專利名稱：基材用金屬箔的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠作為化合物系太陽能電池、薄膜系太陽能電池、將它們多層層疊而成的混合型太陽能電池以及有機(jī)電致發(fā)光照明的基材使用的金屬箔。
本申請基于2010年11月17日提出的日本專利申請?zhí)卦?010-257322號并主張其優(yōu)先權(quán)，這里引用其內(nèi)容。
背景技術(shù)：
在 CIGS (Copper-1ndium-GalIium-SeIenium)>ClS (Copper-1ndium-SeIenium)>CdTe (Cadmium-Tellur)等化合物系太陽能電池、非晶Si等薄膜系太陽能電池、將它們多層層疊而成的混合型太陽能電池以及有機(jī)EL (Electroluminescence)照明中，為了有強(qiáng)度地支撐CIGS層、CIS層、CdTe層、非晶Si層和有機(jī)EL層等，可以使用被稱之為基材的基臺。
以前，作為上述基材，正如專利文獻(xiàn)I所記載的那樣，大多使用玻璃基材。但是，玻璃由于容易開裂，為了確保一定的強(qiáng)度，需要厚膜化。如果使玻璃厚膜化，則太陽能電池和有機(jī)EL照明本身加重。
另一方面，近年來，作為上述基材，正嘗試使用難以開裂、且適于薄膜化的金屬箔以代替玻璃基材?；挠媒饘俨竽臀g性、表面平滑性以及彈塑性變形性均良好。
關(guān)于上述耐蝕性，用作基材的金屬箔需要能夠在室外環(huán)境下長期曝露20年之久。
上述表面平滑性對于避免在存在于基材表面的突起狀缺陷的作用下，層疊于基材上的太陽能電池層或有機(jī)EL層受到物理的損傷是很必要的?；谋砻鎯?yōu)選的是沒有突起狀缺陷的平滑的表面。
上述彈塑性變形性對于硬質(zhì)的玻璃基材是不可能的，需要能夠?qū)⒒挠媒饘俨砝@成輥的形狀。其結(jié)果是，如果能夠?qū)atch處理(批處理)制造變更為Roll to Roll處理(卷繞式處理)的連續(xù)制造，則可以大幅度降低太陽能電池和有機(jī)EL的制造成本。
一般地說，作為基材用金屬箔，耐蝕性優(yōu)良的不銹鋼(SUS)箔的使用正在推進(jìn)。正如專利文獻(xiàn)2所記載的那樣，有時(shí)也使用在SUS箔上進(jìn)一步形成有有機(jī)覆蓋膜的基材。
SUS箔由于具有優(yōu)良的耐蝕性，因而作為基材用金屬箔使用。但是，SUS箔具有材料昂貴的問題。除此以外，SUS箔由于硬度高、不容易軋制，因而也存在制造成本升高的問題。因此，與玻璃基材相比，現(xiàn)實(shí)情況是它的使用并不那么廣泛。
另一方面， 普通鋼(碳素鋼)箔與SUS相比，材料自身更為廉價(jià)，而且具有較高的塑性變形能，因而制造成本也能夠大幅度地降低。但是，普通鋼箔就那樣不能滿足作為基材用金屬箔所要求的耐蝕性。如果滿足基材用金屬箔所要求的上述特性的普通鋼箔的利用成為可能，則可以大幅度地降低太陽能電池以及有機(jī)EL的制造成本。因此，目前一直強(qiáng)烈期待上述普通鋼箔的開發(fā)。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)1:日本特開2006-80370號公報(bào)
專利文獻(xiàn)2:日本特開2006-295035號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題本發(fā)明的一實(shí)施方式是鑒于上述事情而完成的，其目的在于提供一種同時(shí)滿足作為太陽能電池和有機(jī)EL的基材用金屬箔所要求的耐蝕性、表面平滑性以及彈塑性變形性的廉價(jià)的基材用金屬箔。用于解決課題的手段本發(fā)明的要旨如下所述。(1)本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及一種基材用金屬箔，其具有厚度為10 200 μ m的鋼層、在所述鋼層上生成的含有Fe和Al的合金層、以及在所述合金層上配置的含Al金屬層，其中，當(dāng)將所述金屬箔以與軋制方向正交的板寬度方向成為觀察面的方式用平面沿板厚方向切斷而得到切斷面，將表示在該切斷面的所述含Al金屬層表面的切斷線作為輪廓曲線，并將對所述輪廓曲線進(jìn)行近似處理所得到的直線作為輪廓平均直線時(shí)，所述輪廓曲線并不存在距所述輪廓平均直線的距離超過IOym的在所述含Al金屬層的表面?zhèn)韧钩鰜淼臉O大點(diǎn)；關(guān)于所述合金層，其厚度為0.1 8 μ m,而且包含Al7Cu2Fe金屬間化合物或者FeAl3基金屬間化合物。(2)根據(jù)上述(1)所述的基材用金屬箔，其中，在所述鋼層和所述合金層之間，也可以進(jìn)一步具有厚度為2 10 μ m的Cu層或者厚度為2 10 μ m的Ni層。