太阳能电池钟表面板及其制法 【发明领域】
本发明涉及用于太阳能钟表中的面板.
背景技术
长久以来，太阳能电池在如手表、电子计数器和便携式收音机中被用作能量来源。太阳能电池一般是用非晶态硅等构成，并且将光能转化为电能。为了完成其功能，太阳能电池必须排列在受光区域，即可直接从外部看见的表面区域。然而，太阳能电池一般是棕色或深蓝色的，因此例如面板也必须是棕色或深蓝色的。所以，依靠太阳能电池作为能源的钟表在设计(包括表的色调)方面的自由很受限制。
为了解决上述问题，提出了在太阳能电池的前表面上安置干涉滤光膜等的手表，这样便可防止直接看见太阳能电池。然而，这种手表遇到的问题是妨碍了对太阳能电池的光能供应，而且手表面板的外观质量差。
在尝试解决这些问题的努力中，例如日本专利出版物No.5(1993)-38464公开了一种彩色的太阳能电池，它包括太阳能电池和颜色漫射层。该颜色漫射层包括位于太阳能电池前表面上的滤色膜，该滤色膜能够将对能量产生有贡献的波长范围的辐射透射给太阳能电池，以及位于太阳能电池和滤色膜之间的散射层，该散射层能够透射部分透过滤色膜的光同时将其余的光线向各个方向散射。其中描述到，在制备白色地漫射板时，散射层由乳白色的丙烯酸板、涂有消光透明漆的半镜面、一侧粗糙且在另一侧上具有例如铝镜面的玻璃或塑料等构成。但是，乳白色的丙烯酸板的缺点不仅在于加工时候会发毛，需要去毛刺从而增加了成本，而且还有长时间暴露于直射阳光下会造成热变形的缺点。此外，涂有消光透明漆的半镜和一侧粗糙且在另一侧上具有例如铝镜面的玻璃或塑料遇到这样的问题：即膜厚度如此不规则，使光传播被分散从而产生色彩发暗。此外，所有上述材料在用作钟表面板时都有外观质量差的缺点。
在日本专利申请No.6(1994)-32463中，同一发明人提出了一种装有面板的表，它包括一太阳能电池和背面具有凹槽和凸面的盖部。在这种盖部中，高度差很小的凸面和凹槽是在陶瓷板的一侧按等间距形成的，从而光被不规则地反射，因而难以看见安装在盖部下侧的太阳能电池。但是，这种盖部只有使用高精度的模具才能制造。
本发明在考虑到目前的情况基础上作出。因此，本发明的一个目的是提供一种太阳能电池钟表的面板，它能防止从外部看见太阳能电池而不妨碍向太阳能电池供应光能。本发明的另一目的是提供一种太阳能电池钟表的面板，它能使太阳能电池钟表的设计多样化。
发明公开的内容
本发明的太阳能电池钟表面板安装在钟表中太阳能电池上或上方，它含有纯度至少99.90％式Al2O3的氧化铝，并且透光率为40-60％。
在本发明中较理想的是，太阳能电池钟表面板为白色调，太阳能电池钟表面板的表面粗糙度(Ra)为0.01-2微米，而且太阳能电池钟表面板有锁紧用的凸起、槽口或孔。
本发明的太阳能电池钟表面板的透光率为40-60％，从而可以在不妨碍向太阳能电池供应光能的情况下防止从外部看见太阳能电池。此外，本发明的太阳能电池钟表面板可以使太阳能电池钟表的设计多样化。尤其是当太阳能电池钟表面板为白色调时，太阳能电池钟表的设计可获得很大程度的多样化。
本发明的生产太阳能电池钟表面板的方法包括以下步骤：
混合纯度至少为99.90％式Al2O3的氧化铝、有机粘合剂和水，从而获得Al2O3混合物(A)；
使Al2O3混合物干燥和粒化，从而获得颗粒材料(B)；
将颗粒材料模制成板状面板前体(C)；
在700-1500℃，大气环境中烧结面板前体，从而获得初烧结产物(D)；和
在1500-1800℃，1×10-2－1×10-5乇下烧结初烧结产物1-10小时，以获得太阳能电池钟表面板(E)。
在本发明中，可在上述步骤(E)之后进行后烧结步骤，它包括：在800-1800℃，大气环境中烧结太阳能电池钟表面板(F)。此外，在上述的后烧结步骤(F)之后，可以进行研磨和/或抛光太阳能电池钟表面板表面的研磨/抛光步骤(G)、清洁太阳能电池钟表面板的清洁步骤(H)和后烧结步骤(F)。
此外，可在上述步骤(E)之后进行研磨/抛光步骤(G)、清洁步骤(H)和后烧结步骤(F)。
