WO2023038102A1 - 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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WO2023038102A1
WO2023038102A1 PCT/JP2022/033830 JP2022033830W WO2023038102A1 WO 2023038102 A1 WO2023038102 A1 WO 2023038102A1 JP 2022033830 W JP2022033830 W JP 2022033830W WO 2023038102 A1 WO2023038102 A1 WO 2023038102A1
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WO
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electrode
power generation
intermediate portion
generation element
forming step
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PCT/JP2022/033830
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English (en)
French (fr)
Inventor
博史 後藤
稔 坂田
拓夫 安田
ラーシュ マティアス アンダーソン
誠司 岡田
貴宏 中村
Original Assignee
株式会社Ｇｃｅインスティチュート
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.)
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means

Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a power generation element, a power generation element, a power generation device, and an electronic device that eliminate the need for a temperature difference between electrodes when converting thermal energy into electrical energy.
  • Patent Document 1 discloses a generation step of generating nanoparticles dispersed in a solvent or an organic solvent using a femtosecond pulse laser, a first electrode portion forming step of forming a first electrode portion on a first substrate, a second electrode portion forming step of forming a second electrode portion on a second substrate; and the first substrate with the solvent or the organic solvent sandwiched between the first electrode portion and the second electrode portion. and a bonding step of bonding the second substrate and the like.
  • the present invention has been devised in view of the above-described problems, and its object is to provide a method for manufacturing a power generation element, a power generation element, a power generation device, and a power generation device capable of stabilizing the amount of power generation. It is to provide an electronic device.
  • a method for manufacturing a power generating element according to a first aspect of the present invention is a method for manufacturing a power generating element that eliminates the need for a temperature difference between electrodes when converting thermal energy into electrical energy.
  • a method for manufacturing a power generating element according to a second aspect of the invention is characterized in that, in the first aspect of the invention, the step of forming the intermediate portion includes curing the non-conductive material under pressure to form the intermediate portion. do.
  • a method for manufacturing a power generation element according to a third invention is characterized in that, in the first invention or the second invention, the non-conductor material contains an organic polymer compound.
  • a method for manufacturing a power generating element according to a fourth aspect of the invention is, in any one of the first to third aspects of the invention, wherein the non-conductor material includes a thermosetting material, and the step of forming the intermediate portion is performed by heating the non-conductive material. Curing a conductor material to form the intermediate portion.
  • a method for manufacturing a power generating element according to a fifth aspect of the invention in any one of the first to fourth aspects of the invention, further comprises a drying step of removing a diluent contained in the nonconductor material before the intermediate portion forming step. It is characterized by
  • a method for manufacturing a power generation element according to a sixth aspect of the invention is the method according to any one of the first to fifth aspects of the invention, wherein the intermediate portion forming step includes laminating a plurality of the first electrode, the non-conductive material, and the second electrode, respectively. curing a plurality of the non-conducting materials to form a plurality of the intermediate portions.
  • a power generation element is a power generation element that does not require a temperature difference between electrodes when converting thermal energy into electrical energy, comprising: a first electrode; and a second electrode provided on the intermediate portion and having a work function different from that of the first electrode, wherein the intermediate portion includes a hardened layer containing fine particles.
  • a power generating device includes the power generating element according to the seventh aspect of the invention, a first wiring electrically connected to the first electrode, and a second wiring electrically connected to the second electrode. It is characterized by having
  • An electronic device is characterized by comprising the power generation element according to the seventh invention and an electronic component driven by using the power generation element as a power supply.
  • the non-conductor material forming step forms a non-conductor material containing fine particles on the first electrode, and the intermediate portion forming step hardens the non-conductor material, form a part. That is, the hardened non-conducting material suppresses movement of the particles between the electrodes. For this reason, it is possible to prevent the fine particles from becoming unevenly distributed on one electrode side over time and reducing the amount of movement of electrons. This makes it possible to stabilize the power generation amount.
  • the non-conductive material forming step forms a non-conductive material containing fine particles on the first electrode
  • the second electrode forming step forms a non-conductive material on the non-conductive material.
  • the intermediate portion forming step the non-conductive material is cured to form the intermediate portion. Therefore, compared to the case where a solvent or the like is used instead of a non-conductive material, there is no need to provide a supporting portion or the like for maintaining the distance (gap) between the electrodes, and the gap resulting from the formation accuracy of the supporting portion is eliminated. Distortion can be removed. This makes it possible to improve the amount of power generation.
  • the step of forming the intermediate portion includes curing the non-conductive material under pressure to form the intermediate portion. That is, as the non-conductive material is pressurized, air bubbles present at the interface between the non-conductive material and the first electrode or between the non-conductive material and the second electrode can be easily removed, and the non-conductive material can be removed in this state.
  • the conductor material can be cured to form the intermediate section. Therefore, it is possible to suppress variations in resistance at the interface between the hardened non-conductor material and each electrode. This makes it possible to improve the amount of power generation.
  • the nonconductor material contains an organic polymer compound. Therefore, the intermediate portion can be formed flexibly. As a result, it is possible to form a power generating element having a shape suitable for the application.
  • the step of forming the intermediate portion includes curing the non-conductive material by heating to form the intermediate portion. That is, when the non-conducting material is cured by heating, the inside of the non-conducting material is more likely to be cured than when the non-conducting material is cured by UV irradiation or the like. In other words, variation in the hardening degree of the non-conductor material is suppressed. Therefore, the mechanical strength of the intermediate portion against the external environment can be improved. This makes it possible to improve the durability.
