(57)【要約】  基材をコーティングする方法が開示される。第１の表面を有する基材を提供するステップと、粒子を含む粒子系コーティング組成物を提供するステップと、コーティング組成物を基材の第１の表面の少なくとも一部に塗布するステップと、基材の第１の表面上の粒子系コーティング組成物を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で断面に沿って測定されて５０ｎｍ〜２５μｍの厚さを有する機能性コーティングに転化させるステップとを含み、粒子系コーティング組成物がナノ粒子を含み、および粒子系コーティング組成物を転化させるステップが、コーティング組成物の少なくとも一部を加熱する高強度エネルギー源を含み、高強度エネルギー源が、ある種のＣＯ２レーザーおよび火炎アレイの群から選択される方法。さらに、コーティングを作製するための装置が開示される。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材をコーティングする方法であって、
−  第１の表面を有する基材を提供するステップ、
−  粒子を含む粒子系コーティング組成物を提供するステップ、
−  前記基材の前記第１の表面の少なくとも一部に前記コーティング組成物を塗布するステップ、
−  前記基材の前記第１の表面上の前記粒子系コーティング組成物を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で断面に沿って測定されて５０ｎｍ〜２５μｍ、好ましくは５０〜３００ｎｍの厚さを有する機能性コーティングに転化させるステップ
を含み、
前記粒子系コーティング組成物がナノ粒子を含み、好ましくは前記コーティング組成物が、金属酸化物または金属酸化物前駆体を含むゾルゲルを含み、より好ましくは前記コーティング組成物が、ポリマーを含むコア材料と金属酸化物を含むシェル材料とを有するコア−シェルナノ粒子を含み、および前記粒子系コーティング組成物を転化させるステップが、前記コーティング組成物の少なくとも一部を加熱する高強度エネルギー源を含み、前記高強度エネルギー源が、ｉ）１００Ｗ〜１０．０００Ｗの出力を０．２５ｃｍ２〜３０ｃｍ２の処理領域上、好ましくは１．５ｃｍ２〜１５ｃｍ２の処理領域上、より好ましくは２ｃｍ２〜１２ｃｍ２の処理領域上に供給し、かつ１００Ｗ／ｃｍ２〜１０００Ｗ／ｃｍ２の出力密度を有するＣＯ２レーザー、およびｉｉ）５ｋＷ／ｍ〜１００ｋＷ／ｍの火炎アレイ、好ましくは１５ｋＷ／ｍ〜７５ｋＷ／ｍ、より好ましくは２０ｋＷ／ｍ〜５０ｋＷ／ｍの出力を前記基材に向けて供給し、かつ使用中に前記火炎アレイから前記基材までの最短距離を３ｍｍ〜３０ｍｍ、好ましくは４ｍｍ〜２０ｍｍ、より好ましくは５ｍｍ〜１５ｍｍ、たとえば６ｍｍ〜１２ｍｍとして配置される火炎アレイからなる群から選択される、方法。
【請求項２】
前記基材が転化ステップ中に少なくとも０．５ｍ／分の実効線速度、好ましくは少なくとも０．７５ｍ／分の実効線速度、より好ましくは少なくとも１ｍ／分の速度、および２０ｍ／分未満の線速度、好ましくは１０ｍ／分未満の線速度、より好ましくは５ｍ／分未満の線速度、より好ましくは２ｍ／分未満の速度で連続的または半連続的に移動する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記コーティング組成物が、好ましくは、前記コーティング組成物を塗布するステップの前に、前記基材の前記第１の表面の５〜５０％を覆うテンプレート部材を取り付けるステップをさらに含むことにより、または前記基材の前記第１の表面上の前記コーティング組成物を転化させるステップの前に、コーティング組成物が塗布された前記基材の前記第１の表面の５〜５０％を覆うテンプレート部材を取り付けるステップをさらに含み、および任意選択的に、前記テンプレート部材上に提供されたコーティング組成物を再利用するステップをさらに含むことにより、前記基材の前記第１の表面の５０〜９５％を覆うパターンで塗布される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記コーティング組成物を転化させるステップの前に前記基材上またはその付近に保護フレームを提供するステップをさらに含み、好ましくは、前記保護フレームが、前記基材上への前記コーティング組成物の提供前に提供される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記基材が、フロートガラス、化学強化フロートガラス、構造化ガラス、強化ガラス、および薄い可撓性ガラスからなる群から選択され、前記薄い可撓性ガラスが、２０〜２５０μｍ、好ましくは５０〜１００μｍの範囲内の厚さを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記基材が、前記基材の前記第１の表面の少なくとも一部を形成するガラス部材と、バックシート、封止材、導電性膜、配線、コントローラーボックス、およびフレームからなる群から選択される少なくとも１つの部材とを含む組立体であり、前記ガラス部材が、フロートガラス、化学強化フロートガラス、ホウケイ酸ガラス、構造化ガラス、強化ガラス、および薄い可撓性ガラスの群から選択され、前記薄い可撓性ガラスが、２０〜２５０μｍ、好ましくは５０〜１００μｍの範囲内の厚さを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
標準試料の最高中心温度が２００℃未満、好ましくは１５０℃未満、より好ましくは１３０℃未満であり、より好ましくは前記最高中心温度が１２０℃未満であり、より好ましくは前記最高中心温度が１００℃未満である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で断面に沿って測定されて５０ｎｍ〜２５０ｎｍの厚さを有する光学コーティングで基材をコーティングするための、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法の使用。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法によりコーティングされた基材を含む光起電力モジュール。
【請求項１０】
前記高強度エネルギー源が火炎であり、好ましくは転化中に前記基材の前記第１の表面の面に対して３０〜８０°の角度で配列された線状火炎アレイであり、より好ましくは転化中に前記基材の前記第１の表面の面に対して３０〜８０°の前記角度を有し、それにより、火炎の先端が、前記基材が移動する方向に向かう、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記エネルギー源が、転化中の前記基材のたわみに対応するための垂直移動可能な火炎アレイ、少なくとも１つの永久的に湾曲した火炎アレイ、少なくとも１つの階段状火炎アレイ、および前記アレイに沿って火炎長さおよび／または火炎温度が調節可能である少なくとも１つの線状火炎アレイからなる群から選択される火炎アレイの少なくとも一部を含む火炎アレイである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
機能性コーティングを基材に提供するための装置であって、
−  粒子系コーティング組成物を基材の第１の表面に塗布するためのコーティング塗布ステーション、
−  前記基材の前記第１の表面上の前記粒子系コーティング組成物を機能性コーティングに転化させるための転化ステーション、
−  前記基材の第２の表面と関連して、バックシート、封止材、導電性膜、配線、コントローラーボックス、およびフレームからなる群から選択される少なくとも１つの部材を提供するための組立ステーション、
−  前記ステーションの少なくとも２つの間で前記基材を移動させるための基材コンベア
を含み、
少なくとも１つの組立ステーションが、順番的に前記コーティング塗布ステーションの前に配置され、前記転化ステーションが、−  使用中に  −  前記コーティング組成物の少なくとも一部を少なくとも８００℃の表面温度まで、少なくとも１０００℃／秒の加熱速度で加熱し、かつ６００℃を超える前記温度を０．５〜５秒間にわたり維持するように配置された高強度エネルギー源を含み、好ましくは前記高強度エネルギー源が火炎またはレーザーを含む、装置。
【請求項１３】
前記コーティング塗布ステーションの前に、前記基材の前記第１の表面を処理するための基材前処理ステーションをさらに含み、前記基材前処理ステーションが、前記組立ステーションと前記コーティング塗布ステーションとの間に配置される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記基材コンベアが、前記コーティング塗布ステーションの前の少なくとも１つのステーション内で前記基材の前記第１の表面と相互作用し、および前記基材コンベアが、前記コーティング塗布ステーション内およびその後では前記基材の前記第１の表面と相互作用しない、請求項１２または１３に記載の装置。
【請求項１５】
光起電力モジュールを製造する方法であって、
−  基材を提供するステップ、
−  その後、前記基材の第１の表面の少なくとも一部にコーティング組成物を塗布するステップ、
−  前記基材の前記第１の表面上の粒子系コーティング組成物を機能性コーティングに転化させるステップ
を含み、
前記基材が、前記基材の前記第１の表面の少なくとも一部を形成するガラス部材と、薄膜透明伝導性および／または半導体層、バックシート、封止材、導電性膜、配線、コントローラーボックス、およびフレームの群から選択される少なくとも１つの構成要素とを含む組立体であり、前記転化ステップが、レーザーまたは火炎アレイによる加熱を含む、方法。
【請求項１６】
前記コーティング組成物がナノ粒子を含み、好ましくは前記コーティング組成物が、金属酸化物または金属酸化物前駆体を含むゾルゲルを含み、より好ましくは前記コーティング組成物が、ポリマーを含むコア材料と金属酸化物を含むシェル材料とを有するコア−シェルナノ粒子を含む、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
［発明の技術分野］
本発明は、基材をコーティングする方法に関する。特に、本発明は、光学コーティングなどの機能性コーティングを有する基材を製造する方法、コーティングされた基材、およびコーティングされた基材を製造するための装置に関する。
【０００２】
［発明の背景］
