薄膜化合物太陽電池用ガラス基板及びその製造方法
【課題】本発明は、ガラス基板の表面を研磨処理しなくても、表面品位が良好な太陽電池用ガラス基板を得ることにより、太陽電池の品質向上を図ることを技術的課題とする。
【解決手段】本発明の太陽電池用ガラス基板は、平均表面粗さ（Ｒａ）が２０Å以下、好ましくは１０Å以下であることを特徴とし、更にその表面が未研磨であることを特徴とする。
【解決手段】本発明の太陽電池用ガラス基板は、平均表面粗さ（Ｒａ）が２０Å以下、好ましくは１０Å以下であることを特徴とし、更にその表面が未研磨であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用ガラス基板に関し、特に、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、薄膜化合物太陽電池等に好適な太陽電池用ガラス基板に関する。なお、本発明でいう「太陽電池用ガラス基板」には、太陽電池用カバーガラスと太陽電池用基材の双方が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換するデバイスである。現在、シリコン太陽電池の他、種々の化合物半導体等を素材にした太陽電池が実用化されている。
【０００３】
一般的に、薄膜化合物太陽電池は、ガラス基板（基材）上に電極層、光電変換層、バッファ層等が形成された構造を有している。一方、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池は、樹脂等を介して、シリコン半導体をガラス基板で挟み込むような構造を有している。また、これらの太陽電池は、太陽電池素子を保護するためにカバーガラスが用いられており、例えば、薄膜化合物太陽電池では太陽電池素子の上にＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニルの共重合体）等の透明樹脂を塗布した後にカバーガラスが貼り付けられる。
【特許文献１】特開平１１−２９８０３０号公報
【特許文献２】特開２０００−９１６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、太陽電池用ガラス基板は、表面品位（表面平坦性）に対する要求は低く、ガラス基板の製造方法・製造条件について、特に注意が払われていなかった。しかし、太陽電池の技術開発が進展するにつれて、太陽電池用ガラス基板の表面品位に対する要求レベルは急速に高まってきている。
【０００５】
太陽電池用ガラス基板の表面品位が悪ければ、太陽電池の製造工程において、電極等の正確なパターニングを行うことが困難になり、その結果、電極が断線、ショートする確率が上昇し、太陽電池の信頼性を担保し難くなる。
【０００６】
特に、薄膜化合物太陽電池は、基板上に電極がレーザーによってパターニングされるため、ガラス基板の表面品位が悪いと、レーザー光で電極等のパターニング加工を行う場合、レーザー光が散乱してエネルギー密度が低下し、正確にパターニング加工を行うことができない。
【０００７】
ところで、従来、太陽電池用ガラス基板の成形方法として、ガラス基板を安価で製造できるフロート法が採用されていた。この方法で成形されたガラス基板は、ガラス基板のうねりや錫等の汚染を除去するために、ガラス基板の表面を研磨処理する必要があった。しかし、ガラス基板の表面に研磨処理を施すと、ガラス基板の製造コストが上昇するとともに、ガラス基板の表面に微小傷が発生し、これがガラス基板の製造効率を低下させる一因になる。よって、ガラス基板の表面を研磨処理することなしに、ガラス基板の表面品位を高めることができれば、太陽電池用ガラス基板の製造コストの低下に資することになる。
【０００８】
したがって、本発明は、ガラス基板の表面を研磨処理しなくても、表面品位が良好な太陽電池用ガラス基板を得ることにより、太陽電池の品質向上を図ることを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、鋭意努力の結果、太陽電池用ガラス基板の平均表面粗さ（Ｒａ）を２０Å以下に規制することにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明として提案するものである。ここで、「平均表面粗さ（Ｒａ）」とは、ＳＥＭＩ Ｄ７−９４「ＦＰＤガラス基板の表面粗さの測定方法」に準拠した方法により測定した値を指し、ガラス基板の表裏面の平均表面粗さ（Ｒａ）を指しており、ガラス基板の端面は考慮しないものとする。
【００１０】
太陽電池用ガラス基板の平均表面粗さ（Ｒａ）を２０Å以下に規制すれば、太陽電池の製造工程において、電極等の正確なパターニングを行うことができ、その結果、電極が断線、ショートする確率が低下し、太陽電池の信頼性を確保することができる。
【００１１】
また、太陽電池用ガラス基板の平均表面粗さ（Ｒａ）を２０Å以下に規制すれば、レーザー光等が散乱し難くなり、ガラス基板上に電極等をパターニングしやすくなる。
【００１２】
第二に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、ガラス基板の表面が未研磨であることに特徴付けられる。ここで、「ガラス基板の表面が未研磨」とは、ガラス基板の有効面が未研磨という意味であり、例えばガラス基板の端面（エッジ部分）が面取り加工されていても「未研磨」に当たる。このようにすれば、ガラス基板の製造コストが低下し、ガラス基板の表面に微小傷が発生し難くなり、ガラス基板が破損等し難くなる。未研磨で表面品位が良好なガラス基板を得るためには、ガラスの成形方法、成形条件を選定、管理する必要がある。例えば、オーバーフローダウンドロー法でガラス基板を成形すれば、ガラス基板の表面が未研磨であっても、ガラス基板の表面品位を高めることができる。
【００１３】
第三に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、うねりが０．１μｍ以下であることに特徴付けられる。ここで、「うねり」とは、触針式の表面形状測定装置を用いて、ＪＩＳ Ｂ−０６１０に記載のＷＣＡ（ろ波中心線うねり）を測定した値であり、この測定は、ＳＥＭＩ ＳＴＤ Ｄ１５−１２９６「ＦＰＤガラス基板の表面うねりの測定方法」に準拠した方法で測定し、測定時のカットオフは０．８〜８ｍｍ、ガラス基板の引き出し方向に対して垂直な方向に３００ｍｍの長さで測定したものである。
【００１４】
第四に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、最大板厚と最小板厚の板厚差が２０μｍ以下であることに特徴付けられる。ここで、「最大板厚と最小板厚の板厚差」とは、レーザー式厚み測定装置を用いて、ガラス基板の任意の一辺に板厚方向からレーザーを走査することにより、ガラス基板の最大板厚と最小板厚を測定した上で、最大板厚の値から最小板厚の値を減じた値を指す。
【００１５】
第五に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、目標板厚に対する誤差が１０μｍ以下であることに特徴付けられる。ここで、「目標板厚に対する誤差」とは、目標板厚から上記方法で得られる最大板厚または最小板厚の値を減じた絶対値のうち大きい方を指す。
【００１６】
第六に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、歪点が５９０℃以上であることに特徴付けられる。ここで、「歪点」とは、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７１に準拠した方法で測定した値を指す。
【００１７】
第七に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、３０〜３８０℃における熱膨張係数が５０〜９０×１０−７／℃であることに特徴付けられる。ここで、「３０〜３８０℃における熱膨張係数」とは、ディラトメーターを用いて、３０〜３８０℃における平均熱膨張係数を測定した値を指す。
【００１８】
第八に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、密度が３．０ｇ／ｃｍ３以下であることに特徴付けられる。
【００１９】
第九に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、液相温度が１２００℃以下および／または液相粘度が１０４．５ｄＰａ・ｓ以上であることに特徴付けられる。ここで、「液相粘度」とは、ガラスを粉砕し、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に４８時間保持して、結晶の析出する温度を測定したものであり、「液相粘度」とは、この方法で測定した液相温度におけるガラスの粘度を周知の白金引き上げ法で測定した値を指す。
【００２０】
第十に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６５０℃以下であることに特徴付けられる。ここで、「高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度」とは、白金球引き上げ法で測定した値を指す。
【００２１】
第十一に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、ガラス組成として、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを０．１〜２０質量％含有し、モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値が０〜２、モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０〜２であることに特徴付けられる。
【００２２】
第十二に、本発明の太陽電池用ガラス基板の製造方法は、上記の太陽電池用ガラス基板の製造方法であって、ガラス基板の成形方法がオーバーフローダウンドロー法であることに特徴付けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、平均表面粗さ（Ｒａ）は２０Å以下であり、好ましくは１０Å以下、より好ましくは７Å以下、更に好ましくは５Å以下、最も好ましくは２Å以下である。平均表面粗さ（Ｒａ）が２０Åより大きいと、太陽電池の製造工程において、電極等の正確なパターニングを行うことが困難になり、その結果、電極が断線、ショートしやすくなり、太陽電池の信頼性が損なわれる。また、ガラス基板の平均表面粗さ（Ｒａ）が２０Å以下であれば、レーザー光によるパターニング加工が容易になり、その結果、太陽電池の大面積化を図ることができる。
【００２４】
本発明の太陽電池用ガラス基板は、その表面が未研磨であることが好ましい。ガラスの理論強度は本来非常に高いのであるが、理論強度よりも遥かに低い応力でも破壊に至ることが多い。これは、ガラス基板の表面にグリフィスフローと呼ばれる小さな欠陥が成形後の工程、例えば研磨工程等で生じるからである。よって、ガラス基板の表面を未研磨とすれば、本来のガラス基板の機械的強度を損ない難くなり、ガラス基板が破壊し難くなる。また、ガラス基板の表面を未研磨とすれば、ガラス基板の製造工程で研磨工程を省略できるため、ガラス基板の製造コストを下げることができる。本発明の太陽電池用ガラス基板において、ガラス基板の両面全体を未研磨とすれば、ガラス基板が更に破壊し難くなる。特に、太陽電池用カバーガラスは、太陽に対向するように設置されるため、耐衝撃性等の特性を向上させるべく、未研磨の表面を有することが好ましい。また、本発明の太陽電池用ガラス基板において、ガラス基板の切断面から破壊に至る事態を防止するため、ガラス基板の切断面に面取り加工等を施してもよい。
【００２５】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、うねりは、０．１μｍ以下が好ましく、０．０５μｍ以下がより好ましく、０．０３μｍ未満が更に好ましく、０．０１μｍ以下が最も好ましい。さらに、理想的には、実質的にうねりが存在しないことが望ましい。うねりが０．１μｍより大きいと、太陽電池の製造工程において、電極等のパターニング精度が低下し、結果として、電極等が断線、ショートする確率が上昇する。また、うねりが０．１μｍより大きいと、レーザー光によるパターニング加工が困難になる。
【００２６】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、最大板厚と最小板厚の差は２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。ガラス基板の最大板厚と最小板厚の差が２０μｍより大きいと、電極等の配線密度を低下しなければ、太陽電池の品質を担保することが困難になる。また、ガラス基板の最大板厚と最小板厚の差が２０μｍより大きいと、太陽電池の製造工程において、電極等のパターニング精度が低下し、結果として、電極等が断線、ショートする確率が上昇する。
【００２７】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、目標板厚に対する誤差が１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。ガラス基板の目標板厚に対する誤差が１０μｍより大きいと、太陽電池の製造工程において、電極等のパターニング精度が低下し、結果として、電極等が断線、ショートする確率が上昇する。
【００２８】
太陽電池に使用されるガラス基板には、次のような特性も要求される。
（１）薄膜化合物形成時の熱処理工程では、高温で処理することにより高品位の膜が形成できるため、このような熱処理に耐える高い耐熱性を有すること。具体的には、耐熱性の指標となるガラスの歪点が高いこと
（２）ガラス基板上に形成される薄膜化合物との熱膨張差による膜の剥離などを防ぐために、周辺部材と適合する熱膨張係数を有すること
（３）太陽電池全体の重量を軽減するために、低密度であること
（４）ガラス基板の製造効率を高めるとともに、オーバーフローダウンドロー法による成形性を向上させるために、ガラスの耐失透性が良好であること
（５）光電変換効率に悪影響を及ぼすような内部欠陥が存在しないこと、特に泡欠陥が存在しないこと