本发明的这些方法可产生出本发明的太阳能电池钟表面板，它含有纯度至少为99.90％式Al2O3的氧化铝，并且透光率为40-60％。
附图简述
图1(A)至(C)是显示本发明太阳能电池钟表面板的示意图。
图2(A)是采用本发明的太阳能电池钟表面板的一种形式的太阳能电池钟表的部分截面示意图，图2(B)是图2(A)部分区域的示意图，其中太阳能电池钟表面板的凸起和支架被装在一起。
在各图中，数字10表示太阳电池钟表面板，1表示凸起，2表示槽口，3表示小孔，而5表示时间刻度。
实施本发明的最佳方式
本发明的太阳能电池钟表面板含有纯度至少为99.90％，较佳地至少为99.99％的式Al2O3的氧化铝，而且其透光率为40-60％，较佳地为50-60％。
在本发明中，优选太阳能电池钟表面板为白色调。
当构成太阳能电池钟表面板的Al2O3纯度在上述范围内时，既不会因杂质吸收光而降低太阳能电池钟表面板的透光率，也不会在生产过程中使太阳能电池钟表面板带上颜色。此外，当透光率在上述范围内时，不仅可以满意地掩盖掉太阳能电池的颜色，而且也不会因太阳能电池钟表面板而妨碍太阳能电池的光能供应。
在本发明中，透光率由通过太阳能电池钟表面板的光在太阳能电池中所产生的电的数量所确定。即透光率是A1占A0的百分比，其中A0是当放置在离光源预定距离处的太阳能电池受到设备(在该设备中无外部光线)中的光辐射时，由光能转化为电能而获得的电数值。而A1是以相同方式获得的电数值，不同点在于：太阳能电池钟表面板被安装在太阳能电池的上表面。
在本发明中，白色调指按国际照明委员会(CIE)所定义的CIE1976(L*a*b)颜色空间中的光亮度指数(L*)至少为75。表1列出了用色差仪测得的所制备的5个、厚500微米且表面粗糙度(Ra)为0.4微米的面板样品和所制备的5个、厚度相同但表面粗糙度(Ra)为0.02微米的面板样品中每个的亮度指数(L*)。每个面板样品的光亮度指数(L*)的测量值是根据基于0度视场XYZ系统的材料颜色测量方法，使用Suga Test Instruments Co.，Ltd.制造的色差仪SM-2-SCH(积分球法，通过反射而测量，测量孔径：12毫米)进行。
表1 面板样品的光亮度指数(L*) 样品编号 表面粗糙度(Ra)0.4微米 表面粗糙度(Ra)0.02微米 1 85.48 79.42 2 84.52 77.92 3 86.10 79.43 4 86.42 78.46 5 84.98 77.60 平均 85.50 78.57
本发明的上述太阳能电池钟表面板的表面粗糙度(Ra)较好是用描迹型(tracer type)表面粗糙度测量仪测得为0.01-2微米，尤其是0.02-1微米。当表面粗糙度低于0.01微米时，太阳能电池钟表面板会有光亮的白色调，结果透光率会下降。另一方面，当表面粗糙度超过2微米时，散射光会增加从而使白色调变暗，结果透光率下降。此外，从表1可看出，太阳能电池钟表面板的光亮度指数(L*)随表面粗糙度而有所变化。在上述的测量值中，太阳能电池钟表面板的表面粗糙度是用描迹型表面粗糙度测量仪(Mitsutoyo Corporation制造的Surfpak)测量的。然而，测量仪并不限于此，而且可使用非描迹型的表面粗糙度测量仪如光学表面粗糙度测量仪。
此处所用的术语“表面粗糙度(Ra)”指在日本工业标准(JIS)B0601中所定义的中央平均粗糙度。
尽管太阳能电池钟表面板的厚度没有特别的限制，只要太阳能电池钟表面板的透光率为40-60％，但是上述厚度较佳地一般是200-1000微米，尤其是400-600微米，更佳地为450-550微米。
本发明的太阳能电池钟表面板最好在其边缘有锁紧用的凸起、槽口和孔，如图1(A)至(C)中所示。
图1(A)中所示的太阳能电池钟表面板10具有相互对称地位于边缘的、接近长方形的凸起，并且在太阳能电池钟表面板边缘附近安装有时间刻度5如罗马数字。
