JP2021197376A - 発電素子 - Google Patents
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Abstract
Description
図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚さと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。
本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1(a)〜図1(c)は、第1実施形態に係る発電素子を例示する模式図である。
図1(a)は、斜視図である。図1(b)は、断面図である。
図1(a)に示すように、第1実施形態に係る発電素子110(電子放出素子)は、第1導電層E1、第2導電層E2、及び第1部材11を含む。この例では、発電素子110は、第2部材12をさらに含む。
第1基板41は、第1導電層E1と第1部材11との間に設けられる。第1基板41は、第1導電層E1及び第1部材11と接する。
第2基板42は、第2導電層E2と第2部材12との間に設けられる。第2基板42は、第2導電層E2及び第2部材12と接する。
第1基板41及び第2基板42は、例えば、n形SiC基板である。第1基板41及び第2基板42は、シリコン基板でも良い。
図2の横軸は、発電素子のエミッタ温度Te1である。図2の縦軸は、エミッタから放出される電子による電流密度Jt1である。図2中の特性d1は、極性面((000−1)面)における電流密度を示し、特性d2は、非極性面における電流密度を示す。極性面は、例えば第1領域r1に対応し、非極性面は、例えば第2領域r2に対応する。
図3(a)の横軸は、角度θo1°を示す。角度θo1は、Z軸方向と第1半導体s1の<000−1>方向との間の角度θ1(図1(c)参照)に対応する。縦軸は、800Kにおいて放出される熱電子の電流密度Jt2である。
図4(a)及び図4(b)は、第2実施形態に係る発電素子を例示する模式図である。 図4(a)は、模式的断面図である。第2実施形態に係る発電素子111は、エミッタの第2部材12及び第2基板41の構造において、第1実施形態に係る発電素子110の構造と異なる。これ以外について、発電素子111には、第1実施形態と同様の構成を適用できる。
図5(a)及び図5(b)は、第3実施形態に係る発電モジュール及び発電装置を示す模式図的断面図である。
図5(a)に示すように、実施形態に係る発電モジュール210においては、第1実施形態に係る発電素子(例えば発電素子110など)を含む。この例では、基板120の上において、複数の発電素子110が並ぶ。
図6(a)及び図6(b)に示すように、実施形態に係る発電装置310(すなわち、実施形態に係る発電素子110など)は、太陽熱発電に応用できる。
Claims (19)
- 第1導電層と、
第2導電層と、
前記第1導電層と前記第2導電層との間に設けられ、極性を有する第1半導体を含む第1部材と、
を備え、
前記第2導電層と前記第1部材との間に空隙があり、
前記第1半導体の<000−1>方向は、前記第1導電層から前記第2導電層への第1方向に対して傾斜した、発電素子。 - 前記第1半導体は、Alx1Ga1−x1N(0≦x1≦1)を含む、請求項1に記載の発電素子。
- 前記第1半導体は、n形である、請求項1または2に記載の発電素子。
- 前記第1方向と前記第1半導体の<000−1>方向との間の角度は、4°以上32°以下である、請求項1〜3のいずれか1つに記載の発電素子。
- 前記第1部材は、
第1面と、
前記第1面と前記第1導電層との間の第2面と、
を含み、
前記第1面は、前記第1半導体の(000−1)面に沿う第1領域を含む、請求項1〜4のいずれか1つに記載の発電素子。 - 前記第1面は、第2領域をさらに含み、
前記第1領域から前記第2領域への方向は、前記第1方向と交差する第2方向に沿い、
前記第2領域は、前記第1領域と交差した、請求項5に記載の発電素子。 - 前記第1領域と前記第2領域との間の角度は、90°である請求項6に記載の発電素子。
- 前記第1領域の電子放出効率は、前記第2領域の電子放出効率よりも高い、請求項6または7に記載の発電素子。
- 前記第2面は、第3領域と第4領域とを含み、
前記第3領域から前記第4領域への方向は、前記第1方向と交差する第2方向に沿い、
前記第4領域は、前記第3領域と交差した、請求項5〜8のいずれか1つに記載の発電素子。 - 前記第1導電層と前記第1部材との間に設けられた第1基板をさらに備えた、請求項5〜9のいずれか1つに記載の発電素子。
- 前記第1基板は、n形SiCを含む、請求項10に記載の発電素子。
- 前記第1部材と前記第2導電層との間に設けられ、前記第1部材から離れ、極性を有する第2半導体を含む第2部材をさらに備えた、請求項1〜11のいずれか1つに記載の発電素子。
- 前記第2半導体は、Alx1Ga1−x1N(0≦x2≦1)を含む、請求項12に記載の発電素子。
- 前記第2部材は、
第3面と、
前記第3面と前記第2導電層との間の第4面と、
を含み、
前記第3面は、前記第2半導体の(000−1)面に沿う第5領域を含む、請求項12または13に記載の発電素子。 - 前記第2半導体の<000−1>方向は、前記第1方向に沿った、請求項12〜14のいずれか1つに記載の発電素子。
- 前記第1方向と前記第2半導体の<000−1>方向との間の角度は、0°以上4°未満である、請求項12〜15のいずれか1つに記載の発電素子。
- 前記第2半導体の<000−1>方向は、前記第1方向に対して傾斜した、請求項12〜14のいずれか1つに記載の発電素子。
- 前記第1方向と前記第2半導体の<000−1>方向との間の角度は、4°以上32°以下である、請求項12〜14のいずれか1つに記載の発電素子。
- 前記第3面は、第6領域をさらに含み、
前記第5領域から前記第6領域への方向は、前記第1方向と交差する第2方向に沿い、
前記第6領域は、前記第5領域と交差した、請求項14に記載の発電素子。
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