JP5896378B2 - Ｃｎｔ太陽電池 - Google Patents
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Description
本発明は、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を用いた太陽電池に関するものである。
従来、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を用いた太陽電池が提案されているが、この種の太陽電池においては、太陽光の入射方向には電極が必要とされている。したがって、太陽光の入射側に設けられる電極は、透明のものが用いられるか、または太陽光を通過させ得るように櫛型電極が用いられていた（例えば、特許文献１参照）。
従来のカーボンナノチューブを用いた太陽電池では、透明電極が用いられているため、抵抗値が高く電力損失が大きいとともに、電極材料が高価であるという問題がある。また、櫛型電極の場合には、電極そのものに太陽光が遮蔽されるので、発電効率が低下するという問題がある。
そこで、本発明は、太陽光の入射側の電極を不要にし得るＣＮＴ太陽電池を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の請求項１に係るＣＮＴ太陽電池は、光の入射側に配置される透光性部材と、光の入射側とは反対側に配置される電極部材と、これら透光性部材と電極部材との間に配置されるとともにカーボンナノチューブ（群）よりなる発電層とを具備し、
上記電極部材を正の電極部と負の電極部とから構成し、
上記発電層を、
上記透光性部材側に配置されるとともにｎ型カーボンナノチューブとｐ型カーボンナノチューブとが混合されてなる混合カーボンナノチューブ層と、この混合カーボンナノチューブ層と正の電極部との間に配置されるｐ型カーボンナノチューブ層と、上記混合カーボンナノチューブ層と負の電極部との間に配置されるｎ型カーボンナノチューブ層とから構成したものである。
上記電極部材を正の電極部と負の電極部とから構成し、
上記発電層を、
上記透光性部材側に配置されるとともにｎ型カーボンナノチューブとｐ型カーボンナノチューブとが混合されてなる混合カーボンナノチューブ層と、この混合カーボンナノチューブ層と正の電極部との間に配置されるｐ型カーボンナノチューブ層と、上記混合カーボンナノチューブ層と負の電極部との間に配置されるｎ型カーボンナノチューブ層とから構成したものである。
また、本発明の請求項２に係るＣＮＴ太陽電池は、光の入射側に配置される透光性部材と、光の入射側とは反対側に配置される電極部材と、これら透光性部材と電極部材との間に配置されるとともにカーボンナノチューブ（群）よりなる発電層とを具備し、
上記電極部材を正の電極部と負の電極部とから構成し、
上記発電層を、
電極部材側に配置されるとともに一方の電極部に導通されたｐ型またはｎ型の第１カーボンナノチューブ層、および透光性部材側に配置されるとともに一部が他方の電極部に導通されたｎ型またはｐ型の第２カーボンナノチューブ層により構成したものである。
上記電極部材を正の電極部と負の電極部とから構成し、
上記発電層を、
電極部材側に配置されるとともに一方の電極部に導通されたｐ型またはｎ型の第１カーボンナノチューブ層、および透光性部材側に配置されるとともに一部が他方の電極部に導通されたｎ型またはｐ型の第２カーボンナノチューブ層により構成したものである。
また、本発明の請求項３に係るＣＮＴ太陽電池は、光の入射側に配置される透光性部材と、光の入射側とは反対側に配置される電極部材と、これら透光性部材と電極部材との間に配置されるとともにカーボンナノチューブ（群）よりなる発電層とを具備し、
上記電極部材を正の電極部と負の電極部とから構成し、
上記発電層を、
電極部材側に配置されるとともに一方の電極部に導通されたｐ型またはｎ型の第１カーボンナノチューブ層、および透光性部材側に配置されたｎ型またはｐ型の第２カーボンナノチューブ層により構成し、
さらに上記第２カーボンナノチューブ層と同一極性の電極部の表面に絶縁層を配置するとともに当該電極部と第２カーボンナノチューブ層とを電気的に接続する導電部材を設けたものである。
上記電極部材を正の電極部と負の電極部とから構成し、
上記発電層を、
電極部材側に配置されるとともに一方の電極部に導通されたｐ型またはｎ型の第１カーボンナノチューブ層、および透光性部材側に配置されたｎ型またはｐ型の第２カーボンナノチューブ層により構成し、
さらに上記第２カーボンナノチューブ層と同一極性の電極部の表面に絶縁層を配置するとともに当該電極部と第２カーボンナノチューブ層とを電気的に接続する導電部材を設けたものである。
また、本発明の請求項４に係るＣＮＴ太陽電池は、請求項２または３に記載のＣＮＴ太陽電池における発電層の第１カーボンナノチューブ層と第２カーボンナノチューブ層との間に、ｉ型の第３カーボンナノチューブ層を、またはｎ型カーボンナノチューブおよびｐ型カーボンナノチューブが混在された第３カーボンナノチューブ層を配置したものである。
また、本発明の請求項５に係るＣＮＴ太陽電池は、光の入射側に配置される透光性部材と、光の入射側とは反対側に配置されるとともに正の電極部および負の電極部からなる電極部材と、これら透光性部材と電極部材との間に配置されたカーボンナノチューブ層とから構成し、
上記カーボンナノチューブ層をｐ型になし、
上記正の電極部として、カーボンナノチューブと電気陰性度が略等しい金属を用いるとともに、
上記負の電極部として、カーボンナノチューブより電気陰性度が小さい金属を用いたものである。
上記カーボンナノチューブ層をｐ型になし、
上記正の電極部として、カーボンナノチューブと電気陰性度が略等しい金属を用いるとともに、
上記負の電極部として、カーボンナノチューブより電気陰性度が小さい金属を用いたものである。
また、本発明の請求項６に係るＣＮＴ太陽電池は、請求項５に記載の太陽電池におけるカーボンナノチューブと電気陰性度が略等しい金属として、Ａｕ，Ｃｕ，ＰｄおよびＰｔのうちいずれかを用いたものである。
さらに、本発明の請求項７に係るＣＮＴ太陽電池は、請求項５に記載の太陽電池におけるカーボンナノチューブより電気陰性度が小さい金属として、Ｃｓ，Ｂａ，Ｃａ，Ｋ，Ｌｉ，Ｍｇ，ＮａおよびＲｂのうちいずれかを用いたものである。
上記各太陽電池の構成によると、正の電極部および負の電極部、つまり電極部材を発電層の一方の表面に配置したので、従来、必要とされた透明電極または櫛型電極などが不要となり、製造コストの低減化を図ることができる。
また、透明電極を必要としないので、その分、電力損失も少なくなるとともに、櫛型電極のように、電極そのものに太陽光が遮蔽されることがないので、発電効率が低下するのを防止することができる。
以下、本発明の実施例に係るＣＮＴ太陽電池について説明する。
このＣＮＴ太陽電池は、主として、電極部材と透光性部材との間にカーボンナノチューブよりなる発電層が配置されたものであり、以下、複数の実施例について説明する。なお、以下の説明において、「カーボンナノチューブ」という語句には、「群」という意味も含むものであるが、「群」を強調する場合に「カーボンナノチューブ群」と呼ぶものとする。また、下記に示す各実施例での説明に用いた太陽電池に係る図面の番号に対応する特許請求の範囲に係る主要な請求項の番号を示すと以下のようになる。請求項１に係る太陽電池に対応するのは図１０であり、請求項２に係る太陽電池に対応するのは図１および図２であり、請求項３に係る太陽電池に対応するのは図５および図６であり、請求項４に係る太陽電池に対応するのは図３、図４、図７および図８であり、請求項５に係る太陽電池は図９である。