  • a drying step for removing the diluent contained in the non-conductor material is further provided before the intermediate portion forming step. That is, the area containing the diluent in the intermediate portion can be reduced, and the movement of fine particles via the diluent can be suppressed. For this reason, it is possible to further suppress the decrease in the amount of movement of electrons due to uneven distribution of the fine particles on the one electrode side over time. This makes it possible to further stabilize the power generation amount.
  • the sixth invention in a state in which a plurality of first electrodes, a plurality of non-conducting materials, and a plurality of second electrodes are laminated, the plurality of non-conducting materials are cured to form the plurality of intermediate portions. Therefore, it is possible to reduce the number of times the intermediate portion forming process is performed relative to the number of times the non-conductor material forming process is performed. This makes it possible to simplify the manufacturing process.
  • the plurality of non-conductor materials are cured to form the plurality of intermediate portions. That is, since a plurality of non-conducting materials are cured at once, it is possible to suppress variation in the degree of curing of the non-conducting materials due to the curing method or the like. Therefore, the mechanical strength of the intermediate portion against the external environment can be improved. This makes it possible to improve the durability.
  • the intermediate portion is provided on the first electrode and includes a hardened layer containing fine particles. That is, movement of fine particles between electrodes is suppressed by the hardened layer. For this reason, it is possible to prevent the fine particles from becoming unevenly distributed on one electrode side over time and reducing the amount of movement of electrons. This makes it possible to stabilize the power generation amount.
  • the intermediate portion includes a hardened layer provided on the first electrode and containing fine particles.
  • the second electrode is provided on the intermediate portion and has a work function different from that of the first electrode. Therefore, compared to the case where a solvent or the like is used instead of the hardened layer, there is no need to provide a support or the like for maintaining the distance (gap) between the electrodes, and the gap caused by the formation accuracy of the support or the like is eliminated. Distortion can be removed. This makes it possible to improve the amount of power generation.
  • the power generator includes the power generation element according to the seventh invention. Therefore, it is possible to realize a power generation device that stabilizes the power generation amount.
  • an electronic device includes the power generation element according to the seventh invention. Therefore, it is possible to realize an electronic device that stabilizes the amount of power generation.
  • FIG. 1(a) is a schematic cross-sectional view showing an example of a power generation element and a power generation device in the first embodiment
  • FIG. 1(b) is a schematic cross-sectional view along AA in FIG. 1(a).
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the intermediate portion
  • FIG. 3 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing a power generation element according to the first embodiment
  • 4(a) to 4(e) are schematic cross-sectional views showing an example of the method for manufacturing the power generating element according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing a power generation element according to the second embodiment.
  • FIGS. 9(a) to 9(d) are schematic block diagrams showing examples of electronic devices having power generation elements
  • FIGS. 9(e) to 9(h) show power generation devices including power generation elements. It is a schematic block diagram which shows the example of the electronic device provided.
  • the height direction in which each electrode is stacked is defined as a first direction Z
  • one planar direction that intersects, for example, is orthogonal to the first direction Z is defined as a second direction X.
  • a third direction Y is another planar direction that intersects, for example, is orthogonal to each of the directions X.
  • the configuration in each drawing is schematically described for explanation, and for example, the size of each configuration and the comparison of the size of each configuration may differ from those in the drawings.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an example of a power generation element 1 and a power generation device 100 in this embodiment.
  • FIG. 1(a) is a schematic cross-sectional view showing an example of a power generation element 1 and a power generation device 100 in this embodiment
  • FIG. 1(b) is a schematic cross section along AA in FIG. 1(a). It is a diagram.
  • the power generation device 100 includes a power generation element 1 , first wiring 101 and second wiring 102 .
  • the power generation element 1 converts thermal energy into electrical energy.
  • the power generation device 100 including such a power generation element 1 is mounted or installed on a heat source (not shown), and based on the thermal energy of the heat source, the electrical energy generated from the power generation element 1 is transferred to the first wiring 101 and the second wiring 101. 2 output to the load R via the wiring 102 .
  • One end of the load R is electrically connected to the first wiring 101 and the other end is electrically connected to the second wiring 102 .
  • a load R indicates, for example, an electrical device.
  • the load R is driven, for example, using the generator 100 as a main power source or an auxiliary power source.
  • heat sources for the power generation element 1 include electronic devices or electronic parts such as CPUs (Central Processing Units), light emitting elements such as LEDs (Light Emitting Diodes), engines such as automobiles, production equipment in factories, human bodies, sunlight, and environmental temperature.
  • electronic devices, electronic parts, light-emitting elements, engines, production equipment, etc. are artificial heat sources.
  • the human body, sunlight, ambient temperature, etc. are natural heat sources.
  • the power generation device 100 including the power generation element 1 can be provided inside mobile devices such as IoT (Internet of Things) devices and wearable devices and self-supporting sensor terminals, and can be used as an alternative or supplement to batteries. Furthermore, the power generation device 100 can also be applied to larger power generation devices such as solar power generation.
  • the power generation element 1 converts, for example, thermal energy generated by the artificial heat source or thermal energy possessed by the natural heat source into electrical energy to generate current.
  • the power generation element 1 can be provided not only inside the power generation device 100, but also inside the mobile device, the self-contained sensor terminal, or the like. In this case, the power generation element 1 itself can serve as an alternative or auxiliary part of the battery, such as the mobile device or the self-contained sensor terminal.
  • the power generation element 1 includes, for example, a first electrode 11, a second electrode 12, and an intermediate portion 14, as shown in FIG. 1(a).
  • the power generation element 1 may include at least one of the first substrate 15 and the second substrate 16, for example.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 are provided facing each other.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 have different work functions.
  • the intermediate portion 14 is provided in a space 140 including a gap G between the first electrode 11 and the second electrode 12, as shown in FIG. 2, for example.