【００２９】
上記要求特性（１）〜（５）の特性等に関し、本発明の太陽電池用ガラス基板において、好ましい特性値およびその限定理由を下記に説明する。
【００３０】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、ガラスの耐熱性の指標となる歪点が５００℃以上（より好ましくは５５０℃以上、更に好ましくは６００℃以上、特に好ましくは６３０℃以上）であることが好ましい。歪点が高い程、ガラスの耐熱性が高くなり、薄膜化合物太陽電池等の成膜工程、例えば、ガラス基板上に透明電極を形成するための熱ＣＶＤ工程でガラス基板に熱変形や熱収縮等が生じ難くなる。また、高温での処理が可能になるため膜の品位が向上し、太陽電池の特性が向上する。
【００３１】
本発明の太陽電池用ガラス基板は、３０〜３８０℃における熱膨張係数が５０〜９５×１０−７／℃であり、好ましくは５０〜９０×１０−７／℃であり、より好ましくは５５〜８５×１０−７／℃、更に好ましくは６０〜８０×１０−７／℃、特に好ましくは６５〜８０未満×１０−７／℃、最も好ましくは６５〜７５×１０−７／℃である。ガラス基板の熱膨張係数を上記範囲とすれば、基板上に形成される薄膜化合物、および金属、有機系接着剤等の部材と熱膨張係数が整合しやすくなり、それらの部材との剥離を防止することができる。
【００３２】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、密度は３．７ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましく、３．０ｇ／ｃｍ３以下であることがより好ましく、２．９ｇ／ｃｍ３以下であることが更に好ましい。ガラスの密度が低い程、ガラス基板の軽量化を図ることができ、太陽電池の軽量化に寄与することができる。密度が３．７ｇ／ｃｍ３より大きいと、太陽電池の軽量化に寄与し難くなる。
【００３３】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、液相温度は１２００℃以下が好ましく、１０８０℃以下がより好ましく、１０５０℃以下が更に好ましく、１０００℃以下が最も好ましい。一般的に、オーバーフローダウンドロー法は、他の成形方法と比較して、成形時のガラスの粘度が高いため、ガラスの耐失透性が悪いと、成形中に失透ブツが発生し、ガラス基板に成形できなくなるおそれが生じる。具体的には、液相温度が１２００℃より高いと、オーバーフローダウンドロー法の適用が困難になる。それ故、液相温度が１２００℃より高いと、太陽電池用ガラス基板の成形方法に不当な制約が課され、所望の表面形状のガラスを成形できなくなるおそれが生じる。なお、液相温度が低いほど、ガラスの耐失透性は良好である。一般的に、ガラスの特性改善は、何らかの特性を低下させることによって達成され、他の特性といわゆるトレードオフの関係となりやすい。ここで、粘度、密度、熱膨張係数等のガラスに要求される種々の特性を満たすためのバランスを考慮すると、ガラスの液相温度は８５０℃以上に設計することが目安となる。
【００３４】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、液相粘度は１０４．５ｄＰａ・ｓ以上が好ましく、１０５．０ｄＰａ・ｓ以上がより好ましく、１０５．５ｄＰａ・ｓ以上が更に好ましく、１０５．８ｄＰａ・ｓ以上が最も好ましい。一般的に、オーバーフローダウンドロー法は、他の成形方法と比較して、成形時のガラスの粘度が高いため、ガラスの耐失透性が悪いと、成形中に失透ブツが発生し、ガラス基板に成形できなくなるおそれがある。具体的には、液相粘度が１０４．５ｄＰａ・ｓ未満であると、オーバーフローダウンドロー法の適用が困難になる。よって、液相粘度が１０４．５ｄＰａ・ｓ未満であると、太陽電池用ガラスの成形方法に不当な制約が課され、所望の形状のガラスを成形できなくなるおそれが生じる。なお、液相粘度が高いほど、ガラスの耐失透性は良好である。ここで、粘度、密度、熱膨張係数等のガラスに要求される種々の特性を満たすためのバランスを考慮すると、ガラスの液相粘度は１０６．５ｄＰａ・ｓ以下に設計することが目安となる。
【００３５】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は１６５０℃以下が好ましく、１６２０℃以下がより好ましく、１６００℃以下が更に好ましい。この温度が低いほど、溶融時にガラス中に存在する気泡の浮上速度が速くなるため、泡を低減しやすくなり、泡品位が向上する。高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６５０℃よりも高いと、溶融時にガラス中に存在する気泡の浮上速度が遅くなるため、泡を低減し難くなり、泡品位が悪化する。また、高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６５０℃よりも高いと、炉体耐火物の耐久性も低下し、その結果、溶融炉等の耐久性が低下し、ガラス基板の製造コストが高騰する。
【００３６】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、紫外線照射前後で波長４００ｎｍにおける透過率差は２％以内、好ましくは１．５％以内、より好ましくは１％以内、更に好ましくは０．５％以内である。この透過率差が小さいほど、ガラスのソラリゼーションを抑制することができ、長期にわたって太陽電池の光電変換効率を維持できる。ここで、「透過率」は、板厚０．７ｍｍのガラス基板を用いて、分光光度計で測定した値を指す。また、「紫外線照射前後で波長４００ｎｍにおける透過率差」とは、波長１８５ｎｍ（２．７ｍＷ／ｃｍ２）および波長２５４ｎｍ（１３ｍＷ／ｃｍ２）の紫外線を１２時間照射した場合に、波長４００ｎｍにおける透過率が変化した量を指す。
【００３７】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、波長４００ｎｍ〜１０００ｎｍでの透過率が９０％以上であることが好ましい。波長４００ｎｍ〜１０００ｎｍでの透過率が９０％未満であると、太陽電池の光電変換効率が低下しやすくなる。
【００３８】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、ガラスの比ヤング率は、２５ＧＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上が好ましく、２６ＧＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上がより好ましく、２６．５ＧＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上が更に好ましい。ガラスの比ヤング率が高い程、自重によるガラス基板のたわみが低減される。その結果、ガラス基板をカセット等に収納する際、ガラス基板同士のクリアランスを狭くして収納することが可能になるため、太陽電池の生産性が向上する。なお、ヤング率は、周知の共振法で測定した値を使用する。
【００３９】
本発明の太陽電池用ガラス基板は、板厚が３．０ｍｍ以下、２．０ｍｍ以下、１．５ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。ガラス基板の板厚が薄い程、ガラス基板を軽量化することができ、太陽電池を軽量化することができる。また、アモルファスシリコン太陽電池の製造工程では、一般的にプラズマＣＶＤ法やスパッタリング法が採用されており、このような工程でガラス基板上に薄膜を形成する場合において、ガラス基板の板厚が薄ければ、薄膜を形成するに際し、高速加熱が可能となるため、太陽電池の製造効率を向上させることができる。さらに、ガラス基板の板厚が薄ければ、ガラス基板による光の吸収が抑制され、太陽電池の光電変換効率が損なわれにくくなる。
【００４０】
ガラス基板の汚染防止等の観点から、ガラス製造設備の多くは、白金族元素または白金族元素合金からなる、或いは白金族元素または白金族元素合金で被覆されている。溶融炉や成形体に白金族元素又は白金族元素合金が使用されていると、これらが溶融ガラス中に取り込まれ、白金族元素ブツとなるおそれが生じる。この溶融ガラスをガラス基板に成形する際、溶融ガラスは所定の厚みに延伸されるが、ガラス中に存在する白金族元素ブツは固体であり、ほとんど延伸されない。そのため、白金族元素ブツが存在する部分は、白金族元素ブツの厚みが減少しない分だけ板厚が増大する。この板厚の増大は、白金族元素ブツ周囲のガラスの粘性流動および延伸によりやがて緩和される。しかし、白金族元素ブツがガラス基板表面近傍に存在する場合、白金族元素ブツ周囲のガラス量が少ないため、板厚増加が緩和されないうちにガラスが固まり、ガラス基板表面に突起として現れやすくなる。白金族元素等のブツがガラス基板内に存在すると、太陽電池の電極の断線、ショートを惹起する。このような事情から、本発明の太陽電池用ガラス基板において、ガラス基板表面の突起は１ヶ／ｍ２以下であることが好ましく、０．４ヶ／ｍ２以下がより好ましく、０．２５ヶ／ｍ２以下が更に好ましく、０．１ヶ／ｍ２以下が最も好ましい。ガラス基板表面の突起が２ヶ／ｍ２以下であると、成膜工程における電極の断線やショートが少なくなる。また、突起を少なくすることで、研磨が不要となるため、表面品位の高いガラス基板を得ることができる。ガラス基板表面の突起を２ヶ／ｍ２以下にするには、突起の原因となる白金族元素ブツを４０ヶ／ｋｇ以下（好ましくは２０ヶ／ｋｇ以下、１０ヶ／ｋｇ以下、５ヶ／ｋｇ以下、特に１ヶ／ｋｇ以下）にすることが望ましい。ここで、「突起」とは、表面粗さ計にて１０００μｍの距離を検査したときに、突部の先端とガラス基板表面との高低差（突部の高さ）が１μｍ以上となる部位を指す。また、「白金族元素ブツ」とは、最長径が３μｍ以上のものを指す。
【００４１】
本発明の太陽電池用ガラス基板は、ガラス組成として、質量％でＮａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを０．１〜２０質量％含有し、且つモル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値を０．１〜２およびモル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値を０〜２とするのが好ましい。Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏは、高温粘性を低下させて、熱膨張係数を調整する成分であり、その含有量は０．１〜２０％であり、好ましくは０．２〜１６％、より好ましくは１〜１２％である。Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が０．１％より少ないと、高温粘性を低下させる効果が得られ難くなる。一方、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が２０％より多いと、歪点が低下したり、熱膨張係数が高くなり過ぎる。
【００４２】
また、モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値を０．１〜２（好ましくは、０．３〜２、０．５〜１．５、０．７〜１．３、０．８〜１．１）に設定すると、ガラスの耐失透性を悪化させることなく、高歪点化を達成できるため、好ましい。モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値が２より大きいと、耐失透性が悪化する傾向がある。モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値が０．１より小さいと、耐失透性が悪化するとともに、歪点が低下する傾向がある。さらに、Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯのモル分率を０．１〜２の範囲に設定して、耐失透性を抑制しつつ歪点を高くする効果は、モル分率でＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値を０〜２（好ましくは、０．３〜１．５、０．５〜１．３、０．７〜１．１、０．８〜０．９）の範囲に調整することで、より的確に享受することができる。モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が小さくなると、モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値を調整することによる上記効果が若干得られにくくなるため、モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値を０．３以上にすることがより好ましい。また、モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が２より大きいと、歪点が低下したり、ガラス組成のバランスを欠いて、失透が生じやすくなる。
【００４３】
また、本発明の太陽電池用ガラス基板は、ガラス組成として、質量％でＳｉＯ２ ４５〜７０％、Ａｌ２Ｏ３ ３〜２０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜１０％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１７％、ＢａＯ ０〜１７％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ ０．１〜２０％、ＺｒＯ２ ０〜８％を含有することが好ましい。ガラス組成を上記範囲に規制すれば、ガラスの耐失透性を向上させることができ、ガラスの失透性に起因して、ガラス基板の表面品位が損なわれる事態を防止することができる。オーバーフローダウンドロー法による成形を精度よく実行するためには、一般的に、ガラスの耐失透性として、液相温度１２００℃以下、液相粘度１０４．５ｄＰａ・ｓ以上が要求されるが、ガラス組成を上記範囲に規制すれば、液相温度で１２００℃以下、液相粘度で１０４．５ｄＰａ・ｓ以上の特性を達成することができる。また、ガラス組成を上記範囲に規制すれば、オーバーフローダウンドロー法に適した粘度特性を得ることができる。なお、ガラスの製造工程において、ガラスの耐失透性が良好である程、ガラス基板の製造効率が向上する。また、オーバーフローダウンドロー法以外の成形方法（例えば、フロート法）であっても、ガラスの耐失透性が良好である程、ガラス基板の製造効率が向上する。
