(57)【要約】      （修正有）【課題】光起電モジュールを製造するための出発材料として使用するためのガラス板であり、高い曲げ強度および高い熱疲労抵抗を有し、高い費用効率で製造することができるガラス板を提供する。【解決手段】化学蒸着によって導電性透明金属酸化物３でコートされたガラス板１を製作するために、ガラス板１への前記導電性透明金属酸化物３の化学蒸着が、ガラスの転移温度を５０℃を超えて下回らないコーティング温度で実行される。好ましくは、冷却速度は、５０Ｋ／分〜２００Ｋ／分である。また、好ましくは、冷却が、前記導電性透明金属酸化物３でコートされたガラス板１の両面への送風４によって実行される。【選択図】図１
2009170925.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光起電モジュールを製造するための出発材料として使用するために、導電性透明金属酸化物（３）でコートされたガラス板（１）を製作する方法であって、
ガラスの転移温度を５０℃を超えて下回らないコーティング温度で実行されるガラス板（１）への導電性透明金属酸化物（３）の化学蒸着を特徴とする方法。
【請求項２】
ガラス板（１）への化学蒸着が実行される前記コーティング温度が、ガラスの転移温度を２０℃を超えて下回らないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
導電性透明金属酸化物（３）でコートされたガラス板（１）が、少なくとも２０Ｋ／分の冷却速度で前記コーティング温度から冷却されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記冷却速度が、５０Ｋ／分〜２００Ｋ／分であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
請求項３または４に規定の冷却速度での冷却が、前記導電性透明金属酸化物（３）でコートされたガラス板（１）が少なくとも４５０℃へと冷却されるまで実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記冷却が、前記導電性透明金属酸化物（３）でコートされたガラス板（１）の両面への送風（４）によって実行されることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記化学蒸着が、大気圧で実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項８】
３ミリメートル〜６ミリメートル厚のガラス板（１）を使用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記導電性透明金属酸化物（３）としての酸化すずでガラス板（１）をコートすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか一項に従って製作されたガラス板であって、５０Ｎ／ｍｍ２〜１２０Ｎ／ｍｍ２の曲げ強度を有することを特徴とするガラス板。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか一項に従って製作されたガラス板であって、１メートルにつき１ｍｍ未満、とくには１メートルにつき０．５ｍｍ未満のうねりを特徴とするガラス板。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれか一項に従って製作されたガラス板であって、５０Ｋ超、とくには７０Ｋ超の温度疲労抵抗を有することを特徴とするガラス板。
【請求項１３】
請求項１に記載の方法を実行するための化学蒸着設備であって、
前記導電性透明金属酸化物（３）でコートされるときのガラス板（１）が、ガラスの転移温度を５０℃を超えて下回らないコーティング温度を有するように構成されていることを特徴とする化学蒸着設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光起電モジュールの出発材料として使用するために、化学蒸着によって導電性透明金属酸化物でコートされたガラス板を製作する方法に関する。さらに、本発明は、導電性透明金属酸化物でコートされたそのようなガラス板、ならびに前記方法を実行するための設備に関する。
【背景技術】
【０００２】
光起電モジュールは、導電性透明金属酸化物（ＴＣＯ；多くの場合、酸化すず）で構成された前側電極層、前記前側電極層上の半導体層（シリコンなど）、ならびに後ろ側金属電極層を有している透明基板（大抵は、ガラス板）を備えている。
【０００３】
光起電モジュールは、通常は、或るセルの後ろ側電極層を隣のセルの前側電極層に接続することによって直列に接続されるセルで構成されている。この目的のために、レーザビームなどの手段が、電流の流れの方向に対して垂直な分割線を形成するために使用される。さらに、モジュールには、多くの場合、端子および後面保護ガード（もう１枚のガラス板、またはプラスチックフィルムであってよい）が設けられる。
【０００４】
半導体層および後ろ側電極層によってコートされるべき出発材料が、大気圧での化学蒸着（ＡＰＣＶＤ）によってコートされたガラス板である。
【０００５】
