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技術 CSPミラー、およびCSPミラー用の膜付きガラス基板の製造方法

出願人 AGC株式会社
発明者 岩岡啓明
出願日 2017年1月18日 (3年10ヶ月経過) 出願番号 2017-006983
公開日 2020年3月26日 (7ヶ月経過) 公開番号 2020-046445
状態 未査定
技術分野 光起電力装置 ガラスの表面処理 レンズ以外の光学要素
主要キーワード 光CVD法 走査エリア エネルギー反射率 密着性評価試験 溶融スズ 目標厚 熱CVD法 太陽熱発電
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年3月26日)のものです。
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図面 (6)

課題

多くの太陽光出射されるCSPミラー

解決手段

CSPミラーであって、ガラス基板と、銀を含む反射層と、前記ガラス基板と前記反射層の間に設置されたコーティング層と、を有し、前記ガラス基板は、Fe2O3換算で、全Fe濃度が200ppm以下であり、前記コーティング層の前記反射層側の表面は、0.4nm以上の表面粗さ(算術平均粗さRa)を有し、当該CSPミラーは、前記ガラス基板の厚さを2mmに換算した際のエネルギー反射率Reが94.3%以上である、CSPミラー。

概要

背景

近年、集光太陽熱発電(CSP)システムが注目されている。このCSPシステムでは、太陽光ミラー(以下、「CSPミラー」と称する)で所定の位置に集光、蓄熱し、この熱を利用することにより発電が行われる。CSPシステムは、太陽光をエネルギー源として使用するため、再生可能エネルギーを利用する発電方式として、その普及が期待されている。

一般に、CSPシステムに使用されるCSPミラーは、ガラス基板と、該ガラス基板の一表面に配置された銀を含む反射層とで構成される。CSPミラーを使用する際には、ガラス基板の側が太陽と面するように配向される。この状態でガラス基板に入射された太陽光は、反射層で反射され、再度ガラス基板の側から所定の方向に出射される。

特許文献1には、CSPミラーにおいて、反射層のガラス基板とは反対の側に保護層を設け、反射層を保護することが提案されている。

概要

多くの太陽光が出射されるCSPミラー。CSPミラーであって、ガラス基板と、銀を含む反射層と、前記ガラス基板と前記反射層の間に設置されたコーティング層と、を有し、前記ガラス基板は、Fe2O3換算で、全Fe濃度が200ppm以下であり、前記コーティング層の前記反射層側の表面は、0.4nm以上の表面粗さ(算術平均粗さRa)を有し、当該CSPミラーは、前記ガラス基板の厚さを2mmに換算した際のエネルギー反射率Reが94.3%以上である、CSPミラー。

目的

本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、従来に比べてより多くの太陽光が出射されるCSPミラーを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

CSPミラーであって、ガラス基板と、銀を含む反射層と、前記ガラス基板と前記反射層の間に設置されたコーティング層と、を有し、前記ガラス基板は、Fe2O3換算で、全Fe濃度重量濃度)が200ppm以下であり、前記コーティング層の前記反射層側の表面は、0.4nm以上の表面粗さ(算術平均粗さRa)を有し、当該CSPミラーは、前記ガラス基板の厚さを2mmに換算した際のエネルギー反射率Reが94.3%以上である、CSPミラー。

請求項2

前記コーティング層は、シリカ(SiO2)層を含む、請求項1に記載のCSPミラー。

請求項3

前記シリカ(SiO2)層の厚さは、40nm〜90nmの範囲である、請求項2に記載のCSPミラー。

請求項4

前記コーティング層は、前記ガラス基板と前記シリカ層の間に、シリカ(SiO2)よりも屈折率が高い高屈折率層を有する、請求項2または3に記載のCSPミラー。

請求項5

前記高屈折率層は、TiO2、SiN、AlN、SnO2、ZnO、Nb2O5、Ta2O5、ZrO2、およびこれらの組み合わせからなる群から選定された材料を含む、請求項4に記載のCSPミラー。

請求項6

前記高屈折率層の厚さは、0nm超、110nm以下である、請求項4または5に記載のCSPミラー。

請求項7

前記コーティング層は、前記ガラス基板に近い順に、第1の高屈折率層、第1のシリカ(SiO2)層、第2の高屈折率層、および第2のシリカ(SiO2)層を有し、前記第1の高屈折率層は、前記第1のシリカ層よりも高い屈折率を有し、前記第2の高屈折率層は、前記第1のシリカ層および前記第2のシリカ層よりも高い屈折率を有する、請求項1乃至6のいずれか一つに記載のCSPミラー。