このＣＮＴ太陽電池は、主として、電極部材と透光性部材との間にカーボンナノチューブよりなる発電層が配置されたものであり、以下、複数の実施例について説明する。なお、以下の説明において、「カーボンナノチューブ」という語句には、「群」という意味も含むものであるが、「群」を強調する場合に「カーボンナノチューブ群」と呼ぶものとする。また、下記に示す各実施例での説明に用いた太陽電池に係る図面の番号に対応する特許請求の範囲に係る主要な請求項の番号を示すと以下のようになる。請求項１に係る太陽電池に対応するのは図１０であり、請求項２に係る太陽電池に対応するのは図１および図２であり、請求項３に係る太陽電池に対応するのは図５および図６であり、請求項４に係る太陽電池に対応するのは図３、図４、図７および図８であり、請求項５に係る太陽電池は図９である。
本発明の実施例１に係るＣＮＴ太陽電池を図面に基づき説明する。
図１に示すように、この太陽電池１は、太陽光の入射側に配置される窓部材としての透光性部材（ＳｉＯ２、ガラスなどの透明基板が用いられる）２と、太陽光の入射側とは反対側（裏面側）に配置される電極部材３と、これら透光性部材２と電極部材３との間に配置されるとともに垂直配向性のカーボンナノチューブよりなる発電層４とから構成されている。
図１に示すように、この太陽電池１は、太陽光の入射側に配置される窓部材としての透光性部材（ＳｉＯ２、ガラスなどの透明基板が用いられる）２と、太陽光の入射側とは反対側（裏面側）に配置される電極部材３と、これら透光性部材２と電極部材３との間に配置されるとともに垂直配向性のカーボンナノチューブよりなる発電層４とから構成されている。
上記電極部材３は正の電極部５と負の電極部６とから構成されており、これら両電極部５，６の材料としては、例えばＡｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｐｄなどのうち、いずれかの金属が用いられる。
上記発電層４は、電極部材３側に配置されるとともに正の電極部５に導通されたｐ型の第１カーボンナノチューブ層１１、および透光性部材２側に配置されるとともに一部が負の電極部６に導電部材１５を介して導通されたｎ型の第２カーボンナノチューブ層１２とから構成されている。上記導電部材１５は、負の電極部６側に配置されるとともに、第２カーボンナノチューブ層１２と同じｎ型のカーボンナノチューブにより構成されている。
ところで、ｐ型の第１カーボンナノチューブ層１１を構成するｐ型カーボンナノチューブ１６としては、ｐ型ドーパント１６ｂを垂直配向性のカーボンナノチューブ１６ａの表面に付着させて担持（表面担持）されたものが用いられる。
上記ｐ型ドーパントとしては、化合物としてのＦ４ＴＣＮＱ（フッ素化テトラシアノキノジメタン）若しくはカーボンナノチューブ１６ａより電気陰性度が大きい元素（例えば、Ｃｌ，Ｆ，Ｏなど）が用いられ、または酸としてのＨＮＯ３，Ｈ２ＳＯ４，ＨＣｌなどが用いられる。なお、これらのドーパントは、粒状物または液状のものがカーボンナノチューブの表面に担持される。
また、ｎ型の第２カーボンナノチューブ層１２を構成するｎ型カーボンナノチューブ１７としては、ｎ型ドーパント１７ｂを垂直配向性のカーボンナノチューブ１７ａの表面に付着させて担持（表面担持）されたものが用いられる。
さらに、上記導電部材１５としては、上記第２カーボンナノチューブ層１２と同じもの、すなわちｎ型ドーパント１７ｂが垂直配向性のカーボンナノチューブ１７ａの表面に付着させて担持（表面担持）されてなるｎ型カーボンナノチューブ１７が用いられる。
上記各ｎ型ドーパント１７ｂとしては、カーボンナノチューブより電気陰性度が小さい金属、例えばＢａ，Ｃａ，Ｃｓ，Ｆｒ，Ｋ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｒｂ，Ｓｒなどのうち、いずれかの金属が用いられる。
そして、太陽電池１を製造する場合、垂直配向性のカーボンナノチューブにより形成された層状のカーボンナノチューブ群の一方の表面に且つ正の電極部５および負の電極部６に対応する領域にドーピングを行う。具体的には、マスクを用いて、層状のカーボンナノチューブ群の表面にｐ型ドーパントおよびｎ型ドーパントを担持させて第１カーボンナノチューブ層１１および導電部材１５を形成する。
次に、第１カーボンナノチューブ層１１および導電部材１５に対応する表面に金属材料を蒸着させて、金属電極としての正の電極部５および負の電極部６を形成する。これにより、第１カーボンナノチューブ層１１および導電部材１５の表面（裏面に相当）に電極部材（電極層ともいえる）３が形成されたことになる。
次に、上記層状のカーボンナノチューブ群とは別に用意された垂直配向性のカーボンナノチューブにより形成された層状のカーボンナノチューブ群の全表面に、ｎ型ドーパントを担持させて第２カーボンナノチューブ層１２を形成する。
次に、上記第１カーボンナノチューブ層１１の電極部材３とは反対側の他方の表面に第２カーボンナノチューブ層１２を載置し貼り合わせることにより、発電層４を形成する。
そして、この第２カーボンナノチューブ層１２の表面に、窓部材である透光性部材２を載置すれば、基本構成としての太陽電池１が得られる。
そして、この第２カーボンナノチューブ層１２の表面に、窓部材である透光性部材２を載置すれば、基本構成としての太陽電池１が得られる。
この太陽電池１において、ｐ型の第１カーボンナノチューブ層１１とｎ型の第２カーボンナノチューブ層１２とのｐｎ接合界面で電荷分離した電子は、導電部材１５を介して負の電極部６に移動されて取り出される。一方、正孔については、ｐ型の第１カーボンナノチューブ層１１を経て正の電極部５から取り出される。
なお、ｐ型の第１カーボンナノチューブ層１１とｎ型の導電部材１５とのｐｎ接合界面でも正孔および電子が発生するが、それぞれ正の電極部５および負の電極部６から取り出される。
上記太陽電池１の構成によると、正の電極部５および負の電極部６、つまり電極部材３を発電層４の一方の表面（片側、裏面）に配置したので、従来、必要とされた透明電極または櫛型電極などが不要となり、製造コストの低減化を図ることができる。
また、透明電極を必要としないので、その分、電力損失も少なくなるとともに、櫛型電極のように、電極そのものに太陽光が遮蔽されることがないので、発電効率が低下するのを防止することができる。
なお、上述の説明では、ドーピングに際し、ドーパントをカーボンナノチューブの表面に担持させるようにしたが、ドーパントをカーボンナノチューブに内包（格子置換でもよい）させるようにしてもよい。内包させる方法としては、カーボンナノチューブにイオン注入する方法や、開口処理したカーボンナノチューブとドーパントを高真空中で保持し内包した後、開口部を閉じる方法などがある。
また、上述の発電層４の形成に際し、２つの層状のカーボンナノチューブ群を貼り合せるようにしたが、例えば正の電極部５および負の電極部６の表面に、それぞれドーパントがドーピングされたカーボンナノチューブを塗布することにより、第１カーボンナノチューブ層１１および導電部材１５を形成し、そしてこの表面に、ドーパントがドーピングされたカーボンナノチューブを塗布することにより、第２カーボンナノチューブ層１２を形成するようにしてもよい。
