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太陽エネルギー利用装置の製造方法 コモンズ

国内特許コード P08A013296
整理番号 263-619
掲載日 2008年4月4日
出願番号 特願2006-165034
公開番号 特開2007-333291
登録番号 特許第5331977号
出願日 平成18年6月14日(2006.6.14)
公開日 平成19年12月27日(2007.12.27)
登録日 平成25年8月9日(2013.8.9)
発明者
  • 小川 一文
出願人
  • 国立大学法人 香川大学
発明の名称 太陽エネルギー利用装置の製造方法 コモンズ
発明の概要

【課題】太陽エネルギー利用効率の向上と、汚れによる経時劣化の防止が可能な太陽エネルギー利用装置及びその製造方法を提供する。
【解決手段】光入射側透明基材1の表面が、表面に結合固定された撥水撥油性の透明微粒子5で覆われていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置、及び、一端に第1の官能基を有する反応性透明微粒子9を製造する工程Aと、一端に第1の官能基と反応して共有結合を形成する第2の官能基を有する反応性透明基材4を製造する工程Bと、反応性透明微粒子9と反応性透明基材4とを接触、反応させ反応性透明微粒子9が表面に結合固定した透明基材10を製造する工程Cと、透明基材10の表面に結合固定された透明微粒子5の表面に撥水撥油性被膜16を形成する工程Dとを含む太陽エネルギー利用装置の製造方法。
【選択図】図3

従来技術、競合技術の概要


一般に、屋外に設置された太陽電池の発電効率や太陽熱温水器、温室等の集熱効率が、大気中の粉塵や雨による汚れにより経年劣化することはよく知られている。
一方、フッ化炭素基含有クロロシラン系の吸着剤と非水系の有機溶媒よりなる化学吸着液を用い、液相で化学吸着して単分子膜状の撥水撥油防汚性の化学吸着膜単分子膜を形成できることは、すでによく知られている(例えば、特許文献1参照)。



このような溶液中での単分子膜の製造原理は、基材表面のヒドロキシル基等の活性水素とクロロシラン系の吸着剤のクロロシリル基との脱塩酸反応を用いて単分子膜を形成することにある。




【特許文献1】特開平4-132637号公報

産業上の利用分野


本発明は、耐久性があり、高性能な離水性(滑水性ともいう)があり、かつ入射光の表面反射低減効果があり、撥水撥油性の透明微粒子が光入射側透明基材の表面に形成された太陽電池、太陽熱温水器、温室等の太陽エネルギー利用装置とその製造方法に関するものである。

特許請求の範囲 【請求項1】
光入射側透明基材の表面が該透明基材の表面に結合固定され、大きさが100nm以下の撥水撥油性の単層の透明微粒子層で覆われている太陽エネルギー利用装置であって、
前記透明微粒子の表面の一部には、一端に第1の官能基を有し、他端で前記透明微粒子の表面に結合した第1の膜化合物が結合しており、
前記透明基材の表面の一部には、一端に前記第1の官能基と反応し共有結合を形成する第2の官能基を有し、他端で前記透明基材の表面に結合した第2の膜化合物が結合しており、
前記透明微粒子は、前記第1の官能基と前記第2の官能基との反応により形成された共有結合によって前記透明基材の表面に結合固定されており、
前記第2の膜化合物が結合固定された前記透明微粒子の表面には、前記第2の官能基と反応し共有結合を形成する第3の結合基を一端に、撥水撥油性基を他端に有する撥水撥油性化合物が表面に結合固定されていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置。

【請求項2】
請求項1記載の太陽エネルギー利用装置において、前記透明微粒子が撥水撥油性被膜で覆われていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置。

【請求項3】
請求項2記載の太陽エネルギー利用装置において、前記撥水撥油性被膜が前記透明微粒子の表面に共有結合していることを特徴とする太陽エネルギー利用装置。

【請求項4】
請求項2又は3に記載の太陽エネルギー利用装置において、前記撥水撥油性被膜が-CF基を含むことを特徴とする太陽エネルギー利用装置。

【請求項5】
請求項4記載の太陽エネルギー利用装置において、前記第1及び第2の膜化合物は、Siを介して、それぞれ前記透明微粒子及び前記透明基材の表面に共有結合していることを特徴とする太陽エネルギー利用装置。

