアニジン等のトリアミン類；トリエチレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジメチルピペラジン、Ｎ−メチル−Ｎ’−（２−ジメチルアミノ）エチルピペラジン、Ｎ−メチルモルホリン、Ｎ−エチルモルホリン、Ｎ−（Ｎ’，Ｎ’−ジメチルアミノエチル）モルホリン、１−メチルイミダゾール、２−メチルイミダゾール、１，２−ジメチルイミダゾール、２−エチル−４−メチルイミダゾール、２−イソプロピルイミダゾール、イソブチル−２−メチルイミダゾール等の環状アミン類；ジメチルアミノエタノール、ジメチルアミノエトキシエタノール、Ｎ，Ｎ，Ｎ’−トリメチルアミノエチルエタノールアミン、Ｎ−メチル−Ｎ’−（２−ヒドロキシエチル）ピペラジン、Ｎ−（２−ヒドロキシエチル）モルホリン等のアルコールアミン類；ビス（２−ジメチルアミノエチル）エーテル、エチレングリコール−ビス（３−ジメチルアミノプロピル）エーテル等のエーテルアミン類の他、Ｎ，Ｎ’，Ｎ”−トリス（３−ジメチルアミノプロピル）ヘキサヒドロ−Ｓ−トリアジン、Ｎ−トリオキシエチレン−Ｎ，Ｎ−ジメチルアミン、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルモルホリン等が挙げられ、単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。中でも、環状アミン類であることが好ましく、トリエチレンジアミンであることがより好ましい。
【００３２】
後述のとおり、樹脂皮膜中における金属の含有量は少ない方が好ましいため、触媒は、金属を含まない触媒であることが好ましく、金属を含まないアミン触媒であることがより好ましく、金属を含まない第三級アミン触媒であることがさらに好ましい。
【００３３】
樹脂皮膜１００質量部中における触媒の含有量は０．５〜４質量部であることが好ましく、０．５〜２質量部であることがより好ましい。触媒の含有量が０．５質量部未満であるとポリエステル樹脂の架橋が不十分であり、皮膜の硬化が十分ではないため、皮膜表面を研磨することによって表面が荒れてしまい、研磨前の表面粗さＲａ’よりも研磨後の表面粗さＲａの方が大きくなってしまうおそれがある。また、触媒の含有量が４質量部を超えるとポリエステル樹脂の架橋効果が飽和するため、コスト的に無駄である。なお、樹脂皮膜の質量は、架橋ポリエステル樹脂及び触媒の合計質量であり、架橋ポリエステル樹脂の質量は、樹脂組成物におけるポリエステル樹脂及び架橋剤の合計質量である。
【００３４】
＜樹脂皮膜中における金属の含有量＞
樹脂皮膜中における金属の含有量は、３００ｐｐｍ以下であり、２００ｐｐｍ以下であることが好ましく、１５０ｐｐｍ以下であることがさらに好ましい。樹脂皮膜中における金属は、主にポリエステル樹脂の作製に用いられた触媒に含まれていた金属であると考えられる。なお、本段落に記載の「触媒」は、明細書中の他の箇所に記載の触媒（架橋ポリエステル樹脂の作製に用いられる触媒）とは異なり、ポリエステル樹脂の作製に用いられたものである。
【００３５】
金属の含有量が３００ｐｐｍを超えると、照度が低下するおそれがある。金属の含有量を３００ｐｐｍ以下に抑えるためには、本発明で用いられる触媒（架橋ポリエステル樹脂の作製に用いられる触媒）は金属を含まない触媒であることが好ましい。樹脂皮膜中における金属の含有量の下限は特に限定されないが、現実的には１０ｐｐｍ以上であり、５０ｐｐｍ以上であることが好ましい。
【００３６】
＜固体顔料＞