ところで、上述の実施例１に係る発電層４については、電極部材３側の第１カーボンナノチューブ層１１をｐ型にするとともに、透光性部材２側の第２カーボンナノチューブ層１２および電極部材３側の導電部材１５をｎ型にしたが、図２に示すように、太陽電池１の発電層４として、電極部材３側の第１カーボンナノチューブ層１１をｎ型にするとともに、透光性部材２側の第２カーボンナノチューブ層１２をおよび電極部材３側の導電部材１５をｐ型にしてもよい。勿論、この場合の導電部材１５については、ｐ型ドーパント１６ｂが垂直配向性のカーボンナノチューブ１６ａの表面に付着させて担持（表面担持）されてなるｐ型カーボンナノチューブ１６が用いられる。
以下、本発明の実施例２に係るＣＮＴ太陽電池を図面に基づき説明する。
上記実施例１に係るＣＮＴ太陽電池においては、発電層を、第１カーボンナノチューブ層と第２カーボンナノチューブ層とから構成したが、本実施例２に係るＣＮＴ太陽電池の発電層は、第１カーボンナノチューブ層と第２カーボンナノチューブ層との間に、第３カーボンナノチューブ層を配置したものであり、そしてこの第３カーボンナノチューブ層として、真性半導体としてのｉ型カーボンナノチューブを用いたものと、ｎ型カーボンナノチューブおよびｐ型カーボンナノチューブを混在（混合）したものとがある。なお、本実施例２では、この第３カーボンナノチューブ層以外の構成については、実施例１のものと同一であるため、同一の構成部材については、同一の部材番号を付してその説明を省略する。
（１）まず、ｉ型カーボンナノチューブを用いたものについて説明する。
上記実施例１に係るＣＮＴ太陽電池においては、発電層を、第１カーボンナノチューブ層と第２カーボンナノチューブ層とから構成したが、本実施例２に係るＣＮＴ太陽電池の発電層は、第１カーボンナノチューブ層と第２カーボンナノチューブ層との間に、第３カーボンナノチューブ層を配置したものであり、そしてこの第３カーボンナノチューブ層として、真性半導体としてのｉ型カーボンナノチューブを用いたものと、ｎ型カーボンナノチューブおよびｐ型カーボンナノチューブを混在（混合）したものとがある。なお、本実施例２では、この第３カーボンナノチューブ層以外の構成については、実施例１のものと同一であるため、同一の構成部材については、同一の部材番号を付してその説明を省略する。
（１）まず、ｉ型カーボンナノチューブを用いたものについて説明する。
図３に示すように、太陽電池１の発電層４として、第１カーボンナノチューブ層１１と第２カーボンナノチューブ層１２との間に、真性半導体としての、つまりドーパントが添加されないｉ型カーボンナノチューブ１８よりなるｉ型の第３カーボンナノチューブ層１３が配置されたものである。
この太陽電池１の構成を概略的に説明すると、以下のようになる。
この太陽電池１は、光の入射側に配置される透光性部材２と、光の入射側とは反対側に配置される電極部材３と、これら透光性部材２と電極部材３との間に配置されるとともにカーボンナノチューブよりなる発電層４とを具備し、
上記電極部材３を正の電極部５と負の電極部６とから構成し、
上記発電層４を、
電極部材３側に配置されるとともに正の電極部５に導通されたｐ型の第１カーボンナノチューブ層１１、透光性部材２側に配置されたｎ型の第２カーボンナノチューブ層１２、および上記第１カーボンナノチューブ層１１と第２カーボンナノチューブ層１２との間に配置されたｉ型の第３カーボンナノチューブ層１３とから構成し、
さらに上記第２カーボンナノチューブ層１２と同一極性である負の電極部６と第２カーボンナノチューブ層１２とを電気的に接続するｐ型カーボンナノチューブ１６からなる導電部材１５を設けたものである。
この太陽電池１は、光の入射側に配置される透光性部材２と、光の入射側とは反対側に配置される電極部材３と、これら透光性部材２と電極部材３との間に配置されるとともにカーボンナノチューブよりなる発電層４とを具備し、
上記電極部材３を正の電極部５と負の電極部６とから構成し、
上記発電層４を、
電極部材３側に配置されるとともに正の電極部５に導通されたｐ型の第１カーボンナノチューブ層１１、透光性部材２側に配置されたｎ型の第２カーボンナノチューブ層１２、および上記第１カーボンナノチューブ層１１と第２カーボンナノチューブ層１２との間に配置されたｉ型の第３カーボンナノチューブ層１３とから構成し、
さらに上記第２カーボンナノチューブ層１２と同一極性である負の電極部６と第２カーボンナノチューブ層１２とを電気的に接続するｐ型カーボンナノチューブ１６からなる導電部材１５を設けたものである。
この構成によると、上記実施例１に係る太陽電池の効果に加えて、さらに、ｉ型部分を設けたので、ｐｎ接合とする場合よりも電位勾配が緩やかにしかもその範囲が長くなるため（ｐｎ接合の場合、電位勾配が急峻で短い範囲しかないので、この短い範囲で吸収した光しか利用できない）、すなわち太陽光を吸収できる範囲が長くなるため、太陽光の持つエネルギーの変換効率の向上を図ることができる。
（２）次に、ｎ型カーボンナノチューブとｐ型カーボンナノチューブとが混在したもの（変形例）について説明する。
（２）次に、ｎ型カーボンナノチューブとｐ型カーボンナノチューブとが混在したもの（変形例）について説明する。
図４に示すように、ＣＮＴ太陽電池１の発電層４として、第１カーボンナノチューブ層１１と第２カーボンナノチューブ層１２との間に、ｎ型カーボンナノチューブ群１７とｐ型カーボンナノチューブ群１６とが混在されてなる第３カーボンナノチューブ層１４が配置されたものである。
このＣＮＴ太陽電池の概略的な構成を説明すると、以下のようになる。
この太陽電池１は、光の入射側に配置される透光性部材２と、光の入射側とは反対側に配置される電極部材３と、これら透光性部材２と電極部材３との間に配置されるとともにカーボンナノチューブよりなる発電層４とを具備し、
上記電極部材３を正の電極部５と負の電極部６とから構成し、
上記発電層４を、
電極部材３側に配置されるとともに負の電極部６に導通されたｎ型の第１カーボンナノチューブ層１１、透光性部材２側に配置されたｐ型の第２カーボンナノチューブ層１２、および上記第１カーボンナノチューブ層１１と第２カーボンナノチューブ層１２との間に配置された且つｎ型カーボンナノチューブ１７およびｐ型カーボンナノチューブ１６が混在されてなる第３カーボンナノチューブ層１４とから構成し、
さらに上記第２カーボンナノチューブ層１２と同一極性である正の電極部５と第２カーボンナノチューブ層１２とを電気的に接続する導電部材１５を設けたものである。
この太陽電池１は、光の入射側に配置される透光性部材２と、光の入射側とは反対側に配置される電極部材３と、これら透光性部材２と電極部材３との間に配置されるとともにカーボンナノチューブよりなる発電層４とを具備し、
上記電極部材３を正の電極部５と負の電極部６とから構成し、
上記発電層４を、
電極部材３側に配置されるとともに負の電極部６に導通されたｎ型の第１カーボンナノチューブ層１１、透光性部材２側に配置されたｐ型の第２カーボンナノチューブ層１２、および上記第１カーボンナノチューブ層１１と第２カーボンナノチューブ層１２との間に配置された且つｎ型カーボンナノチューブ１７およびｐ型カーボンナノチューブ１６が混在されてなる第３カーボンナノチューブ層１４とから構成し、
さらに上記第２カーボンナノチューブ層１２と同一極性である正の電極部５と第２カーボンナノチューブ層１２とを電気的に接続する導電部材１５を設けたものである。