反射防止（ＡＲ）コーティングなどの光学コーティングは、光起電力モジュールのカバーガラス、およびディスプレイ基板などの高い光透過性を必要とする表面上に設けることができる。ＡＲコーティングは、ゾル−ゲル系であってよい。このようなコーティングは、光起電力モジュールの製造前のカバーガラスプレート上において、光起電力モジュールの組立前に（たとえば６００〜７００℃の）コーティングされる基材の融点よりも低い温度で連続した堆積、移送、およびオーブン硬化（本明細書では転化とも記載される）を行うことで提供されうる。これによって連続的で手頃なプロセスが可能となる。６００〜７００℃の高温は、必要に応じてガラス基材を確実に強化するために使用することができ、適切な光学的および／または機械的性質、良好なコーティング耐久性、ならびに溶媒、界面活性剤、粘度調整剤、およびポリマーなどのあらゆる有機成分の適切な除去も確実となる。しかし、組立前のコーティングは、コーティングされた基材がたとえば光起電力モジュールの製造に使用される場合のその後の製造プロセス中、引っ掻きの問題などの損傷に新しいコーティングをさらす。損傷は、たとえば、コンベアロールまたはベルト、ロボットハンドラーなどの移送装置との接触中、および／またはコーティングされたガラスを組立体に取り付けるとき、またはコーティングと反対側のガラス表面上に活性層を取り付けるときの取り扱い中に生じうる。このような高温オーブン転化処理を必要とするコーティング組成物の一例は、たとえば米国特許出願公開第２０１０  ０１５４３３号明細書に開示されている。
【０００３】
ＡＲコーティングは、製造ラインの終了近く、すなわちカバーガラスを組立体中に組み込んだ後に光起電力モジュール組立体上に提供されうる。この場合、塗布されたコーティング組成物のオーブン硬化中に生じうる温度および時間は、組立体の一部を形成する熱に弱い構成要素によって制限され、そのような構成要素の曝露は、たとえば約１００〜１５０℃よりも低温、およびたとえば約１０〜３０秒よりも短い時間に制限すべきである。モジュール内に存在する熱に弱い材料の例は、ポリマー封止材および／またはバックシート材料、および任意選択的な（エッジ）シーラント材料、ならびに任意選択的な半導体または透明伝導性酸化物（ＴＣＯ）または伝導性の層である。約２５０℃〜３００℃の表面温度を実現するためにいわゆるスキン熱（ｓｋｉｎ  ｈｅａｔ）技術が使用される例が存在するが、このようなプロセス条件下で処理されたゾル−ゲル系コーティングは、コーティング組成物の不完全な転化による耐久性または光学的性質の低下などの問題を示す場合がある。
【０００４】
米国特許第８，８１５，３４０号明細書には、伝導性または半導体薄膜の堆積の一部としての微結晶の結晶化度またはサイズを増加させる方法が開示されている。薄膜がガラス基材の表面上に形成され、その後、基材は、複数の線状火炎処理装置を有する熱源によって処理され、それぞれの火炎処理装置の長さは、ガラス基材の幅の３分の１以下であることが必要である。米国特許第８，８１５，３４０号明細書では、基材のたわみが処理の主要な問題となることが示されており、この問題は、バーナーに必要な設定を使用することによってのみ克服されるか、または実際にたわみが１５０ｍｍ未満に制限される。
【０００５】
独国特許第１０２００９０１８９０８号明細書には、赤外線下、ＵＶ線下、熱処理下、レーザー焼結下、またはマイクロ波放射によって表面を加熱することにより、多孔質反射防止コーティング最外表面部分の細孔を閉じる方法が開示されている。
【０００６】
［発明の目的］
本発明の目的は、基材をコーティングする改善された方法を提供することである。
【０００７】
本発明の別の一態様では、本発明の目的の１つは、改善されたコーティングが行われた基材を提供することである。
【０００８】
本発明のさらなる一態様では、本発明の目的の１つは、基材をコーティングするための改善された装置を提供することである。
【０００９】
この改善により、たとえば、基材のすべてを高温まで加熱することのないコーティング組成物の高温転化の１つ以上の利点、または本発明の別の特徴を実現できる。
【００１０】
［発明の開示］
本発明の第１の態様では、本発明の目的は、請求項１に記載の方法によって実現される。
【００１１】
さらなる一態様は、請求項１３に記載の装置に関する。
【００１２】
代表的な実施形態および図面を参照しながら、以下に本発明をより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】基材をコーティングするための方法および装置の概略的フローチャートを示す。
【図２】３．２ｍｍのフロートガラスの光学的性質を示す。
【図３ａ】コーティングなしのモジュールのフラッシュ試験の結果を示す。
【図３ｂ】コーティングなしのモジュールのフラッシュ試験の結果を示す。
【図３ｃ】コーティングありのモジュールのフラッシュ試験の結果を示す。
【図３ｄ】コーティングありおよびコーティングなしのモジュールのフラッシュ試験の結果を示す。
【図４】表面粗さ試験の結果を示す。
【図５ａ】火炎アレイを示す。
【図５ｂ】火炎アレイを示す。
【図５ｃ】火炎アレイを示す。
【図６】基材を処理しているときの傾斜した火炎アレイの概略図を示す。
【図７】高さ調節可能な火炎アレイおよびフィードバックループを有する火炎転化ユニットの一実施形態を示す。
【図８】コーティングされた基材の光学的性質を示す。
【図９】コーティングされた基材コーティングの機械的試験後の透過率の低下を示す。
【図１０】コーティングされた薄い可撓性ガラス基材の光学的性質を示す。
【図１１ａ】転化していないコーティングのナトリウム含有量プロファイルを示す。
【図１１ｂ】オーブンの転化によって転化したコーティングのナトリウム含有量プロファイルを示す。
【図１１ｃ】火炎の転化によって転化したコーティングのナトリウム含有量プロファイルを示す。
【図１１ｄ】レーザーの転化によって転化したコーティングのナトリウム含有量プロファイルを示す。
【００１４】
すべての図は、本発明を説明するために必要なステップのみを示し、他の部分は省略されているか、または単に示唆されるのみである。
【００１５】
［詳細な説明］
本明細書において粒子系コーティング組成物は、たとえば懸濁液中に多数の固体粒子および溶媒（および任意選択的にバインダー、粘度調整剤、および界面活性剤などの添加剤）を含むコーティング組成物を意味する。粒子は、たとえば、ガラス粒子、金属酸化物、またはコーティング組成物からコーティングへの転化の間に少なくとも一時的に粒子を形成するコーティング前駆体であってよい。このような固体粒子の例は、１〜１５０ｎｍの粒度を有するナノ粒子、たとえば緻密な（すなわち多孔質または中空ではない）ナノ粒子（たとえば１〜５ｎｍのゾル−ゲルガラス粒子など）、中空粒子、たとえば空気または溶媒などを内部に有するシリカガラス系シェル、ならびにポリマー含有コアとシリカガラスまたはシリカガラス前駆体のシェルとを有するコア−シェル粒子（たとえば、参照により本明細書に援用される国際公開第２００８／０２８６４１号パンフレットによって周知のものなど）から構成される。
【００１６】
本明細書において、組立体は、基材の第１の表面の少なくとも一部を形成するガラス部材、薄膜透明伝導性および／または半導体層、バックシート、シーラント、封止材、導電性膜、配線、接続箱、およびフレームからなる群から選択される少なくとも２つの部材を含む部分的または完全に組み立てられた光起電力モジュールを意味する。バックシートは、たとえばガラス、ポリマーフィルム、または特定の光起電力モジュール設計および使用分野に必要なバックシートの性質が得られる他の材料を挙げることができ、これらは当技術分野において周知である。好ましくは、組立体はフレームおよび／または接続箱を含まない部分的に組み立てられた光起電力モジュールであり、その理由は、そのような組立体は、フレームおよび接続箱を部分的に組み立てられた光起電力モジュールに接続する前にコーティングするのに好都合であることが分かったからである。
【００１７】
本発明のコーティング組成物は、ディップコーティング、ロールコーティング、キスコーティング、スロットダイコーティング、カーテンコーティング、スプレーコーティング、カーテンコーティング、およびエアロゾルコーティングなど、当技術分野において周知の技術によって塗布することができる。熱処理を使用して、制御された方法で物理蒸着層または化学蒸着層によって堆積された層の熱処理または焼結を行うこともでき、任意選択的に同時にコーティング組成物を転化させることができる。
【００１８】
基材は固体材料である。好ましくは、基材は、ガラス部材またはポリマー部材、たとえばガラス板部材またはポリマーシート部材である。より好ましくは、基材は、フロートガラス、化学強化フロートガラス、ホウケイ酸ガラス、構造化ガラス、強化ガラス、および薄い可撓性ガラスの群から選択されるガラス部材、ならびに部分的または完全に組み立てられた光起電力モジュールなどのガラス部材を含む基材、およびガラス部材を含む組立体である。本明細書において、薄い可撓性ガラスは、たとえば２０〜２５０μｍ、たとえば５０〜１００μｍの範囲内の厚さを有するガラス板を意味する。好ましくは、部分的または完全に組み立てられた光起電力モジュールは、基材の第１の表面の少なくとも一部を形成するガラス部材を含むモジュールである。本発明の方法により、基材の構成要素を劣化させる温度まで基材の大部分が加熱されることがないように基材をコーティングできることが理解されよう。このような劣化は、ゾル−ゲル系コーティング組成物から機能性コーティングへの従来の転化に必要である、たとえば数分間の２００℃を超える、たとえば３００℃を超え、たとえば約６００℃までの基材の曝露によって生じることがある。さらに、カバーガラス単独の上ではなく組立体上でのコーティング組成物を転化させることで、転化ステップ中の基材のたわみが減少することが確認された。転化中のたわみの減少は、より均一な転化または組立体のより少ない（危険性の）損傷を結果として得ることができるために有利となる。これに限定することなく理論化することができ、これは、特に薄いガラスの用途の場合、カバーガラス単独よりも構造的に安定なモジュールと関連付けることができる。したがって、本発明による方法に好ましい基材は、強化ガラス、化学強化ガラス、および温度に敏感な構成要素を含む基材、たとえば部分的または完全に組み立てられた光起電力モジュールである。
【００１９】
本明細書において、機能性コーティングは、機能性コーティングが取り付けられる基材の機械的性質、光学的性質、防汚性、耐久性、耐候性、および／または電気的性質を向上させる凝集性コーティングを意味する。機械的性質の向上とは、たとえば、基材の機械的性質と比較して、表面硬度が増加し、剛性または摩耗特性が増加することであり、光学的性質の向上とは、たとえば、空気から基材を直接透過する光透過率と比較して、空気から機能性コーティングおよび基材を透過する光透過率が増加し、空気から基材への直接の反射率と比較して、空気から機能性コーティングへの界面、および機能性コーティングから基材への界面からの反射率が減少することであり、防汚性の向上とは、たとえばコーティングされた表面上に蓄積する粒子が減少することであり、電気的性質の向上とは、たとえば転化しないコーティングおよび／またはコーティングしていない基材と比較して導電率が増加することである。
【００２０】
本明細書において、基材の第１の表面は、基材表面の全体または一部を意味する。したがって、シート型の基材の場合、第１の表面は、シートの一方の側の全体またはシートの一方の側の選択された部分の両方を意味することができる。
【００２１】
