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
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Abstract
【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
【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。
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。
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。
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。
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、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。
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（ＺｒＯ２）、チタニア（ＴｉＯ２）、シリカ（ＳｉＯ２）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ２Ｏ５）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、酸化モリブデン（ＭｏＯ３）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化鉛（ＰｂＯ）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、セリア（ＣｅＯ２）、酸化アンチモン（Ｓｂ２Ｏ５、Ｓｂ２Ｏ３）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。
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／ｃｍ３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１×１０６Ω・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１×１０６Ω・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。
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。
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、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。
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。
＜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
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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。
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