  • the intermediate portion 14 includes fine particles 141 and a hardening layer 142 .
  • the hardened layer 142 contains the fine particles 141 . In this case, movement of the particles 141 in the gap G is suppressed. Therefore, it is possible to prevent the fine particles 141 from becoming unevenly distributed on the side of one of the electrodes 11 and 12 over time and reducing the amount of movement of electrons. This makes it possible to stabilize the power generation amount.
  • the cured layer 142 is formed by curing a non-conductor material 142a, which will be described later, and exhibits a solid state, for example.
  • the cured layer 142 may include, for example, diluent residue and uncured portions of the non-conducting material 142a.
  • the fine particles 141 are fixed in a dispersed state in the hardened layer 142, for example. In this case as well, it is possible to stabilize the power generation amount in the same manner as described above.
  • the intermediate portion 14 is provided on the first electrode 11 . Also, the second electrode 12 is provided on the hardening layer 142 .
  • the amount of power generation can be increased.
  • a liquid such as a solvent is used as the intermediate portion 14, it is necessary to provide a supporting portion or the like for maintaining the gap G.
  • FIG. there has been a concern that the gap G may vary greatly with the formation of the supporting portion and the like.
  • the second electrode 12 is provided on the intermediate portion 14, so there is no need to provide a support portion or the like for maintaining the gap G. Gaps variations due to precision can be eliminated. This makes it possible to improve the amount of power generation.
  • the fine particles 141 may come into contact with the support and aggregate around the support.
  • the power generating element 1 of the present embodiment it is possible to eliminate the state in which the fine particles 141 aggregate due to the supporting portion. This makes it possible to maintain a stable power generation amount.
  • the first electrode 11 and the second electrode 12 are spaced apart in the first direction Z, as shown in FIG. 1(a), for example.
  • Each of the electrodes 11 and 12 may extend in the second direction X and the third direction Y, for example, and may be provided in plurality.
  • one second electrode 12 may be provided facing the plurality of first electrodes 11 at different positions.
  • one first electrode 11 may be provided facing the plurality of second electrodes 12 at different positions.
  • a conductive material is used as the material of the first electrode 11 and the second electrode 12 .
  • materials for the first electrode 11 and the second electrode 12 for example, materials having different work functions are used. The same material may be used for the electrodes 11 and 12, and in this case, the electrodes 11 and 12 may have different work functions.
  • non-metallic conductor As the material of the electrodes 11 and 12, for example, a material composed of a single element such as iron, aluminum, or copper may be used, or an alloy material composed of, for example, two or more elements may be used.
  • a non-metallic conductor for example, may be used as the material of the electrodes 11 and 12 .
  • Examples of nonmetallic conductors include silicon (Si: for example, p-type Si or n-type Si) and carbon-based materials such as graphene.
  • the thickness of the first electrode 11 and the second electrode 12 along the first direction Z is, for example, 4 nm or more and 1 ⁇ m or less.
  • the thickness of the first electrode 11 and the second electrode 12 along the first direction Z may be, for example, 4 nm or more and 50 nm or less.
  • a gap G that indicates the distance between the first electrode 11 and the second electrode 12 can be arbitrarily set by changing the thickness of the hardening layer 142 . For example, by narrowing the gap G, the electric field generated between the electrodes 11 and 12 can be increased, so that the power generation amount of the power generation element 1 can be increased. Further, for example, by narrowing the gap G, the thickness of the power generation element 1 along the first direction Z can be reduced.
  • the gap G is a finite value of 500 ⁇ m or less, for example.
  • the gap G is, for example, 10 nm or more and 1 ⁇ m or less.
  • variations in the gap G on the surfaces along the second direction X and the third direction Y may lead to a decrease in the power generation amount.
  • the gap G is larger than 1 ⁇ m, the electric field generated between the electrodes 11 and 12 may weaken.
  • the gap G is preferably larger than 200 nm and 1 ⁇ m or less.
  • the intermediate portion 14 extends on a plane along the second direction X and the third direction Y, as shown in FIG. 1B, for example.
  • the intermediate portion 14 is provided within a space 140 formed between the electrodes 11 , 12 .
  • the intermediate portion 14 may be in contact with the main surfaces of the electrodes 11 and 12 facing each other, and may also be in contact with the side surfaces of the electrodes 11 and 12, for example.
  • the fine particles 141 may be dispersed, for example, in the hardening layer 142 and partially exposed from the hardening layer 142 .
  • the fine particles 141 may be filled in the gap G, and the gaps between the fine particles 141 may be filled with the hardened layer 142 .
  • the particle diameter of the fine particles 141 is smaller than the gap G, for example.
  • the particle diameter of the fine particles 141 is set to a finite value of 1/10 or less of the gap G, for example. If the particle diameter of the fine particles 141 is set to 1/10 or less of the gap G, it becomes easier to form the intermediate portion 14 containing the fine particles 141 in the space 140 . This makes it possible to improve the workability when generating the power generation element 1 .
  • the fine particles 141 include particles having a particle diameter of, for example, 2 nm or more and 1000 nm or less.
  • the fine particles 141 may include, for example, particles having a median diameter (median diameter: D50) of 3 nm or more and 8 nm or less, or particles having an average particle diameter of 3 nm or more and 8 nm or less.
  • the median diameter or average particle diameter can be measured, for example, by using a particle size distribution analyzer.
  • a particle size distribution measuring instrument for example, a particle size distribution measuring instrument using a dynamic light scattering method (eg, Zetasizer Ultra manufactured by Malvern Panalytical, etc.) may be used.
  • the fine particles 141 include, for example, a conductive material, and any material is used depending on the application.
  • the fine particles 141 may contain one type of material, or may contain a plurality of materials depending on the application.
