JP6598339B1 - 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】電気エネルギーの発生量の安定化を実現できる発電素子、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１１ｓを有する第１基板１１、及び第１主面１１ｓ上に設けられた第１電極部１３ａを有する第１筐体部１Ａと、第２主面１２ｓを有する第２基板１２、及び第２主面１２ｓ上に設けられた第２電極部１３ｂとを有する第２筐体部１Ｂと、ナノ粒子を含む中間部１４と、を備える。第１主面１１ｓは、第１電極部１３ａと接し、第２筐体部１Ｂと離間する第１離間面１１ｓａと、第２筐体部１Ｂと接する第１接合面１１ｓｂと、を有し、第２主面１２ｓは、第２電極部１３ｂと接し、第１筐体部１Ａと離間する第２離間面１２ｓａと、第１筐体部１Ａと接する第２接合面１２ｓｂと、を有する。第１方向Ｚから見て、中間部１４は、第１接合面１１ｓｂ及び第２接合面１２ｓｂによって囲まれることを特徴とする。【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熱電素子等の発電素子の開発が盛んに行われている。特許文献１、２には、仕事関数差を有する電極間に発生する、絶対温度による電子放出現象を利用した熱電素子が開示されている。このような熱電素子は、電極間の温度差（ゼーベック効果）を利用した熱電素子に比較して、電極間の温度差が小さい場合であっても発電可能である。このため、より様々な用途への利用が期待されている。

特許文献１には、エミッタ電極層と、コレクタ電極層と、エミッタ電極層及びコレクタ電極層の表面に分散して配置され、エミッタ電極層とコレクタ電極層とをサブミクロン間隔で離間する電気絶縁性の球状ナノビーズとを備え、エミッタ電極層の仕事関数はコレクタ電極層の仕事関数よりも小さく、球状ナノビーズの粒子径は１００ｎｍ以下である熱電素子が開示されている。

特許文献２には、ナノメートルスケールの間隔を空けた電極間ギャップによって分離された、仕事関数の高いアノードと、仕事関数の低いカソードとを備え、電極間ギャップにナノ流体が形成されるナノ流体接触電位差セルが開示されている。

特許第６１４７９０１号公報 米国特許出願公開第２０１５／０２２９０１３号明細書

上述した特許文献１、２等に開示された技術を用いた熱電素子では、電極間ギャップを形成する際、球状ナノビーズ等のような支持部材を用いることを前提としている。このため、支持部材の形状や厚さのバラつきに起因する電極間ギャップのバラつきが悪化する。これにより、電気エネルギーの発生量が不安定となる懸念が挙げられる。

そこで本発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、その目的は、電気エネルギーの発生量の安定化を実現できる発電素子、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、及び前記第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、前記第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、及び前記第２主面上に設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第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、前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第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、前記第１主面は、前記第１電極部と接し、前記第２筐体部と離間する第１離間面と、前記第１離間面と連続して設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第２筐体部と接する第１接合面と、を有し、前記第２主面は、前記第２電極部と接し、前記第１筐体部と離間する第２離間面と、前記第２離間面と連続して設けられ、前記第２電極部と離間し、前記第１筐体部と接する第２接合面と、を有し、前記第１方向から見て、前記中間部は、前記第１接合面及び前記第２接合面によって囲まれ、前記第１接合面は、前記第２接合面と接する第１基板接合面と、前記第２電極部と接する第１電極接合面と、を有し、前記第２接合面は、前記第１基板接合面と接する第２基板接合面と、前記第１電極部と接する第２電極接合面と、を有す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、前記第２電極接合面よりも外側に設けられ、前記第１電極部と接する第１接続配線と、前記第１電極接合面よりも外側に設けられ、前記第２電極部と接する第２接続配線と、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は、第２発明において、前記第１筐体部及び前記第２筐体部は、前記第１方向に複数積層され、前記第１接続配線は、前記第１方向に延在し、複数の前記第１電極部と接し、前記第２接続配線は、前記第１方向に延在し、複数の前記第２電極部と接することを特徴とする。

第４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発電素子であって、第１主面を有する第１基板、及び前記第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、前記第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、及び前記第２主面上に設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第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、前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第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、及び前記ナノ粒子が分散された溶媒を含む中間部と、を備え、前記第１主面は、前記第１電極部と接し、前記第２筐体部と離間する第１離間面と、前記第１離間面と連続して設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第２筐体部と接する第１接合面と、を有し、前記第２主面は、前記第２電極部と接し、前記第１筐体部と離間する第２離間面と、前記第２離間面と連続して設けられ、前記第２電極部と離間し、前記第１筐体部と接する第２接合面と、を有し、前記第１方向から見て、前記中間部は、前記第１接合面及び前記第２接合面によって囲まれ、前記第１電極部は、前記第１主面に比べて、前記溶媒に対する濡れ性が高いことを特徴とする。

第５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発電素子であって、第１主面を有する第１基板、及び前記第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、前記第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、及び前記第２主面上に設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第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、前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第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、及び前記ナノ粒子が分散された溶媒を含む中間部と、を備え、前記第１主面は、前記第１電極部と接し、前記第２筐体部と離間する第１離間面と、前記第１離間面と連続して設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第２筐体部と接する第１接合面と、を有し、前記第２主面は、前記第２電極部と接し、前記第１筐体部と離間する第２離間面と、前記第２離間面と連続して設けられ、前記第２電極部と離間し、前記第１筐体部と接する第２接合面と、を有し、前記第１方向から見て、前記中間部は、前記第１接合面及び前記第２接合面によって囲まれ、前記第１離間面は、前記第１電極部と接する接触面と、前記接触面よりも外側に設けられた第１面と、前記第１面よりも外側に設けられた第２面と、を有し、前記第１面は、前記第２面に比べて、前記溶媒に対する濡れ性が高いことを特徴とする。

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発電素子であって、第１主面を有する第１基板、及び前記第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、前記第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、及び前記第２主面上に設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第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、前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第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、前記第１主面は、前記第１電極部と接し、前記第２筐体部と離間する第１離間面と、前記第１離間面と連続して設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第２筐体部と接する第１接合面と、を有し、前記第２主面は、前記第２電極部と接し、前記第１筐体部と離間する第２離間面と、前記第２離間面と連続して設けられ、前記第２電極部と離間し、前記第１筐体部と接する第２接合面と、を有し、前記第１方向から見て、前記中間部は、前記第１接合面及び前記第２接合面によって囲まれ、前記第１電極部と前記第１接合面との間、及び前記第２電極部と前記第２接合面との間に設けられ、前記中間部を囲む封止部をさらに備えることを特徴とする。

第７発明に係る発電装置は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子を備えた発電装置であって、前記発電素子は、第１主面を有する第１基板、及び前記第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、前記第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、及び前記第２主面上に設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第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、前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第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、前記第１主面は、前記第１電極部と接し、前記第２筐体部と離間する第１離間面と、前記第１離間面と連続して設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第２筐体部と接する第１接合面と、を有し、前記第２主面は、前記第２電極部と接し、前記第１筐体部と離間する第２離間面と、前記第２離間面と連続して設けられ、前記第２電極部と離間し、前記第１筐体部と接する第２接合面と、を有し、前記第１方向から見て、前記中間部は、前記第１接合面及び前記第２接合面によって囲まれ、前記第１接合面は、前記第２接合面と接する第１基板接合面と、前記第２電極部と接する第１電極接合面と、を有し、前記第２接合面は、前記第１基板接合面と接する第２基板接合面と、前記第１電極部と接する第２電極接合面と、を有することを特徴とする。

第８発明に係る電子機器は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子と、前記発電素子を電源に用いて駆動されることが可能な電子機器と、を含む電子機器であって、前記発電素子は、第１主面を有する第１基板、及び前記第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、前記第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、及び前記第２主面上に設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第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、前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第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、前記第１主面は、前記第１電極部と接し、前記第２筐体部と離間する第１離間面と、前記第１離間面と連続して設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第２筐体部と接する第１接合面と、を有し、前記第２主面は、前記第２電極部と接し、前記第１筐体部と離間する第２離間面と、前記第２離間面と連続して設けられ、前記第２電極部と離間し、前記第１筐体部と接する第２接合面と、を有し、前記第１方向から見て、前記中間部は、前記第１接合面及び前記第２接合面によって囲まれ、前記第１接合面は、前記第２接合面と接する第１基板接合面と、前記第２電極部と接する第１電極接合面と、を有し、前記第２接合面は、前記第１基板接合面と接する第２基板接合面と、前記第１電極部と接する第２電極接合面と、を有することを特徴とする。

第９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基板の第１主面上に、第１電極部を形成して第１筐体部を形成する第１筐体部形成工程と、第２基板の第２主面上に、前記第１電極部とは異なる仕事関数を有する第２電極部を形成して第２筐体部を形成する第２筐体部形成工程と、前記第１電極部上に、前記第１電極部の仕事関数と、前記第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を形成する中間部形成工程と、前記第１電極部と、前記第２電極部とを第１方向に離間させた状態で、前記第１筐体部と、前記第２筐体部とを接合する接合工程と、を備え、前記第１主面は、前記第１電極部と接し、前記第２筐体部と離間する第１離間面と、前記第１離間面と連続して設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第２筐体部と接する第１接合面と、を有し、前記第２主面は、前記第２電極部と接し、前記第１筐体部と離間する第２離間面と、前記第２離間面と連続して設けられ、前記第２電極部と離間し、前記第１筐体部と接する第２接合面と、を有し、前記第１方向から見て、前記中間部は、前記第１接合面及び前記第２接合面によって囲まれ、前記第１接合面は、前記第２接合面と接する第１基板接合面と、前記第２電極部と接する第１電極接合面と、を有し、前記第２接合面は、前記第１基板接合面と接する第２基板接合面と、前記第１電極部と接する第２電極接合面と、を有することを特徴とする。

