JP2022124833A - 発電素子、発電装置、電子機器、及び発電素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】発電効率の低下を抑制することができる発電素子、発電装置、電子機器、及び発電素子の製造方法を提供する。【解決手段】第１主面１２ａｆを有する第１電極部１２ａと、前記第１電極部１２ａとは異なる仕事関数を有し、第２主面１２ｂｆを有する第２電極部１２ｂと、前記第１主面１２ａｆと前記第２主面１２ｂｆとの間に設けられ、ナノ粒子を分散させた溶媒を含む中間部１４と、前記第１主面１２ａｆ、及び前記第２主面１２ｂｆの少なくとも何れかに接して設けられ、前記第１電極部１２ａ及び前記第２電極部１２ｂとは異なる材料を含む接触防止層１５と、を備える。【選択図】図１

Description

この発明は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子、発電装置、電子機器、及び発電素子の製造方法に関する。

近年、熱エネルギーを利用して電気エネルギーを生成する発電素子の開発が盛んに行われている。特に、電極の有する仕事関数の差分を利用した電気エネルギーの生成に関し、例えば特許文献１に開示された熱電素子等が提案されている。このような熱電素子は、電極に与える温度差を利用して電気エネルギーを生成する構成に比べて、様々な用途への利用が期待されている。

特許文献１には、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子であって、第１主面を有する第１基板、及び第１主面上に設けられた第１電極部を有する第１筐体部と、第１主面と第１方向に対向する第２主面を有する第２基板、及び第２主面上に設けられ、第１電極部と離間し、第１電極部とは異なる仕事関数を有する第２電極部を有する第２筐体部と、第１電極部と、第２電極部との間に設けられ、第１電極部の仕事関数と、第２電極部の仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子を含む中間部と、を備え、第１主面は、第１電極部と接し、第２筐体部と離間する第１離間面と、第１離間面と連続して設けられ、第１電極部と離間し、第２筐体部と接する第１接合面と、を有し、第２主面は、第２電極部と接し、第１筐体部と離間する第２離間面と、第２離間面と連続して設けられ、第２電極部と離間し、第１筐体部と接する第２接合面と、を有し、第１方向から見て、中間部は、第１接合面及び第２接合面によって囲まれ、第１接合面は、第２接合面と接する第１基板接合面と、第２電極部と接する第１電極接合面と、を有し、第２接合面は、第１基板接合面と接する第２基板接合面と、第１電極部と接する第２電極接合面と、を有する発電素子が開示されている。

特許第６５９８３３９号公報

ところで、発電素子における発電量は、電極間を移動する電子の量に応じて決定される。また、電極間の電子の移動は、中間部に配置された溶媒中に分散するナノ粒子を介して行われる場合がある。そのため、ナノ粒子が溶媒に分散される状態を保つことは、発電効率に影響すると考えられている。これに対し、例えばナノ粒子と電極との接触に伴い、ナノ粒子が電極に付着し、溶媒中にナノ粒子が適度に分散されない等の状況が生じる場合がある。この場合には、電子の移動が抑制され、発電効率の低下を引き起こす恐れがあった。この点、特許文献１の開示技術においても、上述した懸念点があげられる。このため、十分な発電量を確保することが求められていた。

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、発電効率の低下を抑制することができる発電素子、発電装置、電子機器、及び発電素子の製造方法を提供することにある。

第１発明に係る発電素子は、熱源から発生する熱を利用して発電する発電素子であって、第１主面を有する第１電極部と、前記第１電極部とは異なる仕事関数を有するとともに、第２主面を有する第２電極部と、前記第１主面と前記第２主面との間に設けられ、ナノ粒子を分散させた溶媒を含む中間部と、前記第１主面と前記第２主面の少なくとも何れか一方に設けられ、前記第１電極部及び前記第２電極部とは異なる材料を含む接触防止層と、を備えることを特徴とする。

第２発明に係る発電素子は、第１発明において、前記接触防止層は、高分子化合物を含むことを特徴とする。

第３発明に係る発電素子は、第１発明又は第２発明において、前記接触防止層は、ポリマーブラシからなることを特徴とする。

第４発明に係る発電素子は、第１発明～第３発明の何れかにおいて、前記接触防止層の表面は、前記ナノ粒子の表面と同極に帯電することを特徴とする。

第５発明に係る発電素子は、第４発明において、前記接触防止層は、前記第１電極部及び前記第２電極部よりも前記ナノ粒子を分散させた溶媒に対して高い濡れ性を有することを特徴とする。

第６発明に係る発電素子は、第１発明～第５発明の何れかにおいて、前記接触防止層は、前記第１電極部及び前記第２電極部よりも低い導電率を有することを特徴とする。

第７発明に係る発電素子は、第１発明～第６発明の何れかにおいて、前記接触防止層は、前記第１電極部及び前記第２電極部よりも低い熱伝導率を有することを特徴とする。

第８発明に係る発電素子は、第１発明～第７発明の何れかにおいて、前記接触防止層が設けられた前記第１電極部及び前記第２電極部の少なくとも何れか一方は、前記溶媒と離間することを特徴とする。

第９発明に係る発電素子は、第１発明～第８発明の何れかにおいて、前記接触防止層は、０．１ｎｍ～５００ｎｍの厚みを有することを特徴とする。

第１０発明に係る発電装置は、第１発明の発電素子と、前記一対の電極と電気的に接続された一対の配線と、を備えることを特徴とする。

第１１発明に係る電子機器は、第１発明の発電素子と、前記発電素子を電源に用いて駆動させることが可能な電子部品と、を備えることを特徴とする。

第１２発明に係る発電素子の製造方法は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子の製造方法であって、第１主面を有する第１電極部を形成する第１電極部形成工程と、前記第１電極部とは異なる仕事関数を有し、第２主面を有する第２電極部を形成する第２電極形成工程と、前記第１主面、及び前記第２主面の少なくとも何れかに接して設けられ、前記第１電極部及び前記第２電極部とは異なる材料を含む接触防止層を形成する接触防止層形成工程と、ナノ粒子を分散させた溶媒を含む中間部を、前記第１主面と前記第２主面との間に形成する中間部形成工程と、を有することを特徴とする。

