JP5969479B2 - ガラスパッケージを封止するプロセスおよび得られるガラスパッケージ - Google Patents
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Description
直径およそ2mmの孔を備えた、厚さ2.2mmの低CTEソーダ石灰ガラス板を使用した。ガラスパッチをバナジウム酸化物および銅酸化物でドープして、およそ35×10-7/℃の比較的低CTEを有する濃色の光吸収ガラスパッチとした。集束レーザビームを封止ラインの周りに、単一通過でのパワー4ワットで、比較的低速の10mm/sで動かした。これは、単一の通過で吸収ガラスを溶解し、ガラスパッチをガラス板に付着させかつ封止するためのものである。得られたサンプルには目に見えるクラックが存在せず、強力であるように見えた。サンプルに熱サイクル試験を施した(−40〜85℃、3℃/分、30分保持、およそ10サイクル)。残留熱応力が存在していたため、サンプルには熱サイクル中に発達したクラックが現れた。
実験1と同じサンプルガラスを、ループ型固定ビームを用いて封止した。加熱プロファイルは、図6に示したものと同一とした。この事例において、封止ラインおよびループ型ビームの直径はおよそ3mmであった。ビームのピークパワーはおよそ11ワットであった。サンプルに付与される熱エネルギーの量は実験1よりも高かったが、封止エリアもより大きかった。得られたサンプルは、目に見える封止の劣化を生じることなく、熱サイクルと長時間の85℃テストに耐えた。この封止は強力であり、ガラスを分離しようと試みたところ、ガラスの封止されていない部分は破損したが、封止されたエリアは無傷のままであった。より低い歪点温度を有するガラスの歪点前後で封止を徐々に冷却すると、CTEが一致していないガラス内であっても、残留応力の量を減少させることが示された。
14 第2ガラス板
22、24 電極層
40 セルキャビティ
42、44 充填層
52、54 ガラスパッチ
62、64 フリットループ
100 ガラスパッケージ
200、300 封止装置
210 供給源
220 レーザビーム
320 ループ型固定ビーム
340 封止ライン
Claims (9)
- 80×10-7から90×10-7/℃までの範囲内の熱膨張係数(CTE)および2.2mm超の厚さを各々が有する第1ガラス板(12)および第2ガラス板(14)を含んでなるガラスパッケージであって、前記第2ガラス板(14)と前記第1ガラス板(12)とが間隔を空けて配置され、前記第1ガラス板(12)の外側周囲部分と前記第2ガラス板(14)の外側周囲部分とが相互に付着しかつ封止され、前記第1ガラス板(12)と前記第2ガラス板(14)との間に熱感受性液体で充填されているセルキャビティ(40)が画成され、少なくとも1つの充填孔(42、44)が前記第2ガラス板(14)を貫通して前記セルキャビティ(40)と連通しているものである、ガラスパッケージにおいて、前記充填孔(42、44)を気密封止する方法であって、
50×10-7/℃未満の熱膨張係数(CTE)および0.7mm未満の厚さを有し、かつ、内側表面、外側表面を有すると共に、前記内側表面上にループ型封止ライン(L)が備えられたガラスパッチ(52、54)を得るステップ、
前記ガラスパッチ(52、54)の前記内側表面を、前記第2ガラス板(14)の外側表面上に、前記封止ライン(L)が前記少なくとも1つの充填孔(42、44)を包囲する状態で、前記少なくとも1つの充填孔(42、44)を覆うように置くステップ、および、
前記熱感受性液体を150℃超の温度まで加熱することなく、前記封止ライン(L)を溶解して前記充填孔(42、44)を前記ガラスパッチ(52、54)で気密封止するよう、少なくとも該封止ライン(L)の溶解温度まで、電池部品の吸収範囲外の波長を有している集束光ビームで前記封止ライン(L)を均一に加熱するステップ、
を含む方法。 - 前記集束光ビームの波長が、750nm超であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記封止ライン(L)が、
(a)前記ガラスパッチ(52、54)の内側表面上に堆積された、光吸収ガラスフリットからなるか、