第１発明〜第８発明によれば、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接合面とを有する。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接合面とを有する。即ち、各電極部が設けられた各主面における接合により形成できる中間部が介在することで、電極間ギャップが形成される。このため、支持部材等を別途設ける必要が無く、電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を実現することが可能となる。

また、第１発明〜第８発明によれば、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る。このため、各電極部が設けられた各主面における接合面により、中間部を囲む閉空間を形成することができる。これにより、基板上に他の構成を形成することなく、発電可能な構造を設けることが可能となる。また、基板上に他の構成を形成することなく、中間部の漏れ出し等を抑制することが可能となる。

特に、第１発明〜第３発明によれば、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電極接合面とを有する。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。このため、各基板上に各電極部を設ける面積を大きくすることができ、各電極部の対向する面積を大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量を増加させることが可能となる。

特に、第２発明によれば、第１接続配線は、第２電極接合面よりも外側に設けられ、第１電極部と接する。第２接続配線は、第１電極接合面よりも外側に設けられ、第２電極部と接する。このため、各電極部と電気的に接続させる各接続配線を容易に設けることができる。これにより、製造工程の容易化を図ることが可能となる。また、発電素子の利用に伴い各接続配線が劣化した場合においても、容易に修復させることが可能となる。

特に、第３発明によれば、第１接続配線は、第１方向に延在し、複数の第１電極部と接する。第２接続配線は、第１方向に延在し、複数の第２電極部と接する。このため、各筐体部を複数積層した場合においても、各電極部と電気的に接続させる各接続配線を容易に設けることができる。これにより、製造工程の容易化を図ることが可能となる。

特に、第４発明によれば、第１電極部は、第１主面に比べて、溶媒に対する濡れ性が高い。このため、中間部に含まれる溶媒に分散されたナノ粒子を、各電極部の間に保ち易くすることができる。これにより、経時に伴う電気エネルギーの発生量の減少を抑制することが可能となる。

特に、第５発明によれば、第１面は、第２面に比べて、溶媒に対する濡れ性が高い。このため、各接合面から中間部の染み出しを抑制することができる。これにより、経時に伴う中間部の量の減少を抑制することが可能となる。

特に、第６発明によれば、封止部は、第１電極部と第１接合面との間、及び第２電極部と第２接合面との間に設けられ、中間部を囲む。このため、各接合面から中間部の染み出しを抑制することができる。これにより、経時に伴う中間部の量の減少を抑制することが可能となる。

特に、第７発明によれば、電気エネルギーの発生量の安定化を図れる発電素子を備えた発電装置を実現することが可能となる。

特に、第８発明によれば、電気エネルギーの発生量の安定化を図れる発電素子を備えた電子機器を実現することが可能となる。

第９発明によれば、接合工程は、第１電極部と、第２電極部とを第１方向に離間させた状態で、第１筐体部と、第２筐体部とを接合する。このとき、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接合面とを有する。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接合面とを有する。即ち、各電極部が設けられた各主面における接合により形成できる中間部が介在することで、電極間ギャップが形成される。このため、支持部材等を別途設ける必要が無く、電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を実現することが可能となる。

また、第９発明によれば、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る。このため、各電極部が設けられた各主面における接合面により、中間部を囲む閉空間を形成することができる。これにより、基板上に他の構成を形成することなく、発電可能な構造を設けることが可能となる。また、基板上に他の構成を形成することなく、中間部の漏れ出し等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装置及び発電素子の一例を示す模式断面図であり、図１（ｂ）は、基板の一例を模式断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）の１Ｃ−１Ｃに沿った模式平面図であり、図１（ｄ）は、図１（ａ）の１Ｄ−１Ｄに沿った模式平面図である。 図２（ａ）は中間部の一例を示す模式断面図であり、図２（ｂ）は中間部の他の例を示す模式断面図である。 図３（ａ）及び図３（ｂ）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は、接合工程の一例を示す模式断面図である。 図６（ａ）及び図６（ｂ）は、中間部形成工程の一例を示す模式図である。 図７（ａ）は、第１実施形態における発電素子の製造方法の他の例を示すフローチャートであり、図７（ｂ）は、第２筐体部形成工程の他の例を示す模式断面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）は、第１実施形態における発電素子の製造方法のさらに他の例を示す模式断面図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、基板の変形例を示す模式図である。 図１０（ａ）は、第１実施形態における発電素子の製造方法の変形例を示すフローチャートであり、図１０（ｂ）〜図１０（ｄ）は、第１実施形態における発電素子の製造方法の変形例を示す模式図である。 図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、第１実施形態における発電素子の第１変形例を示す模式図である。 図１２（ａ）及び図１２（ｂ）は、第１実施形態における発電素子の第２変形例を示す模式図である。 図１３（ａ）は、第２実施形態における発電装置及び発電素子の一例を示す模式断面図であり、図１３（ｂ）は、基板の一例を示す模式断面図であり、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）の１３Ｃ−１３Ｃに沿った模式平面図であり、図１３（ｄ）は、図１３（ａ）の１３Ｄ−１３Ｄに沿った模式平面図である。 図１４は、第２実施形態における発電装置及び発電素子の他の例を示す模式断面図である。 図１５は、第２実施形態における発電装置及び発電素子のさらに他の例を示す模式断面図である。 図１６は、第１実施形態における発電装置及び発電素子の他の例を示す模式断面図である。 図１７（ａ）〜図１７（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１７（ｅ）〜図１７（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、本発明の実施形態における発電素子、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、各電極部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。

（第１実施形態：発電装置１００、発電素子１）
＜発電装置１００＞
図１は、第１実施形態における発電装置１００、及び発電素子１の一例を示す模式図である。図１（ａ）は、第１実施形態における発電装置１００、及び発電素子１の一例を示す模式断面図であり、図１（ｂ）は、基板１０の一例を示す模式断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）の１Ｃ−１Ｃに沿った模式平面図であり、図１（ｄ）は、図１（ａ）の１Ｄ−１Ｄに沿った模式平面図である。

図１に示すように、発電装置１００は、発電素子１と、端子１０１と、配線１０２とを含む。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、端子１０１及び配線１０２を介して負荷Ｒへ出力する。

配線１０２は、負荷Ｒの一端と電気的に接続される第１配線１０２ａと、負荷Ｒの他端と電気的に接続される第２配線１０２ｂとを有する。負荷Ｒは、例えば電気的な機器を示し、例えば発電素子１を主電源又は補助電源に用いて駆動させることができる。

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、及び工場の生産設備、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、ウェアラブル機器、自立型センサ端末等の電子機器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。また、発電素子１の発電原理を利用して、温度センサ等に利用することもできる。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内に設けるほか、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電子機器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、上記電子機器に対する電池の代替部品又は補助部品とすることもできる。

発電素子１は、第１筐体部１Ａと、第２筐体部１Ｂと、中間部１４とを備える。発電素子１は、例えば接続配線１５を備えてもよい。

第１筐体部１Ａは、第１基板１１と、第１電極部１３ａとを有する。第２筐体部１Ｂは、第２基板１２と、第２電極部１３ｂとを有する。各筐体部１Ａ、１Ｂは、各電極部１３ａ、１３ｂを離間した状態で、互いに接合される。

第１基板１１は、第１方向Ｚと交わる第１主面１１ｓを有する。第２基板１２は、第１主面１１ｓと第１方向Ｚに対向し、第１方向Ｚと交わる第２主面１２ｓを有する。

第１電極部１３ａは、第１主面１１ｓ上に設けられる。本実施形態における第１電極部１３ａは、第２基板１２と離間する。第２電極部１３ｂは、第２主面１２ｓ上に設けられる。第２電極部１３ｂは、第１電極部１３ａと離間して対向する。第２電極部１３ｂは、第１電極部１３ａとは異なる仕事関数を有する。本実施形態における第２電極部１３ｂは、第１基板１１と離間する。

中間部１４は、第１電極部１３ａと第２電極部１３ｂとの間に設けられる。中間部１４は、例えば図２に示すナノ粒子１４１を含み、例えばナノ粒子１４１が分散された溶媒１４２を含んでもよい。

接続配線１５は、例えば第１接続配線１５ａと、第２接続配線１５ｂとを有する。第１接続配線１５ａは、第１基板１１を第１方向Ｚに貫通する。第１接続配線１５ａの一端は、第１電極部１３ａと接し、他端は第１端子１０１ａと接する。第２接続配線１５ｂは、第２基板１２を第１方向Ｚに貫通する。第２接続配線１５ｂの一端は、第２電極部１３ｂと接し、他端は第２端子１０１ｂと接する。なお、接続配線１５は、例えば基板１０の側面から引き出されてもよい。

発電素子１は、ギャップ部１４ａを含む。ギャップ部１４ａは、第１基板１１及び第２基板１２によって囲まれた部分を示し、外部から隔離された空間を含む。ギャップ部１４ａには、第１電極部１３ａ、第２電極部１３ｂ、及び中間部１４が設けられる。なお、発電素子１の内部側とは、ギャップ部１４ａを含む部分を示し、発電素子１の外部側とは、ギャップ部１４ａから離間した部分を示す。