金属基板の３ｍｍ□におけるＲａを１０ｎｍ以下とするためには、皮膜形成用組成物中の固体顔料が少量であるか、又は顔料を全く含まないことが好ましい。具体的には、樹脂皮膜中における固体顔料の体積分率が１％以下であることが好ましく、０．５％以下であることがより好ましく、０％（樹脂皮膜には固体顔料が含有されていない）であることがさらに好ましい。固体顔料の粒径は１０ｎｍよりも遙かに大きく、概ね１００ｎｍ以上であるため、皮膜形成用組成物中の固体顔料の体積分率が１％を超えると、金属基板の３ｍｍ□におけるＲａを１０ｎｍ以下とするのが困難になる。また、樹脂皮膜に固体状の物質である顔料粒子が含有されていると、樹脂皮膜から顔料粒子が剥離してしまうおそれがあり、剥離した部分は凹部となってしまうことからも、皮膜形成用組成物中の顔料が少量であるか、又は顔料を全く含まないことが好ましい。
【００３７】
＜樹脂皮膜の膜厚＞
樹脂皮膜の膜厚は３μｍ以上であり、５μｍ以上であることが好ましい。膜厚が３μｍ未満であると、耐電圧（絶縁耐性）を確保できないおそれがある。また、膜厚は６０μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましい。膜厚が６０μｍを超えると、樹脂皮膜が金属板から剥離するおそれが生じる。
【００３８】
なお、樹脂皮膜は１層のみからなることが好ましいが、複数層を積層したものであってもよい。複数層積層する場合には、樹脂皮膜の膜厚は全部の層の合計膜厚のことである。また、複数層積層する場合は、最表層（金属板から最も離れた樹脂皮膜）が上述した樹脂皮膜の特徴を有していればよいが、全ての層において、上述した樹脂皮膜の特徴を有していることが好ましい。
【００３９】
＜樹脂皮膜の製造方法＞
皮膜形成用組成物の塗布、乾燥方法は、特に制限されず、既知の方法を適宜採用することができる。本発明に係る金属基板を作製する際の皮膜形成用組成物の塗布方法としては、例えばバーコーター法、ロールコーター法、カーテンフローコーター法、スプレー法、スプレーリンガー法等によるプレコート法を挙げることができ、これらの中でも、コスト等の観点からバーコーター法、ロールコーター法、スプレーリンガー法が好ましい。また、上記以外の組成物の塗布方法として、静電塗装法、スピンコート法等によるポストコート法を用いることもできる。
【００４０】
焼付け温度としては、特に限定されるものではなく、皮膜に用いる樹脂の硬化特性に応じて調整すれば良いが、例えば、１９０℃以上２５０℃以下であり、好ましくは２００℃以上２４０℃以下である。焼付け温度を上記の範囲内にして、有機溶媒を激しく蒸発させないようにすることによって、金属板表面近傍において気化した有機溶媒による対流が発生しにくくなり、樹脂皮膜の表面をより平滑にすることができる。また、乾燥温度としては、樹脂皮膜が熱により劣化しない程度であればよく、例えば、１９０〜２５０℃程度が好ましく、より好ましくは２００〜２４０℃程度である。なお、焼付け・乾燥温度は、到達板温（Ｐｅａｋ  Ｍｅｔａｌ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：ＰＭＴ）である。
【００４１】
＜金属基板表面（樹脂皮膜）の研磨＞
本発明の金属基板は、化学機械研磨（ＣＭＰ）を行うことによって、金属基板表面を平滑にしている。研磨方法は特に限定されておらず、研磨剤自体が有する表面化学作用や研磨液に含まれる化学成分の作用によって研磨される公知の研磨方法を用いればよい。研磨剤も特に限定されておらず、例えば、シリカ、アルミナ、セリア、チタニア、ジルコニア、ゲルマニア等を用いることができる。研磨剤の粒径は特に限定されておらず、例えば、１０〜５００ｎｍであり、好ましくは５０〜２００ｎｍである。
【００４２】
＜３ｍｍ□における研磨後の表面粗さＲａ＞
