太陽エネルギー利用装置とその製造方法
【課題】耐摩耗性等耐久性が改善された撥水撥油防汚性被膜を備えた太陽エネルギー利用装置を提供する。
【解決手段】受光面側ガラス板の最表面に形成する撥水撥油防汚性被膜を、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜とする。また、この被膜の製造工程では、アルコキシシランを用いているため塩酸が全く発生しない。
【解決手段】受光面側ガラス板の最表面に形成する撥水撥油防汚性被膜を、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜とする。また、この被膜の製造工程では、アルコキシシランを用いているため塩酸が全く発生しない。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高耐久性の撥水撥油防汚性被膜が表面に形成された太陽エネルギー利用装置に関するものである。具体的には、撥水撥油防汚機能が要求される太陽電池パネルや太陽熱温水器、温室に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にフッ化炭素基含有クロロシラン系の吸着剤と非水系の有機溶媒よりなる化学吸着液を用い、液相で化学吸着して単分子膜状の撥水撥油防汚性化学吸着膜を形成できることはすでによく知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような溶液中での化学吸着単分子膜の製造原理は、基材表面の水酸基などの活性水素とクロロシラン系の吸着剤のクロロシリル基との脱塩酸反応を用いて単分子膜を形成することにある。
【特許文献１】特開平０２−２５８０３２号 公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の化学吸着膜は吸着剤と基材表面との化学結合のみを用いているため、太陽エネルギー利用装置の防汚離水膜として用いた場合には、耐摩耗性等の耐久性が乏しいという課題があった。また、クロロシラン系界面活性剤を用いた方法では、製膜時に塩酸が発生するため、製造は、特別な脱塩酸設備を備えた隔離された場所で行わなければならないという課題があった。
【０００５】
本発明は、撥水撥油防汚機能が要求される太陽エネルギー利用装置において、受光面側最表面の耐摩耗性および耐候性等の耐久性、雨滴離水性（滑水性ともいう）、防汚性の向上を目的とする。また、最表面に撥水撥油防汚膜を形成する際、塩酸を発生させずに（あるいはほんの少量の塩酸の発生で）、耐摩耗性および耐候性等の耐久性、および雨滴離水性（滑水性ともいう）、防汚性に優れた被膜を形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段として提供される第１の発明は、受光面側最表面に、高耐久性の撥水撥油防汚性被膜が形成されたガラス板であって、前記被膜が、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜が形成されていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質の分子長がフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質の分子長の２倍以上であることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【０００８】
第３の発明は、第１および２の発明に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質がフッ化炭素基と炭化水素基を含む側鎖を持っていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【０００９】
第４の発明は、第１乃至３の発明に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質が、シロキサン基を主成分とする物質よりなるシリカ膜中で前記シリル基を介して前記シリカ膜および／またはガラス板表面に結合固定されていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【００１０】
第５の発明は、第１乃至４の発明に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質が、それぞれシリル基およびシロキサン基を介して互いにまたは個々にガラス板表面に結合固定されていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【００１１】
第６の発明は、第１乃至５の発明に於いて、撥水撥油防汚性被膜に含まれるフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質の分子組成比が、１：１０：１０〜１：０：０であることを特徴とするに記載の太陽エネルギー利用装置である。
【００１２】
第７の発明は、第１乃至６の発明に於いて、表面に撥水撥油防汚性被膜が形成されたガラス板であって、前記被膜が、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質を含み前記被膜の臨界表面エネルギーが５〜２０ｍＮ／ｍに制御されていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【００１３】
第８の発明は、第１乃至７の発明に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質が有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質であることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【００１４】
第９の発明は、第１乃至８の発明に於いて、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基が下記式（化１または化２）に示した官能基であることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【化１】
【化２】
【００１５】
第１０の発明は、第１乃至９の発明に於いて、撥水撥油防汚性被膜がアルカリバリア膜を介して形成されていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【００１６】
第１１の発明は、第１乃至１０の発明に於いて、複合膜がさらにメチルシリル基を含んでいることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【００１７】
第１２の発明は、少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程を含むことを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００１８】
第１３の発明は、少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程と、前記ガラス板表面の余分な溶液を有機溶媒を用いて洗浄除去またはふき取り除去する工程とを含むことを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００１９】
第１４の発明は、第１２および１３の発明に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)の分子混合比を、１：１０：１０〜１：０：０にしておくことを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２０】
第１５の発明は、第１２乃至１４の発明に於いて、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)として有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質を用いることを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２１】
第１６の発明は、第１５の発明に於いて、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質として下記式（化３または化４）に示した物質を用い、
【化３】
【化４】
【００２２】
フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)としてＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＡ）3、またはＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−ＳｉＣＨ3（ＯＡ）２（添え字のｏは整数、Ａはアルキル基、ＯＡはＣｌまたはＮＣＯでも良い。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。）を用い、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)として（ＡＯ）３Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＡ）２）ｐＯＡ（ｐは０または整数、Ａはアルキル基、ＯＡはＣｌまたはＮＣＯでも良い。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。）を用いることを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２３】
第１７の発明は、第１５の発明に於いて、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質として、下記式（化５）に示した物質を用い、
【化５】
【００２４】
フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)としてＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＡ）3（添え字のｏは整数、Ａはアルキル基。）を用い、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)として（ＡＯ）３Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＡ）２）ｐＯＡ（Ｐは０または整数、Ａはアルキル基。）を用いることを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２５】
第１８の発明は、第１２乃至１７の発明に於いて、シラノール縮合触媒の代わりに、ケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物、あるいはＴｉＯ２等の金属酸化物を用いることを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２６】
第１９の発明は、第１２乃至１７の発明に於いて、シラノール縮合触媒にケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物および／あるいはＴｉＯ２等の金属酸化物を混合して用いることを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２７】
第２０の発明は、第１２乃至１９の発明に於いて、有機溶媒としてフッ化炭素系有機溶媒を用いることを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２８】
第２１の発明は、第１２乃至２０の発明に於いて、複合膜形成前にあらかじめガラス板表面にアルカリバリア膜としてシリカ膜を形成しておくことを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２９】
第２２の発明は、第１２乃至２１の発明に於いて、複合膜形成後、２５０〜４５０℃で加熱することを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００３０】
第２３の発明は、第１２乃至２１の発明に於いて、複合膜形成後、さらにメチルシリル基を含んだ物質を溶かした溶液で処理することを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００３１】
さらに具体的説明すると、本発明は、少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程とにより、あるいは、少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程と、前記ガラス板表面の余分な溶液を有機溶媒を用いて洗浄除去またはふき取り除去する工程とにより、受光面側最表面に、高耐久性の撥水撥油防汚性被膜が形成された太陽エネルギー利用装置であって、前記被膜が、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜であることを特徴とする太陽エネルギー利用装置を製造して提供するものである。
【００３２】
ここで、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質の分子長がフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質の分子長の２倍以上であると、複合膜の耐久性と雨滴離水性（滑水性とも言う。）を同時に向上できて好都合である。
【００３３】