(3)根據(jù)上述(1)或者(2)所述的基材用金屬箔，其中，所述含Al金屬層的厚度也可以為0.1 30μπι 。(4)根據(jù)上述(1) (3)中任一項(xiàng)所述的基材用金屬箔，其中，在所述含Al金屬層上，也可以進(jìn)一步具有厚度為0.01 0.08 μ m的AlN層或者厚度為0.01 50 μ m的Al2O3層。(5)根據(jù)上述(1) (3)中任一項(xiàng)所述的基材用金屬箔，其中，在所述含Al金屬層上，也可以進(jìn)一步具有厚度為0.1 8 μ m的Cr層或者厚度為0.1 8 μ m的Ni層。(6)根據(jù)上述(1) (3)中任一項(xiàng)所述的基材用金屬箔，其中，在所述含Al金屬層上，也可以進(jìn)一步具有選自溶膠凝膠層以及層疊層之中的至少I種薄膜。發(fā)明的效果根據(jù)本發(fā)明的上述實(shí)施方式，能夠提供一種廉價(jià)的基材用金屬箔，其與玻璃基材相比較，難以開裂且適于薄膜化，除此以外，同時(shí)滿足作為基材用金屬箔所要求的耐蝕性、表面平滑性以及彈塑性變形性。因此，能夠以低成本制造薄型輕量的CIGS、CIS、CdTe等化合物系太陽能電池、非晶Si等薄膜系太陽能電池、將它們多層層疊而成的混合型太陽能電池以及有機(jī)EL照明。
具體實(shí)施例方式下面就本發(fā)明優(yōu)選的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的說明。首先，就基材用金屬箔的技術(shù)構(gòu)成和數(shù)值限定理由進(jìn)行詳細(xì)的說明。為了提高普通鋼(碳素鋼)的耐蝕性，對普通鋼鍍覆含Al鍍層。通過該含Al鍍層，便將含Al金屬層配置在鋼層上。通過該含Al金屬層，作為基材用金屬箔所要求的耐蝕性便得以提聞。
上述含Al金屬層優(yōu)選的是含有60 100質(zhì)量％的A1、0 15質(zhì)量％的S1、0 40質(zhì)量％的Cu的組成。其原因在于:在該組成中，鍍槽(或鍍液:plating bath)的熔點(diǎn)下降，所以鍍覆工序變得簡便。更優(yōu)選將上述含Al金屬層設(shè)定為如下的組成:以68.2質(zhì)量％Α1-4.7質(zhì)量％S1-27.1質(zhì)量％Cu或者68質(zhì)量％A1_32質(zhì)量％Cu這一組成為基礎(chǔ)，各成分在±5質(zhì)量％以內(nèi)的范圍變化。該組成使鍍槽的熔點(diǎn)進(jìn)一步下降。另外，上述含Al金屬層的厚度優(yōu)選為0.1 30 μ m。其原因在于:低于0.1ym時(shí)，不能得到優(yōu)選的耐蝕效果，而超過30 μ m時(shí)，需要大量鍍覆Al，從而生產(chǎn)成本升高。優(yōu)選將上述含Al金屬層的厚度設(shè)定為I 30 μ m。更優(yōu)選將上述含Al金屬層的厚度設(shè)定為3 30 μ m。最優(yōu)選將上述含Al金屬層的厚度設(shè)定為8 30 μ m。
一般地說，在為含Al鍍層時(shí)，在鋼層和含Al金屬層的界面，以層狀的方式形成有Fe-Al系合金相(例如FeAl3、Fe2Al8Si, FeAl5Si等金屬間化合物)。該合金層非常硬而脆。如果鍍覆有含Al鍍層的金屬箔在操作等時(shí)發(fā)生彈塑性變形，則該合金層不能追隨金屬箔的變形，最終誘發(fā)鋼層和含Al金屬層的剝離以及含Al金屬層的開裂。也就是說，如果對普通鋼箔鍍覆含Al鍍層，則雖然能夠滿足作為基材用金屬箔所要求的耐蝕性，但并不滿足彈塑性變形性。
為了滿足作為基材用金屬箔所要求的彈塑性變形性，對于在鋼層和含Al金屬層的界面生成的上述合金層，需要其厚度為0.1 8 μ m，且含有Al7Cu2Fe金屬間化合物或者FeAl3基金屬間化合物。該Al7Cu2Fe金屬間化合物或者FeAl3基金屬間化合物在上述合金層中，以面積％計(jì)優(yōu)選含有50%以上，更優(yōu)選含有90%以上。
在此，所謂？6八13基金屬間化合物，是指在？6八13金屬間化合物中，固溶有構(gòu)成系統(tǒng)的元素(例如Si和Cu等構(gòu)成含Al金屬層的元素、Ni和Cu等構(gòu)成預(yù)鍍膜的元素、或者C、P、Cr.N1.Mo等構(gòu)成鋼層的元素)的金屬間化合物，以及由構(gòu)成上述系統(tǒng)的元素、Fe和Al以新的組成比形成的金屬間化合物。該FeAl3基金屬間化合物特別優(yōu)選的是固溶有Cu的FeAl3基金屬間化合物或者固溶有Ni的FeAl3基金屬間化合物。但是，如后所述，該合金層的維氏硬度只要達(dá)到500 600Hv左右，則固溶的元素并不局限于Ni或者Cu。