サブストレート型薄膜太陽電池又はトップエミッション型有機ＥＬ素子を作製するときに金属基板上に積層される電極などの薄膜層は、数ｎｍ〜数十ｎｍ程度の厚さである。よって、発電効率が高い太陽電池又は発光照度が高い有機ＥＬ素子とするためには、薄膜層を積層する前に金属板に積層された樹脂皮膜を研磨することによって、金属基板の３ｍｍ□におけるＲａをできるだけ小さくしておく必要がある。具体的には、金属基板の３ｍｍ□におけるＲａが１０ｎｍ以下であり、より好ましくは５ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３ｎｍ以下である。金属基板表面にはうねりができており、うねりの山と谷との距離は３ｍｍ程度である。そのため、金属基板の３ｍｍ□におけるＲａを１０ｎｍ以下にしておけば、１０μｍ□程度の狭い範囲でＲａが小さいことに加えて、うねりの山谷のいずれの位置においてもＲａが小さくなっていることもわかる。
金属基板の３ｍｍ□におけるＲａが１０ｎｍを超えると、金属基板に電極などの薄膜層を積層して太陽電池又は有機ＥＬ素子とするときに、金属基板上に樹脂皮膜が形成されない箇所が発生したり、金属基板上に電極などの薄膜層を形成した際に、金属基板における表面凹凸の凹部にピンホールが発生したりするおそれがある。ピンホール等の欠陥が存在すると、発光照度が不十分となるおそれがある。また、金属基板の３ｍｍ□におけるＲａが１０ｎｍを超えると、電極などの薄膜層を金属基板上に形成する際に、表面凹凸の凹部に薄膜層形成用組成物が集中してしまうことがあり、その場合には、金属基板上に薄膜層が形成されない箇所が発生し、短絡状態が生ずるおそれがある。金属基板の３ｍｍ□におけるＲａについては、後述の測定方法により測定することができる。
【００４３】
＜研磨前の表面粗さＲａ’＞
本発明においては、研磨後の金属基板の表面が平滑であるためには、研磨前の状態で、金属基板の表面もある程度平滑であることが好ましい。具体的には、研磨前の金属基板の３ｍｍ□におけるＲａ’が３０ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは２０ｎｍ以下である。研磨前の金属基板の３ｍｍ□におけるＲａ’が３０ｎｍを超えると、金属基板表面を研磨したにもかかわらず、研磨後の金属基板の３ｍｍ□におけるＲａが１０ｎｍを超えるおそれがある。研磨前の金属基板の３ｍｍ□におけるＲａ’については、研磨後の金属基板の３ｍｍ□におけるＲａと同様の測定方法により測定することができる。研磨前の表面粗さＲａ’の具体的な測定方法については、後述する。
【００４４】
＜樹脂皮膜表面のユニバーサル硬度＞
樹脂皮膜表面のユニバーサル硬度は７５Ｎ／ｍｍ2以上であることが好ましく、より好ましくは８０Ｎ／ｍｍ2以上、さらに好ましくは９０Ｎ／ｍｍ2以上である。また、ユニバーサル硬度の上限は特に限定されないが、例えば１５０Ｎ／ｍｍ2以下であり、好ましくは１２０Ｎ／ｍｍ2以下である。ユニバーサル硬度が７５Ｎ／ｍｍ2未満であると樹脂皮膜が軟らかいため、上記研磨を行った際に表面荒れが発生するおそれがある。
【００４５】
ユニバーサル硬度とは、ドイツのＤＩＮ  ５０３５９−１に記載された皮膜硬度測定方法を指し、ダイヤモンドでできた対面角度が１３６°の四角錐を材料表面に押付け、作用している荷重条件下での押し込み深さから算出された硬度のことである。なお、本発明におけるユニバーサル硬度の測定方法については後述する。
【００４６】
＜樹脂皮膜の被覆率＞
金属基板上に樹脂皮膜が形成されない箇所が発生すると、金属基板に電極などの薄膜層を積層して太陽電池又は有機ＥＬ素子としたときに、薄膜層と金属板との間で短絡状態が生ずるおそれがある。そのため、研磨後の樹脂皮膜の被覆率は、９９％以上であることが好ましく、９９．９％以上であることがより好ましく、１００％であることが好ましい。
【００４７】
＜照度＞