この構成によると、上記実施例１に係る太陽電池の効果に加えて、ｎ型カーボンナノチューブとｐ型カーボンナノチューブとの混在部分が存在するため発電効率の向上が図られる。
なお、上記（１）および（２）で説明した発電層４におけるカーボンナノチューブ群の極性を、それぞれ逆になるように配置してもよい。
上記発電層４の製造方法については、実施例１で説明した製造方法において、電極部材３の表面に第１カーボンナノチューブ層１１を形成した後、ｎ型カーボンナノチューブ群１７とｐ型カーボンナノチューブ群１６とが混在されてなる第３カーボンナノチューブ層１４を重ねて配置し、さらにこの第３カーボンナノチューブ層１４の表面にｐ型カーボンナノチューブ群１７を重ねることにより、第２カーボンナノチューブ層１２を形成することにより得られる。
上記発電層４の製造方法については、実施例１で説明した製造方法において、電極部材３の表面に第１カーボンナノチューブ層１１を形成した後、ｎ型カーボンナノチューブ群１７とｐ型カーボンナノチューブ群１６とが混在されてなる第３カーボンナノチューブ層１４を重ねて配置し、さらにこの第３カーボンナノチューブ層１４の表面にｐ型カーボンナノチューブ群１７を重ねることにより、第２カーボンナノチューブ層１２を形成することにより得られる。
以下、本発明の実施例３に係るＣＮＴ太陽電池を図面に基づき説明する。
図５に示すように、この太陽電池２１は、太陽光の入射側に配置される窓部材としての透光性部材（ＳｉＯ２、ガラスなどの透明基板が用いられる）２２と、太陽光の入射側とは反対側（裏面側）に配置される電極部材２３と、これら透光性部材２２と電極部材２３との間に配置されるとともにカーボンナノチューブよりなる発電層２４とから構成されている。
図５に示すように、この太陽電池２１は、太陽光の入射側に配置される窓部材としての透光性部材（ＳｉＯ２、ガラスなどの透明基板が用いられる）２２と、太陽光の入射側とは反対側（裏面側）に配置される電極部材２３と、これら透光性部材２２と電極部材２３との間に配置されるとともにカーボンナノチューブよりなる発電層２４とから構成されている。
上記電極部材２３は正の電極部２５と負の電極部２６とから構成されており、これら両電極部２５，２６の材料としては、例えばＡｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｐｄなどのうち、いずれかの金属が用いられる。
上記発電層２４は、電極部材２３側に配置されたｎ型の第１カーボンナノチューブ層３１および透光性部材２２側に配置されたｐ型の第２カーボンナノチューブ層３２から構成されており、当然ながら、ｎ型の第１カーボンナノチューブ層３１は負の電極部２６に電気的に導通され、ｐ型の第２カーボンナノチューブ層３２は正の電極部２５に電気的に導通されている。
すなわち、負の電極部２６は第１カーボンナノチューブ層３１に直接に接触されるとともに、正の電極部２５と第２カーボンナノチューブ層３２とは、第１カーボンナノチューブ層３１を挿通され且つ表面に絶縁処理が施された導電部材３５を介して電気的に導通されている。
この導電部材３５は、正の電極部２５の表面に所定間隔おきに立設されて当該電極部２５と第２カーボンナノチューブ層３２とを電気的に接続するための複数の導電性の金属ピン（電極ピンともいえる）３５ａと、第１カーボンナノチューブ層３１に対応する上記各金属ピン３５ａの外周面に形成された絶縁膜３５ｂとから構成されている。勿論、金属ピン３５ａに形成される絶縁膜３５ｂについては、第１カーボンナノチューブ層３１の厚さよりも長くされており、当然ながら、金属ピン３５ａの先端は絶縁膜３５ｂよりも突出されている。
また、正の電極部２５と第１カーボンナノチューブ層３１とが導通しないように、正の電極部２５の表面には絶縁膜２７が配置されている。
この構成により、両カーボンナノチューブ層３１，３２によるｐｎ接合部（接合領域）は電極部材２３の全面に亘って形成されることになる。なお、このｐｎ接合部は、ｐ型カーボンナノチューブ３６とｎ型カーボンナノチューブ３７とが互いに重なり合うバルクヘテロ構造にしてもよい。
この構成により、両カーボンナノチューブ層３１，３２によるｐｎ接合部（接合領域）は電極部材２３の全面に亘って形成されることになる。なお、このｐｎ接合部は、ｐ型カーボンナノチューブ３６とｎ型カーボンナノチューブ３７とが互いに重なり合うバルクヘテロ構造にしてもよい。
ところで、ｎ型の第１カーボンナノチューブ層３１を構成するｎ型カーボンナノチューブ３７としては、垂直配向性のカーボンナノチューブ３７ａにｎ型ドーパント３７ｂが内包されたものが用いられる。
このｎ型ドーパント３７ｂとしては、カーボンナノチューブより電気陰性度が小さい金属、例えばＢａ，Ｃａ，Ｃｓ，Ｆｒ，Ｋ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｒｂ，Ｓｒなどのうち、いずれかの金属が用いられる。
また、ｐ型の第２カーボンナノチューブ層３２を構成するｐ型カーボンナノチューブ３６としては、垂直配向性のカーボンナノチューブ３６ａにｐ型ドーパント３６ｂが内包されたものが用いられる。
このｐ型ドーパントとしては、化合物としてのＦ４ＴＣＮＱ（フッ素化テトラシアノキノジメタン）若しくはカーボンナノチューブより電気陰性度が大きい元素（例えば、Ｃｌ，Ｆ，Ｏなど）が用いられ、または酸としてのＨＮＯ３，Ｈ２ＳＯ４，ＨＣｌなどが用いられる。
なお、ドーパントをカーボンナノチューブに内包させる方法としては、カーボンナノチューブにイオン注入する方法や、開口処理したカーボンナノチューブとドーパントを高真空中で保持し内包した後、開口部を閉じる方法などがある。
そして、太陽電池２１を製造する場合、垂直配向性のカーボンナノチューブ３７ａにｎ型ドーパント３７ｂが内包されてなるｎ型カーボンナノチューブ群３７と、同じく垂直配向性のカーボンナノチューブ３６ａにｐ型ドーパント３６ｂが内包されてなるｐ型カーボンナノチューブ群３６とを予め得ておく。
また、正の電極部２５および負の電極部２６を用意する。このとき、正の電極部２５については、その表面に、外周面に絶縁膜３５ｂが形成されるとともに先端部が絶縁膜３５ｂから突出した（先端部が露出した）金属ピン３５ａが多数立設されたものを用意する。
次に、正の電極部２５と負の電極部２６とが並置されてなる電極部材２３の表面に、ｎ型カーボンナノチューブ３７を塗布して、ｎ型の第１カーボンナノチューブ層３１を形成する。このとき、金属ピン３５ｂの先端部は第１カーボンナノチューブ層３１から上方に突出した状態にされている。
次に、この第１カーボンナノチューブ層３１の表面にｐ型カーボンナノチューブ３６を重ねることにより、ｐ型の第２カーボンナノチューブ層３２を形成する。
したがって、この状態では、第２カーボンナノチューブ層３２と正の電極部２５とは導電部材３５により互いに電気的に導通されている。
したがって、この状態では、第２カーボンナノチューブ層３２と正の電極部２５とは導電部材３５により互いに電気的に導通されている。
そして、最後に、窓部材である透光性部材２２を載置すれば、基本構成としての太陽電池２１が得られる。
この太陽電池２１において、ｎ型の第１カーボンナノチューブ層３１とｐ型の第２カーボンナノチューブ層３２とのｐｎ接合界面で電荷分離した電子は、第１カーボンナノチューブ層３１を介して負の電極部２６から取り出される。一方、正孔については、導電部材３５を介して正の電極部２５から取り出される。
