[发明专利]改性二氧化硅微粒及其制造方法、薄膜形成用的涂布液、带薄膜的基材、以及光电单元

说明书

本发明涉及改性二氧化硅微粒及其制造方法、薄膜形成用的涂布液、带薄膜的基材、以及光电单元。本发明可实现耐候性高的功能性薄膜。为此，使用包含在表面结合有4官能的有机硅化合物的低聚物的二氧化硅微粒的涂布液，来制备薄膜。这里，低聚物是分子量为1000～10000、单体结合后的形态。表面结合有4官能的有机硅化合物的低聚物的二氧化硅微粒的耐酸性高，包含该二氧化硅微粒的薄膜致密、耐候性高。此外，作为涂布液的粘合剂成分，使用4官能的有机硅化合物。构成低聚物的有机硅化合物与粘合剂成分的有机硅化合物可以是相同的化合物，也可以是不同的化合物。特别是使用二氧化硅中空微粒等低折射率的微粒，可制备防反射膜。

技术领域

本发明涉及设置在基材表面的薄膜、用于形成该薄膜的涂布液、以及该涂布液所含的改性金属氧化物微粒。本发明的改性金属氧化物微粒是在金属氧化物微粒的表面结合了有机硅化合物的聚合物的形态。特别涉及使用二氧化硅中空微粒作为金属氧化物微粒来形成防反射膜的技术。

背景技术

以往，根据目的在基板上设置各种功能性薄膜。功能性薄膜大多包含用于显现其功能的金属氧化物微粒。例如，为了防止在玻璃、塑料片、塑料透镜等透明基材的表面上的反射，在基材表面设置防反射膜。作为防反射膜，使用由包含二氧化硅中空微粒的粘合剂构成的薄膜。即、在形成防反射膜时，使用二氧化硅中空微粒等低折射率微粒作为金属氧化物微粒。这样的防反射膜可通过将包含二氧化硅中空微粒的涂布液涂布在基材表面上而形成。此外，日本专利特开2010-128309号公报(专利文献1)中记载了下述内容：为了在维持防反射性能的状态下提高防反射膜的耐水性和拒水性，用具有疏水性基团的有机硅化合物对二氧化硅中空微粒进行表面处理。

此外，日本专利特开2003-298087号公报(专利文献2)中记载了以下内容：在太阳能电池单元的受光面设置含有中空二氧化硅微粒和4官能水解性有机硅烷的部分水解产物的涂膜作为防反射膜，从而减少由表面反射引起的光损失。

发明内容

发明所要解决的技术问题

如上所述，防反射膜大多形成于基材表面。因此，对于防反射膜，不仅要求防反射性能，还要求耐擦伤性、刮擦强度、拒水性等。但是，使用专利文献 1中记载的防反射膜，不能获得足够的耐候性。特别是由于太阳能电池系统被设置在室外，因此要求其还能耐受雨、风、沙尘及温度变化等。因此，对于太阳能电池中使用的防反射膜，还要求高的耐候性。但是，使用专利文献1的防反射膜，无法获得足够的耐候性，无法满足可靠性标准。该问题并不局限于防反射膜，也是包含金属氧化物微粒的功能性薄膜所共同的课题。即、使用粘合剂中存在金属氧化物微粒的形态的薄膜，由于存在金属氧化物微粒，导致薄膜的耐候性等比单纯粘合剂的耐候性等更低。

解决技术问题所采用的技术方案

本申请发明人认为，为了提高功能性薄膜的耐候性，需要将薄膜制得更加致密。而且发现用4官能的有机硅化合物的低聚物进行表面处理而得的金属氧化物微粒的耐酸性高，含有该金属氧化物微粒的薄膜比现有的薄膜更致密。

所以，本发明的改性金属氧化物微粒是在表面结合了4官能的有机硅化合物的低聚物的金属氧化物微粒。低聚物是4官能的有机硅化合物的单体结合后的形态，该低聚物的平均分子量在1000～10000的范围内。这里，4官能的有机硅化合物表示为SiX₄(其中，X是碳数1～4的烷氧基、羟基、卤素、氢)。

此外，改性金属氧化物微粒的制造方法包括：制备包含金属氧化物微粒的微粒分散液的工序；使4官能的有机硅化合物在酸的环境下低聚化来制备低聚物分散液的工序；将酸从低聚物分散液中除去，添加微粒分散液，对其进行搅拌，使4官能的有机硅化合物的低聚物结合在金属氧化物微粒的表面上的改性工序。为了使4官能的有机硅化合物的单体结合而制备低聚物，只要是在酸的环境下即可。另一方面，为了使该低聚物结合在金属氧化物微粒的表面，只要除去酸而使pH在5～7的范围即可。