保護コーティングを有する太陽反射鏡及びその製造方法
太陽反射鏡が、焦点区域を有する成形ガラス基板と、その凸状表面を覆う反射コーティングと、その凹状表面を覆うナトリウムイオンバリア層とを備える。この成形基板は、底部区域に半径方向張力歪みを、及び基板の外周部に円周方向圧縮歪みを有する歪みパターンを有する。成形基板の外周部からの距離が増大するにつれて、円周方向圧縮歪みは、円周方向張力歪みが生じ始める位置である「移行ライン」まで縮小する。移行ラインからガラス基板の底部区域の方向への距離が増大するにつれて、円周方向張力は上昇する。成形ガラス基板における歪みパターンを補償してバリア層の座屈及び表面クラックを回避するために、シリコン及びアルミニウムからなる酸化物を含むバリア層の厚さは、とりわけ、応じて変化する。成形セクションから太陽鏡を製造する方法もまた開示される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００９年３月２７日に出願され、「ＡＬＫＡＬＩ ＢＡＲＲＩＥＲ ＬＡＹＥＲ」と題された、米国特許仮出願第６１／１６４，０４７号の利益を主張するものである。出願第６１／１６４，０４７号はその全体として、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、Ａｂｈｉｎａｖ Ｂｈａｎｄａｒｉ、Ｈａｒｒｙ Ｂｕｈａｙ、Ｗｉｌｌｉａｍ Ｒ．Ｓｉｓｋｏｓ、及びＪａｍｅｓ Ｐ．Ｔｈｉｅｌの名義で２０１０年２月１９日に出願され、「ＳＯＬＡＲ ＲＥＦＬＥＣＴＩＮＧ ＭＩＲＲＯＲ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＰＲＯＴＥＣＴＩＶＥ ＣＯＡＴＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＭＡＫＩＮＧ ＳＡＭＥ」と題された、米国特許出願第１２／７０９，０４５号と、Ｊａｍｅｓ Ｐ．Ｔｈｉｅｌの名義で２０１０年２月１９日に出願され、「Ａ ＳＯＬＡＲ ＲＥＦＬＥＣＴＩＮＧ ＭＩＲＲＯＲ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＭＡＫＩＮＧ ＳＡＭＥ」と題された、米国特許出願第１２／７０９，０９１号との主題に基づくものであり、さらに本出願は、米国特許出願第１２／７０９，０４５号及び米国特許出願第１２／７０９，０９１号の利益を主張するものである。出願第１２／７０９，０４５号及び米国特許出願第１２／７０９，０９１号はそれらの全体として、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
本発明は、例えばアルカリバリア層などの保護コーティングを有する放物面状成形太陽反射ガラス鏡などの太陽反射鏡と、その製造方法とに関し、さらに詳細には、鏡の凹状表面上に例えばナトリウムイオンなどのアルカリイオンが析出するのを防ぐための、鏡の凹状表面上のアルカリバリア層に関する。本発明の好ましいアルカリバリア層は、鏡の凹状表面の摩損を防ぐために、引っかき抵抗性及び耐化学性を有する。
【背景技術】
【０００４】
現在、例えば、及びこの記述に限定しないが、放物面鏡の焦点に配置されるデバイスに太陽光線を反射させるために使用される放物面状成形鏡などの太陽鏡の効率を向上させることなど、太陽熱集積器の効率を高めることが関心を集めている。このデバイスは、一般的には、太陽のエネルギーを例えば電気エネルギーなどの別の形態の利用可能エネルギーへと変換させる技術において知られているタイプのものである。先行技術の別の実施例においては、放物面鏡は、一次鏡であり、この一次鏡は、太陽光線を変換デバイスに反射させるように一次鏡の焦点に対して位置決めされる二次鏡へと太陽光線を反射させる。
【０００５】
一般的には、放物面状成形鏡は、放物面状成形基板を備え、この基板は、この成形基板の凸状表面上に銀コーティングなどの反射表面を有する。この成形基板の好ましい材料は、平坦状ガラスシートを放物面状シート又は放物面状基板に成形する際の歩留まりの高さ、平坦状ガラスシートの製造コストの低さ、並びに成形ガラス基板の表面上に太陽反射コーティングを施す際の歩留まりの高さ及びコストの低さという理由から、ソーダ石灰シリカガラスである。
【０００６】
ソーダ石灰シリカガラスは、太陽反射鏡のための基板について許容し得る材料であるが、このガラスの使用については制約がある。より詳細には、成形プロセスにおいて、平坦状ガラスシートは、６４９℃（華氏（以降においてはＦとも呼ぶ）１２００°）超の温度まで加熱され放物面形状に成形される。このガラスシートの加熱及び成形の際に、ガラスシート中の例えばナトリウムイオンなどのアルカリイオンが、ガラスシートから外部に放散されるか又は溶出する。さらに、例えば長期間にわたる環境への露出など、放物面状成形ガラス基板を太陽エネルギーに対して露出する際に、さらなるナトリウムイオンが、ガラス基板から溶出する。当業者には理解されるであろうが、ガラスからのナトリウムイオンの溶出又は放散は、予期される事態であり、低温ではプロセスが遅くなる。しかし、ガラスの加熱及び／又は太陽エネルギーに対するガラスの長期間にわたる環境的露出は、ガラスからのナトリウムイオンの溶出又は放散を加速させ、ガラスから溶出するナトリウムイオンの量を増加させる。ガラスから溶出するナトリウムイオンは、大気中の水分と反応し、ナトリウムイオンから例えば水酸化ナトリウム及び炭酸ナトリウムなどのナトリウム化合物へと変化する。ナトリウム化合物は、ガラスの表面を食刻するおそれがあり、ガラスの表面上に析出物として堆積するおそれがある。このナトリウム化合物の析出物は、例えば放物面状成形ガラス基板の場合などにはガラスを通過する可視光の透過率を低下させ、成形ガラス基板の凸状表面上の反射コーティングに対する太陽エネルギーの伝達率を低下させ、反射コーティングから反射され成形ガラス基板を通過し成形ガラス基板の凹状表面に向かう太陽エネルギーの伝達率を低下させる。
【０００７】
さらに、当業者には理解されるであろうが、成形ガラス基板の表面は、正反射表面であり、太陽エネルギーは、平行光線としてこのガラス基板の凹状表面に入射する。平行光線は、凹状表面から反射され、反射コーティングから収束光線として反射される。凹状ガラス表面上のナトリウム化合物の析出物は、この正反射表面を非正反射表面又は散乱表面へと変化させ、それによりこの析出物から反射されこの析出物を通過する光線は、一次鏡の焦点から離れるように配向される。本明細書においては、「正反射表面」という用語は、この反射表面に入射する光線が反射角と等しい入射角を有する場合の光反射表面を意味する。本明細書においては、「非正反射表面又は散乱表面」という用語は、この反射表面に入射する光線が反射角とは異なる入射角を有する場合の反射表面を意味する。
【０００８】
ガラスのもう１つの制約は、ガラス表面の引っかきを回避するように注意を払う必要があるということである。ガラス表面上の引っかき傷は、やはり、正反射表面を非正反射表面又は散乱表面へと変えてしまうおそれがある。当業者には理解されるであろうが、反射凹状表面が、正反射表面から非正反射表面又は散乱表面に変化すると、放物面状成形鏡の焦点に入射する反射太陽光線の割合は、低下し、太陽反射鏡の効率を低下させる。
【０００９】
放物面鏡の凹状表面からナトリウム化合物の析出物を除去及び／又は排除するための現行の技術は、この表面を洗浄すること、及び／又は不活性ガスを含む密閉されたチャンバ内に鏡の凹状表面を封入して、ナトリウムイオンが析出物を形成するのを防ぐことを含む。引っかき傷を除去するための現行の技術は、引っかき傷を有するガラスシートの表面をバフ仕上げすることを含む。太陽鏡の表面を正反射表面に維持するためのこれらの技術は全て、非常に費用がかかる。
【００１０】
例えば米国特許第４，２３８，２７６号、米国特許第５，２７０，６１５号、米国特許第５，８３０，２５２号、及び米国特許第６，０２７，７６６号、米国特許出願第０８／５９７３４３号、及び米国特許出願公開第２００７／０２７５２５３Ａ１号などに開示されるバリア層が、当技術において知られている。現行において入手可能なアルカリバリア層及び／又は引っかき抵抗性層の限界の１つは、それらが、ガラス基板の平坦状の又は成形済みの表面に対する使用については有効であるが、例えば放物面鏡の凹状表面などの湾曲表面へと後に成形される平坦状表面に対する使用については有効ではない点である。先行技術においては、バリア層及び／又は引っかき抵抗性層により被覆された基板が、平坦状被覆基板から放物面状成形被覆基板に成形される場合に解決されるべきこの問題についての認識又は記述が、あるにしても殆どない。より詳細には、先行技術においては、被覆されたガラスの輪郭形状が平坦状表面を有するガラス片から凹状表面を有する成形ガラス基板に変化する際の、コーティング中のクラック及び／又はコーティングの座屈の解消についての記述が、あるにしても殆どない。本出願により理解されるように、バリアコーティングが応力を受けると、コーティングは、クラックを生じ、ナトリウムイオンは、大気にさらされ、ガラス基板の表面上にナトリウム化合物の析出物を形成し、及び／又は、バリアコーティング及び／又は引っかき抵抗性コーティングが座屈した場合に、この表面は、正反射表面から非正反射表面又は散乱表面へと変化する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
今や当業者には理解され得るであろうが、引っかき抵抗特性を有することにより、一次鏡及び二次鏡の凹状表面が正反射表面から非正反射表面又は散乱表面へと変化するのを防ぐ、例えばナトリウムイオンバリアコーティングなどのアルカリバリアコーティング又は層を設けることが、有利となる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、湾曲反射表面を有する太陽反射鏡であって、とりわけ、凸状表面及び反対側の凹状表面を有する透明基板と、凸状表面を覆う反射コーティング及び凹状表面を覆うアルカリバリア層とを備える太陽反射鏡に関する。この反射コーティングは、電磁スペクトルの選択された波長を反射する。
【００１３】
さらに、本発明は、湾曲反射表面を有する太陽反射鏡を製造する方法であって、とりわけ、平坦状透明シートを用意し、このシートを成形して凸状表面及び反対側の凹状表面及び焦点区域を有する成形透明基板を形成し、基板の凸状表面を覆って反射コーティングを施し、基板の凹状表面を覆ってアルカリバリア層を形成することによる製造方法に関する。
【００１４】
さらに、本発明は、とりわけシリコン及びアルミニウムからなる酸化物を含む、アルカリバリアコーティングに関する。
【００１５】
さらに、本発明は、湾曲反射表面を有する太陽反射鏡に関する。この鏡は、とりわけ、複数の透明な成形セグメントと、これらのセグメントを共に保持して、凸状表面及び反対側の凹状表面を有し、焦点区域及び成形基板のこれらの表面の一方を覆う太陽反射コーティングを有する成形透明基板を形成する固定設備とを備え、このコーティングは、成形透明基板の焦点区域の方向に電磁スペクトルの可視波及び赤外波を反射する。
【００１６】
さらに、本発明は、成形太陽反射鏡を製造する方法に関する。この方法は、とりわけ、２つ以上の平坦状透明セグメントを成形して２つ以上の成形透明セグメントを形成することと（この成形透明セグメントはそれぞれ、成形ガラス透明基板の一部（１／（成形透明基板の全セグメント））を含む）、成形透明セグメント同士を共に固定して成形透明基板を形成することと（この成形透明基板はとりわけ凸状表面及び焦点区域を有する反対側の凹状表面を備える）、透明基板の表面の少なくとも１つを覆って反射コーティングを形成することとにより、実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】先行技術の太陽熱集積器のアレイの立面平面図である。
【００１８】
【図２】先行技術の太陽熱集積器の等角図である。
【図２Ａ】図２の太陽熱集積器の凹状表面に入射する太陽光線の拡大図である。
【００１９】
【図３】本発明の太陽鏡を示す、図２の図と同様の図である。
【００２０】
【図４】本発明のコーティングを有するガラス片の等角図である。図４のコーティングは、明瞭化のために一部が取り除かれている。
【００２１】
【図５Ａ】真空成形型の開口端部上に図４のガラス片が取り付けられた、真空成形型の側面立面図である。
【図５Ｂ】真空成形型の内部に本発明の成形ガラス基板が位置する、真空成形方の断面図である。
【００２２】
【図６】成形ガラス基板の外周部における円周方向圧縮歪みのパターンを示す、本発明の成形ガラス基板の立面上面図である。
【００２３】
【図７】とりわけ成形ガラス基板の移行歪みラインを示す、図６の線７−７に沿った図である。
【００２４】
【図８】成形ガラス基板の外周方向引張歪み及び半径方向引張歪みを示す、図７の線８−８に沿った図である。
【００２５】
【図９Ａ】図４に図示されるガラス片の１つのセグメントの等角図である。
【図９Ｂ】ガラス片が成形ガラス基板に成形された後の、図９Ａに図示されるセグメントの等角図である。コーティングは、山及び谷を有する。
【図９Ｃ】本発明の教示により作製された成形ガラス基板の１つのセグメントを示す、図９Ｂの図と同様の図である。コーティングは、山及び谷の数が減り、山の高さが低くなり、谷の深さが浅くなっている。
【００２６】
【図１０】被覆されたガラスを複数セグメントに切断することを含む、本発明の成形太陽鏡を作成するための本発明の別の実施例を示す、図４の図と同様の図である。
【００２７】
【図１１】図１０の被覆されたガラスから切断された複数のセグメントを成形するために、本発明の実施において使用し得る、ガラスシートプレス加工装置の等角上面図である。
【００２８】
【図１２】成形ガラスセグメント同士を接合することにより作製される、本発明の成形太陽鏡の上面図である。
【００２９】
【図１３】成形されたガラスセグメントにより作製される、本発明の成形太陽鏡を示す、図３と同様の図である。
【００３０】
【図１４】円形ガラス片を覆うコーティングシールドを示す、図４と同様の図である。
【００３１】
【図１５】移行歪みラインと成形ガラス基板の底部との間の位置における、成形ガラス基板の立面断面上面図である。この図は、成形ガラス基板の外周方向張力区域及び半径方向張力区域中の亀裂を示す。コーティングの陰影線は、明瞭化のために図示しない。
【００３２】
【図１６】ガラス片の両方の表面上に本発明のバリアコーティング及び／又は引っかき抵抗性コーティングを有する、図４の平坦状ガラス片の複数セクションの断面側面図である。
【図１７】ガラス片の両方の表面上に本発明のバリアコーティング及び／又は引っかき抵抗性コーティングを有し、さらに任意にはガラス片の一方の方面を覆う反射表面を有する、図４の平坦状ガラス片の複数セクションの断面側面図である。
【図１８】ガラス片の一方の表面上に本発明のバリアコーティング及び／又は引っかき抵抗性コーティングを有し、さらに任意にはガラス片の一方の方面を覆う反射表面を有する、図４の平坦状ガラス片の複数セクションの断面側面図である。
【図１９】ガラス片の両方の表面上に本発明のバリアコーティング及び／又は引っかき抵抗性コーティングを有し、さらに任意にはガラス片の一方の方面を覆う反射表面を有する、図４の平坦状ガラス片の複数セクションの断面側面図である。
【００３３】
【図２０】本発明のバリア層を有する光電池の１つのセクションの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下の記述において、「内方」、「外方」、「左」、「右」、「上」、「下」、「水平方向」、及び「垂直方向」等々の空間又は方向に関する用語は、図面内に示される本発明に関するものである。しかし、本発明は様々な代替的配向をとることが可能であり、したがってかかる用語は限定的なものとして見なされるべきではないことを理解されたい。さらに、本明細書及び特許請求の範囲において用いられる、次元及び物理的特徴等々を表す全ての数字は、全ての事例において、「約」という用語で修飾されるものとして理解されたい。したがって、別様に示唆しない限り、以下の明細書及び特許請求の範囲において示される数値は、本発明によって得ようとする所望の特性に応じて変動することが可能である。少なくとも、及び特許請求の範囲の均等論の適用を制限しようと企図するものとしてではなく、各数値パラメータは、報告された有効桁数を鑑みて、及び通常の丸め技法の適用により、少なくとも解釈されるべきである。さらに、本明細書において開示される全ての範囲は、その中に含まれるあらゆる部分範囲を包含するように理解されたい。例えば、「１から１０」と述べられた範囲は、最低値１と最大値１０との間の（及びそれらを含む）あらゆる部分範囲を、すなわち、例えば１から６．７、又は３．２から８．１、又は５．５から１０などの、最低値１以上で始まり最大値１０以下で終わるあらゆる部分範囲を含むように見なされるべきである。さらに、本明細書においては、「〜を覆って施される」又は「〜を覆って設けられる」という表現は、上に施されるか、若しくは上に設けられることを意味するが、必ずしも表面接触状態にあるものではない。例えば、基板又は基板表面「を覆って施された」材料は、蒸着される材料と基板又は基板表面との間に位置する同一の又は異なる組成の１つ又は複数の材料が存在することを除外するものではない。
【００３５】
本発明の複数の非限定的な実施例を論じる前に、本発明は、その適用において、本明細書に示され論じられる特定の非限定的な実施例の詳細に限定されず、なぜならば本発明は、他の実施例が可能であるためであることを理解されたい。さらに、本発明を論じるために本明細書において使用される術語は、説明を目的とするものであり、限定を目的とするものではない。さらに、別様に示唆しない限り、以下の記述において、同様の数字は、同様の要素を指す。
【００３６】
本発明のバリアコーティング又はバリア層は、以下において詳細に論じられるシリコン／アルミニウム酸化物コーティングである。また、本発明のこのシリコン／アルミニウム酸化物コーティングは、例えば引っかき傷などの機械的損傷、及び例えば７〜１４の範囲の、特に９〜１４の範囲のｐＨを有する材料による化学腐食などの化学的損傷に対する保護をもたらす。本発明のこのコーティングのバリア特性に関する以下の記述は、別様に示さない限り、本発明のコーティングの引っかき抵抗特性にも当てはまる。これに関連して、５０ナノメートル（以降においては「ｎｍ」とも表す）未満のコーティング厚さでは、本発明のシリコン／アルミニウム酸化物コーティングは、機械的損傷及び化学的損傷に対する抵抗性を失う。
【００３７】
説明を明瞭にするために、「アルカリバリア層又はアルカリバリアコーティング」及び「ナトリウムイオンバリア層又はナトリウムイオンバリアコーティング」という用語は、この層又はコーティングが覆うように又は上に施される表面上へのアルカリ析出物又はナトリウム析出物の形成を防ぐ又は制限するためのバリアとして作用し、任意にはこの表面に対する機械的損傷及び／又は化学的損傷を防ぐ又は制限する抵抗性を有する、層又はコーティングを意味する。「保護層又は保護コーティング」は、この層又はコーティングが覆うように又は上に施される表面に対する機械的損傷及び／又は化学的損傷を防ぐ又は制限する抵抗性を有し、及び／又は、この表面上へのアルカリ析出物又はナトリウム析出物の形成を制限することが可能な、層又はコーティングを意味する。
【００３８】
基板表面を覆って又は上に、アルカリイオンに対するバリアである（例えば、ナトリウムイオンが大気中の水分と反応するのを防ぎ、ナトリウムイオンが例えば上述のようにガラスの表面上に析出する化合物である水酸化ナトリウム及び炭酸ナトリウムなどのナトリウム化合物へと転化するのを防ぐ）コーティング又は層を施すために、マグネトロンスパッタリング真空蒸着（以降においては「ＭＳＶＤ」とも呼ぶ）被覆プロセスを利用する、本発明の非限定的な実施例を論じる。理解されるであろうが、本発明は、この被覆プロセスに限定されず、被覆プロセスは、ガラス表面の上に又はそれを覆って、例えばナトリウムイオンなどのアルカリイオンのバリア膜又はバリア層を施すか又は被覆する任意の被覆プロセスであることが可能である。