この太陽電池２１において、ｎ型の第１カーボンナノチューブ層３１とｐ型の第２カーボンナノチューブ層３２とのｐｎ接合界面で電荷分離した電子は、第１カーボンナノチューブ層３１を介して負の電極部２６から取り出される。一方、正孔については、導電部材３５を介して正の電極部２５から取り出される。
上記太陽電池２１の構成によると、上記実施例１と同様に、正の電極部２５および負の電極部２６、つまり電極部材２３を発電層２４の一方の表面（片側、裏面）に配置したので、従来、必要とされた透明電極または櫛型電極などが不要となり、製造コストの低減化を図ることができる。
また、透明電極を必要としないので、その分、電力損失も少なくなるとともに、櫛型電極のように、電極そのものに太陽光が遮蔽されることがないので、発電効率が低下するのを防止することができる。
さらに、第１カーボンナノチューブ層３１と第２カーボンナノチューブ層３２とを全面に亘って対向させるようにしたので、ｐｎ接合面を広くすることができ、したがって発電効率が向上する。
なお、上述の説明では、ドーピングに際し、ドーパントをカーボンナノチューブに内包させるようにしたが、ドーパントをカーボンナノチューブの表面に付着させて担持（表面担持）させるようにしてもよい。
ところで、上述の実施例３に係る発電層２４については、電極部材２３側の第１カーボンナノチューブ層３１をｎ型にするとともに、透光性部材２２側の第２カーボンナノチューブ層３２をｐ型にしたが、図６に示すように、太陽電池２１の発電層２４として、電極部材２３側の第１カーボンナノチューブ層３１をｐ型にするとともに、透光性部材２２側の第２カーボンナノチューブ層３２をｎ型にしてもよい。
以下、本発明の実施例４に係るＣＮＴ太陽電池を図面に基づき説明する。
上記実施例３に係るＣＮＴ太陽電池においては、発電層を、第１カーボンナノチューブ層と第２カーボンナノチューブ層とから構成したが、本実施例４に係るＣＮＴ太陽電池の発電層は、第１カーボンナノチューブ層と第２カーボンナノチューブ層との間に、第３カーボンナノチューブ層を配置したものであり、そしてこの第３カーボンナノチューブ層として、真性半導体としてのｉ型カーボンナノチューブを用いたものと、ｎ型カーボンナノチューブおよびｐ型カーボンナノチューブを混在（混合）したものとがある。なお、本実施例４では、この第３カーボンナノチューブ層以外の構成については、実施例３のものと同一であるため、同一の構成部材については、同一の部材番号を付してその説明を省略する。
（１）まず、ｉ型カーボンナノチューブを用いたものについて説明する。
上記実施例３に係るＣＮＴ太陽電池においては、発電層を、第１カーボンナノチューブ層と第２カーボンナノチューブ層とから構成したが、本実施例４に係るＣＮＴ太陽電池の発電層は、第１カーボンナノチューブ層と第２カーボンナノチューブ層との間に、第３カーボンナノチューブ層を配置したものであり、そしてこの第３カーボンナノチューブ層として、真性半導体としてのｉ型カーボンナノチューブを用いたものと、ｎ型カーボンナノチューブおよびｐ型カーボンナノチューブを混在（混合）したものとがある。なお、本実施例４では、この第３カーボンナノチューブ層以外の構成については、実施例３のものと同一であるため、同一の構成部材については、同一の部材番号を付してその説明を省略する。
（１）まず、ｉ型カーボンナノチューブを用いたものについて説明する。
図７に示すように、太陽電池２１の発電層２４として、第１カーボンナノチューブ層３１と第２カーボンナノチューブ層３２との間に、真性半導体としての、つまりドーパントが添加されないｉ型カーボンナノチューブ３８よりなるｉ型の第３カーボンナノチューブ層３３が配置されたものである。当然ながら、導電部材３５は当該第３カーボンナノチューブ層３３を挿通して設けられる。
この太陽電池２１の構成を概略的に説明すると、以下のようになる。
この太陽電池２１は、光の入射側に配置される透光性部材２２と、光の入射側とは反対側に配置される電極部材２３と、これら透光性部材２２と電極部材２３との間に配置されるとともにカーボンナノチューブよりなる発電層２４とを具備し、
上記電極部材２３を正の電極部２５と負の電極部２６とから構成し、
上記発電層２４を、
電極部材２３側に配置されるとともに負の電極部２６に導通されたｎ型の第１カーボンナノチューブ層３１、透光性部材２２側に配置されたｐ型の第２カーボンナノチューブ層３２、および上記第１カーボンナノチューブ層３１と第２カーボンナノチューブ層３２との間に配置されたｉ型の第３カーボンナノチューブ層３３とから構成し、
さらに上記第２カーボンナノチューブ層３２と同一極性である正の電極部２５の表面に絶縁層２７を配置するとともに当該正の電極部２５と第２カーボンナノチューブ層３２とを電気的に接続する導電部材３５を設けたものである。
この太陽電池２１は、光の入射側に配置される透光性部材２２と、光の入射側とは反対側に配置される電極部材２３と、これら透光性部材２２と電極部材２３との間に配置されるとともにカーボンナノチューブよりなる発電層２４とを具備し、
上記電極部材２３を正の電極部２５と負の電極部２６とから構成し、
上記発電層２４を、
電極部材２３側に配置されるとともに負の電極部２６に導通されたｎ型の第１カーボンナノチューブ層３１、透光性部材２２側に配置されたｐ型の第２カーボンナノチューブ層３２、および上記第１カーボンナノチューブ層３１と第２カーボンナノチューブ層３２との間に配置されたｉ型の第３カーボンナノチューブ層３３とから構成し、
さらに上記第２カーボンナノチューブ層３２と同一極性である正の電極部２５の表面に絶縁層２７を配置するとともに当該正の電極部２５と第２カーボンナノチューブ層３２とを電気的に接続する導電部材３５を設けたものである。
この構成によると、上記実施例３に係る太陽電池の効果に加えて、さらに、ｉ型部分を設けたので、ｐｎ接合とする場合よりも電位勾配が緩やかにしかもその範囲が長くなるため（ｐｎ接合の場合、電位勾配が急峻で短い範囲しかないので、この短い範囲で吸収した光しか利用できない）、すなわち太陽光を吸収できる範囲が長くなるため、太陽光の持つエネルギーの変換効率の向上を図ることができる。
（２）次に、ｎ型カーボンナノチューブとｐ型カーボンナノチューブとが混在したもの（変形例）について説明する。
（２）次に、ｎ型カーボンナノチューブとｐ型カーボンナノチューブとが混在したもの（変形例）について説明する。
図８に示すように、ＣＮＴ太陽電池２１の発電層２４として、第１カーボンナノチューブ層３１と第２カーボンナノチューブ層３２との間に、ｎ型カーボンナノチューブ群３７とｐ型カーボンナノチューブ群３６とが混在されてなる第３カーボンナノチューブ層３４が配置されたものである。勿論、上記と同様に、導電部材３５は当該第３カーボンナノチューブ層３４を挿通して設けられる。
このＣＮＴ太陽電池の概略的な構成を説明すると、以下のようになる。
この太陽電池２１は、光の入射側に配置される透光性部材２２と、光の入射側とは反対側に配置される電極部材２３と、これら透光性部材２２と電極部材２３との間に配置されるとともにカーボンナノチューブよりなる発電層２４とを具備し、
上記電極部材２３を正の電極部２５と負の電極部２６とから構成し、
上記発電層２４を、