本発明の第１の態様では、粒子系コーティング組成物はナノ粒子を含み、好ましくはコーティング組成物は、金属酸化物または金属酸化物前駆体を含むゾル−ゲルを含み、より好ましくはコーティング組成物は、ポリマーを含むコア材料と金属酸化物を含むシェル材料とを有するコア−シェルナノ粒子を含む。
【００２２】
ナノ粒子を含むコーティング組成物は、たとえば、１０〜２００ｎｍのサイズ範囲のシリカおよび／または金属酸化物粒子、および任意選択的にポロゲン、たとえば転化中に除去され、それによって機能性コーティング中に細孔を形成する有機ナノ粒子、または中空（無機）粒子を有するコーティング組成物である。転化後、シリカおよび／または金属酸化物粒子の間、またはポロゲンが除去された場所に多孔質構造が形成される。ナノ粒子を含むコーティング組成物の別の例は、コーティング組成物の好ましい実施形態である。
【００２３】
金属酸化物または金属酸化物前駆体を含むゾルゲルを含むコーティング組成物は、たとえば、プレオリゴマイズした（ｐｒｅ−ｏｌｉｇｏｍｉｚｅｄ）金属酸化物前駆体（オルトケイ酸テトラメチル、オルトケイ酸テトラエチル、たとえばアルミニウムメトキシドまたはエトキシドなどの金属アルコキシドなど）を有するコーティング組成物である。このようなコーティング組成物は、たとえば金属酸化物粒子、またはポロゲンなどの別の（非ゾルゲル）粒子を含むこともできる。ゾルゲルを含むコーティング組成物の別の例は、コーティング組成物の好ましい実施形態である。
【００２４】
コーティング組成物は、ポリマーを含むコア材料と金属酸化物を含むシェル材料とを有するコア−シェルナノ粒子を含み、たとえば国際公開第２００８／０２８６４０号パンフレットに記載のようなコーティング組成物である。
【００２５】
コーティング組成物から光反射防止コーティングなどの機能性コーティングへの転化において、ポリマー材料および別の有機材料が、塗布されたときのコーティング中に存在する場合、それらの材料が除去されて、シリカ網目構造またはケイ素を含む金属酸化物などの金属酸化物網目構造が形成されることが好ましい。当技術分野において、シリカは金属酸化物であると見なされ、本明細書においてシリカ網目構造という用語は、−Ｏ−Ｓｉ−Ｏ−型の結合を含む混合金属酸化物の網目構造を含むものと理解すべきである。従来、転化は、転化または硬化用オーブン、たとえばトンネルオーブンまたは焼き戻しオーブン内で行われ、そこで、塗布されたときのコーティング中に存在する場合のポリマーおよび別の有機材料は、蒸発、解重合、または熱分解が起こるために数分を要し、それらすべてによって有機成分の体積が数倍に増加し、金属酸化物網目構造を形成することもできる。驚くべきことに、このプロセスは、転化オーブンでの従来の転化によって生じるように、機能性コーティングの構造、すなわち細孔構造などの同一または類似の構造の実現を損なうことなく、非常に速い速度で実施できることが分かった。特に、驚くべきことに、粒子系コーティング組成物の転化が請求項に規定されるような高強度エネルギー源の加熱を含む場合、ポリマーコア材料をコア−シェルナノ粒子から除去し、コア−シェル有機−無機ナノ粒子を含むコーティング組成物を、中空シェルを含む機能性コーティングに転化させることができ、すなわちコア−シェル構造のシェル部分を損なうことがないことが分かった。一般にゾル−ゲルシリカコーティングは、典型的には、有用なコーティングを得るために長時間が必要であり、これは基材上のコーティング組成物の機能性コーティングへの−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−結合の破壊／形成を伴う転化が原因であると理論化できる（これに限定されるものではない）と見なされていたため、機能性コーティングを得るために必要となるのが短時間であることは特に驚くべきことである。
【００２６】
機能性コーティングのコーティング厚さは、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で断面に沿って測定される。転化した機能性コーティングの厚さは５０ｎｍ〜２５μｍであることが好ましい。たとえば１μｍ〜２５μｍなどのこの範囲の最大部分は、たとえば基材の機械的性質または遮断特性を改善する機能性コーティングの場合に有利となる。たとえば５０〜３００ｎｍまたは５０〜２５０ｎｍなどの上記範囲の最も薄い部分は、基材の光学的性質を改善する機能性コーティングに特に有利となる。
【００２７】
本発明の一態様では、高強度エネルギー源は、基材上のコーティング組成物の一部の温度を少なくとも１０００℃／秒の加熱速度で少なくとも８００℃の表面温度まで上昇させ、かつ６００℃よりも高い温度で少なくとも０．５秒および５秒以下にわたり維持することができるエネルギー源である。高エネルギー源の例は、火炎アレイおよび高エネルギーレーザーである。従来のトンネルオーブンは高強度エネルギー源ではないことに留意すべきであり、その理由は、そのようなオーブンでは、コーティング組成物をそのように急速に加熱できないからである。
【００２８】
レーザーは、処理領域上に１００Ｗ〜１０．０００Ｗの出力を供給できるＣＯ２レーザーである。好ましくは処理領域は、処理領域上で繰り返されるレーザービーム走査によって実現される。処理領域は、レーザービームの１回の走査中に及ぶ領域であり、換言すると、処理領域は、繰り返し走査されるレーザーの全標的領域を意味する。走査速度とは無関係に、レーザーのエネルギー出力はこの領域に分布し、転化中、たとえばコンベアによって基材が移動することで、基材がこの領域を通過して移動するか、またはたとえば（ロボット）アームで移動するレーザーによってこの領域が試料上を移動する。転化を引き起こすために必要な温度を生じさせるために十分に高い出力密度を有することと、基材への損傷が制限されるまたは全くないこととの間で良好なバランスを実現するために、標的領域は０．２５〜３０ｃｍ２、好ましくは１．５〜１５ｃｍ２、たとえば最も好ましくは２〜１２ｃｍ２となるべきであり、出力密度、すなわち出力を処理面積で割った値が１００Ｗ／ｃｍ２〜１０００Ｗ／ｃｍ２となるべきであることが分かった。
【００２９】
火炎アレイは、火炎の１つ以上のラインまたは拡張された領域を形成する装置であり、これらの火炎は、典型的には、それらが１つの火炎のシートまたは壁を形成するように接近して配置される。火炎アレイの出力は、火炎アレイ１メートル当たり５ｋＷ〜１００ｋＷ、好ましくは１５ｋＷ／ｍ〜７５ｋＷ／ｍ、より好ましくは２０ｋＷ／ｍ〜５０ｋＷ／ｍとなるべきであり、基材に向けられるべきである。基材に向けられるとは、火炎時間が基材から離れる方向に向かわないことを意味する。使用中の火炎アレイから基材までの最短距離は、３ｍｍ〜７０ｍｍ、好ましくは３〜３０ｍｍ、より好ましくは４ｍｍ〜２０ｍｍ、より好ましくは５ｍｍ〜１５ｍｍ、たとえば６ｍｍ〜１２ｍｍとなるべきことが分かった。これらの最長距離は、熱に弱い基材および薄い可撓性ガラス基材の場合に特に有用である。
【００３０】
基材または基材の要素の裏面は熱に弱い場合があるため、基材の第１の表面の反対側に配置される基材の第２の表面は、スコッチテープ（ｓｃｏｔｃｈ  ｔａｐｅ）によって表面に接続された熱電対、または基材の下の封止材層に埋め込まれるか、もしくは他の方法で接続された熱電対によって測定される場合、コーティング組成物から機能性コーティングへの転化中に２００℃未満の温度に維持されることが非常に好ましい。より好ましくは、基材の第１の表面上のコーティング組成物の転化中、第１の基材の反対側は１５０℃未満の温度、より好ましくは１２０℃未満の温度、最も好ましくは１００℃未満の温度に維持される。
【００３１】
好ましい一実施形態では、コーティング組成物の転化中、標準試料の最高中心温度は２００℃未満である。標準試料は、実施例２１に詳細に記載されるような、２枚のガラス板の間に熱電対が配置されたサンドイッチ構造である。標準試料の最高中心温度により、カバーガラスを有する組立体上のコーティング組成物の典型的な転化の場合に許容できる転化条件を特定するため、すなわち基材の劣化が阻止されるか、または許容できるレベルに維持される条件を特定するための良好なステアリングツールが得られることが分かった。特に、標準試料の最高中心温度は、熱に弱い構成要素を含む組立体が処理される場合、供給されるエネルギー、処理領域、出力密度（Ｗ／ｃｍ２）、最短距離、および試料速度（これは常に選択された高強度エネルギー源と関連する）の適切な組合せが使用されたかどうかを評価するために非常に有用な方法であった。基材の第１の表面上のコーティング組成物の転化中、より好ましくは標準試料最高中心温度は１５０℃未満であり、より好ましくは１３０℃未満の温度、より好ましくは１２０℃未満の温度、最も好ましくは１００℃未満の温度である。
【００３２】
コーティングに供給されるエネルギーは、エネルギー源の数、基材速度、バーナーから表面までの距離、傾斜角、および通過回数によって決定される。コーティングに供給される全エネルギーは、塗布されたコーティング配合物を機能性コーティングに転化させるのに十分となるべきであり、一方、基材の第１の表面の反対側は２００℃未満の温度、好ましくは前述のより低い好ましい最高中心温度に維持される。基材の第１の表面の反対側の温度は、前述され実施例２１に記載されるような標準試料を用いて十分に評価できることが分かった。
【００３３】
コーティング組成物から機能性コーティングへの転化の過程で、コーティング組成物の完全な転化を実現するために、本明細書で規定されるような高強度エネルギー源によるさらにその後の処理の使用が必要となる場合がある。高強度エネルギー源によるさらなる処理の使用は、それぞれの処理で必要なエネルギーが少なくなり、したがって転化中の基材の加熱を典型的には減少させることができ、それによって基材が破壊される危険性が低下しうるという利点を有する。その後の処理は、同じ高強度エネルギー源を用いて２回以上行うことができ、または数個の高強度エネルギー源を配置して連続して行うことができる。転化速度と装置の投資との間のバランスを保証するために、最大３回の連続処理を使用することが好ましい。
【００３４】
好ましい一実施形態では、転化中の基材は、少なくとも０．５ｍ／分の実効線速度で連続的または半連続的に移動する。１つの製造ラインでより多くの基材を処理できるため、より速い速度が有利であり、したがって好ましくは少なくとも０．７５ｍ／分の線速度であり、より好ましくは少なくとも１ｍ／分の速度である。安定しかつ再現可能な加熱プロファイルを保証するために、線速度は典型的には２０ｍ／分未満であり、好ましくは１０ｍ／分未満の線速度であり、たとえば５ｍ／分未満の線速度、または４ｍ／分未満の速度である。最高実効線速度は、たとえば、基材または基材の一部を同時または連続して処理する２つ、３つ、４つ、または最大１０の高強度エネルギー源などの複数の高強度エネルギー源を使用することで実現できる。最高実効線速度を実現するための別の方法は、たとえば図１ｅに示されるような２つ以上の並列するステーション内で転化を行うことである。本明細書において、実効線速度は、転化ステーションに入り、転化ステーションを出るまでの間の基材の平均速度を意味する。したがって、基材が１ｍ／分の一定速度で連続的に移動するステーションは、１ｍ／分の実効線速度を有する。機械方向で１ｍの長さの基材が１分間処理され、一方、基材は静止しているか、または低速で移動する（たとえばエネルギー源が移動することにより、または基材に対するレーザービームの標的部位が移動することによって）ステーションは１ｍ／分の実効線速度を有し、その理由は１ｍの基材が１分間で処理されるからである。したがって、１つの転化ステーションが１つの組立ラインから供給され、並列する２つの転化ラインを有し、各ライン内で基材が０．５ｍ／分の一定速度で連続的に移動する場合も実効線速度が１ｍ／分となる。好ましい一実施形態では、線速度は一定であり、そのため、基材実効線速度は基材の線速度と同じである。基材が０．５ｍ／分の一定速度で連続的に移動し、火炎アレイを有する（ロボット）アームによって基材が処理され、一方、火炎アレイが基材と反対方向に０．５ｍ／分の一定速度で移動する転化ステーションも、１ｍの基材が１分間で処理されるため、１ｍ／分の実効線速度を有する。