【００３９】
以下の説明は、アルカリイオンバリアコーティング又はアルカリイオンバリア層を施す非限定的な実施例を対象とする。別様に示さない限り、この説明は、引っかき抵抗性コーティング又は引っかき抵抗性層にも当てはまる。
【００４０】
理解されるであろうが、ガラス基板又はガラス片は、本発明を限定するものではなく、ガラスは、任意の組成からなるガラスであることが可能である。ガラスは、透明ガラス又は着色ガラスであることが可能であり、及び／又は、ガラスは、焼きなましガラス、熱強化ガラス、又は強化ガラスであることが可能である。ガラス片又はガラス基板は、任意の形状、厚さ、及びサイズを有することが可能である。本発明の非限定的な実施例は、太陽反射鏡に関連する実施例として提示される。しかし、本発明は、太陽反射鏡に限定されず、工業用窓及び家庭用窓、ガラス製シャワードア、空中機、宇宙機、陸上機、及び水中機のための透明材料、被覆ボトル、薄膜光起電アプリケーションのための被覆ガラス、曇止め型商業用冷蔵庫のための電熱ガラス、並びに家具用途のガラスの製造における実施が可能である。
【００４１】
以下の記述においては、成形太陽反射鏡は、放物面状成形反射鏡と呼ばれるが、本発明は、これに限定されず、別様に示さない限り、例えば、しかし本発明に限定されない、放物面状成形鏡及び球面状成形鏡などの、湾曲反射表面及び焦点又は焦点区域を有する任意の鏡に関して実施することが可能である。「焦点」及び「焦点区域」は、太陽光線の８０％超がこの鏡収束部から反射される位置として定義される。「焦点区域」のサイズ及び位置は、本発明を限定するものではなく、本発明の非限定的な一実施例においては、焦点区域は、鏡の反射区域の５分の１（１／５）未満である。
【００４２】
図１には、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するための先行技術の成形太陽熱集積器２０（図２を参照）のアレイ１８を示す。本発明は、このアレイ１８における太陽熱集積器２０の接合態様に限定されず、当技術において知られているどのような技術を使用して太陽熱集積器２０をアレイ１８へと接合することも可能である。さらに、本発明は、このアレイ１８中の太陽熱集積器２０の個数に限定されず、例えば、本発明は、１つの太陽熱集積器２０において実施することも、並びに２つ、３つ、５つ、１０個、２０個、５０個超、及び任意の個数の太陽熱集積器の組合せからなるアレイにおいて実施することも可能である。さらに、本発明は、太陽熱集積器２０のアレイ１８が任意の従来的な態様で固定位置に取り付けられること、又は、太陽熱集積器２０のアレイ１８が任意の従来的な態様で太陽エネルギーに対する太陽熱集積器の露出を最大化するために太陽の経路に倣うように取り付けられることが予期される。太陽熱集積器２０はそれぞれ、太陽エネルギーが例えば電気エネルギー又は熱などの代替エネルギー源に変換される特定の区域に太陽エネルギーを向かわせるための、同一の又は異なる設計を有することが可能である。
【００４３】
図２を参照すると、太陽熱集積器２０はそれぞれ、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するためのデバイス２６上に太陽エネルギーを集めるための、例えば放物面状成形鏡２２（本明細書においては「一次鏡」とも呼ぶ）などの成形反射鏡を備える。放物面状成形鏡２２は、放物面状成形ガラス基板２８を備える。このガラス基板２８は、好ましくは、０．０２０重量パーセント未満の総鉄含有量と、電磁スペクトルの例えば３５０から７７０ナノメートル（「ｎｍ」）などの可視範囲における、及び電磁スペクトルの例えば７７０ｎｍ超から２１５０ｎｍなどの赤外（「ＩＲ」）領域における９０％の透過率と、例えば可視範囲及びＩＲ範囲における２％未満などの低い吸光率とを有する。前述の光学特性を有するガラスは、２００８年１１月２１日に出願された米国特許出願第１２／２７５，２６４号、及び米国特許第５，０３０，５９４号に開示され、該文献は、その全体として、参照により本明細書に組み込まれる。ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．が、ＳＴＡＲＰＨＩＲＥ及びＳＯＬＡＲＰＨＩＲＥ ＰＶという商標の下に、上述の特性を有するガラスを販売している。成形ガラス基板２８は、凹状表面３０と、反対側の凸状表面３２とを有する。成形ガラス基板２８の外周部は、側部３３を形成するように形状設定される。図１に図示されるように、隣接し合う太陽熱集積器２０同士の側部３３は、反射表面による所与面積の収斂度を最大化するために、互いに接触する。反射コーティング、反射層、又は反射膜３４（図２に明瞭に示す）が、成形ガラス基板２８の凸状表面３２を覆って、及び好ましくは凸状表面３２の上に位置する。反射膜３４は、例えば、しかし非限定的には、銀、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、又は金などの、金属であることが可能である。通常は、反射膜３４は、銀である。
【００４４】
引き続き図２を参照すると、光線３６で表される平行な太陽エネルギー光線が、凹状表面３０に入射する。光線３６の部分３７が、凹状表面３０から変換デバイス２６に反射され、部分３８が、凹状表面３０を通過し、成形ガラス基板２８を通過し、反射光線４３（図２Ａを参照）として反射膜３４の表面４２から反射されて成形ガラス基板２８を通過して変換デバイス２６に戻る。これらの太陽エネルギー光線は、図２においては、明瞭化及び単純化のために、凹状表面３０に入射する無数の平行な太陽エネルギー光線の代わりに２つの光線３６として示される。さらに、当業者には理解されるであろうが、成形ガラス基板２８の凹状表面３０と凸状表面３２との間には、太陽光線の反射がある。しかし、透明基板に入射し、この透明基板を通過する太陽エネルギー光線の透過、吸光、及び反射の詳細な説明は、当技術においてはよく知られるところのものであり、さらなる説明は不要であろう。
【００４５】
図１及び図２に図示される実施例においては、変換デバイス２６は、放物面状成形鏡すなわち一次鏡２２の焦点に対して位置決めされた成形二次鏡４４と、一次鏡４４の焦点区域に位置する光学ロッドすなわち光バー４６（図２に明瞭に示す）と備える。マルチ接合太陽電池４８が、光バー４６の端部５０に位置決めされる。この構成により、反射光線３７及び４３（図２Ａを参照）は、二次鏡４４に入射し、二次鏡は、光線３７及び４３を光バー４６の端部５２に反射する（図２に明瞭に示す）。光線３７及び４３は、光バー４６を通過し、光バー４６の端部５０から出て、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するための太陽電池４８に入射する。当業者には理解されるであろうが、太陽電池４８を一次鏡２２の焦点に位置決めして、二次鏡４４を省くことが可能である。
【００４６】
本発明は、この二次鏡４４の形状に限定しない。さらに詳細には、本発明を実施する際の二次鏡は、好ましくは、平坦状の反射表面を有する。本発明の実施において、二次鏡は、例えば銀被覆表面などの太陽反射被覆表面を有する平坦ガラスの円形片であった。しかし、本発明は、凹状表面及び凸状表面と、例えば凸状表面などの少なくとも１つの表面上の反射コーティングとを有する成形二次鏡を使用して実施することも可能である。
【００４７】
図１を参照すると、カバー６０（図１の左上側の隅に部分的に示す）が、太陽熱集積器のアレイを覆って支持されて、太陽熱集積器２０の放物面状成形鏡２２の凹状表面３０上に埃及び水が付着するのを防ぐ。当技術において知られているように、カバー６０は、電磁スケールの可視波長範囲及びＩＲ波長範囲に対する透過性を有する。任意には、一次鏡２２の成形ガラス基板２８は、光バー４６及び太陽電池４８へのアクセスを与えるために、ガラス成形基板２８の底部に切欠部６４（図２に明瞭に示す）を有する。
【００４８】
「背景技術」と題する章において上述したように、現行において入手可能な太陽熱集積器の１つの限界は、一次鏡２２及び二次鏡４４のためのソーダ石灰シリカガラス基板の使用である。このガラス基板は、通常は、例えば米国特許第３，３３３，９３６号及び米国特許第４，４０２，７２２号に開示されるガラス製造プロセスなどのフロートガラスプロセスにより製造された、連続ガラスリボンから切断されたカットガラス片である。該特許は、それらの全体として、ここに参照により本明細書に組み込まれる。当技術においてよく知られているように、ソーダ石灰シリカガラスは、ナトリウムイオンを含む。例えば一次鏡２２に衝突する太陽光線３６などに対する長期間にわたる環境露出により、成形ガラス基板２８は加熱され、放物面状成形基板２８を形成するためのガラスの加熱により、ナトリウムイオンは、成形ガラス基板２８から外に放散する又は溶出するエネルギーを与えられる。表面３０及び３２にて成形ガラス基板２８から溶出するナトリウムイオンは、大気中の水分と反応し、ナトリウムイオンを例えば水酸化ナトリウム及び炭酸ナトリウムなどのナトリウム化合物へと転化する。これらのナトリウム化合物は、成形ガラス基板２８の表面上に析出物として堆積する。成形ガラス基板２８の凹状表面３０上のナトリウム化合物の析出物は、成形ガラス基板２８の可視光透過率を低下させ、ナトリウム化合物の析出物を有する凹状表面３０部分を非正反射表面又は散乱表面へと変化させ、それにより反射光線３７及び４３は、一次鏡２２の焦点から離れるように、又は二次鏡４４から離れるように配向される。凸状表面は、反射コーティング３４及び反射コーティングを覆う保護プラスチックコーティング又は保護プラスチック層５３（図２にのみ示す）を有するため、一次鏡２２の凸状表面３２上には、ナトリウム化合物の析出物は存在にしても最小限に抑えられる。当技術において知られているように、保護コーティング５３は、環境から反射コーティング３４を保護し、本発明の実施においては、保護コーティング５３は、ガラス基板２８の凸状表面３２に位置するナトリウムイオンが、環境と反応してナトリウム析出物を形成するのを制限する。反射コーティング３４のための保護コーティング５３は、ナトリウム化合物の析出物の形成を防ぐが、本発明は、ガラス基板２８の凸状表面３２上における本発明の実施を企図する。今や理解されるであろうが、ソーダ石灰シリカガラスから作成される二次鏡４４は、二次鏡上のナトリウム化合物の析出物により一次鏡２２からの反射光線が光ロッド４６から離れるように配向される点を除き、一次鏡２２と同一の欠点を有する可能性がある。
【００４９】
図３を参照すると、本発明の非限定的な一実施例においては、一次鏡２２の成形ガラス基板２８の凹状表面３０は、ナトリウムバリアコーティング又はナトリウムバリア層又はナトリウムバリア膜６６を有する。
【００５０】
図４を参照すると、ナトリウムバリアコーティング６６は、円形形状平坦ガラス片７０の表面６８を覆って、及び好ましくはこの表面６８上に施される。ガラス片７０の表面６８は、成形ガラス基板２８の凹状表面３０となるように指定される。本発明の実施において、バリア層６６は、好ましくは、電磁波の可視スペクトル及びＩＲスペクトルの９０％超を透過させ、さらに好ましくは９５％超を透過させ、最も好ましくは１００％を透過させる。バリア層６６は、好ましくは、例えばソーダ石灰シリカガラスについては６６０℃（華氏１２２０°Ｆ）を上回る温度などの、ガラスの成形温度又は曲げ温度を上回る温度に耐えることが可能である。さらに、バリア層６６は、好ましくは、ガラス片７０を成形する際に、例えばナトリウムイオンなどのアルカリイオンがバリアコーティング６６中のクラックを介して移動することが不可能となり、座屈により光線３７及び４３が放物面状成形鏡２２の焦点から著しく逸れなくなる程度まで、クラック及び／又は座屈を生じない。バリアコーティング６６中のクラック及びバリアコーティング６６の座屈の説明は、以下においてさらに詳細に示す。
【００５１】
本発明の非限定的な一実施例においては、円形平坦状ガラス片７０は、４５．７２ｃｍ（１８インチ）の直径及び２．１ｍｍ（０．０８３インチ）の厚さを有した。８５原子パーセントのシリコン及び１５原子パーセントのアルミニウムからなる酸化物の８００オングストローム厚のバリアコーティング６６を、ＭＳＶＤ被覆プロセスにより（成形ガラス基板２８の凹状表面３０となるように指定した）ガラス片７０の表面６８上に蒸着した。成形ガラス基板２８の凸状表面３２となるように指定したコーティングガラス片の表面７２を、真空成形型７６の開口端部７４上に配置した（図５Ａを参照）。ガラス片７０及び型７６を炉（図示せず）内で加熱して、ガラス片を６６０℃（１２２０°Ｆ）まで加熱した。この被覆ガラス片７０及び真空型７６を、任意の通常の態様で均一に加熱した。被覆ガラス片７０及び真空型７６を６６０℃（１２２０°Ｆ）まで加熱した後に、相互離間された穴７７を介して型７６の内部７８から空気を排出して、真空型７６の内部に加熱されたガラス片７０を押し込み、それによりコーティング６６を有する成形ガラス基板２８を作製した（図５Ｂを参照）。この加熱された成型ガラス基板を制御自在な態様で冷却して、成形ガラス基板を焼きなました。理解されるであろうが、本発明は、ガラス片７０及び真空型７６をそれぞれ別個に加熱し、その後真空型７６の開口端部７４上にガラス片７０を配置し、上述のようにガラス片７０を成形することを予期する。ガラスを加熱するための、真空型内においてガラスを成形するための、並びにガラス及び被覆ガラスを焼きなますためのプロセス及び設備は、当技術においてよく知られており、詳細な説明は不要であろう。
【００５２】
成形プロセスの際に、平坦状ガラス片７０（図４を参照）が、真空型７６の内部７８内に付勢されるか又は引き込まれるので、平坦状ガラス片７０の中央部分７９は、伸張される。この伸張の結果、成形ガラス基板２８の底部区域８０（図５Ｂを参照）（図４のガラス片７０の中央部分７９及び図３の穴６４に相当する）の厚さは、平坦状ガラス片７０の中央部分７９（図４を参照）の厚さの８０％となり、成形ガラス基板２８の周縁エッジ８１（図５Ｂを参照）の厚さは、平坦状ガラス片７０の周縁エッジ８２（図４を参照）の厚さの１０５％となる。理解されるであろうが、成形ガラス基板２８の周縁エッジ８１は、大きく歪まされ、光学的歪みを有する。本発明の実施においては、非限定的なことではあるが、成形ガラス基板２８のセグメント８３（図５Ｂを参照）を切除して、大きく歪まされ光学的に歪まされたガラスの部分を除去し、隣接し合う成形太陽鏡２０の側部３３同士をアレイ１８において示されるように互いに当接するように位置決めした（図１を参照）。本発明のこの実施においては、本発明を限定するものではないが、周縁エッジ８４から成形ガラス基板２８の底部８０（図５Ｂを参照）の方向に約５．０８ｃｍ（２インチ）のセクションを切除した。成形ガラス基板の周縁エッジのさらなる部分を除去して、成形ガラス基板２８の側部３３（図３を参照）を形成した。切欠部又は穴６４（図３を参照）を、成形ガラス基板２８の底部区域８０（図５Ｂを参照）中に切り込んだ。その後、例えば銀層３４などの反射コーティングを、成形ガラス基板２８の凸状表面３２を覆うように施し（図３を参照）、保護膜５３（図２を参照）を、反射コーティング３４上に施した。
【００５３】
理解されるように、本発明は、成形ガラス基板２８の底部区域８０（図５Ｂを参照）中に穴６４を切り込み、成形ガラス基板の周縁エッジ２４を切除するこのプロセスに限定されず、又は反射コーティング３４及び成形ガラス基板２８の凸状表面３２を覆う保護コーティング５３を施すこの被覆プロセスに限定されず、当技術において知られている任意の切断技術及び／又は被覆技術を、本発明の実施において利用することが可能である。
【００５４】
６４９〜７０４℃（１２００〜１３００°Ｆ）の範囲の温度では、ガラス片７０は、加熱軟化されるか、又は粘性であり、その一方で、例えばアルミニウム及びシリコンの酸化物などの本発明のバリアコーティング６６は、溶解しにくい材料であり、６４９〜７０４℃（１２００〜１３００°Ｆ）の範囲の温度では次元的に安定したままとなる。本明細書においては、「次元的に安定した」という表現は、ガラス片の加熱中及び／又は加熱後のコーティングの物理的次元が、±５％を越えて、好ましくは±２％を超えて変化しないことを意味する。平坦状ガラス片７０を成形ガラス基板２８に成形する際に、図６〜図８に図示される歪みパターンが、成形ガラス基板２８において生じる。図６〜図８を参照すると、必要に応じて、数字９０により示される半径方向張力歪みが、成形ガラス基板の底部部分に存在し（図８を参照）、数字９２により示される円周方向圧縮歪みが、成形ガラス基板２８の外周部８４に存在する。バリアコーティング６６は、ガラス基板の凹状表面に接着されることにより、これらの応力を受ける。成形ガラス基板２８の外周部８４からの距離が、成形ガラス基板２８の底部区域８０の方向に増大する際に（図７を参照）、半径方向張力歪み９０は、ほぼ同一のまま留まり、円周方向圧縮歪み９２は、「移行ライン」として指定され、図７において数字９４が割り当てられる位置まで縮小する。この位置においては、数字１０２を割り当てられた円周方向張力歪み（図８を参照）が、ガラス中に生じ始め、半径方向張力歪み９０（図８を参照）は、ガラス中に存在している。例えば１８インチ（４５．７２ｃｍ）の直径及び０．０８３インチ（２．１ｍｍ）の厚さを有する平坦状ガラス片７０から作製された成形ガラス基板２８などの、論点となっている成形ガラス基板２８については、移行ライン９４が、平坦状ガラス片７０の中心から、すなわち中央部分７９の中心から約３インチ（７．６２ｃｍ）である平坦状ガラス片７０上の位置に相当する、成形ガラス基板２８上の位置にある。移行ライン９４から成形ガラス基板２８の底部区域８０の方向への距離が、増大すると、成形ガラス基板は、数字１０２を割り当てられた円周方向張力歪みが増大し、半径方向張力歪み９０を有する（図８を参照）。
【００５５】
当業者には理解されるであろうが、成形ガラス基板２８におけるこれらの歪みは、任意の従来的な態様において測定することが可能である。本発明のこの実施においては、論点となっている成形ガラス片２８のこれらの歪みは、ＡＮＳＹＳ有限要素コンピュータプログラムを利用して計算した。
【００５６】
成形ガラス基板２８の円周方向圧縮区域１０３、すなわち成形ガラス基板２８の外周部８４と移行ライン９４との間の区域におけるナトリウムバリアコーティング６６（図７を参照）は、ガラス中の圧縮歪みに対して垂直な半径方向への座屈を有するのが認められた。移行ライン９４の位置では、バリアコーティング６６は、複数の半径方向クラックからなる区域を有するのが認められた。成形ガラス基板２８の円周方向張力区域１０４、すなわち成形ガラス基板２８の移行ライン９４と底部区域８０との間の区域（図７を参照）においては、バリアコーティング６６は、小さなランダムな亀裂又はクラックを有するのが認められた。
【００５７】
上述のように、これらの最大圧縮応力は、成形ガラス基板２８の周縁エッジ部分８１に位置し（図５Ｂ及び図７を参照）、バリアコーティング６６の最大座屈は、周縁エッジ部分８１に生じることが予想される。さらに、初めに成形されたガラス基板２８の周縁エッジ部分８１上に衝突する太陽光線の中の非常に少量が、成形ガラス基板２８の焦点又は焦点区域に配向されることが認められている。前述を鑑みて、周縁エッジ８４から初めに成形されるガラス基板の底部区域８０の中心までの距離の１０〜１５％に相当する距離だけ成形ガラス基板２８の周縁エッジ８４から延在する、初めに成形されるガラス基板２８の周縁エッジ部分８１を、除去した。本発明の非限定的な一実施例においては、１８インチ（４５．７２ｃｍ）の直径を有する平坦状ガラス片７０から成形される成形ガラス基板２８について、周縁エッジ８４から成形ガラス基板の底部８０（図５Ｂを参照）の方向に約２インチ（５．０８ｃｍ）のセクションを切除して、大きく歪みを受け光学的な歪みのあるガラスの部分を除去した。成形ガラス基板の周縁エッジのさらなる部分を除去して、成形ガラス基板２８の側部３３（図３を参照）を形成した。