電極部材２３側に配置されるとともに負の電極部２６に導通されたｎ型の第１カーボンナノチューブ層３１、透光性部材２２側に配置されたｐ型の第２カーボンナノチューブ層３２、および上記第１カーボンナノチューブ層３１と第２カーボンナノチューブ層３２との間に配置された且つｎ型カーボンナノチューブ３７およびｐ型カーボンナノチューブ３６が混在されてなる第３カーボンナノチューブ層３４とから構成し、
さらに上記第２カーボンナノチューブ層３２と同一極性である正の電極部２５の表面に絶縁層２７を配置するとともに当該正の電極部２５と第２カーボンナノチューブ層３２とを電気的に接続する導電部材３５を設けたものである。
この太陽電池２１は、光の入射側に配置される透光性部材２２と、光の入射側とは反対側に配置される電極部材２３と、これら透光性部材２２と電極部材２３との間に配置されるとともにカーボンナノチューブよりなる発電層２４とを具備し、
上記電極部材２３を正の電極部２５と負の電極部２６とから構成し、
上記発電層２４を、
電極部材２３側に配置されるとともに負の電極部２６に導通されたｎ型の第１カーボンナノチューブ層３１、透光性部材２２側に配置されたｐ型の第２カーボンナノチューブ層３２、および上記第１カーボンナノチューブ層３１と第２カーボンナノチューブ層３２との間に配置された且つｎ型カーボンナノチューブ３７およびｐ型カーボンナノチューブ３６が混在されてなる第３カーボンナノチューブ層３４とから構成し、
さらに上記第２カーボンナノチューブ層３２と同一極性である正の電極部２５の表面に絶縁層２７を配置するとともに当該正の電極部２５と第２カーボンナノチューブ層３２とを電気的に接続する導電部材３５を設けたものである。
この構成によると、上記実施例３に係る太陽電池の効果に加えて、ｎ型カーボンナノチューブとｐ型カーボンナノチューブとの混在部分が存在するため発電効率の向上が図られる。
なお、上記（１）および（２）で説明した発電層２４については、透光性部材２２側にｐ型のカーボンナノチューブ層３２を配置するとともに、電極部材２３側にｎ型のカーボンナノチューブ層３１を配置したが、逆に、すなわち透光性部材２２側にｎ型のカーボンナノチューブ層を配置するとともに、電極部材２３側にｐ型のカーボンナノチューブ層を配置してもよい。
上記発電層２４の製造方法については、実施例３で説明した製造方法において、電極部材２３の表面に第１カーボンナノチューブ層３１を形成した後、ｉ型カーボンナノチューブ群３８よりなる第３カーボンナノチューブ層３３、またはｎ型カーボンナノチューブ群３７とｐ型カーボンナノチューブ群３６とが混在されてなる第３カーボンナノチューブ層３４を重ねて配置し、さらにこの第３カーボンナノチューブ層３４の表面にｐ型カーボンナノチューブ群３６を重ねることにより、ｐ型の第２カーボンナノチューブ層３２を形成することにより得られる。
以下、本発明の実施例５に係るＣＮＴ太陽電池を図面に基づき説明する。
図９に示すように、この太陽電池４１は、太陽光の入射側に配置される窓部材としての透光性部材（ＳｉＯ２、ガラスなどの透明基板が用いられる）４２と、太陽光の入射側とは反対側（裏面側）に配置される電極部材４３と、これら透光性部材４２と電極部材４３との間に配置されるとともにカーボンナノチューブよりなるカーボンナノチューブ層４４とから構成されている。
図９に示すように、この太陽電池４１は、太陽光の入射側に配置される窓部材としての透光性部材（ＳｉＯ２、ガラスなどの透明基板が用いられる）４２と、太陽光の入射側とは反対側（裏面側）に配置される電極部材４３と、これら透光性部材４２と電極部材４３との間に配置されるとともにカーボンナノチューブよりなるカーボンナノチューブ層４４とから構成されている。
上記カーボンナノチューブ層４４はｐ型にされており、このカーボンナノチューブ層４４を構成するｐ型カーボンナノチューブ５１としては、垂直配向性のカーボンナノチューブ５１ａにｐ型ドーパント５１ｂが内包されたものが用いられる。
このｐ型ドーパントとしては、化合物としてのＦ４ＴＣＮＱ（フッ素化テトラシアノキノジメタン）若しくはカーボンナノチューブ５１ａより電気陰性度が大きい元素（例えば、Ｃｌ，Ｆ，Ｏなど）が用いられ、または酸としてのＨＮＯ３，Ｈ２ＳＯ４，ＨＣｌなどが用いられる。なお、内包させる方法としては、カーボンナノチューブにイオン注入する方法や、開口処理したカーボンナノチューブとドーパントを高真空中で保持し内包した後、開口部を閉じる方法などがある。
上記電極部材４３は正の電極部４５と負の電極部４６とから構成されている。
正の電極部４５の材料としては、カーボンナノチューブ５１ａと電気陰性度が略等しい金属、例えばＡｕ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔなどのうち、いずれかの金属が用いられる。
正の電極部４５の材料としては、カーボンナノチューブ５１ａと電気陰性度が略等しい金属、例えばＡｕ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ｐｔなどのうち、いずれかの金属が用いられる。
また、負の電極部４６の材料としては、カーボンナノチューブ５１ａより電気陰性度が小さい金属、例えばＣｓ，Ｂａ，Ｃａ，Ｋ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｒｂなどのうち、いずれかの金属が用いられ、しかも、この負の電極部４６には、上記カーボンナノチューブ層４４を形成するカーボンナノチューブ５１ａの一部が混入されている。
このように、負の電極部４６の材料として、電気陰性度がカーボンナノチューブ５１ａよりも小さい金属を用いたので、カーボンナノチューブ層４４の当該負の電極部４６に混入しているカーボンナノチューブ５１ａがｎ型になり、したがってこの部分では、カーボンナノチューブ５１ａ自身にｐｎ接合が形成されたことになる。
上記太陽電池４１において、ｐ型のカーボンナノチューブ層４４と負の電極部４６に混入されたカーボンナノチューブ５１ａとの境界部分であるｐｎ接合界面で電荷分離した電子は、負の電極部４６から取り出され、一方、正孔については、カーボンナノチューブ層４４を介して正の電極部４５から取り出される。
ここで、上記太陽電池４１の製造方法について簡単に説明しておく。
この太陽電池４１を製造する場合、垂直配向性のカーボンナノチューブ５１ａにｐ型ドーパント５１ｂが内包されてなるｐ型カーボンナノチューブ５１を層状にしたものを予め得ておく。
この太陽電池４１を製造する場合、垂直配向性のカーボンナノチューブ５１ａにｐ型ドーパント５１ｂが内包されてなるｐ型カーボンナノチューブ５１を層状にしたものを予め得ておく。
そして、この層状にされたｐ型カーボンナノチューブ群５１の表面の一部に蒸着などにより正の電極部４５を形成するとともに、残りの部分に蒸着などにより負の電極部４６を形成する。この負の電極部４６を形成する際に、ｐ型カーボンナノチューブ群５１の一部が混入するように形成される。このようにして、正の電極部４５と負の電極部４６とからなる電極部材４３の表面にカーボンナノチューブ層４４が形成される。
次に、このカーボンナノチューブ層４４の電極部材４３とは反対側の表面に窓部材である透光性部材４２を載置すれば、基本構成としての太陽電池４１が得られる。
上記太陽電池４１の構成によると、上記実施例１と同様に、正の電極部４５および負の電極部４６、つまり電極部材４３をカーボンナノチューブ層４４の一方の表面（片側、裏面）に配置したので、従来、必要とされた透明電極または櫛型電極などが不要となり、製造コストの低減化を図ることができる。