上述的含有 Al7Cu2Fe金屬間化合物或者FeAl3基金屬間化合物的合金層通過在對普通鋼鍍覆含Al鍍層時(shí)，由后述的Cu或者Ni預(yù)鍍膜、鋼層、含Al金屬層構(gòu)成系統(tǒng)的元素?cái)U(kuò)散并與Fe以及Al合金化而形成。這樣一來，為了適當(dāng)?shù)匦纬珊猩鲜龅腁l7Cu2Fe金屬間化合物或者FeAl3基金屬間化合物的合金層，在鍍覆含Al鍍層前，優(yōu)選的是事先對普通鋼鍍覆Cu或者Ni預(yù)鍍層，從而在鋼層上形成Cu或者Ni的預(yù)鍍膜。不過，上述合金層例如也可以通過構(gòu)成鋼層以及含Al金屬層的元素的擴(kuò)散而形成，所以Cu或Ni預(yù)鍍膜不是必須的技術(shù)構(gòu)成。
包含該Al7Cu2Fe金屬間化合物或者FeAl3基金屬間化合物的合金層的維氏硬度為500 600Hv。上述以前的硬而脆的合金層的維氏硬度為900Hv左右。這樣一來，通過將合金層控制為比較軟質(zhì)的層，便可以提高金屬箔的彈塑性變形性。另外，在上述合金層的厚度低于0.1 μ m時(shí)，則不能得到作為軟質(zhì)合金層的上述效果。在其厚度超過8 μ m時(shí)，構(gòu)成系統(tǒng)的元素的擴(kuò)散過于進(jìn)行，容易生成柯肯達(dá)爾(Kirkendall)孔隙，因而是不優(yōu)選的。
為了進(jìn)一步提高金屬箔的彈塑性變形性，優(yōu)選將上述金屬層的厚度設(shè)定為0.1 5 μ m。另外，如果將其厚度設(shè)定為3 8 μ m，則金屬箔的耐蝕性進(jìn)一步提高，因而是優(yōu)選的。如果將上述金屬層的厚度設(shè)定為3 5 μ m，則可以同時(shí)得到兩種效果，因而是最優(yōu)選的。另外，在上述鋼層和上述合金層之間，以2 10 μ m的厚度殘存有Cu或Ni預(yù)鍍膜，當(dāng)設(shè)計(jì)為Cu層或者Ni層時(shí)，則鋼層和合金層之間的附著力進(jìn)一步增加，從而彈塑性變形性得以提高，因而是優(yōu)選的。其結(jié)果是，在沖壓成形和深拉深等時(shí)即使進(jìn)行苛刻的加工，上述合金層的剝離也難以發(fā)生。即使在鋼層和合金層之間存在上述的Cu層或者Ni層，也不會妨礙上述合金層所具有的效果。但是，如果Cu層或者Ni層的厚度低于2 μ m,則不能得到提高鋼層和合金層之間的附著力的效果。另外，當(dāng)其厚度超過10 μ m時(shí)，上述效果達(dá)到飽和，而且形成預(yù)鍍膜的成本也上升，因而是不優(yōu)選的。另外，金屬箔的鋼層的厚度設(shè)定為10 200 μ m。為了制造厚度低于10 μ m的箔，需要慎重地控制高精度的裝置，從而成本升高。另外，當(dāng)厚度超過200 μ m時(shí)，金屬箔的重量加重，不能充分獲得使用箔的優(yōu)點(diǎn)。為了減輕基材的重量，厚度優(yōu)選為10 150μπι。另外，為了提高材料的強(qiáng)度，從而在基材上載置重物，厚度優(yōu)選為100 200 μ m。如果將上述鋼層的厚度設(shè)定為100 150 μ m,則可以同時(shí)得到兩種效果，因而是最優(yōu)選的。太陽能電池或有機(jī)EL的基材用金屬箔重要的是除了滿足上述的耐蝕性以及彈塑性變形性以外，還同時(shí)滿足表面平滑性。為了滿足作為基材用金屬箔所要求的表面平滑性，含Al金屬層的表面必須是一定程度的平滑面。具體地說，當(dāng)將金屬箔以與軋制方向正交的板寬度方向成為觀察面的方式用平面沿板厚方向切斷而得到切斷面，將表示在該切斷面的含Al金屬層表面的切斷線作為輪廓曲線，并將對輪廓曲線進(jìn)行近似處理所得到的直線作為輪廓平均直線時(shí)，需要使上述輪廓曲線并不存在距該輪廓平均直線的距離超過IOym的極大點(diǎn)。

在此，所謂上述極大點(diǎn)，是指上述輪廓曲線在含Al金屬層的表面?zhèn)韧钩鰜淼臉O值點(diǎn)。此外，輪廓曲線的極小點(diǎn)(上述輪廓曲線在含Al金屬層的表面上呈凹狀的極值點(diǎn))由于不會對基材用金屬箔上層疊的太陽能電池層或有機(jī)EL層產(chǎn)生物理的損傷，因而即使存在也不成問題。另外，上述輪廓曲線既可以從上述切斷面的金屬組織照片中通過圖像處理求出其軌跡，也可以通過人工求出其軌跡。在通過圖像處理求出輪廓曲線的情況下，同樣，可以通過圖像處理，使用相位補(bǔ)償型濾波器而求出輪廓平均直線。在通過人工求出輪廓曲線的情況下，可以采用最小二乘法由各極值點(diǎn)的坐標(biāo)求出輪廓平均直線。如果在含Al金屬層表面存在超過10 μ m的突起狀缺陷，則有可能對基材用金屬箔上層疊的太陽能電池層或有機(jī)EL層產(chǎn)生物理的損傷。例如，在太陽能電池中，如果基材上的太陽能電池層受到上述的損傷，則其區(qū)域的光電轉(zhuǎn)換效率有可能下降。