JP2023040688A - 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器 - Google Patents

発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器 Download PDF

Info

Publication number
JP2023040688A
JP2023040688A JP2021147809A JP2021147809A JP2023040688A JP 2023040688 A JP2023040688 A JP 2023040688A JP 2021147809 A JP2021147809 A JP 2021147809A JP 2021147809 A JP2021147809 A JP 2021147809A JP 2023040688 A JP2023040688 A JP 2023040688A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
power generation
insulating layer
generation element
intermediate portion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2021147809A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7011361B1 (ja
Inventor
博史 後藤
Hiroshi Goto
稔 坂田
Minoru Sakata
拓夫 安田
Takuo Yasuda
ラーシュ マティアス アンダーソン
Lars Mattias Anderson
誠司 岡田
Seiji Okada
貴宏 中村
Takahiro Nakamura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GCE Institute Co Ltd
Original Assignee
GCE Institute Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GCE Institute Co Ltd filed Critical GCE Institute Co Ltd
Priority to JP2021147809A priority Critical patent/JP7011361B1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7011361B1 publication Critical patent/JP7011361B1/ja
Priority to EP22867420.6A priority patent/EP4401537A1/en
Priority to KR1020247011171A priority patent/KR20240054352A/ko
Priority to KR1020247011169A priority patent/KR20240054350A/ko
Priority to KR1020247011170A priority patent/KR20240054351A/ko
Priority to EP22867422.2A priority patent/EP4401298A1/en
Priority to CA3231352A priority patent/CA3231352A1/en
Priority to CA3231359A priority patent/CA3231359A1/en
Priority to CA3231369A priority patent/CA3231369A1/en
Priority to PCT/JP2022/033830 priority patent/WO2023038102A1/ja
Priority to PCT/JP2022/033829 priority patent/WO2023038101A1/ja
Priority to PCT/JP2022/033832 priority patent/WO2023038104A1/ja
Priority to PCT/JP2022/033827 priority patent/WO2023038099A1/ja
Priority to PCT/JP2022/033833 priority patent/WO2023038105A1/ja
Priority to PCT/JP2022/033836 priority patent/WO2023038108A1/ja
Priority to PCT/JP2022/033835 priority patent/WO2023038107A1/ja
Priority to KR1020247011172A priority patent/KR20240055064A/ko
Priority to PCT/JP2022/033828 priority patent/WO2023038100A1/ja
Priority to PCT/JP2022/033834 priority patent/WO2023038106A1/ja
Priority to PCT/JP2022/033837 priority patent/WO2023038109A1/ja
Priority to EP22867424.8A priority patent/EP4401538A1/en
Priority to PCT/JP2022/033831 priority patent/WO2023038103A1/ja
Priority to EP22867430.5A priority patent/EP4401299A1/en
Priority to PCT/JP2022/033838 priority patent/WO2023038110A1/ja
Priority to CN202280061442.XA priority patent/CN117981497A/zh
Priority to CA3231334A priority patent/CA3231334A1/en
Publication of JP2023040688A publication Critical patent/JP2023040688A/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N15/00Thermoelectric devices without a junction of dissimilar materials; Thermomagnetic devices, e.g. using the Nernst-Ettingshausen effect
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N19/00Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one thermoelectric or thermomagnetic element covered by groups H10N10/00 - H10N15/00

Landscapes

  • Photovoltaic Devices (AREA)
  • Hybrid Cells (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