【００３５】
ある場合では、たとえば、コーティング組成物が導電性または半導体であり、「ケーブル布線」の特定のパターンが望ましい場合、または基材の端部が活性とならないため、そのような領域にコーティングしないことにより、コーティング組成物を節約できる場合、基材の全面にコーティングしないことが好ましい。次に、コーティング組成物は、基材の第１の表面の５０〜９５％を覆うパターンで塗布することができる。これを実現する方法の１つは、コーティング方法が、コーティング組成物を塗布する前に、基材の第１の表面の５〜５０％を覆うテンプレート部材を取り付けるステップをさらに含むことである。あるいは、基材の第１の表面上でコーティング組成物を転化させる前に、コーティング組成物を塗布した基材の第１の表面の５〜５０％を覆うテンプレート部材を取り付けるステップをさらに含む方法によって実現することができる。好ましくは、この方法は、基材の表面の一部を覆うテンプレート部材のために、テンプレート部材によって捕捉されるか、または基材上で転化しないコーティング組成物を再利用するステップをさらに含む。
【００３６】
ある場合では、コーティング組成物を転化させる前に、基材上またはその付近に保護フレームを提供することが有利であることが分かった。特にこれは、フレームにより、基材の端部上またはその付近の熱に弱い部分で熱が防御される場合であった。方法の１つでは、保護フレームは、基材上にコーティング組成物を塗布するステップの前に、基材上またはその付近に取り付けられる。
【００３７】
本発明の第１の態様に記載される方法は、種々の用途に使用することができるが、５０ｎｍ〜３００ｎｍの厚さを有するコーティングを基材にコーティングを使用すると非常に有利であることが分かり、この厚さは可視光の波長の約１／４に相当するため、たとえば光起電力モジュールおよびディスプレイガラスの用途のＡＲコーティングとして非常に有利である。コーティングは、同じ機能を有する１つ以上の層（反射防止など、その場合、異なる屈折率を有する複数の層により、全体的に改善されたコーティングの反射防止特性を得ることができる）、または異なる機能を有する１つ以上の層（１つの障壁層および１つの反射防止層など）を含むことができる。
【００３８】
高強度エネルギー源が火炎であることが非常に有利であることが分かり、特に線状火炎アレイが有利であることが分かった。このような線状火炎アレイは、好ましくは、転化中の基材の第１の表面の機械方向に対してある角度で配列することができる。図６に、角度αを有する線状火炎アレイ２２の配列の一例が概略的に示されている。さらに、転化中の基材の第１の表面の面に対して３０〜９０°の角度αで火炎アレイを配列することにより、特に基材がガラス板であり、したがって組立体ではない場合、ガラスの破壊の危険性が低下することが分かった。特に、転化中、（図６に示されるように）基材２０の第１の表面の面に対して３０〜８０°、好ましくは６０〜７５°の角度でアレイを配列することで、ガラスからなる基材に対する火炎アレイの安全動作が促進されることが分かった。これは、コーティング組成物から機能性コーティングへの転化中、コンベア３０上を基材が移動する方向２８に火炎先端２４が配置されることを意味する。
【００３９】
組立体からなる基材２０の場合、処理される表面と直交して（すなわち９０°の角度αで）、または直交に非常に近い角度、たとえば８０〜９０°、より好ましくは８２〜８８°の角度αで火炎を配列することが好ましいことが分かった。
【００４０】
前述のように、高強度エネルギー源として火炎を使用すると有利であることが分かった。しかし、火炎の高強度は、基材のたわみの原因となることがあり、基材のたわみを少なくとも部分的に補償することがコーティング品質に非常に有利であることが分かった。方法の１つでは、基材のたわみは火炎アレイを使用することによって補償され、たとえば、火炎アレイに沿った少なくとも１つの位置で基材のたわみを測定し、それに応じてフィードバックループにより火炎アレイの距離および／または形状を能動的に調節することにより、火炎アレイの少なくとも一部は、転化中の基材のたわみに対応して垂直方向に移動可能である。図７に、この実施形態によるシステムの１つが示されている。ここで、高さセンサー２６が組立体２０の下に配置され、転化中および組立体がたわむときに、たわみの程度が高さセンサーによって測定され、その後、これに応じて、火炎アレイなどの高エネルギー熱源２２を、火炎アレイと基材との間の距離が一定に維持されるように移動させる。０．２〜１００Ｈｚの頻度を使用するフィードバックループが適切であり、好ましい頻度は１〜１５Ｈｚであることが分かった。適切な設定の１つを図７に示す。基材のたわみを補償する別の方法の１つでは、アレイが、少なくとも１つの永久的に湾曲した、および／または階段状の線状火炎アレイ、または永久的に湾曲した線状火炎アレイセグメントを含む。機械方向で側方から見た場合の線状火炎アレイ２２の概略図の例を図５（図５ａ〜図５ｃ）に示し、火炎２４が示されている。湾曲した線状火炎アレイ２２が図５ａに示され、階段状線状火炎アレイ２２の一例例が図５ｂに示され、直線状火炎アレイの一例が図５ｃに示されている。別の有用な方法の１つは、たとえば火炎アレイ（図示せず）の長さに沿ってノズル開口部、ガスの圧力または組成を調節することで、火炎の長さおよび／または温度を調節することにより補償することである。
【００４１】
使用されるガスは、好ましくは入手可能な可燃性ガスまたはガス混合物（すなわち可燃性ガスおよび酸素源、たとえば空気または酸素ガス）である。好ましいガスは、天然ガス、天然ガス／空気混合物、水素、水素／空気、水素／酸素混合物、プロパン、プロパン／空気混合物、アセチレン、アセチレン／空気混合物である。１種類のガスの流れのみの調節が必要となるため、放出されるエネルギーが非常に予測しやすいという点で、混合物は有利である。ガスの比率を自由に調節することができ、したがって使用されるコーティング組成物に対する要求により還元性ガス混合物および酸化性ガス混合物を容易に使用できるという点で、現場で酸素源と混合されるガスが有利である。
【００４２】
本発明の別の一態様は、本発明の第１の態様によりコーティングされた基材を含む光起電力モジュールに関する。基材は、カバーガラス、またはカバーガラスと、本明細書の他の箇所で開示されるような１つ以上のさらなる要素とを含む組立体であってよい。
【００４３】
本発明の装置は、基材に機能性コーティングを提供するために適切であり、粒子系コーティング組成物を第１の表面に塗布するためのコーティング塗布ステーション、基材の第１の表面上の粒子系コーティング組成物を機能性コーティングに転化させるための転化ステーション、基材の第２の表面に関連して、バックシート、封止材、導電性膜、配線、コントローラーボックス、およびフレームからなる群から選択される少なくとも１つの部材を提供するための組立ステーション、ステーションの少なくとも２つの間で基材を移動させるための基材コンベアを含み、少なくとも１つの組立ステーションは、順番的にコーティング塗布ステーションよりも前に配置され、転化ステーションは、レーザーおよび火炎アレイからなる群から選択される高強度エネルギー源を含む。この実施形態では、高強度エネルギー源が、火炎またはレーザー、たとえば１つ以上の火炎アレイまたは１つ以上のレーザーを含む場合に非常に有利であることが分かった。順番的にコーティング塗布ステーションよりも前に配置された少なくとも１つ組立ステーションは、コーティング塗布ステーションおよび転化ステーションとインラインの配列であることが好ましく、これにより、たとえばコンベアにより、および任意選択的にバッファーステーションを介して、これらのステーションの間で基材が直接移動する。しかし、一実施形態では、コーティング塗布ステーション、コーティング塗布ステーションおよび順番的に転化ステーションよりも前に配置された少なくとも１つ組立ステーションは、別のステーションの少なくとも１つに対してオフラインで配置される。この場合、基材は、次のステーションで処理される前に保管または移動が可能であり、さらに別の場所に輸送することもできる。たとえば、組立ステーションでは、枠組みおよびコーティングを除いた光起電力モジュール全体を含む基材を作製することができ、その後、オフラインで基材をある場所（同じ建物または別の建物内であり、別の建物は隣に位置する場合もあり、または実質的な距離、たとえば隣の町、別の国、もしくは別の大陸に位置する場合もある）まで移動させ、そこでプロセスのさらなるステップが行われる。
【００４４】
図１ａに、装置ステーションの従来の配列の一例が示されており、ここでコーティングが基材に塗布され４、機能性コーティングに転化され６、その後、基材の向きが変えられ、組立ステーション８内でモジュールのさらなる構成要素とコーティングされた基材とを組み合わされる。この配列は、モジュールの組立前に非常に影響を受けやすいコーティングが既に塗布されるという問題を有し、したがって組立ステップ中にコーティングが損傷する危険性が存在する。
【００４５】