另外，為了獲得充分的光電轉(zhuǎn)換效率，優(yōu)選的是并不存在距輪廓平均直線的距離超過5 μ m的極大點(diǎn)。進(jìn)一步優(yōu)選的是并不存在超過I μ m的極大點(diǎn)。上述含Al金屬層表面優(yōu)選的是光澤度以銀鏡比計(jì)為75%以上。例如，在太陽能電池中，存在入射時(shí)無助于光電轉(zhuǎn)換而到達(dá)作為基材的金屬箔的太陽光。該透過光借助于金屬箔而反射，由此再度供給光電轉(zhuǎn)換使用。如果光澤度以銀鏡比計(jì)為75%以上，則透過光以高效率再度供給光電轉(zhuǎn)換使用，因而是優(yōu)選的。更為優(yōu)選的是光澤度以銀鏡比計(jì)為80%以上。
上述的金屬箔的表面平滑性以及光澤度通過在上述第2軋制處理時(shí)使用鏡面狀態(tài)的軋棍、或者對第2軋制處理后的金屬箔實(shí)施表皮光軋來實(shí)現(xiàn)。關(guān)于本發(fā)明的實(shí)施方式的制造方法，容后詳述。
在上述含Al金屬層的表面優(yōu)選進(jìn)一步具有厚度為0.01 0.08 μ m的AlN層或者厚度為0.01 50 μ m的Al2O3層。如果Fe原子從鋼層向太陽能電池層或有機(jī)EL層等擴(kuò)散，則有可能損害這些層的功能。例如，如果Fe原子從鋼層向太陽能電池的CIGS層或CIS層等擴(kuò)散，則使帶隙狹窄，從而產(chǎn)生太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率下降這一不良情況。上述AlN層或者上述Al2O3層作為阻擋膜而發(fā)揮作用，從而能夠防止構(gòu)成鋼層的Fe原子發(fā)生擴(kuò)散而達(dá)到CIGS層或CIS層等。但是，在這些層的厚度低于0.01 μ m時(shí)，不能得到上述的效果。生成厚度超過0.08 μ m的AlN層或者厚度超過50 μ m的Al2O3層由于導(dǎo)致生產(chǎn)成本的上升，因而是不優(yōu)選的。如果Al2O3層的膜厚過厚，則陽極氧化膜從鋁上剝離，因而50 μ m以下是適當(dāng)?shù)摹８鼉?yōu)選為15 μ m以下。從鋁的熱伸縮抑制以及絕緣性的角度考慮，最優(yōu)選的是0.08μπι以下。另外，當(dāng)AlN層或者Al2O3層是自然形成的層時(shí)，則不能得到上述的擴(kuò)散防止效果，因而需要有意地形成致密層。
也可以在上述含Al金屬層的表面具有厚度為0.1 8μπι的Cr層或者厚度為0.1 8 μ m的Ni層以代替上述AlN層以及Al2O3層。通過具有Cr層或者Ni層，可以得到與AlN層以及Al2O3層同樣的效果。當(dāng)Cr層或者Ni層的厚度低于0.1 μ m時(shí)，則不能得到上述的效果。當(dāng)厚度超過8μπι時(shí)，則生產(chǎn)成本上升。
也可以在上述含Al金屬層的表面具有溶膠凝膠層以代替上述AlN層以及Al2O3層，該溶膠凝膠層具有厚度為0.001 8 μ m的發(fā)達(dá)成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀的以硅氧烷鍵為主骨架的無機(jī)骨架，并且該骨架的交聯(lián)氧的至少I個(gè)被有機(jī)基和/或氫原子取代。通過具有溶膠凝膠層，可以得到與AlN層以及Al2O3層同樣的效果。如果將厚度更優(yōu)選設(shè)定為0.1 μ m以上，則上述的效果更為增加。當(dāng)溶膠凝膠層的厚度低于0.001 μ m時(shí)，則不能得到上述的效果。當(dāng)厚度超過8μπι時(shí)，則生產(chǎn)成本上升。
也可以在上述含Al金屬層的表面，具有厚度為0.1 8μπι的由選自聚烯烴、聚酯、聚酰胺、聚酰亞胺之中的 塑料薄膜等構(gòu)成的層疊層以代替上述AlN層以及Al2O3層。另夕卜，也可以使用由聚酰亞胺構(gòu)成的耐熱樹脂以代替層疊層。通過具有層疊層或者耐熱樹脂，可以得到與AlN層以及Al2O3層同樣的效果。當(dāng)層疊層的厚度低于0.1 μ m時(shí)，則不能得到上述的效果。當(dāng)厚度超過8μπι時(shí)，則生產(chǎn)成本上升。
通過設(shè)計(jì)為上述的構(gòu)造，在例如由CIGS的太陽能電池單元串聯(lián)連接而成的模塊電路中，可以確保500V以上的耐電壓，能夠避免絕緣破壞。另外，即使不至于絕緣破壞，如果存在漏電流，則可能導(dǎo)致太陽能電池模塊的光電轉(zhuǎn)換效率的下降，但通過設(shè)定為上述的構(gòu)造，可以防止這樣的泄漏。