第１発明～第８発明によれば、接触防止層は、第１主面、及び第２主面の少なくとも何れかに接して設けられる。このため、ナノ粒子と電極との接触が抑制され、ナノ粒子が電極に付着する可能性を低減することができ、ナノ粒子が溶媒に分散される状態を保つことができる。これにより、発電効率の低下を抑制することが可能となる。

特に第２発明によれば、接触防止層は、高分子化合物を含む。このため、接触防止層の表面を任意に設計することができる。これにより、ナノ粒子の粒径等の特徴に適した接触防止層を設けることが可能となる。

特に第３発明によれば、接触防止層は、ポリマーブラシからなる。このため、接触防止層にナノ粒子の侵入を抑制した状態で、溶媒を浸透させ易くすることができる。このため、電極間のギャップ内において、電子享受の妨げとなる空隙の発生を抑制することができるとともに、ナノ粒子が電極に付着する可能性を低減することができる。これにより、発電効率の向上を図ることが可能となる。

特に第４発明によれば、接触防止層の表面は、ナノ粒子の表面と同極に帯電する。このため、接触防止層と、ナノ粒子との接触を抑制することができ、ナノ粒子が接触防止層に付着することを抑制することができる。これにより、電極部へのナノ粒子の吸着を防止でき、発電効率の低下を抑制することが可能となる。

特に第５発明によれば、接触防止層は、第１電極部及び第２電極部よりもナノ粒子を分散させた溶媒に対して高い濡れ性を有する。このため、電極間のギャップ内において、電子享受の妨げとなる空隙の発生を抑制することができるとともに、ナノ粒子が電極に付着する可能性を低減することができる。これにより、発電効率の向上を図ることが可能となる。

特に第６発明によれば、接触防止層は、第１電極部及び第２電極部よりも低い導電率を有する。この場合、ナノ粒子と電極部との間における電子の享受が、接触防止層を経由せずにトンネル効果によって優先的に行われることが期待できる。このため、電子の享受が接触防止層を経由した場合に比べて、接触防止層と電極との接触抵抗の影響が抑制される。これにより、発電時における抵抗の低減を図ることが可能となる。

特に第７発明によれば、接触防止層は、第１電極部及び第２電極部よりも低い熱伝導率を有する。このため、中間部に比べて電極に熱エネルギーを保持し易くなる。これにより、熱エネルギーにより得られる熱電子の発生効率を向上させることが可能となる。

特に第８発明によれば、接触防止層が設けられた第１電極部及び第２電極部の少なくとも何れかは、溶媒と離間する。このため、ナノ粒子が電極に接触及び付着することを防止することができる。これにより、発電効率の低下を容易に抑制することができる。

第９発明によれば、接触防止層は、０．１ｎｍ～５００ｎｍの厚みを有する。このため、電極間における電子の享受に与える影響を最小限に抑えることができる。これにより、発電時における抵抗の低減を図ることができる。

第１０発明によれば、発電効率の低下を抑制することができる発電装置を実現することが可能となる。

第１１発明によれば、発電効率の低下を抑制することができる電子機器を実現することが可能となる。

第１２発明によれば、接触防止層形成工程は、第１主面、及び第２主面の少なくとも何れかに接して設けられる接触防止層を形成する。このため、ナノ粒子と電極との接触が抑制され、ナノ粒子が電極に付着する可能性を低減することができ、ナノ粒子が溶媒に分散される状態を保つことができる。これにより、発電効率の低下を抑制することが可能となる。

図１（ａ）は、第１実施形態における発電素子及び発電装置の一例を示す模式断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａに沿った模式平面図である。 図２は、中間部の一例を示す模式断面図である。 図３は、第１実施形態における発電素子の製造方法の一例を示すフローチャートである。 図４（ａ）～図４（ｆ）は、第１実施形態における発電素子の製造方法の一例を示す模式断面図である。 図５（ａ）は、第１実施形態における発電素子の変形例を示す模式断面図であり、図５（ｂ）は、第１実施形態における発電素子の第２変形例を示す模式断面図である。 図６（ａ）～図６（ｄ）は、発電素子を備えた電子機器の例を示す模式ブロック図であり、図６（ｅ）～図６（ｈ）は、発電素子を含む発電装置を備えた電子機器の例を示す模式ブロック図である。 図７（ａ）及び図７（ｂ）は、第１実施形態における発電素子の他の変形例を示す模式断面図である。

以下、本発明の実施形態としての発電素子、発電装置、電子機器、及び発電素子の製造方法それぞれの一例について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、発電素子の高さ方向を第１方向Ｚとし、第１方向Ｚと交差、例えば直交する１つの平面方向を第２方向Ｘとし、第１方向Ｚ及び第２方向Ｘのそれぞれと交差、例えば直交する別の平面方向を第３方向Ｙとする。また、各図における構成は、説明のため模式的に記載されており、例えば各構成の大きさや、構成毎における大きさの対比等については、図とは異なってもよい。

（第１実施形態）
図１（ａ）は、第１実施形態における発電素子１、発電装置１００の一例を示す模式図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ－Ａに沿った模式平面図である。図１（ａ）に示すように、発電装置１００は、発電素子１と、第１配線１０１と、第２配線１０２とを備える。発電素子１は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する。このような発電素子１を備えた発電装置１００は、例えば、図示せぬ熱源に搭載又は設置され、熱源の熱エネルギーを元として、発電素子１が発生させた電気エネルギーを、第１配線１０１及び第２配線１０２を介して負荷Ｒへ出力する。負荷Ｒは、例えば電気的な機器を示している。負荷Ｒの一端は第１配線１０１と電気的に接続され、他端は第２配線１０２と電気的に接続される。負荷Ｒは、発電装置１００を主電源又は補助電源に用いて駆動される。

発電素子１の熱源としては、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の電子デバイス又は電子部品、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子、自動車等のエンジン、工場の生産設備、人体、太陽光、及び環境温度等を利用することができる。例えば、電子デバイス、電子部品、発光素子、エンジン、及び生産設備等は人工熱源である。人体、太陽光、及び環境温度等は自然熱源である。発電素子１を備えた発電装置１００は、例えばＩｏＴ（Internet of Things）デバイス及びウェアラブル機器等のモバイル機器や自立型センサ端末の内部に設けることができ、電池の代替又は補助として用いることができる。さらに、発電装置１００は、太陽光発電等のような、より大型の発電装置への応用も可能である。

