[发明专利]可熔合成形的含钠玻璃

说明书

本申请要求2009年5月29日提交的美国临时申请第61/182386号和2010年5月26日提交的美国申请第12787711号的权益。

背景

技术领域

本发明的实施方式一般涉及含钠的玻璃，更具体地涉及可熔合成形的含钠玻璃，所述玻璃可用于光致变色、电致变色、有机发光二极管(OLED)照明或光伏应用，例如薄膜光伏器件。

背景技术

熔合成形法通常可以制得具有适用于许多电子用途的最优表面和几何特征的平板玻璃，例如电子应用中的基板，例如LCD电视机的显示器玻璃。

在过去的10年中，康宁公司(Corning)的熔合玻璃产品包括1737F^TM、1737G^TM、Eagle2000F^TM、EagleXG^TM、Jade^TM以及商品代号为1317和2317(Gorilla Glass^TM)的玻璃。通常认为在熔体粘度约为200泊(p)的对应温度下会发生高效的熔融。这些玻璃在粘度为200p时的温度都超过了1600℃，这样的温度会加快容器和电极的腐蚀，给澄清操作带来更大的困难(因为澄清器的温度更高)，并且/或者导致铂体系的寿命缩短，特别是在澄清器周围。许多玻璃在粘度为3000泊时的温度约高于1300℃，因为这是光学搅拌器常规的粘度，该粘度下的高温会导致搅拌器过度磨损以及玻璃主体内的铂缺陷水平升高。

上述玻璃中，有许多玻璃的传输温度超过1200℃，这会促进等压槽(isopipe)耐火材料的蠕变，对于大板材尺寸尤其明显。

这些特点合在一起，限制了流动(因为熔体速率缓慢)，加快了设备的劣化，迫使人们在远不到产品寿命的时间里进行重建，迫使人们为了消除缺陷而采用无法接受的(使用砷)、昂贵的(包封)或难度高的(真空澄清)方案，由此显著地提高了制造玻璃的成本。

在需要较厚、较廉价、性能不太极端的玻璃的应用中，这些玻璃不仅大材小用，而且由于过于昂贵而难于制造。当通过浮法制造竞争材料的时候，这一问题特别明显，所述浮法是一种非常好的方法，可以制得具有常规性质的低成本的玻璃。在对成本敏感的应用，例如大面积光伏面板和OLED照明中，这种成本差异过大，使得LCD型玻璃的价格点无法接受。

为了降低该成本，优选降低最大的整体成本因子(除了修整以外)，在这些因子中，许多直接涉及熔融和成形工艺采用的温度。因此，人们需要熔融温度低于上述玻璃的玻璃。

另外，优选有一种能够用于低温用途的玻璃，例如用于光伏用途和OLED照明用途。另外，优选有一种加工温度足够低的玻璃，使得制造玻璃的时候无需过度消耗能量，节约能量正是这些用途的目标。

发明内容

本文描述了可熔合成形、应变点高、含钠的铝硅酸盐和硼铝硅酸盐玻璃的组成范围，所述玻璃可用于例如薄膜光伏应用。更具体地，这些玻璃是用于二硒化铜铟镓(CIGS)光伏组件(photovoltaic module)的优选材料，在所述组件中，优化电池效率所需的钠来自基板玻璃。目前，CIGS组件基板通常用通过浮法制造的钠钙玻璃板制成。不过，使用应变点更高的玻璃基板可使CIGS能在更高的温度下接受处理，这有望给电池效率带来有利的改进。此外，若熔合成形的玻璃板的表面更加光滑，则可能产生额外的好处，如增强膜的粘合性等。

因此，本文所述含钠玻璃的特征在于，其应变点≥540℃，从而提供相对于钠钙玻璃的优点，且/或其液相线粘度≥50000泊，使其可通过熔合法制造。为避免基板与CIGS层之间的热膨胀不匹配，本发明的玻璃的另一个特征在于，其热膨胀系数为6.5-9.5ppm/℃。在一个实施方式中，所述玻璃可熔合成形，其应变点等于或高于540℃，热膨胀系数等于或大于50x10^-7，液相线粘度等于或大于150000泊。

一个实施方式是一种玻璃，以重量百分数表示，其包含：

50-75％的SiO₂；

1-20％的Al₂O₃；

0-3％的TiO₂；

0-10％的B₂O₃；

共计8-25％的M₂O；以及

共计0-50％的RO；