【００４４】
上記のようにガラス組成範囲を限定した理由を詳述する。なお、以下の％表示は特に限定がある場合を除き、質量％を指す。
【００４５】
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマーであり、その含有量は４５〜７０％、好ましくは４８〜６５％、より好ましくは５０〜６０％、更に好ましくは５２〜５８％、最も好ましくは５５〜５８％である。ＳｉＯ２の含有量が７０％より多いと、ガラスの溶融、成形が難しくなったり、熱膨張係数が小さくなり過ぎて、周辺材料の熱膨張係数と整合し難くなったりする。一方、ＳｉＯ２の含有量が４５％より少ないと、熱膨張係数が大きくなり過ぎて、ガラスの耐熱衝撃性が低下したり、ガラス化が困難になる傾向にある。
【００４６】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの歪点やヤング率を高める成分であり、その含有量は３〜２０％、好ましくは５〜１８％、より好ましくは６〜１５％、更に好ましくは７〜１３％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が２０％より多いと、ガラスの耐失透性が悪化するとともに、高温粘性が高くなり、ガラスの溶融性が悪化する傾向がある。Ａｌ２Ｏ３の含有量が３％より少ないと、熱膨張係数が大きくなり、ガラスの耐熱衝撃性が低下したり、ガラスの歪点が低下する傾向があり、太陽電池を製造する際の熱処理工程でガラス基板に割れが発生したり、熱変形や反りや熱収縮が生じやすくなる。また、ガラスの耐失透性を改善する観点から、Ａｌ２Ｏ３の含有量を１１％以下、更に１０％以下、特に９．５％以下に抑えると、より的確に上記効果を享受することができる。
【００４７】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスの溶融性を向上させ、ガラスの失透を抑制する効果を有する成分であり、その含有量は０〜１０％であり、好ましくは０．１〜８％、より好ましくは０．５〜５％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が１０％より多いと、歪点やヤング率が低下しやすくなり、太陽電池を製造する際の熱処理工程でガラス基板に割れが発生したり、熱変形や熱収縮が生じやすくなる。更に、ガラスの歪点やヤング率を上昇させる観点から、Ｂ２Ｏ３の含有量を３％以下（好ましくは２．５％以下、２％以下）に低下させると、より的確に上記効果を享受することができる。
【００４８】
ＭｇＯは、ガラスの歪点を高め、また高温粘性を低下させる成分であり、その含有量は０〜１０％、より好ましくは０〜８％、更に好ましくは０〜５％、最も好ましくは０〜３％である。ＭｇＯの含有量が１０％より多いと、熱膨張係数が高くなり過ぎたり、密度が高くなったり、耐失透性が悪化する傾向がある。
【００４９】
ＣａＯは、歪点をあまり低下させることなく、高温粘性を低下させる成分であり、その含有量は０〜１０％、より好ましくは０〜８％、更に好ましくは０〜５％、最も好ましくは０〜１％である。ＣａＯの含有量が１０％より多いと、熱膨張係数が高くなり過ぎたり、密度が高くなり、耐失透性が悪化する傾向がある。
【００５０】
ＳｒＯは、耐失透性を悪化させることなく、高温粘性を低下させる成分であり、その含有量は０〜２５％、好ましくは０〜１７％、より好ましくは２〜１５％、更に好ましくは７〜１３％、特に好ましくは５〜１３％である。ＳｒＯの含有量が２５％より多いと、熱膨張係数や密度が高くなり過ぎたり、ガラス組成のバランスを欠いて耐失透性が悪化する。また、ガラスの耐失透性を向上させる観点から、ＳｒＯの含有量を１１％以下、更に１０．５％以下にすると、上記効果をより的確に享受することが可能となる。
【００５１】
ＢａＯは、耐失透性を悪化させずに、高温粘性を低下させる成分であり、その含有量は０〜２５％（好ましくは０〜１７％、２〜１７％、５〜１６％、７〜１５％、９〜１４％、１１．５〜１４％）である。ＢａＯの含有量が２５％より多いと、熱膨張係数が高くなり過ぎたり、密度が高くなったり、ガラス組成のバランスを欠いて、逆に耐失透性が悪化したりする。
【００５２】
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合量は、１５〜６０％とするのが好ましく、１５〜２８％とするのがより好ましく、１７〜２６％が更に好ましく、１９〜２４％が特に好ましい。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合量が６０％を超えると、ガラスの密度や熱膨張係数が高くなる傾向があるとともに、耐失透性も悪化する傾向がある。一方、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合量が１５％より少ないと、ガラスの溶融性が悪化したり、熱膨張係数が小さくなり過ぎる。
【００５３】
ＳｒＯ、ＢａＯは、ガラス組成に導入しても液相温度付近における粘性があまり低下しないため、オーバーフローダウンドロー法による成形に際し、適正な液相粘度となりやすい。よって、他のアルカリ土類金属酸化物と比較して、ＳｒＯ、ＢａＯを積極的に含有させることが望ましい。さらに、ガラスの耐失透性を向上させる観点から、質量分率（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）の値を０〜０．２（好ましくは０〜０．１、０〜０．０５）に設定することが有効である。更に、ガラスの耐失透性を向上させる観点から、質量分率ＳｒＯ／ＢａＯの値を０．５〜１．２（好ましくは、０．４〜１．２、０．５〜１．１、０．６〜１．０、０．６〜０．９、０．６〜０．８）に設定することが有効である。上記範囲外であると、想定した効果を最大限に享受できなくなる。
【００５４】
Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏは、高温粘性を低下させ、熱膨張係数を調整する成分であり、その含有量は０．１〜２０％であり、好ましくは０．２〜１６％、より好ましくは１〜１２％である。Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が０．１％より少ないと、高温粘性を低下させる効果が得られにくくなる。一方、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が２０％より多いと、歪点が低下したり、熱膨張係数が高くなり過ぎる。
【００５５】
Ｎａ２Ｏは、高温粘性を低下させるとともに、熱膨張係数を調整する成分であり、その含有量は０〜１０％、好ましくは０．１〜８％、より好ましくは０．５〜６％、更に好ましくは１〜５％である。Ｎａ２Ｏの含有量が１０％より多いと、歪点が低下したり、熱膨張係数が高くなり過ぎる。また、アルカリ成分が薄膜化合物中に拡散して、基板の反りを発生させたり、膜の品位を悪化させる場合がある。
【００５６】
Ｋ２Ｏは、高温粘性を低下させ、熱膨張係数を調整する成分であり、その含有量は０〜１０％、好ましくは０．１〜８％、より好ましくは０．５〜６％である。Ｋ２Ｏの含有量が１０％より多いと、歪点が低下したり、熱膨張係数が高くなり過ぎる。また、アルカリ成分が薄膜化合物中に拡散して基板のそりを発生させたり、膜の品位を悪化させる場合がある。一方、高温粘性を低下させる効果および熱膨張係数を調整する効果を的確に享受するために、Ｋ２Ｏを１％以上（好ましくは２％以上、３％以上）含有させることが望ましい。
【００５７】
ＺｒＯ２は、歪点やヤング率を上昇させる成分であり、ＺｒＯ２の含有量は０〜８％（好ましくは、０．０１〜８％、０．１〜８％、０．５〜７％、１〜６％、２〜５％、２．５〜４％）である。ＺｒＯ２の含有量が８％より多いと、耐失透性が悪化したり、密度や熱膨張係数の異なるＺｒＯ２リッチな生地が成形体まで流出しやすくなり、平均表面粗さ、うねり等のガラス基板の表面品位に悪影響を及ぼすおそれが生じる。
【００５８】
また、モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値を０．１〜２（好ましくは、０．３〜２、０．５〜１．５、０．７〜１．３、０．８〜１．１）に設定すると、ガラスの耐失透性を悪化させることなく、高歪点化を達成できるため、好ましい。モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値が２より大きいと、耐失透性が悪化する傾向がある。モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値が０．１より小さいと、ガラスの耐失透性が悪化するとともに、歪点が低下する傾向がある。
【００５９】
さらに、モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値を０．１〜２に設定して、耐失透性を抑制しつつ歪点を高くする効果は、モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値を０〜２（好ましくは、０．３〜１．５、０．５〜１．３、０．７〜１．１、０．８〜０．９）の範囲に調整することで、より的確に享受することができる。モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が小さくなると、Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯのモル分率を調整することによる上記効果が若干得られにくくなるため、モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値を０．３以上にすることがより好ましい。また、モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が２より大きいと、歪点が低下したり、ガラス組成のバランスを欠いて、失透が生じやすくなる。
【００６０】
ガラスの歪点を高く保ち、熱膨張係数を高くし過ぎない観点から、質量分率（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）の値を０〜０．５に設定することが好ましく、０．１〜０．４に設定することがより好ましく、０．２〜０．４に設定することが更に好ましい。質量分率（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）の値が０．５より大きいと、上記効果を的確に享受できないおそれがある。
【００６１】
Ｆｅ２Ｏ３は、ガラスの透過率に影響を及ぼす成分であり、その含有量は０〜０．０５％、好ましくは１ｐｐｍ〜０．０３％、更に好ましくは０．００５〜０．０２％、最も好ましくは０．００５〜０．０１５％である。Ｆｅ２Ｏ３の含有量が多くなると、ガラスの可視域の透過率が低下しすぎて、太陽電池素子に照射される太陽光の量が低減する上に、ソラリゼーションが起こりやすくなり、その結果、太陽電池の光電変換効率が低下しやすくなる。また、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が少なくなると、高純度のガラス原料を使用しなければならず、ガラス基板の製造コストの高騰を招く。また、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が少なくなると、紫外域の透過率が高くなり過ぎることで、ガラス基板上に存在する樹脂の劣化を招き、太陽電池の寿命が短くなるおそれもある。
【００６２】
ＴｉＯ２は、ガラスのソラリゼーションを抑制する効果があり、０〜１０％（好ましくは０〜５％、より好ましくは０〜３％、更に好ましくは０．００１〜１％、最も好ましくは０．００５〜０．１％）含有させることができる。ＴｉＯ２の含有量が多くなると、ガラスの耐失透性が悪化したり、ガラスが着色したりする。なお、ＴｉＯ２導入源としてＴｉＯ２を主成分とする原料を用いても良いが、他の原料に含まれる微量成分から含有させても差し支えない。
【００６３】
ＺｎＯは、ガラスのヤング率を高めたり、溶融性を改善する成分であり、０〜１０％（好ましくは０〜５％、より好ましくは０〜３％、更に好ましくは０〜１％、最も好ましくは０〜０．５％）含有させることができる。ＺｎＯの含有量が多くなると、ガラスの密度や熱膨張係数が高くなったりする。また、ＺｎＯの含有量が多くなると、ガラスの耐失透性や歪点が低下する傾向にある。
【００６４】
Ａｓ２Ｏ３は、ガラスの清澄剤として作用するが、ガラス組成中に多量に含有させると、ガラスがソラリゼーションしやすくなり、太陽電池の光電変換効率が経時的に劣化しやすくなるため、その含有量は０〜１％、好ましくは０〜０．８％、より好ましくは０〜０．５％、更に好ましくは０〜０．３％であり、実質的に含有しないことが最も好ましい。また、実質的にＡｓ２Ｏ３を含有しないガラス組成にすれば、近年の環境的要請を満たすことができる。
【００６５】
ＳｎＯ２は、ガラスの清澄剤として作用するととともに、ガラスのソラリゼーションを抑制する効果がある。また白金族元素ブツの発生を抑制する効果があり、その含有量は０．００１〜２％、好ましくは０．００５〜１．５％、より好ましくは０．０１〜１％、更に好ましくは０．０５〜０．５％、最も好ましくは０．０５〜０．３％である。ＳｎＯ２の含有量が多くなると、ガラスの耐失透性が悪化する。また、ＳｎＯ２の含有量が少なくなると、ガラスのソラリゼーションを抑制する効果が乏しくなったり、清澄効果が低減する。また、白金族元素ブツの発生量が増加する傾向にある。なお、ＳｎＯ２導入源としてＳｎＯ２を主成分とする原料を用いても良いが、他の原料に含まれる微量成分から含有させても差し支えない。
【００６６】
ガラスのソラリゼーション抑制効果をより効果的に発現させるためには、質量分率ＳｎＯ２／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｎＯ２）の値を０．９以上、好ましくは０．９２以上、０．９４以上、０．９６以上に規制すればよい。質量分率ＳｎＯ２／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｎＯ２）の値が０．９未満であると、所望のソラリゼーション抑制効果が得られにくくなり、太陽電池の光電変換効率が経時的に劣化しやすくなる。