【請求項6】
請求項4又は5に記載の太陽エネルギー利用装置において、前記撥水撥油性被膜、前記第1の膜化合物、及び前記第2の膜化合物のいずれか1つ又は2つ以上が単分子膜であることを特徴とする太陽エネルギー利用装置。

【請求項7】
請求項4~6のいずれか1項に記載の太陽エネルギー利用装置において、前記第1及び第2の官能基の一方がエポキシ基、他方がアミノ基又はイミノ基であることを特徴とする太陽エネルギー利用装置。

【請求項8】
光入射側透明基材の表面が該透明基材の表面に結合固定され、大きさが100nm以下の撥水撥油性の単層の透明微粒子層で覆われている太陽エネルギー利用装置であって、
前記透明微粒子は、焼結により前記透明基材の表面に結合固定されており、
前記透明微粒子の表面には、前記透明微粒子の表面官能基と反応し共有結合を形成する第の結合基を一端に、撥水撥油性基を他端に有する撥水撥油性化合物が表面に結合固定されていることを特徴とする太陽エネルギー利用装置。

【請求項9】
請求項1~8のいずれか1項に記載の太陽エネルギー利用装置において、前記透明微粒子が透光性のシリカ、アルミナ、又はジルコニアからなる群より選択されるものであることを特徴とする太陽エネルギー利用装置。

【請求項10】
透明微粒子と、一端に第1の官能基を有し、他端に前記透明微粒子の表面基と反応して結合を形成する第1の結合基を有する第1の膜化合物とを反応させ、前記第1の膜化合物が前記第1の結合基を介して表面に結合した反応性透明微粒子を製造する工程Aと、
太陽エネルギー利用装置の透明基材と、一端に前記第1の官能基と反応して共有結合を形成する第2の官能基を有し、他端に前記透明基材の表面基と反応して結合を形成する第2の結合基を有する第2の膜化合物とを反応させ、前記第2の膜化合物が前記第2の結合基を介して表面に結合した反応性透明基材を製造する工程Bと、
前記反応性透明微粒子と前記反応性透明基材とを接触させ、前記第1の官能基と前記第2の官能基との反応により共有結合を形成させて前記反応性透明微粒子を前記透明基材の表面に結合固定させる工程Cと、
前記透明基材の表面に結合固定された透明微粒子と、前記第2の官能基と反応し共有結合を形成する第3の結合基を一端に、撥水撥油性基を他端に有する撥水撥油性化合物とを反応させ、前記透明微粒子の表面に撥水撥油性被膜を形成する工程Dとを含むことを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法。

【請求項11】
請求項10記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法において、前記工程A~Dのいずれか1つ又は2つ以上の後において、余分な化学吸着液を洗浄除去することを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法。

【請求項12】
請求項10又は11に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法において、前記第3の結合基がトリクロロシランであり、前記工程Dにおいて、前記撥水撥油性化合物と前記透明微粒子との反応はシラノール縮合触媒の存在下で行われることを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法。

【請求項13】
請求項12記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法において、ケチミン化合物、有機酸、アルジミン化合物、エナミン化合物、オキサゾリジン化合物、及びアミノアルキルアルコキシシラン化合物からなる群より選択される1又は複数の助触媒を前記シラノール縮合触媒と共に用いることを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法。

【請求項14】
請求項10~13のいずれか1項に記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法において、前記透明基材がガラスであり、前記工程Cの後、酸素を含む雰囲気下で前記透明微粒子が結合固定された透明基材を焼結して有機物を全て除去し、前記透明微粒子を前記透明基材上に直接固定させる工程Eを更に含み、前記工程Dにおいて、前記第3の結合基を一端に、撥水撥油性基を他端に有する撥水撥油性化合物の代わりに、前記透明微粒子の表面官能基と反応し共有結合を形成する第4の結合基を一端に、撥水撥油性基を他端に有する撥水撥油性化合物を用いることを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法。

【請求項15】
請求項14記載の太陽エネルギー利用装置の製造方法において、前記焼結を400℃以上かつ前記透明基材及び前記透明微粒子の溶融温度未満の温度で行うことを特徴とする太陽エネルギー利用装置の製造方法。
産業区分
  • 加熱冷却
  • 窯業
  • 太陽熱利用
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006165034thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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