【００５８】
次に、バリアコーティング６６中の亀裂及び／又はクラックにより生じる、観察された及び／又は予想される欠陥、並びにバリアコーティングの座屈により生じる、観察された及び／又は予想される欠陥について説明する。バリアコーティング６６の厚さにわたって延在するクラック又は亀裂により、大気中の水分及びガラスから溶出するナトリウムイオンのための通路が与えられ、それによってこれらの水分及びナトリウムイオンが相互に作用してナトリウム化合物の析出物を形成し、この析出物が、バリアコーティング６６の表面１０８上に（図７を参照）、及び／又はバリアコーティング６６と成形ガラス基板２８の凹状表面３０との間に堆積するおそれがあることが予想される。バリアコーティング６６の表面１０８上のナトリウム化合物は、バリアコーティング６６の正反射表面を非正反射表面又は散乱表面へと変化させるおそれがあり、バリアコーティング６６と凸状表面３０との間のナトリウム化合物の析出物により、バリアコーティング６６の剥離が生じるおそれがある。
【００５９】
座屈の欠陥は、正反射表面から非正反射表面又は散乱表面へとバリアコーティング６６の表面１０８を変化させるおそれがあり、座屈が酷い事例においては、バリアコーティング中にクラックをさらに生じさせるおそれがある。次に、バリアコーティング６６を対象として説明するが、この説明は、別様に示さない限り、バリアコーティングの引っかき抵抗特性（上述の）にも当てはまる。
【００６０】
図９Ａ〜図９Ｃを参照すると、必要に応じて、円周方向圧縮１０３（図７を参照）の区域内に位置することが予想されるガラス片７０のセグメント１１０上のバリアコーティング６６（図９Ａ）は、側部１１２と１１３との間のある長さと、側部１１６と１１７との間のある幅とを有する。ガラス片７０が、成形ガラス基板２８に成形された後では、平坦状ガラス片７０のセグメント１１０は、成形ガラス基板２８のセグメント１１８に対応する。成形ガラス基板２８のセグメント１１８の凸状表面３２は、セグメント１１８の側部１１２と１１３との間のある長さを有し、この長さは、平坦状ガラス片７０のセグメント１１０の側部１１２と１１３との間の長さよりも若干大きく、成形ガラス基板２８のセグメント１１８の凸状表面３２は、セグメント１１８の側部１１６と１１７との間にある幅を有し、この幅は、セグメント１１８の側部１１６と１１７との間の平坦ガラス片７０のセグメント１１０の幅よりも小さい。成形ガラス基板２８のセグメント１１０の凹状表面３０は、セグメント１１８の側部１１２と１１３との間にある長さを有し、この長さは、平坦状ガラス片７０のセグメント１１０の側部１１２と１１３との間の長さよりも若干大きく、成形ガラス基板２８のセグメント１１８の凹状表面３０は、セグメント１１８の側部１１６と１１７との間にある幅を有し、この幅は、セグメント１１８の側部１１６と１１７との間の平坦状ガラス片７０の幅よりも小さい。
【００６１】
セグメント１１８の側部１１２と１１３との間の凸状表面３２の長さと凹状表面３０の長さとの間の増大量の差は、小さい。セグメント１１８の側部１１６と１１７との間の凹状表面３０の幅との間の減少量の差は、セグメント１１８の凹状表面の長さと凸状表面の長さとの間の差よりも大きい。例示的なものとして、及び本発明を限定するものではないが、セグメント１１０の側部１１２と１１３との間の、並びにセグメント１１８の側部１１２と１１３との間の測定拡張率は、凹状側及び凸状側の両方について２〜６％であった。成形ガラス基板２８の外周部のセグメント１１０の側部１１６と１１８との間の、並びにセグメント１１８の側部１１６と１１８との間の収縮率は、１４％であり、凹状側３０は、１４％の収縮率を有し、凸状側３２は、１３％の収縮率を有した。成形ガラス基板２８の底部８０では、凸状側及び凹状側についての伸び率は、それぞれ５％及び４％であった。
【００６２】
他方では、バリアコーティング６６の長さ及び幅は、同一に留まり、一般的には歪みと呼ばれる、平坦状ガラス片７０の対応する幅と比較した場合の成形ガラス基板２８の凹状表面及び凸状表面の幅の縮小により、座屈する。より詳細には、ガラスは、成形プロセスの間は粘性であり、バリアコーティング６６の座屈は、成形ガラス基板２８の凹状表面３０の輪郭外形を、例えば波状表面（図９Ｂを参照）などの襞１２０を有する表面へと変化させることにより、平坦状ガラス片７０の表面７２の幅の縮小に応じる。これらの襞１２０は、バリアコーティング６６の表面１０８及び成形ガラス基板２８の凹状表面３０を、図９Ａの正反射表面から図９Ｂの非正反射表面又は散乱表面へと変化させる。第１の実例（図９Ｂ）にいては、バリアコーティング６６の厚さが増大し、例えばバリアコーティングが１６０ナノメートル（「ｎｍ」）の厚さまで増大し、その一方で平坦状ガラス片の幅の収縮量が同一のままに留まると、襞１２０の個数及び襞１２０の高さが増大し、散乱される反射太陽光線３７及び４３（図２及び図２Ａを参照）の割合が上昇する。第２の実例（図９Ｃ）においては、バリアコーティング６６の厚さが増大し、例えばバリアコーティング６６が６０ｎｍの厚さまで増大し、その一方で平坦状ガラス片７０の収縮量が同一のままに留まると、この第２の実例（図９Ｃ）における襞１２０の個数及び襞の高さは、第１の実例（図９Ｂを参照）における襞１２０の個数及び襞１２０の高さを下回り、散乱される反射太陽光線３７及び４３（図２及び図２Ａを参照）の割合が低下する。上述のように、円周方向圧縮の区域１０３（図７を参照）は、成形ガラス基板２８の外周部８４からの距離が増大する（図６〜図８を参照）ことにより、縮小し、したがって、成形ガラス基板２８の凹状表面３０の円周方向幅の収縮率は、成形ガラス基板２８の外周部８４からの距離が増大することにより、低下し、バリアコーティング６６の厚さは、襞１２の個数及び襞１２０の幅（図９Ｂ及び図９Ｃを参照）の増大を伴うことなく、増大され得る。
【００６３】
本発明の非限定的な一実施例においては、バリアコーティング６６の厚さは、ナトリウムバリア特性を有し、座屈を最小限に抑えるように、選択される。より詳細には、バリアコーティング６６の最小厚さは、ナトリウムイオンが大気中の水分と反応してナトリウムイオンをナトリウム化合物の析出物へと転化させるのを防ぐように、及び座屈を最小限に抑えるように、選択される。当業者には理解されるであろうが、ナトリウムイオンがガラスから外部に移動する現象は、放散プロセスであり、本発明においては、注目のパラメータは、ガラス中に存在するナトリウムイオンの量である。放散率、例えばナトリウムイオンなどのアルカリイオンのサイズ、及びナトリウムイオンを成形ガラス基板２８の表面まで追いやるエネルギーは、太陽の利用が例えば３０年などの長期間にわたる利用であることから、本説明に関連するものとは見なされない。
【００６４】
前述に基づき、ガラス中のアルカリイオン又はナトリウムイオンの量は、ガラス組成とガラス片の厚さとの関数となり、例えば、ガラス片７０の又は成形ガラス基板２８の厚さが増大すると、ガラス片中のナトリウムイオンの個数は増加し、バリアコーティングの厚さ及び／又は密度は好ましくは上昇する。ソーダ石灰シリカガラスについては、ナトリウム濃度は、ほぼ１４重量パーセントである。本発明の非限定的な一実施例においては、放物面状成形鏡２２は、２．１ｍｍ（０．０８３インチ）の厚さを有するガラス基板から作製される。本発明のこの非限定的な実施例においては、バリアコーティングは、８５原子パーセントのシリコン及び１５原子パーセントのアルミニウムからなる酸化物のＭＳＶＤコーティングである。ナトリウムイオンが環境内の水分と反応してナトリウムイオンをナトリウム化合物の析出物へと転化させるのを防ぐための最小コーティング厚さは、４０ｎｍである。理解されるように、この最小厚さを上回る任意の厚さにより、ナトリウムイオンが環境内の水分と反応することが防がれるが、バリアコーティング６６の厚さが増大すると、座屈の深刻度が上昇する。本発明のこの実施においては、円周方向張力区域１０４内のバリアコーティング６６（図７を参照）は、好ましくは４０〜１００ｎｍの範囲であり、さらに好ましくは６０〜１００ｎｍの範囲であり、最も好ましくは６０〜８０ｎｍの範囲である。４０〜１００ｎｍの範囲のコーティング厚さを有する同一のコーティング組成体は、機械的及び化学的な侵食及び／又は損傷に対する保護コーティングを形成する。
【００６５】
上述のように、平坦状ガラス片７０は、真空型７６（図５Ａ及び図５Ｂを参照）を使用して成形される。平坦状ガラス片７０が成形された後に、成形ガラス基板は、ガラスが次元的に安定した際に型７６から取り外され、焼きなまされる。本発明においては、ガラスは、成形ガラスがその形状を変化させることなく自体の重量を支持することが可能となる場合に、次元的に安定したものと見なされる。２００８年１１月２１日に出願された米国特許出願第１２／２７５，２６４号及び米国特許第５，０３０，５９４号に開示されているガラスについては、このガラスは、５６６℃（１０５０°Ｆ）の温度にて次元的に安定する。焼きなましプロセスは、バリアコーティング６６及び成形ガラス基板２８における固有応力を低下させて、残留応力を最小限に抑え、それによりバリアコーティング及び成形ガラス基板２８は、基板２８の粉砕又はバリアコーティングの破損を伴わずに切断され得るようになる。焼きなまし設備及び平坦状ガラス基板２８を焼きなます割合は、本発明を限定するものではなく、当技術において知られている焼きなましのための任意の設備、方法、及び割合を、本発明の実施において利用することが可能である。被覆ガラス物及び非被覆ガラス物の焼きなましは、当技術においてよく知られており、さらなる説明は不要であろう。
【００６６】
本発明は、ガラス片７０のこの厚さに限定されず、ガラス片は、任意の厚さであることが可能である。本発明の好ましい実施において、ガラス片７０は、好ましくは、軽量英系ガラス基板２８を形成するように薄い。薄ガラスが好ましいが、ガラスの厚さは、構造的安定性を有するのに十分な厚さであるべきである。本明細書においては、「構造的安定」という用語は、最小限のガラス破損にて真空型又はプレス型を使用してガラスが平坦状ガラス片７０（図４を参照）から放物面状成形鏡２２（３を参照）へと加工されなければならないことを意味する。本発明のこの実施においては、ガラスの厚さは、好ましくは１．９〜３．２ｍｍ（０．０７５〜０．１２６インチ）の範囲であり、さらに好ましくは２．０〜２．８ｍｍ（０．０７８〜０．１１０インチ）の範囲であり、最も好ましくは２．１〜２．３ｍｍ（０．０８３〜０．０９１インチ）の範囲である。
【００６７】
本発明のこの好ましい実施においては、バリアコーティング６６は、１５原子パーセントのアルミニウム及び８５原子パーセントのシリコンからなる酸化物である。アルミニウムの原子パーセントの上昇により、コーティングはさらに硬くなる。さらに硬いコーティングは、座屈を低減させるが、クラックを生じさせやすい。コーティング中のこれらのクラックは、大気中の水分がナトリウムイオンと反応し、ナトリウムイオンをナトリウム化合物に添加させる結果を招き得る。アルミニウム及びシリコンからなる酸化物のバリアコーティングについては、コーティングは、好ましくは３０〜１００原子パーセントのシリコン及び０〜７０原子パーセントのアルミニウムを含み、さらに好ましくは５０〜９５原子パーセントのシリコン及び５〜５０原子パーセントのアルミニウムを含み、例えば３０から１００未満の原子パーセントのシリコン及び０超から７０原子パーセントのアルミニウムを含み、最も好ましくは６０〜９０原子パーセントのシリコン及び１０〜４０原子パーセントのアルミニウムを含む。理解されるであろうが、本発明は、アルミニウム及びシリコンからなる酸化物のバリアコーティング又はバリア膜に限定されず、当技術において知られているタイプの任意のナトリウムバリア膜を、本発明の実施において使用することが可能である。本発明の実施において使用し得るタイプのバリアコーティングには、米国特許出願第２００７／０２７５２５３Ａ１号に開示されるコーティング又は膜が含まれるが、それに限定されない。該文献は、その全体として、ここに参照により本明細書に組み込まれる。
【００６８】
ＭＳＶＤ被覆の当業者には理解されるであろうが、蒸着パラメータは、被覆バリア膜における固有応力を低減させるように変更することが可能である。しかし、上述のように、バリア膜及び成形ガラス基板は、成形ガラス基板２８が基板２８の粉砕を伴わずに切断され得るように残留応力を最小限に抑えるために、同時に焼きなまされる。したがって、コーティングの蒸着の際のバリアコーティングにおける固有応力の低減は、任意のものであり、本発明を限定するものではない。
【００６９】
本発明は、ガラス片７０（図４を参照）を成形ガラス基板２８（図５Ｂを参照）に成形するための時間を短縮することにより、成形ガラス基板２８における歪みを低減させることを企図する。理解されるであろうが、ガラス片７０の温度が上昇すると、ガラスの粘性は低下し、バリアコーティング６６の座屈の幅は、コーティングが完全に座屈する時間を有することにより増大し、例えばガラスがバリアコーティング６０又は１２０（図９Ｃを参照）の襞同士の間に流れる時間を有するなど、ガラスは、コーティングの平面中に流れるための時間を有する。さらに、成形時間、すなわちガラス片７０を成形型７６の空洞部内に引き込むのに要する時間が増加することにより、コーティング６６が完全に座屈する時間を有することによって、バリアコーティング６６の座屈の幅は増大し、ガラスは、バリアコーティング６６（図４を参照）又は１２０（図９Ｃを参照）の襞同士の間に流れる時間を有する。
【００７０】
本発明のこの実施においては、成形時のガラス片７０は、ガラス片がシンク型７６内に引き込まれる際に、好ましくは、１．００×１０７．８ポアズから５．３６×１０９ポアズの範囲の粘度を有する。この粘度範囲では、成形時間が３秒である場合に、バリアコーティング６６の最小座屈が生じ、成形時間が２５秒である場合に、バリアコーティング６６の最大座屈が生じた。前述に基づき、１．００×１０７．８ポアズから５．３６×１０９ポアズの粘度範囲のガラスについては、バリアコーティング６６の最小座屈は、０超から５秒であり、好ましくは３秒であり、バリアコーティング６６の最大座屈は、２５秒以上であることが予想される。
【００７１】
当業者には理解されるであろうが、ガラスの温度対粘性曲線は、ガラス組成により左右される。ＳＴＡＲＰＨＩＲＥの登録商標の下にＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から販売されているタイプのソーダ石灰シリカガラスは、６４９〜７０４℃（１２００〜１３００°Ｆ）の範囲の温度にて、１．００×１０７．８ポアズから５．３６×１０９ポアズの範囲の粘度を有することが判明している。本発明のこの実施においては、ＳＴＡＲＰＨＩＲＥガラスの片７０を、７０４℃（１３００°Ｆ）に設定された炉内において加熱して、６６０℃（１２２０°Ｆ）の予期温度までガラス片７０を加熱した。ガラスは、２．６０×１０９ポアズの粘度を有し、バリアコーティング６６の最小座屈は、成形時間が３秒である場合に生じ、バリアコーティング６６の最大座屈は、成形時間が２５秒である場合に生じた。
【００７２】
今や当業者には理解されるであろうが、成形ガラス片２８の凸状側についての歪みパターンは、成形ガラス片２８の凹状側についての歪みパターンと同様である。
【００７３】
図１０〜図１３を参照すると、必要に応じて、本発明は、平坦状ガラスシートから複数セグメントを切断し、これらのセグメントを成形し、成形されたセグメントを共に接合して、成形ガラス基板２８（図３を参照）と形状において同様の成形ガラス基板を形成することにより、成形ガラス基板２８における歪みを低減させることを企図する。本発明の非限定的な一実施例においては、平坦状ガラスシート１２６の表面１２４は、バリアコーティング６６により被覆される（図１０を参照）。ガラスシート１２６の表面１２４は、成形ガラス基板１３０の凹状表面１２８となることが予測される（図１２及び図１３を参照）。４つの平坦状セグメント１３２〜１３５が、ガラスシート１２６から切断される。平坦状セグメント１３２〜１３５はそれぞれ、側部１３８及び１４０を接合する丸み角１３６と、側部１４４及び１４６を接合する平坦状端部１４２とを備え、側部１３８は、角１４８にて側部１４４に接合され、側部１４０は、角１４９にて側部１４６に接合される。
【００７４】
セグメント１３２〜１３５はそれぞれ、以下において説明されるようなセグメント１３２〜１３５の成形により、成形ガラス基板１３０の１／４が形成され（図１２及び図１３を参照）、これにより、以下に説明される態様で成形セグメント１３２〜１３５を接合することによって成形ガラス基板２８（図３を参照）と同様の成形ガラス基板１３０が形成されるように、サイズ設定される。
【００７５】
本発明は、セグメント１３２〜１３５がガラスシート１２６から切断される態様に限定されず、本発明の実施において、当技術において知られているいかなる切断技術又は引っかき技術を利用することも可能である。セグメント１３２〜１３５の縁部同士は、安全のために、当技術において知られているようにシームされ得る。平坦状セグメント１３２〜１３５はそれぞれ、例えば、しかし非限定的ではあるが、米国特許第７，２４０，５１９号及び米国特許第７，４３７，８９２号に開示されるように、成形表面を有する剛性上方型及び可撓性支持表面を有する下方型、成形表面を有する剛性上方型及び下方リング型、並びに成形表面を有する真空上方型を使用するプレス曲げなどの、当技術において知られているプレス加工方法及びプレス加工設備のいずれかを利用して任意の従来の態様において成形される。該特許は、その全体として、ここに参照により本明細書に組み込まれる。
【００７６】
本発明の好ましい実施においては、セグメント１３２〜１３５は、成形表面を有する上方真空型を使用して成形される。図１１を参照すると、例えばセグメント１３２などのセグメント１３２〜１３５の中の１つが、１．００×１０７．８ポアズから５．３６×１０９ポアズの範囲の粘度まで加熱され、下方支持部材１５７の湾曲表面１５６上に設けられる。成形表面を有する上方真空整形型１５８及び支持部材１５７は、互いに対して移動され、例えば上方型１５８が、下表支持部材１５７の方向に移動されて、セグメント１３２を成形表面１５９と接触状態にさせる。上方型１５８の成形表面１５９から真空が引かれて、セグメント１３２を成形する。このプロセスは、残りの３つのセグメント１３３〜１３５を成形して４つの成形セグメント１６０〜１６３を形成するように繰り返される。任意には、これら４つのセグメントは、４つの成形区域を有する成形型を用意することにより、同時に成形することが可能である。
【００７７】
反射コーティング３４及び保護コーティング５３（図２を参照）は、成形セグメント１６０〜１６３の凸状表面に施される。
【００７８】
本発明の好ましい実施においては、バリアコーティング６６は、セグメント１３２〜１３５がガラスシート１２６から切断される前に、平坦状ガラスシート１２６の表面１２４に施される。しかし、本発明は、平坦状セグメント１３２〜１３５又は成形セグメント１６０〜１６３にバリアコーティング６６を施すことを予期する。本発明のこの実施においては、反射コーティング３４及び保護コーティング５４は、成形セグメント１６０〜１６３の凸状表面に施されるが、本発明は、ガラスシートの表面１２４の反対側のガラスシート１２６の表面に、反射コーティング３４及び保護コーティング５３を施すことを予期する。理解されるであろうが、反射コーティング３４及び保護コーティング５４が、セグメント１３２〜１３５が成形される前に施される場合には、反射コーティング３４及び保護コーティング５４は、ガラスセグメント１３２〜１３５を成形する温度に耐えなければならない。任意には、保護コーティング５４は、セグメントが成形された後に施されてもよい。
【００７９】