【００６７】
Ｓｂ２Ｏ３は、ガラスの清澄剤として働く成分であり、０〜２％（好ましくは０〜１．５％、より好ましくは０〜１％、更に好ましくは０〜０．５％、最も好ましくは０〜０．１％）含有することができる。Ｓｂ２Ｏ３の含有量が多くなると、ガラスの密度が高くなりやすい。
【００６８】
ＣｌやＦ等のハロゲン化物は、ガラスの清澄剤として働く成分であり、０〜１％（好ましくは０〜０．５％、より好ましくは０〜０．１％、更に好ましくは０〜０．０１％、最も好ましくは０〜０．００１％）含有することができる。Ｃｌの含有量が多くなると、ガラス融液からの成分揮発が多くなり、ガラスに脈理が発生しやすくなったり、太陽電池素子の特性を劣化させるおそれがある。
【００６９】
Ｎｂ２Ｏ５やＬａ２Ｏ３等の希土類酸化物は、ガラスのヤング率を高める成分である。しかし、希土類酸化物は、原料自体のコストが高く、また多量に含有すると、耐失透性が悪化する。それ故、希土類酸化物の含有量は、３％以下、２％以下、１％以下、特に０．５％以下に制限することが望ましい。
【００７０】
本発明に係る太陽電池用ガラスは、上記成分以外にもガラスの特性を損なわない範囲で種々の成分を１０％まで添加することができる。
【００７１】
上記ガラス組成範囲において、各成分の好ましい含有範囲を任意に組み合わせて、好ましいガラス組成範囲を選択することは当然に可能であるが、その中にあって、太陽電池用ガラス基板として、より好ましいガラス組成範囲は、ＳｉＯ２ ４０〜６５％、Ａｌ２Ｏ３ ５〜１８％、Ｂ２Ｏ３ ０〜７％、ＭｇＯ ０〜７％、ＣａＯ ０〜７％、ＳｒＯ ０〜１２．５％、ＢａＯ ０〜１４％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜６％、ＺｒＯ２ ０〜４％、ＳｎＯ２ ０．００１〜１％である。ガラスの組成範囲を上記のように規制すれば、耐失透性を改善できるとともに、オーバーフローダウンドロー法による成形に際し、好適な粘度特性を確保することができる。また、さらに好ましい範囲はＳｉＯ２ ５０〜６５％、Ａｌ２Ｏ３ ５〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜５％、ＭｇＯ ０〜５％、ＣａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ５〜１２．５％、ＢａＯ ５〜１４％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０．１〜６％、ＺｒＯ２ ０．００１〜４％、ＳｎＯ２ ０．０１〜０．５％である。ガラスの組成範囲を上記のように規制すれば、耐失透性を大幅に改善できるとともに、オーバーフローダウンドロー法による成形に際し、好適な粘度特性を確保することができる。また最も好ましい範囲はＳｉＯ２ ５０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３ ５〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜５％、ＭｇＯ ０〜３％、ＣａＯ ０〜３％、ＳｒＯ ５〜１２．５％、ＢａＯ ９〜１４％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ３〜６％、ＺｒＯ２ １〜４％、ＳｎＯ２ ０．０５〜０．４％である。ガラスの組成範囲を上記のように規制すれば、耐失透性を大幅に改善できるとともに、オーバーフローダウンドロー法による成形に際し、好適な粘度特性を確保することができ、かつ耐熱性に優れたガラス基板を得ることができる。
【００７２】
本発明の太陽電池用ガラス基板は、所望のガラス組成となるように調合したガラス原料を連続溶融炉に投入し、ガラス原料を１４００〜１６００℃で加熱溶融し、清澄した後、成形装置に供給した上で溶融ガラスを板状に成形し、徐冷することで製造することができる。
【００７３】
本発明の太陽電池用ガラス基板は、オーバーフローダウンドロー法で成形されてなることが好ましい。オーバーフローダウンドロー法でガラス基板を成形すれば、未研磨で平均表面粗さ（Ｒａ）が１０Å以下のガラス基板を製造することができる。その理由は、オーバーフローダウンドロー法の場合、ガラス基板の表面となるべき面は樋状耐火物に接触せず、自由表面の状態で成形されることにより、無研磨で表面品位が良好なガラス基板を成形できるからである。ここで、オーバーフローダウンドロー法は、溶融ガラスを耐熱性の樋状構造物の両側から溢れさせて、溢れた溶融ガラスを樋状構造物の下端で合流させながら、下方に延伸成形してガラス基板を製造する方法である。樋状構造物の構造や材質は、ガラス基板の寸法や表面品位を所望の状態とし、ガラス基板に使用できる品位を実現できるものであれば、特に限定されない。また、下方への延伸成形を行うためにガラス基板に対してどのような方法で力を印加するものであってもよい。例えば、充分に大きい幅を有する耐熱性ロールをガラス基板に接触させた状態で回転させて延伸する方法を採用してもよいし、複数の対になった耐熱性ロールをガラス基板の端面近傍のみに接触させて延伸する方法を採用してもよい。本発明に係る太陽電池用ガラスは、耐失透性が優れるとともに、オーバーフローダウンドロー法に適した粘度特性を有している。
【００７４】
太陽電池用ガラス基板の成形方法として、オーバーフローダウンドロー法以外にも、種々の方法を採用することができる。例えば、フロート法、スロットダウンドロー法、ロールアウト法等の様々な成形方法を採用することができ、フロート法でガラスを板状に成形すれば、安価でガラス基板を製造することができる。ただし、一般的に、フロート法により未研磨で表面品位が良好なガラス基板、具体的には、うねりが０．１μｍ以下のガラス基板を成形することは困難である。よって、本発明の太陽電池用ガラス基板の製造方法に関し、成形方法としてフロート法を採用しないことが好ましい。また、ロールアウト法でガラスを板状に成形すれば、安価でガラス基板を製造できる。ただし、一般的に、ロールアウト法により未研磨で表面品位が良好なガラス基板、具体的には、平均表面粗さ（Ｒａ）が１０Å以下のガラス基板を成形することは困難である。よって、本発明の太陽電池用ガラス基板の製造方法に関し、成形方法としてロールアウト法を採用しないことが好ましい。
【実施例】
【００７５】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００７６】
表１は、太陽電池用ガラス基板のガラス組成（試料Ｎｏ．１〜４）を示している。
【００７７】
各試料は、次のようにして作製した。
【００７８】
まず表１の組成となるように各種ガラス原料を調合した。これらの原料を、白金ポットを用いて１５８０℃で５．５時間溶融した。その後、溶融ガラスをカーボン板の上に流し出して板状に成形し、各種の評価に供した。
【００７９】
このようにして作製した各試料について、密度、熱膨張係数、歪点、液相温度、液相粘度および高温粘度を測定した。結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
【００８１】
密度は、周知のアルキメデス法によって測定した。
【００８２】
熱膨張係数は、ディラトメーターを用いて、３０〜３８０℃の温度範囲で測定したものである。
【００８３】
歪点は、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７１に準拠した方法により測定した。
【００８４】
液相温度は、ガラスを粉砕し、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に４８時間保持した後、結晶が析出する温度を示している。液相粘度は、液相温度における各ガラスの粘度を周知の白金引き上げ法で測定した値を示している。
【００８５】
高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、周知の白金球引き上げ法で測定した。
【００８６】
表１から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜４は、いずれも密度が３．７ｇ／ｃｍ３以下、熱膨張係数も５０〜９０×１０−７／℃の範囲内であり、歪点が５９０℃以上、液相温度が１２００℃以下、液相粘度が１０４．５ｄＰａ・ｓ以上、高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６５０℃以下であった。
【００８７】
表２は、太陽電池用ガラス基板の表面品位を示しており、試料Ａ〜Ｅは、本発明の実施例であり、試料Ｆ、Ｇは、本発明の比較例である。試料Ａ〜Ｇの目標板厚は０．７００ｍｍであり、試料Ａ〜Ｇは未研磨の６００ｍｍ×７００ｍｍサイズのガラス基板である。
【００８８】
【表２】
【００８９】
実施例である試料Ａ〜Ｅのガラス基板は、表１に記載のガラスを量産試作溶融炉で溶融し、オーバーフローダウンドロー法で成形することにより作製した。オーバーフローダウンドロー法では、引っ張りローラーの速度、冷却ローラーの速度、加熱装置の温度分布、ガラス融液の温度、ガラスの流量、板引き速度、攪拌スターラーの回転数等を適宜調整することで、表２に示した表面品位を有した太陽電池用ガラス基板を作製した。
【００９０】
試料Ｆのガラス基板は、表中のガラスを量産試作溶融炉で溶融し、フロート法で成形することにより作製した。フロート法の成形に際し、常法に従い、錫バス内の加熱装置の温度分布、トップロールの速度、錫バス内のガラス融液の温度等を適宜調整した。試料Ｇのガラス基板は、表中のガラスを量産試作溶融炉で溶融し、ロールアウト法で成形することにより作製した。ロールアウト法の成形に際し、常法に従い、延伸ロールの回転速度、ガラスの流量、ガラス融液の温度等を適宜調整した。
【００９１】
平均表面粗さ（Ｒａ）は、ＳＥＭＩ Ｄ７−９４「ＦＰＤガラス基板の表面粗さの測定方法」に準拠した方法により測定した。
【００９２】
うねりは、触針式の表面形状測定装置を用いて、ＪＩＳ Ｂ−０６１０に記載のＷＣＡ（ろ波中心線うねり）を測定した値であり、この測定は、ＳＥＭＩ ＳＴＤ Ｄ１５−１２９６「ＦＰＤガラス基板の表面うねりの測定方法」に準拠した方法で測定し、測定時のカットオフは０．８〜８ｍｍ、ガラス基板の引き出し方向に対して垂直な方向に３００ｍｍの長さで測定した値である。
【００９３】
板厚差は、レーザー式厚み測定装置を用いて、ガラス基板の任意の一辺に板厚方向からレーザーを走査することにより、ガラス基板の最大板厚と最小板厚を測定した上で、最大板厚の値から最小板厚の値を減じた値である。
【００９４】
目標板厚に対する誤差は、目標板厚から上記方法で得られる最大板厚または最小板厚の値を減じた絶対値の大きい方を示している。
【００９５】
表２から明らかなように、試料Ａ〜Ｅは、平均表面粗さ（Ｒａ）が１．４〜３．０Å、うねりが０．００４〜０．０２１μｍ、板厚差が０．００５〜０．０１５ｍｍ、目標板厚に対する誤差が０．００３〜０．０１３ｍｍであり、いずれも平均表面粗さ（Ｒａ）が１０Å以下、うねりが０．１μｍ以下、最大板厚と最小板厚の板厚差が２０μｍ以下、目標板厚に対する誤差が１０μｍ以下であり、ガラス基板の表面品位が良好であった。したがって、試料Ａ〜Ｅは、太陽電池用ガラス基板として好適であると判断できる。
【００９６】
一方、表２から明らかなように、試料Ｆは、平均表面粗さ（Ｒａ）が９６Å、うねりが０．１２０μｍ、板厚差が０．０３０ｍｍ、目標板厚に対する誤差が０．０２６ｍｍであり、ガラス基板の表面品位が悪かった。なお、試料Ｆは、フロート法で成形されているため、所望の光電変換効率を確保するため、錫バスに接触している面（汚染部分）を研磨する必要があると考えられる。また、試料Ｇは、平均表面粗さ（Ｒａ）が５１２Å、うねりが２００μｍ、板厚差が０．３６６ｍｍ、目標板厚に対する誤差が０．１９２ｍｍであり、ガラス基板の表面品位が悪かった。したがって、試料Ｆ、Ｇは、太陽電池用ガラス基板として不適であると判断できる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上に説明した通り、本発明の太陽電池用ガラス基板は、太陽電池用カバーガラス、太陽電池用基材として好適である。また、本発明の太陽電池用ガラス基板は、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、薄膜化合物太陽電池等に好適である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池用ガラス基板に関し、特に、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、薄膜化合物太陽電池等に好適な太陽電池用ガラス基板に関する。なお、本発明でいう「太陽電池用ガラス基板」には、太陽電池用カバーガラスと太陽電池用基材の双方が含まれる。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、光起電力効果を利用し、光エネルギーを直接電力に変換するデバイスである。現在、シリコン太陽電池の他、種々の化合物半導体等を素材にした太陽電池が実用化されている。
【０００３】
一般的に、薄膜化合物太陽電池は、ガラス基板（基材）上に電極層、光電変換層、バッファ層等が形成された構造を有している。一方、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池は、樹脂等を介して、シリコン半導体をガラス基板で挟み込むような構造を有している。また、これらの太陽電池は、太陽電池素子を保護するためにカバーガラスが用いられており、例えば、薄膜化合物太陽電池では太陽電池素子の上にＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニルの共重合体）等の透明樹脂を塗布した後にカバーガラスが貼り付けられる。
【特許文献１】特開平１１−２９８０３０号公報
【特許文献２】特開２０００−９１６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、太陽電池用ガラス基板は、表面品位（表面平坦性）に対する要求は低く、ガラス基板の製造方法・製造条件について、特に注意が払われていなかった。しかし、太陽電池の技術開発が進展するにつれて、太陽電池用ガラス基板の表面品位に対する要求レベルは急速に高まってきている。