＜発電素子１＞
発電素子１は、例えば、上記人工熱源が発した熱エネルギー、又は上記自然熱源が持つ熱エネルギーを電気エネルギーに変換し、電流を生成する。発電素子１は、発電装置１００内に設けるだけでなく、発電素子１自体を、上記工場における排熱パイプの側面や、モバイル機器の内部等に設けることもできる。この場合、発電素子１自体が、上記モバイル機器又は上記自立型センサ端末等の、電池の代替部品又は補助部品となる。

発電素子１は、電極部１２と、中間部１４と、接触防止層１５とを備える。なお、発電素子１は、基板１１及び支持部１３を含んでもよい。

＜基板１１＞
基板１１は、第１基板１１ａと、第２基板１１ｂとを有する。一対の第１基板１１ａと、第２基板１１ｂとは、電極部１２を挟んで設けられる。第１基板１１ａは、第１方向Ｚと交わる第１対向面１１ａｆを有する。第１対向面１１ａｆは、第１基板１１ａにおいて、第２基板１１ｂ側に位置する。第２基板１１ｂは、第１方向Ｚと交わる第２対向面１１ｂｆを有する。第２対向面１１ｂｆは、第２基板１１ｂにおいて、第１基板１１ａ側に位置する。なお、以下の説明では、第１方向Ｚにおいて第２基板１１ｂが第１基板１１ａよりも下方側にあることとする。

基板１１の材料としては、絶縁性を有する板状の材料を選ぶことができる。絶縁性の材料の例としては、シリコン、石英、パイレックス（登録商標）等のガラス、及び絶縁性樹脂等を挙げることができる。なお、基板１１には、鉄、タングステン、アルミニウム等の導電性を有する金属材料、Ｓｉ、ＧａＮ等の導電性を有する半導体の他、導電性高分子材料を用いてもよい。基板１１の形状は、正方形、長方形、その他、円盤状であってもよい。また、基板１１は、絶縁性の材料、半導体材料、金属材料が混合された構成であってもよい。

＜第１電極部１２ａ、第２電極部１２ｂ＞
電極部１２は、それぞれ仕事関数の異なる第１電極部１２ａと、第２電極部１２ｂとを有する。第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとは、一対の接触防止層１５を挟んで設けられる。第１電極部１２ａは、第２電極部１２ｂ側において第１方向Ｚと交わる第１主面１２ａｆを有する。第２電極部１２ｂは、第１電極部１２ａ側において第１方向Ｚと交わる第２主面１２ｂｆを有する。第１電極部１２ａは、第１対向面１１ａｆ上に接して設けられる。第１電極部１２ａは、第２基板１１ｂと離間する。第２電極部１２ｂは、第２対向面１１ｂｆ上に接して設けられる。第２電極部１２ｂは、第１基板１１ａ及び第１電極部１２ａと離間して対向する。第２電極部１２ｂは、第１電極部１２ａとは異なる仕事関数を有する。

第１電極部１２ａは、例えば第１基板１１ａに挿通された図示しない配線を介して第２配線１０２と電気的に接続される。第２電極部１２ｂは、例えば図示しない第２基板１１ｂに挿通された配線を介して第１配線１０１と電気的に接続される。また、図示しない配線の配置箇所等は、任意である。

発電素子１では、仕事関数差を有する第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとの間に発生する、絶対温度による電子放出現象が利用できる。このため、発電素子１は、絶対温度が高いほど、第１電極部１２ａあるいは第２電極部１２ｂから放出される電子の量が増加する。

第１電極部１２ａの材料、及び第２電極部１２ｂの材料は、例えば、以下に示す金属から選ぶことができる。
白金（Ｐｔ）
タングステン（Ｗ）
アルミニウム（Ａｌ）
チタン（Ｔｉ）
ニオブ（Ｎｂ）
モリブデン（Ｍｏ）
タンタル（Ｔａ）
レニウム（Ｒｅ）
発電素子１では、第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとの間に仕事関数差が生じればよい。したがって、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂの材料には、上記以外の金属を選ぶことが可能である。第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂの材料として、金属のほか、合金、金属間化合物、及び金属化合物を選ぶことも可能である。金属化合物は、金属元素と非金属元素とが化合したものである。このような金属化合物の例としては、例えば六ホウ化ランタン（ＬａＢ_６）を挙げることができる。

＜支持部１３＞
支持部１３は、一対の基板である第１基板１１ａ及び第２基板１１ｂ、又は一対の電極である第１電極部１２ａ、第２電極部１２ｂの間に接して設けられる。支持部１３は、例えば第１対向面１１ａｆ及び第２対向面１１ｂｆと連接する。支持部１３は、例えば第２方向Ｘにおいて第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂと接しているが、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂと離間してもよい。

なお、支持部１３は、基板１１の一部が酸化したものであってもよい。具体的には、シリコンより構成された基板１１を酸化させて形成されたシリコン酸化膜の一部を支持部１３としてもよい。この場合、新たに支持部１３を形成する場合に比べて、支持部１３の高さを高精度に制御することができ、電極間ギャップＧの大きさを高精度に設定することができる。これにより、発電効率の安定化を図ることが可能となる。

支持部１３の材料としては、絶縁性を有する材料を選ぶことができる。絶縁性の材料の例としては、シリコン、石英、パイレックス（登録商標）等のガラス、及び絶縁性樹脂等を挙げることができる。上記のほか、支持部１３は、例えば、フレキシブルなフィルム状でもよく、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、ＰＣ（polycarbonate）、及びポリイミド等を用いることができる。

＜中間部１４＞
図２は、中間部１４の一例を示す模式断面図である。図１（ａ）に示すように、中間部１４は、第１接触防止層１５ａと第２接触防止層１５ｂとの間に設けられる。中間部１４は、第１電極部１２ａの仕事関数と第２電極部１２ｂの仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子１４１を含む。中間部１４は、例えば図１（ｂ）に示すように、支持部１３と、第１封止部３１と、第２封止部３２により発電素子１内に保持される。