本発明は、成形ガラス基板１３０を作製するために接合されるセグメント１３２〜１３５のこの個数に限定されず、成形ガラス基板１３０は、２つ、３つ、４つ、５つ、又はそれ以上のセグメントを接合することにより形成することが可能である。今や理解されるであろうが、成形ガラス基板１３０を形成するために接合される成形セグメントの個数が多いほど、成形ガラス基板２８又は１３０における歪みの低減が大きくなる。
【００８０】
図１２及び図１３を参照すると、成形ガラスセグメント１６０〜１６３は、任意の従来的な態様において共に接合される。本発明の非限定的な一実施例においては、セグメント１６０〜１６３は、成形ガラス基板１３０を形成するように共に位置決めされ、一対のリング１６６及び１６８（図１２のみに示される）が、接着剤により反射コーティング３４に固定される。本発明の非限定的な別の実施例においては、リング１６６及び１６８は、成形ガラス基板の凸状表面３２に接合される。その後、接合された成形セグメント１６０〜１６３の凸状表面並びにリング１６６及び１６８は、反射コーティング３４及び保護コーティング５３により任意の従来的な態様において被覆される。本発明のさらに別の非限定的な実施例においては、成形セグメントの側部同士が、接着剤により共に接合され、例えば、接着剤が、図１２に示されるように、成形セグメントの中の隣接し合うもの同士の側部１４０を共に接合し、成形セグメントの中の隣接し合うもの同士の側部１３８を共に接合する。図１０及び図１３に示すように、丸み角１３６は、成形基板１３０の切欠部６４を形成する。
【００８１】
本発明は、平坦状セグメント１３２〜１３５のこれらの次元を導出する態様に限定されない。例えば、おび本発明を限定するものではないが、平坦状セグメントのこれらの次元は、コンピュータプログラムから、及び成形放物面基板を作製し、成形基板を所望の個数のセグメントに切断し、セグメントの側部を測定することから、導出することが可能である。
【００８２】
今や理解されるであろうが、上述の技術の利用により、ガラスにおける歪みが低減され、バリアコーティング６６の座屈及び破損が低減されるが、ガラス中に歪みが残る限り、バリアコーティング６６は、ある程度の座屈及びクラックを有する。前述を鑑みて、本発明は、成形ガラス基板２８（図３を参照）及び成形ガラス基板１２６（図１３を参照）の凹状表面３０となるように指定された平坦状ガラス片７０の複数の選択表面部分を覆うそれぞれ異なる厚さの複数のバリアコーティング６６を設けることにより、バリアコーティング６６の破損及び座屈をさらに低減させることを予期する。以下の説明においては、本発明の実施例は、平坦ガラス片７０から成形される成形ガラス基板２８を形成するために、平坦状ガラス片７０上において実施される。しかし、別様に示さない限り、この説明は、ガラスセグメント１３２〜１３５に対する、又は成形ガラスセグメント１６０〜１６３に対するバリアコーティング６６の設置にも当てはまる。
【００８３】
本発明の第１の非限定的な実施例においては、バリアコーティング６６は、成形ガラス基板２８の凹状表面３０となるように指定された平坦状ガラス片７０の表面６８（図４を参照）を覆う一定の厚さを有する（以降においては「被覆技術第１」と呼ぶ）。本発明の第２の非限定的な実施例においては、成形ガラス基板２８の凹状表面３０における円周方向歪みの変化が、例えば円形閉誕生ガラス片７０の外周部１５０（図４を参照）からの距離が平坦状ガラス片７０の中央部分７９の方向に増大するにつれて増大する厚さなどの、変化する厚さを有するバリアコーティング又はバリア層６６を施す又は蒸着することにより、補償される（以降においては「被覆技術第２」と呼ぶ）。第３の非限定的な実施例においては、成形ガラス基板２８の凹状表面３０における円周方向歪みの変化は、平坦状ガラス片７０の外周部１７０から移行ライン９４の予想位置にかけての第１の一定厚さ（図７を参照）と、移行ライン９４から平坦ガラス片７０の中央部分７９にかけての第２の一定厚さとを有し、バリアコーティングのこの第２の厚さが、バリアコーティングのこの第１の厚さよりも厚い、バリア層６６を施す又は蒸着させることにより、補償される（以降においては「被覆技術第３」と呼ぶ）。
【００８４】
成形ガラス基板２８（図３及び図５Ｂを参照）を作製するためのコーティング厚さの変化は、例えばシールド１７０を使用して、平坦状ガラス片７０の中央部分７９が被覆される際に円周方向圧縮区域１０３（図７を参照）内に位置することが予想されるガラス片７０（図１４を参照）の表面を覆うなど、平坦状片７０の複数区域をマスキングして薄コーティングを得ることによって、実現することが可能である。
【００８５】
被覆技術第１は、平坦状ガラスシート１２６中にセグメント１３２〜１３６の輪郭を切り込む前又は後に、このシートの表面１２４を被覆することにより、セグメント１６０〜１６３を形成するために実施される。被覆技術第２は、セグメント１３２〜１３６が切断ラインにより平坦状ガラスシート１２６中に輪郭設定された後に、又はセグメント１３２〜１３６がガラスシートから取り外された後に、セグメントを被覆することにより、セグメント１６０〜１６３を形成するために実施される。被覆技術第２のためのコーティング６６の厚さは、平坦状端部１４２（図１０を参照）からの距離が丸み角１３６の方向に増大するにつれて、増大する。被覆技術第３は、セグメント１３２〜１３６が切断ラインにより平坦状ガラスシート１２６中に輪郭設定された後に、又はセグメント１３２〜１３６がガラスシートから取り外された後に、セグメントを被覆することにより、セグメント１６０〜１６３を形成するために実施される。被覆技術第３のためのコーティング６６は、平坦状セグメント１３２〜１３６の側部１４４及び１４６から移行ライン９４の予想位置（図７を参照）にかけての第１の一定厚さと、移行ライン９４からセグメント１３２〜１３６の丸み端部１３６にかけての第２の一定厚さとを有するセグメント１３２〜１３５に対して施される。
【００８６】
被覆技術第１のためのバリアコーティング６６は、４０〜１００ｎｍの範囲の、又は８０〜１００ｎｍの範囲の一定厚さを有する。本発明の非限定的な一実施例においては、バリアコーティング６６は、８５原子パーセントのシリコン及び１５原子パーセントのアルミニウムからなる酸化物を含んでいた。８０ｎｍの厚さを有するバリアコーティング６６を、ＭＳＶＤにより平坦状片ガラス７０の表面７２上に蒸着した。このガラスは、２００８年１１月２１日に出願された米国特許出願第１２／２７５，２６４号又は米国特許第５，０３０，５９４号に開示されるタイプのものであった。平坦状ガラス片７０は、４５．１ｃｍ（１７．７５インチ）の直径と、０．０２０重量パーセント未満の総鉄含有量と、電磁スペクトルの可視範囲及びＩＲ範囲における９０％の透過率と、可視範囲及びＩＲ範囲における２％未満の吸光度とを有する、ガラスの円形片であった。平坦状ガラス片７０を、例えば２５秒未満の曲げ時間などにわたり、成形ガラス基板２８を形成するために真空型内で成形した。成形ガラス基板を冷却した後に、成形ガラス基板２８の外周部を、側部３３及び中央穴２８（図３を参照）を成形ガラス基板２８に形成するために、上述のように成形した。反射銀コーティング３４を、成形ガラス基板２８の凸状表面３２を覆うように施して、放物面状成形鏡２２を形成した。
【００８７】
被覆技術第２は、例えばバリアコーティング６６が、好ましくは、しかし本発明を限定するものではないが、平坦状ガラス片７０の外周部１７２における４０ｎｍの厚さから、平坦状ガラス片７０の中央部分７９における８０ｎｍの厚さにまで増大するなど、平坦状ガラス片７０の外周部から中央部分７９の方向への距離が増大するにつれて厚さが増大するバリアコーティング６６を形成する。この態様においては、バリアコーティング６６の厚さは、ガラスにおける円周方向歪みが上昇し、成形ガラス基板２８の凹状表面３０の％幅収縮率が低下して、座屈が減少するにつれて、増大する。成形ガラス基板２８の中央部分８０の方向に移行ライン９４を過ぎると、バリアコーティング６６の厚さは、円周方向張力が増大するにつれて増大する。図１５を参照すると、円周方向張力区域１０４における成形ガラス基板２８の断面が示され、この円周方向張力区域１０４は、移行ライン９４と中央区域８０との間に位置する（図７及び図１５を参照）。バリアコーティング６６は、亀裂１７４を有するが、バリアコーティング６６は、例えば８０ｎｍなど、亀裂１５４がバリアコーティング６６の表面１０８まで延在しないように、十分な厚さである。
【００８８】
被覆技術第３のためのバリアコーティング６６は、平坦状ガラス片７０の外周部１７２から成形ガラス基板２８の移行ライン９４の予想位置にかけての第１の一定厚さと、移行ライン９４から平坦状ガラス片７０の中央部分７９にかけての第２の一定厚さとを有し、バリアコーティング６６の第１の厚さは、バリアコーティング６６の第２の厚さよりも薄い。本発明の非限定的な一実施例においては、バリアコーティング６６の第１の一定厚さは、４０〜６０ｎｍの範囲であり、さらに好ましくは、４０から５０ｎｍの範囲であり、第２の一定厚さは、６０超から１００ｎｍの範囲であり、さらに好ましくは６０超から８０ｎｍの範囲である。この構成により、バリアコーティング６６の座屈は、円周方向圧縮区域１０３において最小限に抑えられ、バリアコーティング６６の厚さは、亀裂１７４がバリアコーティング６６の表面１０８まで延在しないように、円周方向張力区域１０４において十分な厚さとなる。さらに、この構成により、バリアコーティング６６の厚さは、周縁エッジ８４と移行ライン９４との間において、すなわちガラス厚の厚い区域において、比較的薄くなり、バリアコーティング６６の座屈を低減させ、バリアコート６６の厚さは、移行ライン９４と成形ガラス基板２８の底部区域８０との間において、すなわち比較的薄いガラスの区域において比較的厚くなり、この位置においては、座屈は円周方向圧縮区域１０３におけるほど酷くはなく、亀裂１７４が懸念される。理解されるであろうが、本発明は、移行ライン９４の区域におけるこのコーティング厚さの変化に限定されず、コーティング厚さの変化は、漸次的変化又は段階的変化であることも可能である。
【００８９】
今や理解されるであろうが、二次鏡４４が成形基板を備える場合の実例においては、バリアコーティング６６の座屈を防ぐ技術は、成形二次鏡を作成するために実施することが可能である。
【００９０】
本発明の別の実施例は、非限定的にではあるが以下のことを含む。
１．成形ガラス基板２８の凹状表面３０となるように指定された平坦状ガラス片７０の表面６８を覆うバリア層６６及び／又は引っかき抵抗性コーティングと、凸状表面となるように指定された平坦状ガラス片７０の表面７２を覆うバリア層６６（図１６を参照）とを施し、平坦状ガラスシート７０を成形ガラス基板２８に合致するように成形する。その後、反射層３４及び任意には保護コーティング５３が、成形ガラス基板２８の凸状表面３２上のバリア層６６を覆って施される。
２．成形ガラス基板２８の凹状表面３０となるように指定された平坦状ガラス片７０の表面６８を覆うバリア層６６及び／又は引っかき抵抗性コーティングと、平坦状ガラス片７０の凸状表面となるように指定された平坦状ガラス片７０の表面７２を覆うバリア層６６とを施し、表面７２上のバリア層６６を覆って反射コーティング層３４を施し（図１７を参照）、その後平坦状ガラスシート７０を成形ガラス基板２８へと成形する。
３．平坦状ガラス片７０を放物面状成形ガラス基板２８へと成形し、凹状表面３０を覆うバリア層６６及び／又は引っかき抵抗性コーティングと、放物面状成形ガラス基板２８の凸状表面３２を覆う反射コーティング３４とを施す（図１８を参照）。
４．平坦状ガラス片７０を放物面状成形ガラス基板２８へと成形し、凸状表面３２を覆うバリア層６６と、成形ガラス基板２８の凹状表面３０を覆うバリア層及び／又は引っかき抵抗性コーティングとを施し、凸状表面３２を覆う又は凸状表面３２上のバリア層６６を覆う又はバリア層６６上の反射コーティング３４を施す（図１９を参照）。
【００９１】
理解されるであろうが、反射層３４及び／又はバリア層６６及び／又は引っかき抵抗性コーティングが、平坦状ガラス片７０に施され、被覆平坦状ガラスが、例えば上述のように本発明の非限定的な一実施例の実施において加熱され成形される場合には、反射層３４及びバリア層６６及び／又は引っかき抵抗性コーティングは、例えば６４９℃（１２００°Ｆ）を上回るような高温の成形温度に耐えることが可能でなければならない。高温に耐えることが可能な反射コーティングが、当技術において知られており、例えば米国特許第７，３２９，４３３号を参照されたい。該特許は、その全体において、ここに参照により本明細書に組み込まれる。該特許は、高温処理の際に反射層を保護するために反射層上に蒸着される下地膜を開示する。
【００９２】
本発明の好ましい実施においては、バリア層６６は、ＭＳＶＤ設備を利用して施される。当業者には理解されるであろうが、ＭＳＶＤ被覆のためのカソードは、導電性でなければならない。導電性のシリコンカソードを形成するために、例えば５重量パーセント超などのアルミニウムが、シリコンに添加される。しかし、本発明は、バリア層のＭＳＶＤによる設置に限定されず、バリア層を施すための任意の既知の被覆プロセスを、本発明の実施において利用することが可能である。さらに、本発明は、均質のバリア層を有するようには限定されず、本発明は、シリコン及びアルミニウムからなる様々な組成の酸化物を有するバリア層を予期する。例えば、本発明の非限定的な一実施例においては、６０原子重量パーセントのアルミニウム及び４０原子重量パーセントのシリコンからなる酸化物の第１のバリア層が、ガラスの表面に施され８５原子重量パーセントのアルミニウム及び１５原子重量パーセントのシリコンからなる酸化物の第２のバリア層が、第１のバリア層の上に施される。
【００９３】
今や理解されるであろうが、本発明のバリア層６６は、ナトリウムイオンが光起電デバイスの導電性層に損傷を与えるのを防ぐために使用することが可能である。さらに詳細には、及び図２０を参照すると、本発明のバリア層６６を覆う導電性コーティング１８６を有する光起電デバイス１８４が示される。バリア層６６は、ガラスシート１９０の表面１８８に施される。バリア層６６は、ナトリウムイオンがナトリウム化合物の析出物を形成して、この析出物により光電池１８４の導電性コーティング１８６を侵食し損傷を与えるのを防ぐ。
【００９４】
上記において詳細に論じたように、シリコン及びアルミニウムからなる酸化物のバリア層は、ナトリウムイオンがガラスから外に移動するのを防ぐためのバリアを形成するのに加えて、ガラス表面に対する機械的損傷及び化学的損傷を防ぐための保護層をガラスにもたらす。
【００９５】
先述の説明において開示されたコンセプトから逸脱することなく、本発明のこれらの非限定的な実施例を修正することが可能であることが、当業者には容易に理解されよう。したがって、本明細書において詳細に説明される本発明のこれらの特定の非限定的な実施例は、例示的なものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲には、添付の特許請求の範囲及びそのあらゆる均等物の全範囲が与えられるべきである。
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２００９年３月２７日に出願され、「ＡＬＫＡＬＩ ＢＡＲＲＩＥＲ ＬＡＹＥＲ」と題された、米国特許仮出願第６１／１６４，０４７号の利益を主張するものである。出願第６１／１６４，０４７号はその全体として、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、Ａｂｈｉｎａｖ Ｂｈａｎｄａｒｉ、Ｈａｒｒｙ Ｂｕｈａｙ、Ｗｉｌｌｉａｍ Ｒ．Ｓｉｓｋｏｓ、及びＪａｍｅｓ Ｐ．Ｔｈｉｅｌの名義で２０１０年２月１９日に出願され、「ＳＯＬＡＲ ＲＥＦＬＥＣＴＩＮＧ ＭＩＲＲＯＲ ＨＡＶＩＮＧ Ａ ＰＲＯＴＥＣＴＩＶＥ ＣＯＡＴＩＮＧ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＭＡＫＩＮＧ ＳＡＭＥ」と題された、米国特許出願第１２／７０９，０４５号と、Ｊａｍｅｓ Ｐ．Ｔｈｉｅｌの名義で２０１０年２月１９日に出願され、「Ａ ＳＯＬＡＲ ＲＥＦＬＥＣＴＩＮＧ ＭＩＲＲＯＲ ＡＮＤ ＭＥＴＨＯＤ ＯＦ ＭＡＫＩＮＧ ＳＡＭＥ」と題された、米国特許出願第１２／７０９，０９１号との主題に基づくものであり、さらに本出願は、米国特許出願第１２／７０９，０４５号及び米国特許出願第１２／７０９，０９１号の利益を主張するものである。出願第１２／７０９，０４５号及び米国特許出願第１２／７０９，０９１号はそれらの全体として、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
本発明は、例えばアルカリバリア層などの保護コーティングを有する放物面状成形太陽反射ガラス鏡などの太陽反射鏡と、その製造方法とに関し、さらに詳細には、鏡の凹状表面上に例えばナトリウムイオンなどのアルカリイオンが析出するのを防ぐための、鏡の凹状表面上のアルカリバリア層に関する。本発明の好ましいアルカリバリア層は、鏡の凹状表面の摩損を防ぐために、引っかき抵抗性及び耐化学性を有する。
【背景技術】
【０００４】
現在、例えば、及びこの記述に限定しないが、放物面鏡の焦点に配置されるデバイスに太陽光線を反射させるために使用される放物面状成形鏡などの太陽鏡の効率を向上させることなど、太陽熱集積器の効率を高めることが関心を集めている。このデバイスは、一般的には、太陽のエネルギーを例えば電気エネルギーなどの別の形態の利用可能エネルギーへと変換させる技術において知られているタイプのものである。先行技術の別の実施例においては、放物面鏡は、一次鏡であり、この一次鏡は、太陽光線を変換デバイスに反射させるように一次鏡の焦点に対して位置決めされる二次鏡へと太陽光線を反射させる。
【０００５】
一般的には、放物面状成形鏡は、放物面状成形基板を備え、この基板は、この成形基板の凸状表面上に銀コーティングなどの反射表面を有する。この成形基板の好ましい材料は、平坦状ガラスシートを放物面状シート又は放物面状基板に成形する際の歩留まりの高さ、平坦状ガラスシートの製造コストの低さ、並びに成形ガラス基板の表面上に太陽反射コーティングを施す際の歩留まりの高さ及びコストの低さという理由から、ソーダ石灰シリカガラスである。
【０００６】
ソーダ石灰シリカガラスは、太陽反射鏡のための基板について許容し得る材料であるが、このガラスの使用については制約がある。より詳細には、成形プロセスにおいて、平坦状ガラスシートは、６４９℃（華氏（以降においてはＦとも呼ぶ）１２００°）超の温度まで加熱され放物面形状に成形される。このガラスシートの加熱及び成形の際に、ガラスシート中の例えばナトリウムイオンなどのアルカリイオンが、ガラスシートから外部に放散されるか又は溶出する。さらに、例えば長期間にわたる環境への露出など、放物面状成形ガラス基板を太陽エネルギーに対して露出する際に、さらなるナトリウムイオンが、ガラス基板から溶出する。当業者には理解されるであろうが、ガラスからのナトリウムイオンの溶出又は放散は、予期される事態であり、低温ではプロセスが遅くなる。しかし、ガラスの加熱及び／又は太陽エネルギーに対するガラスの長期間にわたる環境的露出は、ガラスからのナトリウムイオンの溶出又は放散を加速させ、ガラスから溶出するナトリウムイオンの量を増加させる。ガラスから溶出するナトリウムイオンは、大気中の水分と反応し、ナトリウムイオンから例えば水酸化ナトリウム及び炭酸ナトリウムなどのナトリウム化合物へと変化する。ナトリウム化合物は、ガラスの表面を食刻するおそれがあり、ガラスの表面上に析出物として堆積するおそれがある。このナトリウム化合物の析出物は、例えば放物面状成形ガラス基板の場合などにはガラスを通過する可視光の透過率を低下させ、成形ガラス基板の凸状表面上の反射コーティングに対する太陽エネルギーの伝達率を低下させ、反射コーティングから反射され成形ガラス基板を通過し成形ガラス基板の凹状表面に向かう太陽エネルギーの伝達率を低下させる。