所定のガラス基板を用いたときの照度I1に対する上記金属基板を用いたときの照度I2の比（以下、照度比I2／Ｉ1という）が８０％以上であることが好ましく、８５％以上であることがより好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。本発明では、金属基板の樹脂皮膜として、所定の触媒を用いて作製された架橋ポリエステル樹脂を用いているため、金属基板を用いているにもかかわらずガラス基板を用いた場合と同程度の照度とすることができる。照度比I2／Ｉ1の測定方法については後述する。
【００４８】
［サブストレート型薄膜太陽電池］
本発明には、上記金属基板を備えたサブストレート型薄膜太陽電池も包含されている。以下、本発明に係る金属基板を備えたサブストレート型薄膜太陽電池について説明する。サブストレート型太陽電池は、本発明に係る金属基板を備えたものであれば、公知のいずれの構造でもよく、例えば、基本的には本発明に係る金属基板の樹脂皮膜上に、裏面電極、光電変換層、透明電極がこの順で積層された構造である。光電変換層は、透明電極を通過して到達した光を吸収して電流を発生させる層であり、裏面電極および透明電極は、いずれも光電変換層で発生した電流を取り出すためのものであり、いずれも導電性材料からなる。光入射側の透明電極は透光性を有する必要がある。裏面電極、光電変換層、透明電極については、公知のサブストレート型薄膜太陽電池と同様の材料を用いることができる。
【００４９】
裏面電極は、特に制限されるものではなく、例えば、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｗ等の金属、およびこれらの金属を組み合わせたものを用いることができる。裏面電極は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。裏面電極の厚さは、特に制限されるものではないが、厚さが０．１μｍ以上であることが好ましく、０．４５〜１．０μｍであることがより好ましい。
【００５０】
光電変換層の構成は、特に制限されるものではなく、例えば、少なくとも１種のカルコパイライト構造の化合物半導体である。また、光電変換層は、Ｉｂ族元素とＩＩＩｂ族元素とＶＩｂ族元素とからなる少なくとも１種の化合物半導体であってもよい。
【００５１】
さらに光吸収率が高く、高い光電変換効率が得られることから、光電変換層は、ＣｕおよびＡｇからなる群より選択された少なくとも１種のＩｂ族元素と、Ａｌ、ＧａおよびＩｎからなる群より選択された少なくとも１種のＩＩＩｂ族元素と、Ｓ、Ｓｅ、およびＴｅからなる群から選択された少なくとも１種のＶＩｂ族元素とからなる少なくとも１種の化合物半導体であることが好ましい。この化合物半導体としては、ＣｕＡｌＳ2、ＣｕＧａＳ2、ＣｕＩｎＳ2、ＣｕＡｌＳｅ2、ＣｕＧａＳｅ2、ＣｕＩｎＳｅ2（ＣＩＳ）、ＡｇＡｌＳ2、ＡｇＧａＳ2、ＡｇＩｎＳ2、ＡｇＡｌＳｅ2、ＡｇＧａＳｅ2、ＡｇＩｎＳｅ2、ＡｇＡｌＴｅ2、ＡｇＧａＴｅ2、ＡｇＩｎＴｅ2、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａｘ）Ｓｅ2（ＣＩＧＳ
）、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＡｌx）Ｓｅ2、Ｃｕ（Ｉｎ1-xＧａx）（Ｓ、Ｓｅ）2、Ａｇ（Ｉｎ1-x
Ｇａx）Ｓｅ2、およびＡｇ（Ｉｎ1-xＧａx）（Ｓ、Ｓｅ）2等が挙げられる。
【００５２】
透明電極は、例えば、Ａｌ、Ｂ、Ｇａ、Ｓｂ等が添加されたＺｎＯ、ＩＴＯ（インジウム−錫酸化物）、またはＳｎＯ2およびこれらを組み合わせたものにより構成される。透
明電極は、単層構造でもよいし、２層構造等の積層構造でもよい。また、透明電極の厚さは、特に制限されるものではないが、０．３〜１μｍが好ましい。
【００５３】