発電素子１は、例えば図１６に示すように、上記構成を積層した構造を備えてもよい。即ち、第１筐体部１Ａ及び第２筐体部１Ｂは、第１方向Ｚに複数積層され、中間部１４は、各筐体部１Ａ、１Ｂの間に複数設けられる。この場合、各電極部１３ａ、１３ｂは、例えば接続配線１５ｃを介して直列接続されるほか、例えば並列接続されてもよい。発電装置１００は、積層構造の発電素子１を備えてもよい。

以下、第１実施形態における発電素子１及び発電装置１００の構成を、さらに詳細に説明する。

＜＜第１基板１１、第２基板１２＞＞
第１基板１１の第１主面１１ｓは、例えば図１（ｂ）、及び図１（ｃ）に示すように、第１離間面１１ｓａと、第１接合面１１ｓｂとを有する。第１離間面１１ｓａは、第１電極部１３ａと接し、第２基板１２と離間する。第１接合面１１ｓｂは、第１電極部１３ａ及び第１離間面１１ｓａを囲む。第１接合面１１ｓｂは、第１電極部１３ａと離間する。

第２基板１２の第２主面１２ｓは、第２離間面１２ｓａと、第２接合面１２ｓｂとを有する。第２離間面１２ｓａは、第２電極部１３ｂと接し、第１基板１１と離間する。第２接合面１２ｓｂは、第２電極部１３ｂ及び第２離間面１２ｓａを囲み、第１接合面１１ｓｂと接する。第２接合面１２ｓｂは、第２電極部１３ｂと離間する。

例えば図１（ｃ）に示す第１方向Ｚから見て、第１基板１１は、四角形に形成されるほか、例えば切り欠き部を有する多角形や、円形等に形成されてもよい。第１離間面１１ｓａは、第１電極部１３ａと重なり、第１電極部１３ａの外周を囲む位置まで設けられる。第１接合面１１ｓｂは、第１離間面１１ｓａの外周に設けられる。

例えば図１（ｄ）に示す第１方向Ｚから見て、第２基板１２は、四角形に形成されるほか、例えば切り欠き部を有する多角形や、円形状に形成されてもよい。第２離間面１２ｓａは、第２電極部１３ｂと重なり、第２電極部１３ｂの外周を囲む位置まで設けられる。第２接合面１２ｓｂは、第２離間面１２ｓａの外周に設けられる。

各筐体部１Ａ、１Ｂは、各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂで接合され、例えば図１（ｃ）及び図１（ｄ）の破線で示された範囲で接合される。即ち、第１方向Ｚから見て、中間部１４は、第１接合面１１ｓｂ及び第２接合面１２ｓｂによって囲まれる。このため、各電極部１３ａ、１３ｂが設けられた各主面１１ｓ、１２ｓにおける各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂにより、中間部１４を囲む閉空間（ギャップ部１４ａ）を容易に形成することができる。

また、本実施形態では、第１方向Ｚから見て、第１接合面１１ｓｂと第２接合面１２ｓｂとの接する部分は、第１離間面１１ｓａ及び第２離間面１２ｓａを囲む。このため、各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂの接する部分が途切れずに一体に形成された状態で、中間部１４を囲む閉空間を形成することができる。また、各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂの接する部分によって各電極部１３ａ、１３ｂを完全に囲むことができる。

上述した各基板１１、１２が、各離間面１１ｓａ、１２ｓａ及び各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂを有することで、各電極部１３ａ、１３ｂの間に電極間ギャップが形成される。即ち、電極間ギャップは、第２基板１２を支える支持部等を設けることなく形成できる。このため、電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。

第１接合面１１ｓｂは、第１離間面１１ｓａと連続して設けられる。また、第２接合面１２ｓｂは、第２離間面１２ｓａと連続して設けられる。このため、例えば各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂの一部分に外力が作用した場合、各基板１１、１２全体に力を分散させ易くすることができる。これにより、発電素子１の早期劣化を抑制することが可能となる。

特に、第１主面１１ｓ及び第２主面１２ｓの少なくとも何れかは、例えば図１（ｂ）に示すように、湾曲状に形成することができる。このため、例えば主面上に支持部等を設ける場合に比べて、突起部等のような局所的に応力が集中する部分が形成されない。

第１方向Ｚに沿って、各基板１１、１２の厚さは、例えば１０μｍ以上１ｍｍ以下である。例えば図１（ｂ）に示すように、第１方向Ｚに沿って、第１離間面１１ｓａを起点とした第１基板１１の厚さＴ１ａは、第１接合面１１ｓｂを起点とした第１基板１１の厚さＴ１ｂと等しい。また、第１方向Ｚに沿って、第２離間面１２ｓａを起点とした第２基板１２の厚さＴ２ａは、第２接合面１２ｓｂを起点とした第２基板１２の厚さＴ２ｂと等しい。このため、各基板１１、１２の少なくとも何れかの一部を除去する等の処理が行われず、各基板１１、１２の局所的な耐力の低減を抑制することができる。また、各基板１１、１２の少なくとも何れかの一部を除去する処理や、新たな構成を各基板１１、１２上に積層する処理等を実施する必要がなく、製造工程の削減を図ることが可能となる。

例えば第２方向Ｘ又は第３方向Ｙに沿って、各基板１１、１２の幅は、１ｍｍ〜５００ｍｍ程度であり、用途に応じて任意に設定することができる。

各基板１１、１２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。

各基板１１、１２は、薄板状であるほか、例えばフレキシブルなフィルム状でもよい。例えば、各基板１１、１２を、フレキシブルなフィルム状とする場合には、例えば薄板ガラス、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate）、ＰＣ（polycarbonate）、及びポリイミド等のポリマーを材料としたフィルムを用いることができる。

第１基板１１と第２基板１２との間（発電素子１の内部側）には、第１電極部１３ａ、第２電極部１３ｂ、及び中間部１４が内包される。このため、第１基板１１及び第２基板１２を備えることで、第１電極部１３ａ、第２電極部１３ｂ、及び中間部１４のそれぞれの、外力や環境変化に伴った劣化や変形を抑制することもできる。したがって、発電素子１の耐久性を高めることが可能である。

＜＜第１電極部１３ａ、第２電極部１３ｂ＞＞
第１電極部１３ａ及び第２電極部１３ｂは、各離間面１１ｓａ、１２ｓａの間に設けられる。例えば図１（ａ）に示す第１方向Ｚに沿って、第１電極部１３ａの表面の位置は、例えば第１離間面１１ｓａと、第１接合面１１ｓｂとの間の位置に設けられる。第１方向Ｚに沿って、第２電極部１３ｂの表面の位置は、例えば第２離間面１２ｓａと、第２接合面１２ｓｂとの間の位置に設けられる。

第１電極部１３ａは、例えば図１（ｃ）に示す第１方向Ｚから見て、四角形に形成されるほか、例えば切り欠き部を有する多角形や、円形等に形成されてもよい。第１方向Ｚから見て、第１電極部１３ａは、第１離間面１１ｓａ及び第１接合面１１ｓｂに囲まれる。

第２電極部１３ｂは、例えば図１（ｄ）に示す第１方向Ｚから見て、四角形に形成されるほか、例えば切り欠き部を有する多角形や、円形等に形成されてもよい。第１方向Ｚから見て、第２電極部１３ｂは、第２離間面１２ｓａ及び第２接合面１２ｓｂに囲まれる。

第１電極部１３ａの側面及び第２電極部１３ｂの側面は、例えば図１（ａ）に示すように、中間部１４と接する。このため、各電極部１３ａ、１３ｂの対向する面に加え、各電極部１３ａ、１３ｂの側面を介して電子ｅの移動を実現させることができる。

第１電極部１３ａは、例えば第１主面１１ｓに比べて、中間部１４の有する溶媒１４２に対する濡れ性が高い。即ち、溶媒１４２は、第１電極部１３ａ上に広がり易く、第１主面１１ｓの外周側（接合面１１ｓｂ）に広がり難い。このため、溶媒１４２に分散されたナノ粒子１４１を、各電極部１３ａ、１３ｂの間に保ち易くすることができる。なお、第２電極部１３ｂは、例えば第２主面１２ｓに比べて、溶媒１４２に対する濡れ性が高くてもよい。各電極部１３ａ、１３ｂとして、例えば各主面１１ｓ、１２ｓに比べて濡れ性の高い材料が用いられるほか、濡れ性が高くなるように各電極部１３ａ、１３ｂの表面処理が実施されてもよい。また、各主面１１ｓ、１２ｓの濡れ性が低くなるように、各基板１１、１２の表面処理が実施されてもよい。

第１電極部１３ａは、例えば白金（仕事関数：約５．６５ｅＶ）を含み、第２電極部１３ｂは、例えばタングステン（仕事関数：約４．５５ｅＶ）を含む。仕事関数が大きい電極部はアノード（コレクタ電極）として機能し、仕事関数が小さい電極部はカソード（エミッタ電極）として機能する。第１実施形態に係る発電素子１では、第１電極部１３ａがアノードであり、第２電極部１３ｂがカソードとして説明する。なお、第１電極部１３ａをカソードとし、第２電極部１３ｂをアノードとしてもよい。

発電素子１では、仕事関数差を有する第１電極部１３ａと第２電極部１３ｂ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、第１電極部１３ａと第２電極部１３ｂとの温度差が小さい場合であっても、熱エネルギーを電気エネルギーに変換できる。さらに、発電素子１は、第１電極部１３ａと第２電極部１３ｂとの間に温度差がない場合、又は単一の熱源を用いる場合であっても、熱エネルギーを電気エネルギーに変換することができる。