图1(B)中所示的太阳能电池钟表面板10具有相互对称地位于边缘的、接近半圆形的槽口，并且在太阳能电池钟表面板边缘附近安装有时间刻度5如罗马数字。
图1(C)中所示的太阳能电池钟表面板10具有对称地位于边缘附近的、接近圆形的孔，并且在太阳能电池钟表面板边缘附近安装有时间刻度5如罗马数字。
尽管图1中的各个太阳能电池钟表面板只有选自凸起、槽口和孔中的一种，但是本发明的太阳能电池钟表面板可以安装有选自上组的至少2种所构成的组合。此外，尽管两个凸起、两个槽口或两个孔是相互对称地排列，但是本发明的太阳能电池钟表面板也可安装至少3个。在这种情况下，凸起、槽口或孔也可排列在相互不对称的位置。
本发明的太阳能电池钟表面板可用上述的凸起1、槽口2或孔3而固定在钟表的主体上。例如，当太阳能电池钟表面板10有凸起1时，通过将各个凸起1嵌入支架17上部的凹槽18中而将其固定在表的主体，如图2(A)和(B)所示。在这种装配中，太阳能电池钟表面板10的上表面与支架17的上表面基本上相平。在图2中，数字11指太阳能电池基片，而数字15指钟表外壳，数字16指组件。
本发明的上述太阳能电池钟表面板可通过例如包括下列步骤(A)-(F)的方法而生产。
Al2O3混合物制备步骤(A)
在该步骤中，将Al2O3(氧化铝)、有机粘合剂和水混合在一起，从而获得Al2O3混合物。该混合可以在例如破碎机械如转筒筛中进行。
在Al2O3、有机粘合剂和水的混合中，水的用量相对每份重量的有机粘合剂而言为1-8重量份数，较佳地为2-5重量份数，更佳地为3-4重量份数。对于每100重量份数Al2O3而言，有机粘合剂和水的总用量为50-90重量份数，较佳地为60-80重量份数，更佳地为70-75重量份数。
用于本发明的Al2O3其纯度最好至少为99.90％，更佳地为至少99.99％。还优选Al2O3的颗粒大小为0.05-10微米，尤其是0.1-1.0微米，更佳地为0.1-0.3微米。
有机粘合剂是例如聚乙烯醇、聚环氧乙烷、聚乙二醇、甘油、硬脂酸或丙烯酸。其中，优选聚乙烯醇和聚环氧乙烷。
干燥/粒化步骤(B)
将Al2O3混合物干燥和粒化，从而获得Al2O3的颗粒材料。
Al2O3混合物的干燥和粒化可以通过使用例如喷射干燥器而实现。
形成的颗粒化材料最好其颗粒大小为30-150微米，尤其是60-80微米。粒化材料的颗粒大小可通过例如筛选而调节。
模制步骤(C)
在该步骤中，将上述的颗粒材料模制成板状面板前体。
为了获得面板前体而进行的模制例如可在500-2000kg/平方厘米，较佳地为700-1000kg/平方厘米的压力下压制而实现。
这样获得的面板前体最好其厚度为800-1200微米，尤其是1000-1100微米，而且密度为3.60-3.99g/cm3，尤其是3.90-3.95g/cm3。
初烧结步骤(D)
在该步骤中，在空气中烧结上述的面板前体，从而获得初烧结产物。该初烧结步骤除去有机粘合剂。烧结温度为700-1500℃，较佳地为800-1400℃。尽管取决于烧结温度，但是烧结时间一般为10-30小时，较佳地为10-20小时。当烧结温度高时烧结时间可缩短，而当烧结温度低时可延长。此外，在烧结步骤中，烧结温度可在上述范围中变动。
当烧结温度在上述范围内时，获得的太阳能电池钟表面板颜色不会变暗。
主烧结步骤(E)
在该步骤中，在压力1×10-2－1×10-5乇，较佳为5×10-3－1×10-5乇，更佳为1×10-3－1×10-5乇下烧结上述的初烧结产物，以获得太阳能电池钟表面板。烧结温度为1500-1800℃，较佳地为1600-1800℃，更佳地为1700-1800℃。尽管取决于烧结温度，但是烧结时间一般为1-10小时，较佳地为1-5小时，更佳地为1-3小时。当烧结温度高时烧结时间可缩短，而当烧结温度低时可延长。
当烧结过程中的真空程度和烧结温度在上述范围内时，获得的太阳能电池钟表面板表现出满意的透光率并且具有白色调。