【０００７】
さらに、当業者には理解されるであろうが、成形ガラス基板の表面は、正反射表面であり、太陽エネルギーは、平行光線としてこのガラス基板の凹状表面に入射する。平行光線は、凹状表面から反射され、反射コーティングから収束光線として反射される。凹状ガラス表面上のナトリウム化合物の析出物は、この正反射表面を非正反射表面又は散乱表面へと変化させ、それによりこの析出物から反射されこの析出物を通過する光線は、一次鏡の焦点から離れるように配向される。本明細書においては、「正反射表面」という用語は、この反射表面に入射する光線が反射角と等しい入射角を有する場合の光反射表面を意味する。本明細書においては、「非正反射表面又は散乱表面」という用語は、この反射表面に入射する光線が反射角とは異なる入射角を有する場合の反射表面を意味する。
【０００８】
ガラスのもう１つの制約は、ガラス表面の引っかきを回避するように注意を払う必要があるということである。ガラス表面上の引っかき傷は、やはり、正反射表面を非正反射表面又は散乱表面へと変えてしまうおそれがある。当業者には理解されるであろうが、反射凹状表面が、正反射表面から非正反射表面又は散乱表面に変化すると、放物面状成形鏡の焦点に入射する反射太陽光線の割合は、低下し、太陽反射鏡の効率を低下させる。
【０００９】
放物面鏡の凹状表面からナトリウム化合物の析出物を除去及び／又は排除するための現行の技術は、この表面を洗浄すること、及び／又は不活性ガスを含む密閉されたチャンバ内に鏡の凹状表面を封入して、ナトリウムイオンが析出物を形成するのを防ぐことを含む。引っかき傷を除去するための現行の技術は、引っかき傷を有するガラスシートの表面をバフ仕上げすることを含む。太陽鏡の表面を正反射表面に維持するためのこれらの技術は全て、非常に費用がかかる。
【００１０】
例えば米国特許第４，２３８，２７６号、米国特許第５，２７０，６１５号、米国特許第５，８３０，２５２号、及び米国特許第６，０２７，７６６号、米国特許出願第０８／５９７３４３号、及び米国特許出願公開第２００７／０２７５２５３Ａ１号などに開示されるバリア層が、当技術において知られている。現行において入手可能なアルカリバリア層及び／又は引っかき抵抗性層の限界の１つは、それらが、ガラス基板の平坦状の又は成形済みの表面に対する使用については有効であるが、例えば放物面鏡の凹状表面などの湾曲表面へと後に成形される平坦状表面に対する使用については有効ではない点である。先行技術においては、バリア層及び／又は引っかき抵抗性層により被覆された基板が、平坦状被覆基板から放物面状成形被覆基板に成形される場合に解決されるべきこの問題についての認識又は記述が、あるにしても殆どない。より詳細には、先行技術においては、被覆されたガラスの輪郭形状が平坦状表面を有するガラス片から凹状表面を有する成形ガラス基板に変化する際の、コーティング中のクラック及び／又はコーティングの座屈の解消についての記述が、あるにしても殆どない。本出願により理解されるように、バリアコーティングが応力を受けると、コーティングは、クラックを生じ、ナトリウムイオンは、大気にさらされ、ガラス基板の表面上にナトリウム化合物の析出物を形成し、及び／又は、バリアコーティング及び／又は引っかき抵抗性コーティングが座屈した場合に、この表面は、正反射表面から非正反射表面又は散乱表面へと変化する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
今や当業者には理解され得るであろうが、引っかき抵抗特性を有することにより、一次鏡及び二次鏡の凹状表面が正反射表面から非正反射表面又は散乱表面へと変化するのを防ぐ、例えばナトリウムイオンバリアコーティングなどのアルカリバリアコーティング又は層を設けることが、有利となる。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、湾曲反射表面を有する太陽反射鏡であって、とりわけ、凸状表面及び反対側の凹状表面を有する透明基板と、凸状表面を覆う反射コーティング及び凹状表面を覆うアルカリバリア層とを備える太陽反射鏡に関する。この反射コーティングは、電磁スペクトルの選択された波長を反射する。
【００１３】
さらに、本発明は、湾曲反射表面を有する太陽反射鏡を製造する方法であって、とりわけ、平坦状透明シートを用意し、このシートを成形して凸状表面及び反対側の凹状表面及び焦点区域を有する成形透明基板を形成し、基板の凸状表面を覆って反射コーティングを施し、基板の凹状表面を覆ってアルカリバリア層を形成することによる製造方法に関する。
【００１４】
さらに、本発明は、とりわけシリコン及びアルミニウムからなる酸化物を含む、アルカリバリアコーティングに関する。
【００１５】
さらに、本発明は、湾曲反射表面を有する太陽反射鏡に関する。この鏡は、とりわけ、複数の透明な成形セグメントと、これらのセグメントを共に保持して、凸状表面及び反対側の凹状表面を有し、焦点区域及び成形基板のこれらの表面の一方を覆う太陽反射コーティングを有する成形透明基板を形成する固定設備とを備え、このコーティングは、成形透明基板の焦点区域の方向に電磁スペクトルの可視波及び赤外波を反射する。
【００１６】
さらに、本発明は、成形太陽反射鏡を製造する方法に関する。この方法は、とりわけ、２つ以上の平坦状透明セグメントを成形して２つ以上の成形透明セグメントを形成することと（この成形透明セグメントはそれぞれ、成形ガラス透明基板の一部（１／（成形透明基板の全セグメント））を含む）、成形透明セグメント同士を共に固定して成形透明基板を形成することと（この成形透明基板はとりわけ凸状表面及び焦点区域を有する反対側の凹状表面を備える）、透明基板の表面の少なくとも１つを覆って反射コーティングを形成することとにより、実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】先行技術の太陽熱集積器のアレイの立面平面図である。
【００１８】
【図２】先行技術の太陽熱集積器の等角図である。
【図２Ａ】図２の太陽熱集積器の凹状表面に入射する太陽光線の拡大図である。
【００１９】
【図３】本発明の太陽鏡を示す、図２の図と同様の図である。
【００２０】
【図４】本発明のコーティングを有するガラス片の等角図である。図４のコーティングは、明瞭化のために一部が取り除かれている。
【００２１】
【図５Ａ】真空成形型の開口端部上に図４のガラス片が取り付けられた、真空成形型の側面立面図である。
【図５Ｂ】真空成形型の内部に本発明の成形ガラス基板が位置する、真空成形方の断面図である。
【００２２】
【図６】成形ガラス基板の外周部における円周方向圧縮歪みのパターンを示す、本発明の成形ガラス基板の立面上面図である。
【００２３】
【図７】とりわけ成形ガラス基板の移行歪みラインを示す、図６の線７−７に沿った図である。
【００２４】
【図８】成形ガラス基板の外周方向引張歪み及び半径方向引張歪みを示す、図７の線８−８に沿った図である。
【００２５】
【図９Ａ】図４に図示されるガラス片の１つのセグメントの等角図である。
【図９Ｂ】ガラス片が成形ガラス基板に成形された後の、図９Ａに図示されるセグメントの等角図である。コーティングは、山及び谷を有する。
【図９Ｃ】本発明の教示により作製された成形ガラス基板の１つのセグメントを示す、図９Ｂの図と同様の図である。コーティングは、山及び谷の数が減り、山の高さが低くなり、谷の深さが浅くなっている。
【００２６】
【図１０】被覆されたガラスを複数セグメントに切断することを含む、本発明の成形太陽鏡を作成するための本発明の別の実施例を示す、図４の図と同様の図である。
【００２７】
【図１１】図１０の被覆されたガラスから切断された複数のセグメントを成形するために、本発明の実施において使用し得る、ガラスシートプレス加工装置の等角上面図である。
【００２８】
【図１２】成形ガラスセグメント同士を接合することにより作製される、本発明の成形太陽鏡の上面図である。
【００２９】
【図１３】成形されたガラスセグメントにより作製される、本発明の成形太陽鏡を示す、図３と同様の図である。
【００３０】
【図１４】円形ガラス片を覆うコーティングシールドを示す、図４と同様の図である。
【００３１】
【図１５】移行歪みラインと成形ガラス基板の底部との間の位置における、成形ガラス基板の立面断面上面図である。この図は、成形ガラス基板の外周方向張力区域及び半径方向張力区域中の亀裂を示す。コーティングの陰影線は、明瞭化のために図示しない。
【００３２】
【図１６】ガラス片の両方の表面上に本発明のバリアコーティング及び／又は引っかき抵抗性コーティングを有する、図４の平坦状ガラス片の複数セクションの断面側面図である。
【図１７】ガラス片の両方の表面上に本発明のバリアコーティング及び／又は引っかき抵抗性コーティングを有し、さらに任意にはガラス片の一方の方面を覆う反射表面を有する、図４の平坦状ガラス片の複数セクションの断面側面図である。
【図１８】ガラス片の一方の表面上に本発明のバリアコーティング及び／又は引っかき抵抗性コーティングを有し、さらに任意にはガラス片の一方の方面を覆う反射表面を有する、図４の平坦状ガラス片の複数セクションの断面側面図である。
【図１９】ガラス片の両方の表面上に本発明のバリアコーティング及び／又は引っかき抵抗性コーティングを有し、さらに任意にはガラス片の一方の方面を覆う反射表面を有する、図４の平坦状ガラス片の複数セクションの断面側面図である。
【００３３】
【図２０】本発明のバリア層を有する光電池の１つのセクションの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下の記述において、「内方」、「外方」、「左」、「右」、「上」、「下」、「水平方向」、及び「垂直方向」等々の空間又は方向に関する用語は、図面内に示される本発明に関するものである。しかし、本発明は様々な代替的配向をとることが可能であり、したがってかかる用語は限定的なものとして見なされるべきではないことを理解されたい。さらに、本明細書及び特許請求の範囲において用いられる、次元及び物理的特徴等々を表す全ての数字は、全ての事例において、「約」という用語で修飾されるものとして理解されたい。したがって、別様に示唆しない限り、以下の明細書及び特許請求の範囲において示される数値は、本発明によって得ようとする所望の特性に応じて変動することが可能である。少なくとも、及び特許請求の範囲の均等論の適用を制限しようと企図するものとしてではなく、各数値パラメータは、報告された有効桁数を鑑みて、及び通常の丸め技法の適用により、少なくとも解釈されるべきである。さらに、本明細書において開示される全ての範囲は、その中に含まれるあらゆる部分範囲を包含するように理解されたい。例えば、「１から１０」と述べられた範囲は、最低値１と最大値１０との間の（及びそれらを含む）あらゆる部分範囲を、すなわち、例えば１から６．７、又は３．２から８．１、又は５．５から１０などの、最低値１以上で始まり最大値１０以下で終わるあらゆる部分範囲を含むように見なされるべきである。さらに、本明細書においては、「〜を覆って施される」又は「〜を覆って設けられる」という表現は、上に施されるか、若しくは上に設けられることを意味するが、必ずしも表面接触状態にあるものではない。例えば、基板又は基板表面「を覆って施された」材料は、蒸着される材料と基板又は基板表面との間に位置する同一の又は異なる組成の１つ又は複数の材料が存在することを除外するものではない。
【００３５】
本発明の複数の非限定的な実施例を論じる前に、本発明は、その適用において、本明細書に示され論じられる特定の非限定的な実施例の詳細に限定されず、なぜならば本発明は、他の実施例が可能であるためであることを理解されたい。さらに、本発明を論じるために本明細書において使用される術語は、説明を目的とするものであり、限定を目的とするものではない。さらに、別様に示唆しない限り、以下の記述において、同様の数字は、同様の要素を指す。
【００３６】
本発明のバリアコーティング又はバリア層は、以下において詳細に論じられるシリコン／アルミニウム酸化物コーティングである。また、本発明のこのシリコン／アルミニウム酸化物コーティングは、例えば引っかき傷などの機械的損傷、及び例えば７〜１４の範囲の、特に９〜１４の範囲のｐＨを有する材料による化学腐食などの化学的損傷に対する保護をもたらす。本発明のこのコーティングのバリア特性に関する以下の記述は、別様に示さない限り、本発明のコーティングの引っかき抵抗特性にも当てはまる。これに関連して、５０ナノメートル（以降においては「ｎｍ」とも表す）未満のコーティング厚さでは、本発明のシリコン／アルミニウム酸化物コーティングは、機械的損傷及び化学的損傷に対する抵抗性を失う。
【００３７】
説明を明瞭にするために、「アルカリバリア層又はアルカリバリアコーティング」及び「ナトリウムイオンバリア層又はナトリウムイオンバリアコーティング」という用語は、この層又はコーティングが覆うように又は上に施される表面上へのアルカリ析出物又はナトリウム析出物の形成を防ぐ又は制限するためのバリアとして作用し、任意にはこの表面に対する機械的損傷及び／又は化学的損傷を防ぐ又は制限する抵抗性を有する、層又はコーティングを意味する。「保護層又は保護コーティング」は、この層又はコーティングが覆うように又は上に施される表面に対する機械的損傷及び／又は化学的損傷を防ぐ又は制限する抵抗性を有し、及び／又は、この表面上へのアルカリ析出物又はナトリウム析出物の形成を制限することが可能な、層又はコーティングを意味する。
【００３８】
基板表面を覆って又は上に、アルカリイオンに対するバリアである（例えば、ナトリウムイオンが大気中の水分と反応するのを防ぎ、ナトリウムイオンが例えば上述のようにガラスの表面上に析出する化合物である水酸化ナトリウム及び炭酸ナトリウムなどのナトリウム化合物へと転化するのを防ぐ）コーティング又は層を施すために、マグネトロンスパッタリング真空蒸着（以降においては「ＭＳＶＤ」とも呼ぶ）被覆プロセスを利用する、本発明の非限定的な実施例を論じる。理解されるであろうが、本発明は、この被覆プロセスに限定されず、被覆プロセスは、ガラス表面の上に又はそれを覆って、例えばナトリウムイオンなどのアルカリイオンのバリア膜又はバリア層を施すか又は被覆する任意の被覆プロセスであることが可能である。
【００３９】
以下の説明は、アルカリイオンバリアコーティング又はアルカリイオンバリア層を施す非限定的な実施例を対象とする。別様に示さない限り、この説明は、引っかき抵抗性コーティング又は引っかき抵抗性層にも当てはまる。
【００４０】
理解されるであろうが、ガラス基板又はガラス片は、本発明を限定するものではなく、ガラスは、任意の組成からなるガラスであることが可能である。ガラスは、透明ガラス又は着色ガラスであることが可能であり、及び／又は、ガラスは、焼きなましガラス、熱強化ガラス、又は強化ガラスであることが可能である。ガラス片又はガラス基板は、任意の形状、厚さ、及びサイズを有することが可能である。本発明の非限定的な実施例は、太陽反射鏡に関連する実施例として提示される。しかし、本発明は、太陽反射鏡に限定されず、工業用窓及び家庭用窓、ガラス製シャワードア、空中機、宇宙機、陸上機、及び水中機のための透明材料、被覆ボトル、薄膜光起電アプリケーションのための被覆ガラス、曇止め型商業用冷蔵庫のための電熱ガラス、並びに家具用途のガラスの製造における実施が可能である。
【００４１】
以下の記述においては、成形太陽反射鏡は、放物面状成形反射鏡と呼ばれるが、本発明は、これに限定されず、別様に示さない限り、例えば、しかし本発明に限定されない、放物面状成形鏡及び球面状成形鏡などの、湾曲反射表面及び焦点又は焦点区域を有する任意の鏡に関して実施することが可能である。「焦点」及び「焦点区域」は、太陽光線の８０％超がこの鏡収束部から反射される位置として定義される。「焦点区域」のサイズ及び位置は、本発明を限定するものではなく、本発明の非限定的な一実施例においては、焦点区域は、鏡の反射区域の５分の１（１／５）未満である。
【００４２】
図１には、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するための先行技術の成形太陽熱集積器２０（図２を参照）のアレイ１８を示す。本発明は、このアレイ１８における太陽熱集積器２０の接合態様に限定されず、当技術において知られているどのような技術を使用して太陽熱集積器２０をアレイ１８へと接合することも可能である。さらに、本発明は、このアレイ１８中の太陽熱集積器２０の個数に限定されず、例えば、本発明は、１つの太陽熱集積器２０において実施することも、並びに２つ、３つ、５つ、１０個、２０個、５０個超、及び任意の個数の太陽熱集積器の組合せからなるアレイにおいて実施することも可能である。さらに、本発明は、太陽熱集積器２０のアレイ１８が任意の従来的な態様で固定位置に取り付けられること、又は、太陽熱集積器２０のアレイ１８が任意の従来的な態様で太陽エネルギーに対する太陽熱集積器の露出を最大化するために太陽の経路に倣うように取り付けられることが予期される。太陽熱集積器２０はそれぞれ、太陽エネルギーが例えば電気エネルギー又は熱などの代替エネルギー源に変換される特定の区域に太陽エネルギーを向かわせるための、同一の又は異なる設計を有することが可能である。
【００４３】
図２を参照すると、太陽熱集積器２０はそれぞれ、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するためのデバイス２６上に太陽エネルギーを集めるための、例えば放物面状成形鏡２２（本明細書においては「一次鏡」とも呼ぶ）などの成形反射鏡を備える。放物面状成形鏡２２は、放物面状成形ガラス基板２８を備える。このガラス基板２８は、好ましくは、０．０２０重量パーセント未満の総鉄含有量と、電磁スペクトルの例えば３５０から７７０ナノメートル（「ｎｍ」）などの可視範囲における、及び電磁スペクトルの例えば７７０ｎｍ超から２１５０ｎｍなどの赤外（「ＩＲ」）領域における９０％の透過率と、例えば可視範囲及びＩＲ範囲における２％未満などの低い吸光率とを有する。前述の光学特性を有するガラスは、２００８年１１月２１日に出願された米国特許出願第１２／２７５，２６４号、及び米国特許第５，０３０，５９４号に開示され、該文献は、その全体として、参照により本明細書に組み込まれる。ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．が、ＳＴＡＲＰＨＩＲＥ及びＳＯＬＡＲＰＨＩＲＥ ＰＶという商標の下に、上述の特性を有するガラスを販売している。成形ガラス基板２８は、凹状表面３０と、反対側の凸状表面３２とを有する。成形ガラス基板２８の外周部は、側部３３を形成するように形状設定される。図１に図示されるように、隣接し合う太陽熱集積器２０同士の側部３３は、反射表面による所与面積の収斂度を最大化するために、互いに接触する。反射コーティング、反射層、又は反射膜３４（図２に明瞭に示す）が、成形ガラス基板２８の凸状表面３２を覆って、及び好ましくは凸状表面３２の上に位置する。反射膜３４は、例えば、しかし非限定的には、銀、アルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、又は金などの、金属であることが可能である。通常は、反射膜３４は、銀である。
【００４４】
引き続き図２を参照すると、光線３６で表される平行な太陽エネルギー光線が、凹状表面３０に入射する。光線３６の部分３７が、凹状表面３０から変換デバイス２６に反射され、部分３８が、凹状表面３０を通過し、成形ガラス基板２８を通過し、反射光線４３（図２Ａを参照）として反射膜３４の表面４２から反射されて成形ガラス基板２８を通過して変換デバイス２６に戻る。これらの太陽エネルギー光線は、図２においては、明瞭化及び単純化のために、凹状表面３０に入射する無数の平行な太陽エネルギー光線の代わりに２つの光線３６として示される。さらに、当業者には理解されるであろうが、成形ガラス基板２８の凹状表面３０と凸状表面３２との間には、太陽光線の反射がある。しかし、透明基板に入射し、この透明基板を通過する太陽エネルギー光線の透過、吸光、及び反射の詳細な説明は、当技術においてはよく知られるところのものであり、さらなる説明は不要であろう。