第１方向Ｚに沿って、各電極部１３ａ、１３ｂの厚さは、例えば１０ｎｍ以上１０μｍ以下であり、例えば１０ｎｍ以上１μｍ以下が好ましい。なお、例えば各電極部１３ａ、１３ｂの厚さを１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とした場合、上述した各主面１１ｓ、１２ｓを湾曲状に保ち易くなる。

例えば第２方向Ｘ又は第３方向Ｙに沿って、各電極部１３ａ、１３ｂの幅は、１００μｍ〜５００ｍｍ程度であり、用途に応じて任意に設定することができる。特に、各基板１１、１２の幅に比べて、各電極部１３ａ、１３ｂの幅を１／１０以下とした場合、上述した各主面１１ｓ、１２ｓを湾曲状に保ち易くなる。

第１電極部１３ａと第２電極部１３ｂとの間の第１方向Ｚに沿った距離（電極間ギャップ）は、例えば、１μｍ以下の有限値である。より好ましくは、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。電極間ギャップを１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下とすることで、電気エネルギーの発生量の増加を図ることが可能となる。なお、例えば電極間ギャップを１０ｎｍ未満とした場合、ナノ粒子１４１が均等に分散された状態を維持できなくなる懸念が挙げられる。

各電極部１３ａ、１３ｂの第１方向Ｚに沿った厚さ、及び電極間ギャップを、上記範囲内に設定することにより、例えば、発電素子１の第１方向Ｚに沿った厚さを薄くできる。これは、例えば複数の発電素子１を、図１６に示したような第１方向Ｚに沿って積層させる場合に有効である。また、各電極部１３ａ、１３ｂの平面バラつきを抑えることができ、電気エネルギーの発生量の安定性を向上させることができる。上記に加え、電極間ギャップを、上記範囲内に設定することにより、電子ｅを効率良く放出させることが可能になるとともに、電子ｅを第２電極部１３ｂ（カソード）から第１電極部１３ａ（アノード）へ、効率よく移動させることも可能となる。

第１電極部１３ａの材料、及び第２電極部１３ｂ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１３ａと第２電極部１３ｂとの間に仕事関数差が生じればよい。したがって、各電極部１３ａ、１３ｂの材料には、上記以外の金属を選ぶことが可能である。各電極部１３ａ、１３ｂ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（ＬａＢ₆）を挙げることができる。

各電極部１３ａ、１３ｂの材料として、非金属導電物を選ぶことも可能である。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。

なお、各電極部１３ａ、１３ｂの構造は、上記材料を含む単層構造の他、上記材料を含む積層構造とされてもよい。

＜＜中間部１４＞＞
中間部１４は、例えば図２に示すように、第２電極部１３ｂ（カソード）から放出された電子ｅを、第１電極部１３ａ（アノード）へと移動させる部分である。図２（ａ）は、中間部１４の一例を示す模式断面図である。図２（ａ）に示すように、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１４ａ内に充填することで得られる。

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１３ａの仕事関数の値と、第２電極部１３ｂの仕事関数の値との間にある。例えば、複数のナノ粒子１４１は、３．０ｅＶ以上５．５ｅＶ以下の範囲内の仕事関数を含む。これにより、第１電極部１３ａと第２電極部１３ｂとの間に放出された電子ｅを、ナノ粒子１４１を介して、例えば、第２電極部１３ｂ（カソード）から第１電極部１３ａ（アノード）へと移動させることができる。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、中間部１４は、第１電極部１３ａの仕事関数と、第２電極部１３ｂの仕事関数との間の仕事関数を有するナノ粒子１４１を少なくとも一部含んでいればよい。したがって、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、絶縁性金属化合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。絶縁性金属化合物の例としては、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２電極部１３ｂ（カソード）とナノ粒子１４１との間、及びナノ粒子１４１と第１電極部１３ａ（アノード）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。このとき、例えば図２（ａ）の矢印に示すように、ナノ粒子１４１の移動を利用して、電子ｅの移動が促されてもよい。

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。溶媒１４２は、電気的抵抗値が高く、絶縁性である液体がよい。

図２（ｂ）は、中間部１４の他の例を示す模式断面図である。図２（ｂ）に示すように、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、高温の環境下に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、高温の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。

＜＜第１接続配線１５ａ、第２接続配線１５ｂ＞＞
各接続配線１５ａ、１５ｂとして、導電性を有する材料が用いられ、例えば金が用いられる。各接続配線１５ａ、１５ｂは、各基板１１、１２の何れかの内部のみに設けられるほか、例えば各基板１１、１２の何れかの内部からギャップ部１４ａ内に延在してもよい。この場合、各接続配線１５ａ、１５ｂは、ギャップ部１４ａ内で各電極部１３ａ、１３ｂの何れかと接する。これにより、各接続配線１５ａ、１５ｂと、各電極部１３ａ、１３ｂとの接続箇所の面積を大きくすることができ、接続箇所の接触抵抗を低減させることが可能となる。なお、各接続配線１５ａ、１５ｂは、例えば複数設けられてもよい。

＜＜第１配線１０２ａ、第２配線１０２ｂ＞＞
第１配線１０２ａは、第１端子１０１ａ及び第１接続配線１５ａを介して、第１電極部１３ａと電気的に接続される。第２配線１０２ｂは、第２端子１０１ｂ及び第２接続配線１５ｂを介して、第２電極部１３ｂと電気的に接続される。

各配線１０２ａ、１０２ｂには、導電性を有する材料が用いられ、例えばニッケル、銅、銀、金、タングステン、及びチタン等の材料が用いられる。各配線１０２ａ、１０２ｂの構造は、発電素子１において生成された電流を負荷Ｒへ供給できる構造であれば、任意に設計することができる。

＜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、例えば、第２電極部１３ｂ（カソード）から中間部１４に向けて電子ｅが放出される。放出された電子ｅは、中間部１４から第１電極部１３ａ（アノード）へと移動する（図２参照）。この場合電流は、第１電極部１３ａから第２電極部１３ｂに向かって流れる。このようにして、熱エネルギーが電気エネルギーに変換される。

放出される電子ｅの量は、熱エネルギーに依存するほか、第１電極部１３ａ（アノード）の仕事関数と、第２電極部１３ｂ（カソード）の仕事関数との差に依存する。また、放出される電子ｅの量は、第２電極部１３ｂの仕事関数が小さい材料ほど、増加する傾向がある。

移動する電子ｅの量は、例えば、第１電極部１３ａと第２電極部１３ｂとの仕事関数差を大きくすること、又は電極間ギャップ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、及び上記電極間ギャップを小さくすること、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。

（第１実施形態：発電素子１の製造方法）
次に、発電素子１の製造方法の一例について説明する。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模式断面図である。

発電素子１の製造方法は、例えば図３（ａ）に示すように、第１筐体部形成工程Ｓ１１０と、第２筐体部形成工程Ｓ１２０と、中間部形成工程Ｓ１３０と、接合工程Ｓ１４０とを備える。

＜第１筐体部形成工程Ｓ１１０＞
第１筐体部形成工程Ｓ１１０は、例えば図４（ａ）に示すように、第１基板１１の第１主面１１ｓ上に、第１電極部１３ａを形成する。これにより、第１筐体部１Ａが形成される。第１電極部１３ａは、例えば図１（ｃ）に示すように、第１方向Ｚから見て、四角形に形成され、例えば第１主面１１ｓ上に複数形成されてもよい。

＜第２筐体部形成工程Ｓ１２０＞
第２筐体部形成工程Ｓ１２０は、例えば図４（ｂ）に示すように、第２基板１２の第２主面１２ｓ上に、第２電極部１３ｂを形成する。これにより、第２筐体部１Ｂが形成される。第２電極部１３ｂは、例えば第１電極部１３ａと同様に、第１方向Ｚから見て、四角形に形成される。

なお、第１筐体部形成工程Ｓ１１０と、第２筐体部形成工程Ｓ１２０とを実施する順番は、任意である。第１筐体部形成工程Ｓ１１０及び第２筐体部形成工程Ｓ１２０では、例えばスクリーン印刷法を用いて各電極部１３ａ、１３ｂを形成するほか、例えばスパッタリング法、蒸着法、インクジェット法、及びスプレイ塗布法等を用いて、各電極部１３ａ、１３ｂを形成してもよい。例えば、第１電極部１３ａとして白金が用いられ、第２電極部１３ｂ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。

なお、各筐体部形成工程Ｓ１１０、Ｓ１２０では、例えば各電極部１３ａ、１３ｂの少なくとも何れかにおける表面に対してプラズマ処理等を実施することで、溶媒１４２に対する濡れ性を高めてもよい。この表面処理は、例えば各電極部１３ａ、１３ｂの濡れ性が、各主面１１ｓ、１２ｓの濡れ性よりも高くなるように実施される。これにより、後述する中間部形成工程Ｓ１３０において、各電極部１３ａ、１３ｂ上に中間部１４を形成し易くすることができる。

＜中間部形成工程Ｓ１３０＞
中間部形成工程Ｓ１３０は、例えば図４（ｃ）に示すように、第１電極部１３ａ上に、中間部１４を形成する。このとき、例えば第１電極部１３ａ上から第１主面１１ｓ上まで中間部１４を一体に形成してもよい。なお、中間部形成工程Ｓ１３０は、例えば第２電極部１３ｂ上に中間部１４を形成してもよい。