作為測定上述各層的厚度以及組成的方法，一邊通過濺射法從金屬箔的表面沿膜厚方向往深掘一邊進(jìn)行分析的手法、或者在金屬箔的膜厚方向的切斷面進(jìn)行線分析或者點(diǎn)分析的手法是有效的。在前者的手法中，如果測定深度增大，則過于耗費(fèi)測定時(shí)間，而在后者的手法中，則比較容易進(jìn)行整個(gè)斷面的濃度分布的測定和重現(xiàn)性的確認(rèn)等。在采用線分析或者點(diǎn)分析而欲提高分析精度的情況下，在線分析中縮短分析間隔而進(jìn)行分析、或者在點(diǎn)分析中擴(kuò)大分析區(qū)域而進(jìn)行分析也是有效的。各層的鑒定通過預(yù)先測定標(biāo)準(zhǔn)試料(即濃度為100%)的值、再用上述組成分析判別其濃度為50%以上的區(qū)域來進(jìn)行。作為在這些分析中使用的分析裝置，可以利用EPMA (電子探針微觀分析:Electron Probe MicroAnalysis)、EDX (能量分散型 X 射線分析:Energy Dispersive X-Ray Analysis)、AES (俄歇電子能譜法:Auger Electron Spectroscopy)、TEM (透射型電子顯微鏡！TransmissionElectron Microscope)等。此外,各層厚度是否滿足上述數(shù)值限定的判定通過各層的平均厚度來進(jìn)行評價(jià)。即使有各層厚度局部并不滿足數(shù)值限定的情況，在上述判定中也不予考慮。通過將金屬箔設(shè)定為上述的技術(shù)構(gòu)成，便能夠同時(shí)滿足作為基材用金屬箔所要求的耐蝕性、表面平滑性以及彈塑性變形性，可以作為太陽能電池或有機(jī)EL的基材使用。作為在基材上形成的光電轉(zhuǎn)換層，可以用作CIGS、CIS、CdTe等化合物系太陽能電池、非晶Si等薄膜系太陽能電池、將它們多層層疊而成的混合型太陽能電池，或者在基材上可以形成有機(jī)EL照明電路。特別地，上述的CIGS、CIS的主成分并沒有特別的限制，優(yōu)選的是至少I種黃銅礦型結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體，另外，光電轉(zhuǎn)換層的主成分優(yōu)選的是含有Ib族元素、IIIb族元素和VIb族元素的至少I種化合物半導(dǎo)體。再者，由于光吸收率高，且可以得到較高的光電轉(zhuǎn)換效率，因而上述光電轉(zhuǎn)換層的主成分優(yōu)選的是包含選自Cu以及Ag等之中的至少I種Ib族元素、選自Al、Ga以及In等之中的至少I種IIIb族元素、和選自S、Se以及Te等之中的至少I種VIb族元素的至少I種化合物半導(dǎo)體。具體地說,作為上述化合物半導(dǎo)體，可以使用 CuA1S2、CuGaS2, CuInS2, CuAlSe2, CuGaSe2, CuInSe2 (CIS)、AgAlS2^ AgGaS2> AgInS2 > AgAlSe2^AgGaSe2 > AgInSe2 > AgAlTe2^AgGaTe2> AgInTe2> Cu (In1^Gax)Se2 (CIGS), Cu (IrvxAlx) Se2、Cu (In1^xGax) (S，Se)2、Ag (In1^xGax) Se2 以及 Ag (In1^xGax)(S, Se) 2 等。接著，就本發(fā)明的實(shí)施方式的基材用金屬箔的制造方法進(jìn)行詳細(xì)的說明。對任選成分的 普通鋼(碳素鋼)板進(jìn)行軋制，直至達(dá)到200 500 μ m的厚度，將其作為第I軋制處理。該軋制方法無論是熱軋還是冷軋均可。當(dāng)鋼板的厚度低于200 μ m時(shí)，因過薄而難以進(jìn)行后面工序時(shí)的操作。另外，當(dāng)鋼板的厚度超過500 μ m時(shí)，因過厚而給后面工序過于施加負(fù)荷?？紤]到后面工序的生產(chǎn)率，作為第I軋制處理，優(yōu)選進(jìn)行軋制，直至達(dá)到250 350 μ m的厚度。對于上述第I軋制處理后的鋼板，進(jìn)行鍍覆Cu或者Ni預(yù)鍍層的預(yù)鍍處理、鍍覆含Al鍍層的鍍覆處理以及第2軋制處理。關(guān)于這些處理的順序，(I)預(yù)鍍處理、鍍覆處理、然后第2軋制處理，(2)預(yù)鍍處理、第2軋制處理、然后鍍覆處理，(3)第2軋制處理、預(yù)鍍處理、然后鍍覆處理中的任一種均可。作為上述預(yù)鍍處理，使用Cu或者Ni的鍍槽，進(jìn)行電鍍法或化學(xué)鍍法。如果Cu預(yù)鍍膜和Ni預(yù)鍍膜加在一起而將預(yù)鍍膜的初期厚度設(shè)定為0.05 4 μ m，則在為含Al鍍層時(shí)，鋼層和含Al金屬層之間形成的合金層的厚度為0.1 8μπι。例如，當(dāng)為含Al鍍層時(shí)，在欲將形成的合金層的厚度控制為上述最合適的3 5 μ m的情況下，預(yù)鍍膜的初期厚度可以控制為1.5 2.5 μ m。