また、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質がフッ化炭素基と炭化水素基を含む側鎖を持っていると、より一層複合膜の耐久性と雨滴離水性を同時に向上できて好都合である。
【００３４】
さらに、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質が、シロキサン基を主成分とする物質よりなるシリカ膜中で前記シリル基を介して前記シリカ膜および／またはガラス板表面に結合固定されていると、耐候性を向上する上で都合がよい。
【００３５】
さらにまた、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質が、それぞれシリル基およびシロキサン基を介して互いにまたは個々にガラス板表面に結合固定されていると、耐候性を向上する上で都合がよい。
【００３６】
また、撥水撥油防汚性被膜に含まれるフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質の分子組成比が、１：１０：１０〜１：０：０であると、太陽エネルギー利用装置に付着した雨滴の滑落性を制御する上で好都合である。
【００３７】
また、表面に撥水撥油防汚性被膜が形成されたガラス板であって、前記被膜が、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質を含み前記被膜の臨界表面エネルギーが５〜２０ｍＮ／ｍに制御されていると、ガラス板に付着した雨滴の滑落性を制御する上で好都合である。
【００３８】
また、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質が側鎖にフッ化炭素基と炭化水素基を持つ有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質であると、被膜の耐久性を向上する上で都合がよい。
【００３９】
さらに、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基が下記式（化１または化２）に示した官能基であると、耐久性を向上できて都合がよい。
【化１】
【化２】
【００４０】
また、撥水撥油防汚性被膜がアルカリバリア膜を介して形成されていると、さらに耐候性を向上できて都合がよい。
また、複合膜がさらにメチルシリル基を含んでいると、ガラス板に付着した雨滴の滑落性を小さくできて好都合である。
【００４１】
またこのとき、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)の分子混合比を、１：１０：１０〜１：０：０にしておくと、太陽エネルギー利用装置に付着した雨滴の滑落性を制御する上で好都合である。
【００４２】
さらに、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)として有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質を用いると、被膜の耐摩耗性を向上できて好都合である。
【００４３】
また、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質として下記式（化３または化４）に示した物質を用い、
【化３】
【化４】
【００４４】
フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)としてＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＡ）3（添え字のｏは整数、Ａはアルキル基、ＯＡはＣｌまたはＮＣＯでも良い。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。）を用い、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)として（ＡＯ）３Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＡ）２）ｐＯＡ（ｐは０または整数、Ａはアルキル基、ＯＡはＣｌまたはＮＣＯでも良い。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。）を用いると、雨滴転落角と耐摩耗性を同時に制御できて好都合である。
【００４５】
また、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質として、下記式（化５）に示した物質を用い、
【化５】
【００４６】
フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)としてＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＡ）3（添え字のｏは整数、Ａはアルキル基。）を用い、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)として（ＡＯ）３Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＡ）２）ｐＯＡ（Ｐは０または整数、Ａはアルキル基。）を用いても、雨滴転落角と耐摩耗性を同時に制御できて好都合である。
【００４７】
さらにまた、シラノール縮合触媒の代わりに、ケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物、あるいはＴｉＯ２等の金属酸化物を用いると、処理時間を短縮できて都合がよい。
【００４８】
また、シラノール縮合触媒にケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物および／あるいはＴｉＯ２等の金属酸化物を混合して用いると、さらに処理時間を短縮できて都合がよい。
【００４９】
さらに、有機溶媒としてフッ化炭素系有機溶媒や含塩素フッ化炭素系有機溶媒を用いると、前記式（化２および３）に示した物質を均一に溶解する上で都合がよい。
【００５０】
また、複合膜形成前にあらかじめガラス板表面にアルカリバリア膜としてシリカ膜を形成しておくと、被膜密度と耐水性を同時に向上できて都合がよい。 また、複合膜形成後、２５０〜４５０℃で加熱すると、被膜の耐候性を向上できて好都合である。
【００５１】
また、複合膜形成後、さらにメチルシリル基を含んだ物質を溶かした溶液で処理すると雨滴転落角を小さくできて都合がよい。
【発明の効果】
【００５２】
以上説明したように、本発明の太陽エネルギー利用装置およびその製造方法では、受光面側最表面に、少なくとも有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質を含む撥水撥油防汚性被膜を形成することにより、高い耐摩耗性と雨滴滑落性と耐候性とを同時に満足させた長期亘り光利用効率が劣化しない太陽エネルギー利用装置を提供できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
本発明は、少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程とにより、あるいは、少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程と、前記ガラス板表面の余分な溶液を有機溶媒を用いて洗浄除去またはふき取り除去する工程とにより、受光面側最表面に、高耐久性の撥水撥油防汚性被膜が形成された太陽エネルギー利用装置であって、前記被膜が、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜であることを特徴とする太陽エネルギー利用装置を製造して提供するものである。
【００５４】
以下、本発明の撥水撥油防汚性に優れた太陽エネルギー利用装置の一例としてとして、太陽電池パネルを取り上げ、詳細に説明する。
なお、以下の実施例においては、とくに記載していない限り分子組成比はモル比を意味する。また、特に記載のない％は重量％を意味する。なお、本願発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００５５】
まず、あらかじめ図１に示したような太陽電池の光入射側透明基材となるガラス板１を用意し、裏面に印刷法を用いてITO透明電極２、銀ペースト櫛形電極３、ｎ型アモルファスSi層４とｐ型アモルファスSi層５を順に形成し、さらにその上に反射膜を兼ねたアルミニウムのバック電極６を蒸着形成して太陽電池セルを形成した。
一方、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)として、下記式（化６）に示した側鎖にフッ化炭素基と炭化水素基を持つ有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質を用い、
【００５６】
【化６】
【００５７】
フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)としてＣＦ3−（ＣＦ2）７−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＣＨ3）3を用い、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)としてＳｉ（ＯＣＨ3）４を用い、シラノール縮合触媒としてジブチル錫オキサイドを用い、それぞれ０．０１、０．０１、０．００３、０．００００５Ｍ／Ｌとなるようにジクロロペンタフルオロプロパン３０％含有ペンタフルオロブタン溶媒（含塩素フッ化炭素系有機溶媒）に溶解して複合膜形成溶液を作成した。
【００５８】
次に、この複合膜形成溶液を、普通の空気中で（相対湿度５３％、別の実験では６５％でも問題なかった。）で良く洗浄した前記ガラス板１の電池セル反対面（光７入射面側）に塗布して１時間反応させた。その後、すぐに表面の余分な複合膜形成溶液をクロロホルムで洗浄除去すると、図１に示したような有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質８とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質９とシロキサン基を主成分とする物質１０の組成比が略１：１：０．３であり、フッ化炭素基間にシロキサン記が網目状に入った膜厚が略３ｎｍ程度の複合膜１１を前記ガラス板１の電池セル１２の反対面に形成でき、防汚離水性に優れた太陽電池パネル１３を製造できた。
【００５９】
なお、ここで、ガラス板１の表面には、吸着水や水酸基が多数含まれているので、前記有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)の≡Ｓｉ（ＯＣＨ３）基は、前記ガラス板表面の水酸基や吸着水がシラノール縮合触媒の存在下で脱アルコール（この場合は、脱ＣＨ３ＯＨ）反応して、ガラス板表面全面に亘り互いにあるいは表面と化学結合した有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜が前記ガラス板表面に形成された。
【００６０】
このときの複合膜の膜厚は、ナノメートル程度であったので、ガラス板の透明性を損なうことは全くなかった。また、ガラス板表面の水滴接触角は、洗浄工程の有無に関わらず、略１１３度（臨界表面エネルギーは７ｍＮ／ｍ程度）であり、テフロン（登録商標）コート以上の撥水撥油防汚性を付与できた。また、５０μＬの水滴を滴下した場合の転落角度は１２度であった。
【００６１】
この複合膜は、ガラス板表面とシロキサン結合を介して共有結合しているため、図２に示したように、摩耗試験では、加重６００ｇ／ｃｍ２の条件下で往復６０００回のこすり後でも、水滴接触角は、１１０度以上を維持できた。この条件は、布地で表面を数十万回拭う条件に相当する。
【００６２】
この複合膜に於いて、耐摩耗性が大幅に向上した理由は、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質が複合膜に表面に突出しするためと考えられた。したがって、この条件を満たすためには、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質の分子長がフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質の分子長の２倍以上が望ましいと結論された。
なお、本プロセスでは、被膜形成材料としてアルコキシシラン系の薬剤のみを用いているため塩酸が発生することはなかった。
【００６３】
（比較例１）
参考として、実施例１に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)である有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質を含めず、フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)がＣＦ3−（ＣＦ2）７−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３であり、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)がＳｉ（ＯＣＨ３）４であり、フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)の濃度をそれぞれ０．０１と０．００３Ｍ／Ｌとし、他の条件は実施例１と全て同条件で試作した場合、初期水滴接触角は１０９度となった。また、耐摩耗試験における水滴接触角変化の結果を比較例１として図２に示す。
【００６４】
（比較例２）