請求項8

CSPミラー用の膜付きガラス基板の製造方法であって、(1)ガラスリボンから、Fe2O3換算で、全Fe濃度(重量濃度)が200ppm以下のガラス基板を製造する工程を有し、前記(1)の工程中に、前記ガラスリボンの上面に、CVD法によりコーティング層が成膜され、前記コーティング層の表面は、0.4nm以上の算術平均粗さRaを有する、製造方法。

請求項9

前記コーティング層は、シリカ(SiO2)層を含む、請求項8に記載の製造方法。

請求項10

前記(1)の工程は、シリカ(SiO2)よりも屈折率が高い層を成膜する工程と、次に、シリカを含む層を成膜する工程と、を有する、請求項8または9に記載の製造方法。

技術分野

0001

本発明は、CSPミラー、およびCSPミラー用の膜付きガラス基板の製造方法
に関する。

背景技術

0002

近年、集光太陽熱発電(CSP)システムが注目されている。このCSPシステムでは、太陽光をミラー(以下、「CSPミラー」と称する)で所定の位置に集光、蓄熱し、この熱を利用することにより発電が行われる。CSPシステムは、太陽光をエネルギー源として使用するため、再生可能エネルギーを利用する発電方式として、その普及が期待されている。

0003

一般に、CSPシステムに使用されるCSPミラーは、ガラス基板と、該ガラス基板の一表面に配置された銀を含む反射層とで構成される。CSPミラーを使用する際には、ガラス基板の側が太陽と面するように配向される。この状態でガラス基板に入射された太陽光は、反射層で反射され、再度ガラス基板の側から所定の方向に出射される。

0004

特許文献1には、CSPミラーにおいて、反射層のガラス基板とは反対の側に保護層を設け、反射層を保護することが提案されている。

先行技術

0005

国際公開第WO2016/009745号

発明が解決しようとする課題

0006

CSPシステムの効率は、CSPミラーから出射される太陽光の出射量に大きな影響を受ける。このため、より多くの太陽光を出射できるCSPミラーに対して高いニーズがある。

0007

本発明は、このような背景に鑑みなされたものであり、本発明では、従来に比べてより多くの太陽光が出射されるCSPミラーを提供することを目的とする。また、本発明では、そのようなCSPミラー用の膜付きガラス基板の製造方法を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明では、CSPミラーであって、
ガラス基板と、
銀を含む反射層と、
前記ガラス基板と前記反射層の間に設置されたコーティング層と、
を有し、
前記ガラス基板は、Fe2O3換算で、全Fe濃度重量濃度)が200ppm以下であり、
前記コーティング層の前記反射層側の表面は、0.4nm以上の表面粗さ(算術平均粗さRa)を有し、
当該CSPミラーは、前記ガラス基板の厚さを2mmに換算した際のエネルギー反射率Reが94.3%以上である、CSPミラーが提供される。

0009

また、本発明では、CSPミラー用の膜付きガラス基板の製造方法であって、
(1)ガラスリボンから、Fe2O3換算で、全Fe濃度(重量濃度)が200ppm以下のガラス基板を製造する工程
を有し、
前記(1)の工程中に、前記ガラスリボンの上面に、CVD法によりコーティング層が成膜され、前記コーティング層の表面は、0.4nm以上の算術平均粗さRaを有する、製造方法が提供される。

発明の効果

0010

本発明では、従来に比べてより多くの太陽光が出射されるCSPミラーを提供することができる。また、本発明では、そのようなCSPミラー用の膜付きガラス基板の製造方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の一実施形態によるCSPミラーの断面を模式的に示した図である。
本発明の一実施形態によるCSPミラーに含まれるコーティング層の一構成例を模式的に示した断面図である。
本発明の一実施形態によるCSPミラーに含まれるコーティング層の別の構成例を模式的に示した断面図である。
本発明の一実施形態によるCSPミラーの製造方法のフローを概略的に示した図である。
コーティング層の厚さとエネルギー反射率Reの関係を示したグラフである。

0012

以下、図面を参照して、本発明について詳しく説明する。

0013

(本発明の一実施形態によるCSPミラー)
図1には、本発明の一実施形態によるCSPミラーの断面の一例を模式的に示す。

0014

図1に示すように、本発明の一実施形態によるCSPミラー(以下、「第1のCSPミラー」と称する)100は、ガラス基板110と、コーティング層120と、反射層130とを、この順に有する。