另外，為了在鋼層和合金層之間殘存Cu或者Ni預(yù)鍍膜而配置Cu層或者Ni層，預(yù)鍍膜的初期厚度以4μπι為基準(zhǔn)，可以事先與欲殘存的厚度相應(yīng)地稍厚一些地成膜。厚度為4 μ m以下的Cu或者Ni預(yù)鍍膜在為含Al鍍層時(shí)向形成的合金層擴(kuò)散而消失。超過4 μ m而成膜的預(yù)鍍膜殘存有從其膜厚減去4μ m所得到的厚度，從而成為Cu層或者Ni層。例如，為了在鋼層和合金層之間存在厚度為5 μ m的Cu層或者Ni層，可以事先將預(yù)鍍膜的初期厚度設(shè)定為4 + 5 = 9μπι的厚度。在不進(jìn)行預(yù)鍍處理而欲形成上述合金層的情況下，可以適當(dāng)調(diào)整鋼層以及含Al金屬層的成分組成。作為上述鍍覆處理，使用含有60 100質(zhì)量％的Al、0 15質(zhì)量％的Si以及O 40質(zhì)量％的Cu的鍍槽進(jìn)行鍍覆。作為該鍍覆方法，可以使用電鍍法以及化學(xué)鍍法。通過含有O 15質(zhì)量％的Si以及O 40質(zhì)量％的Cu，可以降低鍍槽的熔點(diǎn)。因此，設(shè)定為上述組成的鍍槽。再者，為了使鍍槽的熔點(diǎn)下降，從而使鍍覆工序變得簡便，優(yōu)選使用如下組成的含Al鍍槽:以68.2質(zhì)量％Α1-4.7質(zhì)量％Si_27.1質(zhì)量％Cu或者68質(zhì)量％A1_32質(zhì)量％Cu這一組成為基礎(chǔ)，各成分在±5質(zhì)量％以內(nèi)的范圍變化。作為上述第2軋制處理，進(jìn)行軋制從而達(dá)到10 250 μ m的厚度。該軋制條件采用通常的軋制條件即可。當(dāng)金屬箔的厚度低于10 μ m時(shí)，作為基材用金屬箔，因過薄而強(qiáng)度不足。另外，當(dāng)金屬箔的厚度超過250 μ m時(shí)，作為基材用金屬箔，因過厚而過重。除此以外，為了控制金屬箔的含Al金屬層表面的突起狀缺陷以及含Al金屬層表面的光澤度，在該第2軋制處理中，上述軋機(jī)優(yōu)選使用表面粗糙度Ra為200 μ m以下的鏡面狀態(tài)的軋輥。將上述軋輥的表面粗糙度Ra設(shè)定為200μπι以下的理由，是為了優(yōu)選控制含Al金屬層表面。再者，為了控制含 Al金屬層表面的突起狀缺陷以及含Al金屬層表面的光澤度，根據(jù)需要，優(yōu)選對上述第2軋制處理后的金屬箔進(jìn)行光亮精軋而作為表皮光軋?zhí)幚?。在該表皮光軋?zhí)幚碇?，?yōu)選使用表面粗糙度Ra為I μ m以下的鏡面狀態(tài)的軋輥。將上述軋輥的表面粗糙度Ra設(shè)定為I μ m以下的理由，是為了優(yōu)選控制含Al金屬層表面。第2軋制處理或者表皮光軋?zhí)幚砗蟮纳鲜鼋饘俨暮珹l金屬層的厚度優(yōu)選為0.1 30 μ m。當(dāng)?shù)陀?.1 μ m時(shí)，不能得到充分的耐蝕效果，而超過30 μ m時(shí)，需要大量鍍覆Al,從而生產(chǎn)成本升高。上述含Al金屬層的厚度優(yōu)選為I 30 μ m。上述含Al金屬層的厚度更優(yōu)選為3 30 μ m。上述含Al金屬層的厚度最優(yōu)選為8 30 μ m。另外，根據(jù)需要，為了使AlN層以致密的狀態(tài)形成于第2軋制處理或者表皮光軋?zhí)幚砗蟮纳鲜鼋饘俨暮珹l金屬層表面，優(yōu)選進(jìn)行加熱處理。這是將上述金屬箔配置于含有10體積％±2體積％的氨或者肼的不活潑氣體(氬、氮、氮+氫等)中，在500 600°C的溫度范圍進(jìn)行I 10小時(shí)的加熱的處理。同樣，為了使Al2O3層以致密的狀態(tài)形成于第2軋制處理或者表皮光軋?zhí)幚砗蟮纳鲜鼋饘俨暮珹l金屬層表面，作為陽極氧化處理，優(yōu)選采用陽極氧化法使含Al金屬層表面氧化。處理?xiàng)l件可以利用一直以來為人所知的硫酸氧化鋁膜處理法、草酸氧化鋁膜處理法或者鉻酸氧化鋁膜處理法等，其中，硫酸氧化鋁膜處理法是最經(jīng)濟(jì)的，適于工業(yè)生產(chǎn)。但是，上述金屬箔較薄，從而在陽極氧化處理中有上述金屬箔發(fā)生變形的危險(xiǎn)性，因而陽極氧化處理結(jié)束后，迅速進(jìn)行水冷在維持上述金屬箔的平坦度方面是重要的。
另外，為了在含Al金屬層的表面形成Cr層或者Ni層，可以采用濺射法或者蒸鍍法比較簡單地成膜。但是，為了形成致密且均勻的Cr層或者Ni層，優(yōu)選使用電鍍法。因此，為了使Cr層或者Ni層以致密的狀態(tài)形成于第2軋制處理或者表皮光軋?zhí)幚砗蟮纳鲜鼋饘俨暮珹l金屬層表面，作為電鍍處理，優(yōu)選實(shí)施鍍覆。