Figure 2023040688000001
【課題】発電量の安定化を図ることができる発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器を提供する。
【解決手段】熱エネルギーを電気エネルギーに変換する際、電極間の温度差を不要とする発電素子の製造方法であって、第1電極11を形成する第1電極形成工程と、前記第1電極11の上に、固体の絶縁層を含む中間部14を形成する中間部形成工程と、前記絶縁層の上に、前記第1電極11とは異なる仕事関数を有する第2電極12を形成する第2電極形成工程と、を備え、前記中間部14は、前記絶縁層に分散された状態で固定されたナノ粒子を含むことを特徴とする。
【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際、電極間の温度差を不要とする発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器に関する。
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、電極間の温度差を不要とした発電素子に関し、例えば特許文献1に開示された発電素子等が提案されている。このような発電素子は、電極間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、フェムト秒パルスレーザーを用いて溶媒又は有機溶媒に分散されたナノ粒子を生成する生成工程と、第1基板に、第1電極部を形成する第1電極部形成工程と、第2基板に、第2電極部を形成する第2電極部形成工程と、前記第1電極部と前記第2電極部との間に前記溶媒又は前記有機溶媒を挟んだ状態で前記第1基板と前記第2基板とを接合する接合工程と、を備える発電素子の製造方法等が開示されている。
特許第6781437号公報
ここで、特許文献1に開示された発電素子のように、ナノ粒子を分散させた溶媒を電極間に設けた場合、経時に伴いナノ粒子が一方の電極側に偏在する恐れがある。このため、電極間における電子の移動量が減少し、安定した発電量を得られない懸念が挙げられる。
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、発電量の安定化を図ることができる発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器を提供することにある。
第1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際、電極間の温度差を不要とする発電素子の製造方法であって、第1電極を形成する第1電極形成工程と、前記第1電極の上に、固体の絶縁層を含む中間部を形成する中間部形成工程と、前記絶縁層の上に、前記第1電極とは異なる仕事関数を有する第2電極を形成する第2電極形成工程と、を備え、前記中間部は、前記絶縁層に分散された状態で固定されたナノ粒子を含むことを特徴とする。
第2発明に係る発電素子の製造方法は、第1発明において、前記第2電極形成工程のあと、前記第1電極、前記中間部、及び前記第2電極と接する封止材を形成する封止材形成工程をさらに備えることを特徴とする。
第3発明に係る発電素子の製造方法は、第1発明において、前記第2電極形成工程は、前記絶縁層の表面に、減圧環境下で前記第2電極を形成し、前記第1電極の仕事関数は、前記第2電極の仕事関数よりも高いことを特徴とする。
第4発明に係る発電素子の製造方法は、第1発明において、前記第2電極形成工程は、予め基板の上に設けられた前記第2電極の表面と、前記絶縁層の表面とを当接させることを含むことを特徴とする。
第5発明に係る発電素子の製造方法は、第1発明において、前記絶縁層は、有機高分子化合物を含むことを特徴とする。
第6発明に係る発電素子は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する際、電極間の温度差を不要とする発電素子であって、第1電極と、前記第1電極の上に設けられ、固体の絶縁層を含む中間部と、前記絶縁層の上に設けられ、前記第1電極とは異なる仕事関数を有する第2電極と、を備え、前記中間部は、前記絶縁層に分散された状態で固定されたナノ粒子を含むことを特徴とする。
第7発明に係る発電素子は、第6発明において、前記ナノ粒子は、磁性体を除く金属酸化物を含むことを特徴とする。
第8発明に係る発電装置は、第6発明における発電素子と、前記第1電極と電気的に接続された第1配線と、前記第2電極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。
第9発明に係る電子機器は、第6発明における発電素子と、前記発電素子を電源に用いて駆動する電子部品とを備えることを特徴とする。
第1発明~第5発明によれば、中間部形成工程は、第1電極の上に、固体の絶縁層を含む中間部を形成し、中間部は、絶縁層に分散された状態で固定されたナノ粒子を含む。即ち、電極間におけるナノ粒子の移動が抑制される。このため、経時に伴いナノ粒子が一方の電極側に偏在し、電子の移動量が減少することを抑制することができる。これにより、発電量の安定化を図ることが可能となる。
また、第1発明~第5発明によれば、中間部形成工程は、第1電極の上に、固体の絶縁層を含む中間部を形成する。また、第2電極形成工程は、絶縁層の上に、第1電極とは異なる仕事関数を有する第2電極を形成する。このため、絶縁層の代わりに溶媒等を用いた場合に比べて、電極間の距離(ギャップ)を維持するための支持部等を設ける必要がなく、支持部の形成精度に起因するギャップのバラつきを除くことができる。これにより、発電量の増加を図ることが可能となる。
特に、第2発明によれば、封止材形成工程は、第2電極形成工程のあと、第1電極、中間部、及び第2電極と接する封止材を形成する。このため、外部環境に起因する絶縁層及びナノ粒子の劣化を抑制することができる。これにより、耐久性の向上を図ることが可能となる。
特に第3発明によれば、第2電極形成工程は、絶縁層の表面に、減圧環境下で第2電極を形成する。このため、第2電極の仕事関数の変動を抑制することができる。これにより、発電量のさらなる安定化を図ることが可能となる。
特に、第4発明によれば、第2電極形成工程は、予め基板の上に設けられた第2電極の表面と、絶縁層の表面とを当接させることを含む。このため、絶縁層の表面に直接第2電極を形成する場合に比べて、絶縁層の表面状態に起因する第2電極の表面状態のバラつきを抑制することができる。これにより、発電量の向上を図ることが可能となる。
特に、第5発明によれば、絶縁層は、有機高分子化合物を含む。このため、絶縁層をフレキシブルに形成できる。これにより、用途に応じた形状を有する発電素子を形成することが可能となる。
第6発明、第7発明によれば、中間部は、第1電極の上に設けられ、固体の絶縁層と、絶縁層に分散された状態で固定されたナノ粒子とを含む。即ち、電極間におけるナノ粒子の移動が抑制される。このため、経時に伴いナノ粒子が一方の電極側に偏在し、電子の移動量が減少することを抑制することができる。これにより、発電量の安定化を図ることが可能となる。
また、第6発明、第7発明によれば、中間部は、第1電極の上に設けられ、固体の絶縁層を含む。また、第2電極は、絶縁層の上に設けられ、第1電極とは異なる仕事関数を有する。このため、絶縁層の代わりに溶媒等を用いた場合に比べて、電極間の距離(ギャップ)を維持するための支持部等を設ける必要がなく、支持部等の形成精度に起因するギャップのバラつきを除くことができる。これにより、発電量の向上を図ることが可能となる。
特に、第7発明によれば、ナノ粒子は、磁性体を除く金属酸化物を含む。このため、外部環境に起因する磁場の影響を受けずに、経時に伴う発電量の低下を抑制することが可能となる。
特に、第8発明によれば、発電装置は、第6発明における発電素子を備える。このため、発電量の安定化を図る発電装置の実現が可能となる。
特に、第9発明によれば、電子機器は、第6発明における発電素子を備える。このため、発電量の安定化を図る電子機器の実現が可能となる。
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)におけるA-Aに沿った模式断面図である。 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(d)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、及び発電装置の第1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、及び発電装置の第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。
以下、本発明の実施形態としての発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器の一例について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において、各電極が積層される高さ方向を第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。