【０００５】
太陽電池用ガラス基板の表面品位が悪ければ、太陽電池の製造工程において、電極等の正確なパターニングを行うことが困難になり、その結果、電極が断線、ショートする確率が上昇し、太陽電池の信頼性を担保し難くなる。
【０００６】
特に、薄膜化合物太陽電池は、基板上に電極がレーザーによってパターニングされるため、ガラス基板の表面品位が悪いと、レーザー光で電極等のパターニング加工を行う場合、レーザー光が散乱してエネルギー密度が低下し、正確にパターニング加工を行うことができない。
【０００７】
ところで、従来、太陽電池用ガラス基板の成形方法として、ガラス基板を安価で製造できるフロート法が採用されていた。この方法で成形されたガラス基板は、ガラス基板のうねりや錫等の汚染を除去するために、ガラス基板の表面を研磨処理する必要があった。しかし、ガラス基板の表面に研磨処理を施すと、ガラス基板の製造コストが上昇するとともに、ガラス基板の表面に微小傷が発生し、これがガラス基板の製造効率を低下させる一因になる。よって、ガラス基板の表面を研磨処理することなしに、ガラス基板の表面品位を高めることができれば、太陽電池用ガラス基板の製造コストの低下に資することになる。
【０００８】
したがって、本発明は、ガラス基板の表面を研磨処理しなくても、表面品位が良好な太陽電池用ガラス基板を得ることにより、太陽電池の品質向上を図ることを技術的課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者は、鋭意努力の結果、太陽電池用ガラス基板の平均表面粗さ（Ｒａ）を２０Å以下に規制することにより、上記課題が解決できることを見出し、本発明として提案するものである。ここで、「平均表面粗さ（Ｒａ）」とは、ＳＥＭＩ Ｄ７−９４「ＦＰＤガラス基板の表面粗さの測定方法」に準拠した方法により測定した値を指し、ガラス基板の表裏面の平均表面粗さ（Ｒａ）を指しており、ガラス基板の端面は考慮しないものとする。
【００１０】
太陽電池用ガラス基板の平均表面粗さ（Ｒａ）を２０Å以下に規制すれば、太陽電池の製造工程において、電極等の正確なパターニングを行うことができ、その結果、電極が断線、ショートする確率が低下し、太陽電池の信頼性を確保することができる。
【００１１】
また、太陽電池用ガラス基板の平均表面粗さ（Ｒａ）を２０Å以下に規制すれば、レーザー光等が散乱し難くなり、ガラス基板上に電極等をパターニングしやすくなる。
【００１２】
第二に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、ガラス基板の表面が未研磨であることに特徴付けられる。ここで、「ガラス基板の表面が未研磨」とは、ガラス基板の有効面が未研磨という意味であり、例えばガラス基板の端面（エッジ部分）が面取り加工されていても「未研磨」に当たる。このようにすれば、ガラス基板の製造コストが低下し、ガラス基板の表面に微小傷が発生し難くなり、ガラス基板が破損等し難くなる。未研磨で表面品位が良好なガラス基板を得るためには、ガラスの成形方法、成形条件を選定、管理する必要がある。例えば、オーバーフローダウンドロー法でガラス基板を成形すれば、ガラス基板の表面が未研磨であっても、ガラス基板の表面品位を高めることができる。
【００１３】
第三に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、うねりが０．１μｍ以下であることに特徴付けられる。ここで、「うねり」とは、触針式の表面形状測定装置を用いて、ＪＩＳ Ｂ−０６１０に記載のＷＣＡ（ろ波中心線うねり）を測定した値であり、この測定は、ＳＥＭＩ ＳＴＤ Ｄ１５−１２９６「ＦＰＤガラス基板の表面うねりの測定方法」に準拠した方法で測定し、測定時のカットオフは０．８〜８ｍｍ、ガラス基板の引き出し方向に対して垂直な方向に３００ｍｍの長さで測定したものである。
【００１４】
第四に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、最大板厚と最小板厚の板厚差が２０μｍ以下であることに特徴付けられる。ここで、「最大板厚と最小板厚の板厚差」とは、レーザー式厚み測定装置を用いて、ガラス基板の任意の一辺に板厚方向からレーザーを走査することにより、ガラス基板の最大板厚と最小板厚を測定した上で、最大板厚の値から最小板厚の値を減じた値を指す。
【００１５】
第五に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、目標板厚に対する誤差が１０μｍ以下であることに特徴付けられる。ここで、「目標板厚に対する誤差」とは、目標板厚から上記方法で得られる最大板厚または最小板厚の値を減じた絶対値のうち大きい方を指す。
【００１６】
第六に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、歪点が５９０℃以上であることに特徴付けられる。ここで、「歪点」とは、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７１に準拠した方法で測定した値を指す。
【００１７】
第七に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、３０〜３８０℃における熱膨張係数が５０〜９０×１０−７／℃であることに特徴付けられる。ここで、「３０〜３８０℃における熱膨張係数」とは、ディラトメーターを用いて、３０〜３８０℃における平均熱膨張係数を測定した値を指す。
【００１８】
第八に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、密度が３．０ｇ／ｃｍ３以下であることに特徴付けられる。
【００１９】
第九に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、液相温度が１２００℃以下および／または液相粘度が１０４．５ｄＰａ・ｓ以上であることに特徴付けられる。ここで、「液相粘度」とは、ガラスを粉砕し、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に４８時間保持して、結晶の析出する温度を測定したものであり、「液相粘度」とは、この方法で測定した液相温度におけるガラスの粘度を周知の白金引き上げ法で測定した値を指す。
【００２０】
第十に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６５０℃以下であることに特徴付けられる。ここで、「高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度」とは、白金球引き上げ法で測定した値を指す。
【００２１】
第十一に、本発明の太陽電池用ガラス基板は、ガラス組成として、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを０．１〜２０質量％含有し、モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値が０〜２、モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０〜２であることに特徴付けられる。
【００２２】
第十二に、本発明の太陽電池用ガラス基板の製造方法は、上記の太陽電池用ガラス基板の製造方法であって、ガラス基板の成形方法がオーバーフローダウンドロー法であることに特徴付けられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、平均表面粗さ（Ｒａ）は２０Å以下であり、好ましくは１０Å以下、より好ましくは７Å以下、更に好ましくは５Å以下、最も好ましくは２Å以下である。平均表面粗さ（Ｒａ）が２０Åより大きいと、太陽電池の製造工程において、電極等の正確なパターニングを行うことが困難になり、その結果、電極が断線、ショートしやすくなり、太陽電池の信頼性が損なわれる。また、ガラス基板の平均表面粗さ（Ｒａ）が２０Å以下であれば、レーザー光によるパターニング加工が容易になり、その結果、太陽電池の大面積化を図ることができる。
【００２４】
本発明の太陽電池用ガラス基板は、その表面が未研磨であることが好ましい。ガラスの理論強度は本来非常に高いのであるが、理論強度よりも遥かに低い応力でも破壊に至ることが多い。これは、ガラス基板の表面にグリフィスフローと呼ばれる小さな欠陥が成形後の工程、例えば研磨工程等で生じるからである。よって、ガラス基板の表面を未研磨とすれば、本来のガラス基板の機械的強度を損ない難くなり、ガラス基板が破壊し難くなる。また、ガラス基板の表面を未研磨とすれば、ガラス基板の製造工程で研磨工程を省略できるため、ガラス基板の製造コストを下げることができる。本発明の太陽電池用ガラス基板において、ガラス基板の両面全体を未研磨とすれば、ガラス基板が更に破壊し難くなる。特に、太陽電池用カバーガラスは、太陽に対向するように設置されるため、耐衝撃性等の特性を向上させるべく、未研磨の表面を有することが好ましい。また、本発明の太陽電池用ガラス基板において、ガラス基板の切断面から破壊に至る事態を防止するため、ガラス基板の切断面に面取り加工等を施してもよい。
【００２５】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、うねりは、０．１μｍ以下が好ましく、０．０５μｍ以下がより好ましく、０．０３μｍ未満が更に好ましく、０．０１μｍ以下が最も好ましい。さらに、理想的には、実質的にうねりが存在しないことが望ましい。うねりが０．１μｍより大きいと、太陽電池の製造工程において、電極等のパターニング精度が低下し、結果として、電極等が断線、ショートする確率が上昇する。また、うねりが０．１μｍより大きいと、レーザー光によるパターニング加工が困難になる。
【００２６】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、最大板厚と最小板厚の差は２０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下がより好ましい。ガラス基板の最大板厚と最小板厚の差が２０μｍより大きいと、電極等の配線密度を低下しなければ、太陽電池の品質を担保することが困難になる。また、ガラス基板の最大板厚と最小板厚の差が２０μｍより大きいと、太陽電池の製造工程において、電極等のパターニング精度が低下し、結果として、電極等が断線、ショートする確率が上昇する。
【００２７】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、目標板厚に対する誤差が１０μｍ以下が好ましく、５μｍ以下がより好ましい。ガラス基板の目標板厚に対する誤差が１０μｍより大きいと、太陽電池の製造工程において、電極等のパターニング精度が低下し、結果として、電極等が断線、ショートする確率が上昇する。
【００２８】
太陽電池に使用されるガラス基板には、次のような特性も要求される。
（１）薄膜化合物形成時の熱処理工程では、高温で処理することにより高品位の膜が形成できるため、このような熱処理に耐える高い耐熱性を有すること。具体的には、耐熱性の指標となるガラスの歪点が高いこと
（２）ガラス基板上に形成される薄膜化合物との熱膨張差による膜の剥離などを防ぐために、周辺部材と適合する熱膨張係数を有すること
（３）太陽電池全体の重量を軽減するために、低密度であること
（４）ガラス基板の製造効率を高めるとともに、オーバーフローダウンドロー法による成形性を向上させるために、ガラスの耐失透性が良好であること
（５）光電変換効率に悪影響を及ぼすような内部欠陥が存在しないこと、特に泡欠陥が存在しないこと
【００２９】
上記要求特性（１）〜（５）の特性等に関し、本発明の太陽電池用ガラス基板において、好ましい特性値およびその限定理由を下記に説明する。
【００３０】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、ガラスの耐熱性の指標となる歪点が５００℃以上（より好ましくは５５０℃以上、更に好ましくは６００℃以上、特に好ましくは６３０℃以上）であることが好ましい。歪点が高い程、ガラスの耐熱性が高くなり、薄膜化合物太陽電池等の成膜工程、例えば、ガラス基板上に透明電極を形成するための熱ＣＶＤ工程でガラス基板に熱変形や熱収縮等が生じ難くなる。また、高温での処理が可能になるため膜の品位が向上し、太陽電池の特性が向上する。
【００３１】
本発明の太陽電池用ガラス基板は、３０〜３８０℃における熱膨張係数が５０〜９５×１０−７／℃であり、好ましくは５０〜９０×１０−７／℃であり、より好ましくは５５〜８５×１０−７／℃、更に好ましくは６０〜８０×１０−７／℃、特に好ましくは６５〜８０未満×１０−７／℃、最も好ましくは６５〜７５×１０−７／℃である。ガラス基板の熱膨張係数を上記範囲とすれば、基板上に形成される薄膜化合物、および金属、有機系接着剤等の部材と熱膨張係数が整合しやすくなり、それらの部材との剥離を防止することができる。
【００３２】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、密度は３．７ｇ／ｃｍ３以下であることが好ましく、３．０ｇ／ｃｍ３以下であることがより好ましく、２．９ｇ／ｃｍ３以下であることが更に好ましい。ガラスの密度が低い程、ガラス基板の軽量化を図ることができ、太陽電池の軽量化に寄与することができる。密度が３．７ｇ／ｃｍ３より大きいと、太陽電池の軽量化に寄与し難くなる。
【００３３】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、液相温度は１２００℃以下が好ましく、１０８０℃以下がより好ましく、１０５０℃以下が更に好ましく、１０００℃以下が最も好ましい。一般的に、オーバーフローダウンドロー法は、他の成形方法と比較して、成形時のガラスの粘度が高いため、ガラスの耐失透性が悪いと、成形中に失透ブツが発生し、ガラス基板に成形できなくなるおそれが生じる。具体的には、液相温度が１２００℃より高いと、オーバーフローダウンドロー法の適用が困難になる。それ故、液相温度が１２００℃より高いと、太陽電池用ガラス基板の成形方法に不当な制約が課され、所望の表面形状のガラスを成形できなくなるおそれが生じる。なお、液相温度が低いほど、ガラスの耐失透性は良好である。一般的に、ガラスの特性改善は、何らかの特性を低下させることによって達成され、他の特性といわゆるトレードオフの関係となりやすい。ここで、粘度、密度、熱膨張係数等のガラスに要求される種々の特性を満たすためのバランスを考慮すると、ガラスの液相温度は８５０℃以上に設計することが目安となる。