同樣，為了使溶膠凝膠層形成于第2軋制處理或者表皮光軋?zhí)幚砗蟮纳鲜鼋饘俨暮珹l金屬層表面，優(yōu)選進(jìn)行溶膠凝膠層的成膜處理。首先，調(diào)配在最終烘烤工序得到的覆蓋膜中的氫濃度[H] (mol/Ι)與硅濃度[Si] (mol/Ι)之比為0.1彡[H]/ [Si]彡10的溶膠。接著，將調(diào)配好的溶膠涂布于上述金屬箔的含Al金屬層表面，并使其干燥。最后，在干燥后進(jìn)行烘烤，從而可以制造出具有無機(jī)有機(jī)混合覆蓋膜的金屬箔。
同樣，為了使層疊層形成于第2軋制處理或者表皮光軋?zhí)幚砗蟮纳鲜鼋饘俨暮珹l金屬層表面，優(yōu)選進(jìn)行層疊層的成膜處理。使用由選自聚烯烴、聚酯、聚酰胺、聚酰亞胺之中的塑料薄膜等構(gòu)成的層疊膜，用尼龍系 粘結(jié)劑使其與上述金屬箔的含Al金屬層表面接觸，然后進(jìn)行加熱，便可以用以IMPa左右的壓力實(shí)施熱壓接的熱層疊法進(jìn)行成膜。
(實(shí)施例)
下面基于實(shí)施例就本發(fā)明的一實(shí)施方式的效果進(jìn)行更具體的說明，但實(shí)施例的條件是為了確認(rèn)本發(fā)明的實(shí)施可能性以及效果而采用的一個(gè)條件例，本發(fā)明并不局限于該一個(gè)條件例。本發(fā)明只要不脫離本發(fā)明的宗旨，可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，就可以采用各種條件。
[實(shí)驗(yàn)例I]
在實(shí)驗(yàn)例I中，作為第一軋制處理，對極低碳素鋼進(jìn)行熱軋和冷軋，從而制成板厚為300 μ m的軋制鋼板。作為預(yù)鍍處理，采用電鍍法在該軋制鋼板上形成純Cu或者純Ni預(yù)鍍膜。作為電鍍Ni的鍍槽，使用瓦特鍍槽，作為電鍍Cu的鍍槽，使用硫酸銅鍍槽。作為鍍覆處理，將預(yù)鍍處理后的軋制鋼板在含Al的金屬中浸潰20秒而進(jìn)行熱浸鍍Al。作為第2軋制處理，將鍍覆處理后的軋制鋼板以各個(gè)道次10 20%的壓下率進(jìn)行軋制，從而制造出金屬箔。一部分金屬箔根據(jù)需要，在第二軋制處理后實(shí)施表皮光軋?zhí)幚?。關(guān)于上述的預(yù)鍍膜以及含Al金屬層的厚度，事先計(jì)算而進(jìn)行決定，從而使箔化后的各層達(dá)到表I所述的厚度。
關(guān)于上述制造的金屬箔的表面狀態(tài)、各構(gòu)成層的狀態(tài)，通過觀察以金屬箔的與軋制方向正交的板寬度方向成為觀察面的方式用平面沿板厚方向切斷所得到切斷面的金屬組織而進(jìn)行確認(rèn)。金屬組織觀察以觀察視場在板寬度方向?yàn)?0 μ m以內(nèi)的倍率進(jìn)行、且板寬度方向的合計(jì)視場為300μπι以上的方式，至少觀察15個(gè)視場以上。輪廓曲線以及輪廓平均直線通過圖像解析而求出。各構(gòu)成層通過對上述切斷面實(shí)施能量分散型X射線分析(EDX)而進(jìn)行了鑒定。合金層的硬度采用維氏硬度計(jì)對上述切斷面進(jìn)行了測定。這些結(jié)果如表I所示。表中，用下劃線表示的數(shù)值意味著在本發(fā)明的范圍外。在切斷面的觀察時(shí)，如果觀察到被稱之為孔隙的空隙，則在表I中表示“有”孔隙。
另外，使用上述制造的金屬箔，進(jìn)行了耐蝕試驗(yàn)、180度附著彎曲試驗(yàn)以及光澤度測定試驗(yàn)。同樣，這些結(jié)果如表I所示。表中，用下劃線表示的數(shù)值意味著在本發(fā)明的范圍外。
耐蝕試驗(yàn)通過鹽霧試驗(yàn)(SST)進(jìn)行了評價(jià)。將保持于35°C的5%NaCl水進(jìn)行噴霧，將400小時(shí)以上用肉眼不能確認(rèn)腐蝕的情況設(shè)定為VG (Very Good:優(yōu)良)，將300小時(shí)以上設(shè)定為G (Good:良)，將100小時(shí)以上設(shè)定為NG (Not Good:不良)，將低于100小時(shí)設(shè)定為B化&(1:差)。而且將NG和B設(shè)定為不合格。作為更加苛刻的耐蝕性試驗(yàn)，將保持于50°C的10%NaCl水對切成150mmX 70mm的金屬箔進(jìn)行噴霧。如果即使經(jīng)過600小時(shí)金屬箔表面也沒有腐蝕，則耐蝕性最為良好，將其設(shè)定為EG (Extremely Good:極好)。如果即使經(jīng)過500小時(shí)金屬箔表面也沒有腐蝕,貝Ij設(shè)定為GG (Greatly Good:大好)。如果即使經(jīng)過400小時(shí)金屬箔表面也沒有腐蝕,則設(shè)定為VG (Very Good:優(yōu)良)。