(実施形態:発電素子1、発電装置100)
図1は、本実施形態における発電素子1、及び発電装置100の一例を示す模式図である。図1(a)は、本実施形態における発電素子1、及び発電装置100の一例を示す模式断面図であり、図1(b)は、図1(a)におけるA-Aに沿った模式断面図である。
(発電装置100)
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から発生し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、例えば電気的な機器を示す。負荷Rは、例えば発電装置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、及び環境温度等が挙げられる。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、上記モバイル機器や上記自立型センサ端末等の内部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り得る。
発電素子1は、例えば図1(a)に示すように、第1電極11と、第2電極12と、中間部14とを備える。発電素子1は、例えば第1基板15、及び第2基板16の少なくとも何れかを備えてもよい。
第1電極11及び第2電極12は、互いに対向して設けられる。第1電極11及び第2電極12は、それぞれ異なる仕事関数を有する。中間部14は、例えば図2に示すように、第1電極11と、第2電極12との間(ギャップG)を含む空間140に設けられる。
中間部14は、ナノ粒子141と、固体の絶縁層142とを含む。ナノ粒子141は、絶縁層142に分散された状態で固定される。この場合、ギャップGにおけるナノ粒子141の移動が抑制される。このため、経時に伴いナノ粒子141が一方の電極11、12側に偏在し、電子の移動量が減少することを抑制することができる。これにより、発電量の安定化を図ることが可能となる。
中間部14は、第1電極11の上に設けられる。また、第2電極12は、絶縁層142の上に設けられる。ここで、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する際、電極間の温度差を不要とする発電素子1では、第2方向X及び第3方向Yに沿った面におけるギャップGのバラつきを抑制することで、発電量の増加を図ることができる。この点、中間部として溶媒等の液体を用いる場合、ギャップGを維持するための支持部等を設ける必要がある。しかしながら、支持部等の形成に伴い、上記ギャップGのバラつきを大きくし得ることが懸念されていた。これに対し、本実施形態における発電素子1では、第2電極12は、絶縁層142の上に設けられるため、ギャップGを維持するための支持部等を設ける必要がなく、支持部等の形成精度に起因するギャップのバラつきを除くことができる。これにより、発電量の増加を図ることが可能となる。
また、ギャップを維持するための支持部等を設ける場合、支持部にナノ粒子141が接触し、支持部周辺に凝集する懸念が挙げられる。これに対し、本実施形態における発電素子1では、支持部に起因してナノ粒子141が凝集する状態を排除することができる。これにより、安定した発電量を維持することが可能となる。
以下、各構成についての詳細を説明する。
<第1電極11、第2電極12>
第1電極11及び第2電極12は、例えば図1(a)に示すように、第1方向Zに離間する。各電極11、12は、例えば第2方向X及び第3方向Yに延在し、複数設けられてもよい。例えば1つの第2電極12は、複数の第1電極11とそれぞれ異なる位置で対向して設けられてもよい。また、例えば1つの第1電極11は、複数の第2電極12とそれぞれ異なる位置で対向して設けられてもよい。
第1電極11及び第2電極12の材料として、導電性を有する材料が用いられる。第1電極11及び第2電極12の材料として、例えばそれぞれ異なる仕事関数を有する材料が用いられる。なお、各電極11、12に同一の材料を用いてもよく、この場合、それぞれ異なる仕事関数を有していればよい。
各電極11、12の材料として、例えば鉄、アルミニウム、銅等の単一元素からなる材料が用いられるほか、例えば2種類以上の元素からなる合金の材料が用いられてもよい。各電極11、12の材料として、例えば非金属導電物が用いられてもよい。非金属導電物の例としては、シリコン(Si:例えばp型Si、あるいはn型Si)、及びグラフェン等のカーボン系材料等を挙げることができる。
第1電極11及び第2電極12の第1方向Zに沿った厚さは、例えば4nm以上1μm以下である。第1電極11及び第2電極12の第1方向Zに沿った厚さは、例えば4nm以上50nm以下でもよい。
第1電極11と、第2電極12との間の距離を示すギャップGは、絶縁層142の厚さを変更することで任意に設定することができる。例えばギャップGを狭くすることで、各電極11、12の間に発生する電界を大きくすることができるため、発電素子1の発電量を増加させることができる。また、例えばギャップGを狭くすることで、発電素子1の第1方向Zに沿った厚さを薄くすることができる。
ギャップGは、例えば500μm以下の有限値である。ギャップGは、例えば10nm以上1μm以下である。例えばギャップGが200nm以下の場合、第2方向X及び第3方向Yに沿った面におけるギャップGのバラつきに起因する発電量の低下につながり得る。また、ギャップGが1μmよりも大きい場合、各電極11、12の間に発生する電界が弱まる可能性がある。これらのため、ギャップGは、200nmよりも大きく、1μm以下であることが好ましい。
<中間部14>
中間部14は、例えば図1(b)に示すように、第2方向X及び第3方向Yに沿った平面に延在する。中間部14は、各電極11、12の間に形成された空間140内に設けられる。中間部14は、各電極11、12の互いに対向する主面に接するほか、例えば各電極11、12の側面に接してもよい。
ナノ粒子141は、絶縁層142に分散され、例えば一部が絶縁層142から露出してもよい。ナノ粒子141の粒子径は、例えばギャップGよりも小さい。ナノ粒子141の粒子径は、例えばギャップGの1/10以下の有限値とされる。ナノ粒子141の粒子径を、ギャップGの1/10以下とすると、空間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を生成する際、作業性を向上させることが可能となる。
ここで、「ナノ粒子」とは、複数の粒子を含んだものを示す。ナノ粒子141は、例えば2nm以上100nm以下の粒子径を有する粒子を含む。ナノ粒子141は、例えば、メディアン径(中央径:D50)が3nm以上8nm以下の粒子径を有する粒子を含んでもよいほか、例えば平均粒径が3nm以上8nm以下の粒子径を有する粒子を含んでもよい。メディアン径又は平均粒径は、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、動的光散乱法を用いた粒度分布計測器(例えばMalvern Panalytical 製ゼータサイザーUltra等)を用いればよい。
ナノ粒子141は、例えば導電物を含み、用途に応じて任意の材料が用いられる。ナノ粒子141は、1種類の材料を含むほか、用途に応じて複数の材料を含んでもよい。ナノ粒子141の仕事関数の値は、例えば、第1電極11の仕事関数の値と、第2電極12の仕事関数の値との間にあるほか、例えば第1電極11の仕事関数の値と、第2電極12の仕事関数の値との間以外であってもよく、任意である。
ナノ粒子141は、例えば金属を含む。ナノ粒子141として、例えば金、銀等の1種類の材料を含有する粒子のほか、例えば2種類以上の材料を含有した合金の粒子が用いられてもよい。
ナノ粒子141は、例えば金属酸化物を含む。金属酸化物を含むナノ粒子141として、例えばジルコニア(ZrO)、チタニア(TiO)、シリカ(SiO)、アルミナ(Al)、酸化鉄(Fe、Fe)、酸化銅(CuO)、酸化亜鉛(ZnO)、イットリア(Y)、酸化ニオブ(Nb)、酸化モリブデン(MoO)、酸化インジウム(In)、酸化スズ(SnO)、酸化タンタル(Ta)、酸化タングステン(WO)、酸化鉛(PbO)、酸化ビスマス(Bi)、セリア(CeO)、酸化アンチモン(Sb、Sb)などの、金属及びSiからなる群より選ばれる少なくとも何れか1つの元素の金属酸化物が用いられる。ナノ粒子141は、例えば誘電体を含んでもよい。
ナノ粒子141は、例えば磁性体を除く金属酸化物を含んでもよい。例えばナノ粒子141が、磁性体を示す金属酸化物を含む場合、発電素子1の設置された環境に起因して発生する磁場により、ナノ粒子141の移動が制限され得る。このため、ナノ粒子141は、磁性体を除く金属酸化物を含むことで、外部環境に起因する磁場の影響を受けずに、経時に伴う発電量の低下を抑制することが可能となる。
ナノ粒子141は、例えば被膜141aを表面に含む。被膜141aの厚さは、例えば20nm以下の有限値である。このような被膜141aをナノ粒子141の表面に設けることで、例えば絶縁層142に分散させる際の凝集を抑制することができる。また、例えば電子が、第1電極11とナノ粒子141との間、複数のナノ粒子141の間、及び第2電極12とナノ粒子141との間を、トンネル効果等を利用して移動する可能性を高めることが可能となる。