このとき、例えば第１電極部１３ａは、第１主面１１ｓに比べて、中間部１４の有する溶媒１４２に対する濡れ性が高い場合、溶媒１４２は、第１電極部１３ａ上に広がり易い一方、第１主面１１ｓの外周側に広がり難い。このため、中間部１４が第１主面１１ｓから流れ出し難く、特に、後述する接合工程Ｓ１４０において接合される接合面１１ｓｂ上に、中間部１４を形成しないようにすることもできる。なお、例えば第２電極部１３ｂが、第２主面１２ｓに比べて、溶媒１４２に対する濡れ性が高くてもよい。

中間部形成工程Ｓ１３０では、例えばスクリーン印刷法を用いて中間部１４を形成するほか、例えばインクジェット法やスプレイ塗布法を用いて中間部１４を形成してもよい。なお、中間部１４として、例えば予めナノ粒子１４１を分散させた溶媒１４２が用いられる。

＜接合工程Ｓ１４０＞
接合工程Ｓ１４０は、例えば図４（ｄ）に示すように、第１電極部１３ａと、第２電極部１３ｂとを第１方向Ｚに離間させた状態で、第１筐体部１Ａの有する第１基板１１と、第２筐体部１Ｂの有する第２基板１２とを接合する。このとき、第１接合面１１ｓｂ及び第２接合面１２ｓｂは、互いに接合し、第１離間面１１ｓａ及び第２離間面１２ｓａは、互いに離間する。

接合工程Ｓ１４０では、例えば直接接合法を用いて、各基板１１、１２を接合する。接合工程Ｓ１４０は、例えば図５に示すように、各基板１１、１２の間の空間に対して減圧を行った状態（図５の黒矢印）で、第２基板１２に対して均一に力を加える（図５の白抜き矢印）。その後、例えばプラズマ処理を用いた表面クリーニングを行い、各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂに対応する表面を直接接合することで、例えば図４（ｄ）に示した構造を得ることができる。なお、減圧を行うことで、ギャップ部１４ａ内から空気等を排除でき、ギャップ部１４ａ内を中間部１４で満たし易くすることができる。また、ギャップ部１４ａから空気等を排除することで、空気等に起因する発電素子１の劣化を抑制することができる。

なお、電極間ギャップは、中間部１４の膜厚に依存するため、中間部１４を形成する膜厚を調整することで、電極間ギャップの大きさを制御することが可能となる。

例えば図３（ｂ）に示すように、接合工程Ｓ１４０を実施したあと、中間部形成工程Ｓ１３０を実施してもよい。この場合、例えば図６に示すように、接合工程Ｓ１４０において、各電極部１３ａ、１３ｂを挟むように各主面１１ｓ、１２ｓを一方向（図６（ｂ）では第３方向Ｙ）に接合する。これにより、各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂの間には、第３方向Ｙに開口するスペース１４ｓが形成される。

その後、中間部形成工程Ｓ１３０では、スペース１４ｓを介して、各電極部１３ａ、１３ｂ上に中間部１４を形成する。中間部１４は、例えば毛細管現象（毛細管力）によって、各電極部１３ａ、１３ｂの間、及び各離間面１１ｓａ、１２ｓａの間に充填される。

その後、各電極部１３ａ、１３ｂを囲むように各主面１１ｓ、１２ｓを他の方向（図６（ｂ）では第２方向Ｘに沿った一対の破線部分）を接合することで、例えば図４（ｄ）に示した構造を得ることができる。

上述した各工程Ｓ１１０〜Ｓ１４０を実施することで、第１実施形態における発電素子１が形成される。

なお、上述した第１筐体部形成工程Ｓ１１０では、例えば第１基板１１を貫通し、第１電極部１３ａと接する第１接続配線１５ａを形成してもよい。また、上述した第２筐体部形成工程Ｓ１２０では、例えば第２基板１２を貫通し、第２電極部１３ｂと接する第２接続配線１５ｂを形成してもよい。この場合、発電素子１が形成されたあと、接続配線１５に端子１０１及び配線１０２を接続し、負荷Ｒを取り付けることで、発電装置１００を形成することができる。

なお、例えば図７（ａ）に示すように、中間部形成工程Ｓ１３０は、第２筐体部形成工程Ｓ１２０の前に実施してもよい。この場合、例えば図７（ｂ）に示すように、中間部形成工程Ｓ１３０で形成された中間部１４の上に、第２電極部１３ｂを形成する。その後、例えば図５等に示した第２基板１２を、第２電極部１３ｂ上に形成し、接合工程Ｓ１４０において各基板１１、１２を接合してもよい。

なお、例えば図８（ａ）に示すように、第１筐体部形成工程Ｓ１１０では、１つの第１基板１１上に、複数の第１電極部１３ａを形成してもよい。また、第２筐体部形成工程Ｓ１２０では、１つの第２基板１２上に、複数の第２電極部１３ｂを形成してもよい。

この場合、例えば各筐体部形成工程Ｓ１１０、Ｓ１２０を実施したあと、１つの電極部１３ａ、１３ｂ毎に各基板１１、１２を分割するほか、例えば図８（ｂ）に示すように、接合工程Ｓ１４０等を実施したあと、一対の電極部１３ａ、１３ｂ毎に各基板１１、１２を分割してもよい。これにより、発電素子１の製造時における１つ当たりに費やす時間を短縮することが可能となる。また、ロール・トゥ・ロール等の連続生産プロセスへの対応も可能となり、製造時における１つ当たりに費やす時間をさらに短縮することも可能となる。

本実施形態によれば、第１主面１１ｓは、第１電極部１３ａと接し、第２筐体部１Ｂと離間する第１離間面１１ｓａと、第１離間面１１ｓａと連続して設けられ、第１電極部１３ａと離間し、第２筐体部１Ｂと接する第１接合面１１ｓｂとを有する。第２主面１２ｓは、第２電極部１３ｂと接し、第１筐体部１Ａと離間する第２離間面１２ｓａと、第２離間面１２ｓａと連続して設けられ、第２電極部１３ｂと離間し、第１筐体部１Ａと接する第２接合面１２ｓｂとを有する。即ち、各電極部１３ａ、１３ｂが設けられた各主面１１ｓ、１２ｓにおける接合により形成できる中間部１４が介在することで、電極間ギャップが形成される。このため、支持部材等を別途設ける必要が無く、電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を実現することが可能となる。

また、本実施形態によれば、第１方向Ｚから見て、中間部１４は、第１接合面１１ｓｂ及び第２接合面１２ｓｂによって囲まれる。このため、各電極部１３ａ、１３ｂが設けられた各主面１１ｓ、１２ｓにおける接合面１１ｓｂ、１２ｓｂにより、中間部１４を囲む閉空間（ギャップ部１４ａ）を形成することができる。これにより、基板１０（第１基板１１、第２基板１２）上に他の構成を形成することなく、発電可能な構造を設けることが可能となる。また、基板１０上に他の構成を形成することなく、中間部１４の漏れ出し等を抑制することが可能となる。

また、本実施形態によれば、第１方向Ｚから見て、第１接合面１１ｓｂと第２接合面１２ｓｂとの接する部分は、第１離間面１１ｓａ及び第２離間面１２ｓａを囲む。このため、各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂの接する部分が途切れずに一体に形成された状態で、中間部１４を囲む閉空間（ギャップ部１４ａ）を形成することができる。これにより、中間部１４の漏れ出し等を容易に抑制することが可能となる。また、各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂの接する部分によって各電極部１３ａ、１３ｂを完全に囲むことができる。これにより、各電極部１３ａ、１３ｂが外部に露出せず、劣化を抑制することが可能となる。

また、本実施形態によれば、第１接続配線１５ａは、第１基板１１を貫通し、第１電極部１３ａと接する。第２接続配線１５ｂは、第２基板１２を貫通し、第２電極部１３ｂと接する。このため、各電極部１３ａ、１３ｂと各接続配線１５ａ、１５ｂとの接続箇所を、基板１１、１２内（ギャップ部１４ａ）に収めることができる。これにより、接続箇所の劣化を抑制することが可能となる。また、各接続配線１５ａ、１５ｂが外部に晒される箇所を最小限に抑えることができる。これにより、発電素子１の劣化を抑制することが可能となる。

また、本実施形態によれば、第１方向Ｚに沿って、第１離間面１１ｓａを起点とした第１基板１１の厚さＴ１ａは、第１接合面１１ｓｂを起点とした第１基板１１の厚さＴ１ｂと等しい。また、第１方向Ｚに沿って、第２離間面１２ｓａを起点とした第２基板１２の厚さＴ２ａは、第２接合面１２ｓｂを起点とした第２基板１２の厚さＴ２ｂと等しい。このため、各基板１１、１２の一部を除去する等の処理が行われず、各基板１１、１２の局所的な耐力の低減を抑制することができる。これにより、各基板１１、１２の劣化を抑制することが可能となる。また、各基板１１、１２の一部を除去する処理や、新たな構成を基板１０上に積層する処理等を実施する必要がなく、製造工程の削減を図ることが可能となる。

また、本実施形態によれば、第１電極部１３ａの側面、及び第２電極部１３ｂの側面は、中間部１４と接する。このため、各電極部１３ａ、１３ｂの対向する面に加えて、各電極部１３ａ、１３ｂの側面を介して電子ｅを移動させることができる。これにより、電気エネルギーの発生量を増加させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、第１主面１１ｓ及び第２主面１２ｓの少なくとも何れかは、湾曲状に形成される。このため、突起部等のような局所的に応力が集中する部分が形成されない。これにより、外部からの衝撃に伴う破損を抑制することが可能となる。

また、本実施形態によれば、第１電極部１３ａは、第１主面１１ｓに比べて、中間部１４に対する濡れ性が高い。このため、中間部１４に含まれる溶媒１４２に分散されたナノ粒子１４１を、各電極部１３ａ、１３ｂの間に保ち易くすることができる。これにより、経時に伴う電気エネルギーの発生量の減少を抑制することが可能となる。