第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとの間には、第１方向Ｚに沿って電極間ギャップＧが設定される。発電素子１では、電極間ギャップＧは、支持部１３の第１方向Ｚに沿った厚さによって設定される。電極間ギャップＧの幅の一例は、例えば、１０μｍ以下の有限値である。電極間ギャップＧの幅は狭いほど、発電素子１の発電効率が向上する。また、電極間ギャップＧの幅は狭いほど、発電素子１の第１方向Ｚに沿った厚さを薄くできる。このため、例えば、電極間ギャップＧの幅は狭い方がよい。電極間ギャップＧの幅は、例えば、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。なお、電極間ギャップＧの幅と、支持部１３の、第１方向Ｚに沿った厚さとは、ほぼ等価である。

中間部１４は、例えば、複数のナノ粒子１４１と、溶媒１４２と、を含む。複数のナノ粒子１４１は、溶媒１４２内に分散されている。中間部１４は、例えば、ナノ粒子１４１が分散された溶媒１４２を、ギャップ部Ｇ内に充填することで得られる。ナノ粒子１４１の粒子径は、電極間ギャップＧよりも小さい。ナノ粒子１４１の粒子径は、例えば、電極間ギャップＧの１／１０以下の有限値とされる。ナノ粒子１４１の粒子径を、電極間ギャップＧの１／１０以下とすると、ギャップ部１４０内に、ナノ粒子１４１を含む中間部１４を形成しやすくなる。これにより、発電素子１の生産に際し、作業性が向上する。

ナノ粒子１４１は、例えば導電物を含む。ナノ粒子１４１の仕事関数の値は、例えば、第１電極部１２ａの仕事関数の値と、第２電極部１２ｂの仕事関数の値との間にあるが、第１電極部１２ａの仕事関数の値と第２電極部１２ｂの仕事関数の値との間に無くてもよい。例えば、ナノ粒子１４１の仕事関数の値は、３．０ｅＶ以上５．５ｅＶ以下の範囲とされる。これにより、中間部１４内にナノ粒子１４１がない場合に比較して、電気エネルギーの発生量を、さらに増加させることが可能となる。

ナノ粒子１４１の材料の例としては、金及び銀の少なくとも１つを選ぶことができる。なお、ナノ粒子１４１の材料には、金及び銀以外の導電性材料を選ぶことも可能である。

ナノ粒子１４１の粒子径は、例えば、２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。また、ナノ粒子１４１は、例えば、平均粒径（例えばＤ５０）３ｎｍ以上８ｎｍ以下の粒子径を有してもよい。平均粒径は、例えば粒度分布計測器を用いることで、測定することができる。粒度分布計測器としては、例えば、レーザー回折散乱法を用いた粒度分布計測器（例えばMicrotracBEL製Nanotrac WaveII-EX150等）を用いればよい。

ナノ粒子１４１は、その表面に、例えば絶縁膜１４１ａを有する。絶縁膜１４１ａの材料の例としては、絶縁性金属酸化物及び絶縁性有機化合物の少なくとも１つを選ぶことができる。絶縁性金属酸化物の例としては、例えば、シリコン酸化物及びアルミナ等を挙げることができる。絶縁性有機化合物の例としては、アルカンチオール（例えばドデカンチオール）等を挙げることができる。絶縁膜１４１ａの厚さは、例えば２０ｎｍ以下の有限値である。このような絶縁膜１４１ａをナノ粒子１４１の表面に設けておくと、電子ｅは、例えば、第１電極部１２ａとナノ粒子１４１との間、並びにナノ粒子１４１と第２電極部１２ｂとの間を、トンネル効果を利用して移動できる。このため、例えば、発電素子１の発電効率の向上が期待できる。

溶媒１４２には、例えば、沸点が６０℃以上の液体を用いることができる。このため、室温（例えば１５℃～３５℃）以上の環境下において、発電素子１を用いた場合であっても、溶媒１４２の気化を抑制することができる。これにより、溶媒１４２の気化に伴う発電素子１の劣化を抑制することができる。液体の例としては、有機溶媒及び水の少なくとも１つを選ぶことができる。有機溶媒の例としては、メタノール、エタノール、トルエン、キシレン、テトラデカン、及びアルカンチオール等を挙げることができる。なお、溶媒１４２は、電気的抵抗値が高く、絶縁性である液体がよい。

なお、中間部１４は、溶媒１４２を含まず、ナノ粒子１４１のみを含むようにしてもよい。中間部１４が、ナノ粒子１４１のみを含むことで、例えば、発電素子１を、高温環境下で用いる場合であっても、溶媒１４２の気化を考慮する必要が無い。これにより、高温環境下における発電素子１の劣化を抑制することが可能となる。また、中間部１４は、例えば溶媒１４２の代わりに、ナノ粒子１４１を支持する絶縁体を含んでもよい。

＜接触防止層１５＞
接触防止層１５は、図１（ａ）に示すように、一対の第１電極部１２ａ、第２電極部１２ｂ間に設けられる。接触防止層１５は、例えば第１接触防止層１５ａと第２接触防止層１５ｂとを有する。第１接触防止層１５ａは第１主面１２ａｆに接して設けられ、第２接触防止層１５ｂは第２主面１２ｂｆに接して設けられる。第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂは、いずれも第２方向Ｘにおいて支持部１３に接した状態で配置される。第１接触防止層１５ａは第１主面１２ａｆ全体を覆うように配置され、第２接触防止層１５ｂは第２主面１２ｂｆ全体を覆うように配置される。接触防止層１５を設けることで、ナノ粒子１４１が第１主面１２ａｆ及び第２主面１２ｂｆに接触することを防止することができる。また、接触防止層１５を設けることで、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂが溶媒１４２と離間するようにしてもよい。

なお、接触防止層１５は、例えば第２方向Ｘにおいて支持部１３と離間して配置されてもよい。また、接触防止層１５及び電極部１２は、第２方向Ｘにおいて何れも支持部１３と離間してもよい。接触防止層１５と、支持部１３とを離間させることで、例えば接触防止層１５の帯電状態を維持し易くすることができる。