  • the work function value of the fine particles 141 is, for example, between the work function value of the first electrode 11 and the work function value of the second electrode 12.
  • the work function value of the first electrode 11 and It may be other than between the value of the work function of the second electrode 12 and is optional.
  • the fine particles 141 contain, for example, metal.
  • As the fine particles 141 for example, in addition to particles containing one kind of material such as gold or silver, particles of an alloy containing two or more kinds of materials may be used.
  • Fine particles 141 contain, for example, a metal oxide.
  • Examples of fine particles 141 containing metal oxides include zirconia (ZrO 2 ), titania (TiO 2 ), silica (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), iron oxides (Fe 2 O 3 , Fe 2 O 5 ), Copper oxide (CuO ) , zinc oxide (ZnO), yttria ( Y2O3 ), niobium oxide ( Nb2O5 ) , molybdenum oxide ( MoO3 ), indium oxide ( In2O3 ), tin oxide ( SnO2 ), tantalum oxide (Ta 2 O 5 ), tungsten oxide (WO 3 ), lead oxide (PbO), bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), ceria (CeO 2 ), antimony oxide (Sb 2 O 5 , Sb 2 O 3 ), barium titanate ( BaTiO3 ), strontium titanate (SrT
  • the fine particles 141 may contain, for example, metal oxides other than magnetic substances.
  • the fine particles 141 may contain a metal oxide exhibiting a magnetic substance, the movement of the fine particles 141 may be restricted by the magnetic field generated due to the environment in which the power generating element 1 is installed. Therefore, by including a metal oxide other than a magnetic material, the fine particles 141 are not affected by the magnetic field caused by the external environment, and it is possible to suppress the decrease in the power generation amount over time.
  • the microparticles 141 include, for example, a coating 141a on the surface.
  • the thickness of the coating 141a is, for example, a finite value of 20 nm or less.
  • a material having, for example, a thiol group or a disulfide group is used as the coating 141a.
  • Alkanethiol such as dodecanethiol is used as the material having a thiol group.
  • a material having a disulfide group for example, an alkane disulfide or the like is used.
  • the hardened layer 142 is provided between the electrodes 11 and 12 and is in contact with the electrodes 11 and 12, for example.
  • the thickness of the hardening layer 142 is a finite value of, for example, 500 ⁇ m or less.
  • the thickness of the hardening layer 142 affects the value and variation of the gap G described above. Therefore, for example, when the thickness of the hardened layer 142 is 200 nm or less, the variation in the gap G between the surfaces along the second direction X and the third direction Y may lead to a decrease in the power generation amount. Also, if the thickness of the hardening layer 142 is greater than 1 ⁇ m, the electric field generated between the electrodes 11 and 12 may weaken. For these reasons, the thickness of the hardened layer 142 is preferably greater than 200 nm and 1 ⁇ m or less.
  • the cured layer 142 is formed by curing a later-described non-conductor material 142a.
  • a material described in ISO 1043-1 or JIS K 6899-1, for example, may be used as the non-conductor material 142a.
  • the hardening layer 142 may contain, for example, one type of material, or may contain a plurality of materials depending on the application.
  • the stiffening layer 142 may include a plurality of layers containing different materials, for example, and may include a structure in which each layer is laminated. When the hardened layer 142 includes a plurality of layers, for example, particles 141 containing different materials may be dispersed in each layer.
  • the hardening layer 142 has insulating properties, for example. Any material can be used for the hardened layer 142 as long as it can suppress movement of the fine particles 141, but an organic polymer compound is preferable. When the cured layer 142 contains an organic polymer compound, the cured layer 142 can be formed flexibly, so that the power generating element 1 can be formed in a shape such as curved or bent depending on the application.
  • organic polymer compounds include polyimides, polyamides, polyesters, polycarbonates, poly(meth)acrylates, radically polymerizable photo- or thermosetting resins, photo-cationically polymerizable photo- or thermosetting resins, epoxy resins, and acrylonitrile components.
  • An inorganic substance may be used as the hardened layer 142, for example.
  • inorganic substances include porous inorganic substances such as zeolite and diatomaceous earth, as well as cage-like molecules.
  • the first substrate 15 and the second substrate 16 are spaced apart in the first direction Z with the electrodes 11 and 12 and the intermediate portion 14 interposed therebetween, as shown in FIG. 1A, for example.
  • the first substrate 15 is, for example, in contact with the first electrode 11 and separated from the second electrode 12 .
  • the first substrate 15 fixes the first electrode 11 .
  • the second substrate 16 is in contact with the second electrode 12 and separated from the first electrode 11 .
  • a second substrate 16 fixes the second electrode 12 .
  • each of the substrates 15 and 16 along the first direction Z is, for example, 10 ⁇ m or more and 2 mm or less.
  • the thickness of each substrate 15, 16 can be set arbitrarily.
  • the shape of each of the substrates 15 and 16 may be, for example, square, rectangular, or disk-like, and can be arbitrarily set according to the application.
  • the substrates 15 and 16 for example, plate-shaped members having insulation properties can be used, and known members such as silicon, quartz, and Pyrex (registered trademark) can be used.
  • a film-like member may be used, and for example, a known film-like member such as PET (polyethylene terephthalate), PC (polycarbonate), polyimide, or the like may be used.
  • a member having conductivity can be used, such as iron, aluminum, copper, or an alloy of aluminum and copper.
  • a member such as a conductive polymer may be used in addition to a conductive semiconductor such as Si or GaN. If conductive members are used for the substrates 15 and 16, wiring for connecting to the electrodes 11 and 12 becomes unnecessary.
  • the first substrate 15 may have a degenerate portion that contacts the first electrode 11 .