ＡＰＣＶＤプロセスがフロートガラスを製造する連続プロセスへと組み込まれる場合、この方法は、「オンライン」ＡＰＣＶＤとも称される。その場合、コーティング材料の供給源が、ガラスの温度が約５５０℃〜７００℃である領域において、フロートガラス製造設備の内部に配置される。その後に、ガラスの帯が、ガラスを可能な限り応力のない状態に保つために、きわめてゆっくりと、かつ上手く定められたやり方で冷却される。
【０００６】
対照的に、最終的な寸法へと切断されたガラス板は、ガラス板をコーティングに先立って加熱ゾーンにおいて約４５０℃または５５０℃へと加熱する「オフライン」ＡＰＣＶＤ法に従って、それぞれのコーティング設備において導電性透明金属酸化物でコートされる。その後に、導電性透明金属酸化物でコートされたガラス板が、可能な限り応力のない状態となるように、ゆっくりと、かつ上手く定められたやり方で冷却される。
【０００７】
光起電モジュールの数多の用途において、機械的強度（例えば、大きな雪の荷重下）または変動する熱負荷（例えば、部分的な影や滑り落ちる雪）のもとでの安定性に対する使用時の要件は厳しい。オンラインまたはオフラインＡＰＣＶＤ法に従ってコートされたガラス板が、曲げ強度が４５Ｎ／ｍｍ２にすぎず、熱疲労抵抗が４０Ｋ（ＥＮ  ５７２‐１）にすぎないため、これらの要件を満足できないこともしばしばである。結果として、例えば屋根または野外での使用だけでなく、製造、出荷、および据え付けにおいても、光起電モジュールの破損の恐れがかなり存在する。そのような破損の場合、保証の要求が光起電モジュールの製造者を大いに悩ませる可能性がある。
【０００８】
そのような危険を最小限にするために、オンラインまたはオフラインＡＰＣＶＤ法に従って導電性透明金属酸化物でコートされたガラス板について、光起電モジュールを形成するための加工に先立ち、さらなる別途の処理工程において、熱的または化学的なやり方であらかじめの応力（プレストレス）を与え、あるいは強化することが可能である。このやり方で、板が、所望の機械的強度および熱負荷能力を獲得する。
【０００９】
従来からの熱によるプレストレスにおいては、ＡＰＣＶＤ法によってオンラインまたはオフラインでコートされたガラス板が、検査規格ＥＮ  １２８８‐３によって定められるとおり、１２０Ｎ／ｍｍ２超の曲げ強度を有する単層安全ガラス（ＥＮ  １２１５０‐１）、または７０Ｎ／ｍｍ２超の曲げ強度を有する準プレストレス・ガラス（ＥＮ  １８６３‐１）へと変換される。
【００１０】
しかしながら、熱によるプレストレスは追加の労苦を必要とし、したがってコストを上昇させる。熱によるプレストレスのもう１つの欠点は、ガラス板のうねりまたは波打ちが多少なりとも強調され、１０００ｍｍにつき３ｍｍ（「全体ひずみ」）または３００ｍｍにつき０．３ｍｍ（「局所ひずみ」）にもなることである。この波打ちは、充分に適用される規格の範囲内であるが、光起電薄層モジュールの（例えばプラズマ促進化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）における）さらなる処理を、とくにはＰＥＣＶＤ設備における電極‐基板の間隔が小さい場合に、不可能にしてしまう可能性があり、あるいはレーザによる構造形成が使用される場合に、このような波打ちゆえにレーザビームの焦点を適切に合わせることができなくなるために、不可能にしてしまう可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
これらの理由のため、本発明の目的は、導電性透明金属酸化物でコートされたガラス板であって、光起電モジュールを製造するための出発材料として使用するためのガラス板であり、高い曲げ強度および高い熱疲労抵抗を有し、高い費用効率で製造することができるガラス板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明によれば、この目的が、請求項１に特徴付けられる方法によって達成される。請求項２〜９は、本発明の方法の好都合なさらなる発展を記載している。請求項１０〜１２は、本発明の方法に従って製作され、導電性透明金属酸化物でコートされているガラス板に関する。請求項１３は、本発明の方法を実行するための化学蒸着設備に関する。
【００１３】
本発明の方法によれば、所望の光起電モジュールのために必要とされる最終寸法へと切断されたガラス板が、化学蒸着によってガラス板を導電性透明金属酸化物でコートする設備へと供給される。
【００１４】
コーティングのプロセスにおいて、ガラス板は、設備において、ガラスの転移温度Ｔｇに少なくともほぼ相当するコーティング温度を有している。
【００１５】
ガラス板は、ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、または他のガラスであってよい。導電性透明金属酸化物として、ガラス板へと蒸着される材料は、例えば、酸化すず（ＳｎＯ２）、とくにはフッ素をドープした酸化すず（ＳｎＯ２：Ｆ）、あるいは酸化亜鉛（ＺｎＯ）であってよい。
【００１６】
転移温度Ｔｇに相当するコーティング温度での導電性透明金属酸化物によるガラス板のコーティングは、好ましくは大気圧での化学蒸着（ＡＰＣＶＤプロセス）によって実行される。したがって、ガラス板のコーティング温度をガラスの転移温度Ｔｇの付近にするように構成されたＡＰＣＶＤ設備が使用される。