【００４５】
図１及び図２に図示される実施例においては、変換デバイス２６は、放物面状成形鏡すなわち一次鏡２２の焦点に対して位置決めされた成形二次鏡４４と、一次鏡４４の焦点区域に位置する光学ロッドすなわち光バー４６（図２に明瞭に示す）と備える。マルチ接合太陽電池４８が、光バー４６の端部５０に位置決めされる。この構成により、反射光線３７及び４３（図２Ａを参照）は、二次鏡４４に入射し、二次鏡は、光線３７及び４３を光バー４６の端部５２に反射する（図２に明瞭に示す）。光線３７及び４３は、光バー４６を通過し、光バー４６の端部５０から出て、太陽エネルギーを電気エネルギーに変換するための太陽電池４８に入射する。当業者には理解されるであろうが、太陽電池４８を一次鏡２２の焦点に位置決めして、二次鏡４４を省くことが可能である。
【００４６】
本発明は、この二次鏡４４の形状に限定しない。さらに詳細には、本発明を実施する際の二次鏡は、好ましくは、平坦状の反射表面を有する。本発明の実施において、二次鏡は、例えば銀被覆表面などの太陽反射被覆表面を有する平坦ガラスの円形片であった。しかし、本発明は、凹状表面及び凸状表面と、例えば凸状表面などの少なくとも１つの表面上の反射コーティングとを有する成形二次鏡を使用して実施することも可能である。
【００４７】
図１を参照すると、カバー６０（図１の左上側の隅に部分的に示す）が、太陽熱集積器のアレイを覆って支持されて、太陽熱集積器２０の放物面状成形鏡２２の凹状表面３０上に埃及び水が付着するのを防ぐ。当技術において知られているように、カバー６０は、電磁スケールの可視波長範囲及びＩＲ波長範囲に対する透過性を有する。任意には、一次鏡２２の成形ガラス基板２８は、光バー４６及び太陽電池４８へのアクセスを与えるために、ガラス成形基板２８の底部に切欠部６４（図２に明瞭に示す）を有する。
【００４８】
「背景技術」と題する章において上述したように、現行において入手可能な太陽熱集積器の１つの限界は、一次鏡２２及び二次鏡４４のためのソーダ石灰シリカガラス基板の使用である。このガラス基板は、通常は、例えば米国特許第３，３３３，９３６号及び米国特許第４，４０２，７２２号に開示されるガラス製造プロセスなどのフロートガラスプロセスにより製造された、連続ガラスリボンから切断されたカットガラス片である。該特許は、それらの全体として、ここに参照により本明細書に組み込まれる。当技術においてよく知られているように、ソーダ石灰シリカガラスは、ナトリウムイオンを含む。例えば一次鏡２２に衝突する太陽光線３６などに対する長期間にわたる環境露出により、成形ガラス基板２８は加熱され、放物面状成形基板２８を形成するためのガラスの加熱により、ナトリウムイオンは、成形ガラス基板２８から外に放散する又は溶出するエネルギーを与えられる。表面３０及び３２にて成形ガラス基板２８から溶出するナトリウムイオンは、大気中の水分と反応し、ナトリウムイオンを例えば水酸化ナトリウム及び炭酸ナトリウムなどのナトリウム化合物へと転化する。これらのナトリウム化合物は、成形ガラス基板２８の表面上に析出物として堆積する。成形ガラス基板２８の凹状表面３０上のナトリウム化合物の析出物は、成形ガラス基板２８の可視光透過率を低下させ、ナトリウム化合物の析出物を有する凹状表面３０部分を非正反射表面又は散乱表面へと変化させ、それにより反射光線３７及び４３は、一次鏡２２の焦点から離れるように、又は二次鏡４４から離れるように配向される。凸状表面は、反射コーティング３４及び反射コーティングを覆う保護プラスチックコーティング又は保護プラスチック層５３（図２にのみ示す）を有するため、一次鏡２２の凸状表面３２上には、ナトリウム化合物の析出物は存在にしても最小限に抑えられる。当技術において知られているように、保護コーティング５３は、環境から反射コーティング３４を保護し、本発明の実施においては、保護コーティング５３は、ガラス基板２８の凸状表面３２に位置するナトリウムイオンが、環境と反応してナトリウム析出物を形成するのを制限する。反射コーティング３４のための保護コーティング５３は、ナトリウム化合物の析出物の形成を防ぐが、本発明は、ガラス基板２８の凸状表面３２上における本発明の実施を企図する。今や理解されるであろうが、ソーダ石灰シリカガラスから作成される二次鏡４４は、二次鏡上のナトリウム化合物の析出物により一次鏡２２からの反射光線が光ロッド４６から離れるように配向される点を除き、一次鏡２２と同一の欠点を有する可能性がある。
【００４９】
図３を参照すると、本発明の非限定的な一実施例においては、一次鏡２２の成形ガラス基板２８の凹状表面３０は、ナトリウムバリアコーティング又はナトリウムバリア層又はナトリウムバリア膜６６を有する。
【００５０】
図４を参照すると、ナトリウムバリアコーティング６６は、円形形状平坦ガラス片７０の表面６８を覆って、及び好ましくはこの表面６８上に施される。ガラス片７０の表面６８は、成形ガラス基板２８の凹状表面３０となるように指定される。本発明の実施において、バリア層６６は、好ましくは、電磁波の可視スペクトル及びＩＲスペクトルの９０％超を透過させ、さらに好ましくは９５％超を透過させ、最も好ましくは１００％を透過させる。バリア層６６は、好ましくは、例えばソーダ石灰シリカガラスについては６６０℃（華氏１２２０°Ｆ）を上回る温度などの、ガラスの成形温度又は曲げ温度を上回る温度に耐えることが可能である。さらに、バリア層６６は、好ましくは、ガラス片７０を成形する際に、例えばナトリウムイオンなどのアルカリイオンがバリアコーティング６６中のクラックを介して移動することが不可能となり、座屈により光線３７及び４３が放物面状成形鏡２２の焦点から著しく逸れなくなる程度まで、クラック及び／又は座屈を生じない。バリアコーティング６６中のクラック及びバリアコーティング６６の座屈の説明は、以下においてさらに詳細に示す。
【００５１】
本発明の非限定的な一実施例においては、円形平坦状ガラス片７０は、４５．７２ｃｍ（１８インチ）の直径及び２．１ｍｍ（０．０８３インチ）の厚さを有した。８５原子パーセントのシリコン及び１５原子パーセントのアルミニウムからなる酸化物の８００オングストローム厚のバリアコーティング６６を、ＭＳＶＤ被覆プロセスにより（成形ガラス基板２８の凹状表面３０となるように指定した）ガラス片７０の表面６８上に蒸着した。成形ガラス基板２８の凸状表面３２となるように指定したコーティングガラス片の表面７２を、真空成形型７６の開口端部７４上に配置した（図５Ａを参照）。ガラス片７０及び型７６を炉（図示せず）内で加熱して、ガラス片を６６０℃（１２２０°Ｆ）まで加熱した。この被覆ガラス片７０及び真空型７６を、任意の通常の態様で均一に加熱した。被覆ガラス片７０及び真空型７６を６６０℃（１２２０°Ｆ）まで加熱した後に、相互離間された穴７７を介して型７６の内部７８から空気を排出して、真空型７６の内部に加熱されたガラス片７０を押し込み、それによりコーティング６６を有する成形ガラス基板２８を作製した（図５Ｂを参照）。この加熱された成型ガラス基板を制御自在な態様で冷却して、成形ガラス基板を焼きなました。理解されるであろうが、本発明は、ガラス片７０及び真空型７６をそれぞれ別個に加熱し、その後真空型７６の開口端部７４上にガラス片７０を配置し、上述のようにガラス片７０を成形することを予期する。ガラスを加熱するための、真空型内においてガラスを成形するための、並びにガラス及び被覆ガラスを焼きなますためのプロセス及び設備は、当技術においてよく知られており、詳細な説明は不要であろう。
【００５２】
成形プロセスの際に、平坦状ガラス片７０（図４を参照）が、真空型７６の内部７８内に付勢されるか又は引き込まれるので、平坦状ガラス片７０の中央部分７９は、伸張される。この伸張の結果、成形ガラス基板２８の底部区域８０（図５Ｂを参照）（図４のガラス片７０の中央部分７９及び図３の穴６４に相当する）の厚さは、平坦状ガラス片７０の中央部分７９（図４を参照）の厚さの８０％となり、成形ガラス基板２８の周縁エッジ８１（図５Ｂを参照）の厚さは、平坦状ガラス片７０の周縁エッジ８２（図４を参照）の厚さの１０５％となる。理解されるであろうが、成形ガラス基板２８の周縁エッジ８１は、大きく歪まされ、光学的歪みを有する。本発明の実施においては、非限定的なことではあるが、成形ガラス基板２８のセグメント８３（図５Ｂを参照）を切除して、大きく歪まされ光学的に歪まされたガラスの部分を除去し、隣接し合う成形太陽鏡２０の側部３３同士をアレイ１８において示されるように互いに当接するように位置決めした（図１を参照）。本発明のこの実施においては、本発明を限定するものではないが、周縁エッジ８４から成形ガラス基板２８の底部８０（図５Ｂを参照）の方向に約５．０８ｃｍ（２インチ）のセクションを切除した。成形ガラス基板の周縁エッジのさらなる部分を除去して、成形ガラス基板２８の側部３３（図３を参照）を形成した。切欠部又は穴６４（図３を参照）を、成形ガラス基板２８の底部区域８０（図５Ｂを参照）中に切り込んだ。その後、例えば銀層３４などの反射コーティングを、成形ガラス基板２８の凸状表面３２を覆うように施し（図３を参照）、保護膜５３（図２を参照）を、反射コーティング３４上に施した。
【００５３】
理解されるように、本発明は、成形ガラス基板２８の底部区域８０（図５Ｂを参照）中に穴６４を切り込み、成形ガラス基板の周縁エッジ２４を切除するこのプロセスに限定されず、又は反射コーティング３４及び成形ガラス基板２８の凸状表面３２を覆う保護コーティング５３を施すこの被覆プロセスに限定されず、当技術において知られている任意の切断技術及び／又は被覆技術を、本発明の実施において利用することが可能である。
【００５４】
６４９〜７０４℃（１２００〜１３００°Ｆ）の範囲の温度では、ガラス片７０は、加熱軟化されるか、又は粘性であり、その一方で、例えばアルミニウム及びシリコンの酸化物などの本発明のバリアコーティング６６は、溶解しにくい材料であり、６４９〜７０４℃（１２００〜１３００°Ｆ）の範囲の温度では次元的に安定したままとなる。本明細書においては、「次元的に安定した」という表現は、ガラス片の加熱中及び／又は加熱後のコーティングの物理的次元が、±５％を越えて、好ましくは±２％を超えて変化しないことを意味する。平坦状ガラス片７０を成形ガラス基板２８に成形する際に、図６〜図８に図示される歪みパターンが、成形ガラス基板２８において生じる。図６〜図８を参照すると、必要に応じて、数字９０により示される半径方向張力歪みが、成形ガラス基板の底部部分に存在し（図８を参照）、数字９２により示される円周方向圧縮歪みが、成形ガラス基板２８の外周部８４に存在する。バリアコーティング６６は、ガラス基板の凹状表面に接着されることにより、これらの応力を受ける。成形ガラス基板２８の外周部８４からの距離が、成形ガラス基板２８の底部区域８０の方向に増大する際に（図７を参照）、半径方向張力歪み９０は、ほぼ同一のまま留まり、円周方向圧縮歪み９２は、「移行ライン」として指定され、図７において数字９４が割り当てられる位置まで縮小する。この位置においては、数字１０２を割り当てられた円周方向張力歪み（図８を参照）が、ガラス中に生じ始め、半径方向張力歪み９０（図８を参照）は、ガラス中に存在している。例えば１８インチ（４５．７２ｃｍ）の直径及び０．０８３インチ（２．１ｍｍ）の厚さを有する平坦状ガラス片７０から作製された成形ガラス基板２８などの、論点となっている成形ガラス基板２８については、移行ライン９４が、平坦状ガラス片７０の中心から、すなわち中央部分７９の中心から約３インチ（７．６２ｃｍ）である平坦状ガラス片７０上の位置に相当する、成形ガラス基板２８上の位置にある。移行ライン９４から成形ガラス基板２８の底部区域８０の方向への距離が、増大すると、成形ガラス基板は、数字１０２を割り当てられた円周方向張力歪みが増大し、半径方向張力歪み９０を有する（図８を参照）。
【００５５】
当業者には理解されるであろうが、成形ガラス基板２８におけるこれらの歪みは、任意の従来的な態様において測定することが可能である。本発明のこの実施においては、論点となっている成形ガラス片２８のこれらの歪みは、ＡＮＳＹＳ有限要素コンピュータプログラムを利用して計算した。
【００５６】
成形ガラス基板２８の円周方向圧縮区域１０３、すなわち成形ガラス基板２８の外周部８４と移行ライン９４との間の区域におけるナトリウムバリアコーティング６６（図７を参照）は、ガラス中の圧縮歪みに対して垂直な半径方向への座屈を有するのが認められた。移行ライン９４の位置では、バリアコーティング６６は、複数の半径方向クラックからなる区域を有するのが認められた。成形ガラス基板２８の円周方向張力区域１０４、すなわち成形ガラス基板２８の移行ライン９４と底部区域８０との間の区域（図７を参照）においては、バリアコーティング６６は、小さなランダムな亀裂又はクラックを有するのが認められた。
【００５７】
上述のように、これらの最大圧縮応力は、成形ガラス基板２８の周縁エッジ部分８１に位置し（図５Ｂ及び図７を参照）、バリアコーティング６６の最大座屈は、周縁エッジ部分８１に生じることが予想される。さらに、初めに成形されたガラス基板２８の周縁エッジ部分８１上に衝突する太陽光線の中の非常に少量が、成形ガラス基板２８の焦点又は焦点区域に配向されることが認められている。前述を鑑みて、周縁エッジ８４から初めに成形されるガラス基板の底部区域８０の中心までの距離の１０〜１５％に相当する距離だけ成形ガラス基板２８の周縁エッジ８４から延在する、初めに成形されるガラス基板２８の周縁エッジ部分８１を、除去した。本発明の非限定的な一実施例においては、１８インチ（４５．７２ｃｍ）の直径を有する平坦状ガラス片７０から成形される成形ガラス基板２８について、周縁エッジ８４から成形ガラス基板の底部８０（図５Ｂを参照）の方向に約２インチ（５．０８ｃｍ）のセクションを切除して、大きく歪みを受け光学的な歪みのあるガラスの部分を除去した。成形ガラス基板の周縁エッジのさらなる部分を除去して、成形ガラス基板２８の側部３３（図３を参照）を形成した。
【００５８】
次に、バリアコーティング６６中の亀裂及び／又はクラックにより生じる、観察された及び／又は予想される欠陥、並びにバリアコーティングの座屈により生じる、観察された及び／又は予想される欠陥について説明する。バリアコーティング６６の厚さにわたって延在するクラック又は亀裂により、大気中の水分及びガラスから溶出するナトリウムイオンのための通路が与えられ、それによってこれらの水分及びナトリウムイオンが相互に作用してナトリウム化合物の析出物を形成し、この析出物が、バリアコーティング６６の表面１０８上に（図７を参照）、及び／又はバリアコーティング６６と成形ガラス基板２８の凹状表面３０との間に堆積するおそれがあることが予想される。バリアコーティング６６の表面１０８上のナトリウム化合物は、バリアコーティング６６の正反射表面を非正反射表面又は散乱表面へと変化させるおそれがあり、バリアコーティング６６と凸状表面３０との間のナトリウム化合物の析出物により、バリアコーティング６６の剥離が生じるおそれがある。
【００５９】
座屈の欠陥は、正反射表面から非正反射表面又は散乱表面へとバリアコーティング６６の表面１０８を変化させるおそれがあり、座屈が酷い事例においては、バリアコーティング中にクラックをさらに生じさせるおそれがある。次に、バリアコーティング６６を対象として説明するが、この説明は、別様に示さない限り、バリアコーティングの引っかき抵抗特性（上述の）にも当てはまる。
【００６０】
図９Ａ〜図９Ｃを参照すると、必要に応じて、円周方向圧縮１０３（図７を参照）の区域内に位置することが予想されるガラス片７０のセグメント１１０上のバリアコーティング６６（図９Ａ）は、側部１１２と１１３との間のある長さと、側部１１６と１１７との間のある幅とを有する。ガラス片７０が、成形ガラス基板２８に成形された後では、平坦状ガラス片７０のセグメント１１０は、成形ガラス基板２８のセグメント１１８に対応する。成形ガラス基板２８のセグメント１１８の凸状表面３２は、セグメント１１８の側部１１２と１１３との間のある長さを有し、この長さは、平坦状ガラス片７０のセグメント１１０の側部１１２と１１３との間の長さよりも若干大きく、成形ガラス基板２８のセグメント１１８の凸状表面３２は、セグメント１１８の側部１１６と１１７との間にある幅を有し、この幅は、セグメント１１８の側部１１６と１１７との間の平坦ガラス片７０のセグメント１１０の幅よりも小さい。成形ガラス基板２８のセグメント１１０の凹状表面３０は、セグメント１１８の側部１１２と１１３との間にある長さを有し、この長さは、平坦状ガラス片７０のセグメント１１０の側部１１２と１１３との間の長さよりも若干大きく、成形ガラス基板２８のセグメント１１８の凹状表面３０は、セグメント１１８の側部１１６と１１７との間にある幅を有し、この幅は、セグメント１１８の側部１１６と１１７との間の平坦状ガラス片７０の幅よりも小さい。
【００６１】
セグメント１１８の側部１１２と１１３との間の凸状表面３２の長さと凹状表面３０の長さとの間の増大量の差は、小さい。セグメント１１８の側部１１６と１１７との間の凹状表面３０の幅との間の減少量の差は、セグメント１１８の凹状表面の長さと凸状表面の長さとの間の差よりも大きい。例示的なものとして、及び本発明を限定するものではないが、セグメント１１０の側部１１２と１１３との間の、並びにセグメント１１８の側部１１２と１１３との間の測定拡張率は、凹状側及び凸状側の両方について２〜６％であった。成形ガラス基板２８の外周部のセグメント１１０の側部１１６と１１８との間の、並びにセグメント１１８の側部１１６と１１８との間の収縮率は、１４％であり、凹状側３０は、１４％の収縮率を有し、凸状側３２は、１３％の収縮率を有した。成形ガラス基板２８の底部８０では、凸状側及び凹状側についての伸び率は、それぞれ５％及び４％であった。
【００６２】
他方では、バリアコーティング６６の長さ及び幅は、同一に留まり、一般的には歪みと呼ばれる、平坦状ガラス片７０の対応する幅と比較した場合の成形ガラス基板２８の凹状表面及び凸状表面の幅の縮小により、座屈する。より詳細には、ガラスは、成形プロセスの間は粘性であり、バリアコーティング６６の座屈は、成形ガラス基板２８の凹状表面３０の輪郭外形を、例えば波状表面（図９Ｂを参照）などの襞１２０を有する表面へと変化させることにより、平坦状ガラス片７０の表面７２の幅の縮小に応じる。これらの襞１２０は、バリアコーティング６６の表面１０８及び成形ガラス基板２８の凹状表面３０を、図９Ａの正反射表面から図９Ｂの非正反射表面又は散乱表面へと変化させる。第１の実例（図９Ｂ）にいては、バリアコーティング６６の厚さが増大し、例えばバリアコーティングが１６０ナノメートル（「ｎｍ」）の厚さまで増大し、その一方で平坦状ガラス片の幅の収縮量が同一のままに留まると、襞１２０の個数及び襞１２０の高さが増大し、散乱される反射太陽光線３７及び４３（図２及び図２Ａを参照）の割合が上昇する。第２の実例（図９Ｃ）においては、バリアコーティング６６の厚さが増大し、例えばバリアコーティング６６が６０ｎｍの厚さまで増大し、その一方で平坦状ガラス片７０の収縮量が同一のままに留まると、この第２の実例（図９Ｃ）における襞１２０の個数及び襞の高さは、第１の実例（図９Ｂを参照）における襞１２０の個数及び襞１２０の高さを下回り、散乱される反射太陽光線３７及び４３（図２及び図２Ａを参照）の割合が低下する。上述のように、円周方向圧縮の区域１０３（図７を参照）は、成形ガラス基板２８の外周部８４からの距離が増大する（図６〜図８を参照）ことにより、縮小し、したがって、成形ガラス基板２８の凹状表面３０の円周方向幅の収縮率は、成形ガラス基板２８の外周部８４からの距離が増大することにより、低下し、バリアコーティング６６の厚さは、襞１２の個数及び襞１２０の幅（図９Ｂ及び図９Ｃを参照）の増大を伴うことなく、増大され得る。