  • the contact resistance between the first electrode 11 and the first substrate 15 can be reduced as compared with the case without the degenerate portion.
  • the first substrate 15 may have a recessed portion on a surface different from the surface in contact with the first electrode 11 . In this case, the contact resistance between the wiring (for example, the first wiring 101) electrically connected to the first substrate 15 can be reduced.
  • contact resistance can be reduced by providing contraction portions on the contact surfaces of the substrates 15 and 16 that are in contact with each other as the power generation elements 1 are stacked.
  • the above-mentioned degenerate portion is generated, for example, by ion-implanting an n-type dopant into a semiconductor at a high concentration, coating a semiconductor with a material such as glass containing an n-type dopant, and performing heat treatment after coating.
  • impurities to be doped into the semiconductor first substrate 15 known impurities such as P, As, Sb, etc. for n-type, and B, Ba, Al, etc. for p-type are mentioned. Further, electrons can be efficiently emitted when the impurity concentration in the degenerate portion is, for example, 1 ⁇ 10 19 ions/cm 3 .
  • the specific resistance value of the first substrate 15 may be, for example, 1 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ cm or more and 1 ⁇ 10 6 ⁇ cm or less. If the resistivity value of the first substrate 15 is less than 1 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ cm, it is difficult to select the material. Also, if the specific resistance value of the first substrate 15 is greater than 1 ⁇ 10 6 ⁇ cm, there is a concern that current loss may increase.
  • the second substrate 16 may be a semiconductor. In this case, the description is omitted because it is the same as the above.
  • the power generation element 1 may include only the first substrate 15 as shown in FIG. 8(a), or may include only the second substrate 16, for example. Further, as shown in FIG. 8B, for example, the power generation element 1 has a laminated structure in which a plurality of first electrodes 11, an intermediate portion 14, and a second electrode 12 are laminated in this order without the respective substrates 15 and 16. (e.g. 1a, 1b, 1c, etc.), for example, a laminated structure comprising at least one of the substrates 15, 16 may be indicated.
  • ⁇ Example of operation of power generation element 1> For example, when thermal energy is applied to the power generation element 1, a current is generated between the first electrode 11 and the second electrode 12, and the thermal energy is converted into electrical energy. The amount of current generated between the first electrode 11 and the second electrode 12 depends on thermal energy and also depends on the difference between the work function of the second electrode 12 and the work function of the first electrode 11 .
  • the amount of current generated can be increased, for example, by increasing the work function difference between the first electrode 11 and the second electrode 12 and by decreasing the gap G.
  • the amount of electrical energy generated by the power generation element 1 can be increased by considering at least one of increasing the work function difference and decreasing the gap G.
  • the amount of electrons moving between the electrodes 11 and 12 can be increased, which can lead to an increase in the amount of current.
  • the "work function” indicates the minimum energy required to extract electrons in a solid into a vacuum.
  • the work function is measured using, for example, ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), or Auger electron spectroscopy (AES). can be done.
  • UPS ultraviolet photoelectron spectroscopy
  • XPS X-ray photoelectron spectroscopy
  • AES Auger electron spectroscopy
  • FIG. 3 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing the power generating element 1 according to this embodiment.
  • the method for manufacturing the power generation element 1 includes a first electrode forming step S110, a non-conductor material forming step S120, a second electrode forming step S130, and an intermediate portion forming step S140.
  • the first electrode forming step S110 forms the first electrode 11 .
  • the first electrode 11 is formed on the first substrate 15, as shown in FIG. 4A, for example.
  • the first electrode 11 is formed, for example, by a sputtering method or a vacuum deposition method under a reduced pressure environment, or is formed by using a known electrode forming technique.
  • the first electrode 11 may be formed by processing a stretched electrode material into an arbitrary size. In this case, the first substrate 15 may not be used.
  • the first electrode 11 may be formed on the first substrate 15, for example.
  • the first electrode 11 can be applied onto the first substrate 15, and the first substrate 15 and the first electrodes 11 can be rolled up.
  • the area may be cut according to the application. good.
  • Nonconductor Material Forming Step S120 a non-conducting material 142a is formed on the first electrode 11, as shown in FIG. 4B, for example.
  • a non-conductor material 142a containing fine particles 141 is applied to the surface of the first electrode 11. As shown in FIG. As a result, a non-conducting material 142a containing fine particles 141 is formed.
  • the non-conducting material 142a is applied to the surface of the first electrode 11 by a known coating technique such as screen printing or spin coating.
  • the film thickness of the non-conductor material 142a can be arbitrarily set according to the design of the gap G described above.
  • non-conductor material 142a a known polymeric material having insulating properties such as epoxy resin is used.
  • a thermosetting resin may be used, and for example, an ultraviolet curable resin may be used.
  • the second electrode 12 is formed on the non-conductor material 142a.
  • the second electrode 12 is formed using a material having a work function lower than that of the first electrode 11, for example.
  • the second electrode 12 is formed using a known electrode forming technique such as nanoimprinting.
  • the second electrode forming step S130 is formed, for example, on the surface of the non-conductor material 142a by sputtering or vacuum deposition under a reduced pressure environment.
  • the main surface of the second electrode 12 is in contact with the non-conductor material 142a without being exposed to the air or the like. Therefore, fluctuations in the work function of the second electrode 12 can be suppressed. This makes it possible to further stabilize the power generation amount.
  • the surface of the second electrode 12 provided in advance on the second substrate 16 is brought into contact with the surface of the non-conductive material 142a to form the second electrode 12. good too.
  • the second electrode 12 is formed directly on the surface of the non-conducting material 142a
  • variations in the surface state of the second electrode 12 due to the surface state of the non-conducting material 142a can be suppressed. This makes it possible to increase the amount of power generation.