0015

第1のCSPミラー100は、第1の側102および第2の側104を有する。第1の側102は、第1のCSPミラー100が実際に使用される際に、外側、すなわち太陽光と面する側となる。

0016

ガラス基板110は、相互に対向する第1の主表面112および第2の主表面114を有する。ガラス基板の第1の主表面112の側は、第1のCSPミラー100の第1の側102に対応し、ガラス基板の第2の主表面114の側は、コーティング層120の側に対応する。

0017

ガラス基板110の第2の主表面114の側には、コーティング層120が設置される。コーティング層120は、上部表面123を有する。コーティング層120の上部表面123は、0.4nm以上の表面粗さ(算術平均粗さRa)を有する。

0018

コーティング層120は、第1のCSPミラー100の反射率を高める役割を有する。なお、コーティング層120の詳細については、後述する。

0019

コーティング層120の上部表面123には、反射層130が設置される。反射層130の表面は、第1のCSPミラー100の第2の側104に対応する。

0020

ここで、第1のCSPミラー100において、ガラス基板110は、Fe2O3換算で、全鉄(Fe)濃度(重量濃度。以下同じ)が200ppm以下であるという特徴を有する。全Fe濃度をこのように低減した場合、ガラス基板110に入射される太陽光の吸収を有意に抑制することができ、その結果、透過率を有意に高めることができる。

0021

また、コーティング層120は、後述するように、干渉現象を利用して、反射層130で反射される太陽光を増強するように構成されている。従って、ガラス基板110と反射層130の間にコーティング層120を設置することにより、太陽光の反射率を高めることができる。

0022

また、第1のCSPミラー100において、コーティング層120の上部表面123は、算術平均粗さRaが0.4nm以上となるように構成されている。

0023

このような上部表面123を有するようにコーティング層120を構成した場合、コーティング層120と反射層130の間で、両者が剥離する現象を有意に抑制することができる。

0024

このような特徴を有する第1のCSPミラー100は、第1の側102が、太陽光に照射される側となるようにして使用される。すなわち、太陽光は、第1のCSPミラー100の第1の側102から、第1のCSPミラー100に入射される。

0025

この場合、入射された太陽光は、ガラス基板110を通過して、コーティング層120および反射層130に入射する。また、反射層130に到達した太陽光は、反射層130で反射された後、再度、コーティング層120およびガラス基板110を通って、所定の角度で第1のCSPミラー100から出射される。

0026

ここで、前述のように、ガラス基板110は、Fe濃度が抑制され、高い透過率が得られるように構成されている。また、コーティング層120は、太陽光の反射を増強するように構成されている。

0027

このため、第1のCSPミラー100では、太陽光の反射率を有意に高めることができる。また、これにより、第1のCSPミラー100では、ガラス基板110から出射される太陽光の光量が向上し、CSPシステムの効率を高めることが可能になる。

0028

例えば、第1のCSPミラー100では、ガラス基板110の厚さを2mmに換算した際のエネルギー反射率Reを、94.3%以上とすることができる。

0029

また、第1のCSPミラー100では、コーティング層120の上部表面123は、算術平均粗さRaが0.4nm以上となるように構成されている。従って、ガラス基板110と反射層130の間にコーティング層120を設置しても(すなわち、CSPミラーに存在する界面の数が一つ多くなっても)、これにより、各界面で剥離が生じる可能性が高まることは少ないと言える。

0030

(CSPミラーの構成部材
次に、本発明の一実施形態によるCSPミラーを構成する各部材について、より詳しく説明する。なお、ここでは、前述の図1に示した第1のCSPミラー100を例に、各部材について説明する。また、明確化のため、各部材を表す際には、図1に示した参照符号を使用する。

0031

(ガラス基板110)
前述のように、ガラス基板110は、含まれる全Fe濃度(Fe2O3換算)が200ppm以下であるという特徴を有する。全Fe濃度は、175ppm以下であることが好ましい。

0032

ガラス基板110の組成は、全Fe濃度が前述の範囲である限り、特に限られない。ガラス基板110は、例えば、ソーダライムガラス、およびホウケイ酸ガラスボロシリケートガラス、および石英ガラス等であっても良い。