被膜141aとして、例えばチオール基又はジスルフィド基を有する材料が用いられる。チオール基を有する材料として、例えばドデカンチオール等のアルカンチオールが用いられる。ジスルフィド基を有する材料として、例えばアルカンジスルフィド等が用いられる。
絶縁層142は、各電極11、12の間に設けられ、例えば各電極11、12に接する。絶縁層142の厚さは、例えば500μm以下の有限値である。絶縁層142の厚さは、上述したギャップGの値やバラつきに影響する。このため、例えば絶縁層142の厚さが200nm以下の場合、第2方向X及び第3方向Yに沿った面におけるギャップGのバラつきに起因する発電量の低下につながり得る。また、絶縁層142の厚さが1μmよりも大きい場合、各電極11、12の間に発生する電界が弱まる可能性がある。これらのため、絶縁層142の厚さは、200nmよりも大きく、1μm以下であることが好ましい。
絶縁層142は、例えば1種類の材料を含むほか、用途に応じて複数の材料を含んでもよい。絶縁層142は、例えば異なる材料を含む複数の層を含み、各層を積層した構成を含んでもよい。絶縁層142が複数の層を含む場合、例えば各層にはそれぞれ異なる材料を含むナノ粒子141が分散されてもよい。
絶縁層142は、絶縁性を有する。絶縁層142に用いられる材料は、ナノ粒子141を分散した状態で固定できる絶縁性材料であれば、任意であるが、有機高分子化合物が好ましい。絶縁層142が有機高分子化合物を含む場合、絶縁層142をフレキシブルに形成できるため、湾曲や屈曲等の用途に応じた形状を有する発電素子1を形成することができる。
有機高分子化合物としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ(メタ)アクリレート、ラジカル重合系の光または熱硬化性樹脂、光カチオン重合系の光または熱硬化性樹脂、あるいはエポキシ樹脂、アクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ノボラック樹脂、ポリフッ化ビニリデンなどを用いることができる。
なお、例えば絶縁層142として、無機物質が用いられてもよい。無機物質として、例えばゼオライトや珪藻土等の多孔無機物質のほか、籠状分子等が挙げられる。
<第1基板15、第2基板16>
第1基板15及び第2基板16は、例えば図1(a)に示すように、各電極11、12及び中間部14を挟み、第1方向Zに離間して設けられる。第1基板15は、例えば第1電極11と接し、第2電極12と離間する。第1基板15は、第1電極11を固定する。第2基板16は、第2電極12と接し、第1電極11と離間する。第2基板16は、第2電極12を固定する。
各基板15、16の第1方向Zに沿った厚さは、例えば10μm以上2mm以下である。各基板15、16の厚さは、任意に設定することができる。各基板15、16の形状は、例えば正方形や長方形の四角形のほか、円盤状等でもよく、用途に応じて任意に設定することができる。
各基板15、16として、例えば絶縁性を有する板状の部材を用いることができ、例えばシリコン、石英、パイレックス(登録商標)等の公知の部材を用いることができる。各基板15、16は、例えばフィルム状の部材が用いられてもよく、例えばPET(polyethylene terephthalate)、PC(polycarbonate)、及びポリイミド等の公知のフィルム状部材が用いられてもよい。
各基板15、16として、例えば導電性を有する部材を用いることができ、例えば鉄、アルミニウム、銅、又はアルミニウムと銅との合金等を挙げることができる。また、各基板15、16としては、例えばSi、GaN等の導電性を有する半導体の他、導電性高分子等の部材を用いてもよい。各基板15、16に導電性を有する部材を用いる場合、各電極11、12に接続するための配線が不要となる。
例えば、第1基板15が半導体の場合、第1電極11と接する縮退部を有してもよい。この場合、縮退部を有しない場合に比べて、第1電極11と第1基板15との間における接触抵抗を低減させることができる。また、第1基板15は、第1電極11と接する面とは異なる表面に、縮退部を有してもよい。この場合、第1基板15と電気的に接続される配線(例えば第1配線101)との接触抵抗を低減させることができる。
例えば図1(a)に示す発電素子1を複数用いて積層する場合、第1基板15及び第2基板16として、半導体を用いてもよい。この場合、各発電素子1の積層に伴い接する各基板15、16の接触面に縮退部を設けることで、接触抵抗を低減させることができる。
上述した縮退部は、例えばn型のドーパントを高濃度に半導体にイオン注入することや、n型のドーパントを含むガラスなどの材料を半導体にコーティングし、コーティング後に熱処理を行うことによって生成される。
なお、半導体の第1基板15にドープされる不純物として、n型であればP、As、Sb等、p型であればB、Ba、Al等の公知の不純物が挙げられる。また、縮退部の不純物の濃度は、例えば、1×1019イオン/cmであれば、電子を効率よく放出させることができる。
例えば、第1基板15が半導体の場合、第1基板15の比抵抗値は、例えば1×10-6Ω・cm以上1×10Ω・cm以下であればよい。第1基板15の比抵抗値が1×10-6Ω・cmを下回ると、材料の選定が難しい。また、第1基板15の比抵抗値が1×10Ω・cmよりも大きいと、電流のロスが増大する懸念がある。
なお、上記では、第1基板15が半導体の場合について説明したが、第2基板16が半導体でもよい。この場合、上記と同様のため、説明を省略する。
なお、発電素子1は、例えば図5(a)に示すように第1基板15のみを備えるほか、第2基板16のみを備えてもよい。また、発電素子1は、例えば図5(b)に示すように、各基板15、16を備えずに、第1電極11、中間部14、及び第2電極12の順に複数積層された積層構造(例えば1a、1b、1c等)を示すほか、例えば各基板15、16の少なくとも何れかを備えた積層構造を示してもよい。
<発電素子1の動作例>
例えば、熱エネルギーが発電素子1に与えられると、第1電極11と第2電極12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11と第2電極12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2電極12の仕事関数と、第1電極11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11と第2電極12との仕事関数差を大きくすること、及びギャップGを小さくすることで、増やすことができる。例えば、発電素子1が発生させる電気エネルギーの量は、上記仕事関数差を大きくすること、及び上記ギャップGを小さくすること、の少なくとも何れか1つを考慮することで、増加させることができる。また、各電極11、12の間に、ナノ粒子141を設けることで、各電極11、12の間を移動する電子の量を増大させることができ、電流量の増加に繋げることが可能となる。
なお、「仕事関数」とは、固体内にある電子を真空中に取出すために必要な最小限のエネルギーを示す。仕事関数は、例えば、紫外光電子分光法(UPS:Ultraviolet Photoelectron Spectroscopy)、X線光電子分光法(XPS:X-ray Photoelectron Spectroscopy)やオージェ電子分光法(AES:Auger Electron Spectroscopy)を用いて測定することができる。
(実施形態:発電素子1の製造方法)
次に、本実施形態における発電素子1の製造方法の一例を説明する。図3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フローチャートである。
発電素子1の製造方法は、第1電極形成工程S110と、中間部形成工程S120と、第2電極形成工程S130とを備え、例えば封止材形成工程S140を備えてもよい。
<第1電極形成工程S110>
第1電極形成工程S110は、第1電極11を形成する。第1電極形成工程S110は、例えば図4(a)に示すように、第1基板15の上に第1電極11を形成する。第1電極11は、例えば減圧環境下におけるスパッタリング法又は真空蒸着法により形成されるほか、公知の電極形成技術を用いて形成される。なお、第1電極形成工程S110では、例えば第1基板15の代わりに、延伸された電極材料を任意の大きさに加工することで、第1電極11を形成してもよい。この場合、第1基板15を用いなくてもよい。
第1電極形成工程S110は、例えば第1基板15の上に、第1電極11を形成してもよい。例えば第1基板15としてフィルム状の部材を用いた場合、第1電極11を第1基板15の上に塗布し、第1基板15及び第1電極11をロール状に巻き取ることができる。その後、例えば後述する中間部形成工程S120、第2電極形成工程S130、及び封止材形成工程S140の少なくとも何れかの前後において、用途に応じた面積に切断してもよい。