さらに、実施例１に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)である有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質とアルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)を含めず、フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)がＣＦ3−（ＣＦ2）７−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３であり、他の条件は実施例１と全て同条件で試作した場合、初期水滴接触角は１１２度となった。また、被膜の耐摩耗試験における水滴接触角変化の結果を比較例２として図２に示す。
【００６５】
図２より明らかなように、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)である有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質を除けば、初期値の水滴接触角は実用レベルであるが、耐摩耗性がかなり劣化することが判る。
【００６６】
また、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)である有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質とアルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)の両方を除いても、初期値の水滴接触角は実用レベルであるが、耐摩耗性が大幅に劣化することが判る。
【００６７】
一方、反応後、表面の余分な複合膜形成溶液をエタノールを含むウエスでふき取った場合には、膜厚が略１５ｎｍとなり、初期水滴接触角が略１１０度（臨界表面エネルギーは８ｍＮ／ｍ程度）の複合膜を形成できた。また、このときの、耐摩耗性は、洗浄した場合と大きな違いはなかった。
【００６８】
なお、本実施例では、複合膜形成溶液を塗布する方法を用いたが、塗布方法には、刷毛塗り、ロールコート、スプレイ塗布、何れの方法でも問題はなく、複合膜形成溶液に浸漬しても、実質的にガラスと複合膜形成溶液が一定時間接触していれば同様の性能の被膜が得られた。
また、メトキシ基の代わりにエトキシ基、あるいは反応は異なるがＣｌやＮＣＯ基でもほぼ同様に製膜できた。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。
【実施例２】
【００６９】
それぞれの濃度を０．０１、０．０１、０．０１、０．００００５Ｍ／Ｌとし、その他の条件を同じとして作成した場合には、組成比が略１：１：１であり、膜厚が略５ｎｍ程度で、初期水滴接触角が略１０２度（臨界表面エネルギーは２０ｍＮ／ｍ程度）の耐摩耗性に優れた複合膜を形成できた。
【００７０】
ここで、撥水撥油防汚性複合膜を形成したガラス板の表面エネルギーは、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)である有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)の組成にほぼ依存するので、１：１０：１０乃至１：０：０の範囲で仕込み組成を変えれば、表面エネルギーを２０〜５ｍＮ／ｍ程度に制御でき、水滴接触角を調節できた。さらに、１：１０：１０乃至１：０．１：０．１の範囲で仕込み組成を変えれば、水滴接触角を制御しながら耐摩耗性を同時に確保できた。
【００７１】
さらに、あらかじめガラス基板から溶出してくるアルカリを防止する目的で０：０：１の組成で形成したアルカリバリア膜（以後、シリカ膜１４という。）を介して複合形を形成した（図３）場合、シリカ膜がない場合に比べて複合膜のフッ化炭素基の密度を向上でき、耐水性が向上してさらに２〜３倍耐久性が向上した。
【００７２】
またここで、複合膜形成後、２５０〜４５０℃で３０分程度加熱するとさらに耐候性を向上できた。なお、加熱温度が２５０〜３００℃であれば、通常の空気中で加熱しても問題なかったが、３２０〜４５０℃であれば、被膜の酸化を防ぐため実質的に酸素を含まない雰囲気中で行う必要があった。
【００７３】
また、複合膜形成後、前記加熱前にさらにメチルシリル基を含んだ物質として、例えばトリメチルメトキシシラン（（Ｈ３Ｃ）３ＳｉＯＣＨ３）を用い、シラノール縮合触媒としてジブチル錫オキサイドを用い、それぞれ０．００３、０．００００５Ｍ／Ｌとなるようにノナンに溶解した溶液で同様の処理を行うと、複合膜中には一部水酸基１５が含まれているので、この水酸基とトリメチルメトキシシランが脱アルコール反応して、図４に示した様に、メチルシリル基１６を含んだ撥水撥油防汚性被膜１１を形成できた。なお、この様に作成された被膜では、メチルシリル基を含んだ処理液で処理する前の複合膜に比べて５０μＬの水滴で転落角度を８〜３度低減できた。
【実施例３】
【００７４】
実施例１に於いて、反応後洗浄せずに前記非水系有機溶媒を蒸発させる（この場合、６０乃至１００℃で太陽電池セルが形成されたガラス板を加熱すると、溶媒の蒸発を早めることが可能であり、蒸発時間を短縮できた。）と、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質の組成比が略１：１：０．３であり、膜厚が略３０ｎｍのポリマー状の複合膜が前記ガラス板表面に形成できた。
【００７５】
なお、ここで、ガラス板表面には吸着水やナチュラルオキサイドの水酸基が多数含まれているので、塗布された複合膜形成用溶液は、前記フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)である有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)の≡Ｓｉ（ＯＣＨ３）基は、前記ガラス板表面の水酸基や吸着水がシラノール縮合触媒の存在下で脱アルコール（この場合は、脱ＣＨ３ＯＨ）反応して、ガラス板表面全面に亘り互いにあるいは表面と化学結合した有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜が前記ガラス板表面に形成した。
【００７６】
さらに、空気中で溶媒を蒸発させると、ガラス板表面に残った有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)は、空気中の水分と互いに加水分解して、前記ガラス板表面に形成された有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜と一体化して、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含むポリマー状の複合膜が前記ガラス板表面に形成した。
【００７７】
このとき得られる複合膜の膜厚は、数十ナノメートルレベルとなるが、ガラス板の透明性を損なうレベルではなかった。また、ガラス板表面の水滴接触角は、洗浄工程の有無に関わらず、略１０８度（臨界表面エネルギーは１５ｍＮ／ｍ程度）であり、テフロン（登録商標）コート以上の撥水撥油防汚性を付与できた。
また、摩耗試験結果は、実施例１に比べてさらに１０倍程度改善されていた。
【実施例４】
【００７８】
実施例１において、フッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)を除いて同様の方法で被膜を製造した。
この場合、当然有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む膜厚が略５ｎｍの複合膜が前記ガラス板表面に形成できた。
【００７９】
このとき、複合膜の膜厚は、やはりナノメートル程度であったので、ガラス板の透明性を損なうことは全くなかった。また、ガラス板表面の水滴接触角は、洗浄工程の有無に関わらず、略１１０度（臨界表面エネルギーは１０ｍＮ／ｍ程度）であり、テフロン（登録商標）コート以上の撥水撥油防汚性を付与できた。
また、摩耗試験では、実施例１とほぼ同様の結果を得た。
【実施例５】
【００８０】
実施例１において、アルコキシシリル基を主成分とする物質(3)を除いて同様の方法で被膜を製造した。
この場合、当然有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質を含む膜厚が略４ｎｍの複合膜が前記ガラス板表面に形成できた。
【００８１】
このとき、複合膜の膜厚は、やはりナノメートル程度であったので、ガラス板の透明性を損なうことは全くなかった。また、ガラス板表面の水滴接触角は、洗浄工程の有無に関わらず、略１１４度（臨界表面エネルギーは６ｍＮ／ｍ程度）であり、テフロン（登録商標）コーに比べると格段に優れた撥水撥油防汚性を付与できた。
また、摩耗試験では、実施例１と比べると多少劣化が早かったが、ほぼ同様の結果を得た。
【実施例６】
【００８２】
実施例１において、フッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)を除いて同様の方法で被膜を製造した。
この場合、当然有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖長鎖物質(1)で膜厚が略３ｎｍの被膜が前記ガラス板表面に形成できた。
【００８３】
このとき、複合膜の膜厚は、やはりナノメートル程度であったので、ガラス板の透明性を損なうことは全くなかった。また、ガラス板表面の水滴接触角は、洗浄工程の有無に関わらず、略１１６度（臨界表面エネルギーは５ｍＮ／ｍ程度）であり、テフロン（登録商標）コーに比べると格段に優れた撥水撥油防汚性を付与できた。
【００８４】
摩耗試験では、実施例１と比べて多少劣化が早かったが、実用レベルで使用できる被膜であった。
【実施例７】
【００８５】
さらに、実施例１において、上述のシラノール縮合触媒の代わりに、ケチミン化合物、又は、ＴｉＯ２等の金属酸化物、有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物が利用できた。
【００８６】
例えば、実施例１に置いて前述のシラノール縮合触媒の代わりに、ケチミン化合物（ジャパンエポキシレジン社のＨ３、およびチッソ社のサイラエースＳ３４０を用いてみたが、性能はほぼ同じであった。）を同じ濃度で用いた場合、反応時間を３０分まで短縮できた。
【実施例８】
【００８７】
さらに、実施例１において、前述のシラノール縮合触媒とケチミン化合物、又は、ＴｉＯ２等の金属酸化物、有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物を１：９〜９：１で混合して用いると、さらにさらに反応時間を短縮できた。
具体的には、実施例１に置いて上述のシラノール縮合触媒濃度を半分にして、上述のケチミン化合物（例えば、Ｓ３４０）を等モル混合した場合（１：１）、反応時間を２０分まで短縮できた。
【００８８】
以上に述べた全ての実施例に於いて、シラノール縮合触媒として、カルボン酸金属塩、カルボン酸エステル金属塩、カルボン酸金属塩ポリマー、カルボン酸金属塩キレート、チタン酸エステル及びチタン酸エステルキレート類が利用可能である。さらに具体的には、酢酸第１錫、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクテート、ジブチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジオクテート、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクタン酸第１錫、ナフテン酸鉛、ナフテン酸コバルト、２−エチルヘキセン酸鉄、ジオクチル錫ビスオクチリチオグリコール酸エステル塩、ジオクチル錫マレイン酸エステル塩、ジブチル錫マレイン酸塩ポリマー、ジメチル錫メルカプトプロピオン酸塩ポリマー、ジブチル錫ビスアセチルアセテート、ジオクチル錫ビスアセチルラウレート、テトラブチルチタネート、テトラノニルチタネート、及びビス（アセチルアセトニル）ジープロピルチタネートを用いることが可能である。
【００８９】
また、利用できるケチミン化合物は特に限定されるものではないが、例えば、２，５，８−トリアザ−１，８−ノナジエン、３，１１−ジメチル−４，７，１０−トリアザ−３，１０−トリデカジエン、２，１０−ジメチル−３，６，９−トリアザ−２，９−ウンデカジエン、２，４，１２，１４−テトラメチル−５，８，１１−トリアザ−４，１１−ペンタデカジエン、２，４，１５，１７−テトラメチル−５，８，１１，１４−テトラアザ−４，１４−オクタデカジエン、２，４，２０，２２−テトラメチル−５，１２，１９−トリアザ−４，１９−トリエイコサジエン等がある。
【００９０】
また、利用できる有機酸としても特に限定されるものではないが、例えば、ギ酸、あるいは酢酸、プロピオン酸、ラク酸、マロン酸等があり、ほぼ同様の効果があった。
【００９１】
なお、複合膜形成溶液の溶媒を蒸発させて被膜を形成する場合には、複合膜形成溶液に用いる非水系の溶媒の沸点は、低いほど早く蒸発除去できるので都合がよいが、取扱いの上では５０〜１５０℃程度がよかった。
【００９２】
一方、後洗浄を行う場合には、複合膜形成溶液に用いるフッ化炭素系有機溶媒の沸点は、高いほど安定しているが、取扱いの上では１５０〜３５０℃程度がよかった。
【００９３】
なお、前記フッ化炭素系有機溶媒には、フロン系溶媒や、フロリナート（３Ｍ社製品）、アフルード（旭ガラス社製品）等があるが、これらは１種単独で用いても良いし、良く混ざるものなら２種以上を組み合わせてもよい。さらに、含塩素フッ化炭素系有機溶媒そのまま、あるいはクロロホルム等有機塩素系の溶媒を添加しても良かった。さらにまた、吸着溶媒として、水とアルコール（水とアルコールの組成比は、体積比で２：１〜１０：１で、アルコールの種類は、エタノールが良かったが、プロパノールやブタノール、エチレングリコールでも使用可能であった。）の混合溶媒を用いる場合には、シラノール縮合触媒や助触媒であるケチミン等は使用できないが、触媒無しでも超音波分散しておけば１時間程度で良好な化学吸着単分子膜を形成できた。