0033

ガラス基板110の厚さは、特に限られないが、例えば、1.1mm〜6mmの範囲である。

0034

(コーティング層120)
コーティング層120は、透明な材料で構成される。コーティング層120は、第1のCSPミラー100の反射率を高めることができる限り、その構成は特に限られない。

0035

コーティング層120は、例えば単一の層で構成されても良い。あるいは、コーティング層120は、複数の層で構成されても良い。

0036

コーティング層120が単一の層で構成される場合、コーティング層120は、シリカ(SiO2)を含むこと、特にシリカで構成されることが好ましい。

0037

なお、コーティング層120がシリカの単層で構成される場合、コーティング層120の厚さは、例えば、10nm〜100nmの範囲であり、特に40nm〜60nmの範囲であることが好ましい。

0038

また、前述のように、コーティング層120の上部表面123は、0.4nm以上の算術平均粗さRaを有する。これにより、コーティング層120と反射層130との間の密着性を高めることができる。

0039

算術平均粗さRaは、0.8nm以上であることが好ましい。

0040

コーティング層120は、例えば、真空蒸着法イオンプレーティング法スパッタリング法化学気相成膜(CVD)法(熱CVD法プラズマCVD法、および光CVD法)、およびイオンビームスパッタリング法など、従来の成膜方法により成膜されても良い。

0041

例えば、コーティング層120は、「オンラインのCVD法」により、形成されても良い。

0042

ここで、「オンライン(の成膜法)」とは、ガラス基板の製造過程中に、ガラス基板の表面に層を成膜するプロセスを意味する。より具体的には、ガラス基板の製造の際には、ガラスリボンが溶融スズ浴の上を移動し、徐冷されることで、連続的にガラス基板が製造される。「オンラインの成膜法」では、このガラスリボンの移動中に、ガラスリボンの上面に、コーティング層120が成膜される。すなわち、「オンラインの成膜法」では、ガラス基板110の製造工程とコーティング層120の成膜工程が平行して実施され、ガラス基板の製造後には、コーティング層120を有するガラス基板110(いわゆる、「膜付きガラス基板」)が製造される。

0043

コーティング層120がオンラインの成膜法で成膜される場合、コーティング層120は、後述するような、「低屈折率層」と「高屈折率層」の組み合わせであることが好ましい。

0044

なお、「オンライン(の成膜法)」以外の成膜法を、特に「オフライン(の成膜法)」と称する場合がある。

0045

以下、図2および図3を参照して、コーティング層120の想定される一構成例について説明する。

0046

図2には、コーティング層の断面の一例を模式的に示す。

0047

図2に示すように、このコーティング層120Aは、第1の層150および第2の層160の2層構造を有する。

0048

第1の層150は、下側表面152を有し、第2の層160は、上部表面123Aを有する。

0049

なお、図2からは明確ではないが、コーティング層120Aは、第1の層150がガラス基板110と近接し、第2の層160が反射層130と近接するようにして、第1のCSPミラー100内に配置される。従って、第1の層150の下側表面152は、コーティング層120Aにおいて、ガラス基板110と近接する表面であり、第2の層160の上部表面123Aは、反射層130近接する表面である。

0050

ここで、第1の層150は、第2の層160よりも屈折率が高く、逆に第2の層160は、第1の層150よりも屈折率が低い。従って、以降、第1の層150を「高屈折率層」とも称し、第2の層160を「低屈折率層」とも称する。

0051

第1の層150は、屈折率が2以上であることが好ましい。例えば、第1の層150は、酸化チタン(TiO2)、SiN(窒化ケイ素)、AlN(窒化アルミニウム)、SnO2(酸化スズ)、ZnO(酸化亜鉛)、Nb2O5(酸化ニオブ)、Ta2O5(酸化タンタル)、およびZrO2(酸化ジルコニウム)から選定された、少なくとも一つの材料で構成される。これらの材料の中では、TiO2が好ましい。

0052

第1の層150の厚さは、例えば、10nm〜110nmの範囲であり、20nm〜100nmの範囲であることが好ましい。

0053

一方、第2の層160は、1.5未満の屈折率を有することが好ましい。第2の層160は、シリカ(SiO2)を含み、またはシリカで構成されることが好ましい。

0054

第2の層160の厚さは、例えば、40nm〜90nmの範囲であり、50nm〜80nmの範囲であることが好ましい。

0055

コーティング層120Aは、ガラス基板110に近い側から、高屈折率層150および低屈折率層160を有する。このようなコーティング層120Aを第1のCSPミラー100のコーティング層として使用した場合、反射層130で反射される太陽光の位相を、各層150、160で反射される太陽光の位相と整合させることが容易となる。