更に、第２方向Ｘにおいて、電極部１２が支持部１３と離間し、接触防止層１５が電極部１２と支持部１３との間に設けられてもよい。即ち、第２方向Ｘにおいて、基板１１の一部が接触防止層１５と接してもよい。この場合、各主面１２ａｆ、１２ｂｆに加え、電極部１２の側面にナノ粒子１４１が接触することを防止することができる。

第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂは、絶縁性物質により形成される。具体的には、第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂは高分子化合物を含んで構成されてもよい。特に、高分子化合物としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリ（アクリル酸）、ポリ（アクリル酸エステル）、ポリ（メタクリル酸）、ポリ（メタクリル酸エステル）、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、及びそれらの共重合体、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリキノリン及びポリキノキサリン、並びに、これらの誘導体；芳香族アミン構造を主鎖又は側鎖に含む重合体等の導電性高分子が挙げられる。

第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂは、例えば数ｎｍから数百ｎｍ程度の厚みを有する。特に、第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂの厚みは、０．１ｎｍ以上５００ｎｍ以下であることが好ましい。第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂが０．１ｎｍ未満の場合、接触防止層の形成が難しい。また、第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂが５００ｎｍより大きい場合、ナノ粒子１４１－電極部１２間における電子の享受が難しい。従って、第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂが０．１ｎｍ～５００ｎｍであれば、第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとの間における電子の享受に与える影響を最小限に抑えることができる。

なお、第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂは、ポリマーブラシにより形成されてもよい。具体的には、図５（ａ）に示すように、第１接触防止層１５ａは第１主面１２ａｆ全体を覆うように設けられ、第２接触防止層１５ｂは第２主面１２ｂｆ全体を覆うように設けられる。第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂは、複数のポリマー鎖から形成される。各ポリマー鎖は、第１主面１２ａｆ及び第２主面１２ｂｆから第１方向Ｚに延びる。ポリマー鎖は、ナノ粒子１４１の第１主面１２ａｆ及び第２主面１２ｂｆへの侵入を許容しない程度の密度で配置される。

また、第１接触防止層１５ａの表面及び第２接触防止層１５ｂの表面は、ナノ粒子１４１の表面と同極に帯電してもよい。第１接触防止層１５ａの表面及び第２接触防止層１５ｂの表面が、ナノ粒子１４１の表面と同極に帯電しない場合、例えば第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂとナノ粒子１４１とが接触し易くなり、ナノ粒子１４１が第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂに付着する可能性が高くなる。

また、第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂは、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂよりも低い導電率を有してもよい。第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂが、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂ以上の導電率を有する場合、接触防止層１５を経由して電極部１２に電子が流れ易くなり得る。この際、接触防止層１５と電極部１２との接触抵抗の影響を受けるため、発電時における抵抗増大の要因となり得る。

また、第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂは、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂよりも低い熱伝導率を有してもよい。第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂは、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂ以上の熱伝導率を有する場合、第１接触防止層１５ａ又は第２接触防止層１５ｂを介して、電極部１２から中間部１４に熱エネルギーを伝達し易くなり得る。これにより、電極部１２において熱エネルギーにより得られる熱電子の発生効率を向上させることが難しくなる。

また、第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂは、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂよりも薄くてもよい。第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂは、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂ以上の厚さを有する場合、ナノ粒子１４１と電極部１２との間におけるトンネル効果が発生し難くなる。このため、電極部１２間における電子の享受に与える影響を最小限に抑えることが難しくなる。これにより、発電時における抵抗の低減を図り難い。

第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂは、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂよりもナノ粒子１４１が分散した溶媒１４２に対して高い濡れ性を有する。即ち、溶媒１４２は、第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂ上に広がり易く、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂに広がり難い。第１接触防止層１５ａ及び第２接触防止層１５ｂが、溶媒１４２に対して第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂよりも低い濡れ性を有する場合、接触防止層１５上に溶媒１４２が広がり難い傾向となり、電子享受の妨げとなる空隙が発生し得る。

なお、図１（ａ）には、第１主面１２ａｆ及び第２主面１２ｂｆに接触防止層１５が設けられる例を示したが、接触防止層１５は、第１主面１２ａｆ又は第２主面１２ｂｆのいずれか一方にのみ設けられてもよい。この場合、接触防止層１５が設けられていない第１電極部１２ａ又は第２電極部１２ｂが溶媒１４２と離間する。但し、第１主面１２ａｆ又は第２主面１２ｂｆの両方に接触防止層１５が設けられた場合の方が、何れか一方にのみ接触防止層１５が設けられた場合よりも発電効率の低下を抑制することができる。

また、図７（ａ）に示すように、第１接触防止層１５ａ又は第２接触防止層１５ｂは、第１主面１２ａｆ又は第２主面１２ｂｆ上で、第２方向Ｘにおいて異なる厚みを有するように形成されてもよい。また、図７（ｂ）に示すように、第１接触防止層１５ａは、第１主面１２ａｆ上で複数に分割されてもよく、第２接触防止層１５ｂは、第２主面１２ｂｆ上で複数に分割されてもよい。

＜発電素子１の動作＞
熱エネルギーが発電素子１に与えられると、第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとの間に電流が発生し、熱エネルギーが電気エネルギーに変換される。第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとの間に発生する電流量は、熱エネルギーに依存する他、第１電極部１２ａの仕事関数と、第２電極部１２ｂの仕事関数との差に依存する。

発生する電流量は、例えば、第１電極部１２ａと第２電極部１２ｂとの仕事関数差を大きくすること、電極間ギャップを小さくすること等により増加させることができる。

＜発電素子１の製造方法＞
次に、発電素子１の製造方法の一例を説明する。図３は、第１実施形態における発電素子１の製造方法の一例を示すフローチャートである。図４（ａ）～図４（ｆ）は、本実施形態における発電素子１の製造方法の一例を示す模式断面図である。