【００９４】
さらに、洗浄用の有機溶媒としては、水を含まない炭化水素系溶媒、あるいはフッ化炭素系溶媒やシリコーン系溶媒を用いることが可能であるが、特に沸点が５０〜３００℃のものが使用に適していた。
【００９５】
具体的に使用可能なものは、石油ナフサ、ソルベントナフサ、石油エーテル、石油ベンジン、イソパラフィン、ノルマルパラフィン、デカリン、工業ガソリン、灯油、ジメチルシリコーン、フェニルシリコーン、アルキル変性シリコーン、ポリエーテルシリコーン等を挙げることができる。
【００９６】
さらにまた、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)である有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質には、下記式（化３または化４）が利用できた。また、耐光性は多少悪くなるが、下記式（化５）で示される物質が利用できたが、何れも平均分子量は１０００〜５０００程度のものが利用しやすかった。
【００９７】
【化３】
【００９８】
【化４】
【００９９】
【化５】
【０１００】
さらに具体的には、下記式（化７）や式（化８）で示される物質が利用できた。
【０１０１】
【化７】
【０１０２】
【化８】
【０１０３】
さらにまた、アルコキシシリル基を主成分とする物質(3)として（ＡＯ）３Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＡ）２）ｐＯＡ（Ｐは０〜１０、Ａは、メチル基やチル基のアルキル基、ＯＡはＣｌまたはＮＣＯでも良い。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。）が挙げられるが、以下に示す物質(１)-(１４)が使用しやすかった。
【０１０４】
（１）Ｓｉ（ＯＣＨ３）４
（２）ＳｉＨ（ＯＣＨ３）3
（３）ＳｉＨ2（ＯＣＨ３）2
（４）（ＣＨ３Ｏ）3Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＣＨ３）2）ｍＯＣＨ３
（５）Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）3
（６）ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）3
（７）ＳｉＨ2（ＯＣ２Ｈ５）2
（８）（Ｈ５Ｃ２Ｏ）3Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）2）ｍＯＣ２Ｈ５
ここで、ｍは、１〜６整数を表す。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
なお、本願発明は、太陽エネルギー利用装置であればどのような物にでも適用可能である。具体的には、太陽電池パネルの他、太陽熱温水器や温室等がある。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】実施例１において撥水撥油防汚性の複合膜が形成された太陽電池セル断面を分子レベルまで拡大した概念図である。
【図２】本発明の実施例１で得られた最表面の被膜と比較例１および２で得られた被膜の耐摩耗性試験結果を水滴接触角の変化で比較して示した図。
【図３】実施例２において、シリカ膜を介して撥水撥油防汚性の複合膜が形成された太陽電池セル断面を分子レベルまで拡大した概念図。
【図４】実施例２において、複合膜形成後に、さらにメチルシリル基を含んだ物質で処理した後の太陽電池セル断面を分子レベルまで拡大した概念図。
【符号の説明】
【０１０７】
１ ガラス板
２ ITO透明電極
３ 銀ペースト櫛形電極
４ ｎ型アモルファスSi半導体層
５ ｐ型アモルファスSi半導体層
６ Ａｌ蒸着バック電極
７ 光
８ 有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質
９ フッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質
１０ シロキサン基を主成分とする物質
１１ 撥水撥油防汚性の複合膜
１２ 太陽電池セル
１３ 光入射面側に撥水撥油防汚性被膜が形成された太陽電池パネル
１４ シリカ膜
１５ 水酸基
１６ メチルシリル基
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高耐久性の撥水撥油防汚性被膜が表面に形成された太陽エネルギー利用装置に関するものである。具体的には、撥水撥油防汚機能が要求される太陽電池パネルや太陽熱温水器、温室に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般にフッ化炭素基含有クロロシラン系の吸着剤と非水系の有機溶媒よりなる化学吸着液を用い、液相で化学吸着して単分子膜状の撥水撥油防汚性化学吸着膜を形成できることはすでによく知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
このような溶液中での化学吸着単分子膜の製造原理は、基材表面の水酸基などの活性水素とクロロシラン系の吸着剤のクロロシリル基との脱塩酸反応を用いて単分子膜を形成することにある。
【特許文献１】特開平０２−２５８０３２号 公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の化学吸着膜は吸着剤と基材表面との化学結合のみを用いているため、太陽エネルギー利用装置の防汚離水膜として用いた場合には、耐摩耗性等の耐久性が乏しいという課題があった。また、クロロシラン系界面活性剤を用いた方法では、製膜時に塩酸が発生するため、製造は、特別な脱塩酸設備を備えた隔離された場所で行わなければならないという課題があった。
【０００５】
本発明は、撥水撥油防汚機能が要求される太陽エネルギー利用装置において、受光面側最表面の耐摩耗性および耐候性等の耐久性、雨滴離水性（滑水性ともいう）、防汚性の向上を目的とする。また、最表面に撥水撥油防汚膜を形成する際、塩酸を発生させずに（あるいはほんの少量の塩酸の発生で）、耐摩耗性および耐候性等の耐久性、および雨滴離水性（滑水性ともいう）、防汚性に優れた被膜を形成することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するための手段として提供される第１の発明は、受光面側最表面に、高耐久性の撥水撥油防汚性被膜が形成されたガラス板であって、前記被膜が、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜が形成されていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質の分子長がフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質の分子長の２倍以上であることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【０００８】
第３の発明は、第１および２の発明に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質がフッ化炭素基と炭化水素基を含む側鎖を持っていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【０００９】
第４の発明は、第１乃至３の発明に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質が、シロキサン基を主成分とする物質よりなるシリカ膜中で前記シリル基を介して前記シリカ膜および／またはガラス板表面に結合固定されていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【００１０】
第５の発明は、第１乃至４の発明に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質が、それぞれシリル基およびシロキサン基を介して互いにまたは個々にガラス板表面に結合固定されていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【００１１】
第６の発明は、第１乃至５の発明に於いて、撥水撥油防汚性被膜に含まれるフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質の分子組成比が、１：１０：１０〜１：０：０であることを特徴とするに記載の太陽エネルギー利用装置である。
【００１２】
第７の発明は、第１乃至６の発明に於いて、表面に撥水撥油防汚性被膜が形成されたガラス板であって、前記被膜が、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質を含み前記被膜の臨界表面エネルギーが５〜２０ｍＮ／ｍに制御されていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【００１３】
第８の発明は、第１乃至７の発明に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質が有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質であることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【００１４】
第９の発明は、第１乃至８の発明に於いて、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基が下記式（化１または化２）に示した官能基であることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【化１】
【化２】
【００１５】
第１０の発明は、第１乃至９の発明に於いて、撥水撥油防汚性被膜がアルカリバリア膜を介して形成されていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【００１６】
第１１の発明は、第１乃至１０の発明に於いて、複合膜がさらにメチルシリル基を含んでいることを特徴とする太陽エネルギー利用装置である。
【００１７】
第１２の発明は、少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程を含むことを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００１８】
第１３の発明は、少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程と、前記ガラス板表面の余分な溶液を有機溶媒を用いて洗浄除去またはふき取り除去する工程とを含むことを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００１９】
第１４の発明は、第１２および１３の発明に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)の分子混合比を、１：１０：１０〜１：０：０にしておくことを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２０】
第１５の発明は、第１２乃至１４の発明に於いて、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)として有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質を用いることを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２１】
第１６の発明は、第１５の発明に於いて、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質として下記式（化３または化４）に示した物質を用い、
【化３】
【化４】
【００２２】
フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)としてＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＡ）3、またはＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−ＳｉＣＨ3（ＯＡ）２（添え字のｏは整数、Ａはアルキル基、ＯＡはＣｌまたはＮＣＯでも良い。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。）を用い、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)として（ＡＯ）３Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＡ）２）ｐＯＡ（ｐは０または整数、Ａはアルキル基、ＯＡはＣｌまたはＮＣＯでも良い。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。）を用いることを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２３】
第１７の発明は、第１５の発明に於いて、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質として、下記式（化５）に示した物質を用い、
【化５】
【００２４】
フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)としてＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＡ）3（添え字のｏは整数、Ａはアルキル基。）を用い、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)として（ＡＯ）３Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＡ）２）ｐＯＡ（Ｐは０または整数、Ａはアルキル基。）を用いることを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２５】
第１８の発明は、第１２乃至１７の発明に於いて、シラノール縮合触媒の代わりに、ケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物、あるいはＴｉＯ２等の金属酸化物を用いることを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２６】
第１９の発明は、第１２乃至１７の発明に於いて、シラノール縮合触媒にケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物および／あるいはＴｉＯ２等の金属酸化物を混合して用いることを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２７】
第２０の発明は、第１２乃至１９の発明に於いて、有機溶媒としてフッ化炭素系有機溶媒を用いることを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２８】
第２１の発明は、第１２乃至２０の発明に於いて、複合膜形成前にあらかじめガラス板表面にアルカリバリア膜としてシリカ膜を形成しておくことを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００２９】
第２２の発明は、第１２乃至２１の発明に於いて、複合膜形成後、２５０〜４５０℃で加熱することを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００３０】
第２３の発明は、第１２乃至２１の発明に於いて、複合膜形成後、さらにメチルシリル基を含んだ物質を溶かした溶液で処理することを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法である。
【００３１】
さらに具体的説明すると、本発明は、少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程とにより、あるいは、少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程と、前記ガラス板表面の余分な溶液を有機溶媒を用いて洗浄除去またはふき取り除去する工程とにより、受光面側最表面に、高耐久性の撥水撥油防汚性被膜が形成された太陽エネルギー利用装置であって、前記被膜が、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜であることを特徴とする太陽エネルギー利用装置を製造して提供するものである。
【００３２】
ここで、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質の分子長がフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質の分子長の２倍以上であると、複合膜の耐久性と雨滴離水性（滑水性とも言う。）を同時に向上できて好都合である。
【００３３】
また、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質がフッ化炭素基と炭化水素基を含む側鎖を持っていると、より一層複合膜の耐久性と雨滴離水性を同時に向上できて好都合である。
【００３４】
さらに、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質が、シロキサン基を主成分とする物質よりなるシリカ膜中で前記シリル基を介して前記シリカ膜および／またはガラス板表面に結合固定されていると、耐候性を向上する上で都合がよい。
【００３５】
さらにまた、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質が、それぞれシリル基およびシロキサン基を介して互いにまたは個々にガラス板表面に結合固定されていると、耐候性を向上する上で都合がよい。
【００３６】
また、撥水撥油防汚性被膜に含まれるフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質の分子組成比が、１：１０：１０〜１：０：０であると、太陽エネルギー利用装置に付着した雨滴の滑落性を制御する上で好都合である。
【００３７】
また、表面に撥水撥油防汚性被膜が形成されたガラス板であって、前記被膜が、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質を含み前記被膜の臨界表面エネルギーが５〜２０ｍＮ／ｍに制御されていると、ガラス板に付着した雨滴の滑落性を制御する上で好都合である。
【００３８】
また、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質が側鎖にフッ化炭素基と炭化水素基を持つ有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質であると、被膜の耐久性を向上する上で都合がよい。
【００３９】
さらに、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基が下記式（化１または化２）に示した官能基であると、耐久性を向上できて都合がよい。
【化１】
【化２】
【００４０】
また、撥水撥油防汚性被膜がアルカリバリア膜を介して形成されていると、さらに耐候性を向上できて都合がよい。
また、複合膜がさらにメチルシリル基を含んでいると、ガラス板に付着した雨滴の滑落性を小さくできて好都合である。
【００４１】
またこのとき、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)の分子混合比を、１：１０：１０〜１：０：０にしておくと、太陽エネルギー利用装置に付着した雨滴の滑落性を制御する上で好都合である。
【００４２】
さらに、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)として有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質を用いると、被膜の耐摩耗性を向上できて好都合である。
【００４３】
また、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質として下記式（化３または化４）に示した物質を用い、
【化３】
【化４】
【００４４】
フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)としてＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＡ）3（添え字のｏは整数、Ａはアルキル基、ＯＡはＣｌまたはＮＣＯでも良い。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。）を用い、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)として（ＡＯ）３Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＡ）２）ｐＯＡ（ｐは０または整数、Ａはアルキル基、ＯＡはＣｌまたはＮＣＯでも良い。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。）を用いると、雨滴転落角と耐摩耗性を同時に制御できて好都合である。
【００４５】
また、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質として、下記式（化５）に示した物質を用い、
【化５】
【００４６】
フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)としてＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＡ）3（添え字のｏは整数、Ａはアルキル基。）を用い、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)として（ＡＯ）３Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＡ）２）ｐＯＡ（Ｐは０または整数、Ａはアルキル基。）を用いても、雨滴転落角と耐摩耗性を同時に制御できて好都合である。
【００４７】
さらにまた、シラノール縮合触媒の代わりに、ケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物、あるいはＴｉＯ２等の金属酸化物を用いると、処理時間を短縮できて都合がよい。
【００４８】
また、シラノール縮合触媒にケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物および／あるいはＴｉＯ２等の金属酸化物を混合して用いると、さらに処理時間を短縮できて都合がよい。
【００４９】
さらに、有機溶媒としてフッ化炭素系有機溶媒や含塩素フッ化炭素系有機溶媒を用いると、前記式（化２および３）に示した物質を均一に溶解する上で都合がよい。
【００５０】
また、複合膜形成前にあらかじめガラス板表面にアルカリバリア膜としてシリカ膜を形成しておくと、被膜密度と耐水性を同時に向上できて都合がよい。 また、複合膜形成後、２５０〜４５０℃で加熱すると、被膜の耐候性を向上できて好都合である。
【００５１】
また、複合膜形成後、さらにメチルシリル基を含んだ物質を溶かした溶液で処理すると雨滴転落角を小さくできて都合がよい。
【発明の効果】
【００５２】
以上説明したように、本発明の太陽エネルギー利用装置およびその製造方法では、受光面側最表面に、少なくとも有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質を含む撥水撥油防汚性被膜を形成することにより、高い耐摩耗性と雨滴滑落性と耐候性とを同時に満足させた長期亘り光利用効率が劣化しない太陽エネルギー利用装置を提供できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５３】
本発明は、少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程とにより、あるいは、少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程と、前記ガラス板表面の余分な溶液を有機溶媒を用いて洗浄除去またはふき取り除去する工程とにより、受光面側最表面に、高耐久性の撥水撥油防汚性被膜が形成された太陽エネルギー利用装置であって、前記被膜が、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜であることを特徴とする太陽エネルギー利用装置を製造して提供するものである。
【００５４】
以下、本発明の撥水撥油防汚性に優れた太陽エネルギー利用装置の一例としてとして、太陽電池パネルを取り上げ、詳細に説明する。
なお、以下の実施例においては、とくに記載していない限り分子組成比はモル比を意味する。また、特に記載のない％は重量％を意味する。なお、本願発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。
【実施例１】
【００５５】
まず、あらかじめ図１に示したような太陽電池の光入射側透明基材となるガラス板１を用意し、裏面に印刷法を用いてITO透明電極２、銀ペースト櫛形電極３、ｎ型アモルファスSi層４とｐ型アモルファスSi層５を順に形成し、さらにその上に反射膜を兼ねたアルミニウムのバック電極６を蒸着形成して太陽電池セルを形成した。
一方、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)として、下記式（化６）に示した側鎖にフッ化炭素基と炭化水素基を持つ有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質を用い、
【００５６】
【化６】
【００５７】
フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)としてＣＦ3−（ＣＦ2）７−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＣＨ3）3を用い、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)としてＳｉ（ＯＣＨ3）４を用い、シラノール縮合触媒としてジブチル錫オキサイドを用い、それぞれ０．０１、０．０１、０．００３、０．００００５Ｍ／Ｌとなるようにジクロロペンタフルオロプロパン３０％含有ペンタフルオロブタン溶媒（含塩素フッ化炭素系有機溶媒）に溶解して複合膜形成溶液を作成した。
【００５８】
次に、この複合膜形成溶液を、普通の空気中で（相対湿度５３％、別の実験では６５％でも問題なかった。）で良く洗浄した前記ガラス板１の電池セル反対面（光７入射面側）に塗布して１時間反応させた。その後、すぐに表面の余分な複合膜形成溶液をクロロホルムで洗浄除去すると、図１に示したような有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質８とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質９とシロキサン基を主成分とする物質１０の組成比が略１：１：０．３であり、フッ化炭素基間にシロキサン記が網目状に入った膜厚が略３ｎｍ程度の複合膜１１を前記ガラス板１の電池セル１２の反対面に形成でき、防汚離水性に優れた太陽電池パネル１３を製造できた。