0056

従って、コーティング層120Aを使用した場合、コーティング層をシリカの単層で構成した場合に比べて、第1のCSPミラー100のエネルギー反射率Reを、よりいっそう高めることができる。

0057

次に、図3には、別のコーティング層の断面の一例を模式的に示す。

0058

図3に示すように、このコーティング層120Bは、第1の層150および第2の層160に加えて、さらに第3の層170および第4の層180を有する。すなわち、コーティング層120Bは、4層構造を有する。

0059

第1の層150は、下側表面152を有し、第4の層180は、上部表面123Bを有する。

0060

なお、図3からは明確ではないが、コーティング層120Bは、第1の層150がガラス基板110と近接し、第4の層180が反射層130と近接するようにして、第1のCSP100内に配置される。従って、第1の層150の下側表面152は、コーティング層120Bにおいて、ガラス基板110と近接する表面であり、第4の層180の上部表面123Bは、反射層130に近接する表面である。

0061

コーティング層120Bのうち、第1の層150および第2の層160の構成は、前述のコーティング層120Aの場合と同様である。従って、ここではこれ以上説明しない。

0062

第3の層170は、第2の層160および第4の層180よりも屈折率が高い。一方、第4の層180は、第3の層170よりも屈折率が低い。従って、以降、第3の層170を「第2の高屈折率層」とも称し、第4の層180を「第2の低屈折率層」とも称する。

0063

第3の層170は、屈折率が2以上であることが好ましい。例えば、第3の層170は、酸化チタン(TiO2)、SiN(窒化ケイ素)、AlN(窒化アルミニウム)、SnO2(酸化スズ)、ZnO(酸化亜鉛)、Nb2O5(酸化ニオブ)、Ta2O5(酸化タンタル)、およびZrO2(酸化ジルコニウム)から選定された、少なくとも一つの材料で構成される。これらの材料の中では、TiO2が好ましい。

0064

第3の層170の厚さは、例えば、10nm〜110nmの範囲であり、20nm〜100nmの範囲であることが好ましい。

0065

一方、第4の層180は、屈折率が1.5未満であることが好ましい。第4の層180は、シリカ(SiO2)を含み、またはシリカで構成されることが好ましい。

0066

第4の層180の厚さは、例えば、40nm〜90nmの範囲であり、50nm〜80nmの範囲であることが好ましい。

0067

以上の説明のように、コーティング層120Bは、ガラス基板110に近い側から、高屈折率層150、低屈折率層160、第2の高屈折率層170、および第2の低屈折率層180を有する。このようなコーティング層120Bを第1のCSPミラー100のコーティング層として使用した場合、反射層130で反射される太陽光の位相を、各層150〜180で反射される太陽光の位相と整合させることが容易となる。

0068

従って、コーティング層120Bを使用した場合、図2に示したコーティング層120Aに比べて、第1のCSPミラー100のエネルギー反射率Reを、よりいっそう高めることができる。

0069

以上、図2および図3を参照して、第1のCSPミラー100に含まれるコーティング層120の想定される一構成例について説明した。

0070

しかしながら、これらは単なる一例であって、コーティング層120がその他の構成を有しても良いことは、当業者には明らかである。

0071

例えば、別のコーティング層120の構成として、6層構造または8層構造などが考えられる。6層構造の場合、図3に示した第4の層180の上に、第3の高屈折率層および第3の低屈折率層がこの順に設置される。また、8層構造の場合、さらに第4の高屈折率層および第4の低屈折率層がこの順に設置される。

0072

このような構成により、前述のような効果が得られることは当業者には明らかである。

0073

(反射層130)
反射層130は、通常、銀または銀合金を含む。

0074

反射層130は、単層であっても、複数の層で構成されても良い。

0075

反射層130の厚さ(複数の層で構成される場合、総厚)は、例えば、50nm〜5000nmの範囲である。

0076

(第1のCSPミラー100)
第1のCSPミラー100は、前述のように、ガラス基板110の厚さを2mmに換算した際のエネルギー反射率Reが94.3%以上であるという特徴を有する。エネルギー反射率Reは、94.4%以上であることが好ましい。

