[发明专利]具有氧化锌涂层的玻璃制品及其制造方法

说明书

本申请是于2008年12月4日进入中国，中国申请号为：200780020735.9、发明名称为“具有氧化锌涂层的玻璃制品及其制造方法”的PCT申请(国际申请号：PCT/US2007/013133)的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种高掺杂的氧化锌涂覆玻璃制品，其表现出高的可见光透射率和低的总太阳能透射率。

背景技术

建筑玻璃上的涂层通常被用来提供特定的能量吸收和光透射率性能。此外，涂层提供了在美学上令人愉悦的期望的反射性或者光谱性能。涂覆的制品经常单独或者与其它涂覆制品结合来形成窗玻璃或者窗单元。

涂覆玻璃制品可以以所属领域称为“浮法玻璃生产法”的方法来制造玻璃基底，再通过连续的涂覆它来“在线”生产。还有，涂覆玻璃制品是通过溅射方法“离线”生产的。前者的方法包括将玻璃浇铸在熔融的锡槽上(其被适当的封闭)，其后，在充分冷却后，将玻璃转移到与锡槽相连的提出辊上，最后当玻璃沿着该辊子前进，开始时通过玻璃缓冷炉，随后曝露到环境气氛时，对玻璃进行冷却。当玻璃与熔融的锡槽相接触时，在所述加工的漂浮部分保持一种非氧化性气氛来防止锡的氧化。在玻璃缓冷炉中保持氧化性气氛。通常，将涂料施涂到在浮槽加工的浮槽中的玻璃基底上。但是，涂层还可以在玻璃缓冷炉中施涂到基底上。

所形成的涂覆玻璃基底的性能取决于在浮法玻璃生产或者离线溅射加工过程中所施涂的具体的涂料。涂料组成和厚度赋予了涂覆制品中的能量吸收性和光透射性能，同时还影响光谱性能。期望的性能可以通过调整一层或者多层涂层的成分或者厚度来获得。但是，为提高特定性能而进行的调整会对涂覆玻璃制品的其它透射性或者光谱性能产生不利的影响。当试图将涂覆玻璃制品特定的能量吸收和光透射率性能相结合时，获得期望的光谱性能通常是困难的。由于连续的玻璃带是以每分钟几百英寸的速度移动，所以在线加工中可利用的沉积时间仅仅是几秒种，因而同样难以获得有用的膜厚。

氧化锌涂层的沉积从专利文献中是已知的。

美国专利No.4751149描述了一种在低温将氧化锌涂层施涂到基底上的方法，该方法使用有机金属化合物和带有惰性气体的水的混合物来进行。据称所形成的氧化锌膜具有相对低的电阻系数，该电阻系数可以通过加入第III族元素来改变。

美国专利No.4990286描述了通过CVD，由锌、氧和含氟化合物的混合物的蒸汽来制造的氟氧化锌膜。据称该膜的电导率通过将氧化锌中的一些氧用氟取代而得以提高。所形成的膜据称是透明的、导电性的和红外反射性的。

美国专利No6071561描述一种沉积氟掺杂的氧化锌膜的方法，其利用汽化的前体化合物例如二烷基锌的螯合物，更明确的是利用胺螯合物，氧源和氟源来进行。所产生的涂层据称是导电性的、IR反射性的、UV吸收的和不含碳的。

美国专利No6416814描述了利用锡、钛和锌的配位化合物作为CVD前体化合物来在加热的基底上形成金属氧化物涂层。

美国专利No6858306描述了一种玻璃基底，其具有配置在其上的锑掺杂的氧化锡多层涂层，和氟掺杂的氧化锡涂层。如此涂覆的玻璃基底表现出低辐射度和高太阳选择性，因此提供了提高的夏天散热和冬天保热，同时仍然允许相对高程度的可见光透射性。

高掺杂的氧化锌的沉积已经在用于例如太阳能电池的科学文献中进行过报道。这样的制品的一些例子如下：

Park等人报道高掺杂的ZnO膜经由脉冲的激光沉积法的沉积(参见Japanese Journal of Applied Physics，第44卷第112205期，第88027-31页)。使用铝作为掺杂剂，据称已经制造了具有1.25x 10²¹cm^-3的电子浓度和37.6cm²N-s的电子迁移率的样品。该研究者声称掺杂的氧化锌膜可以用作太阳能电池、激光二极管、紫外线激光器、薄膜电阻器、平板显示器和有机发光二极管中的透明触点。

类似的，Singh等人(Journal of Indian Institute of Science，第81卷，2001年9-10月，第527-533页)描述高掺杂的ZnO通过脉冲激光消融的沉积。使用2％氧化铝掺杂的氧化锌靶，据称制造了电子浓度为1.5x 10²¹cm^-3和电子迁移率为29cm^-3/v-s的ZnO：AI样品。