【００５９】
なお、ここで、ガラス板１の表面には、吸着水や水酸基が多数含まれているので、前記有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)の≡Ｓｉ（ＯＣＨ３）基は、前記ガラス板表面の水酸基や吸着水がシラノール縮合触媒の存在下で脱アルコール（この場合は、脱ＣＨ３ＯＨ）反応して、ガラス板表面全面に亘り互いにあるいは表面と化学結合した有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜が前記ガラス板表面に形成された。
【００６０】
このときの複合膜の膜厚は、ナノメートル程度であったので、ガラス板の透明性を損なうことは全くなかった。また、ガラス板表面の水滴接触角は、洗浄工程の有無に関わらず、略１１３度（臨界表面エネルギーは７ｍＮ／ｍ程度）であり、テフロン（登録商標）コート以上の撥水撥油防汚性を付与できた。また、５０μＬの水滴を滴下した場合の転落角度は１２度であった。
【００６１】
この複合膜は、ガラス板表面とシロキサン結合を介して共有結合しているため、図２に示したように、摩耗試験では、加重６００ｇ／ｃｍ２の条件下で往復６０００回のこすり後でも、水滴接触角は、１１０度以上を維持できた。この条件は、布地で表面を数十万回拭う条件に相当する。
【００６２】
この複合膜に於いて、耐摩耗性が大幅に向上した理由は、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質が複合膜に表面に突出しするためと考えられた。したがって、この条件を満たすためには、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質の分子長がフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質の分子長の２倍以上が望ましいと結論された。
なお、本プロセスでは、被膜形成材料としてアルコキシシラン系の薬剤のみを用いているため塩酸が発生することはなかった。
【００６３】
（比較例１）
参考として、実施例１に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)である有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質を含めず、フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)がＣＦ3−（ＣＦ2）７−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３であり、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)がＳｉ（ＯＣＨ３）４であり、フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)の濃度をそれぞれ０．０１と０．００３Ｍ／Ｌとし、他の条件は実施例１と全て同条件で試作した場合、初期水滴接触角は１０９度となった。また、耐摩耗試験における水滴接触角変化の結果を比較例１として図２に示す。
【００６４】
（比較例２）
さらに、実施例１に於いて、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)である有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質とアルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)を含めず、フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)がＣＦ3−（ＣＦ2）７−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＣＨ３）３であり、他の条件は実施例１と全て同条件で試作した場合、初期水滴接触角は１１２度となった。また、被膜の耐摩耗試験における水滴接触角変化の結果を比較例２として図２に示す。
【００６５】
図２より明らかなように、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)である有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質を除けば、初期値の水滴接触角は実用レベルであるが、耐摩耗性がかなり劣化することが判る。
【００６６】
また、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)である有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質とアルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)の両方を除いても、初期値の水滴接触角は実用レベルであるが、耐摩耗性が大幅に劣化することが判る。
【００６７】
一方、反応後、表面の余分な複合膜形成溶液をエタノールを含むウエスでふき取った場合には、膜厚が略１５ｎｍとなり、初期水滴接触角が略１１０度（臨界表面エネルギーは８ｍＮ／ｍ程度）の複合膜を形成できた。また、このときの、耐摩耗性は、洗浄した場合と大きな違いはなかった。
【００６８】
なお、本実施例では、複合膜形成溶液を塗布する方法を用いたが、塗布方法には、刷毛塗り、ロールコート、スプレイ塗布、何れの方法でも問題はなく、複合膜形成溶液に浸漬しても、実質的にガラスと複合膜形成溶液が一定時間接触していれば同様の性能の被膜が得られた。
また、メトキシ基の代わりにエトキシ基、あるいは反応は異なるがＣｌやＮＣＯ基でもほぼ同様に製膜できた。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。
【実施例２】
【００６９】
それぞれの濃度を０．０１、０．０１、０．０１、０．００００５Ｍ／Ｌとし、その他の条件を同じとして作成した場合には、組成比が略１：１：１であり、膜厚が略５ｎｍ程度で、初期水滴接触角が略１０２度（臨界表面エネルギーは２０ｍＮ／ｍ程度）の耐摩耗性に優れた複合膜を形成できた。
【００７０】
ここで、撥水撥油防汚性複合膜を形成したガラス板の表面エネルギーは、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)である有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)の組成にほぼ依存するので、１：１０：１０乃至１：０：０の範囲で仕込み組成を変えれば、表面エネルギーを２０〜５ｍＮ／ｍ程度に制御でき、水滴接触角を調節できた。さらに、１：１０：１０乃至１：０．１：０．１の範囲で仕込み組成を変えれば、水滴接触角を制御しながら耐摩耗性を同時に確保できた。
【００７１】
さらに、あらかじめガラス基板から溶出してくるアルカリを防止する目的で０：０：１の組成で形成したアルカリバリア膜（以後、シリカ膜１４という。）を介して複合形を形成した（図３）場合、シリカ膜がない場合に比べて複合膜のフッ化炭素基の密度を向上でき、耐水性が向上してさらに２〜３倍耐久性が向上した。
【００７２】
またここで、複合膜形成後、２５０〜４５０℃で３０分程度加熱するとさらに耐候性を向上できた。なお、加熱温度が２５０〜３００℃であれば、通常の空気中で加熱しても問題なかったが、３２０〜４５０℃であれば、被膜の酸化を防ぐため実質的に酸素を含まない雰囲気中で行う必要があった。
【００７３】
また、複合膜形成後、前記加熱前にさらにメチルシリル基を含んだ物質として、例えばトリメチルメトキシシラン（（Ｈ３Ｃ）３ＳｉＯＣＨ３）を用い、シラノール縮合触媒としてジブチル錫オキサイドを用い、それぞれ０．００３、０．００００５Ｍ／Ｌとなるようにノナンに溶解した溶液で同様の処理を行うと、複合膜中には一部水酸基１５が含まれているので、この水酸基とトリメチルメトキシシランが脱アルコール反応して、図４に示した様に、メチルシリル基１６を含んだ撥水撥油防汚性被膜１１を形成できた。なお、この様に作成された被膜では、メチルシリル基を含んだ処理液で処理する前の複合膜に比べて５０μＬの水滴で転落角度を８〜３度低減できた。
【実施例３】
【００７４】
実施例１に於いて、反応後洗浄せずに前記非水系有機溶媒を蒸発させる（この場合、６０乃至１００℃で太陽電池セルが形成されたガラス板を加熱すると、溶媒の蒸発を早めることが可能であり、蒸発時間を短縮できた。）と、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質の組成比が略１：１：０．３であり、膜厚が略３０ｎｍのポリマー状の複合膜が前記ガラス板表面に形成できた。
【００７５】
なお、ここで、ガラス板表面には吸着水やナチュラルオキサイドの水酸基が多数含まれているので、塗布された複合膜形成用溶液は、前記フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)である有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)の≡Ｓｉ（ＯＣＨ３）基は、前記ガラス板表面の水酸基や吸着水がシラノール縮合触媒の存在下で脱アルコール（この場合は、脱ＣＨ３ＯＨ）反応して、ガラス板表面全面に亘り互いにあるいは表面と化学結合した有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜が前記ガラス板表面に形成した。
【００７６】
さらに、空気中で溶媒を蒸発させると、ガラス板表面に残った有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)は、空気中の水分と互いに加水分解して、前記ガラス板表面に形成された有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜と一体化して、有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含むポリマー状の複合膜が前記ガラス板表面に形成した。
【００７７】
このとき得られる複合膜の膜厚は、数十ナノメートルレベルとなるが、ガラス板の透明性を損なうレベルではなかった。また、ガラス板表面の水滴接触角は、洗浄工程の有無に関わらず、略１０８度（臨界表面エネルギーは１５ｍＮ／ｍ程度）であり、テフロン（登録商標）コート以上の撥水撥油防汚性を付与できた。
また、摩耗試験結果は、実施例１に比べてさらに１０倍程度改善されていた。
【実施例４】
【００７８】
実施例１において、フッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)を除いて同様の方法で被膜を製造した。
この場合、当然有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む膜厚が略５ｎｍの複合膜が前記ガラス板表面に形成できた。
【００７９】
このとき、複合膜の膜厚は、やはりナノメートル程度であったので、ガラス板の透明性を損なうことは全くなかった。また、ガラス板表面の水滴接触角は、洗浄工程の有無に関わらず、略１１０度（臨界表面エネルギーは１０ｍＮ／ｍ程度）であり、テフロン（登録商標）コート以上の撥水撥油防汚性を付与できた。
また、摩耗試験では、実施例１とほぼ同様の結果を得た。
【実施例５】
【００８０】
実施例１において、アルコキシシリル基を主成分とする物質(3)を除いて同様の方法で被膜を製造した。
この場合、当然有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質を含む膜厚が略４ｎｍの複合膜が前記ガラス板表面に形成できた。
【００８１】
このとき、複合膜の膜厚は、やはりナノメートル程度であったので、ガラス板の透明性を損なうことは全くなかった。また、ガラス板表面の水滴接触角は、洗浄工程の有無に関わらず、略１１４度（臨界表面エネルギーは６ｍＮ／ｍ程度）であり、テフロン（登録商標）コーに比べると格段に優れた撥水撥油防汚性を付与できた。
また、摩耗試験では、実施例１と比べると多少劣化が早かったが、ほぼ同様の結果を得た。
【実施例６】
【００８２】
実施例１において、フッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)を除いて同様の方法で被膜を製造した。
この場合、当然有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖長鎖物質(1)で膜厚が略３ｎｍの被膜が前記ガラス板表面に形成できた。
【００８３】
このとき、複合膜の膜厚は、やはりナノメートル程度であったので、ガラス板の透明性を損なうことは全くなかった。また、ガラス板表面の水滴接触角は、洗浄工程の有無に関わらず、略１１６度（臨界表面エネルギーは５ｍＮ／ｍ程度）であり、テフロン（登録商標）コーに比べると格段に優れた撥水撥油防汚性を付与できた。
【００８４】
摩耗試験では、実施例１と比べて多少劣化が早かったが、実用レベルで使用できる被膜であった。
【実施例７】
【００８５】
さらに、実施例１において、上述のシラノール縮合触媒の代わりに、ケチミン化合物、又は、ＴｉＯ２等の金属酸化物、有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物が利用できた。
【００８６】