【００３４】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、液相粘度は１０４．５ｄＰａ・ｓ以上が好ましく、１０５．０ｄＰａ・ｓ以上がより好ましく、１０５．５ｄＰａ・ｓ以上が更に好ましく、１０５．８ｄＰａ・ｓ以上が最も好ましい。一般的に、オーバーフローダウンドロー法は、他の成形方法と比較して、成形時のガラスの粘度が高いため、ガラスの耐失透性が悪いと、成形中に失透ブツが発生し、ガラス基板に成形できなくなるおそれがある。具体的には、液相粘度が１０４．５ｄＰａ・ｓ未満であると、オーバーフローダウンドロー法の適用が困難になる。よって、液相粘度が１０４．５ｄＰａ・ｓ未満であると、太陽電池用ガラスの成形方法に不当な制約が課され、所望の形状のガラスを成形できなくなるおそれが生じる。なお、液相粘度が高いほど、ガラスの耐失透性は良好である。ここで、粘度、密度、熱膨張係数等のガラスに要求される種々の特性を満たすためのバランスを考慮すると、ガラスの液相粘度は１０６．５ｄＰａ・ｓ以下に設計することが目安となる。
【００３５】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は１６５０℃以下が好ましく、１６２０℃以下がより好ましく、１６００℃以下が更に好ましい。この温度が低いほど、溶融時にガラス中に存在する気泡の浮上速度が速くなるため、泡を低減しやすくなり、泡品位が向上する。高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６５０℃よりも高いと、溶融時にガラス中に存在する気泡の浮上速度が遅くなるため、泡を低減し難くなり、泡品位が悪化する。また、高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６５０℃よりも高いと、炉体耐火物の耐久性も低下し、その結果、溶融炉等の耐久性が低下し、ガラス基板の製造コストが高騰する。
【００３６】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、紫外線照射前後で波長４００ｎｍにおける透過率差は２％以内、好ましくは１．５％以内、より好ましくは１％以内、更に好ましくは０．５％以内である。この透過率差が小さいほど、ガラスのソラリゼーションを抑制することができ、長期にわたって太陽電池の光電変換効率を維持できる。ここで、「透過率」は、板厚０．７ｍｍのガラス基板を用いて、分光光度計で測定した値を指す。また、「紫外線照射前後で波長４００ｎｍにおける透過率差」とは、波長１８５ｎｍ（２．７ｍＷ／ｃｍ２）および波長２５４ｎｍ（１３ｍＷ／ｃｍ２）の紫外線を１２時間照射した場合に、波長４００ｎｍにおける透過率が変化した量を指す。
【００３７】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、波長４００ｎｍ〜１０００ｎｍでの透過率が９０％以上であることが好ましい。波長４００ｎｍ〜１０００ｎｍでの透過率が９０％未満であると、太陽電池の光電変換効率が低下しやすくなる。
【００３８】
本発明の太陽電池用ガラス基板において、ガラスの比ヤング率は、２５ＧＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上が好ましく、２６ＧＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上がより好ましく、２６．５ＧＰａ／（ｇ／ｃｍ３）以上が更に好ましい。ガラスの比ヤング率が高い程、自重によるガラス基板のたわみが低減される。その結果、ガラス基板をカセット等に収納する際、ガラス基板同士のクリアランスを狭くして収納することが可能になるため、太陽電池の生産性が向上する。なお、ヤング率は、周知の共振法で測定した値を使用する。
【００３９】
本発明の太陽電池用ガラス基板は、板厚が３．０ｍｍ以下、２．０ｍｍ以下、１．５ｍｍ以下、０．７ｍｍ以下、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。ガラス基板の板厚が薄い程、ガラス基板を軽量化することができ、太陽電池を軽量化することができる。また、アモルファスシリコン太陽電池の製造工程では、一般的にプラズマＣＶＤ法やスパッタリング法が採用されており、このような工程でガラス基板上に薄膜を形成する場合において、ガラス基板の板厚が薄ければ、薄膜を形成するに際し、高速加熱が可能となるため、太陽電池の製造効率を向上させることができる。さらに、ガラス基板の板厚が薄ければ、ガラス基板による光の吸収が抑制され、太陽電池の光電変換効率が損なわれにくくなる。
【００４０】
ガラス基板の汚染防止等の観点から、ガラス製造設備の多くは、白金族元素または白金族元素合金からなる、或いは白金族元素または白金族元素合金で被覆されている。溶融炉や成形体に白金族元素又は白金族元素合金が使用されていると、これらが溶融ガラス中に取り込まれ、白金族元素ブツとなるおそれが生じる。この溶融ガラスをガラス基板に成形する際、溶融ガラスは所定の厚みに延伸されるが、ガラス中に存在する白金族元素ブツは固体であり、ほとんど延伸されない。そのため、白金族元素ブツが存在する部分は、白金族元素ブツの厚みが減少しない分だけ板厚が増大する。この板厚の増大は、白金族元素ブツ周囲のガラスの粘性流動および延伸によりやがて緩和される。しかし、白金族元素ブツがガラス基板表面近傍に存在する場合、白金族元素ブツ周囲のガラス量が少ないため、板厚増加が緩和されないうちにガラスが固まり、ガラス基板表面に突起として現れやすくなる。白金族元素等のブツがガラス基板内に存在すると、太陽電池の電極の断線、ショートを惹起する。このような事情から、本発明の太陽電池用ガラス基板において、ガラス基板表面の突起は１ヶ／ｍ２以下であることが好ましく、０．４ヶ／ｍ２以下がより好ましく、０．２５ヶ／ｍ２以下が更に好ましく、０．１ヶ／ｍ２以下が最も好ましい。ガラス基板表面の突起が２ヶ／ｍ２以下であると、成膜工程における電極の断線やショートが少なくなる。また、突起を少なくすることで、研磨が不要となるため、表面品位の高いガラス基板を得ることができる。ガラス基板表面の突起を２ヶ／ｍ２以下にするには、突起の原因となる白金族元素ブツを４０ヶ／ｋｇ以下（好ましくは２０ヶ／ｋｇ以下、１０ヶ／ｋｇ以下、５ヶ／ｋｇ以下、特に１ヶ／ｋｇ以下）にすることが望ましい。ここで、「突起」とは、表面粗さ計にて１０００μｍの距離を検査したときに、突部の先端とガラス基板表面との高低差（突部の高さ）が１μｍ以上となる部位を指す。また、「白金族元素ブツ」とは、最長径が３μｍ以上のものを指す。
【００４１】
本発明の太陽電池用ガラス基板は、ガラス組成として、質量％でＮａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを０．１〜２０質量％含有し、且つモル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値を０．１〜２およびモル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値を０〜２とするのが好ましい。Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏは、高温粘性を低下させて、熱膨張係数を調整する成分であり、その含有量は０．１〜２０％であり、好ましくは０．２〜１６％、より好ましくは１〜１２％である。Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が０．１％より少ないと、高温粘性を低下させる効果が得られ難くなる。一方、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が２０％より多いと、歪点が低下したり、熱膨張係数が高くなり過ぎる。
【００４２】
また、モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値を０．１〜２（好ましくは、０．３〜２、０．５〜１．５、０．７〜１．３、０．８〜１．１）に設定すると、ガラスの耐失透性を悪化させることなく、高歪点化を達成できるため、好ましい。モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値が２より大きいと、耐失透性が悪化する傾向がある。モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値が０．１より小さいと、耐失透性が悪化するとともに、歪点が低下する傾向がある。さらに、Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯのモル分率を０．１〜２の範囲に設定して、耐失透性を抑制しつつ歪点を高くする効果は、モル分率でＮａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値を０〜２（好ましくは、０．３〜１．５、０．５〜１．３、０．７〜１．１、０．８〜０．９）の範囲に調整することで、より的確に享受することができる。モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が小さくなると、モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値を調整することによる上記効果が若干得られにくくなるため、モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値を０．３以上にすることがより好ましい。また、モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が２より大きいと、歪点が低下したり、ガラス組成のバランスを欠いて、失透が生じやすくなる。
【００４３】
また、本発明の太陽電池用ガラス基板は、ガラス組成として、質量％でＳｉＯ２ ４５〜７０％、Ａｌ２Ｏ３ ３〜２０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜１０％、ＭｇＯ ０〜１０％、ＣａＯ ０〜１０％、ＳｒＯ ０〜１７％、ＢａＯ ０〜１７％、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ ０．１〜２０％、ＺｒＯ２ ０〜８％を含有することが好ましい。ガラス組成を上記範囲に規制すれば、ガラスの耐失透性を向上させることができ、ガラスの失透性に起因して、ガラス基板の表面品位が損なわれる事態を防止することができる。オーバーフローダウンドロー法による成形を精度よく実行するためには、一般的に、ガラスの耐失透性として、液相温度１２００℃以下、液相粘度１０４．５ｄＰａ・ｓ以上が要求されるが、ガラス組成を上記範囲に規制すれば、液相温度で１２００℃以下、液相粘度で１０４．５ｄＰａ・ｓ以上の特性を達成することができる。また、ガラス組成を上記範囲に規制すれば、オーバーフローダウンドロー法に適した粘度特性を得ることができる。なお、ガラスの製造工程において、ガラスの耐失透性が良好である程、ガラス基板の製造効率が向上する。また、オーバーフローダウンドロー法以外の成形方法（例えば、フロート法）であっても、ガラスの耐失透性が良好である程、ガラス基板の製造効率が向上する。
【００４４】
上記のようにガラス組成範囲を限定した理由を詳述する。なお、以下の％表示は特に限定がある場合を除き、質量％を指す。
【００４５】
ＳｉＯ２は、ガラスのネットワークフォーマーであり、その含有量は４５〜７０％、好ましくは４８〜６５％、より好ましくは５０〜６０％、更に好ましくは５２〜５８％、最も好ましくは５５〜５８％である。ＳｉＯ２の含有量が７０％より多いと、ガラスの溶融、成形が難しくなったり、熱膨張係数が小さくなり過ぎて、周辺材料の熱膨張係数と整合し難くなったりする。一方、ＳｉＯ２の含有量が４５％より少ないと、熱膨張係数が大きくなり過ぎて、ガラスの耐熱衝撃性が低下したり、ガラス化が困難になる傾向にある。
【００４６】
Ａｌ２Ｏ３は、ガラスの歪点やヤング率を高める成分であり、その含有量は３〜２０％、好ましくは５〜１８％、より好ましくは６〜１５％、更に好ましくは７〜１３％である。Ａｌ２Ｏ３の含有量が２０％より多いと、ガラスの耐失透性が悪化するとともに、高温粘性が高くなり、ガラスの溶融性が悪化する傾向がある。Ａｌ２Ｏ３の含有量が３％より少ないと、熱膨張係数が大きくなり、ガラスの耐熱衝撃性が低下したり、ガラスの歪点が低下する傾向があり、太陽電池を製造する際の熱処理工程でガラス基板に割れが発生したり、熱変形や反りや熱収縮が生じやすくなる。また、ガラスの耐失透性を改善する観点から、Ａｌ２Ｏ３の含有量を１１％以下、更に１０％以下、特に９．５％以下に抑えると、より的確に上記効果を享受することができる。
【００４７】
Ｂ２Ｏ３は、ガラスの溶融性を向上させ、ガラスの失透を抑制する効果を有する成分であり、その含有量は０〜１０％であり、好ましくは０．１〜８％、より好ましくは０．５〜５％である。Ｂ２Ｏ３の含有量が１０％より多いと、歪点やヤング率が低下しやすくなり、太陽電池を製造する際の熱処理工程でガラス基板に割れが発生したり、熱変形や熱収縮が生じやすくなる。更に、ガラスの歪点やヤング率を上昇させる観点から、Ｂ２Ｏ３の含有量を３％以下（好ましくは２．５％以下、２％以下）に低下させると、より的確に上記効果を享受することができる。
【００４８】
ＭｇＯは、ガラスの歪点を高め、また高温粘性を低下させる成分であり、その含有量は０〜１０％、より好ましくは０〜８％、更に好ましくは０〜５％、最も好ましくは０〜３％である。ＭｇＯの含有量が１０％より多いと、熱膨張係数が高くなり過ぎたり、密度が高くなったり、耐失透性が悪化する傾向がある。
【００４９】