上記太陽電池４１の構成によると、上記実施例１と同様に、正の電極部４５および負の電極部４６、つまり電極部材４３をカーボンナノチューブ層４４の一方の表面（片側、裏面）に配置したので、従来、必要とされた透明電極または櫛型電極などが不要となり、製造コストの低減化を図ることができる。
また、透明電極を必要としないので、その分、電力損失も少なくなるとともに、櫛型電極のように、電極そのものに太陽光が遮蔽されることがないので、発電効率が低下するのを防止することができる。
本発明の実施例６に係るＣＮＴ太陽電池を図面に基づき説明する。
図１０に示すように、この太陽電池６１は、太陽光の入射側に配置される窓部材としての透光性部材（ＳｉＯ２、ガラスなどの透明基板が用いられる）６２と、太陽光の入射側とは反対側（裏面側）に配置される電極部材６３と、これら透光性部材６２と電極部材６３との間に配置されるとともに垂直配向性のカーボンナノチューブよりなる発電層６４とから構成されている。
図１０に示すように、この太陽電池６１は、太陽光の入射側に配置される窓部材としての透光性部材（ＳｉＯ２、ガラスなどの透明基板が用いられる）６２と、太陽光の入射側とは反対側（裏面側）に配置される電極部材６３と、これら透光性部材６２と電極部材６３との間に配置されるとともに垂直配向性のカーボンナノチューブよりなる発電層６４とから構成されている。
上記電極部材６３は正の電極部６５と負の電極部６６とから構成されており、これら両電極部６５，６６の材料としては、例えばＡｇ，Ａｕ，Ｃｕ，Ｉｎ，Ｐｄなどのうち、いずれかの金属が用いられる。
上記発電層６４は、透光性部材６２側に配置されるとともにｐ型カーボンナノチューブ８１とｎ型カーボンナノチューブ８２とが混合されてなる混合カーボンナノチューブ層７１と、この混合カーボンナノチューブ層７１と電極部材６３の正の電極部６５との間に配置されるとともにｐ型カーボンナノチューブ７６からなるｐ型カーボンナノチューブ層７２と、上記混合カーボンナノチューブ層７１と電極部材６３の負の電極部６６との間に配置されるとともにｎ型カーボンナノチューブ８２からなるｎ型カーボンナノチューブ層７３とから構成されている。
上記混合カーボンナノチューブ層７１を構成するｐ型カーボンナノチューブ８１としては、ｐ型ドーパント８１ｂを垂直配向性のカーボンナノチューブ８１ａに内包させたものが用いられる。
このｐ型ドーパントとしては、化合物としてのＦ４ＴＣＮＱ（フッ素化テトラシアノキノジメタン）若しくはカーボンナノチューブ８１ａより電気陰性度が大きい元素（例えば、Ｃｌ，Ｆ，Ｏなど）が用いられ、または酸としてのＨＮＯ３，Ｈ２ＳＯ４，ＨＣｌなどが用いられる。
また、ｎ型カーボンナノチューブ８２としては、ｎ型ドーパント８２ｂを垂直配向性のカーボンナノチューブ８２ａに内包させたものが用いられる。
このｎ型ドーパント８２ｂとしては、カーボンナノチューブより電気陰性度が小さい金属、例えばＢａ，Ｃａ，Ｃｓ，Ｆｒ，Ｋ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｒｂ，Ｓｒなどのうち、いずれかの金属が用いられる。
このｎ型ドーパント８２ｂとしては、カーボンナノチューブより電気陰性度が小さい金属、例えばＢａ，Ｃａ，Ｃｓ，Ｆｒ，Ｋ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｒｂ，Ｓｒなどのうち、いずれかの金属が用いられる。
なお、内包させる方法としては、カーボンナノチューブにイオン注入する方法や、開口処理したカーボンナノチューブとドーパントを高真空中で保持し内包した後、開口部を閉じる方法などがある。
さらに、上記ｐ型カーボンナノチューブ層７２を構成するｐ型カーボンナノチューブ７６としては、ｐ型ドーパント７６ｂを垂直配向性のカーボンナノチューブ７６ａの表面に付着させて担持（表面担持）されたものが用いられる。
このｐ型ドーパント７６ｂとしては、化合物としてのＦ４ＴＣＮＱ（フッ素化テトラシアノキノジメタン）若しくはカーボンナノチューブ７６ａより電気陰性度が大きい元素（例えば、Ｃｌ，Ｆ，Ｏなど）が用いられ、または酸としてのＨＮＯ３，Ｈ２ＳＯ４，ＨＣｌなどが用いられる。なお、これらのドーパントは、粒状物または液状のものがカーボンナノチューブの表面に担持される。
また、上記ｎ型カーボンナノチューブ層７３を構成するｎ型カーボンナノチューブ７７としては、ｎ型ドーパント７７ｂを垂直配向性のカーボンナノチューブ７７ａの表面に付着させて担持（表面担持）されたものが用いられる。
このｎ型ドーパント７７ｂとしては、カーボンナノチューブより電気陰性度が小さい金属、例えばＢａ，Ｃａ，Ｃｓ，Ｆｒ，Ｋ，Ｌｉ，Ｍｇ，Ｎａ，Ｒｂ，Ｓｒなどのうち、いずれかの金属が用いられる。
そして、太陽電池６１を製造する場合、垂直配向性のカーボンナノチューブにより形成された層状のカーボンナノチューブ群の一方の表面に且つ正の電極部６５および負の電極部６６に対応する領域にドーピングを行う。具体的には、マスクを用いて、層状のカーボンナノチューブ群の表面にｐ型ドーパントおよびｎ型ドーパントを担持させてｐ型カーボンナノチューブ層７２およびｎ型カーボンナノチューブ層７３を形成する。
次に、ｐ型カーボンナノチューブ層７２およびｎ型カーボンナノチューブ層７３に対応する表面に金属材料を蒸着させて、金属電極としての正の電極部６５および負の電極部６６を形成する。これにより、電極部材（電極層ともいえる）６３が形成されたことになる。
次に、上記カーボンナノチューブ層７２，７３の電極部材３とは反対側の表面に、ｐ型カーボンナノチューブ８１とｎ型カーボンナノチューブ８２とが混合されたものを塗布して、混合カーボンナノチューブ層７１を形成し、発電層６４を形成する。
そして、この混合カーボンナノチューブ層７１の表面に、窓部材である透光性部材６２を載置すれば、基本構成としての太陽電池６１が得られる。
この太陽電池６１において、混合カーボンナノチューブ層７１におけるｐ型カーボンナノチューブ８１とｎ型カーボンナノチューブ８２とのｐｎ接合界面で電荷分離した電子は、ｎ型カーボンナノチューブ層７３を介して負の電極部６６に移動されて取り出される。一方、正孔については、ｐ型カーボンナノチューブ層７２を経て正の電極部６５から取り出される。
この太陽電池６１において、混合カーボンナノチューブ層７１におけるｐ型カーボンナノチューブ８１とｎ型カーボンナノチューブ８２とのｐｎ接合界面で電荷分離した電子は、ｎ型カーボンナノチューブ層７３を介して負の電極部６６に移動されて取り出される。一方、正孔については、ｐ型カーボンナノチューブ層７２を経て正の電極部６５から取り出される。
上記太陽電池６１の構成によると、正の電極部６５および負の電極部６６、つまり電極部材６３を発電層６４の一方の表面（片側、裏面）に配置したので、従来、必要とされた透明電極または櫛型電極などが不要となり、製造コストの低減化を図ることができる。
また、透明電極を必要としないので、その分、電力損失も少なくなるとともに、櫛型電極のように、電極そのものに太陽光が遮蔽されることがないので、発電効率が低下するのを防止することができる。
なお、上述の説明では、ｐ型カーボンナノチューブ層７２およびｎ型カーボンナノチューブ層７３の形成に際し、ドーパントをカーボンナノチューブの表面に担持させるようにしたが、混合カーボンナノチューブ層７１の場合と同様に、ドーパントをカーボンナノチューブに内包（格子置換でもよい）させるようにしてもよい。また、混合カーボンナノチューブ層７１についても、ドーパントをカーボンナノチューブの表面に担持させるようにしてもよい。