(b)少なくとも封止に沿って前記ガラスパッチに、バナジウム酸化物、銅酸化物、チタン酸化物、鉄酸化物、および銅のうちの、少なくとも1つをドープして、光吸収ガラスとしたものからなるか、
(c)前記ガラスパッチを重量%で、54.92%のSiO2、5.93%のAl2O3、23.27%のB2O3、0.43%のLi2O、1.92%のK2O、3.25%のFe2O3、6.13%のCuO、2.64%のV2O5、1.48%のClを有する組成を有する、光吸収性の濃色ガラスから形成し、そのガラスパッチ(52、54)の少なくとも外側周囲部分からなるものか、または、
(d)前記第2ガラス板を、重量%で、54.92%のSiO2、5.93%のAl2O3、23.27%のB2O3、0.43%のLi2O、1.92%のK2O、3.25%のFe2O3、6.13%のCuO、2.64%のV2O5、1.48%のClを有する組成を含む光吸収性の濃色ガラスから形成し、それから形成したもの、
のうちの1つであることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記集束光ビームが、
(a)前記封止ライン(L)の周りで1m/sから2m/sの速さで、迅速かつ繰返し走査されるレーザビーム、または、
(b)前記封止ラインに対応するサイズおよび形状を備えた、ループ型光ビーム、
のうちの1つにより形成されることを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記均一に加熱するステップが、
開始段階の間に、前記集中光ビームをピークパワーまで素早く上昇させるステップ、
加熱段階の間に、前記封止ラインの温度を該封止ラインの溶解温度に上げるために、前記集束光ビームをピークパワーで維持するステップ、
を含むことを特徴とする請求項4記載の方法。 - 前記均一に加熱するステップに続き、前記ガラスパッケージを徐々に冷却するステップをさらに含むことを特徴とする請求項1記載の方法。
- 前記徐々に冷却するステップが、
前記集束光ビームのパワーを第1のパワー減少速度で徐々に減少させて、前記封止ラインを該封止ラインのアニール点まで徐々に冷却するステップ、および、
前記集束光ビームのパワーを前記第1のパワー減少速度よりも遅い第2のパワー減少速度で0パワーまで徐々に減少させて、前記封止ラインを室温まで徐々に冷却するステップ、
を含むことを特徴とする請求項6記載の方法。 - 前記封止されたガラスパッケージが有機色素太陽電池であり、かつ前記熱感受性液体が有機電解液であることを特徴とする請求項1記載の方法。
- 80×10-7から90×10-7/℃までの範囲内の熱膨張係数(CTE)および2.2mm超の厚さを有する第1ガラス板(12)、
該第1のガラス板(12)の外側周囲部分にその外側周囲部分が付着し、かつ該外側周囲部分が封止され、前記第1ガラス板(12)から間隔を空けて配置されている、80×10 -7 から90×10 -7 /℃までの範囲内の熱膨張係数(CTE)および2.2mm超の厚さを有する第2ガラス板(14)、
前記第1ガラス板(12)と前記第2ガラス板(14)との間に画成された、熱感受性液体で充填されているセルキャビティ(40)、
前記第2ガラス板(14)を貫通し、前記熱感受性液体で充填されている前記セルキャビティ(40)と連通している、少なくとも1つの充填孔(42、44)、及び、
前記第2ガラス板(14)の外側表面上で、前記少なくとも1つの充填孔(42、44)を覆う、50×10-7/℃未満の熱膨張係数(CTE)および0.7mm未満の厚さを有するガラスパッチ(52、54)、
を有してなるガラスパッケージであって、
前記ガラスパッチ(52、54)の外側周辺が前記第2ガラス板(14)の外側表面に対して融合かつ気密封止されており、
前記ガラスパッチ(52、54)の外側周辺が、ガラスフリット(30)のループによって前記第2ガラス板(14)に対して融合かつ気密封止されており、
前記封止されたガラスパッケージが有機色素太陽電池であり、かつ
前記熱感受性液体が有機電解液である
ことを特徴とするガラスパッケージ。
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