  • the second substrate 16 when a film member is used as the second substrate 16, it can be realized by preparing the second substrate 16 coated with the second electrode 12.
  • the second substrate 16 and the second electrode 12 are wound into a roll. It can be prepared as is. After that, for example, before or after at least one of the intermediate portion forming step S140 and the sealing material forming step S150, which will be described later, it may be cut into areas according to the application.
  • the formed non-conductor material 142a is heated, UV-irradiated, or the like to form the hardened layer 142, thereby forming an intermediate portion including the hardened layer 142.
  • a portion 14 may be formed.
  • the intermediate portion forming step S140 may be performed, for example, between the non-conductor material forming step S120 and the second electrode forming step S130. Heating or UV irradiation of the non-conductor material 142a may be performed, for example, before or after at least one of the non-conductor material forming step S120 and the second electrode forming step S130, or may be performed separately.
  • the sealing material forming step S150 may be performed after the intermediate portion forming step S140.
  • the sealing material 17 is formed in contact with the first electrode 11, the intermediate portion 14, and the second electrode 12, as shown in FIG. 4E, for example.
  • the sealing material 17 is formed using a known technique such as nanoimprinting.
  • an insulating material is used, for example, a known insulating resin such as a fluorine-based insulating resin is used.
  • a known insulating resin such as a fluorine-based insulating resin is used.
  • the sealing material 17 may be formed so as to be in contact with at least one of the first electrode 11, the intermediate portion 14, and the second electrode 12, for example.
  • the sealing material 17 is formed so as to cover the intermediate portion 14, the intermediate portion 14 is not exposed to the outside, so that durability can be further improved.
  • the power generating element 1 in the present embodiment is formed by performing the steps described above.
  • a second substrate 16 shown in FIG. 1A may be formed on the second electrode 12 .
  • the power generator 100 in the present embodiment is formed.
  • the non-conducting material forming step S120 forms the non-conducting material 142a containing the fine particles 141 on the first electrode 11, and the intermediate portion forming step S140 cures the non-conducting material 142a. , forming the intermediate portion 14 . That is, the hardened non-conductor material 142a suppresses movement of the fine particles 141 between the electrodes (the first electrode 11 and the second electrode 12). Therefore, it is possible to prevent the fine particles 141 from becoming unevenly distributed on the one electrode side over time and reducing the amount of movement of electrons. This makes it possible to stabilize the power generation amount.
  • the non-conducting material forming step S120 forms the non-conducting material 142a containing the fine particles 141 on the first electrode 11, and the second electrode forming step S130 forms the non-conducting material 142a.
  • a second electrode 12 having a work function different from that of the first electrode 11 is formed thereon.
  • the intermediate portion forming step S140 forms the intermediate portion 14 by curing the non-conductor material 142a. Therefore, compared to the case where a solvent or the like is used instead of the non-conducting material 142a, there is no need to provide a supporting portion or the like for maintaining the distance (gap G) between the electrodes, and the accuracy of forming the supporting portion is improved. Variation in the gap G can be eliminated. This makes it possible to improve the amount of power generation.
  • the non-conductor material 142a contains an organic polymer compound. Therefore, the intermediate portion 14 can be formed flexibly. Thereby, it is possible to form the power generation element 1 having a shape according to the application.
  • the intermediate portion forming step S140 includes curing the non-conductor material 142a by heating to form the intermediate portion 14. That is, when the non-conducting material 142a is cured by heating, the interior of the non-conducting material 142a is more likely to be cured than when the non-conducting material 142a is cured by UV irradiation or the like. That is, variation in the hardening degree of the non-conductor material 142a is suppressed. Therefore, the mechanical strength of the intermediate portion 14 against the external environment can be improved. This makes it possible to improve the durability.
  • the intermediate portion 14 includes a hardened layer 142 provided on the first electrode 11 and containing the fine particles 141 . That is, the movement of the fine particles 141 between the electrodes (the first electrode 11 and the second electrode 12) is suppressed by the hardening layer 142. FIG. Therefore, it is possible to prevent the fine particles 141 from becoming unevenly distributed on the one electrode side over time and reducing the amount of movement of electrons. This makes it possible to stabilize the power generation amount.
  • the intermediate portion 14 includes a hardened layer 142 provided on the first electrode 11 and containing the fine particles 141 .
  • the second electrode 12 is provided on the intermediate portion 14 and has a work function different from that of the first electrode 11 .
  • the distance (gap G) between the electrodes Variation in the gap G can be eliminated. This makes it possible to improve the amount of power generation.
  • the sealing material forming step S150 includes, for example, forming the sealing material 17 in contact with at least one of the first electrode 11, the intermediate portion 14, and the second electrode 12 after the intermediate portion forming step S140. may be formed. In this case, deterioration of the hardened layer 142 and the fine particles 141 due to the external environment can be suppressed. This makes it possible to improve the durability.
  • the second electrode forming step S130 may form the second electrode 12 on the surface of the hardening layer 142, for example, under a reduced pressure environment. In this case, fluctuations in the work function of the second electrode 12 can be suppressed. This makes it possible to further stabilize the power generation amount.
  • the second electrode forming step S130 may, for example, bring the surface of the second electrode 12 previously provided on the second substrate 16 into contact with the surface of the hardened layer 142. .
  • the second electrode 12 is formed directly on the surface of the hardened layer 142, variations in the surface condition of the second electrode 12 due to the surface condition of the hardened layer 142 can be suppressed. This makes it possible to improve the amount of power generation.