0077

なお、エネルギー反射率Reは、ISO9050に準拠した方法で測定することができる。

0078

(本発明の一実施形態によるCSPミラーの製造方法)
次に、図4を参照して、本発明の一実施形態によるCSPミラーの製造方法の一例について説明する。なお、ここでは、一例として、オンラインの成膜法によるCSPミラーの製造方法について説明する。

0079

図4には、本発明の一実施形態によるCSPミラーの製造方法(以下、「第1の製造方法」と称する)のフローを概略的に示す。

0080

図4に示すように、第1の製造方法は、
(1)第1および第2の主表面を有するガラス基板を製造する工程であって、ガラス基板の製造中に、該ガラス基板の第1の主表面に、コーティング層を形成する工程(工程S110)と、
(2)前記コーティング層の上に反射層を形成する工程(工程S120)と、
を有する。

0081

以下、各工程について詳しく説明する。

0082

(工程S110)
まず、ガラス基板が製造される。また、ガラス基板の製造中に、オンラインのCVD法により、コーティング層が成膜される。

0083

ここでは、一例として、コーティング層が図2に示したような2層(高屈折率層および低屈折率層)で構成される場合を例に、工程S110について説明する。

0084

この場合、ガラスリボンを形成するスズ浴、またはガラスリボンを徐冷する徐冷炉の上部に、CVD成膜装置が設置される。また、このCVD成膜装置により、ガラスリボンの上面(第1の主表面)に、高屈折率層および低屈折率層が順次成膜される。

0085

なお、ガラスリボンに含まれる全Fe量は、できる限り抑制されることが好ましい。これは、例えば、ガラス原料中に含まれる不純物Fe濃度を抑制することにより、実現できる。

0086

これにより、製造されるガラス基板に含まれる全Feの濃度を、200ppm以下に抑制することができる。

0087

前述のように、高屈折率層は、酸化チタンのような、屈折率が2以上の材料で構成される。高屈折率層の厚さは、例えば、10nm〜100nmの範囲である。高屈折率層の成膜温度は、例えば500℃〜750℃の範囲である。

0088

また、低屈折率層は、シリカのような、屈折率が1.5以下の材料で構成される。低屈折率層の厚さは、例えば、40nm〜90nmの範囲である。低屈折率層の成膜温度は、例えば500℃〜750℃の範囲である。

0089

なお、前述の図3に示したような4層構造のコーティング層120Bを形成する場合、さらに、別の高屈折率層の成膜および別の低屈折率層の成膜が繰り返されても良い。

0090

このようなオンラインの成膜法では、ガラス基板の製造完了の際に、第1の主表面にコーティング層を有するガラス基板(いわゆる、「膜付きガラス基板」)が製造される。

0091

ここで、コーティング層の上部表面が比較的平滑な場合(例えば、算術平均粗さRa<0.4nm)、次の工程S120で成膜される反射層とコーティング層との間に、十分な密着性が得られない場合が生じ得る。そのため、両者の密着性を改善するために、コーティング層の上部表面に対して、追加の処理が必要となる。

0092

しかしながら、上記方法で製造された膜付きガラス基板では、コーティング層の上部表面は、0.4nm以上の算術平均粗さRaを有する。

0093

従って、第1の製造方法では、コーティング層の上部表面を特定の性状にすることを目的として、必ずしも追加の処理等を実施する必要はない。すなわち、第1の製造方法では、工程S110で得られた膜付きガラス基板を用いて、そのまま工程S120を実施することができる。

0094

ところで、CSPミラーを製造するためには、工程S110で製造された膜付きガラス基板を用いて、次の工程S120を実施する必要がある。しかしながら、実際には、コーティング層を有するガラス基板は、工程S110後の状態のまま、製品(膜付きガラス基板)として取引される場合も、しばしばあり得る。

0095

(工程S120)
次に、膜付きガラス基板のコーティング層の上に、銀を含む反射層が設置される。

0096

反射層の設置方法は、特に限られない。

0097

反射層は、例えば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、化学気相成膜(CVD)法(熱CVD法、プラズマCVD法、および光CVD法)、イオンビームスパッタリング法、および塗布法等、各種方法で成膜されても良い。