図１ｂに、基材上に機能性コーティングを提供するための本発明による装置の一例が示されている。基材コンベア１０によってカバーガラスが組立ステーション８まで提供され、１つ以上の組立ステーション内で種々の構成要素がカバーガラスに取り付けられて基材が形成される。カバーガラスに取り付けられる構成要素は、機能性コーティングを塗布すべき第１の表面とはカバーガラスの反対側に取り付けられ、基材コンベア１１によって基材の向きが変えられ、その後、基材は塗布ステーション４に提供される。ある施設で基材を作製し、別の施設でコーティングを塗布するなど、塗布ステーションから時間的および距離的に分離して基材を組み立てることが有利となりうることを確認すべきである。その場合、組立体ステーションと塗布ステーションとの間に、基材前処理ステップ（洗浄ステップ、乾燥ステップ、および／またはたとえばプラズマ洗浄／活性化もしくはコロナ処理などの表面活性化ステップなど）を加えると非常に有利であり、その理由は、これによって最終的な機能性コーティングの品質が改善されることが分かったからである。前処理ステーション２での基材前処理ステップのこの配列を図１ｃに示す。基材前処理ステップが使用される場合、コーティング組成物を基材の第１の表面に塗布する直前に基材前処理ステップが行われることが好ましい。基材コンベア１０は、好ましくは自動式であり、装置全体にわたって連続的または半連続的に動作するが、基材が装置のステーションを出入りし、および／または通過するように手で移動させることにより、手作業を基材コンベアとして機能させることもできる。塗布ステーション４内でコーティング組成物が基材の第１の表面に塗布される。塗布ステーションの例は、スプレーコーティングステーション、ロールコーティングステーション、スロットダイコーティングステーション、キスコーティングステーション、カーテンコーティングステーション、エアロゾルコーティングステーション、およびディップコーティングステーションである。その後、得られたコーティングは基材コンベア１０によって転化ステーション６まで移動する。転化ステーションは、たとえば火炎転化ステーションまたはレーザー転化ステーションである。転化ステーションの後、ＡＲコーティングなどの機能性コーティングの準備が整う。ある場合では、さらなる組立、たとえばフレームの取り付け、配線、または制御部品の接続が、図１ｃに示されるような別個のステップで必要となりうる。
【００４６】
有利には、前処理ステップも本発明による装置の別の実施形態に含まれうることを確認すべきである。
【００４７】
本発明の装置は、別のステーション２、４、６、８の間に配置され、コンベア１０、１１によって接続されたバッファーステーション９を含むこともできる。このようなバッファーステーション９は、たとえば、複数のステーション内の異なる処理速度を考慮したり、１つのステーションが一時的に停止する場合、さらなるステーションの停止を防止したりすることができる。図１ｄに、バッファーステーションを有する本発明による装置が描かれている。ここで、バッファーステーション９は、コーティングステーション４でのコーティングの塗布後、転化ステーション６の前に配置される。
【００４８】
コンベア１０、１１は、好ましくは、あるステーション２、４、６、８、９から、同じまたは異なる種類のステーションの別のステーション２、４、６、８、９までインラインで基材を移動させる。本明細書において、インラインには、バッファーステーションが、コンベアによって接続された複数のステーションの間に配置される状況が含まれる。このようなバッファーステーションは、複数のステーション内の異なる処理速度を考慮したり、１つのステーションが一時的に停止する場合、さらなるステーションの停止を防止したりすることができる。コンベアは、基材をオフラインで１つのステーション２、４、６、８、９から別のステーション２、４、６、８、９まで移動させることもできる。この場合、基材は、次の処理ステーションで処理される前に保管または移動が可能であり、さらに別の場所に輸送することもできる。このようなオフラインプロセスの一例では、基材が組立体であり、その組立体がある場所で組み立てられ、後に別の場所で基材上へのコーティングの塗布およびコーティング組成物の転化が行われる。
【００４９】
一実施形態では、一方のステーションが他方のステーションよりも実質的に速いまたは遅い場合、同じ種類の複数のステーションを並列して配置することができる。この概念による装置を図１ｅに示し、この場合、コーティングの転化が２つの別個の転化ステーション内で行われる。
【００５０】
基材が、第１の表面（コーティングが塗布される）と異なるカバーガラスの反対側の上に配置されたほとんどまたはすべての要素を含む組立体である場合の本発明の一態様による装置の大きい利点の１つは、コーティング塗布ステーションの前の少なくとも１つのステーション内で基材の第１の表面と相互作用する基材コンベアを使用できることであり、基材コンベアは、コーティング塗布ステーション内またはその後では基材の第１の表面と相互作用しない。ここで、第１の表面との相互作用とは、基材コンベアの一部が第１の表面の少なくとも一部と直接接触するか、または保護部材を介して接触することを意味する。これにより、組立中の基材の幾分簡単で安全な取り扱いが可能となり、次に基材コンベアは基材の裏面および任意選択的に端部と相互作用できるため、コーティング組成物の塗布および転化中に幾分簡単な取り扱いが可能となる。換言すると、基材の移送中、影響されやすいコーティングの接触が必要となる時間は存在しない。
【００５１】
［実施例］
［実施例１：フロート式ガラス基材（標準ガラス）へのコーティング組成物の塗布］
フロート式基材（Ｐｉｌｋｉｎｇｔｏｎ製、１０×２０ｃｍ、標準Ｋエッジ（ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｋ−ｅｄｇｅｄ）、厚さは３．２ｍｍであり、ＤＩＮ  ＥＮ  ５７２に準拠した組成を有する）の片面に、ＭＰ  Ｃｏａｔ  ＡＲ  Ｔ１コーティング組成物（ＤＳＭ，Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓより市販される；ＭＰ  Ｃｏａｔ  ＡＲ  Ｔ１は、以前は商品名ＫｈｅｐｒｉＣｏａｔ（登録商標）で販売された）をディップコーティングにより、３．５ｍｍ／秒のディップ速度において、制御された相対湿度（４０％未満）および２０〜２５℃の室温下でコーティングする。その後、基材をコーティング条件と同じ条件下（４０％未満のＲＨおよび２５℃）で室温において２４時間乾燥させる。
【００５２】
これにより、ポリマー材料を含むコアとシリカ系シェルとを有するコア−シェル粒子を有する未転化ゾル−ゲルコーティングを３００ｎｍ未満の未転化コーティング厚さで片面に有する基材を得た。
【００５３】
［実施例２：フロート式ガラス基材を有する組立体（モジュール）へのコーティング組成物の塗布］
基材を、コーティングされていないカバーガラスを有する光起電力モジュールに置き換え、ロールコーティングを使用することを除けば、実施例１を繰り返した。寸法１２０×６０×０．６８ｃｍ。
【００５４】
実施例２により、ポリマー材料を含むコアとシリカ系シェルとを有するコア−シェル粒子を有する未転化ゾル−ゲルコーティングを３００ｎｍ未満の未転化コーティング厚さで片面に有するモジュールを得た。
【００５５】
［実施例３：実施例１で得た乾燥コーティング組成物の火炎転化による転化］
高強度エネルギー源として、長さ１０ｃｍの（すなわち基材よりも幅が広い）線状火炎アレイを使用した。この方法では、アレイは常に基材の端部を越えるまで延在した。この設定で、火炎アレイの下で基材を一定線速度で移動させた。火炎アレイを６０°の角度に向け、それによって図６に示すようにガラスが移動する方向に火炎が向かった。基材と火炎アレイとの間の距離は１０ｍｍであった。２４：９の混合物の水素（Ｈ２）および酸素（Ｏ２）のガス混合物を燃焼させると、約７０ｋＷ／ｍの出力および約２８００℃の理論火炎最高温度が得られた。基材裏面にテープで熱電対を取り付けて、転化中の基材裏面の温度を測定した。測定された最高温度は１２２℃であった。
【００５６】
実施例１の試料を６５ｃｍ／分の速度で処理すると、安定に見えるコーティングを有する基材が得られた。
【００５７】
［実施例４：実施例２で得た乾燥コーティング組成物の火炎転化による転化］
高強度エネルギー源として、長さ６０ｃｍの（すなわち基材よりも幅が広い）直線状火炎アレイを使用した。この方法では、アレイは常に基材の端部を越えるまで延在した。この設定で、火炎アレイの下で基材を一定線速度で移動させた。火炎アレイを３０°の角度に向け、それによって図６に示すようにガラスが移動する方向に火炎が向かった。基材から火炎アレイまでの距離は２０ｍｍであった。プロパン（１６ｎＬ／分）および空気（４６０ｎＬ／分）のガス混合物を燃焼させると、約２５ｋＷ／ｍの出力および約１９８０℃の理論火炎最高温度が得られた。
【００５８】
実施例２の８つの試料を６５ｃｍ／分の速度で処理すると、安定に見えるコーティングを有する基材が得られた。
【００５９】
［実施例５（比較用）：コーティング組成物を有さない基材の火炎転化による処理］
実施例１に使用した種類のコーティングしていない基材を、長さ６０ｃｍの（すなわち基材よりも幅が広い）線状火炎アレイを高強度エネルギー源として使用して処理した。この設定で、火炎アレイの下で基材を６０ｃｍ／分の一定線速度で移動させた。火炎アレイを６０°の角度に向け、それによって（図６に示すように）基材が移動する方向に火炎が向かい、直線状火炎アレイと基材との間の距離は１５ｍｍであった。メタンおよび空気のガス混合物を燃焼させると、２０ｋＷ／ｍの線状火炎アレイの出力が得られ、約１８００℃の理論火炎最高温度が得られた。
【００６０】
この結果、未処理の基材と比較して視覚的に差のない基材が得られた。
【００６１】
［実施例６（比較用）：コーティング組成物を有さない基材の火炎転化による処理］
実施例２で使用した種類のコーティングしていない基材を実施例４に記載のものと同じ条件下で処理した。
【００６２】
この結果、未処理の基材と比較して視覚的に差のない基材が得られた。
【００６３】
［実施例７（比較用）：実施例１の乾燥コーティング組成物のオーブン内での転化］
実施例１の試料を卓上オーブン内で６５０℃において３．５分加熱することによる従来方法で転化させた。
【００６４】
この結果、安定に見えるコーティングを有するコーティングされた基材が得られた。
【００６５】
［実施例８：光学的試験およびフラッシュ試験］
積分球を備えるＵＶ−Ｖｉｓ分光光度法（ＳｈｉｍａｄｚｕのＵＶ−２６００）により、実施例３、５、および７で得た試料の光透過率を分析した。図２は、４００〜１２００ｎｍで構成される波長の可視スペクトルおよび近赤外スペクトルにおける透過率曲線を示す。本発明により火炎転化させた試料が、従来のオーブン処理によって転化させた試料よりも高い透過率を示したことが確認される。コーティングなしのガラスと比較して、３８０〜８５０ｎｍで構成される波長範囲での平均透過率の改善は、オーブン転化させた試料で２．９％であり、本発明による火炎転化させた試料で３．４％である。
【００６６】
ＩＥＣ  ６０９０４−１：２００６およびＩＥＣ  ６０９０４−３：２００８に準拠した標準試験条件、ＩＥＣ  ６０９０４−８に準拠したスペクトル感度測定、ならびにＩＥＣ  ６０９０４−７に準拠したスペクトル不整合係数の計算およびＩ−Ｖ特性の補正におけるＩ−Ｖ曲線の測定によるフラッシュ試験により、実施例４および６で得られた試料を分析した。図３（図３ａ〜図３ｄ）では、ガラス基材の結果を比較している。本発明により火炎転化させた試料の結果は、従来のオーブン転化によって作製した試料と同等であり、一部の領域ではさらにわずかに良好であることが確認される。
【００６７】