例えば、実施例１に置いて前述のシラノール縮合触媒の代わりに、ケチミン化合物（ジャパンエポキシレジン社のＨ３、およびチッソ社のサイラエースＳ３４０を用いてみたが、性能はほぼ同じであった。）を同じ濃度で用いた場合、反応時間を３０分まで短縮できた。
【実施例８】
【００８７】
さらに、実施例１において、前述のシラノール縮合触媒とケチミン化合物、又は、ＴｉＯ２等の金属酸化物、有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物を１：９〜９：１で混合して用いると、さらにさらに反応時間を短縮できた。
具体的には、実施例１に置いて上述のシラノール縮合触媒濃度を半分にして、上述のケチミン化合物（例えば、Ｓ３４０）を等モル混合した場合（１：１）、反応時間を２０分まで短縮できた。
【００８８】
以上に述べた全ての実施例に於いて、シラノール縮合触媒として、カルボン酸金属塩、カルボン酸エステル金属塩、カルボン酸金属塩ポリマー、カルボン酸金属塩キレート、チタン酸エステル及びチタン酸エステルキレート類が利用可能である。さらに具体的には、酢酸第１錫、ジブチル錫ジラウレート、ジブチル錫ジオクテート、ジブチル錫ジアセテート、ジオクチル錫ジラウレート、ジオクチル錫ジオクテート、ジオクチル錫ジアセテート、ジオクタン酸第１錫、ナフテン酸鉛、ナフテン酸コバルト、２−エチルヘキセン酸鉄、ジオクチル錫ビスオクチリチオグリコール酸エステル塩、ジオクチル錫マレイン酸エステル塩、ジブチル錫マレイン酸塩ポリマー、ジメチル錫メルカプトプロピオン酸塩ポリマー、ジブチル錫ビスアセチルアセテート、ジオクチル錫ビスアセチルラウレート、テトラブチルチタネート、テトラノニルチタネート、及びビス（アセチルアセトニル）ジープロピルチタネートを用いることが可能である。
【００８９】
また、利用できるケチミン化合物は特に限定されるものではないが、例えば、２，５，８−トリアザ−１，８−ノナジエン、３，１１−ジメチル−４，７，１０−トリアザ−３，１０−トリデカジエン、２，１０−ジメチル−３，６，９−トリアザ−２，９−ウンデカジエン、２，４，１２，１４−テトラメチル−５，８，１１−トリアザ−４，１１−ペンタデカジエン、２，４，１５，１７−テトラメチル−５，８，１１，１４−テトラアザ−４，１４−オクタデカジエン、２，４，２０，２２−テトラメチル−５，１２，１９−トリアザ−４，１９−トリエイコサジエン等がある。
【００９０】
また、利用できる有機酸としても特に限定されるものではないが、例えば、ギ酸、あるいは酢酸、プロピオン酸、ラク酸、マロン酸等があり、ほぼ同様の効果があった。
【００９１】
なお、複合膜形成溶液の溶媒を蒸発させて被膜を形成する場合には、複合膜形成溶液に用いる非水系の溶媒の沸点は、低いほど早く蒸発除去できるので都合がよいが、取扱いの上では５０〜１５０℃程度がよかった。
【００９２】
一方、後洗浄を行う場合には、複合膜形成溶液に用いるフッ化炭素系有機溶媒の沸点は、高いほど安定しているが、取扱いの上では１５０〜３５０℃程度がよかった。
【００９３】
なお、前記フッ化炭素系有機溶媒には、フロン系溶媒や、フロリナート（３Ｍ社製品）、アフルード（旭ガラス社製品）等があるが、これらは１種単独で用いても良いし、良く混ざるものなら２種以上を組み合わせてもよい。さらに、含塩素フッ化炭素系有機溶媒そのまま、あるいはクロロホルム等有機塩素系の溶媒を添加しても良かった。さらにまた、吸着溶媒として、水とアルコール（水とアルコールの組成比は、体積比で２：１〜１０：１で、アルコールの種類は、エタノールが良かったが、プロパノールやブタノール、エチレングリコールでも使用可能であった。）の混合溶媒を用いる場合には、シラノール縮合触媒や助触媒であるケチミン等は使用できないが、触媒無しでも超音波分散しておけば１時間程度で良好な化学吸着単分子膜を形成できた。
【００９４】
さらに、洗浄用の有機溶媒としては、水を含まない炭化水素系溶媒、あるいはフッ化炭素系溶媒やシリコーン系溶媒を用いることが可能であるが、特に沸点が５０〜３００℃のものが使用に適していた。
【００９５】
具体的に使用可能なものは、石油ナフサ、ソルベントナフサ、石油エーテル、石油ベンジン、イソパラフィン、ノルマルパラフィン、デカリン、工業ガソリン、灯油、ジメチルシリコーン、フェニルシリコーン、アルキル変性シリコーン、ポリエーテルシリコーン等を挙げることができる。
【００９６】
さらにまた、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)である有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質には、下記式（化３または化４）が利用できた。また、耐光性は多少悪くなるが、下記式（化５）で示される物質が利用できたが、何れも平均分子量は１０００〜５０００程度のものが利用しやすかった。
【００９７】
【化３】
【００９８】
【化４】
【００９９】
【化５】
【０１００】
さらに具体的には、下記式（化７）や式（化８）で示される物質が利用できた。
【０１０１】
【化７】
【０１０２】
【化８】
【０１０３】
さらにまた、アルコキシシリル基を主成分とする物質(3)として（ＡＯ）３Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＡ）２）ｐＯＡ（Ｐは０〜１０、Ａは、メチル基やチル基のアルキル基、ＯＡはＣｌまたはＮＣＯでも良い。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。）が挙げられるが、以下に示す物質(１)-(１４)が使用しやすかった。
【０１０４】
（１）Ｓｉ（ＯＣＨ３）４
（２）ＳｉＨ（ＯＣＨ３）3
（３）ＳｉＨ2（ＯＣＨ３）2
（４）（ＣＨ３Ｏ）3Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＣＨ３）2）ｍＯＣＨ３
（５）Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）3
（６）ＳｉＨ（ＯＣ２Ｈ５）3
（７）ＳｉＨ2（ＯＣ２Ｈ５）2
（８）（Ｈ５Ｃ２Ｏ）3Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＣ２Ｈ５）2）ｍＯＣ２Ｈ５
ここで、ｍは、１〜６整数を表す。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
なお、本願発明は、太陽エネルギー利用装置であればどのような物にでも適用可能である。具体的には、太陽電池パネルの他、太陽熱温水器や温室等がある。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】実施例１において撥水撥油防汚性の複合膜が形成された太陽電池セル断面を分子レベルまで拡大した概念図である。
【図２】本発明の実施例１で得られた最表面の被膜と比較例１および２で得られた被膜の耐摩耗性試験結果を水滴接触角の変化で比較して示した図。
【図３】実施例２において、シリカ膜を介して撥水撥油防汚性の複合膜が形成された太陽電池セル断面を分子レベルまで拡大した概念図。
【図４】実施例２において、複合膜形成後に、さらにメチルシリル基を含んだ物質で処理した後の太陽電池セル断面を分子レベルまで拡大した概念図。
【符号の説明】
【０１０７】
１ ガラス板
２ ITO透明電極
３ 銀ペースト櫛形電極
４ ｎ型アモルファスSi半導体層
５ ｐ型アモルファスSi半導体層
６ Ａｌ蒸着バック電極
７ 光
８ 有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質
９ フッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質
１０ シロキサン基を主成分とする物質
１１ 撥水撥油防汚性の複合膜
１２ 太陽電池セル
１３ 光入射面側に撥水撥油防汚性被膜が形成された太陽電池パネル
１４ シリカ膜
１５ 水酸基
１６ メチルシリル基
【特許請求の範囲】
【請求項１】
受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜が形成されていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置。
【請求項２】
フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質の分子長がフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質の分子長の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項３】
フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質がフッ化炭素基と炭化水素基を含む側鎖を持っていることを特徴とする請求項１および２に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項４】
フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質が、シロキサン基を主成分とする物質よりなるシリカ膜中で前記シリル基を介して前記シリカ膜および／またはガラス板表面に結合固定されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項５】
フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質が、それぞれシリル基およびシロキサン基を介して互いにまたは個々にガラス板表面に結合固定されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項６】
撥水撥油防汚性被膜に含まれるフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質の分子組成比が、１：１０：１０〜１：０：０であることを特徴とする請求項１乃至５に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項７】
表面に撥水撥油防汚性被膜が形成されたガラス板であって、前記被膜が、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質を含み前記被膜の臨界表面エネルギーが５〜２０ｍＮ／ｍに制御されていることを特徴とする請求項１乃至６に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項８】
フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質が有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質であることを特徴とする請求項１乃至７に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項９】
有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基が下記式（化１または化２）に示した官能基であることを特徴とする請求項１乃至８に記載の太陽エネルギー利用装置。
【化１】
【化２】
【請求項１０】
撥水撥油防汚性被膜がアルカリバリア膜を介して形成されていることを特徴とする請求項１乃至９に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項１１】
複合膜がさらにメチルシリル基を含んでいることを特徴とする請求項１乃至１０に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項１２】
少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程を含むことを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項１３】
少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程と、前記ガラス板表面の余分な溶液を有機溶媒を用いて洗浄除去またはふき取り除去する工程とを含むことを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項１４】
フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)の分子混合比を、１：１０：１０〜１：０：０にしておくことを特徴とする請求項１２および１３に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項１５】
少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)として有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質を用いることを特徴とする請求項１２乃至１４に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項１６】
有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質として下記式（化３または４）に示した物質を用い、
【化３】
【化４】
フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)としてＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＡ）3、またはＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−ＳｉＣＨ3（ＯＡ）２（添え字のｏは整数、Ａはアルキル基、ＯＡはＣｌまたはＮＣＯでも良い。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。）を用い、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)として（ＡＯ）３Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＡ）２）ｐＯＡ（ｐは０または整数、Ａはアルキル基、ＯＡはＣｌまたはＮＣＯでも良い。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。）を用いることを特徴とする請求項１５に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項１７】
有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質として、下記式（化５）に示した物質を用い、
【化５】
フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)としてＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＡ）3（添え字のｏは整数、Ａはアルキル基。）を用い、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)として（ＡＯ）３Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＡ）２）ｐＯＡ（Ｐは０または整数、Ａはアルキル基。）を用いることを特徴とする請求項１５に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項１８】
シラノール縮合触媒の代わりに、ケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物、あるいはＴｉＯ２等の金属酸化物を用いることを特徴とする請求項１２乃至１７に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項１９】
シラノール縮合触媒にケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物および／あるいはＴｉＯ２等の金属酸化物を混合して用いることを特徴とする請求項１２乃至１７に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項２０】
有機溶媒としてフッ化炭素系有機溶媒を用いることを特徴とする請求項１２乃至１９に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項２１】
複合膜形成前にあらかじめ表面にアルカリバリア膜としてシリカ膜を形成しておくことを特徴とする請求項１２乃至２０に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項２２】
複合膜形成後、２５０〜４５０℃で加熱することを特徴とする請求項１２乃至２１に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項２３】
複合膜形成後、さらにメチルシリル基を含んだ物質を溶かした溶液で処理することを特徴とする請求項１２乃至２１に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項１】
受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質を含む複合膜が形成されていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置。
【請求項２】
フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質の分子長がフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質の分子長の２倍以上であることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項３】
フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質がフッ化炭素基と炭化水素基を含む側鎖を持っていることを特徴とする請求項１および２に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項４】
フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質が、シロキサン基を主成分とする物質よりなるシリカ膜中で前記シリル基を介して前記シリカ膜および／またはガラス板表面に結合固定されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項５】
フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質が、それぞれシリル基およびシロキサン基を介して互いにまたは個々にガラス板表面に結合固定されていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項６】
撥水撥油防汚性被膜に含まれるフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質とフッ化炭素基と炭化水素基とシリル基を主成分とする短鎖物質とシロキサン基を主成分とする物質の分子組成比が、１：１０：１０〜１：０：０であることを特徴とする請求項１乃至５に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項７】
表面に撥水撥油防汚性被膜が形成されたガラス板であって、前記被膜が、少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質を含み前記被膜の臨界表面エネルギーが５〜２０ｍＮ／ｍに制御されていることを特徴とする請求項１乃至６に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項８】
フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とする長鎖物質が有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基を主成分とする長鎖物質であることを特徴とする請求項１乃至７に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項９】
有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基が下記式（化１または化２）に示した官能基であることを特徴とする請求項１乃至８に記載の太陽エネルギー利用装置。
【化１】
【化２】
【請求項１０】
撥水撥油防汚性被膜がアルカリバリア膜を介して形成されていることを特徴とする請求項１乃至９に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項１１】
複合膜がさらにメチルシリル基を含んでいることを特徴とする請求項１乃至１０に記載の太陽エネルギー利用装置。
【請求項１２】
少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程を含むことを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項１３】
少なくとも受光面側最表面に、フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)とシラノール縮合触媒とを有機溶媒で希釈した複合膜形成溶液を接触、反応させ撥水撥油防汚性の複合膜を形成する工程と、前記ガラス板表面の余分な溶液を有機溶媒を用いて洗浄除去またはふき取り除去する工程とを含むことを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項１４】
フッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)とフッ化炭素基および炭化水素基およびアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)とアルコキシシリル基を主成分とする物質(3)の分子混合比を、１：１０：１０〜１：０：０にしておくことを特徴とする請求項１２および１３に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項１５】
少なくともフッ化炭素基と炭化水素基を主成分とし且つアルコキシシリル基を含む長鎖物質(1)として有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質を用いることを特徴とする請求項１２乃至１４に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項１６】
有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質として下記式（化３または４）に示した物質を用い、
【化３】
【化４】
フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)としてＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＡ）3、またはＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−ＳｉＣＨ3（ＯＡ）２（添え字のｏは整数、Ａはアルキル基、ＯＡはＣｌまたはＮＣＯでも良い。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。）を用い、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)として（ＡＯ）３Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＡ）２）ｐＯＡ（ｐは０または整数、Ａはアルキル基、ＯＡはＣｌまたはＮＣＯでも良い。ただし、Ｃｌをもちいれば、製膜工程で塩酸が発生する。）を用いることを特徴とする請求項１５に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項１７】
有機含フッ素エーテル基または有機含フッ素ポリエーテル基およびアルコキシシリル基を含む長鎖物質として、下記式（化５）に示した物質を用い、
【化５】
フッ化炭素基と炭化水素基とアルコキシシリル基を主成分とする短鎖物質(2)としてＣＦ3−（ＣＦ2）ｏ−（ＣＨ２）２−Ｓｉ（ＯＡ）3（添え字のｏは整数、Ａはアルキル基。）を用い、アルコキシシリルキ基を主成分とする物質(3)として（ＡＯ）３Ｓｉ（ＯＳｉ（ＯＡ）２）ｐＯＡ（Ｐは０または整数、Ａはアルキル基。）を用いることを特徴とする請求項１５に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項１８】
シラノール縮合触媒の代わりに、ケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物、あるいはＴｉＯ２等の金属酸化物を用いることを特徴とする請求項１２乃至１７に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項１９】
シラノール縮合触媒にケチミン化合物、又は有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、アミノアルキルアルコキシシラン化合物および／あるいはＴｉＯ２等の金属酸化物を混合して用いることを特徴とする請求項１２乃至１７に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項２０】
有機溶媒としてフッ化炭素系有機溶媒を用いることを特徴とする請求項１２乃至１９に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項２１】
複合膜形成前にあらかじめ表面にアルカリバリア膜としてシリカ膜を形成しておくことを特徴とする請求項１２乃至２０に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項２２】
複合膜形成後、２５０〜４５０℃で加熱することを特徴とする請求項１２乃至２１に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【請求項２３】
複合膜形成後、さらにメチルシリル基を含んだ物質を溶かした溶液で処理することを特徴とする請求項１２乃至２１に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００９−１１７４３６（Ｐ２００９−１１７４３６Ａ）
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２８５７７０（Ｐ２００７−２８５７７０）
【出願日】平成１９年１１月２日（２００７．１１．２）
【出願人】（５０３００２６６２）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年５月２８日（２００９．５．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１１月２日（２００７．１１．２）
【出願人】（５０３００２６６２）
【Ｆターム（参考）】
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