サブストレート型薄膜太陽電池は公知の方法で作製することができ、例えば、以下の製造方法でサブストレート型薄膜太陽電池を作製することができる。まず、本発明に係る金属基板の上に、スパッタ法、真空蒸着法、熱ＣＶＤ法、湿式塗工法等の従来から知られている方法により裏面電極を形成する。次いで、裏面電極の上にスパッタ法、真空蒸着法、熱ＣＶＤ法、湿式塗工法等の従来から知られている方法により光電変換層を形成する。続いて、光電変換層の上にスパッタ法、真空蒸着法、熱ＣＶＤ法、湿式塗工法等の従来から知られている方法により透明電極を形成する。
【００５４】
なお、透明電極の形成時に光電変換層を保護するために、光電変換層と透明電極との間にバッファ層を設けてもよい。また、透明電極の上に封止材を設けてもよい。
【００５５】
［トップエミッション型有機ＥＬ素子］
本発明には、上記金属基板を備えたトップエミッション型有機ＥＬ素子も包含されている。以下、本発明に係る金属基板を備えたトップエミッション型有機ＥＬ素子について説明する。このようなトップエミッション型有機ＥＬ素子は、本発明に係る金属基板を備えたものであれば、公知のいずれの構造でもよく、例えば、基本的には本発明に係る金属基板の樹脂皮膜上に、電極、有機層、透明導電膜がこの順に積層されたものである。電極、有機層、透明導電膜については、公知のトップエミッション型薄膜太陽電池と同様の材料を用いることができる。トップエミッション型有機ＥＬ素子では、光は透明導電膜を透過して（基板を透過することなく）取り出されるため、基板として透明でない金属板を用いることができる。
【００５６】
電極は、例えば、インジウム−錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム−亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、錫酸化物、Ａｕ等の金属の極薄膜、導電性高分子、導電性の有機材料、ドーパント（ドナー又はアクセプタ）含有有機層、導電体と導電性有機材料（高分子含む）の混合物、又はこれらの積層体等が材料として用いられる。電極は、これら材料をスパッタ法やイオンプレーティング法等の気相成長法を用いて成膜することができる。
【００５７】
有機層の有機発光層は、例えば、アントラセン、ナフタレン、ピレン、テトラセン、コロネン、ペリレン、フタロペリレン、ナフタロペリレン、ジフェニルブタジエン、テトラフェニルブタジエン、クマリン、オキサジアゾール、ビスベンゾキサゾリン、ビススチリル、シクロペンタジエン、キノリン金属錯体、トリス（８−ヒドロキシキノリナート）アルミニウム錯体、トリス（４−メチル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、トリス（５−フェニル−８−キノリナート）アルミニウム錯体、アミノキノリン金属錯体、ベンゾキノリン金属錯体、トリ−（ｐ−ターフェニル−４−イル）アミン、ピラン、キナクリドン、ルブレン、及びこれらの誘導体、あるいは、１−アリール−２，５−ジ（２−チエニル）ピロール誘導体、ジスチリルベンゼン誘導体、スチリルアリーレン誘導体、スチリルアミン誘導体、及びこれらの発光性化合物からなる基を分子の一部分に有する化合物あるいは高分子等が材料として用いられる。さらに、上記化合物に代表される蛍光色素由来の化合物のみならず、いわゆる燐光発光材料、例えば、Ｉｒ錯体、Ｏｓ錯体、Ｐｔ錯体、ユーロピウム錯体等の発光材料、若しくはそれらを分子内に有する化合物又は高分子も用いられる。有機層は、スパッタ法、真空蒸着法等の従来から知られている方法により形成することができる。なお、有機層は、有機発光層の他にも正孔注入層、正孔輸送層、電子輸送層、電子注入層等を含んでいてもよい。
【００５８】