図３ａに、基準となるコーティングなしの光起電力モジュールのＩＶ曲線およびＰＶ曲線を示す。フラッシュ試験条件下でのこのパネルの最大電力出力は９９．３Ｗである。図３ｂに、実施例６に記載のようにコーティングされずに処理した同様の光起電力モジュールのＩＶ曲線およびＰＶ曲線を示し、フラッシュ試験条件下で１００．４Ｗの最大電力出力を有する同じ性質を示す。図３ｃに、最初にロールコーティングして２４時間乾燥させ、次に実施例４に記載の条件下で火炎転化させた同様の光起電力モジュールのＩＶ曲線およびＰＶ曲線を示す。フラッシュ試験条件下でのこのパネルの最大電力出力は１０３．９Ｗであり、すなわちコーティングなしのモジュールと比較して電力出力が４．６％だけ相対的に増加している。８つのモジュールを測定すると、それらの平均最大電力出力は１０２．７Ｗであり、すなわちコーティングなしのモジュールと比較して電力出力が平均で３．４％だけ相対的に増加している。図３ｄにこれらの結果がまとめられている。
【００６８】
［実施例９：表面粗さ］
シリコンカンチレバーを用いたタッピングモードのＡＦＭ（ＢｒｕｋｅｒのＭｕｌｔｉＭｏｄｅ  ８）により、実施例３、５、および７で得た試料の表面形態の特性決定を行った。２μｍ×２μｍの表面上コーティングの平均表面粗さおよび二乗平均平方根表面粗さを、次式に従ってＮａｎｏｓｃｏｐｅソフトウェアを用いて計算する。
【数１】
2017533166.tif 000002
式中、Ｚｉは各測定点の高さであり、ｎは所定の領域中の点の数である。
【００６９】
図４では、ガラス基材の結果を比較している。本発明により火炎転化させた試料の結果は、従来のオーブン転化によって作製した試料よりも大きい表面粗さが得られることが確認される。
【００７０】
［実施例１０：高強度エネルギー源としてのレーザー］
１０×２０ｃｍおよび厚さ３．２ｍｍのフロート式ガラス基材に、ＭＰ  Ｃｏａｔ  ＡＲ  Ｔ１コーティング組成物（ＤＳＭ，Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓより市販される；ＭＰ  Ｃｏａｔ  ＡＲ  Ｔ１は、以前は商品名ＫｈｅｐｒｉＣｏａｔ（登録商標）で販売された）をディップコーティングにより、４ｍｍ／秒のディップ速度において、制御された相対湿度（４０％未満）および２０〜２５℃の室温下でコーティングする。その後、基材をコーティング条件と同じ条件下（４０％未満のＲＨおよび２５℃）で室温において２４時間乾燥させる。
【００７１】
乾燥後、１２５０Ｗの電力出力、５ＫＨｚの一定周波数、および１０ｍｍのビーム直径のパルスＣＯ２レーザーを用いて基材上１０ｃｍの幅にわたって走査することにより、コーティング組成物を転化させた。したがって、処理領域は１０ｃｍ２であり、出力密度は１２５Ｗ／ｃｍ２であった。レーザービームは、４ｍｍの距離だけ離れた平行線をなぞって２００ｍｍ／秒の速度で基材表面を走査し、その結果、１つの走査線から次の走査線までレーザー処理が重なり合う。したがって、試料速度は０．４８ｍ／分である。この結果、安定に見える機能性コーティングを有するコーティングされた基材が得られた。
【００７２】
転化後、光ファイバー分光法（ＡｖａｎｔｅｓのＡｖａＳｐｅｃ１２８）を用いて、ＵＶ−ＶＩＳ領域の光強度を測定し、コーティングされず処理されていないガラス基材の第１の表面の反射信号を用いて規格化して、機能性コーティングの第１の表面の規格化された反射を測定した。機能性コーティング（レーザー転化後）の規格化反射曲線は、波長７０７ｎｍにおいて０．５５％の最小値を示すことが分かった（すなわちコーティングされていないガラスの第１の表面の反射の９９．４５％が防止される）。ＵＶ−ＶＩＳ分光光度計（ＳｈｉｍａｄｚｕのＵＶ−２４０１）によって測定したコーティングされず処理されていないガラス基材の全反射（両面）は、波長７０７ｎｍで８．８５６％であったため、これはレーザー転化させたコーティング組成物が片面上にコーティングされた試料の場合に７０７ｎｍで４．４６％の反射値に対応する。
【００７３】
［実施例１１：高強度エネルギー源としてのレーザー］
１０×２０ｃｍおよび厚さ３．２ｍｍのフロート式ガラス基材に、ＭＰ  Ｃｏａｔ  ＡＲ  Ｔ１コーティング組成物（ＤＳＭ，Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓより市販される；ＭＰ  Ｃｏａｔ  ＡＲ  Ｔ１は、以前は商品名ＫｈｅｐｒｉＣｏａｔ（登録商標）で販売された）をディップコーティングにより、４ｍｍ／秒のディップ速度において、制御された相対湿度（４０％未満）および２０〜２５℃の室温下でコーティングした。その後、基材をコーティング条件と同じ条件下（４０％未満のＲＨおよび２５℃）において室温で２４時間乾燥させた。
【００７４】
乾燥後、１２５０Ｗの電力出力、５ＫＨｚの一定周波数、および１０ｍｍのビーム直径のパルスＣＯ２レーザーを用いてコーティング組成物を転化させた。レーザービームは、４ｍｍの距離だけ離れた平行線をなぞって２００ｍｍ／秒の速度で基材表面を走査し、その結果、１つの走査線から次の走査線までレーザー処理が重なり合った。処理領域は１０ｃｍ２であり、出力密度は１２５Ｗ／ｃｍ２であった。試料速度は４８ｃｍ／分であった。この結果、ガラスの第１の表面と機能性コーティングとの間の界面に微小クラックが発生する欠陥のある機能性コーティングが得られ、不十分な視覚的外観が得られた。
【００７５】
転化後、光ファイバー分光法（ＡｖａｎｔｅｓのＡｖａＳｐｅｃ１２８およびＡｖａｌｉｇｈｔ−ＤＨｃ）を用いて、ＵＶ−ＶＩＳ領域の光強度を測定し、コーティングされず処理されていないガラス基材の第１の表面の反射信号を用いて規格化して、機能性コーティングの第１の表面の規格化された反射を測定した。微小クラックおよびその結果得られる不十分な視覚的外観にもかかわらず、機能性コーティング（レーザー転化後）の規格化反射曲線は、波長６８９ｎｍにおいて０．４９％の最小値を示すことが分かった。ＵＶ−ＶＩＳ分光光度計（ＳｈｉｍａｄｚｕのＵＶ−２４０１）によって測定したコーティングされず処理されていないガラス基材の全反射は、波長６８９ｎｍで８．８６４％であるため、これはレーザー転化させた試料の場合６８９ｎｍで４．４５％の反射値に相当し、これは実施例１０の値と同等である。
【００７６】
［実施例１２：高強度エネルギー源としてのレーザー］
１０×２０ｃｍおよび厚さ３．２ｍｍのフロート式ガラス基材に、ＭＰ  Ｃｏａｔ  ＡＲ  Ｔ１コーティング組成物（ＤＳＭ，Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓより市販される；ＭＰ  Ｃｏａｔ  ＡＲ  Ｔ１は、以前は商品名ＫｈｅｐｒｉＣｏａｔ（登録商標）で販売された）をディップコーティングにより、４ｍｍ／秒のディップ速度において、制御された相対湿度（４０％未満）および２０〜２５℃の室温下でコーティングする。その後、基材をコーティング条件と同じ条件下（４０％未満のＲＨおよび２５℃）で室温において２４時間乾燥させる。
【００７７】
乾燥後、１２５０Ｗの電力出力、５ＫＨｚの一定周波数、および１０ｍｍのビーム直径のパルスＣＯ２レーザーを用いてコーティング組成物を転化させた。処理領域は１０ｃｍ２であり、出力密度は１２５Ｗ／ｃｍ２であった。レーザービームは、４ｍｍの距離だけ離れた平行線をなぞって１７５ｍｍ／秒の速度で基材表面を走査し、その結果、１つの走査線から次の走査線までレーザー処理が重なり合った。試料速度は４２ｃｍ／分であった。この結果、レーザー転化中にガラス基材が破壊された。
【００７８】
［実施例１３：高さの調節］
実施例２に記載の基材である。
転化の条件：設定において、線状火炎アレイの下で基材を一定線速度で移動させた。火炎アレイをα＝８５°の角度に向け、それによって（図６に示すように）ガラスが移動する方向に火炎が向かった。天然ガスおよび空気のガス混合物を燃焼させると、１８〜２１．５ｋＷ／ｍの出力および約１９６０℃の理論火炎最高温度が得られた。測定火炎最高温度は、Ｋ型熱電対およびＴｅｓｔｏ  ９２５によって１１８０℃であった。火炎と基材との間の距離は８ｍｍであった。
【００７９】
６０ｃｍ／分の実効線速度および８ｍｍの初期火炎アレイから基材の第１の表面までの距離で２つのモジュールを処理した。１つのモジュールは自動高さ調節を使用して処理し、１つは自動高さ調節を使用せずに処理した。火炎転化中、第１の表面、すなわち火炎アレイに面する表面の熱膨張のためにモジュールがたわんだ。転化中の基材の高さの変化を測定する火炎アレイ下に配置されたセンサーを含む１Ｈｚのフィードバックループを用いた自動高さ調節を用いて処理したモジュールは、転化中に火炎アレイと接触しなかった。Ａｖａｎｔｅｓ片面反射率計（ｓｉｎｇｌｅ  ｓｉｄｅ  ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｅｒ）（Ａｖａｌｉｇｈｔ−ＤＨｃおよびＡｖａＳｐｅｃ１２８を有するＡｖａｓｐｅｃ−２０４８Ｌ分光計、（Ｐｉｌｋｉｎｇｔｏｎ、５０×５０ｃｍ、厚さ３．２ｍｍ、およびＤＩＮ  ＥＮ  ５７２に準拠した組成を１００％反射率の基準材料として使用した）によって測定した光学的性質では、３８０〜８５０ｎｍの範囲内で１９％の平均相対反射の結果が得られた（すなわち火炎転化させたコーティング組成物を有する試料の反射は、コーティングしていない試料の１９％の反射を有した）。自動高さ調節を使用せずに処理したモジュールは、たわみが８ｍｍを超え、火炎アレイとの接触のために激しい擦傷が生じ、したがってもはや使用できないものであった。
【００８０】
［実施例１４：傾斜角αの影響］
フロート式基材（Ｐｉｌｋｉｎｇｔｏｎ製、６０ｘ８２ｃｍ、標準Ｋエッジ、厚さ３．２ｍｍ、ＤＩＮ  ＥＮ  ５７２に準拠した組成を有する）およびコーティングされていないカバーガラス（寸法１２０×６０×．６８ｃｍ）を有する光起電力モジュールに対して、実施例１３に記載のような天然ガスおよび空気のガス混合物を使用する幅６５ｃｍの線状火炎アレイを用いて火炎処理を行った。基材は６０ｃｍ／分の速度で処理し、火炎アレイから基材の第１の表面までの距離は１５ｍｍであり、１Ｈｚのフィードバックループを有する火炎アレイの自動高さ調節を使用した。この実験のバーナーの傾斜角を、ガラス／モジュールに対する角度の影響とともに表に示す。結果を表１に示す。
【００８１】
【表１】
2017533166.tif 000003
【００８２】
［実施例１６：火炎転化］
１０×１０ｃｍおよび厚さ３．２ｍｍのフロート式ガラス基材の両面に、平均直径が２０ｎｍでありポロゲンとしてのポリマーの１〜５ｎｍの粒子を含むゾル−ゲルシリカ粒子のコーティング組成物を、ディップコーティングにより、制御された相対湿度（４０％未満）および２０〜２５℃の室温下でコーティングする。その後、基材をコーティング条件と同じ条件下（４０％未満のＲＨおよび２５℃）で室温において２４時間乾燥させる。
【００８３】
乾燥後、高強度エネルギー源として長さ６０ｃｍの（すなわち基材よりも幅が広い）線状火炎アレイを使用して、コーティング組成物を転化させた。この設定で、火炎アレイの下で基材を一定線速度で移動させた。火炎アレイを６０°の角度に向け、それによって基材が移動する方向に火炎が向かい、直線状火炎アレイと基材との間の距離は１５ｍｍであった。メタンおよび空気のガス混合物を燃焼させると、２０ｋＷ／ｍの線状火炎アレイの出力および約１８００℃の理論火炎最高温度が得られた。
【００８４】