また、本実施形態によれば、接合工程Ｓ１４０は、第１電極部１３ａと、第２電極部１３ｂとを第１方向Ｚに離間させた状態で、第１筐体部１Ａと、第２筐体部１Ｂとを接合する。このとき、第１主面１１ｓは、第１電極部１３ａと接し、第２筐体部１Ｂと離間する第１離間面１１ｓａと、第１離間面１１ｓａと連続して設けられ、第１電極部１３ａと離間し、第２筐体部１Ｂと接する第１接合面１１ｓｂとを有する。第２主面１２ｓは、第２電極部１３ｂと接し、第１筐体部１Ａと離間する第２離間面１２ｓａと、第２離間面１２ｓａと連続して設けられ、第２電極部１３ｂと離間し、第１筐体部１Ａと接する第２接合面１２ｓｂとを有する。即ち、各電極部１３ａ、１３ｂが設けられた各主面１１ｓ、１２ｓにおける接合により形成できる中間部１４が介在することで、電極間ギャップが形成される。このため、支持部材等を別途設ける必要が無く、電極間ギャップのバラつきを抑制することができる。これにより、電気エネルギーの発生量の安定化を実現することが可能となる。

また、本実施形態によれば、第１方向Ｚから見て、中間部１４は、第１接合面１１ｓｂ及び第２接合面１２ｓｂによって囲まれる。このため、各電極部１３ａ、１３ｂが設けられた各主面１１ｓ、１２ｓにおける接合面１１ｓｂ、１２ｓｂにより、中間部１４を囲む閉空間を形成することができる。これにより、基板１０上に他の構成を形成することなく、発電可能な構造を設けることが可能となる。また、基板１０上に他の構成を形成することなく、中間部１４の漏れ出し等を抑制することが可能となる。

また、本実施形態によれば、接合工程Ｓ１４０は、第１基板１１と、第２基板１２との間を減圧した状態で実施する。このため、電極間ギャップが形成されるギャップ部１４ａ内から空気等を排除でき、ギャップ部１４ａ内を中間部で満たし易くすることができる。これにより、製造工程の容易化を図ることが可能となる。

（第１実施形態：基板１０の変形例）
次に、第１実施形態における基板１０の変形例について説明する。図９は、第１実施形態における基板１０の変形例を示す模式図である。図９（ａ）は、第１実施形態における基板１０の変形例を示す模式断面図であり、図９（ｂ）は、第１実施形態における基板１０の変形例を含む発電素子１の模式平面図である。図９（ｂ）は、図１（ｃ）の模式平面図に対応する。

上述した実施形態と、変形例との違いは、第１離間面１１ｓａが、接触面１１ｓａｔと、第１面１１ｓａｆと、第２面１１ｓａｓとを有する点である。なお、上述した構成と同様の構成については、説明を省略する。

図９に示すように、接触面１１ｓａｔは、第１電極部１３ａと接する。例えば第１方向Ｚから見て、接触面１１ｓａｔは、第１主面１１ｓのうち第１電極部１３ａと完全に重なる部分を示す。第１面１１ｓａｆは、接触面１１ｓａｔと連続して設けられ、接触面１１ｓａｔよりも外側に設けられる。第１面１１ｓａｆは、接触面１１ｓａｔと、第２面１１ｓａｓとの間に設けられ、例えば接触面１１ｓａｔを囲む。第２面１１ｓａｓは、第１面ｓａｆと連続して設けられ、第１面ｓａｆよりも外側に設けられる。第２面１１ｓａｓは、第１面１１ｓａｆと、接合面１１ｓｂとの間に設けられ、例えば第１面ｓａｆを囲む。

第１面１１ｓａｆは、第２面１１ｓａｓに比べて、溶媒１４２に対する濡れ性が高い。このため、溶媒１４２は、第２面１１ｓａｓ上に比べて第１面１１ｓａｆ上に広がり易く、各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂから溶媒１４２の染み出しを抑制することができる。

第１面１１ｓａｆ及び第２面１１ｓａｓにおける濡れ性の差は、例えばプラズマ処理法を用いて、第１面１１ｓａｆ及び第２面１１ｓａｓの少なくとも何れかの表面エネルギーを変化させることにより実現できる。第１面１１ｓａｆ及び第２面１１ｓａｓの少なくとも何れかには、例えばナノインプリント法によりモスアイ構造が形成されてもよい。

なお、例えば図９（ａ）に示すように、第２離間面１２ｓａが、上述した第１離間面１１ｓａと同様に、接触面１２ｓａｔと、第１面１２ｓａｆと、第２面１２ｓａｓとを有してもよい。この場合においても、各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂから溶媒１４２の染み出しを抑制することができる。

特に、各離間面１１ｓａ、１２ｓａが、接触面１１ｓａｔ、１２ｓａｔ、第１面１１ｓａｆ、１２ｓａｆ、及び第２面１１ｓａｓ、１２ｓａｓを有した上で、各電極部１３ａ、１３ｂが、第１面１１ｓａｆ、１２ｓａｆに比べて、溶媒１４２に対する濡れ性を高くすることで、溶媒１４２を安定して各電極部１３ａ、１３ｂの間に保持することができる。

（第１実施形態：発電素子１の製造方法の変形例）
次に、発電素子１の製造方法の変形例について説明する。図１０（ａ）は、第１実施形態における発電素子１の製造方法の変形例を示すフローチャートであり、図１０（ｂ）〜図１０（ｄ）は、第１実施形態における発電素子１の製造方法の変形例を示す模式図である。

上述した実施形態と、変形例との違いは、表面処理工程Ｓ１５０をさらに備える点である。なお、上述した構成と同様の工程については、説明を省略する。

＜表面処理工程Ｓ１５０＞
表面処理工程Ｓ１５０は、中間部形成工程Ｓ１３０及び接合工程Ｓ１４０の前に、第１電極部１３ａの周囲に位置する第１主面１１ｓに対し、表面処理を行う。表面処理工程Ｓ１５０では、例えば図１０（ｂ）及び図１０（ｃ）に示すように、表面処理を行った第１面１１ｓａｆと、表面処理を行っていない第２面１１ｓａｓとが形成される。このとき、第１面１１ｓａｆが、第２面１１ｓａｓに比べて、溶媒１４２に対する濡れ性が高くなるように、表面処理が行われる。なお、例えば第２面１１ｓａｓの濡れ性が低くなるように、第２面１１ｓａｓに表面処理を行ってもよい。

表面処理工程Ｓ１５０では、例えばプラズマ処理法を用いて、第１主面１１ｓに対して表面処理を行う。なお、表面処理工程Ｓ１５０では、例えば第１主面１１ｓと同様に、第２主面１２ｓに対して表面処理を行ってもよい。

その後、上述した各工程Ｓ１３０、Ｓ１４０が実施され、第１実施形態における発電素子１が形成される。表面処理工程Ｓ１５０を実施することで、例えば図１０（ｄ）に示すように、中間部形成工程Ｓ１３０において、第２面１１ｓａｓ側に中間部１４が広がり難い状態を保つことができ、中間部１４を第１電極部１３ａ上に維持し易くすることができる。なお、表面処理工程Ｓ１５０は、例えば各筐体部形成工程Ｓ１１０、Ｓ１２０の前に実施してもよい。

変形例によれば、第１面１１ｓａｆ、１２ｓａｆは、第２面１１ｓａｓ、１２ｓａｓに比べて、中間部１４（溶媒１４２）に対する濡れ性が高い。このため、各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂから溶媒１４２の染み出しを抑制することができる。これにより、経時に伴う溶媒１４２の量の減少を抑制することが可能となる。

また、変形例によれば、表面処理工程Ｓ１５０は、第１電極部１３ａの周囲に位置する第１主面１１ｓに対し、表面処理を行う。このため、中間部形成工程Ｓ１３０を実施する際、中間部１４を第１電極部１３ａ上に維持し易くすることができる。これにより、中間部１４を容易に形成することが可能となる。

（第１実施形態：発電素子１の第１変形例）
次に、第１実施形態における発電素子１の第１変形例について説明する。図１１は、第１実施形態における発電素子１の第１変形例を示す模式図である。図１１（ａ）は、第１実施形態における発電素子１の第１変形例を示す模式断面図であり、図１１（ｂ）は、第１実施形態における発電素子１の第１変形例を示す模式平面図である。図１１（ｂ）は、図１（ｃ）の模式平面図に対応する。

上述した実施形態と、第１変形例との違いは、封止部１７をさらに備える点である。なお、上述した構成と同様の構成については、説明を省略する。

封止部１７は、例えば図１１に示すように、ギャップ部１４ａ内に設けられる。封止部１７は、各電極部１３ａ、１３ｂと各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂとの間に設けられ、各電極部１３ａ、１３ｂを囲む。封止部１７は、例えば中間部１４を囲む。封止部１７は、各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂに接して囲まれる。

封止部１７として、例えば絶縁性樹脂が用いられ、絶縁性樹脂の例としては、フッ素系絶縁性樹脂を挙げることができる。上記のほか、封止部１７として、例えばアルミ等の金属が用いられてもよい。封止部１７として金属を用いることで、水蒸気等の気体に起因する発電素子１の劣化を抑制することができる。

第１変形例によれば、封止部１７は、第１電極部１３ａと第１接合面１１ｓｂとの間、及び第２電極部１３ｂと第２接合面１２ｓｂとの間に設けられ、中間部１４を囲む。このため、各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂから中間部１４の染み出しを抑制することができる。これにより、経時に伴う溶媒１４２の量の減少を抑制することが可能となる。