<中間部形成工程S120>
中間部形成工程S120は、例えば図4(b)に示すように、第1電極11の上に、固体の絶縁層142を含む中間部14を形成する。中間部形成工程S120は、例えばナノ粒子141を分散させた絶縁材料を、第1電極11の表面に塗布し、絶縁材料を硬化させることで絶縁層142を形成する。これにより、ナノ粒子141を分散させた固体の絶縁層142を含む中間部14が形成される。
中間部形成工程S120は、例えばスクリーン印刷法やスピンコート法等の公知の塗布技術により、第1電極11の表面に絶縁材料を塗布する。絶縁材料を塗布する膜厚は、上述したギャップGの設計に伴い任意に設定することができる。
絶縁材料として、エポキシ樹脂等のような公知の絶縁性を有する高分子材料が用いられる。絶縁材料として、熱硬化性樹脂が用いられるほか、例えば紫外線硬化樹脂が用いられる。中間部形成工程S120は、絶縁材料の特性に応じて、塗布された絶縁材料に対して加熱やUV照射等を行い、絶縁層142を形成してもよい。
中間部形成工程S120は、例えば任意の無機物質材料の中にナノ粒子材料を混ぜ、レーザ照射を実施してもよい。これにより、絶縁層142内に分散されたナノ粒子141が形成され、中間部14を形成される。
<第2電極形成工程S130>
第2電極形成工程S130は、例えば図4(c)に示すように、絶縁層142の上に、第2電極12を形成する。第2電極12は、例えば第1電極11よりも低い仕事関数を有する材料を用いて形成される。第2電極12は、例えばナノインプリンティング法等の公知の電極形成技術を用いて形成される。
第2電極形成工程S130は、例えば絶縁層142の表面に、減圧環境下でスパッタリング法又は真空蒸着法により形成される。この場合、第2電極12を形成した時点で、第2電極12の主面が大気等に曝されずに絶縁層142に接する。このため、第2電極12の仕事関数の変動を抑制することができる。これにより、発電量のさらなる安定化を図ることが可能となる。
第2電極形成工程S130は、例えば予め第2基板16の上に設けられた第2電極12の表面と、絶縁層142の表面とを当接させることで、第2電極を形成してもよい。この場合、絶縁層142の表面に直接第2電極12を形成する場合に比べて、絶縁層142の表面状態に起因する第2電極12の表面状態のバラつきを抑制することができる。これにより、発電量の増加を図ることが可能となる。
例えば第2基板16としてフィルム状の部材を用いた場合、第2電極12を塗布した第2基板16を準備することで実現でき、例えば第2基板16及び第2電極12をロール状に巻き取った状態で準備してもよい。その後、例えば後述する封止材形成工程S140の前後において、用途に応じた面積に切断してもよい。
なお、第2電極形成工程S130は、例えば絶縁層142の上に、第2電極12を形成したあと、中間部14及び第2電極12を加熱してもよい。中間部14及び第2電極12の加熱は、例えば中間部形成工程S120における加熱の代わりに実施してもよく、中間部形成工程S120における加熱に加えて実施してもよい。この場合、絶縁層142における第2電極12と接する表面が平坦化され易くなる。このため、絶縁層142と、第2電極12との間における僅かな隙間の発生を抑制することができる。これにより、発電量の増加を図ることが可能となる。
<封止材形成工程S140>
例えば第2電極形成工程S130のあと、封止材形成工程S140を実施してもよい。封止材形成工程S140は、例えば図4(d)に示すように、第1電極11、中間部14、及び第2電極12と接する封止材17を形成する。封止材17は、ナノインプリンティング法等の公知の技術を用いて形成される。
封止材17として、絶縁性材料が用いられ、例えばフッ素系絶縁性樹脂等の公知の絶縁性樹脂が用いられる。封止材17を形成することで、外部環境に起因する絶縁層142及びナノ粒子141の劣化を抑制することができる。これにより、耐久性の向上を図ることが可能となる。
特に、中間部14を覆うように封止材17を形成する場合、中間部14が外部に晒されないため、耐久性のさらなる向上を図ることが可能となる。
上述した各工程を実施することで、本実施形態における発電素子1が形成される。なお、例えば図1(a)に示す第2基板16を、第2電極12の上に形成してもよい。また、例えば各配線101、102等を形成することで、本実施形態における発電装置100が形成される。
本実施形態によれば、中間部形成工程S120は、第1電極11の上に、固体の絶縁層142を含む中間部14を形成し、中間部14は、絶縁層142に分散された状態で固定されたナノ粒子141を含む。即ち、電極間(第1電極11、第2電極12)におけるナノ粒子141の移動が抑制される。このため、経時に伴いナノ粒子141が一方の電極側に偏在し、電子の移動量が減少することを抑制することができる。これにより、発電量の安定化を図ることが可能となる。
また、本実施形態によれば、中間部形成工程S120は、第1電極11の上に、固体の絶縁層142を含む中間部14を形成する。また、第2電極形成工程S130は、絶縁層142の上に、第1電極11とは異なる仕事関数を有する第2電極12を形成する。このため、絶縁層142の代わりに溶媒等を用いた場合に比べて、電極間の距離(ギャップG)を維持するための支持部等を設ける必要がなく、支持部の形成精度に起因するギャップGのバラつきを除くことができる。これにより、発電量の増加を図ることが可能となる。
また、本実施形態によれば、封止材形成工程S140は、第2電極形成工程S130のあと、第1電極11、中間部14、及び第2電極12と接する封止材17を形成する。このため、外部環境に起因する絶縁層142及びナノ粒子141の劣化を抑制することができる。これにより、耐久性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、第2電極形成工程S130は、絶縁層142の表面に、減圧環境下で第2電極12を形成する。このため、第2電極12の仕事関数の変動を抑制することができる。これにより、発電量のさらなる安定化を図ることが可能となる。
また、本実施形態によれば、第2電極形成工程S130は、予め第2基板16の上に設けられた第2電極12の表面と、絶縁層142の表面とを当接させることを含む。このため、絶縁層142の表面に直接第2電極12を形成する場合に比べて、絶縁層142の表面状態に起因する第2電極12の表面状態のバラつきを抑制することができる。これにより、発電量の増加を図ることが可能となる。
また、本実施形態によれば、絶縁層142は、有機高分子化合物を含む。このため、絶縁層142をフレキシブルに形成できる。これにより、用途に応じた形状を有する発電素子1を形成することが可能となる。
また、本実施形態によれば、中間部14は、第1電極11の上に設けられ、固体の絶縁層142と、絶縁層142に分散された状態で固定されたナノ粒子141とを含む。即ち、電極間(第1電極11、第2電極12)におけるナノ粒子141の移動が抑制される。このため、経時に伴いナノ粒子141が一方の電極側に偏在し、電子の移動量が減少することを抑制することができる。これにより、発電量の安定化を図ることが可能となる。
また、本実施形態によれば、中間部14は、第1電極11の上に設けられ、固体の絶縁層142を含む。また、第2電極12は、絶縁層142の上に設けられ、第1電極11とは異なる仕事関数を有する。このため、絶縁層142の代わりに溶媒等を用いた場合に比べて、電極間の距離(ギャップG)を維持するための支持部等を設ける必要がなく、支持部等の形成精度に起因するギャップGのバラつきを除くことができる。これにより、発電量の増加を図ることが可能となる。
また、本実施形態によれば、ナノ粒子141は、磁性体を除く金属酸化物を含む。このため、外部環境に起因する磁場の影響を受けずに、経時に伴う発電量の低下を抑制することが可能となる。
(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。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。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8(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を備えていてもよい。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を備えていてもよい。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 :第1電極
12 :第2電極
14 :中間部
15 :第1基板
16 :第2基板
17 :封止材
100 :発電装置
101 :第1配線
102 :第2配線
140 :空間
141 :ナノ粒子
141a :被膜
142 :絶縁層
500 :電子機器
501 :電子部品
502 :主電源
503 :補助電源
G :ギャップ
R :負荷
S110 :第1電極形成工程
S120 :中間部形成工程
S130 :第2電極形成工程
S140 :封止材形成工程
Z :第1方向
X :第2方向
Y :第3方向