積分球を備えるＵＶ−Ｖｉｓ分光光度法（ＳｈｉｍａｄｚｕのＵＶ−２４０１）により、試料の光反射率を分析した。図８は、４００〜９００ｎｍで構成される波長の可視スペクトルおよび近赤外スペクトルにおける反射率曲線を示す。本発明により火炎転化させた試料は、未硬化のコーティングを有する試料よりも少ない光反射を示すことが確認される。３７０〜８５０ｎｍで構成される波長範囲での平均反射は、本発明による火炎転化させた試料の場合には４．４７％で測定され、同じ範囲での平均反射は転化させていない試料の場合には７．１５％で測定され、コーティングされていないガラスの場合には９．３８％で測定された。
【００８５】
［実施例１７：火炎転化］
１０×１０ｃｍおよび厚さ３．２ｍｍフロート式ガラス基材の片面に、平均直径が４０〜５０ｎｍのゾル−ゲルシリカ粒子と１〜５ｎｍのゾル−ゲルシリカ粒子とのコーティング組成物を、ディップコーティングにより、制御された相対湿度（４０％未満）および２０〜２５℃の室温下でコーティングした。その後、基材をコーティング条件と同じ条件下（４０％未満のＲＨおよび２５℃）で室温において２４時間乾燥させた。
【００８６】
乾燥後、高強度エネルギー源として長さ６０ｃｍの（すなわち基材よりも幅が広い）線状火炎アレイを使用して、コーティング組成物を転化させた。この設定で、火炎アレイの下で基材を６０ｃｍ／分の一定線速度で移動させた。火炎アレイを６０°の角度に向け、それによって（図６に示すように）ガラスが移動する方向に火炎が向かい、直線状火炎アレイと基材との間の距離は１５ｍｍであった。メタンおよび空気のガス混合物を燃焼させると、２０ｋＷ／ｍの線状火炎アレイの出力および約１８００℃の理論火炎最高温度が得られた。
【００８７】
積分球を備えるＵＶ−Ｖｉｓ分光光度法（ＳｈｉｍａｄｚｕのＵＶ−２６００）により、試料の光透過率を分析した。３７０〜８５０ｎｍで構成される波長範囲での平均透過率の同じ値９４．６５％が、火炎転化させた試料、オーブン転化させた試料、および未処理の試料の場合で測定された。
【００８８】
転化後、試料表面に対して、規格ＥＮ１０９６−２に準拠してフェルトパッドを用いて耐摩耗性の試験を行った。この試験は、乾燥条件下で、コーティングされたガラスの表面をフェルトパッドでこすることからなる。フェルトは、１ストロークの長さ１２０ｍｍで１分当たり６０ストロークの頻度で交互に前後の動きでコーティング表面上を移動させる。この直線状の移動に加えて、フェルトパッドを６ｒｐｍで連続的に回転させる。この試験は、フェルトパッドによってガラス表面に対して垂直に加えられた４Ｎの荷重を用いて行われる。図９は、３７０〜８５０ｎｍで構成される波長の可視スペクトルおよび近赤外スペクトルにおける、５００ストロークの前後での平均透過率の絶対差を示す。本発明により火炎転化させた試料は、オーブン転化させた試料および転化させていない試料と比較して、この摩耗試験後に改善された光学的損失を示すことが確認される。これは、本発明により転化させた試料が、未処理の試料およびオーブン転化させた試料よりも機械的強度が高いことを示す。
【００８９】
［実施例１８：薄いガラス］
薄い可撓性ホウケイ酸ガラス基材（Ｓｃｈｏｔｔより市販されるＤ２６３Ｔ、１０×１０ｃｍ、厚さ５０μｍ）の両面に、ＭＰ  Ｃｏａｔ  ＡＲ  Ｔ１コーティング組成物（ＤＳＭ，Ｔｈｅ  Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓより市販される；ＭＰ  Ｃｏａｔ  ＡＲ  Ｔ１は、以前は商品名ＫｈｅｐｒｉＣｏａｔ（登録商標）で販売された）をディップコーティングにより、４．７ｍｍ／秒のディップ速度において、制御された相対湿度（４０％未満）および２０〜２５℃の室温下でコーティングする。その後、基材をコーティング条件と同じ条件下（４０％未満のＲＨおよび２５℃）で室温において２４時間乾燥させる。
【００９０】
乾燥後、高強度エネルギー源として長さ６０ｃｍの（すなわち基材よりも幅が広い）線状火炎アレイを使用して、コーティング組成物を転化させた。この設定で、火炎アレイの下で基材を１８０ｃｍ／分の一定線速度で移動させた。火炎アレイを６０°の角度に向け、それによってガラスが移動する方向に火炎が向かい、直線状火炎アレイと基材との間の距離は６０ｍｍであった。メタンおよび空気のガス混合物を燃焼させると、２０ｋＷ／ｍの線状火炎アレイの出力および約１８００℃の理論火炎最高温度が得られた。
【００９１】
積分球を備えるＵＶ−Ｖｉｓ分光光度法（ＳｈｉｍａｄｚｕのＵＶ−２４０１）により、試料の光反射率を分析した。図１１は、４００〜９００ｎｍで構成される波長の可視スペクトルおよび近赤外スペクトルにおける透過率曲線を示す。本発明により火炎転化させた試料が、未硬化のコーティングを有する試料よりも少ない光反射を示すことが確認される。３７０〜８５０ｎｍで構成される波長範囲での平均反射は、本発明により火炎転化させた試料の場合には３．３１％で測定され、同じ範囲での平均反射は転化させていない試料の場合には６．４３％で測定され、コーティングされていないガラスの場合には１０．２９％で測定された。
【００９２】
［実施例１９（比較用）：オーブン内の組立体］
実施例２の試料をオーブン内で６５０℃において３．５分間加熱することによる従来方法で転化させる。
【００９３】
この結果、安定に見えるコーティングを有するコーティングされた基材が得られるが、封止材およびシーラントなどの組立体の他の要素は、コーティング組成物の添加中に劣化またはさらに破壊される。
【００９４】
［実施例２０：スパッタリングによる元素プロファイル］
１０×２０ｃｍおよび厚さ３．２ｍｍのフロート式ガラス基材の片面に、１〜５ｎｍのシリカナノ粒子中に埋め込まれたポリマーコアおよびシリカ系シェルを有するコア−シェルシリカ粒子のコーティング組成物を、ディップコーティングにより、３．５ｍｍ／秒のディップ速度において、制御された相対湿度（４０％未満）および２０〜２５℃の室温下でコーティングした。その後、基材をコーティング条件と同じ条件下（４０％未満のＲＨおよび２５℃）で室温において２４時間乾燥させた。
【００９５】
乾燥後、１３５Ｗの電力出力を有するＣＯ２レーザーを３００μｍのビーム直径、０．３ｃｍ２の処理領域、および６７５Ｗ／ｃｍ２の出力密度で使用して、コーティング組成物を転化させた。試料速度は４ｍｍ／秒であった。この結果、安定に見える機能性コーティングを有するコーティングされた基材が得られた。図１１ｄを参照されたい。
【００９６】
同じコーティング組成物および塗布方法を用いた別の試料を、高強度エネルギー源として長さ６０ｃｍの直線状火炎アレイを用いて転化させた。この設定で、火炎アレイの下で基材を６０ｃｍ／分の一定線速度で移動させた。火炎アレイを６０°の角度に向け、それによって（図６に示すように）基材が移動する方向に火炎が向かった。メタンおよび空気のガス混合物を燃焼させると、２０ｋＷ／ｍの線状火炎アレイの出力および約１８００℃の理論火炎最高温度が得られた。１Ｈｚの能動的フィードバックにより、基材と火炎との間の距離を１０ｍｍに維持した。図１１ｃを参照されたい。
【００９７】
同じコーティング組成物および塗布方法を用いた別の試料を、卓上オーブン内で６５０℃において３．５分間加熱することによる従来方法で転化させた。図１１ｂを参照されたい。
【００９８】
同じコーティング組成物および塗布方法を用いた別の試料を乾燥後に転化させずに維持した。図１１ａを参照されたい。
【００９９】
１×１ｃｍの断片を前述の各試料から切り取り、単色化アルミニウム源を使用して１４８６．６ｅＶにおけるＫα放射線でＸ線光電子分光装置（ＰＨＩ  Ｑｕａｎｔｕｍ  ２０００）で分析する。分析される領域は３００×１４００μｍである。２８４．８ｅＶにおけるＣ１ｓピークの信号に基づいて電荷補正を行う。ＡＲコーティングの上面の分析後、２ｋｅＶのＡｒ＋イオン銃によって２．６×１ｍｍのラスターで１３３Å／分のスパッタリング速度において層をエッチングする。この方法で新しく形成された上面をＸＰＳによって測定する。２００ｎｍの深さに到達するまで、この作業を数回繰り返す。
【０１００】
図１１（図１１ａ〜図１１ｄ）に、コーティングの表面からの距離の関数としてのナトリウム含有量の結果を各試料について示す。ガラス基材は約６％のナトリウムを含有し、一方、コーティング組成物はナトリウムを全く含有しない。したがって、最初の約１００ｎｍ内に存在するすべてのナトリウムは、転化中に基材からコーティングまで移動したものである。これは図１１ａで観察され、この場合、転化は行われず、したがってナトリウム含有量の急激な変化が約７０〜１００ｎｍで観察される。一方、図１１ｂでは、オーブン内での高温転化中、ナトリウムがほとんど基材からコーティング中に吸い込まれることが観察される。４〜８％のナトリウム含有量を有するナトリウムに富むコーティングが形成され、これは基材中の元の含有率よりもさらに高い。図１１ｃおよび図１１ｄでは、転化に高強度エネルギー源を使用することで、コーティング中のナトリウム含有量が大きく減少することが観察され、コーティング層中のナトリウムの濃縮は観察されない。非常に驚くべきことに、得られるコーティング組成物の光学的性質を妥協することなく、得られる機能性コーティング中のナトリウム含有量を大きく減少させることが可能であり、これにより、より入手しやすいより低品質のガラス基材（すなわち、性能または耐久性の理由で、コーティング中に望ましくない金属をより高含有量で有する基材）を使用しながら、得られる良好なコーティングを維持することができるか、または同じ種類／品質のガラス基材の転化後に改善された組成を有するコーティングを得ることができる。
【０１０１】
［実施例２１：］
転化中の内部温度を測定するために、ガラス−ガラス積層体を作製した。これは５０×５０ｃｍの２枚のフロート式ガラスプレートと、２枚のガラスプレートの間に配置された、それぞれ厚さ２００μｍの透明エチレン−酢酸ビニル（ＮｏｖｏＰｏｌｙｍｅｒｓのＮｏｖｏＶｅｌｌｕｍ  Ｏｐｔｉｍａ  ＦＣ０３）の２枚の箔とを含む。クロメルおよびアルメルでできたＫ型熱電対を上部ガラスプレートの内側に接触させて、プレートの中央、すなわち各端部から２５ｃｍに配置する。
【０１０２】
この組立体を１５０℃の温度で８００ｍｂａｒの圧力下において３０分間にわたる標準的な積層プロセスを用いて積層した。
【０１０３】
転化ステップ中、この熱電対は、２本の電線の間の熱電効果によって生じる電位差を摂氏温度の単位の読み取り可能な温度に変換するデジタルデータ記録温度計（ＹＣＴのＹＣ−７４７ＵＤ）に接続される。この装置は、１Ｈｚのサンプリング速度でプロセス全体の間のこの値の変化を記録する。
【０１０４】
表２に、種々の条件下で測定した場合の標準試料の最高中心温度を示す。
【０１０５】
【表２】
2017533166.tif 000004
【０１０６】
結果として得られる実施形態が物理的に実現できないと当業者が直ちに認識しなければ、本明細書に記載の本発明の一実施形態からの個別の特徴または複数の特徴の組合せ、ならびにそれらの明らかな変形形態は、本明細書に記載の別の実施形態の特徴と組み合わせ可能または交換可能である。
【図１ａ）】
2017533166.tif 000005