（第１実施形態：発電素子１の第２変形例）
次に、第１実施形態における発電素子１の第２変形例について説明する。図１２は、第１実施形態における発電素子１の第２変形例を示す模式図である。図１２（ａ）は、第１実施形態における発電素子１の第２変形例を示す模式斜視図であり、図１２（ｂ）は、第１実施形態における発電素子１の第２変形例を示す模式平面図である。図１２（ｂ）は、図１（ｃ）の模式平面図に対応する。

上述した実施形態と、第２変形例との違いは、保護膜１８をさらに備える点である。なお、上述した構成と同様の構成については、説明を省略する。

保護膜１８は、例えば図１２に示すように、第１基板１１の側面、及び第２基板１２の側面を少なくとも囲む。保護膜１８は、例えば各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂに接して囲む。保護膜１８は、例えば第１基板１１及び第２基板１２を覆ってもよい。

保護膜１８として、例えば絶縁性樹脂が用いられ、絶縁性樹脂の例としては、フッ素系絶縁性樹脂を挙げることができる。上記のほか、保護膜１８として、例えばアルミ等の金属が用いられてもよい。保護膜１８として金属を用いることで、水蒸気等の気体に起因する発電素子１の劣化を抑制することができる。

第２変形例によれば、保護膜１８は、第１基板１１の側面、及び第２基板１２の側面を少なくとも囲む。このため、外的要因に伴う基板１０の劣化を抑制することができる。これにより、発電素子１の経時に伴う劣化を抑制することが可能となる。

また、第２変形例によれば、各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂから溶媒１４２の染み出しを抑制することもできる。これにより、経時に伴う溶媒１４２の量の減少を抑制することが可能となる。

（第２実施形態：発電装置１００、発電素子１）
次に、第２実施形態における発電装置１００、及び発電素子１について説明する。図１３（ａ）は、第２実施形態における発電装置１００、及び発電素子１の一例を示す模式断面図であり、図１３（ｂ）は、基板１０の一例を示す模式断面図であり、図１３（ｃ）は、図１３（ａ）の１３Ｃ−１３Ｃに沿った模式平面図であり、図１３（ｄ）は、図１３（ａ）の１３Ｄ−１３Ｄに沿った模式平面図である。

上述した実施形態と、第２実施形態との違いは、基板１０と、電極部１３とが接合される点である。なお、上述した構成と同様の構成については、説明を省略する。

例えば図１３に示すように、第１電極部１３ａの一部、及び第２電極部１３ｂの一部は、第１基板１１と第２基板１２との間に挟まれる。この場合においても、各筐体部１Ａ、１Ｂは、互いに接合される。

第１接合面１１ｓｂは、例えば図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）に示すように、第１基板接合面１１ｓｂｓと、第１電極接合面１１ｓｂｍとを有する。第１基板接合面１１ｓｂｓは、第２接合面１２ｓｂと接する。第１電極接合面１１ｓｂｍは、第２電極部１３ｂと接する。

第２接合面１２ｓｂは、例えば図１３（ｂ）及び図１３（ｄ）に示すように、第２基板接合面１２ｓｂｓと、第２電極接合面１２ｓｂｍとを有する。第２基板接合面１２ｓｂｓは、第１基板接合面１１ｓｂｓと接する。第２電極接合面１２ｓｂｍは、第１電極部１３ａと接する。

本実施形態では、各筐体部１Ａ、１Ｂは、第１基板接合面１１ｓｂｓと第２基板接合面１２ｓｂｓ、第１電極接合面１１ｓｂｍと第２電極部１３ｂ、及び第１電極部１３ａと第２電極接合面１２ｓｂｍとのそれぞれにおいて接合され、例えば図１３（ｃ）及び図１３（ｄ）の破線で示された範囲で接合される。即ち、第１方向Ｚから見て、中間部１４は、第１接合面１１ｓｂ及び第２接合面１２ｓｂによって囲まれる。このため、上述した実施形態と同様に、各電極部１３ａ、１３ｂが設けられた各主面１１ｓ、１２ｓにおける各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂにより、中間部１４を囲む閉空間（ギャップ部１４ａ）を容易に形成することができる。

また、上記範囲により接合した場合、各基板１１、１２上に各電極部１３ａ、１３ｂを設ける面積を大きくすることができる。このため、各電極部１３ａ、１３ｂの対向する面積を大きくすることができる。

本実施形態では、例えば第１接続配線１５ａは、第２電極接合面１２ｓｂｍよりも外側に設けられ、第１電極部１３ａと接する。また、第２接続配線１５ｂは、第１電極接合面１１ｓｂｍよりも外側に設けられ、第２電極部１３ｂと接する。このため、各電極部１３ａ、１３ｂと電気的に接続させる各接続配線１５ａ、１５ｂを容易に設けることができ、例えば発電装置１００における製造工程の簡易化を図ることが可能となる。

各接続配線１５ａ、１５ｂは、例えば図１３（ａ）に示すように、各基板１１、１２の側面に設けられる。この場合、各電極部１３ａ、１３ｂが、各基板１１、１２の側面から露出せず、各電極部１３ａ、１３ｂの劣化を抑制することができる。また、各電極部１３ａ、１３ｂと、各電極接合面１１ｓｂｍ、１２ｓｂｍとの接合された部分の外側に、各接続配線１５ａ、１５ｂが設けられるため、上記接合部分から中間部１４の漏れ出し等を防ぐことが可能となる。

本実施形態では、例えば図１４に示すように、接続配線１５を設ける代わりに、各電極部１３ａ、１３ｂの端部に端子１０１が設けられてもよい。この場合においても、各電極部１３ａ、１３ｂと電気的に接続させる端子１０１を容易に設けることができ、例えば発電装置１００における製造工程の簡易化を図ることが可能となる。

例えば図１４に示すように、各電極部１３ａ、１３ｂにおける端部側の主面を、露出させてもよい。この場合、接続配線１５や端子１０１をさらに容易に設けることができる。

例えば図１５に示すように、上記構成を積層した構造を備えてもよい。即ち、第１筐体部１Ａ及び第２筐体部１Ｂは、第１方向Ｚに複数積層され、中間部１４は、各筐体部１Ａ、１Ｂの間に複数設けられる。この場合、第１接続配線１５ａは、第１方向Ｚに延在し、複数の第１電極部１３ａと接する。また、第２接続配線１５ｂは、第１方向Ｚに延在し、複数の第２電極部１３ｂと接する。このため、各電極部１３ａ、１３ｂと電気的に接続させる各接続配線１５ａ、１５ｂを容易に設けることができる。なお、各接続配線１５ａ、１５ｂは、例えば各基板１１、１２の側面に連続して設けられ、例えば各筐体部１Ａ、１Ｂを積層する際に形成された隙間に設けられてもよい。この場合、各接続配線１５ａ、１５ｂを、各筐体部１Ａ、１Ｂの支持部材として用いることができ、発電素子１の強度を高めることが可能となる。

本実施形態によれば、上述した実施形態の内容に加え、第１接合面１１ｓｂは、第２接合面１２ｓｂと接する第１基板接合面１１ｓｂｓと、第２電極部１３ｂと接する第１電極接合面１１ｓｂｍとを有する。第２接合面１２ｓｂは、第１基板接合面１１ｓｂｓと接する第２基板接合面１２ｓｂｓと、第１電極部１３ａと接する第２電極接合面１２ｓｂｍとを有する。このため、各基板１１、１２上に各電極部１３ａ、１３ｂを設ける面積を大きくすることができ、各電極部１３ａ、１３ｂの対向する面積を大きくすることができる。これにより、電気エネルギーの発生量を増加させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、第１接続配線１５ａは、第２電極接合面１２ｓｂｍよりも外側に設けられ、第１電極部１３ａと接する。第２接続配線１５ｂは、第１電極接合面１１ｓｂｍよりも外側に設けられ、第２電極部１３ｂと接する。このため、各電極部１３ａ、１３ｂと電気的に接続させる各接続配線１５ａ、１５ｂを容易に設けることができる。これにより、製造工程の容易化を図ることが可能となる。また、発電素子１の利用に伴い各接続配線１５ａ、１５ｂが劣化した場合においても、容易に修復させることが可能となる。

また、本実施形態によれば、第１接続配線１５ａは、第１方向Ｚに延在し、複数の第１電極部１３ａと接する。第２接続配線１５ｂは、第１方向Ｚに延在し、複数の第２電極部１３ｂと接する。このため、各筐体部１Ａ、１Ｂを複数積層した場合においても、各電極部１３ａ、１３ｂと電気的に接続させる各接続配線１５ａ、１５ｂを容易に設けることができる。これにより、製造工程の容易化を図ることが可能となる。

（第３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１７（ａ）〜図１７（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１７（ｅ）〜図１７（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１７（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１３ａ）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１３ｂ）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１７（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１７（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１７（ｂ）に示す電子機器５００は、電池の交換が不要である。

図１７（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１７（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１７（ｅ）〜図１７（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１７（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１７（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１７（ａ）〜図１７（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。

以上、この発明の実施形態のいくつかを説明したが、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。例えば、これらの実施形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。また、この発明は、上記いくつかの実施形態の他、様々な新規な形態で実施することができる。したがって、上記いくつかの実施形態のそれぞれは、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更が可能である。このような新規な形態や変形は、この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、及び特許請求の範囲に記載された発明の均等物の範囲に含まれる。