  • the fine particles 141 may contain, for example, metal oxides other than magnetic substances. In this case, it is possible to suppress the decrease in the power generation amount over time without being affected by the magnetic field caused by the external environment.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing the power generating element 1 according to this embodiment.
  • This embodiment differs from the first embodiment in that the non-conductor material 142a is pressed in the intermediate portion forming step S140. Note that each step other than the intermediate portion forming step S140 is the same as the above-described steps, so description thereof will be omitted.
  • Intermediate portion forming step S140 In the intermediate portion forming step S140, the non-conductor material 142a is cured while being pressed to form a cured layer 142, as shown in FIG. Thereby, the intermediate portion 14 including the hardening layer 142 is formed.
  • the intermediate portion forming step S140 presses the non-conductor material 142a along the first direction Z, for example.
  • the non-conductive material 142a may be pressed via the first electrode 11.
  • the load when pressing the non-conductor material 142a is, for example, about 40 to 500N.
  • the non-conductor material 142a is pressurized using a known device such as a nanoimprint lithography (NIL) apparatus, pressurization by pressure control in a chamber, press working using a pressurizing member, or the like. is done.
  • the non-conductor material 142a may be pressed by the weight of the second electrode 12 formed on the non-conductor material 142a in the second electrode forming step S130.
  • the intermediate portion forming step S140 includes curing the non-conductive material 142a under pressure to form the intermediate portion 14 . That is, as the non-conducting material 142a is pressurized, air bubbles present at the interface between the non-conducting material 142a and the first electrode 11 or at the interface between the non-conducting material 142a and the second electrode 12 can be easily removed. , the non-conducting material 142a can be cured in that state to form the intermediate portion 14. FIG. Therefore, variations in resistance at the interfaces between the hardened non-conductor material 142a and the electrodes 11 and 12 can be suppressed. This makes it possible to improve the amount of power generation.
  • FIGS. 6(a) and 6(b) are flowcharts showing an example of a method for manufacturing the power generating element 1 according to this embodiment.
  • This embodiment differs from the first embodiment in that the drying step S160 is performed before the intermediate portion forming step S140. Note that each step other than the drying step S160 is the same as the above-described steps, so description thereof will be omitted.
  • the drying step S160 removes the diluent contained in the non-conductor material 142a before the intermediate portion forming step S140.
  • the drying step S160 may be performed before or after at least one of the non-conductor material forming step S120 and the second electrode forming step S130 as long as it is before the intermediate portion forming step S140. may
  • the drying step S160 may be performed after the non-conductor material forming step S120.
  • the diluent is less likely to remain than when the second electrode 12 is formed on the upper surface of the non-conducting material 142a. That is, the region containing the diluent in the intermediate portion 14 can be reduced, and the movement of the fine particles 141 via the diluent can be suppressed. Therefore, it is possible to further suppress the decrease in the amount of movement of electrons due to uneven distribution of the fine particles 141 on the one electrode side over time. This makes it possible to further stabilize the power generation amount.
  • the drying step S160 may be performed after the second electrode forming step S130.
  • the drying step S160 may be performed after the second electrode forming step S130.
  • the drying step S160 may be performed after the second electrode forming step S130.
  • the drying device such as a hot air drying oven.
  • the drying step S160 dries the non-conductor material 142a while pressurizing the non-conductor material 142a along the first direction Z after the non-conductor material formation step S120, for example, and dilutes the non-conductor material 142a.
  • the agent may be removed, or the treatment may be divided into multiple parts.
  • a specific method of pressurization a known pressurization technique such as pressurization by air pressure control in a chamber or press working using a pressurizing member may be used.
  • the contact area between the non-conductor material 142a and the first electrode 11 is further improved, and hardening is facilitated. Therefore, the variation in resistance at the interface between the hardened non-conductor material 142a and the first electrode 11 can be further suppressed. This makes it possible to further improve the power generation amount.
  • the drying step S160 dries the non-conductor material 142a while pressurizing the non-conductor material 142a along the first direction Z after the second electrode formation step S130, for example, and dilutes the non-conductor material 142a.
  • the agent may be removed, or the treatment may be divided into multiple parts.
  • a specific method of pressurization a known pressurization technique such as pressurization by air pressure control in a chamber or press working using a pressurizing member may be used.
  • the non-conducting material 142 a may be pressed by the weight of the second electrode 12 .
  • the contact area between the non-conductor material 142a and the first electrode 11 and the contact area between the non-conductor material 142a and the second electrode 12 are further improved, and hardening is facilitated. Therefore, variations in resistance at the interfaces between the hardened non-conductor material 142a and the electrodes 11 and 12 can be further suppressed. This makes it possible to further improve the power generation amount.
  • the drying step S160 includes removing the diluent contained in the non-conductor material 142a before the intermediate portion forming step S140. That is, the region containing the diluent in the intermediate portion 14 can be reduced, and the movement of the fine particles 141 via the diluent can be suppressed. Therefore, it is possible to further suppress the decrease in the amount of movement of electrons due to uneven distribution of the fine particles 141 on the one electrode side over time. This makes it possible to further stabilize the power generation amount.
  • FIGS. 7A and 7B are schematic diagrams showing an example of a method for manufacturing the power generation element 1 according to the fourth embodiment.
  • the present embodiment differs from the first embodiment in that the intermediate portion forming step S140 is performed on a plurality of laminated non-conductor materials 142a. Note that each step other than the intermediate portion forming step S140 in the present embodiment is the same as the above-described steps, so description thereof will be omitted.
  • Intermediate portion forming step S140 In the intermediate portion forming step S140, for example, as shown in FIGS.
  • the conductor material 142 a is cured to form a plurality of cured layers 142 . Thereby, a plurality of intermediate portions 14 including the hardening layer 142 are formed.