【図１ｂ）】
2017533166.tif 000006
【図１ｃ）】
2017533166.tif 000007
【図１ｄ）】
2017533166.tif 000008
【図１ｅ）】
2017533166.tif 000009
【図２】
2017533166.tif 000010
【図３ａ】
2017533166.tif 000011
【図３ｂ】
2017533166.tif 000012
【図３ｃ】
2017533166.tif 000013
【図３ｄ】
2017533166.tif 000014
【図４】
2017533166.tif 000015
【図５ａ】
2017533166.tif 000016
【図５ｂ】
2017533166.tif 000017
【図５ｃ】
2017533166.tif 000018
【図６】
2017533166.tif 000019
【図７】
2017533166.tif 000020
【図８】
2017533166.tif 000021
【図９】
2017533166.tif 000022
【図１０】
2017533166.tif 000023
【図１１ａ】
2017533166.tif 000024
【図１１ｂ】
2017533166.tif 000025
【図１１ｃ】
2017533166.tif 000026
【図１１ｄ】
2017533166.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成28年8月19日(2016.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材をコーティングする方法であって、
−  第１の表面を有する基材を提供するステップ、
−  粒子を含む粒子系コーティング組成物を提供するステップ、
−  前記基材の前記第１の表面の少なくとも一部に前記コーティング組成物を塗布するステップ、
−  前記基材の前記第１の表面上の前記粒子系コーティング組成物を、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で断面に沿って測定されて５０ｎｍ〜２５μｍ、好ましくは５０〜３００ｎｍの厚さを有する機能性コーティングに転化させるステップ
を含み、
前記粒子系コーティング組成物がナノ粒子を含み、好ましくは前記コーティング組成物が、金属酸化物または金属酸化物前駆体を含むゾルゲルを含み、より好ましくは前記コーティング組成物が、ポリマーを含むコア材料と金属酸化物を含むシェル材料とを有するコア−シェルナノ粒子を含み、および前記粒子系コーティング組成物を転化させるステップが、前記コーティング組成物の少なくとも一部を加熱する高強度エネルギー源を含み、前記高強度エネルギー源が、ｉ）１００Ｗ〜１０．０００Ｗの出力を０．２５ｃｍ２〜３０ｃｍ２の処理領域上、好ましくは１．５ｃｍ２〜１５ｃｍ２の処理領域上、より好ましくは２ｃｍ２〜１２ｃｍ２の処理領域上に供給し、かつ１００Ｗ／ｃｍ２〜１０００Ｗ／ｃｍ２の出力密度を有するＣＯ２レーザーであって、前記ナノ粒子が、ポリマーを含むコア材料と金属酸化物を含むシェル材料とを有するコア−シェルナノ粒子であるＣＯ２レーザー、およびｉｉ）５ｋＷ／ｍ〜１００ｋＷ／ｍの火炎アレイ、好ましくは１５ｋＷ／ｍ〜７５ｋＷ／ｍ、より好ましくは２０ｋＷ／ｍ〜５０ｋＷ／ｍの出力を前記基材に向けて供給し、かつ使用中に前記火炎アレイから前記基材までの最短距離を３ｍｍ〜３０ｍｍ、好ましくは４ｍｍ〜２０ｍｍ、より好ましくは５ｍｍ〜１５ｍｍ、たとえば６ｍｍ〜１２ｍｍとして配置される火炎アレイであって、前記コーティング組成物が、金属酸化物または金属酸化物前駆体を含むゾルゲルを含む、火炎アレイからなる群から選択される、方法。
【請求項２】
前記基材が転化ステップ中に少なくとも０．５ｍ／分の実効線速度、好ましくは少なくとも０．７５ｍ／分の実効線速度、より好ましくは少なくとも１ｍ／分の速度、および２０ｍ／分未満の線速度、好ましくは１０ｍ／分未満の線速度、より好ましくは５ｍ／分未満の線速度、より好ましくは２ｍ／分未満の速度で連続的または半連続的に移動する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記コーティング組成物が、好ましくは、前記コーティング組成物を塗布するステップの前に、前記基材の前記第１の表面の５〜５０％を覆うテンプレート部材を取り付けるステップをさらに含むことにより、または前記基材の前記第１の表面上の前記コーティング組成物を転化させるステップの前に、コーティング組成物が塗布された前記基材の前記第１の表面の５〜５０％を覆うテンプレート部材を取り付けるステップをさらに含み、および任意選択的に、前記テンプレート部材上に提供されたコーティング組成物を再利用するステップをさらに含むことにより、前記基材の前記第１の表面の５０〜９５％を覆うパターンで塗布される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記コーティング組成物を転化させるステップの前に前記基材上またはその付近に保護フレームを提供するステップをさらに含み、好ましくは、前記保護フレームが、前記基材上への前記コーティング組成物の提供前に提供される、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記基材が、フロートガラス、化学強化フロートガラス、構造化ガラス、強化ガラス、および薄い可撓性ガラスからなる群から選択され、前記薄い可撓性ガラスが、２０〜２５０μｍ、好ましくは５０〜１００μｍの範囲内の厚さを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記基材が、前記基材の前記第１の表面の少なくとも一部を形成するガラス部材と、バックシート、封止材、導電性膜、配線、コントローラーボックス、およびフレームからなる群から選択される少なくとも１つの部材とを含む組立体であり、前記ガラス部材が、フロートガラス、化学強化フロートガラス、ホウケイ酸ガラス、構造化ガラス、強化ガラス、および薄い可撓性ガラスの群から選択され、前記薄い可撓性ガラスが、２０〜２５０μｍ、好ましくは５０〜１００μｍの範囲内の厚さを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
標準試料の最高中心温度が２００℃未満、好ましくは１５０℃未満、より好ましくは１３０℃未満であり、より好ましくは前記最高中心温度が１２０℃未満であり、より好ましくは前記最高中心温度が１００℃未満である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で断面に沿って測定されて５０ｎｍ〜２５０ｎｍの厚さを有する光学コーティングで基材をコーティングするための、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法の使用。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法によりコーティングされた基材を含む光起電力モジュール。
【請求項１０】
前記高強度エネルギー源が火炎であり、好ましくは転化中に前記基材の前記第１の表面の面に対して３０〜８０°の角度で配列された線状火炎アレイであり、より好ましくは転化中に前記基材の前記第１の表面の面に対して３０〜８０°の前記角度を有し、それにより、火炎の先端が、前記基材が移動する方向に向かう、請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記エネルギー源が、転化中の前記基材のたわみに対応するための垂直移動可能な火炎アレイ、少なくとも１つの永久的に湾曲した火炎アレイ、少なくとも１つの階段状火炎アレイ、および前記アレイに沿って火炎長さおよび／または火炎温度が調節可能である少なくとも１つの線状火炎アレイからなる群から選択される火炎アレイの少なくとも一部を含む火炎アレイである、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
機能性コーティングを基材に提供するための装置であって、
−  粒子系コーティング組成物を基材の第１の表面に塗布するためのコーティング塗布ステーション、
−  前記基材の前記第１の表面上の前記粒子系コーティング組成物を機能性コーティングに転化させるための転化ステーション、
−  前記基材の第２の表面と関連して、バックシート、封止材、導電性膜、配線、コントローラーボックス、およびフレームからなる群から選択される少なくとも１つの部材を提供するための組立ステーション、
−  前記ステーションの少なくとも２つの間で前記基材を移動させるための基材コンベア
を含み、
少なくとも１つの組立ステーションが、順番的に前記コーティング塗布ステーションの前に配置され、前記転化ステーションが、−  使用中に  −  前記コーティング組成物の少なくとも一部を少なくとも８００℃の表面温度まで、少なくとも１０００℃／秒の加熱速度で加熱し、かつ６００℃を超える前記温度を０．５〜５秒間にわたり維持するように配置された高強度エネルギー源を含み、好ましくは前記高強度エネルギー源が火炎またはレーザーを含む、装置。
【請求項１３】
前記コーティング塗布ステーションの前に、前記基材の前記第１の表面を処理するための基材前処理ステーションをさらに含み、前記基材前処理ステーションが、前記組立ステーションと前記コーティング塗布ステーションとの間に配置される、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
前記基材コンベアが、前記コーティング塗布ステーションの前の少なくとも１つのステーション内で前記基材の前記第１の表面と相互作用し、および前記基材コンベアが、前記コーティング塗布ステーション内およびその後では前記基材の前記第１の表面と相互作用しない、請求項１２または１３に記載の装置。
【請求項１５】
光起電力モジュールを製造する方法であって、
−  基材を提供するステップ、
−  その後、前記基材の第１の表面の少なくとも一部にコーティング組成物を塗布するステップ、
−  前記基材の前記第１の表面上のコーティング組成物を機能性コーティングに転化させるステップ
を含み、
前記基材が、前記基材の前記第１の表面の少なくとも一部を形成するガラス部材と、薄膜透明伝導性および／または半導体層、バックシート、封止材、導電性膜、配線、コントローラーボックス、およびフレームの群から選択される少なくとも１つの構成要素とを含む組立体であり、前記転化ステップが、レーザーまたは火炎アレイによる加熱を含む、方法。
【請求項１６】
前記コーティング組成物がナノ粒子を含み、好ましくは前記コーティング組成物が、金属酸化物または金属酸化物前駆体を含むゾルゲルを含み、より好ましくは前記コーティング組成物が、ポリマーを含むコア材料と金属酸化物を含むシェル材料とを有するコア−シェルナノ粒子を含む、請求項１５に記載の方法。
【国際調査報告】
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