ＣａＯは、歪点をあまり低下させることなく、高温粘性を低下させる成分であり、その含有量は０〜１０％、より好ましくは０〜８％、更に好ましくは０〜５％、最も好ましくは０〜１％である。ＣａＯの含有量が１０％より多いと、熱膨張係数が高くなり過ぎたり、密度が高くなり、耐失透性が悪化する傾向がある。
【００５０】
ＳｒＯは、耐失透性を悪化させることなく、高温粘性を低下させる成分であり、その含有量は０〜２５％、好ましくは０〜１７％、より好ましくは２〜１５％、更に好ましくは７〜１３％、特に好ましくは５〜１３％である。ＳｒＯの含有量が２５％より多いと、熱膨張係数や密度が高くなり過ぎたり、ガラス組成のバランスを欠いて耐失透性が悪化する。また、ガラスの耐失透性を向上させる観点から、ＳｒＯの含有量を１１％以下、更に１０．５％以下にすると、上記効果をより的確に享受することが可能となる。
【００５１】
ＢａＯは、耐失透性を悪化させずに、高温粘性を低下させる成分であり、その含有量は０〜２５％（好ましくは０〜１７％、２〜１７％、５〜１６％、７〜１５％、９〜１４％、１１．５〜１４％）である。ＢａＯの含有量が２５％より多いと、熱膨張係数が高くなり過ぎたり、密度が高くなったり、ガラス組成のバランスを欠いて、逆に耐失透性が悪化したりする。
【００５２】
ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合量は、１５〜６０％とするのが好ましく、１５〜２８％とするのがより好ましく、１７〜２６％が更に好ましく、１９〜２４％が特に好ましい。ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合量が６０％を超えると、ガラスの密度や熱膨張係数が高くなる傾向があるとともに、耐失透性も悪化する傾向がある。一方、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合量が１５％より少ないと、ガラスの溶融性が悪化したり、熱膨張係数が小さくなり過ぎる。
【００５３】
ＳｒＯ、ＢａＯは、ガラス組成に導入しても液相温度付近における粘性があまり低下しないため、オーバーフローダウンドロー法による成形に際し、適正な液相粘度となりやすい。よって、他のアルカリ土類金属酸化物と比較して、ＳｒＯ、ＢａＯを積極的に含有させることが望ましい。さらに、ガラスの耐失透性を向上させる観点から、質量分率（ＭｇＯ＋ＣａＯ）／（ＳｒＯ＋ＢａＯ）の値を０〜０．２（好ましくは０〜０．１、０〜０．０５）に設定することが有効である。更に、ガラスの耐失透性を向上させる観点から、質量分率ＳｒＯ／ＢａＯの値を０．５〜１．２（好ましくは、０．４〜１．２、０．５〜１．１、０．６〜１．０、０．６〜０．９、０．６〜０．８）に設定することが有効である。上記範囲外であると、想定した効果を最大限に享受できなくなる。
【００５４】
Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏは、高温粘性を低下させ、熱膨張係数を調整する成分であり、その含有量は０．１〜２０％であり、好ましくは０．２〜１６％、より好ましくは１〜１２％である。Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が０．１％より少ないと、高温粘性を低下させる効果が得られにくくなる。一方、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏの含有量が２０％より多いと、歪点が低下したり、熱膨張係数が高くなり過ぎる。
【００５５】
Ｎａ２Ｏは、高温粘性を低下させるとともに、熱膨張係数を調整する成分であり、その含有量は０〜１０％、好ましくは０．１〜８％、より好ましくは０．５〜６％、更に好ましくは１〜５％である。Ｎａ２Ｏの含有量が１０％より多いと、歪点が低下したり、熱膨張係数が高くなり過ぎる。また、アルカリ成分が薄膜化合物中に拡散して、基板の反りを発生させたり、膜の品位を悪化させる場合がある。
【００５６】
Ｋ２Ｏは、高温粘性を低下させ、熱膨張係数を調整する成分であり、その含有量は０〜１０％、好ましくは０．１〜８％、より好ましくは０．５〜６％である。Ｋ２Ｏの含有量が１０％より多いと、歪点が低下したり、熱膨張係数が高くなり過ぎる。また、アルカリ成分が薄膜化合物中に拡散して基板のそりを発生させたり、膜の品位を悪化させる場合がある。一方、高温粘性を低下させる効果および熱膨張係数を調整する効果を的確に享受するために、Ｋ２Ｏを１％以上（好ましくは２％以上、３％以上）含有させることが望ましい。
【００５７】
ＺｒＯ２は、歪点やヤング率を上昇させる成分であり、ＺｒＯ２の含有量は０〜８％（好ましくは、０．０１〜８％、０．１〜８％、０．５〜７％、１〜６％、２〜５％、２．５〜４％）である。ＺｒＯ２の含有量が８％より多いと、耐失透性が悪化したり、密度や熱膨張係数の異なるＺｒＯ２リッチな生地が成形体まで流出しやすくなり、平均表面粗さ、うねり等のガラス基板の表面品位に悪影響を及ぼすおそれが生じる。
【００５８】
また、モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値を０．１〜２（好ましくは、０．３〜２、０．５〜１．５、０．７〜１．３、０．８〜１．１）に設定すると、ガラスの耐失透性を悪化させることなく、高歪点化を達成できるため、好ましい。モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値が２より大きいと、耐失透性が悪化する傾向がある。モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値が０．１より小さいと、ガラスの耐失透性が悪化するとともに、歪点が低下する傾向がある。
【００５９】
さらに、モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値を０．１〜２に設定して、耐失透性を抑制しつつ歪点を高くする効果は、モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値を０〜２（好ましくは、０．３〜１．５、０．５〜１．３、０．７〜１．１、０．８〜０．９）の範囲に調整することで、より的確に享受することができる。モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が小さくなると、Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯのモル分率を調整することによる上記効果が若干得られにくくなるため、モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値を０．３以上にすることがより好ましい。また、モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が２より大きいと、歪点が低下したり、ガラス組成のバランスを欠いて、失透が生じやすくなる。
【００６０】
ガラスの歪点を高く保ち、熱膨張係数を高くし過ぎない観点から、質量分率（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）の値を０〜０．５に設定することが好ましく、０．１〜０．４に設定することがより好ましく、０．２〜０．４に設定することが更に好ましい。質量分率（Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏ）／（ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）の値が０．５より大きいと、上記効果を的確に享受できないおそれがある。
【００６１】
Ｆｅ２Ｏ３は、ガラスの透過率に影響を及ぼす成分であり、その含有量は０〜０．０５％、好ましくは１ｐｐｍ〜０．０３％、更に好ましくは０．００５〜０．０２％、最も好ましくは０．００５〜０．０１５％である。Ｆｅ２Ｏ３の含有量が多くなると、ガラスの可視域の透過率が低下しすぎて、太陽電池素子に照射される太陽光の量が低減する上に、ソラリゼーションが起こりやすくなり、その結果、太陽電池の光電変換効率が低下しやすくなる。また、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が少なくなると、高純度のガラス原料を使用しなければならず、ガラス基板の製造コストの高騰を招く。また、Ｆｅ２Ｏ３の含有量が少なくなると、紫外域の透過率が高くなり過ぎることで、ガラス基板上に存在する樹脂の劣化を招き、太陽電池の寿命が短くなるおそれもある。
【００６２】
ＴｉＯ２は、ガラスのソラリゼーションを抑制する効果があり、０〜１０％（好ましくは０〜５％、より好ましくは０〜３％、更に好ましくは０．００１〜１％、最も好ましくは０．００５〜０．１％）含有させることができる。ＴｉＯ２の含有量が多くなると、ガラスの耐失透性が悪化したり、ガラスが着色したりする。なお、ＴｉＯ２導入源としてＴｉＯ２を主成分とする原料を用いても良いが、他の原料に含まれる微量成分から含有させても差し支えない。
【００６３】
ＺｎＯは、ガラスのヤング率を高めたり、溶融性を改善する成分であり、０〜１０％（好ましくは０〜５％、より好ましくは０〜３％、更に好ましくは０〜１％、最も好ましくは０〜０．５％）含有させることができる。ＺｎＯの含有量が多くなると、ガラスの密度や熱膨張係数が高くなったりする。また、ＺｎＯの含有量が多くなると、ガラスの耐失透性や歪点が低下する傾向にある。
【００６４】
Ａｓ２Ｏ３は、ガラスの清澄剤として作用するが、ガラス組成中に多量に含有させると、ガラスがソラリゼーションしやすくなり、太陽電池の光電変換効率が経時的に劣化しやすくなるため、その含有量は０〜１％、好ましくは０〜０．８％、より好ましくは０〜０．５％、更に好ましくは０〜０．３％であり、実質的に含有しないことが最も好ましい。また、実質的にＡｓ２Ｏ３を含有しないガラス組成にすれば、近年の環境的要請を満たすことができる。
【００６５】
ＳｎＯ２は、ガラスの清澄剤として作用するととともに、ガラスのソラリゼーションを抑制する効果がある。また白金族元素ブツの発生を抑制する効果があり、その含有量は０．００１〜２％、好ましくは０．００５〜１．５％、より好ましくは０．０１〜１％、更に好ましくは０．０５〜０．５％、最も好ましくは０．０５〜０．３％である。ＳｎＯ２の含有量が多くなると、ガラスの耐失透性が悪化する。また、ＳｎＯ２の含有量が少なくなると、ガラスのソラリゼーションを抑制する効果が乏しくなったり、清澄効果が低減する。また、白金族元素ブツの発生量が増加する傾向にある。なお、ＳｎＯ２導入源としてＳｎＯ２を主成分とする原料を用いても良いが、他の原料に含まれる微量成分から含有させても差し支えない。
【００６６】
ガラスのソラリゼーション抑制効果をより効果的に発現させるためには、質量分率ＳｎＯ２／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｎＯ２）の値を０．９以上、好ましくは０．９２以上、０．９４以上、０．９６以上に規制すればよい。質量分率ＳｎＯ２／（Ｆｅ２Ｏ３＋ＳｎＯ２）の値が０．９未満であると、所望のソラリゼーション抑制効果が得られにくくなり、太陽電池の光電変換効率が経時的に劣化しやすくなる。
【００６７】
Ｓｂ２Ｏ３は、ガラスの清澄剤として働く成分であり、０〜２％（好ましくは０〜１．５％、より好ましくは０〜１％、更に好ましくは０〜０．５％、最も好ましくは０〜０．１％）含有することができる。Ｓｂ２Ｏ３の含有量が多くなると、ガラスの密度が高くなりやすい。
【００６８】
ＣｌやＦ等のハロゲン化物は、ガラスの清澄剤として働く成分であり、０〜１％（好ましくは０〜０．５％、より好ましくは０〜０．１％、更に好ましくは０〜０．０１％、最も好ましくは０〜０．００１％）含有することができる。Ｃｌの含有量が多くなると、ガラス融液からの成分揮発が多くなり、ガラスに脈理が発生しやすくなったり、太陽電池素子の特性を劣化させるおそれがある。
【００６９】
Ｎｂ２Ｏ５やＬａ２Ｏ３等の希土類酸化物は、ガラスのヤング率を高める成分である。しかし、希土類酸化物は、原料自体のコストが高く、また多量に含有すると、耐失透性が悪化する。それ故、希土類酸化物の含有量は、３％以下、２％以下、１％以下、特に０．５％以下に制限することが望ましい。
【００７０】
本発明に係る太陽電池用ガラスは、上記成分以外にもガラスの特性を損なわない範囲で種々の成分を１０％まで添加することができる。
【００７１】
上記ガラス組成範囲において、各成分の好ましい含有範囲を任意に組み合わせて、好ましいガラス組成範囲を選択することは当然に可能であるが、その中にあって、太陽電池用ガラス基板として、より好ましいガラス組成範囲は、ＳｉＯ２ ４０〜６５％、Ａｌ２Ｏ３ ５〜１８％、Ｂ２Ｏ３ ０〜７％、ＭｇＯ ０〜７％、ＣａＯ ０〜７％、ＳｒＯ ０〜１２．５％、ＢａＯ ０〜１４％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０〜６％、ＺｒＯ２ ０〜４％、ＳｎＯ２ ０．００１〜１％である。ガラスの組成範囲を上記のように規制すれば、耐失透性を改善できるとともに、オーバーフローダウンドロー法による成形に際し、好適な粘度特性を確保することができる。また、さらに好ましい範囲はＳｉＯ２ ５０〜６５％、Ａｌ２Ｏ３ ５〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜５％、ＭｇＯ ０〜５％、ＣａＯ ０〜５％、ＳｒＯ ５〜１２．５％、ＢａＯ ５〜１４％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ０．１〜６％、ＺｒＯ２ ０．００１〜４％、ＳｎＯ２ ０．０１〜０．５％である。ガラスの組成範囲を上記のように規制すれば、耐失透性を大幅に改善できるとともに、オーバーフローダウンドロー法による成形に際し、好適な粘度特性を確保することができる。また最も好ましい範囲はＳｉＯ２ ５０〜６０％、Ａｌ２Ｏ３ ５〜１０％、Ｂ２Ｏ３ ０〜５％、ＭｇＯ ０〜３％、ＣａＯ ０〜３％、ＳｒＯ ５〜１２．５％、ＢａＯ ９〜１４％、Ｎａ２Ｏ ０〜５％、Ｋ２Ｏ ３〜６％、ＺｒＯ２ １〜４％、ＳｎＯ２ ０．０５〜０．４％である。ガラスの組成範囲を上記のように規制すれば、耐失透性を大幅に改善できるとともに、オーバーフローダウンドロー法による成形に際し、好適な粘度特性を確保することができ、かつ耐熱性に優れたガラス基板を得ることができる。