＜＜第１電極部形成工程Ｓ１１０＞＞
先ず、例えば図４（ａ）に示すように、第１基板１１ａの第１対向面１１ａｆ上に、第１主面１２ａｆを有する第１電極部１２ａを形成する（第１電極部形成工程Ｓ１１０）。第１電極部１２ａは、例えば第１方向Ｚから見て、四角形状に形成され、第１対向面１１ａｆ上に複数形成されてもよい。

＜＜第２電極部形成工程Ｓ１２０＞＞
次に、例えば図４（ｂ）に示すように、第１電極部１２ａとは異なる仕事関数を有し、第２主面１２ｂｆを有する第２電極部１２ｂを形成する（第２電極部形成工程Ｓ１２０）。第２電極部１２ｂは、第２基板１１ｂの第２対向面１１ｂｆ上に、第１電極部１２ａと離間して形成される。第２電極部１２ｂは、例えば第１方向Ｚから見て、四角形状に形成され、第２対向面１１ｂｆ上に複数形成されてもよい。

なお、第１電極部形成工程Ｓ１１０と、第２電極部形成工程Ｓ１２０とを実施する順番は、任意である。第１電極部形成工程Ｓ１１０及び第２電極部形成工程Ｓ１２０では、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いて、各電極部１２ａ、１２ｂを形成するほか、例えばスクリーン印刷法、インクジェット法、及びスプレー印刷法等を用いて形成してもよい。例えば、第１電極部１２ａとして白金が用いられ、第２電極部１２ｂとしてアルミニウムが用いられるほか、それぞれ上述した材料が用いられてもよい。

＜＜接触防止層形成工程Ｓ１３０＞＞
次に、第１主面１２ａｆ、及び第２主面１２ｂｆの少なくとも何れかに接して設けられ、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂとは異なる材料を含む接触防止層１５を形成する（接触防止層形成工程Ｓ１３０）。接触防止層形成工程Ｓ１３０は、例えば図４（ｃ）に示すように、第２主面１２ｂｆ上に第２接触防止層１５ｂを形成する。なお、図示は省略するが、例えば第１主面１２ａｆ上にも第１接触防止層１５ａが形成される。接触防止層１５は、例えば、スプレー、刷毛塗り、ディップコーティング、スピンコーティング、ロールコーティング、スクリーン印刷、蒸着、または表面開始原子移動ラジカル重合により形成される。

なお、接触防止層１５として、ポリマーブラシ等の高分子化合物を用いる場合、接触防止層形成工程Ｓ１３０は、例えば図５（ｂ）に示すように、第１主面１２ａｆ、及び第２主面１２ｂｆの少なくとも何れかに重合開始層１６を形成したあと、表面開始原子移動ラジカル重合などにより第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂ上にポリマーブラシを形成し接触防止層１５を形成してもよい。重合開始層１６として、電極部１２に結合可能な基と、ラジカル発生基とを有する化合物（以下ポリマーブラシ開始剤という。）が好ましく、例えば電極部１２に結合可能な基としては、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基等の反応性シリル基；チオール基；ジスルフィド基；リン酸基；等が挙げられる。ラジカル発生基としては、１－ブロモエチル基、１－メチル－１－ブロモエチル基、クロロエチル基等のハロゲン化アルキル基用いられる。重合開始層１６は、例えば電極部をポリマーブラシ開始剤を含む溶液に浸すことにより形成される。

＜＜支持部形成工程Ｓ１４０＞＞
次に、基板１１上に、支持部１３を形成する。例えば図４（ｄ）に示すように、第２対向面１１ｂｆ上に、支持部１３を形成する（支持部形成工程Ｓ１４０）。このとき、第２接触防止層１５ｂ上には、支持部１３に囲まれたスペース１４ｓが形成される。支持部１３は、例えば第１方向Ｚから見て、中空の四角形状に形成されていればよい。

支持部形成工程Ｓ１４０は、例えば第１電極部形成工程Ｓ１１０、第２電極部形成工程Ｓ１２０、接触防止層形成工程Ｓ１３０よりも前に実施してもよい。支持部形成工程Ｓ１４０では、例えばスパッタリング法又は蒸着法を用いた真空環境下で支持部１３を形成することができる。支持部１３として、例えばシリコン酸化膜やシリコン窒化膜等が用いられる。

＜＜積層工程Ｓ１５０＞＞
次に、例えば図４（ｅ）に示すように、第２対向面１１ｂｆ上に、支持部１３を介して第１基板１１ａを積層する（積層工程Ｓ１５０）。積層工程Ｓ１５０では、スペース１４ｓを介して、第１接触防止層１５ａと第２接触防止層１５ｂとが対向するように、第１基板１１ａが積層される。これにより、各接触防止層１５ａ、１５ｂ及び支持部１３に囲まれたギャップ部１４ａが形成される。

＜＜中間部形成工程Ｓ１６０＞＞
次に、中間部１４を形成する（中間部形成工程Ｓ１６０）。中間部形成工程Ｓ１６０では、例えば図４（ｆ）に示すように、第１接触防止層１５ａと第２接触防止層１５ｂとの間及び支持部１３の間に中間部１４が形成される。

中間部形成工程Ｓ１６０では、例えばインクジェット法を用いて、ナノ粒子１４１を分散させた溶媒１４２を含む中間部１４を、第１主面１２ａｆと第２主面１２ｂｆとの間に形成する。

上述した工程を経て、例えば第１封止部３１、及び第２封止部３２等を適宜形成し、本実施形態における発電素子１が形成される。なお、形成された発電素子１に、第１配線１０１及び第２配線１０２を接続し、更に第１配線１０１及び第２配線１０２に負荷Ｒを接続することで、本実施形態における発電装置１００を形成することができる。

本実施形態によれば、接触防止層１５は、第１主面１２ａｆと第２主面１２ｂｆの少なくとも何れかに設けられる。このため、ナノ粒子１４１と電極１２との接触が抑制され、ナノ粒子１４１が電極１２に付着する可能性を低減することができ、ナノ粒子１４１が溶媒１４２に分散される状態を保つことができる。これにより、発電効率の低下を抑制することが可能となる。

また、本実施形態によれば、接触防止層１５は、高分子化合物を含む。このため、接触防止層１５の表面を任意に設計することができる。これにより、ナノ粒子１４１の粒径等の特徴に適した接触防止層１５を設けることが可能となる。