１ ：発電素子
１Ａ ：第１筐体部
１Ｂ ：第２筐体部
１０ ：基板
１１ ：第１基板
１１ｓ ：第１主面
１１ｓａ ：第１離間面
１１ｓａｆ ：第１面
１１ｓａｓ ：第２面
１１ｓａｔ ：接触面
１１ｓｂ ：第１接合面
１１ｓｂｍ ：第１電極接合面
１１ｓｂｓ ：第１基板接合面
１２ ：第２基板
１２ｓ ：第２主面
１２ｓａ ：第２離間面
１２ｓａｆ ：第１面
１２ｓａｓ ：第２面
１２ｓａｔ ：接触面
１２ｓｂ ：第２接合面
１２ｓｂｍ ：第２電極接合面
１２ｓｂｓ ：第２基板接合面
１３ａ ：第１電極部
１３ｂ ：第２電極部
１４ ：中間部
１４ａ ：ギャップ部
１４ｓ ：スペース
１５ａ ：第１接続配線
１５ｂ ：第２接続配線
１７ ：封止部
１８ ：保護膜
１００ ：発電装置
１０１ ：端子
１０２ ：配線
１４１ ：ナノ粒子
１４１ａ ：絶縁膜
１４２ ：溶媒
５００ ：電子機器
Ｒ ：負荷
Ｓ１１０ ：第１筐体部形成工程
Ｓ１２０ ：第２筐体部形成工程
Ｓ１３０ ：中間部形成工程
Ｓ１４０ ：接合工程
Ｓ１５０ ：表面処理工程
Ｚ ：第１方向
Ｘ ：第２方向
Ｙ ：第３方向
ｅ ：電子

Claims (9)

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基板、及び
   前記第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、
   前記第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
   前記第２主面上に設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第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、
   前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第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、
   前記第１主面は、
   前記第１電極部と接し、前記第２筐体部と離間する第１離間面と、
   前記第１離間面と連続して設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第２筐体部と接する第１接合面と、
   を有し、
   前記第２主面は、
   前記第２電極部と接し、前記第１筐体部と離間する第２離間面と、
   前記第２離間面と連続して設けられ、前記第２電極部と離間し、前記第１筐体部と接する第２接合面と、
   を有し、
   前記第１方向から見て、前記中間部は、前記第１接合面及び前記第２接合面によって囲まれ、
   前記第１接合面は、
   前記第２接合面と接する第１基板接合面と、
   前記第２電極部と接する第１電極接合面と、
   を有し、
   前記第２接合面は、
   前記第１基板接合面と接する第２基板接合面と、
   前記第１電極部と接する第２電極接合面と、
   を有すること
   を特徴とする発電素子。
2. 前記第２電極接合面よりも外側に設けられ、前記第１電極部と接する第１接続配線と、
   前記第１電極接合面よりも外側に設けられ、前記第２電極部と接する第２接続配線と、
   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。
3. 前記第１筐体部及び前記第２筐体部は、前記第１方向に複数積層され、
   前記第１接続配線は、前記第１方向に延在し、複数の前記第１電極部と接し、
   前記第２接続配線は、前記第１方向に延在し、複数の前記第２電極部と接すること
   を特徴とする請求項２記載の発電素子。
4. 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
   前記第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、
   前記第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
   前記第２主面上に設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第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、
   前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第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、及び前記ナノ粒子が分散された溶媒を含む中間部と、
   を備え、
   前記第１主面は、
   前記第１電極部と接し、前記第２筐体部と離間する第１離間面と、
   前記第１離間面と連続して設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第２筐体部と接する第１接合面と、
   を有し、
   前記第２主面は、
   前記第２電極部と接し、前記第１筐体部と離間する第２離間面と、
   前記第２離間面と連続して設けられ、前記第２電極部と離間し、前記第１筐体部と接する第２接合面と、
   を有し、
   前記第１方向から見て、前記中間部は、前記第１接合面及び前記第２接合面によって囲まれ、
   前記第１電極部は、前記第１主面に比べて、前記溶媒に対する濡れ性が高いこと
   を特徴とする発電素子。
5. 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
   前記第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、
   前記第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
   前記第２主面上に設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第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、
   前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第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、及び前記ナノ粒子が分散された溶媒を含む中間部と、
   を備え、
   前記第１主面は、
   前記第１電極部と接し、前記第２筐体部と離間する第１離間面と、
   前記第１離間面と連続して設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第２筐体部と接する第１接合面と、
   を有し、
   前記第２主面は、
   前記第２電極部と接し、前記第１筐体部と離間する第２離間面と、
   前記第２離間面と連続して設けられ、前記第２電極部と離間し、前記第１筐体部と接する第２接合面と、
   を有し、
   前記第１方向から見て、前記中間部は、前記第１接合面及び前記第２接合面によって囲まれ、
   前記第１離間面は、
   前記第１電極部と接する接触面と、
   前記接触面よりも外側に設けられた第１面と、
   前記第１面よりも外側に設けられた第２面と、
   を有し、
   前記第１面は、前記第２面に比べて、前記溶媒に対する濡れ性が高いこと
   を特徴とする発電素子。
6. 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
   前記第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、
   前記第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
   前記第２主面上に設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第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、
   前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第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、
   前記第１主面は、
   前記第１電極部と接し、前記第２筐体部と離間する第１離間面と、
   前記第１離間面と連続して設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第２筐体部と接する第１接合面と、
   を有し、
   前記第２主面は、
   前記第２電極部と接し、前記第１筐体部と離間する第２離間面と、
   前記第２離間面と連続して設けられ、前記第２電極部と離間し、前記第１筐体部と接する第２接合面と、
   を有し、
   前記第１方向から見て、前記中間部は、前記第１接合面及び前記第２接合面によって囲まれ、
   前記第１電極部と前記第１接合面との間、及び前記第２電極部と前記第２接合面との間に設けられ、前記中間部を囲む封止部をさらに備えること
   を特徴とする発電素子。
7. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子を備えた発電装置であって、
   前記発電素子は、
   第１主面を有する第１基板、及び
   前記第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、
   前記第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
   前記第２主面上に設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第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、
   前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第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、
   前記第１主面は、
   前記第１電極部と接し、前記第２筐体部と離間する第１離間面と、
   前記第１離間面と連続して設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第２筐体部と接する第１接合面と、
   を有し、
   前記第２主面は、
   前記第２電極部と接し、前記第１筐体部と離間する第２離間面と、
   前記第２離間面と連続して設けられ、前記第２電極部と離間し、前記第１筐体部と接する第２接合面と、
   を有し、
   前記第１方向から見て、前記中間部は、前記第１接合面及び前記第２接合面によって囲まれ、
   前記第１接合面は、
   前記第２接合面と接する第１基板接合面と、
   前記第２電極部と接する第１電極接合面と、
   を有し、
   前記第２接合面は、
   前記第１基板接合面と接する第２基板接合面と、
   前記第１電極部と接する第２電極接合面と、
   を有すること
   を特徴とする発電装置。
8. 熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子と、前記発電素子を電源に用いて駆動されることが可能な電子機器と、を含む電子機器であって、
   前記発電素子は、
   第１主面を有する第１基板、及び
   前記第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、
   前記第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
   前記第２主面上に設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第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、
   前記第１電極部と、前記第２電極部との間に設けられ、前記第１電極部の仕事関数と、前記第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、
   前記第１主面は、
   前記第１電極部と接し、前記第２筐体部と離間する第１離間面と、
   前記第１離間面と連続して設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第２筐体部と接する第１接合面と、
   を有し、
   前記第２主面は、
   前記第２電極部と接し、前記第１筐体部と離間する第２離間面と、
   前記第２離間面と連続して設けられ、前記第２電極部と離間し、前記第１筐体部と接する第２接合面と、
   を有し、
   前記第１方向から見て、前記中間部は、前記第１接合面及び前記第２接合面によって囲まれ、
   前記第１接合面は、
   前記第２接合面と接する第１基板接合面と、
   前記第２電極部と接する第１電極接合面と、
   を有し、
   前記第２接合面は、
   前記第１基板接合面と接する第２基板接合面と、
   前記第１電極部と接する第２電極接合面と、
   を有すること
   を特徴とする電子機器。
9. 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基板の第１主面上に、第１電極部を形成して第１筐体部を形成する第１筐体部形成工程と、
   第２基板の第２主面上に、前記第１電極部とは異なる仕事関数を有する第２電極部を形成して第２筐体部を形成する第２筐体部形成工程と、
   前記第１電極部上に、前記第１電極部の仕事関数と、前記第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を形成する中間部形成工程と、
   前記第１電極部と、前記第２電極部とを第１方向に離間させた状態で、前記第１筐体部と、前記第２筐体部とを接合する接合工程と、
   を備え、
   前記第１主面は、
   前記第１電極部と接し、前記第２筐体部と離間する第１離間面と、
   前記第１離間面と連続して設けられ、前記第１電極部と離間し、前記第２筐体部と接する第１接合面と、
   を有し、
   前記第２主面は、
   前記第２電極部と接し、前記第１筐体部と離間する第２離間面と、
   前記第２離間面と連続して設けられ、前記第２電極部と離間し、前記第１筐体部と接する第２接合面と、
   を有し、
   前記第１方向から見て、前記中間部は、前記第１接合面及び前記第２接合面によって囲まれ、
   前記第１接合面は、
   前記第２接合面と接する第１基板接合面と、
   前記第２電極部と接する第１電極接合面と、
   を有し、
   前記第２接合面は、
   前記第１基板接合面と接する第２基板接合面と、
   前記第１電極部と接する第２電極接合面と、
   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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