【００６３】
本発明の非限定的な一実施例においては、バリアコーティング６６の厚さは、ナトリウムバリア特性を有し、座屈を最小限に抑えるように、選択される。より詳細には、バリアコーティング６６の最小厚さは、ナトリウムイオンが大気中の水分と反応してナトリウムイオンをナトリウム化合物の析出物へと転化させるのを防ぐように、及び座屈を最小限に抑えるように、選択される。当業者には理解されるであろうが、ナトリウムイオンがガラスから外部に移動する現象は、放散プロセスであり、本発明においては、注目のパラメータは、ガラス中に存在するナトリウムイオンの量である。放散率、例えばナトリウムイオンなどのアルカリイオンのサイズ、及びナトリウムイオンを成形ガラス基板２８の表面まで追いやるエネルギーは、太陽の利用が例えば３０年などの長期間にわたる利用であることから、本説明に関連するものとは見なされない。
【００６４】
前述に基づき、ガラス中のアルカリイオン又はナトリウムイオンの量は、ガラス組成とガラス片の厚さとの関数となり、例えば、ガラス片７０の又は成形ガラス基板２８の厚さが増大すると、ガラス片中のナトリウムイオンの個数は増加し、バリアコーティングの厚さ及び／又は密度は好ましくは上昇する。ソーダ石灰シリカガラスについては、ナトリウム濃度は、ほぼ１４重量パーセントである。本発明の非限定的な一実施例においては、放物面状成形鏡２２は、２．１ｍｍ（０．０８３インチ）の厚さを有するガラス基板から作製される。本発明のこの非限定的な実施例においては、バリアコーティングは、８５原子パーセントのシリコン及び１５原子パーセントのアルミニウムからなる酸化物のＭＳＶＤコーティングである。ナトリウムイオンが環境内の水分と反応してナトリウムイオンをナトリウム化合物の析出物へと転化させるのを防ぐための最小コーティング厚さは、４０ｎｍである。理解されるように、この最小厚さを上回る任意の厚さにより、ナトリウムイオンが環境内の水分と反応することが防がれるが、バリアコーティング６６の厚さが増大すると、座屈の深刻度が上昇する。本発明のこの実施においては、円周方向張力区域１０４内のバリアコーティング６６（図７を参照）は、好ましくは４０〜１００ｎｍの範囲であり、さらに好ましくは６０〜１００ｎｍの範囲であり、最も好ましくは６０〜８０ｎｍの範囲である。４０〜１００ｎｍの範囲のコーティング厚さを有する同一のコーティング組成体は、機械的及び化学的な侵食及び／又は損傷に対する保護コーティングを形成する。
【００６５】
上述のように、平坦状ガラス片７０は、真空型７６（図５Ａ及び図５Ｂを参照）を使用して成形される。平坦状ガラス片７０が成形された後に、成形ガラス基板は、ガラスが次元的に安定した際に型７６から取り外され、焼きなまされる。本発明においては、ガラスは、成形ガラスがその形状を変化させることなく自体の重量を支持することが可能となる場合に、次元的に安定したものと見なされる。２００８年１１月２１日に出願された米国特許出願第１２／２７５，２６４号及び米国特許第５，０３０，５９４号に開示されているガラスについては、このガラスは、５６６℃（１０５０°Ｆ）の温度にて次元的に安定する。焼きなましプロセスは、バリアコーティング６６及び成形ガラス基板２８における固有応力を低下させて、残留応力を最小限に抑え、それによりバリアコーティング及び成形ガラス基板２８は、基板２８の粉砕又はバリアコーティングの破損を伴わずに切断され得るようになる。焼きなまし設備及び平坦状ガラス基板２８を焼きなます割合は、本発明を限定するものではなく、当技術において知られている焼きなましのための任意の設備、方法、及び割合を、本発明の実施において利用することが可能である。被覆ガラス物及び非被覆ガラス物の焼きなましは、当技術においてよく知られており、さらなる説明は不要であろう。
【００６６】
本発明は、ガラス片７０のこの厚さに限定されず、ガラス片は、任意の厚さであることが可能である。本発明の好ましい実施において、ガラス片７０は、好ましくは、軽量英系ガラス基板２８を形成するように薄い。薄ガラスが好ましいが、ガラスの厚さは、構造的安定性を有するのに十分な厚さであるべきである。本明細書においては、「構造的安定」という用語は、最小限のガラス破損にて真空型又はプレス型を使用してガラスが平坦状ガラス片７０（図４を参照）から放物面状成形鏡２２（３を参照）へと加工されなければならないことを意味する。本発明のこの実施においては、ガラスの厚さは、好ましくは１．９〜３．２ｍｍ（０．０７５〜０．１２６インチ）の範囲であり、さらに好ましくは２．０〜２．８ｍｍ（０．０７８〜０．１１０インチ）の範囲であり、最も好ましくは２．１〜２．３ｍｍ（０．０８３〜０．０９１インチ）の範囲である。
【００６７】
本発明のこの好ましい実施においては、バリアコーティング６６は、１５原子パーセントのアルミニウム及び８５原子パーセントのシリコンからなる酸化物である。アルミニウムの原子パーセントの上昇により、コーティングはさらに硬くなる。さらに硬いコーティングは、座屈を低減させるが、クラックを生じさせやすい。コーティング中のこれらのクラックは、大気中の水分がナトリウムイオンと反応し、ナトリウムイオンをナトリウム化合物に添加させる結果を招き得る。アルミニウム及びシリコンからなる酸化物のバリアコーティングについては、コーティングは、好ましくは３０〜１００原子パーセントのシリコン及び０〜７０原子パーセントのアルミニウムを含み、さらに好ましくは５０〜９５原子パーセントのシリコン及び５〜５０原子パーセントのアルミニウムを含み、例えば３０から１００未満の原子パーセントのシリコン及び０超から７０原子パーセントのアルミニウムを含み、最も好ましくは６０〜９０原子パーセントのシリコン及び１０〜４０原子パーセントのアルミニウムを含む。理解されるであろうが、本発明は、アルミニウム及びシリコンからなる酸化物のバリアコーティング又はバリア膜に限定されず、当技術において知られているタイプの任意のナトリウムバリア膜を、本発明の実施において使用することが可能である。本発明の実施において使用し得るタイプのバリアコーティングには、米国特許出願第２００７／０２７５２５３Ａ１号に開示されるコーティング又は膜が含まれるが、それに限定されない。該文献は、その全体として、ここに参照により本明細書に組み込まれる。
【００６８】
ＭＳＶＤ被覆の当業者には理解されるであろうが、蒸着パラメータは、被覆バリア膜における固有応力を低減させるように変更することが可能である。しかし、上述のように、バリア膜及び成形ガラス基板は、成形ガラス基板２８が基板２８の粉砕を伴わずに切断され得るように残留応力を最小限に抑えるために、同時に焼きなまされる。したがって、コーティングの蒸着の際のバリアコーティングにおける固有応力の低減は、任意のものであり、本発明を限定するものではない。
【００６９】
本発明は、ガラス片７０（図４を参照）を成形ガラス基板２８（図５Ｂを参照）に成形するための時間を短縮することにより、成形ガラス基板２８における歪みを低減させることを企図する。理解されるであろうが、ガラス片７０の温度が上昇すると、ガラスの粘性は低下し、バリアコーティング６６の座屈の幅は、コーティングが完全に座屈する時間を有することにより増大し、例えばガラスがバリアコーティング６０又は１２０（図９Ｃを参照）の襞同士の間に流れる時間を有するなど、ガラスは、コーティングの平面中に流れるための時間を有する。さらに、成形時間、すなわちガラス片７０を成形型７６の空洞部内に引き込むのに要する時間が増加することにより、コーティング６６が完全に座屈する時間を有することによって、バリアコーティング６６の座屈の幅は増大し、ガラスは、バリアコーティング６６（図４を参照）又は１２０（図９Ｃを参照）の襞同士の間に流れる時間を有する。
【００７０】
本発明のこの実施においては、成形時のガラス片７０は、ガラス片がシンク型７６内に引き込まれる際に、好ましくは、１．００×１０７．８ポアズから５．３６×１０９ポアズの範囲の粘度を有する。この粘度範囲では、成形時間が３秒である場合に、バリアコーティング６６の最小座屈が生じ、成形時間が２５秒である場合に、バリアコーティング６６の最大座屈が生じた。前述に基づき、１．００×１０７．８ポアズから５．３６×１０９ポアズの粘度範囲のガラスについては、バリアコーティング６６の最小座屈は、０超から５秒であり、好ましくは３秒であり、バリアコーティング６６の最大座屈は、２５秒以上であることが予想される。
【００７１】
当業者には理解されるであろうが、ガラスの温度対粘性曲線は、ガラス組成により左右される。ＳＴＡＲＰＨＩＲＥの登録商標の下にＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ，Ｉｎｃ．から販売されているタイプのソーダ石灰シリカガラスは、６４９〜７０４℃（１２００〜１３００°Ｆ）の範囲の温度にて、１．００×１０７．８ポアズから５．３６×１０９ポアズの範囲の粘度を有することが判明している。本発明のこの実施においては、ＳＴＡＲＰＨＩＲＥガラスの片７０を、７０４℃（１３００°Ｆ）に設定された炉内において加熱して、６６０℃（１２２０°Ｆ）の予期温度までガラス片７０を加熱した。ガラスは、２．６０×１０９ポアズの粘度を有し、バリアコーティング６６の最小座屈は、成形時間が３秒である場合に生じ、バリアコーティング６６の最大座屈は、成形時間が２５秒である場合に生じた。
【００７２】
今や当業者には理解されるであろうが、成形ガラス片２８の凸状側についての歪みパターンは、成形ガラス片２８の凹状側についての歪みパターンと同様である。
【００７３】
図１０〜図１３を参照すると、必要に応じて、本発明は、平坦状ガラスシートから複数セグメントを切断し、これらのセグメントを成形し、成形されたセグメントを共に接合して、成形ガラス基板２８（図３を参照）と形状において同様の成形ガラス基板を形成することにより、成形ガラス基板２８における歪みを低減させることを企図する。本発明の非限定的な一実施例においては、平坦状ガラスシート１２６の表面１２４は、バリアコーティング６６により被覆される（図１０を参照）。ガラスシート１２６の表面１２４は、成形ガラス基板１３０の凹状表面１２８となることが予測される（図１２及び図１３を参照）。４つの平坦状セグメント１３２〜１３５が、ガラスシート１２６から切断される。平坦状セグメント１３２〜１３５はそれぞれ、側部１３８及び１４０を接合する丸み角１３６と、側部１４４及び１４６を接合する平坦状端部１４２とを備え、側部１３８は、角１４８にて側部１４４に接合され、側部１４０は、角１４９にて側部１４６に接合される。
【００７４】
セグメント１３２〜１３５はそれぞれ、以下において説明されるようなセグメント１３２〜１３５の成形により、成形ガラス基板１３０の１／４が形成され（図１２及び図１３を参照）、これにより、以下に説明される態様で成形セグメント１３２〜１３５を接合することによって成形ガラス基板２８（図３を参照）と同様の成形ガラス基板１３０が形成されるように、サイズ設定される。
【００７５】
本発明は、セグメント１３２〜１３５がガラスシート１２６から切断される態様に限定されず、本発明の実施において、当技術において知られているいかなる切断技術又は引っかき技術を利用することも可能である。セグメント１３２〜１３５の縁部同士は、安全のために、当技術において知られているようにシームされ得る。平坦状セグメント１３２〜１３５はそれぞれ、例えば、しかし非限定的ではあるが、米国特許第７，２４０，５１９号及び米国特許第７，４３７，８９２号に開示されるように、成形表面を有する剛性上方型及び可撓性支持表面を有する下方型、成形表面を有する剛性上方型及び下方リング型、並びに成形表面を有する真空上方型を使用するプレス曲げなどの、当技術において知られているプレス加工方法及びプレス加工設備のいずれかを利用して任意の従来の態様において成形される。該特許は、その全体として、ここに参照により本明細書に組み込まれる。
【００７６】
本発明の好ましい実施においては、セグメント１３２〜１３５は、成形表面を有する上方真空型を使用して成形される。図１１を参照すると、例えばセグメント１３２などのセグメント１３２〜１３５の中の１つが、１．００×１０７．８ポアズから５．３６×１０９ポアズの範囲の粘度まで加熱され、下方支持部材１５７の湾曲表面１５６上に設けられる。成形表面を有する上方真空整形型１５８及び支持部材１５７は、互いに対して移動され、例えば上方型１５８が、下表支持部材１５７の方向に移動されて、セグメント１３２を成形表面１５９と接触状態にさせる。上方型１５８の成形表面１５９から真空が引かれて、セグメント１３２を成形する。このプロセスは、残りの３つのセグメント１３３〜１３５を成形して４つの成形セグメント１６０〜１６３を形成するように繰り返される。任意には、これら４つのセグメントは、４つの成形区域を有する成形型を用意することにより、同時に成形することが可能である。
【００７７】
反射コーティング３４及び保護コーティング５３（図２を参照）は、成形セグメント１６０〜１６３の凸状表面に施される。
【００７８】
本発明の好ましい実施においては、バリアコーティング６６は、セグメント１３２〜１３５がガラスシート１２６から切断される前に、平坦状ガラスシート１２６の表面１２４に施される。しかし、本発明は、平坦状セグメント１３２〜１３５又は成形セグメント１６０〜１６３にバリアコーティング６６を施すことを予期する。本発明のこの実施においては、反射コーティング３４及び保護コーティング５４は、成形セグメント１６０〜１６３の凸状表面に施されるが、本発明は、ガラスシートの表面１２４の反対側のガラスシート１２６の表面に、反射コーティング３４及び保護コーティング５３を施すことを予期する。理解されるであろうが、反射コーティング３４及び保護コーティング５４が、セグメント１３２〜１３５が成形される前に施される場合には、反射コーティング３４及び保護コーティング５４は、ガラスセグメント１３２〜１３５を成形する温度に耐えなければならない。任意には、保護コーティング５４は、セグメントが成形された後に施されてもよい。
【００７９】
本発明は、成形ガラス基板１３０を作製するために接合されるセグメント１３２〜１３５のこの個数に限定されず、成形ガラス基板１３０は、２つ、３つ、４つ、５つ、又はそれ以上のセグメントを接合することにより形成することが可能である。今や理解されるであろうが、成形ガラス基板１３０を形成するために接合される成形セグメントの個数が多いほど、成形ガラス基板２８又は１３０における歪みの低減が大きくなる。
【００８０】
図１２及び図１３を参照すると、成形ガラスセグメント１６０〜１６３は、任意の従来的な態様において共に接合される。本発明の非限定的な一実施例においては、セグメント１６０〜１６３は、成形ガラス基板１３０を形成するように共に位置決めされ、一対のリング１６６及び１６８（図１２のみに示される）が、接着剤により反射コーティング３４に固定される。本発明の非限定的な別の実施例においては、リング１６６及び１６８は、成形ガラス基板の凸状表面３２に接合される。その後、接合された成形セグメント１６０〜１６３の凸状表面並びにリング１６６及び１６８は、反射コーティング３４及び保護コーティング５３により任意の従来的な態様において被覆される。本発明のさらに別の非限定的な実施例においては、成形セグメントの側部同士が、接着剤により共に接合され、例えば、接着剤が、図１２に示されるように、成形セグメントの中の隣接し合うもの同士の側部１４０を共に接合し、成形セグメントの中の隣接し合うもの同士の側部１３８を共に接合する。図１０及び図１３に示すように、丸み角１３６は、成形基板１３０の切欠部６４を形成する。
【００８１】
本発明は、平坦状セグメント１３２〜１３５のこれらの次元を導出する態様に限定されない。例えば、おび本発明を限定するものではないが、平坦状セグメントのこれらの次元は、コンピュータプログラムから、及び成形放物面基板を作製し、成形基板を所望の個数のセグメントに切断し、セグメントの側部を測定することから、導出することが可能である。
【００８２】
今や理解されるであろうが、上述の技術の利用により、ガラスにおける歪みが低減され、バリアコーティング６６の座屈及び破損が低減されるが、ガラス中に歪みが残る限り、バリアコーティング６６は、ある程度の座屈及びクラックを有する。前述を鑑みて、本発明は、成形ガラス基板２８（図３を参照）及び成形ガラス基板１２６（図１３を参照）の凹状表面３０となるように指定された平坦状ガラス片７０の複数の選択表面部分を覆うそれぞれ異なる厚さの複数のバリアコーティング６６を設けることにより、バリアコーティング６６の破損及び座屈をさらに低減させることを予期する。以下の説明においては、本発明の実施例は、平坦ガラス片７０から成形される成形ガラス基板２８を形成するために、平坦状ガラス片７０上において実施される。しかし、別様に示さない限り、この説明は、ガラスセグメント１３２〜１３５に対する、又は成形ガラスセグメント１６０〜１６３に対するバリアコーティング６６の設置にも当てはまる。
【００８３】
本発明の第１の非限定的な実施例においては、バリアコーティング６６は、成形ガラス基板２８の凹状表面３０となるように指定された平坦状ガラス片７０の表面６８（図４を参照）を覆う一定の厚さを有する（以降においては「被覆技術第１」と呼ぶ）。本発明の第２の非限定的な実施例においては、成形ガラス基板２８の凹状表面３０における円周方向歪みの変化が、例えば円形閉誕生ガラス片７０の外周部１５０（図４を参照）からの距離が平坦状ガラス片７０の中央部分７９の方向に増大するにつれて増大する厚さなどの、変化する厚さを有するバリアコーティング又はバリア層６６を施す又は蒸着することにより、補償される（以降においては「被覆技術第２」と呼ぶ）。第３の非限定的な実施例においては、成形ガラス基板２８の凹状表面３０における円周方向歪みの変化は、平坦状ガラス片７０の外周部１７０から移行ライン９４の予想位置にかけての第１の一定厚さ（図７を参照）と、移行ライン９４から平坦ガラス片７０の中央部分７９にかけての第２の一定厚さとを有し、バリアコーティングのこの第２の厚さが、バリアコーティングのこの第１の厚さよりも厚い、バリア層６６を施す又は蒸着させることにより、補償される（以降においては「被覆技術第３」と呼ぶ）。
【００８４】
成形ガラス基板２８（図３及び図５Ｂを参照）を作製するためのコーティング厚さの変化は、例えばシールド１７０を使用して、平坦状ガラス片７０の中央部分７９が被覆される際に円周方向圧縮区域１０３（図７を参照）内に位置することが予想されるガラス片７０（図１４を参照）の表面を覆うなど、平坦状片７０の複数区域をマスキングして薄コーティングを得ることによって、実現することが可能である。
【００８５】
被覆技術第１は、平坦状ガラスシート１２６中にセグメント１３２〜１３６の輪郭を切り込む前又は後に、このシートの表面１２４を被覆することにより、セグメント１６０〜１６３を形成するために実施される。被覆技術第２は、セグメント１３２〜１３６が切断ラインにより平坦状ガラスシート１２６中に輪郭設定された後に、又はセグメント１３２〜１３６がガラスシートから取り外された後に、セグメントを被覆することにより、セグメント１６０〜１６３を形成するために実施される。被覆技術第２のためのコーティング６６の厚さは、平坦状端部１４２（図１０を参照）からの距離が丸み角１３６の方向に増大するにつれて、増大する。被覆技術第３は、セグメント１３２〜１３６が切断ラインにより平坦状ガラスシート１２６中に輪郭設定された後に、又はセグメント１３２〜１３６がガラスシートから取り外された後に、セグメントを被覆することにより、セグメント１６０〜１６３を形成するために実施される。被覆技術第３のためのコーティング６６は、平坦状セグメント１３２〜１３６の側部１４４及び１４６から移行ライン９４の予想位置（図７を参照）にかけての第１の一定厚さと、移行ライン９４からセグメント１３２〜１３６の丸み端部１３６にかけての第２の一定厚さとを有するセグメント１３２〜１３５に対して施される。
【００８６】