当烧结时间过短时，获得的太阳能电池钟表面板的透光率会不规则。另一方面，当烧结时间过长时，获得的太阳能电池钟表面板有时强度较差。
这样获得的太阳能电池钟表面板一般其透光率为约45-60％，较佳地为约50-60％。此外，获得的太阳能电池钟表面板为白色调。理想的是，获得的太阳能电池钟表面板其表面粗糙度(Ra)一般为0.01-2微米，尤其是0.02-1微米，而且其厚度一般为400-600微米，尤其是450-550微米。此外理想的是，太阳能电池钟表面板的密度为3.90-3.95g/cm3。
当在主烧结步骤(E)后接着其他步骤，比如下面所述的后烧结步骤(F)和研磨/抛光步骤(G)时，则太阳能电池钟表面板的透光率、表面粗糙度(Ra)和厚度可在上述范围之外。
在本发明中，可在上述主烧结步骤(E)后进行下述的后烧结步骤(F)。此外，在上述的后烧结步骤(F)之后，可以进行下述的研磨/抛光步骤(G)、清洁步骤(H)和后烧结步骤(F)。此外，下述的研磨/抛光步骤(G)、清洁步骤(H)和后烧结步骤(F)可在上述步骤(E)后进行。
后烧结步骤(F)
在该步骤中，于空气中烧结已经过了主烧结步骤(E)或下述清洁步骤(H)的太阳能电池钟表面板。烧结温度为800-1800℃，较佳地为1200-1700℃，更佳地为1400-1600℃。尽管取决于烧结温度，但是烧结时间一般为30-180分钟，较佳地为60-150分钟，更佳地为90-120分钟。当烧结温度高时烧结时间可缩短，而当烧结温度低时可延长。例如，后烧结可在1500-1800℃进行30-60分钟，或在800-1200℃进行90-120分钟。
当烧结温度在上述范围内时，获得的太阳能电池钟表面板表现出满意的透光率，具有白色调并且强度很高。
当烧结时间过短时，获得的太阳能电池钟表面板可能有黑色调。
太阳能电池钟表面板的透光率和色调可通过后烧结加以调节。
研磨/抛光步骤(G)
太阳能电池钟表面板的研磨和抛光可通过使用例如粒径200-2000#的磨石、粒径基本相同的磨料或其混合物进行。通过研磨和/或抛光太阳能电池钟表面板的表面，不仅可以调节太阳能电池钟表面板的表面粗糙度和厚度，而且可以调节其透光率和光亮度指数。
理想的是，经过上述研磨和/或抛光后的太阳能电池钟表面板其厚度为400-600微米，更佳地为450-550微米。
在本发明中，在上述研磨和/或抛光后可进行滚磨或搪磨。其中优选滚磨。
滚磨可以按下列方式进行。即，将经过上述研磨和/或抛光步骤的太阳能电池钟表面板、如铜球之类的介质和粒径约600#的磨石(例如碳化硅(GC))置于振动型的滚磨机中，让机器运行0.5-2小时从而实现抛光。
滚磨和搪磨可降低太阳能电池钟表面板的表面粗糙度，而且可将例如太阳能电池钟表面板的圆周去角。
在研磨/抛光步骤(G)中，理想的是，太阳能电池钟表面板被研磨和/或抛光从而使表面粗糙度(Ra)为0.01-2微米，尤其是0.02-1微米。
清洁步骤(H)
在本发明中，当上述的研磨/抛光步骤(G)完成后，清洁经过步骤(G)的太阳能电池钟表面板。
在太阳能电池钟表面板的清洁中，采用这样的方法：将太阳能电池钟表面板浸入例如沸腾的硫酸和盐酸混合物或沸腾的硝酸中，按需要用有机清洁剂洗涤，再用水、醇等洗涤，并干燥。
当在上述的研磨/抛光步骤(G)中进行过铜球滚磨时，优选将太阳能电池钟表面板浸入沸腾的硝酸中，用水、醇等洗涤并干燥。
在本发明中，对于用上述方法获得的太阳能电池钟表面板，可通过重复上述的研磨/抛光步骤(G)、清洁步骤(H)和后烧结步骤(F)而调节太阳能电池钟表面板的透光率和/或表面粗糙度(Ra)。
上述方法可产生这样的太阳能电池钟表面板，它含有纯度至少为99.90％式Al2O3的氧化铝并且透光率为40-60％。
发明效果
本发明的太阳能电池钟表面板可以防止从外部看见太阳能电池而且防止了向太阳能电池供应光能的不利影响。此外，本发明的太阳能电池钟表面板增加了太阳能电池钟表面板的色彩变化，从而使太阳能电池钟表的设计更多样化。