0098

反射層の厚さは、例えば、50nm〜5000nmの範囲である。

0099

以上の工程により、CSPミラーが製造できる。

0100

以上、図4を参照して、本発明の一実施形態によるCSPミラーの製造方法について説明した。

0101

しかしながら、これは単なる一例であって、本発明の一実施形態によるCSPミラーは、その他の方法で製造されても良い。例えば、本発明の一実施形態によるCSPミラーは、ガラス基板の上に、オフラインの一般的な成膜法でコーティング層を成膜し、その後、このコーティング層の上に、オフラインの一般的な成膜法で反射層を成膜することにより、製造されても良い。

0102

次に、本発明の実施例について説明する。

0103

シミュレーションによるコーティング層の厚さ評価)
以下の方法で、本発明の一実施形態によるCSPミラーのエネルギー反射率Reをシミュレーション評価した。また、得られた結果から、本発明の一実施形態によるCSPミラーにおけるコーティング層の最適な膜厚を検討した。

0104

シミュレーションには、(Essential Macleod)を使用した。また、CSPミラーとして、前述の図1に示した構成を採用した。コーティング層は、第1の層(酸化チタン)および第2の層(シリカ)の2層構造とし、両者の厚さを変えた際のエネルギー反射率Reを計算した。

0105

図5には、シミュレーション結果の一例を示す。

0106

図5において、横軸シリカ層の厚さであり、縦軸はエネルギー反射率Reである。また、図5には、酸化チタンの厚さを0nm〜100nmまで変化させた場合の、シミュレーション結果がまとめて示されている。

0107

また、図5には、コーティング層が存在しないCSPミラーにおける計算結果(水平な実線)も、同時に示されている。この場合のエネルギー反射率Reは、約94.1%である。

0108

シミュレーション結果から、エネルギー反射率Reは、シリカ層および酸化チタンの厚さによって変化することがわかる。

0109

例えば、コーティング層が酸化チタンを含まない場合、シリカ層の厚さを40nm〜60nmの範囲とすることにより、エネルギー反射率Reを最大に近づけることができる。また、酸化チタンの厚さが80nmの場合、シリカ層の厚さを50nm〜90nmの範囲とすることにより、エネルギー反射率Reを最大に近づけることができる。さらに、酸化チタンの厚さが100nmの場合、シリカ層の厚さを60nm〜80nmの範囲とすることにより、エネルギー反射率Reを最大に近づけることができる。

0110

特に、酸化チタンの厚さを約30nmとし、シリカ層の厚さを約65nmとした場合、最大のエネルギー反射率Re(約94.8%)が得られることがわかる。

0111

以上の結果から、コーティング層を酸化チタンおよびシリカの2層構造とする場合、シリカの厚さは、約40nm〜約90nmの範囲とし、酸化チタンの厚さは、0nm超〜100nmの範囲とすることが好適であることがわかった。

0112

(実際のCSPミラーを用いた評価)
次に、実際に製造したCSPミラーの実施例について説明する。なお、以下の説明において、例1〜例6は実施例であり、例11〜例16は比較例である。

0113

(例1)
以下の方法により、前述の図1に示したような構成のCSPミラーを製造した。

0114

まず、縦300mm×横300mm×厚さ2mmのガラス基板(ソーダライムガラス)を準備した。

0115

蛍光X線分析(XRF)装置(PrimusII:RIGAKU社製)を用いて、このガラス基板に含まれる全Fe濃度を測定した。その結果、全Fe濃度は、Fe2O3換算で175ppmであった。

0116

次に、オフラインのCVD法により、このガラス基板の第1の主表面(寸法300mm×300mmの一方の表面)に、コーティング層を成膜した。

0117

コーティング層は、前述の図2に示したような2層構造とした。

0118

まず、第1の層として、酸化チタン層を成膜した。

0119

原料には、チタンテトライソプロポキシド(TTIP)を使用した。さらに、希釈ガスとして、窒素ガスを使用した。成膜温度は580℃とした。

0120

酸化チタン層の目標厚さは、36nmとした。

0121

次に、第2の層としてシリカ層を成膜した。

0122

原料には、モノシラン(SiH4)、エチレン(C2H4)、および酸素(O2)の混合ガスを使用した。混合比は、SiH4:C2H4:O2=0.82:1.03:41.2(mol%)とした。さらに、希釈ガスとして、窒素ガスを使用した。成膜温度は580℃とした。

0123

シリカ層の目標厚さは、52nmとした。

0124

成膜後に、第2の層の表面粗さ(算術平均粗さRa)を測定した。

0125

測定には、原子間力顕微鏡AFM)装置(SPI−3800N/SPA400:エスアイアイナノテクノロジー株式会社製)を用いた。加振電圧を0.5Vとし、走査エリアを2.0μmとして測定した。