本実施形態によれば、接触防止層１５は、ポリマーブラシからなる。このため、接触防止層１５にナノ粒子１４１の侵入を抑制した状態で、溶媒１４２を浸透させ易くすることができる。このため、電極１２間のギャップ内において、電子享受の妨げとなる空隙の発生を抑制することができるとともに、ナノ粒子１４１が電極１２に付着する可能性を低減することができる。これにより、発電効率の向上を図ることが可能となる。

また、本実施形態によれば、接触防止層１５の表面は、ナノ粒子１４１の表面と同極に帯電する。このため、接触防止層１５と、ナノ粒子１４１との接触を抑制することができ、ナノ粒子１４１が接触防止層１５に付着することを抑制することができる。これにより、ナノ粒子１４１の分散性低下に伴う発電効率の低下を抑制することが可能となる。

また、本実施形態によれば、接触防止層１５は、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂよりもナノ粒子１４１が分散した溶媒１４２に対して高い濡れ性を有する。このため、電極間のギャップ内において、電子享受の妨げとなる空隙の発生を抑制することができるとともに、ナノ粒子１４１が電極に付着する可能性を低減することができる。これにより、発電効率の向上を図ることが可能となる。

また、本実施形態によれば、接触防止層１５は、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂよりも低い導電率を有する。この場合、ナノ粒子１４１と第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂとの間における電子の享受が、接触防止層１５を経由せずにトンネル効果によって優先的に行われることが期待できる。このため、電子の享受が接触防止層１５を経由した場合に比べて、接触防止層１５と第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂとの接触抵抗の影響が抑制される。これにより、発電時における抵抗の低減を図ることが可能となる。

また、本実施形態によれば、接触防止層１５は、第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂよりも低い熱伝導率を有する。このため、中間部に比べて電極に熱エネルギーを保持し易くなる。これにより、熱エネルギーにより得られる熱電子の発生効率を向上させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、接触防止層１５が設けられた第１電極部１２ａ及び第２電極部１２ｂの少なくとも何れかは、溶媒１４２と離間する。このため、ナノ粒子１４１が電極に接触及び付着することを防止することができる。これにより、発電効率の低下を容易に抑制することができる。

また、本実施形態によれば、接触防止層１５は、０．１ｎｍ～５００ｎｍの厚みを有する。このため、電極間における電子の享受に与える影響を最小限に抑えることができる。これにより、発電時における抵抗の低減を図ることができる。

（第２実施形態：電子機器５００）
＜電子機器５００＞
上述した発電素子１及び発電装置１００は、例えば電子機器に搭載することが可能である。以下、電子機器の実施形態のいくつかを説明する。

図６（ａ）～図６（ｄ）は、発電素子１を備えた電子機器５００の例を示す模式ブロック図である。図６（ｅ）～図６（ｈ）は、発電素子１を含む発電装置１００を備えた電子機器５００の例を示す模式ブロック図である。

図６（ａ）に示すように、電子機器５００（エレクトリックプロダクト）は、電子部品５０１（エレクトロニックコンポーネント）と、主電源５０２と、補助電源５０３と、を備えている。電子機器５００及び電子部品５０１のそれぞれは、電気的な機器(エレクトリカルデバイス)である。

電子部品５０１は、主電源５０２を電源に用いて駆動される。電子部品５０１の例としては、例えば、ＣＰＵ、モーター、センサ端末、及び照明等を挙げることができる。電子部品５０１が、例えばＣＰＵである場合、電子機器５００には、内蔵されたマスター（ＣＰＵ）によって制御可能な電子機器が含まれる。電子部品５０１が、例えば、モーター、センサ端末、及び照明等の少なくとも１つを含む場合、電子機器５００には、外部にあるマスター、あるいは人によって制御可能な電子機器が含まれる。

主電源５０２は、例えば電池である。電池には、充電可能な電池も含まれる。主電源５０２のプラス端子（＋）は、電子部品５０１のＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）と電気的に接続される。主電源５０２のマイナス端子（－）は、電子部品５０１のＧＮＤ端子（ＧＮＤ）と電気的に接続される。

補助電源５０３は、発電素子１である。発電素子１は、上述した発電素子１の少なくとも１つを含む。発電素子１のアノード（例えば第１電極部１２ａ）は、電子部品５０１のＧＮＤ端子（ＧＮＤ）、又は主電源５０２のマイナス端子（－）、又はＧＮＤ端子（ＧＮＤ）とマイナス端子（－）とを接続する配線と、電気的に接続される。発電素子１のカソード（例えば第２電極部１２ｂ）は、電子部品５０１のＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）、又は主電源５０２のプラス端子（＋）、又はＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）とプラス端子（＋）とを接続する配線と、電気的に接続される。電子機器５００において、補助電源５０３は、例えば主電源５０２と併用され、主電源５０２をアシストするための電源や、主電源５０２の容量が切れた場合、主電源５０２をバックアップするための電源として使うことができる。主電源５０２が充電可能な電池である場合には、補助電源５０３は、さらに、電池を充電するための電源としても使うことができる。

図６（ｂ）に示すように、主電源５０２は、発電素子１とされてもよい。発電素子１のアノードは、電子部品５０１のＧＮＤ端子（ＧＮＤ）と電気的に接続される。発電素子１のカソードは、電子部品５０１のＶｃｃ端子（Ｖｃｃ）と電気的に接続される。図６（ｂ）に示す電子機器５００は、主電源５０２として使用される発電素子１と、発電素子１を用いて駆動されることが可能な電子部品５０１と、を備えている。発電素子１は、独立した電源（例えばオフグリッド電源）である。このため、電子機器５００は、例えば自立型（スタンドアローン型）にできる。しかも、発電素子１は、環境発電型（エナジーハーベスト型）である。図６（ｂ）に示す電子機器５００は、電池の交換が不要である。

図６（ｃ）に示すように、電子部品５０１が発電素子１を備えてもよい。発電素子１のアノードは、例えば、回路基板（図示は省略する）のＧＮＤ配線と電気的に接続される。発電素子１のカソードは、例えば、回路基板（図示は省略する）のＶｃｃ配線と電気的に接続される。この場合、発電素子１は、電子部品５０１の、例えば補助電源５０３として使うことができる。