Claims (9)

  1. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する際、電極間の温度差を不要とする発電素子の製造方法であって、
    第1電極を形成する第1電極形成工程と、
    前記第1電極の上に、固体の絶縁層を含む中間部を形成する中間部形成工程と、
    前記絶縁層の上に、前記第1電極とは異なる仕事関数を有する第2電極を形成する第2電極形成工程と、
    を備え、
    前記中間部は、前記絶縁層に分散された状態で固定されたナノ粒子を含むこと
    を特徴とする発電素子の製造方法。
  2. 前記第2電極形成工程のあと、前記第1電極、前記中間部、及び前記第2電極と接する封止材を形成する封止材形成工程をさらに備えること
    を特徴とする請求項1記載の発電素子の製造方法。
  3. 前記第2電極形成工程は、前記絶縁層の表面に、減圧環境下で前記第2電極を形成し、
    前記第1電極の仕事関数は、前記第2電極の仕事関数よりも高いこと
    を特徴とする請求項1記載の発電素子の製造方法。
  4. 前記第2電極形成工程は、予め基板の上に設けられた前記第2電極の表面と、前記絶縁層の表面とを当接させることを含むこと
    を特徴とする請求項1記載の発電素子の製造方法。
  5. 前記絶縁層は、有機高分子化合物を含むこと
    を特徴とする請求項1記載の発電素子の製造方法。
  6. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する際、電極間の温度差を不要とする発電素子であって、
    第1電極と、
    前記第1電極の上に設けられ、固体の絶縁層を含む中間部と、
    前記絶縁層の上に設けられ、前記第1電極とは異なる仕事関数を有する第2電極と、
    を備え、
    前記中間部は、前記絶縁層に分散された状態で固定されたナノ粒子を含むこと
    を特徴とする発電素子。
  7. 前記ナノ粒子は、磁性体を除く金属酸化物を含むこと
    を特徴とする請求6記載の発電素子。
  8. 請求項6記載の発電素子と、
    前記第1電極と電気的に接続された第1配線と、
    前記第2電極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。
  9. 請求項6記載の発電素子と、
    前記発電素子を電源に用いて駆動する電子部品と
    を備えること
    を特徴とする電子機器。
JP2021147809A 2021-09-10 2021-09-10 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器 Active JP7011361B1 (ja)