透明導電膜は、Ａｌや銀等の単体、又はＡｌや銀等と他の電極材料を組み合わせて積層構造に構成されたものが材料として用いられる。電極材料の組み合わせは、アルカリ金属とＡｌの積層体、アルカリ金属と銀の積層体、アルカリ金属のハロゲン化物とＡｌの積層体、アルカリ金属の酸化物とＡｌの積層体、アルカリ土類金属や希土類金属とＡｌの積層体、これらの金属種と他の金属の合金等が挙げられる。具体的には、例えば、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、リチウム、マグネシウム等とＡｌの積層体、マグネシウム−銀混合物、マグネシウム−インジウム混合物、アルミニウム−リチウム合金、ＬｉＦとＡｌの混合物、ＡｌとＡｌ2Ｏ3の混合物等が挙げられる。透明導電膜は、スパッタ法、真空蒸着法等の従来から知られている方法により形成することができる。
【実施例】
【００５９】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、下記実施例によって限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合しうる範囲で適宜変更して実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。また、実施例で用いた評価方法は、以下の通りである。なお、評価方法について、金属基板表面の研磨前後のいずれの供試材を用いたのかを特に記載していない場合は、金属基板表面を研磨した後の供試材を用いた。
【００６０】
＜樹脂皮膜中における金属の含有量＞
０．０２ｇの樹脂皮膜を５０ｍｌのビーカーに投入し、硫酸１ｍｌを加え、２００℃に設定したホットプレートで１０分間加熱した。その後、常温になるまで放冷した。次に硝酸１ｍｌ及び過塩素酸１ｍｌを加え、２００℃に加熱したホットプレートで１０分間加熱した。その後、常温になるまで放冷した。得られた液体を純水で薄め、高周波誘導プラズマ質量分析計（セイコーインスツル社製ＩＣＰ−ＭＳ  ＳＰＱ６５００）にて金属元素の濃度を測定した。
【００６１】
＜研磨前の金属基板の３ｍｍ□における表面粗さＲａ’＞
後述の作製方法で得られる供試材の研磨前の状態で表面粗さを測定した。具体的には、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１に規定される粗さの定義に基づき、原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ  Ｆｏｒｃｅ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ、ＡＦＭ）（セイコー電子工業製ＳＰＩ３８００Ｎ）を用いて、３ｍｍ×３ｍｍのエリアの四隅及び中央部の５箇所において、１０μｍ×１０μｍのエリア内の一方向の表面粗さＲａ１’及びそれに垂直な方向の表面粗さＲａ２’を測定し、Ｒａ１’とＲａ２’の平均値を１０μｍ×１０μｍのエリアの表面粗さとした。そして、上記５箇所の１０μｍ×１０μｍのエリアの表面粗さの平均値を研磨前の金属基板の３ｍｍ□における表面粗さＲａ’とした。
【００６２】
＜研磨後の金属基板の３ｍｍ□における表面粗さＲａ＞
研磨後の供試材を用いた以外は、研磨前の金属基板の３ｍｍ□における表面粗さＲａ’と同様の方法で表面粗さＲａを算出した。
【００６３】
＜樹脂皮膜表面のユニバーサル硬度＞
温度２３℃、圧子に連続的にかける荷重の最終（押し込み荷重）５ｍＮ、圧子に押し込み荷重５ｍＮをかけた状態を保持する時間（保持時間）６０秒の条件で、硬度計（フィッシャー・インストルメンツ社製フィッシャースコープ（登録商標）Ｈ１００）を用いて樹脂皮膜表面のユニバーサル硬度（Ｎ／ｍｍ2）を測定した。
【００６４】
＜照度比Ｉ2／Ｉ1＞
コニカミノルタ製デジタル照度計Ｔ−１０Ａを使用して供試材の照度Ｉ2（ｌｘ）を測定した。次に、ガラス基板（日本電気硝子社製ＯＡ−１０Ｇ）の照度Ｉ1（ｌｘ）を測定した。照度Ｉ1及び照度Ｉ2より照度比Ｉ2／Ｉ1を求めた。