図６（ｄ）に示すように、電子部品５０１が発電素子１を備えている場合、発電素子１は、電子部品５０１の、例えば主電源５０２として使うことができる。

図６（ｅ）～図６（ｈ）のそれぞれに示すように、電子機器５００は、発電装置１００を備えてもよい。発電装置１００は、電気エネルギーの源として発電素子１を含む。

図６（ｄ）に示した実施形態は、電子部品５０１が主電源５０２として使用される発電素子１を備えている。同様に、図６（ｈ）に示した実施形態は、電子部品５０１が主電源として使用される発電装置１００を備えている。これらの実施形態では、電子部品５０１が、独立した電源を持つ。このため、電子部品５０１を、例えば自立型とすることができる。自立型の電子部品５０１は、例えば、複数の電子部品を含み、かつ、少なくとも１つの電子部品が別の電子部品と離れているような電子機器に有効に用いることができる。そのような電子機器５００の例は、センサである。センサは、センサ端末（スレーブ）と、センサ端末から離れたコントローラ（マスター）と、を備えている。センサ端末及びコントローラのそれぞれは、電子部品５０１である。センサ端末が、発電素子１又は発電装置１００を備えていれば、自立型のセンサ端末となり、有線での電力供給の必要がない。発電素子１又は発電装置１００は環境発電型であるので、電池の交換も不要である。センサ端末は、電子機器５００の１つと見なすこともできる。電子機器５００と見なされるセンサ端末には、センサのセンサ端末に加えて、例えば、ＩｏＴワイヤレスタグ等が、さらに含まれる。

図６（ａ）～図６（ｈ）のそれぞれに示した実施形態において共通することは、電子機器５００は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子１と、発電素子１を電源に用いて駆動されることが可能な電子部品５０１と、を含むことである。

電子機器５００は、独立した電源を備えた自律型（オートノマス型）であってもよい。自律型の電子機器の例は、例えばロボット等を挙げることができる。さらに、発電素子１又は発電装置１００を備えた電子部品５０１は、独立した電源を備えた自律型であってもよい。自律型の電子部品の例は、例えば可動センサ端末等を挙げることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ ：発電素子
１１ ：基板
１１ａ ：第１基板
１１ａｆ ：第１対向面
１１ｂ ：第２基板
１１ｂｆ ：第２対向面
１２ａ ：第１電極部
１２ａｆ ：第１主面
１２ｂ ：第２電極部
１２ｂｆ ：第２主面
１３ ：支持部
１４ ：中間部
１５ ：接触防止層
１５ａ ：第１接触防止層
１５ｂ ：第２接触防止層
１６ ：重合開始層
１４０ ：ギャップ部
１４１ ：ナノ粒子
１４２ ：溶媒
３１ ：第１封止部
３２ ：第２封止部
１００ ：発電装置
１０１ ：第１配線
１０２ ：第２配線
Ｇ ：ギャップ
Ｒ ：負荷
Ｓ１１０ ：第１電極部形成工程
Ｓ１２０ ：第２電極部形成工程
Ｓ１３０ ：接触防止層形成工程
Ｓ１４０ ：支持部形成工程
Ｓ１５０ ：積層工程
Ｓ１６０ ：中間部形成工程
Ｚ ：第１方向
Ｘ ：第２方向
Ｙ ：第３方向

Claims (12)

1. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子であって、
   第１主面を有する第１電極部と、
   前記第１電極部とは異なる仕事関数を有し、第２主面を有する第２電極部と、
   前記第１主面と前記第２主面との間に設けられ、ナノ粒子を分散させた溶媒を含む中間部と、
   前記第１主面、及び前記第２主面の少なくとも何れかに接して設けられ、前記第１電極部及び前記第２電極部とは異なる材料を含む接触防止層と、
   を備えること
   を特徴とする発電素子。
2. 前記接触防止層は、高分子化合物を含むこと
   を特徴とする請求項１記載の発電素子。
3. 前記接触防止層は、ポリマーブラシからなること
   を特徴とする請求項１又は２記載の発電素子。
4. 前記接触防止層の表面は、前記ナノ粒子の表面と同極に帯電すること
   を特徴とする請求項１～３のうち何れか１記載の発電素子。
5. 前記接触防止層は、前記第１電極部及び前記第２電極部よりも前記ナノ粒子を分散させた溶媒に対して高い濡れ性を有すること
   を特徴とする請求項４記載の発電素子。
6. 前記接触防止層は、前記第１電極部及び前記第２電極部よりも低い導電率を有すること
   を特徴とする請求項１記載の発電素子。
7. 前記接触防止層は、前記第１電極部及び前記第２電極部よりも低い熱伝導率を有すること
   を特徴とする請求項１記載の発電素子。
8. 前記接触防止層が設けられた前記第１主面及び前記第２主面の少なくとも何れかは、前記溶媒と離間すること
   を特徴とする請求項１記載の発電素子。
9. 前記接触防止層は、０．１ｎｍ～５００ｎｍの厚みを有すること
   を特徴とする請求項１記載の発電素子。
10. 請求項１記載の発電素子と、
    前記第１電極部と電気的に接続された第１配線と、
    前記第２電極部と電気的に接続された第２配線と、
    を備えることを特徴とする発電装置。
11. 請求項１記載の発電素子と、
    前記発電素子を電源に用いて駆動させることが可能な電子部品と、
    を備えることを特徴とする電子機器。
12. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子の製造方法であって、
    第１主面を有する第１電極部を形成する第１電極部形成工程と、
    前記第１電極部とは異なる仕事関数を有し、第２主面を有する第２電極部を形成する第２電極形成工程と、
    前記第１主面、及び前記第２主面の少なくとも何れかに接して設けられ、前記第１電極部及び前記第２電極部とは異なる材料を含む接触防止層を形成する接触防止層形成工程と、
    ナノ粒子を分散させた溶媒を含む中間部を、前記第１主面と前記第２主面との間に形成する中間部形成工程と、
    を有すること
    を特徴とする発電素子の製造方法。

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