Priority Applications (26)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021147809A JP7011361B1 (ja) 2021-09-10 2021-09-10 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器
CA3231334A CA3231334A1 (en) 2021-09-10 2022-09-09 Method for manufacturing power generation element, power generation element, power generation device, and electronic apparatus
PCT/JP2022/033833 WO2023038105A1 (ja) 2021-09-10 2022-09-09 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器
PCT/JP2022/033836 WO2023038108A1 (ja) 2021-09-10 2022-09-09 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器
KR1020247011169A KR20240054350A (ko) 2021-09-10 2022-09-09 발전 소자의 제조 방법, 발전 소자, 발전 장치 및 전자 기기
KR1020247011170A KR20240054351A (ko) 2021-09-10 2022-09-09 환경 발전 장치 및 환경 발전 시스템
EP22867422.2A EP4401298A1 (en) 2021-09-10 2022-09-09 Energy-harvesting device, and energy-harvesting system
CA3231352A CA3231352A1 (en) 2021-09-10 2022-09-09 Energy harvesting device and energy harvesting system
CA3231359A CA3231359A1 (en) 2021-09-10 2022-09-09 Power generation function-equipped secondary battery
CA3231369A CA3231369A1 (en) 2021-09-10 2022-09-09 Power generation element, method for manufacturing power generation element, power generation device, and electronic apparatus
PCT/JP2022/033830 WO2023038102A1 (ja) 2021-09-10 2022-09-09 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器
PCT/JP2022/033829 WO2023038101A1 (ja) 2021-09-10 2022-09-09 環境発電装置、及び環境発電システム
PCT/JP2022/033832 WO2023038104A1 (ja) 2021-09-10 2022-09-09 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器
PCT/JP2022/033827 WO2023038099A1 (ja) 2021-09-10 2022-09-09 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器
EP22867420.6A EP4401537A1 (en) 2021-09-10 2022-09-09 Method for manufacturing power generation element, power generation element, power generation device, and electronic apparatus
KR1020247011171A KR20240054352A (ko) 2021-09-10 2022-09-09 발전 소자, 발전 소자의 제조 방법, 발전 장치 및 전자 기기
PCT/JP2022/033835 WO2023038107A1 (ja) 2021-09-10 2022-09-09 発電素子、発電素子の製造方法、発電装置、及び電子機器
KR1020247011172A KR20240055064A (ko) 2021-09-10 2022-09-09 발전 기능 부착 이차전지
PCT/JP2022/033828 WO2023038100A1 (ja) 2021-09-10 2022-09-09 環境発電装置、及び環境発電システム
PCT/JP2022/033834 WO2023038106A1 (ja) 2021-09-10 2022-09-09 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器
PCT/JP2022/033837 WO2023038109A1 (ja) 2021-09-10 2022-09-09 発電機能付二次電池
EP22867424.8A EP4401538A1 (en) 2021-09-10 2022-09-09 Power generation element, method for manufacturing power generation element, power generation device, and electronic apparatus
PCT/JP2022/033831 WO2023038103A1 (ja) 2021-09-10 2022-09-09 発電素子、発電素子の製造方法、発電装置、及び電子機器
EP22867430.5A EP4401299A1 (en) 2021-09-10 2022-09-09 Power generation function-equipped secondary battery
PCT/JP2022/033838 WO2023038110A1 (ja) 2021-09-10 2022-09-09 発電システム
CN202280061442.XA CN117981497A (zh) 2021-09-10 2022-09-09 发电元件的制造方法、发电元件、发电装置以及电子设备