１ 太陽電池
２ 透光性部材
３ 電極部材
４ 発電層
５ 正の電極部
６ 負の電極部
１１ 第１カーボンナノチューブ層
１２ 第２カーボンナノチューブ層
１３ 第３カーボンナノチューブ層
１４ 第３カーボンナノチューブ層
１５ 導電部材
１６ ｐ型カーボンナノチューブ
１６ａ カーボンナノチューブ
１６ｂ ｐ型ドーパント
１７ ｎ型カーボンナノチューブ
１７ａ カーボンナノチューブ
１７ｂ ｎ型ドーパント
１８ ｎ型カーボンナノチューブ
１８ａ カーボンナノチューブ
１８ｂ ｎ型ドーパント
２１ 太陽電池
２２ 透光性部材
２３ 電極部材
２４ 発電層
２５ 正の電極部
２６ 負の電極部
２７ 絶縁材
３１ 第１カーボンナノチューブ層
３２ 第２カーボンナノチューブ層
３３ 第３カーボンナノチューブ層
３４ 第３カーボンナノチューブ層
３５ 導電部材
３５ａ 金属ピン
３５ｂ 絶縁膜
３６ ｐ型カーボンナノチューブ
３６ａ カーボンナノチューブ
３６ｂ ｐ型ドーパント
３７ ｎ型カーボンナノチューブ
３７ａ カーボンナノチューブ
３７ｂ ｎ型ドーパント
３８ ｉ型カーボンナノチューブ
４１ 太陽電池
４２ 透光性部材
４３ 電極部材
４４ カーボンナノチューブ層
４５ 正の電極部
４６ 負の電極部
５１ ｐ型カーボンナノチューブ
５１ａ カーボンナノチューブ
５１ｂ ｐ型ドーパント
６１ 太陽電池
６２ 透光性部材
６３ 電極部材
６４ 発電層
６５ 正の電極部
６６ 負の電極部
７１ 混合カーボンナノチューブ層
７２ ｐ型カーボンナノチューブ層
７３ ｎ型カーボンナノチューブ層
７６ ｐ型カーボンナノチューブ
７６ａ カーボンナノチューブ
７６ｂ ｐ型ドーパント
７７ ｎ型カーボンナノチューブ
７７ａ カーボンナノチューブ
７７ｂ ｎ型ドーパント
８１ ｐ型カーボンナノチューブ
８１ａ カーボンナノチューブ
８１ｂ ｐ型ドーパント
８２ ｎ型カーボンナノチューブ
８２ａ カーボンナノチューブ
８２ｂ ｎ型ドーパント
２ 透光性部材
３ 電極部材
４ 発電層
５ 正の電極部
６ 負の電極部
１１ 第１カーボンナノチューブ層
１２ 第２カーボンナノチューブ層
１３ 第３カーボンナノチューブ層
１４ 第３カーボンナノチューブ層
１５ 導電部材
１６ ｐ型カーボンナノチューブ
１６ａ カーボンナノチューブ
１６ｂ ｐ型ドーパント
１７ ｎ型カーボンナノチューブ
１７ａ カーボンナノチューブ
１７ｂ ｎ型ドーパント
１８ ｎ型カーボンナノチューブ
１８ａ カーボンナノチューブ
１８ｂ ｎ型ドーパント
２１ 太陽電池
２２ 透光性部材
２３ 電極部材
２４ 発電層
２５ 正の電極部
２６ 負の電極部
２７ 絶縁材
３１ 第１カーボンナノチューブ層
３２ 第２カーボンナノチューブ層
３３ 第３カーボンナノチューブ層
３４ 第３カーボンナノチューブ層
３５ 導電部材
３５ａ 金属ピン
３５ｂ 絶縁膜
３６ ｐ型カーボンナノチューブ
３６ａ カーボンナノチューブ
３６ｂ ｐ型ドーパント
３７ ｎ型カーボンナノチューブ
３７ａ カーボンナノチューブ
３７ｂ ｎ型ドーパント
３８ ｉ型カーボンナノチューブ
４１ 太陽電池
４２ 透光性部材
４３ 電極部材
４４ カーボンナノチューブ層
４５ 正の電極部
４６ 負の電極部
５１ ｐ型カーボンナノチューブ
５１ａ カーボンナノチューブ
５１ｂ ｐ型ドーパント
６１ 太陽電池
６２ 透光性部材
６３ 電極部材
６４ 発電層
６５ 正の電極部
６６ 負の電極部
７１ 混合カーボンナノチューブ層
７２ ｐ型カーボンナノチューブ層
７３ ｎ型カーボンナノチューブ層
７６ ｐ型カーボンナノチューブ
７６ａ カーボンナノチューブ
７６ｂ ｐ型ドーパント
７７ ｎ型カーボンナノチューブ
７７ａ カーボンナノチューブ
７７ｂ ｎ型ドーパント
８１ ｐ型カーボンナノチューブ
８１ａ カーボンナノチューブ
８１ｂ ｐ型ドーパント
８２ ｎ型カーボンナノチューブ
８２ａ カーボンナノチューブ
８２ｂ ｎ型ドーパント
Claims (7)
- 光の入射側に配置される透光性部材と、光の入射側とは反対側に配置される電極部材と、これら透光性部材と電極部材との間に配置されるとともにカーボンナノチューブよりなる発電層とを具備し、
上記電極部材を正の電極部と負の電極部とから構成し、
上記発電層を、
上記透光性部材側に配置されるとともにｎ型カーボンナノチューブとｐ型カーボンナノチューブとが混合されてなる混合カーボンナノチューブ層と、この混合カーボンナノチューブ層と正の電極部との間に配置されるｐ型カーボンナノチューブ層と、上記混合カーボンナノチューブ層と負の電極部との間に配置されるｎ型カーボンナノチューブ層とから構成したことを特徴とするＣＮＴ太陽電池。 - 光の入射側に配置される透光性部材と、光の入射側とは反対側に配置される電極部材と、これら透光性部材と電極部材との間に配置されるとともにカーボンナノチューブよりなる発電層とを具備し、
上記電極部材を正の電極部と負の電極部とから構成し、
上記発電層を、
電極部材側に配置されるとともに一方の電極部に導通されたｐ型またはｎ型の第１カーボンナノチューブ層、および透光性部材側に配置されるとともに一部が他方の電極部に導通されたｎ型またはｐ型の第２カーボンナノチューブ層により構成したことを特徴とするＣＮＴ太陽電池。 - 光の入射側に配置される透光性部材と、光の入射側とは反対側に配置される電極部材と、これら透光性部材と電極部材との間に配置されるとともにカーボンナノチューブよりなる発電層とを具備し、
上記電極部材を正の電極部と負の電極部とから構成し、
上記発電層を、
電極部材側に配置されるとともに一方の電極部に導通されたｐ型またはｎ型の第１カーボンナノチューブ層、および透光性部材側に配置されたｎ型またはｐ型の第２カーボンナノチューブ層により構成し、
さらに上記第２カーボンナノチューブ層と同一極性の電極部の表面に絶縁層を配置するとともに当該電極部と第２カーボンナノチューブ層とを電気的に接続する導電部材を設けたことを特徴とするＣＮＴ太陽電池。 - 第１カーボンナノチューブ層と第２カーボンナノチューブ層との間に、ｉ型の第３カーボンナノチューブ層を、またはｎ型カーボンナノチューブおよびｐ型カーボンナノチューブが混在された第３カーボンナノチューブ層を配置したことを特徴とする請求項２または３に記載のＣＮＴ太陽電池。
- 光の入射側に配置される透光性部材と、光の入射側とは反対側に配置されるとともに正の電極部および負の電極部からなる電極部材と、これら透光性部材と電極部材との間に配置されたカーボンナノチューブ層とから構成し、
上記カーボンナノチューブ層をｐ型になし、
上記正の電極部として、カーボンナノチューブと電気陰性度が略等しい金属を用いるとともに、
上記負の電極部として、カーボンナノチューブより電気陰性度が小さい金属を用いたことを特徴とするＣＮＴ太陽電池。 - カーボンナノチューブと電気陰性度が略等しい金属として、Ａｕ，Ｃｕ，ＰｄおよびＰｔのうちいずれかを用いたことを特徴とする請求項５に記載のＣＮＴ太陽電池。
- カーボンナノチューブより電気陰性度が小さい金属として、Ｃｓ，Ｂａ，Ｃａ，Ｋ，Ｌｉ，Ｍｇ，ＮａおよびＲｂのうちいずれかを用いたことを特徴とする請求項５に記載のＣＮＴ太陽電池。
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