被覆技術第１のためのバリアコーティング６６は、４０〜１００ｎｍの範囲の、又は８０〜１００ｎｍの範囲の一定厚さを有する。本発明の非限定的な一実施例においては、バリアコーティング６６は、８５原子パーセントのシリコン及び１５原子パーセントのアルミニウムからなる酸化物を含んでいた。８０ｎｍの厚さを有するバリアコーティング６６を、ＭＳＶＤにより平坦状片ガラス７０の表面７２上に蒸着した。このガラスは、２００８年１１月２１日に出願された米国特許出願第１２／２７５，２６４号又は米国特許第５，０３０，５９４号に開示されるタイプのものであった。平坦状ガラス片７０は、４５．１ｃｍ（１７．７５インチ）の直径と、０．０２０重量パーセント未満の総鉄含有量と、電磁スペクトルの可視範囲及びＩＲ範囲における９０％の透過率と、可視範囲及びＩＲ範囲における２％未満の吸光度とを有する、ガラスの円形片であった。平坦状ガラス片７０を、例えば２５秒未満の曲げ時間などにわたり、成形ガラス基板２８を形成するために真空型内で成形した。成形ガラス基板を冷却した後に、成形ガラス基板２８の外周部を、側部３３及び中央穴２８（図３を参照）を成形ガラス基板２８に形成するために、上述のように成形した。反射銀コーティング３４を、成形ガラス基板２８の凸状表面３２を覆うように施して、放物面状成形鏡２２を形成した。
【００８７】
被覆技術第２は、例えばバリアコーティング６６が、好ましくは、しかし本発明を限定するものではないが、平坦状ガラス片７０の外周部１７２における４０ｎｍの厚さから、平坦状ガラス片７０の中央部分７９における８０ｎｍの厚さにまで増大するなど、平坦状ガラス片７０の外周部から中央部分７９の方向への距離が増大するにつれて厚さが増大するバリアコーティング６６を形成する。この態様においては、バリアコーティング６６の厚さは、ガラスにおける円周方向歪みが上昇し、成形ガラス基板２８の凹状表面３０の％幅収縮率が低下して、座屈が減少するにつれて、増大する。成形ガラス基板２８の中央部分８０の方向に移行ライン９４を過ぎると、バリアコーティング６６の厚さは、円周方向張力が増大するにつれて増大する。図１５を参照すると、円周方向張力区域１０４における成形ガラス基板２８の断面が示され、この円周方向張力区域１０４は、移行ライン９４と中央区域８０との間に位置する（図７及び図１５を参照）。バリアコーティング６６は、亀裂１７４を有するが、バリアコーティング６６は、例えば８０ｎｍなど、亀裂１５４がバリアコーティング６６の表面１０８まで延在しないように、十分な厚さである。
【００８８】
被覆技術第３のためのバリアコーティング６６は、平坦状ガラス片７０の外周部１７２から成形ガラス基板２８の移行ライン９４の予想位置にかけての第１の一定厚さと、移行ライン９４から平坦状ガラス片７０の中央部分７９にかけての第２の一定厚さとを有し、バリアコーティング６６の第１の厚さは、バリアコーティング６６の第２の厚さよりも薄い。本発明の非限定的な一実施例においては、バリアコーティング６６の第１の一定厚さは、４０〜６０ｎｍの範囲であり、さらに好ましくは、４０から５０ｎｍの範囲であり、第２の一定厚さは、６０超から１００ｎｍの範囲であり、さらに好ましくは６０超から８０ｎｍの範囲である。この構成により、バリアコーティング６６の座屈は、円周方向圧縮区域１０３において最小限に抑えられ、バリアコーティング６６の厚さは、亀裂１７４がバリアコーティング６６の表面１０８まで延在しないように、円周方向張力区域１０４において十分な厚さとなる。さらに、この構成により、バリアコーティング６６の厚さは、周縁エッジ８４と移行ライン９４との間において、すなわちガラス厚の厚い区域において、比較的薄くなり、バリアコーティング６６の座屈を低減させ、バリアコート６６の厚さは、移行ライン９４と成形ガラス基板２８の底部区域８０との間において、すなわち比較的薄いガラスの区域において比較的厚くなり、この位置においては、座屈は円周方向圧縮区域１０３におけるほど酷くはなく、亀裂１７４が懸念される。理解されるであろうが、本発明は、移行ライン９４の区域におけるこのコーティング厚さの変化に限定されず、コーティング厚さの変化は、漸次的変化又は段階的変化であることも可能である。
【００８９】
今や理解されるであろうが、二次鏡４４が成形基板を備える場合の実例においては、バリアコーティング６６の座屈を防ぐ技術は、成形二次鏡を作成するために実施することが可能である。
【００９０】
本発明の別の実施例は、非限定的にではあるが以下のことを含む。
１．成形ガラス基板２８の凹状表面３０となるように指定された平坦状ガラス片７０の表面６８を覆うバリア層６６及び／又は引っかき抵抗性コーティングと、凸状表面となるように指定された平坦状ガラス片７０の表面７２を覆うバリア層６６（図１６を参照）とを施し、平坦状ガラスシート７０を成形ガラス基板２８に合致するように成形する。その後、反射層３４及び任意には保護コーティング５３が、成形ガラス基板２８の凸状表面３２上のバリア層６６を覆って施される。
２．成形ガラス基板２８の凹状表面３０となるように指定された平坦状ガラス片７０の表面６８を覆うバリア層６６及び／又は引っかき抵抗性コーティングと、平坦状ガラス片７０の凸状表面となるように指定された平坦状ガラス片７０の表面７２を覆うバリア層６６とを施し、表面７２上のバリア層６６を覆って反射コーティング層３４を施し（図１７を参照）、その後平坦状ガラスシート７０を成形ガラス基板２８へと成形する。
３．平坦状ガラス片７０を放物面状成形ガラス基板２８へと成形し、凹状表面３０を覆うバリア層６６及び／又は引っかき抵抗性コーティングと、放物面状成形ガラス基板２８の凸状表面３２を覆う反射コーティング３４とを施す（図１８を参照）。
４．平坦状ガラス片７０を放物面状成形ガラス基板２８へと成形し、凸状表面３２を覆うバリア層６６と、成形ガラス基板２８の凹状表面３０を覆うバリア層及び／又は引っかき抵抗性コーティングとを施し、凸状表面３２を覆う又は凸状表面３２上のバリア層６６を覆う又はバリア層６６上の反射コーティング３４を施す（図１９を参照）。
【００９１】
理解されるであろうが、反射層３４及び／又はバリア層６６及び／又は引っかき抵抗性コーティングが、平坦状ガラス片７０に施され、被覆平坦状ガラスが、例えば上述のように本発明の非限定的な一実施例の実施において加熱され成形される場合には、反射層３４及びバリア層６６及び／又は引っかき抵抗性コーティングは、例えば６４９℃（１２００°Ｆ）を上回るような高温の成形温度に耐えることが可能でなければならない。高温に耐えることが可能な反射コーティングが、当技術において知られており、例えば米国特許第７，３２９，４３３号を参照されたい。該特許は、その全体において、ここに参照により本明細書に組み込まれる。該特許は、高温処理の際に反射層を保護するために反射層上に蒸着される下地膜を開示する。
【００９２】
本発明の好ましい実施においては、バリア層６６は、ＭＳＶＤ設備を利用して施される。当業者には理解されるであろうが、ＭＳＶＤ被覆のためのカソードは、導電性でなければならない。導電性のシリコンカソードを形成するために、例えば５重量パーセント超などのアルミニウムが、シリコンに添加される。しかし、本発明は、バリア層のＭＳＶＤによる設置に限定されず、バリア層を施すための任意の既知の被覆プロセスを、本発明の実施において利用することが可能である。さらに、本発明は、均質のバリア層を有するようには限定されず、本発明は、シリコン及びアルミニウムからなる様々な組成の酸化物を有するバリア層を予期する。例えば、本発明の非限定的な一実施例においては、６０原子重量パーセントのアルミニウム及び４０原子重量パーセントのシリコンからなる酸化物の第１のバリア層が、ガラスの表面に施され８５原子重量パーセントのアルミニウム及び１５原子重量パーセントのシリコンからなる酸化物の第２のバリア層が、第１のバリア層の上に施される。
【００９３】
今や理解されるであろうが、本発明のバリア層６６は、ナトリウムイオンが光起電デバイスの導電性層に損傷を与えるのを防ぐために使用することが可能である。さらに詳細には、及び図２０を参照すると、本発明のバリア層６６を覆う導電性コーティング１８６を有する光起電デバイス１８４が示される。バリア層６６は、ガラスシート１９０の表面１８８に施される。バリア層６６は、ナトリウムイオンがナトリウム化合物の析出物を形成して、この析出物により光電池１８４の導電性コーティング１８６を侵食し損傷を与えるのを防ぐ。
【００９４】
上記において詳細に論じたように、シリコン及びアルミニウムからなる酸化物のバリア層は、ナトリウムイオンがガラスから外に移動するのを防ぐためのバリアを形成するのに加えて、ガラス表面に対する機械的損傷及び化学的損傷を防ぐための保護層をガラスにもたらす。
【００９５】
先述の説明において開示されたコンセプトから逸脱することなく、本発明のこれらの非限定的な実施例を修正することが可能であることが、当業者には容易に理解されよう。したがって、本明細書において詳細に説明される本発明のこれらの特定の非限定的な実施例は、例示的なものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではない。本発明の範囲には、添付の特許請求の範囲及びそのあらゆる均等物の全範囲が与えられるべきである。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湾曲反射表面を有する太陽反射鏡であって、
凸状表面及び反対側の凹状表面を有する透明基板と、
前記凸状表面を覆う、電磁スペクトルの選択された波長を反射する反射コーティング、及び前記凹状表面を覆うアルカリバリア層と
を備える、太陽反射鏡。
【請求項２】
前記アルカリバリア層は、機械的保護特性及び化学的保護特性を有する、請求項１に記載の太陽鏡。
【請求項３】
前記バリア層は、前記基板の前記凹状表面上に位置し、シリコン及びアルミニウムからなる酸化物を含む、請求項１に記載の太陽鏡。
【請求項４】
前記バリア層は、アルミニウムの重量パーセントを上回る重量パーセントのシリコンを有する、請求項３に記載の太陽鏡。
【請求項５】
前記バリア層は、１５原子パーセントのアルミニウム及び８５原子パーセントのシリコンを含み、前記膜は、マグネトロンスパッタリング真空蒸着により蒸着される、請求項４に記載の太陽鏡。
【請求項６】
前記バリア層は、７００〜９５０ナノメートルの範囲の厚さを有する、請求項５に記載の太陽鏡。
【請求項７】
前記透明基板は、焦点区域を有するソーダ石灰シリカ成形ガラス基板であり、前記バリア層は、ナトリウムイオンバリア層である、請求項１に記載の太陽鏡。
【請求項８】
前記バリア層は、第１の表面及び反対側の第２の表面を有し、前記バリア層の前記第１の表面は、前記成形ガラス基板の前記凹状表面と表面接触状態にあり、前記バリア層の前記第２の表面は、前記成形ガラス基板の前記凹状表面から離れて対面している、請求項７に記載の太陽鏡。
【請求項９】
前記バリア層は、シリコン及びアルミニウムからなる酸化物を含み、前記バリア層の前記第１の表面は、第１の重量パーセントのシリコンを有し、前記バリア層の前記第２の表面は、第２の重量パーセントのシリコンを有し、シリコンの第１の重量パーセントは、シリコンの第２の重量パーセントとは異なる、請求項８に記載の太陽鏡。
【請求項１０】
前記成形ガラス基板は、前記成形ガラス基板を形成するように共に維持された少なくとも２つの成形ガラスセグメントを含む、請求項７に記載の太陽鏡。
【請求項１１】
各セグメントが、前記放物面状成形ガラス基板の一部（１／（前記放物面状成形ガラス基板の全セグメント））を含む、請求項１０に記載の太陽鏡。
【請求項１２】
前記成形ガラス基板の外周部が、４つの角及び４つの側部を備える、請求項７に記載の太陽鏡。
【請求項１３】
前記成形ガラス基板は、前記成形ガラス基板の底部区域に半径方向張力歪みを、及び前記成形ガラス基板の外周部に円周方向圧縮歪みを有する歪みパターンを有し、前記成形ガラス基板の前記外周部からの距離が、前記成形ガラス基板の前記底部区域の方向に増大するにつれて、前記円周方向圧縮歪みは、前記ガラスにおいて円周方向張力歪み及び前記半径方向張力歪みが存在する位置である「移行ライン」として指定される区域まで縮小し、前記移行ラインから前記成形ガラス基板の前記底部区域の方向への距離が増大するにつれて、前記円周方向張力歪みは増大する、請求項７に記載の太陽鏡。
【請求項１４】
前記バリアコーティングは、前記ガラス成形基板の前記凹状表面を覆い、一定の厚さを有する、請求項１３に記載の太陽鏡。
【請求項１５】
前記バリア層は、６０〜１００ナノメートルの範囲の厚さと、シリコン及びアルミニウムからなる酸化物を含む組成とを有し、前記反射コーティングは、銀コーティングである、請求項１４に記載の太陽鏡。
【請求項１６】
前記バリアコーティングは、前記成形ガラス基板の前記外周部から前記成形ガラス基板の前記底部区域の方向への距離が増大するにつれて、厚さが増大する、請求項１３に記載の太陽鏡。
【請求項１７】
前記バリアコーティングは、４０から１００ナノメートルの厚さ範囲である、請求項１６に記載の太陽鏡。
【請求項１８】
前記バリアコーティングは、前記成形ガラス基板の前記外周部から前記成形ガラス基板の前記移行ラインにかけての第１の一定の厚さと、前記成形ガラス基板の前記移行ラインから前記成形ガラス基板の前記底部区域にかけての第２の一定の厚さとを有し、前記第１の一定の厚さは、前記第２の一定の厚さとは異なる、請求項１３に記載の太陽鏡。
【請求項１９】
前記バリアコーティングの前記第１の一定の厚さは、４０から６０ナノメートルの範囲であり、前記第２の一定の厚さは、６０超から１００ナノメートルの範囲である、請求項１８に記載の太陽鏡。
【請求項１】
湾曲反射表面を有する太陽反射鏡であって、
凸状表面及び反対側の凹状表面を有する透明基板と、
前記凸状表面を覆う、電磁スペクトルの選択された波長を反射する反射コーティング、及び前記凹状表面を覆うアルカリバリア層と
を備える、太陽反射鏡。
【請求項２】
前記アルカリバリア層は、機械的保護特性及び化学的保護特性を有する、請求項１に記載の太陽鏡。
【請求項３】
前記バリア層は、前記基板の前記凹状表面上に位置し、シリコン及びアルミニウムからなる酸化物を含む、請求項１に記載の太陽鏡。
【請求項４】
前記バリア層は、アルミニウムの重量パーセントを上回る重量パーセントのシリコンを有する、請求項３に記載の太陽鏡。
【請求項５】
前記バリア層は、１５原子パーセントのアルミニウム及び８５原子パーセントのシリコンを含み、前記膜は、マグネトロンスパッタリング真空蒸着により蒸着される、請求項４に記載の太陽鏡。
【請求項６】
前記バリア層は、７００〜９５０ナノメートルの範囲の厚さを有する、請求項５に記載の太陽鏡。
【請求項７】
前記透明基板は、焦点区域を有するソーダ石灰シリカ成形ガラス基板であり、前記バリア層は、ナトリウムイオンバリア層である、請求項１に記載の太陽鏡。
【請求項８】
前記バリア層は、第１の表面及び反対側の第２の表面を有し、前記バリア層の前記第１の表面は、前記成形ガラス基板の前記凹状表面と表面接触状態にあり、前記バリア層の前記第２の表面は、前記成形ガラス基板の前記凹状表面から離れて対面している、請求項７に記載の太陽鏡。
【請求項９】
前記バリア層は、シリコン及びアルミニウムからなる酸化物を含み、前記バリア層の前記第１の表面は、第１の重量パーセントのシリコンを有し、前記バリア層の前記第２の表面は、第２の重量パーセントのシリコンを有し、シリコンの第１の重量パーセントは、シリコンの第２の重量パーセントとは異なる、請求項８に記載の太陽鏡。
【請求項１０】
前記成形ガラス基板は、前記成形ガラス基板を形成するように共に維持された少なくとも２つの成形ガラスセグメントを含む、請求項７に記載の太陽鏡。
【請求項１１】
各セグメントが、前記放物面状成形ガラス基板の一部（１／（前記放物面状成形ガラス基板の全セグメント））を含む、請求項１０に記載の太陽鏡。
【請求項１２】
前記成形ガラス基板の外周部が、４つの角及び４つの側部を備える、請求項７に記載の太陽鏡。
【請求項１３】
前記成形ガラス基板は、前記成形ガラス基板の底部区域に半径方向張力歪みを、及び前記成形ガラス基板の外周部に円周方向圧縮歪みを有する歪みパターンを有し、前記成形ガラス基板の前記外周部からの距離が、前記成形ガラス基板の前記底部区域の方向に増大するにつれて、前記円周方向圧縮歪みは、前記ガラスにおいて円周方向張力歪み及び前記半径方向張力歪みが存在する位置である「移行ライン」として指定される区域まで縮小し、前記移行ラインから前記成形ガラス基板の前記底部区域の方向への距離が増大するにつれて、前記円周方向張力歪みは増大する、請求項７に記載の太陽鏡。
【請求項１４】
前記バリアコーティングは、前記ガラス成形基板の前記凹状表面を覆い、一定の厚さを有する、請求項１３に記載の太陽鏡。
【請求項１５】
前記バリア層は、６０〜１００ナノメートルの範囲の厚さと、シリコン及びアルミニウムからなる酸化物を含む組成とを有し、前記反射コーティングは、銀コーティングである、請求項１４に記載の太陽鏡。
【請求項１６】
前記バリアコーティングは、前記成形ガラス基板の前記外周部から前記成形ガラス基板の前記底部区域の方向への距離が増大するにつれて、厚さが増大する、請求項１３に記載の太陽鏡。
【請求項１７】
前記バリアコーティングは、４０から１００ナノメートルの厚さ範囲である、請求項１６に記載の太陽鏡。
【請求項１８】
前記バリアコーティングは、前記成形ガラス基板の前記外周部から前記成形ガラス基板の前記移行ラインにかけての第１の一定の厚さと、前記成形ガラス基板の前記移行ラインから前記成形ガラス基板の前記底部区域にかけての第２の一定の厚さとを有し、前記第１の一定の厚さは、前記第２の一定の厚さとは異なる、請求項１３に記載の太陽鏡。
【請求項１９】
前記バリアコーティングの前記第１の一定の厚さは、４０から６０ナノメートルの範囲であり、前記第２の一定の厚さは、６０超から１００ナノメートルの範囲である、請求項１８に記載の太陽鏡。
【図１】
【図２】
【図２Ａ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図２Ａ】
【図３】
【図４】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公表番号】特表２０１２−５２２２６５（Ｐ２０１２−５２２２６５Ａ）
【公表日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５０２１０１（Ｐ２０１２−５０２１０１）
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２７５５６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１１１０７５
【国際公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（３９９０７４９８３）ピーピージー・インダストリーズ・オハイオ・インコーポレイテッド (60)
【氏名又は名称原語表記】ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｏｈｉｏ，Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１７日（２０１０．３．１７）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０２７５５６
【国際公開番号】ＷＯ２０１０／１１１０７５
【国際公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【出願人】（３９９０７４９８３）ピーピージー・インダストリーズ・オハイオ・インコーポレイテッド (60)
【氏名又は名称原語表記】ＰＰＧ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ Ｏｈｉｏ，Ｉｎｃ．
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]