如果即使經(jīng)過300小時(shí)金屬箔表面也沒有腐蝕，則設(shè)定為G (Good:良)。如果即使經(jīng)過100小時(shí)金屬箔表面也沒有腐蝕，則設(shè)定為NG(Not Good:不良)。如果低于100小時(shí)金屬箔表面就發(fā)生腐蝕，則設(shè)定為B化&(1:差)。而且將NG和B設(shè)定為不合格。180度附著彎曲試驗(yàn)通過在金屬箔上反復(fù)進(jìn)行內(nèi)側(cè)半徑為零、彎曲角度為180°的180度附著彎曲加工，以調(diào)查產(chǎn)生薄膜的剝離或者龜裂的加工次數(shù)而實(shí)施。薄膜的剝離或者龜裂的觀察通過采用光學(xué)顯微鏡在每一次循環(huán)的180度附著彎曲加工中，對金屬箔的彎曲外周部進(jìn)行觀察來進(jìn)行。將用光學(xué)顯微鏡觀察到薄膜的剝離或者龜裂的時(shí)間點(diǎn)的加工次數(shù)設(shè)定為薄膜破壞次數(shù)。薄膜破壞次數(shù)在3次以上，判斷為彈塑性變形性良好。光澤度測定試驗(yàn)通過使用光澤度計(jì)，以入射角60°向金屬箔入射光，測定相對于銀鏡面的反射率的比率而實(shí)施。光澤度低于75%者，評價(jià)為(Not Good:不良)，在75%以上且低于80%者，評價(jià)為G (Good:良)，在80以上且低于90%者，評價(jià)為VG (Very Good:優(yōu)良)，在90%以上者，評價(jià)為GG (Greatly Good:大好)。而且將NG設(shè)定為不合格。
權(quán)利要求
1.一種太陽能電池以及有機(jī)電致發(fā)光的基材用金屬箔，其特征在于: 具有厚度為10 200 μ m的鋼層、在所述鋼層上生成的含有Fe和Al的合金層、以及在所述合金層上配置的含Al金屬層，其中， 當(dāng)將所述金屬箔以與軋制方向正交的板寬度方向成為觀察面的方式用平面沿板厚方向切斷而得到切斷面，將表示在該切斷面的所述含Al金屬層表面的切斷線作為輪廓曲線，并將對所述輪廓曲線進(jìn)行近似處理所得到的直線作為輪廓平均直線時(shí)，所述輪廓曲線并不存在距所述輪廓平均直線的距離超過IOym的在所述含Al金屬層的表面?zhèn)韧钩鰜淼臉O大占.關(guān)于所述合金層，其厚度為0.1 8 μ m,而且包含Al7Cu2Fe金屬間化合物或者FeAl3基金屬間化合物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬箔，其特征在于:在所述鋼層和所述合金層之間，進(jìn)一步具有厚度為2 10 μ m的Cu層或者厚度為2 10 μ m的Ni層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬箔，其特征在于:所述含Al金屬層的厚度為0.1 30 μ m0
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬箔，其特征在于:在所述含Al金屬層上，進(jìn)一步具有厚度為0.01 0.08 μ m的AlN層或者厚度為0.01 50 μ m的Al2O3層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬箔，其特征在于:在所述含Al金屬層上，進(jìn)一步具有厚度為0.1 8 μ m的Cr層或者厚度為0.1 8 μ m的Ni層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬箔，其特征在于:在所述含Al金屬層上，進(jìn)一步具有選自溶膠凝膠層以及層疊層之中的至少I種薄膜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基材用金屬箔，其具有厚度為10～200μm的鋼層、在所述鋼層上生成的含有Fe和Al的合金層、以及在所述合金層上配置的含Al金屬層，其中，當(dāng)將所述含Al金屬層表面的切斷線作為輪廓曲線，并將對所述輪廓曲線進(jìn)行近似處理所得到的直線作為輪廓平均直線時(shí)，所述輪廓曲線并不存在距所述輪廓平均直線的距離超過10μm的極大點(diǎn)；關(guān)于所述合金層，其厚度為0.1～8μm，而且包含Al7Cu2Fe金屬間化合物或者FeAl3基金屬間化合物。
文檔編號H01L31/04GK103210112SQ20118005472
公開日2013年7月17日 申請日期2011年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月17日
發(fā)明者寺島晉一, 小林孝之, 田中將元, 藤島正美, 黑崎將夫, 真木純, 須田秀昭, 長崎修司 申請人:新日鐵住金高新材料株式會社, 新日鐵住金株式會社