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021147809A JP7011361B1 (ja) 2021-09-10 2021-09-10 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP7011361B1 JP7011361B1 (ja) 2022-01-26
JP2023040688A true JP2023040688A (ja) 2023-03-23

Family

ID=80678902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021147809A Active JP7011361B1 (ja) 2021-09-10 2021-09-10 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器

Country Status (6)

Country Link
EP (1) EP4401537A1 (ja)
JP (1) JP7011361B1 (ja)
KR (1) KR20240054350A (ja)
CN (1) CN117981497A (ja)
CA (1) CA3231334A1 (ja)
WO (1) WO2023038099A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005036662A1 (ja) * 2003-10-07 2005-04-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 熱電変換素子、その製造方法、それを用いた冷却装置、及びその冷却装置の制御方法
US20070126312A1 (en) * 2002-03-08 2007-06-07 Chien-Min Sung DLC field emission with nano-diamond impregnated metals
JP2014192190A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Fujifilm Corp 熱電変換材料、熱電変換素子ならびにこれを用いた熱電発電用物品およびセンサー用電源
JP2014209531A (ja) * 2013-03-29 2014-11-06 富士フイルム株式会社 熱電変換材料、熱電変換素子、熱電発電用物品及びセンサー用電源
JP2014220286A (ja) * 2013-05-02 2014-11-20 富士フイルム株式会社 熱電変換素子
JP2020145302A (ja) * 2019-03-06 2020-09-10 株式会社Gceインスティチュート 熱電素子の製造方法、熱電素子、発電装置、及び電子機器
JP2020145303A (ja) * 2019-03-06 2020-09-10 株式会社Gceインスティチュート 熱電素子、発電機能付半導体集積回路装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103344350B (zh) * 2013-07-05 2015-07-08 西北工业大学 高温陶瓷基薄膜热电偶及其制作方法
US10985677B2 (en) * 2017-04-10 2021-04-20 Face International Corporation Systems and devices powered by autonomous electrical power sources
JP6781437B1 (ja) 2019-07-19 2020-11-04 株式会社Gceインスティチュート 発電素子、及び発電素子の製造方法
US20210050801A1 (en) * 2019-08-12 2021-02-18 Sierra Nevada Corporation Compact energy conversion system
JP6845521B1 (ja) * 2020-09-30 2021-03-17 株式会社Gceインスティチュート 発電素子、発電装置、電子機器、及び発電素子の製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070126312A1 (en) * 2002-03-08 2007-06-07 Chien-Min Sung DLC field emission with nano-diamond impregnated metals
WO2005036662A1 (ja) * 2003-10-07 2005-04-21 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. 熱電変換素子、その製造方法、それを用いた冷却装置、及びその冷却装置の制御方法
JP2014192190A (ja) * 2013-03-26 2014-10-06 Fujifilm Corp 熱電変換材料、熱電変換素子ならびにこれを用いた熱電発電用物品およびセンサー用電源
JP2014209531A (ja) * 2013-03-29 2014-11-06 富士フイルム株式会社 熱電変換材料、熱電変換素子、熱電発電用物品及びセンサー用電源
JP2014220286A (ja) * 2013-05-02 2014-11-20 富士フイルム株式会社 熱電変換素子
JP2020145302A (ja) * 2019-03-06 2020-09-10 株式会社Gceインスティチュート 熱電素子の製造方法、熱電素子、発電装置、及び電子機器
JP2020145303A (ja) * 2019-03-06 2020-09-10 株式会社Gceインスティチュート 熱電素子、発電機能付半導体集積回路装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN117981497A (zh) 2024-05-03
EP4401537A1 (en) 2024-07-17
JP7011361B1 (ja) 2022-01-26
CA3231334A1 (en) 2023-03-16
WO2023038099A1 (ja) 2023-03-16
KR20240054350A (ko) 2024-04-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220190748A1 (en) Power generation element, power generation device, electronic apparatus, and method for manufacturing power generation element
JP7473222B2 (ja) 発電素子、発電装置、電子機器、及び発電素子の製造方法
JP6942404B1 (ja) 発電素子、発電装置、電子機器、発電方法、及び発電素子の製造方法
JP7384401B2 (ja) 発電素子、発電装置、電子機器及び発電素子の製造方法
JP7197857B2 (ja) 熱電素子、発電装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法
WO2023038099A1 (ja) 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器
WO2023038107A1 (ja) 発電素子、発電素子の製造方法、発電装置、及び電子機器
WO2023038108A1 (ja) 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器
WO2023038106A1 (ja) 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器
WO2023038104A1 (ja) 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器
US20230108795A1 (en) Power generation element, power generation device, electronic apparatus, and manufacturing method for power generation element
WO2023038105A1 (ja) 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器
WO2023038103A1 (ja) 発電素子、発電素子の製造方法、発電装置、及び電子機器
WO2023038102A1 (ja) 発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器
JP7197855B2 (ja) 熱電素子の製造方法
WO2023286363A1 (ja) 発電素子、発電装置、電子機器、及び発電素子の製造方法
JP7244043B2 (ja) 熱電素子、発電装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法
JP2020145303A (ja) 熱電素子、発電機能付半導体集積回路装置、電子機器、及び熱電素子の製造方法
JP2023157549A (ja) 発電装置
JP7197856B2 (ja) 熱電素子の製造方法
WO2023038109A1 (ja) 発電機能付二次電池
WO2023038110A1 (ja) 発電システム
WO2022097419A1 (ja) 発電素子、制御システム、発電装置、電子機器及び発電方法
CN117941489A (zh) 发电元件、发电元件的制造方法、发电装置以及电子设备
JP2022052523A (ja) 発電素子、発電装置、電子機器、及び発電素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210910

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20210910

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20211005

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20211020

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20211109

A601 Written request for extension of time

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601

Effective date: 20211122

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20220106

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7011361

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350