【００６５】
［実施例１］
（塗料の作製方法）
キシレン（沸点：１４０℃）とシクロヘキサノン（沸点：１５６℃）とを等量ずつ混合した溶媒に、ポリエステル樹脂（東洋紡社製バイロン（登録商標）２００（Ｔｇ：５３℃、Ｍｎ：３０００））を固形分換算で４３．５質量部、メラミン樹脂（ＤＩＣ社製スーパーベッカミン（登録商標）Ｊ−８２０−６０）を固形分換算で１４．５質量部加え、最後に東京化成工業社製のトリエチレンジアミンを０．３質量部加えて、塗料を得た。なお、ポリエステル樹脂とメラミン樹脂との合計の固形分が５８質量％となるようにキシレンとシクロヘキサノンとの混合溶媒の量を調整した。
【００６６】
（金属基板の作製方法）
金属板として、板厚０．８ｍｍ、金属板両面における各面当たりの亜鉛めっき付着量２０ｇ／ｍ2の電気純亜鉛めっき鋼板を用いた。この金属板の表面に、上記塗料を膜厚が１５μｍとなるようにバーコーターで塗布し、到達板温（Ｐｅａｋ  Ｍｅｔａｌ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ：ＰＭＴ）が２２０℃となるように２分間焼付け・乾燥させ、後述の金属基板表面の研磨を行い、金属基板を得た。得られた金属基板の物性、評価結果を表１に示す。
【００６７】
（金属基板表面の研磨）
研磨装置の基板取り付け用の吸着パッドを貼り付けたホルダーに金属基板をセットし、樹脂皮膜を下にして研磨装置の定盤に取り付けた研磨パッド上にセットした。研磨剤として、粒径が約１００ｎｍのアルミナ粒子を用い、圧力６５ｇｆ／ｃｍ2、１周当たりの回転距離を１ｍ、基板と定盤との各回転速度５０ｒｐｍで１分間化学機械（ＣＭＰ）研磨を行った。実施例１、後述の実施例２〜３、及び後述の比較例２〜４においては、研磨後における樹脂皮膜の被覆率は１００％であったが、後述の比較例１、５、及び６においては、研磨により表面が荒れてしまった。
【００６８】
［実施例２〜３、比較例１］
実施例１において、トリエチレンジアミンの添加量を表１に記載の量とした点以外は、実施例１と同様にして金属基板を得た。得られた積層体の物性、評価結果を表１に示す。
【００６９】
（比較例２〜５）
実施例１において、トリエチレンジアミンに代えて堺化学工業社製ジブチル錫ラウレートを表１に記載の量添加した点以外は、実施例１と同様にして金属基板を得た。得られた積層体の物性、評価結果を表１に示す。
【００７０】
（比較例６）
実施例１において、トリエチレンジアミンを添加しなかった点以外は、実施例１と同様にして金属基板を得た。得られた積層体の物性、評価結果を表１に示す。
【００７１】
【表１】
2017177491.tif 000002
【００７２】
表１より、以下のように考察することができる。
【００７３】
本発明の構成要件を満たす実施例１〜３の積層基板は、研磨後における金属基板の表面粗さＲａが小さく、照度が優れていた。
【００７４】
これに対し、上記以外の金属基板は、下記に詳述する通り、本発明の構成要件を満たさず、所望の特性が得られなかった。
【００７５】
トリエチレンジアミンの添加量が少ない比較例１の金属基板は、樹脂皮膜の硬化が不十分であったため、研磨により表面が荒れてしまい、表面粗さＲａが研磨前より大きくなってしまった。また、トリエチレンジアミンを添加していない比較例６の金属基板は、樹脂皮膜の硬化が不十分であったため、研磨により表面が荒れてしまい、表面粗さＲａが研磨前より大きくなってしまった。
【００７６】
ジブチル錫ラウレートを含む比較例２〜４では、架橋ポリエステル樹脂中の金属量が多いため、研磨後における金属基板の表面粗さＲａが大きく、照度比Ｉ2／Ｉ1が劣っていた。ジブチル錫ラウレートの添加が少ない比較例５の金属基板は、樹脂皮膜の硬化が不十分であったため、研磨により表面が荒れてしまい、表面粗さＲａが研磨前より大きくなってしまった。