0126

その結果、第2の層の算術平均粗さRaは、0.8nmであった。

0127

次に、第2の層の上に、スパッタリング法により、反射層としての銀層を成膜した。

0128

銀層の厚さは、約2000nmである。

0129

このような方法により、CSPミラー(以下、「サンプル1」と称する)を製造した。

0130

(例2〜例5)
例1と同様の方法により、CSPミラー(以下、それぞれ、「サンプル1〜サンプル5」と称する)を製造した。

0131

ただし、これらの例では、第1の層の厚さおよび第2の層の厚さを、例1の場合とは変化させた。なお、例5では、酸化チタンの成膜は実施せず、従って、コーティング層は、シリカ層の単層とした。

0132

(例6)
例1と同様の方法により、CSPミラー(以下、「サンプル6」と称する)を製造した。

0133

ただし、この例6では、コーティング層は、前述の図3に示したような4層構造とした。

0134

第1の層は、目標厚さ20nmの酸化チタンとし、第2の層は、目標厚さ80nmのシリカとし、第3の層は、目標厚さ30nmの酸化チタンとし、第4の層は、目標厚さ70nmのシリカとした。

0135

第4の層の成膜後に、この層の表面粗さを測定した。その結果、算術平均粗さは、約1.1nmであった。

0136

(例11)
以下の方法により、CSPミラーを製造した。

0137

まず、例1で使用したものと同様のガラス基板を準備した。

0138

蛍光X線分析(XRF)装置(PrimusII:RIGAKU社製)を用いて、このガラス基板に含まれる全Fe濃度を測定した。その結果、全Fe濃度は、Fe2O3換算で175ppmであった。

0139

また、前述の方法により、ガラス基板の第1の主表面における表面粗さを測定したところ、算術平均粗さRaは0.2nmであった。

0140

次に、このガラス基板の第1の主表面に、スパッタリング法により、反射層としての銀層を成膜した。銀層の厚さは、約2000nmである。

0141

以上の方法により、ガラス基板の上に反射層のみを備えるCSPミラー(以下、「サンプル11」と称する)を製造した。

0142

(例12〜例16)
例11と同様の方法により、CSPミラー(以下、それぞれ、「サンプル12〜サンプル16」と称する)を製造した。

0143

ただし、これらの例では、ガラス基板中に含まれる全Fe濃度を、例11の場合とは変化させた。なお、反射層の仕様は、例11の場合と同様である。

0144

以下の表1には、各サンプルにおけるガラス基板中の全Fe濃度、コーティング層の構成および膜厚、ならびに反射層の直下の部材の表面粗さを、まとめて示した。

0145

(評価)
各サンプルを用いて、以下の評価を行った。

0146

(エネルギー反射率Reの測定)
エネルギー反射率Reの測定には、Perkin Elemer分光器を使用した。各サンプルに対して、300nm−2500nmの波長範囲で反射率を測定し、ISO9050に準拠して、エネルギー反射率Reを算出した。

0147

密着性評価試験
密着性評価試験では、各サンプルにおいて反射層の表面に接着テープ(TRUSCO通気性粘着テープ)を貼付し、これを剥がした際に、反射層が剥離するかどうかを測定した。反射層が剥離しなかった場合、反射層とその下の部材の間の密着性が良好であると判定した。

0148

以下の表2には、各サンプルにおける評価結果をまとめて示す。

0149

得られた結果から、サンプル11〜サンプル16では、エネルギー反射率Reは、最大でも94.1%以下となっており、あまり良好な反射特性が得られないことがわかった。これに対して、サンプル1〜サンプル6では、エネルギー反射率Reがいずれも94.3%以上となっており、良好な反射特性が得られることがわかった。

実施例

0150

また、サンプル11〜サンプル16では、反射層とガラス基板の間の密着性は、あまり良好ではないことがわかった。これに対して、サンプル1〜サンプル6では、反射層とコーティング層の間に良好な密着性が得られることがわかった。

0151

100 第1のCSPミラー
102 第1の側
104 第2の側
110ガラス基板
112 第1の主表面
114 第2の主表面
120、120A、120Bコーティング層
123、123A、123B 上部表面
130反射層
150 第1の層
152 下側表面
160 第2の層
170 第3の層
180 第4の層

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