【００１７】
コーティング温度は、ガラスの転移温度Ｔｇを下回ること５０℃以下であるべきであり、好ましくはガラスの転移温度を３０℃を超えて下回らず、最も好ましくは２０℃を超えて下回らない。
【００１８】
光起電モジュールに従来から使用されているガラス板（ソーダ石灰ガラスなどで製作される）が、５４０℃を超え、とくには５７０℃を超えるコーティング温度へと加熱され、導電性透明金属酸化物のコーティングが、化学蒸着によって適用される。
【００１９】
驚くべきことに、この高いコーティング温度が、導電性透明金属酸化物層の導電率の向上を、ＩＲ範囲における光吸収を増加させることなくもたらす。
【００２０】
導電性透明金属酸化物でコートされたすぐ後で、ガラス板は、転移温度Ｔｇの付近のコーティング温度から急速に冷却される。これが、ガラスにプレストレスを生じさせ、高い曲げ強度および高い温度疲労抵抗をもたらす。所望のプレストレスを形成するため、コート後のガラス板をコーティング温度から冷却するときに、冷却速度は少なくとも２０Ｋ／分であるべきである。好ましい冷却速度は、２０Ｋ／分〜３００Ｋ／分であり、とくには５０Ｋ／分〜２００Ｋ／分である。この冷却速度が、導電性透明金属酸化物でコートされたガラス板が少なくとも４５０℃へと冷却されるまで維持される。
【００２１】
このプロセスにおいて、冷却は、好ましくは空気または他の気体を導電性透明金属酸化物でコートされたガラス板の両面へと吹き付けることによって達成される。
【００２２】
本発明によれば、３ｍｍ〜６ｍｍ厚のガラス板をコートすることが好ましい。より大きな厚さの場合には、設備を、より小さな厚さの場合よりも冷却速度を下げるように設定すべきである。
【００２３】
ガラスの種類（ソーダ石灰ガラス、ホウケイ酸ガラス、など）およびガラス板の厚さに応じて、コーティング温度および冷却速度を、コート後のガラス板に１２０Ｎ／ｍｍ２を超える曲げ強度、すなわち単層安全ガラスの曲げ強度に相当する曲げ強度を与えるように設定することができる。
【００２４】
しかしながら、冷却速度は、好ましくは、コーティング温度、ガラスの種類、およびガラス板の厚さに応じて、検査規格ＥＮ  １２８８‐３に従って測定される曲げ強度にて、５０Ｎ／ｍｍ２〜１２０Ｎ／ｍｍ２、とくには６０Ｎ／ｍｍ２〜１００Ｎ／ｍｍ２の曲げ強度を得るように設定される。
【００２５】
１２０Ｎ／ｍｍ２未満の曲げ強度を得るように設定された冷却速度では、ガラス板の波打ちを、１メートルにつき１ｍｍ未満、とくには１メートルにつき０．８ｍｍ、さらには１メートルにつき０．５ｍｍ未満の値へと小さくすることができる。
【００２６】
本発明によれば、光起電薄層モジュールの構造を、例えばきわめて小さな電極‐基板の間隔を特徴とするＰＥＣＶＤ設備を用いて適用される半導体層において、レーザを使用することによってきわめて精密に形成できる。
【００２７】
同時に、本発明によれば、ガラスの転移温度Ｔｇに近い高いコーティング温度およびコート後のガラス板の急速な冷却が、５０Ｋを超え、とくには７０Ｋを超える高い温度疲労抵抗をもたらす。本発明に従って得られる準プレストレス・ガラスの曲げ強度および温度疲労抵抗に関しては、規格ＥＮ  １８６３に注目されたい。
【００２８】
ガラスの転移温度Ｔｇに近い高いコーティング温度にもとづき、本発明は、好ましくは優れた導電性透明金属酸化物層でコートされた準プレストレス・ガラス板をもたらす。ガラス板のコーティング処理後の急速な冷却が、高い曲げ強度および高い温度疲労抵抗をもたらし、適用される規格に従って熱によってプレストレスされたガラスよりも波打ちを大幅に少なくする。
【００２９】
本発明のガラス板は、本発明に従って製作されて導電性透明金属酸化物でコートされ、光起電モジュールを製造するための出発材料を構成する。この目的のため、本発明に従って導電性透明金属酸化物でコートされたガラス板に、半導体層および後ろ側電極層がコートされ、これらのコーティングの適用の間に、種々の太陽電池セルの一体化された直列接続を形成するようにレーザで処理が行われ、端子が設けられ、最後にガラス板またはプラスチックフィルムであってよい後面保護物が積層される。半導体層は、シリコン（非晶質、ナノ結晶、または多結晶シリコン）または他の半導体（例えば、カドミウム／テルル）であってよい。
【００３０】
以下で、添付の図面を参照して、本発明をさらに詳しく説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】光起電モジュールを製作するための導電性透明金属酸化物でコートされたガラス板の作成を概略的に示している。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１に示されているように、光起電モジュールの所望の寸法へと切断されたガラス板１が、ガラスの転移温度Ｔｇに相当するコーティング温度での導電性透明金属酸化物３の化学蒸着のための設備２へと供給される。導電性透明金属酸化物層でコートされて設備２から出るガラス板１の両面へと気体４が吹き付けられることで、ガラス板１が急冷される。
【符号の説明】
【００３３】
１    ガラス板
２    設備
３    導電性透明金属酸化物
４    気体
【図１】
2009170925.tif 000003