【００７２】
本発明の太陽電池用ガラス基板は、所望のガラス組成となるように調合したガラス原料を連続溶融炉に投入し、ガラス原料を１４００〜１６００℃で加熱溶融し、清澄した後、成形装置に供給した上で溶融ガラスを板状に成形し、徐冷することで製造することができる。
【００７３】
本発明の太陽電池用ガラス基板は、オーバーフローダウンドロー法で成形されてなることが好ましい。オーバーフローダウンドロー法でガラス基板を成形すれば、未研磨で平均表面粗さ（Ｒａ）が１０Å以下のガラス基板を製造することができる。その理由は、オーバーフローダウンドロー法の場合、ガラス基板の表面となるべき面は樋状耐火物に接触せず、自由表面の状態で成形されることにより、無研磨で表面品位が良好なガラス基板を成形できるからである。ここで、オーバーフローダウンドロー法は、溶融ガラスを耐熱性の樋状構造物の両側から溢れさせて、溢れた溶融ガラスを樋状構造物の下端で合流させながら、下方に延伸成形してガラス基板を製造する方法である。樋状構造物の構造や材質は、ガラス基板の寸法や表面品位を所望の状態とし、ガラス基板に使用できる品位を実現できるものであれば、特に限定されない。また、下方への延伸成形を行うためにガラス基板に対してどのような方法で力を印加するものであってもよい。例えば、充分に大きい幅を有する耐熱性ロールをガラス基板に接触させた状態で回転させて延伸する方法を採用してもよいし、複数の対になった耐熱性ロールをガラス基板の端面近傍のみに接触させて延伸する方法を採用してもよい。本発明に係る太陽電池用ガラスは、耐失透性が優れるとともに、オーバーフローダウンドロー法に適した粘度特性を有している。
【００７４】
太陽電池用ガラス基板の成形方法として、オーバーフローダウンドロー法以外にも、種々の方法を採用することができる。例えば、フロート法、スロットダウンドロー法、ロールアウト法等の様々な成形方法を採用することができ、フロート法でガラスを板状に成形すれば、安価でガラス基板を製造することができる。ただし、一般的に、フロート法により未研磨で表面品位が良好なガラス基板、具体的には、うねりが０．１μｍ以下のガラス基板を成形することは困難である。よって、本発明の太陽電池用ガラス基板の製造方法に関し、成形方法としてフロート法を採用しないことが好ましい。また、ロールアウト法でガラスを板状に成形すれば、安価でガラス基板を製造できる。ただし、一般的に、ロールアウト法により未研磨で表面品位が良好なガラス基板、具体的には、平均表面粗さ（Ｒａ）が１０Å以下のガラス基板を成形することは困難である。よって、本発明の太陽電池用ガラス基板の製造方法に関し、成形方法としてロールアウト法を採用しないことが好ましい。
【実施例】
【００７５】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００７６】
表１は、太陽電池用ガラス基板のガラス組成（試料Ｎｏ．１〜４）を示している。
【００７７】
各試料は、次のようにして作製した。
【００７８】
まず表１の組成となるように各種ガラス原料を調合した。これらの原料を、白金ポットを用いて１５８０℃で５．５時間溶融した。その後、溶融ガラスをカーボン板の上に流し出して板状に成形し、各種の評価に供した。
【００７９】
このようにして作製した各試料について、密度、熱膨張係数、歪点、液相温度、液相粘度および高温粘度を測定した。結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
【００８１】
密度は、周知のアルキメデス法によって測定した。
【００８２】
熱膨張係数は、ディラトメーターを用いて、３０〜３８０℃の温度範囲で測定したものである。
【００８３】
歪点は、ＡＳＴＭ Ｃ３３６−７１に準拠した方法により測定した。
【００８４】
液相温度は、ガラスを粉砕し、標準篩３０メッシュ（５００μｍ）を通過し、５０メッシュ（３００μｍ）に残るガラス粉末を白金ボートに入れ、温度勾配炉中に４８時間保持した後、結晶が析出する温度を示している。液相粘度は、液相温度における各ガラスの粘度を周知の白金引き上げ法で測定した値を示している。
【００８５】
高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度は、周知の白金球引き上げ法で測定した。
【００８６】
表１から明らかなように、試料Ｎｏ．１〜４は、いずれも密度が３．７ｇ／ｃｍ３以下、熱膨張係数も５０〜９０×１０−７／℃の範囲内であり、歪点が５９０℃以上、液相温度が１２００℃以下、液相粘度が１０４．５ｄＰａ・ｓ以上、高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６５０℃以下であった。
【００８７】
表２は、太陽電池用ガラス基板の表面品位を示しており、試料Ａ〜Ｅは、本発明の実施例であり、試料Ｆ、Ｇは、本発明の比較例である。試料Ａ〜Ｇの目標板厚は０．７００ｍｍであり、試料Ａ〜Ｇは未研磨の６００ｍｍ×７００ｍｍサイズのガラス基板である。
【００８８】
【表２】
【００８９】
実施例である試料Ａ〜Ｅのガラス基板は、表１に記載のガラスを量産試作溶融炉で溶融し、オーバーフローダウンドロー法で成形することにより作製した。オーバーフローダウンドロー法では、引っ張りローラーの速度、冷却ローラーの速度、加熱装置の温度分布、ガラス融液の温度、ガラスの流量、板引き速度、攪拌スターラーの回転数等を適宜調整することで、表２に示した表面品位を有した太陽電池用ガラス基板を作製した。
【００９０】
試料Ｆのガラス基板は、表中のガラスを量産試作溶融炉で溶融し、フロート法で成形することにより作製した。フロート法の成形に際し、常法に従い、錫バス内の加熱装置の温度分布、トップロールの速度、錫バス内のガラス融液の温度等を適宜調整した。試料Ｇのガラス基板は、表中のガラスを量産試作溶融炉で溶融し、ロールアウト法で成形することにより作製した。ロールアウト法の成形に際し、常法に従い、延伸ロールの回転速度、ガラスの流量、ガラス融液の温度等を適宜調整した。
【００９１】
平均表面粗さ（Ｒａ）は、ＳＥＭＩ Ｄ７−９４「ＦＰＤガラス基板の表面粗さの測定方法」に準拠した方法により測定した。
【００９２】
うねりは、触針式の表面形状測定装置を用いて、ＪＩＳ Ｂ−０６１０に記載のＷＣＡ（ろ波中心線うねり）を測定した値であり、この測定は、ＳＥＭＩ ＳＴＤ Ｄ１５−１２９６「ＦＰＤガラス基板の表面うねりの測定方法」に準拠した方法で測定し、測定時のカットオフは０．８〜８ｍｍ、ガラス基板の引き出し方向に対して垂直な方向に３００ｍｍの長さで測定した値である。
【００９３】
板厚差は、レーザー式厚み測定装置を用いて、ガラス基板の任意の一辺に板厚方向からレーザーを走査することにより、ガラス基板の最大板厚と最小板厚を測定した上で、最大板厚の値から最小板厚の値を減じた値である。
【００９４】
目標板厚に対する誤差は、目標板厚から上記方法で得られる最大板厚または最小板厚の値を減じた絶対値の大きい方を示している。
【００９５】
表２から明らかなように、試料Ａ〜Ｅは、平均表面粗さ（Ｒａ）が１．４〜３．０Å、うねりが０．００４〜０．０２１μｍ、板厚差が０．００５〜０．０１５ｍｍ、目標板厚に対する誤差が０．００３〜０．０１３ｍｍであり、いずれも平均表面粗さ（Ｒａ）が１０Å以下、うねりが０．１μｍ以下、最大板厚と最小板厚の板厚差が２０μｍ以下、目標板厚に対する誤差が１０μｍ以下であり、ガラス基板の表面品位が良好であった。したがって、試料Ａ〜Ｅは、太陽電池用ガラス基板として好適であると判断できる。
【００９６】
一方、表２から明らかなように、試料Ｆは、平均表面粗さ（Ｒａ）が９６Å、うねりが０．１２０μｍ、板厚差が０．０３０ｍｍ、目標板厚に対する誤差が０．０２６ｍｍであり、ガラス基板の表面品位が悪かった。なお、試料Ｆは、フロート法で成形されているため、所望の光電変換効率を確保するため、錫バスに接触している面（汚染部分）を研磨する必要があると考えられる。また、試料Ｇは、平均表面粗さ（Ｒａ）が５１２Å、うねりが２００μｍ、板厚差が０．３６６ｍｍ、目標板厚に対する誤差が０．１９２ｍｍであり、ガラス基板の表面品位が悪かった。したがって、試料Ｆ、Ｇは、太陽電池用ガラス基板として不適であると判断できる。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
以上に説明した通り、本発明の太陽電池用ガラス基板は、太陽電池用カバーガラス、太陽電池用基材として好適である。また、本発明の太陽電池用ガラス基板は、単結晶シリコン太陽電池、多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、薄膜化合物太陽電池等に好適である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均表面粗さ（Ｒａ）が２０Å以下であることを特徴とする太陽電池用ガラス基板。
【請求項２】
ガラス基板の表面が未研磨であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項３】
うねりが０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項４】
最大板厚と最小板厚の板厚差が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項５】
目標板厚に対する誤差が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項６】
歪点が５９０℃以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項７】
３０〜３８０℃における熱膨張係数が５０〜９０×１０−７／℃であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項８】
密度が３．７ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項９】
液相温度が１２００℃以下および／または液相粘度が１０４．５ｄＰａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項１０】
高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６５０℃以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項１１】
ガラス組成として、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを０．１〜２０質量％含有し、モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値が０〜２、モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０〜２であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項１２】
請求項１〜１１に記載の太陽電池用ガラス基板の製造方法であって、
ガラス基板の成形方法がオーバーフローダウンドロー法であることを特徴とする太陽電池用ガラス基板の製造方法。
【請求項１】
平均表面粗さ（Ｒａ）が２０Å以下であることを特徴とする太陽電池用ガラス基板。
【請求項２】
ガラス基板の表面が未研磨であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項３】
うねりが０．１μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項４】
最大板厚と最小板厚の板厚差が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項５】
目標板厚に対する誤差が１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項６】
歪点が５９０℃以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項７】
３０〜３８０℃における熱膨張係数が５０〜９０×１０−７／℃であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項８】
密度が３．７ｇ／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項９】
液相温度が１２００℃以下および／または液相粘度が１０４．５ｄＰａ・ｓ以上であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項１０】
高温粘度１０２．５ｄＰａ・ｓにおける温度が１６５０℃以下であることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項１１】
ガラス組成として、Ｎａ２Ｏ＋Ｋ２Ｏを０．１〜２０質量％含有し、モル分率Ａｌ２Ｏ３／ＢａＯの値が０〜２、モル分率Ｎａ２Ｏ／Ｋ２Ｏの値が０〜２であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の太陽電池用ガラス基板。
【請求項１２】
請求項１〜１１に記載の太陽電池用ガラス基板の製造方法であって、
ガラス基板の成形方法がオーバーフローダウンドロー法であることを特徴とする太陽電池用ガラス基板の製造方法。
【公開番号】特開２０１２−２５４９３３（Ｐ２０１２−２５４９３３Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２０３９２８（Ｐ２０１２−２０３９２８）
【出願日】平成２４年９月１８日（２０１２．９．１８）
【分割の表示】特願２００７−１２３５８０（Ｐ２００７−１２３５８０）の分割
【原出願日】平成１９年５月８日（２００７．５．８）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月１８日（２０１２．９．１８）
【分割の表示】特願２００７−１２３５８０（Ｐ２００７−１２３５８０）の分割
【原出願日】平成１９年５月８日（２００７．５．８）
【出願人】（０００２３２２４３）日本電気硝子株式会社 (1,447)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]