  • all of the laminated non-conductor materials 142a may be collectively cured.
  • the number of times the intermediate portion forming step S140 is performed relative to the number of times the non-conductor material forming step S120 is performed can be further reduced. This makes it possible to further simplify the manufacturing process.
  • since a plurality of non-conductor materials 142a are cured at once it is possible to further suppress variation in the degree of curing of the non-conductor materials 142a due to the curing method or the like. Therefore, it is possible to further improve the mechanical strength of the intermediate portion 14 against the external environment. This makes it possible to further improve the durability.
  • the intermediate portion forming step S140 includes, in a state in which a plurality of the first electrodes 11, the non-conductor materials 142a, and the second electrodes 12 are laminated, the plurality of non-conductor materials 142a are cured, and the plurality of intermediate portions are formed. forming part 14; Therefore, the number of times the intermediate portion forming step S140 is performed relative to the number of times the non-conductor material forming step S120 is performed can be reduced. This makes it possible to simplify the manufacturing process.
  • the intermediate portion forming step S140 in a state in which a plurality of the first electrodes 11, the nonconductor materials 142a, and the second electrodes 12 are laminated, the plurality of the nonconductor materials 142a are cured, and the plurality of forming an intermediate portion 14 of the . That is, since a plurality of non-conducting materials 142a are cured at once, it is possible to suppress variation in the degree of curing of the non-conducting materials 142a due to the curing method or the like. Therefore, the mechanical strength of the intermediate portion 14 against the external environment can be improved. This makes it possible to improve the durability.
  • the power generation element 1 and the power generation device 100 described above can be mounted on, for example, an electronic device. Some embodiments of the electronic device are described below.
  • FIGS. 9(a) to 9(d) are schematic block diagrams showing an example of an electronic device 500 including the power generation element 1.
  • FIG. 9(e) to 9(h) are schematic block diagrams showing an example of an electronic device 500 having a power generation device 100 including the power generation element 1.
  • an electronic device 500 (electric product) includes an electronic component 501 (electronic component), a main power supply 502, and an auxiliary power supply 503.
  • Each of the electronic device 500 and the electronic component 501 is an electrical device.
  • the electronic component 501 is driven using the main power supply 502 as a power supply.
  • Examples of the electronic component 501 include, for example, a CPU, motors, sensor terminals, lighting, and the like. If electronic component 501 is, for example, a CPU, electronic device 500 includes an electronic device that can be controlled by a built-in master (CPU). If the electronic components 501 include at least one of, for example, motors, sensor terminals, and lighting, the electronic device 500 includes electronic devices that can be controlled by an external master or person.
  • the main power supply 502 is, for example, a battery. Batteries also include rechargeable batteries. A plus terminal (+) of the main power supply 502 is electrically connected to a Vcc terminal (Vcc) of the electronic component 501 . A negative terminal ( ⁇ ) of the main power supply 502 is electrically connected to a GND terminal (GND) of the electronic component 501 .
  • Vcc Vcc terminal
  • GND GND terminal
  • the auxiliary power supply 503 is the power generation element 1.
  • the power generation element 1 includes at least one power generation element 1 described above.
  • the auxiliary power supply 503 is used, for example, together with the main power supply 502, and is used as a power supply for assisting the main power supply 502 or as a power supply for backing up the main power supply 502 when the capacity of the main power supply 502 runs out. be able to. If the main power source 502 is a rechargeable battery, the auxiliary power source 503 can also be used as a power source for charging the battery.
  • the main power source 502 may be the power generation element 1.
  • An electronic device 500 shown in FIG. 9B includes a power generation element 1 used as a main power supply 502 and an electronic component 501 that can be driven using the power generation element 1 .
  • the power generation element 1 is an independent power supply (for example, an off-grid power supply). Therefore, the electronic device 500 can be, for example, an independent type (standalone type).
  • the power generating element 1 is of the energy harvesting type.
  • the electronic device 500 shown in FIG. 9B does not require battery replacement.
  • the electronic component 501 may include the power generation element 1 as shown in FIG. 9(c).
  • the anode of the power generation element 1 is electrically connected to, for example, a GND wiring of a circuit board (not shown).
  • the cathode of the power generation element 1 is electrically connected to, for example, Vcc wiring of a circuit board (not shown).
  • the power generating element 1 can be used as, for example, an auxiliary power source 503 for the electronic component 501 .
  • the power generation element 1 can be used as the main power source 502 of the electronic component 501, for example.
  • the electronic device 500 may include the power generator 100.
  • the power generation device 100 includes a power generation element 1 as a source of electrical energy.
  • the embodiment shown in FIG. 9(d) comprises a power generation element 1 in which an electronic component 501 is used as a main power supply 502.
  • the embodiment shown in Figure 9(h) comprises a generator 100 in which an electronic component 501 is used as the main power source.
  • electronic component 501 has an independent power supply. Therefore, the electronic component 501 can be made self-supporting, for example. Free-standing electronic component 501 can be effectively used, for example, in an electronic device that includes multiple electronic components and in which at least one electronic component is separate from another electronic component.
  • An example of such electronics 500 is a sensor.
  • the sensor has a sensor terminal (slave) and a controller (master) remote from the sensor terminal. Each of the sensor terminals and controller is an electronic component 501 .
  • a sensor terminal can also be regarded as one of the electronic devices 500 .
  • the sensor terminals considered electronic equipment 500 further include, for example, IoT wireless tags, etc., in addition to sensor terminals of sensors.
  • the electronic device 500 includes a power generation element 1 that converts thermal energy into electrical energy, and uses the power generation element 1 as a power source. and an electronic component 501 that can be driven.
  • the electronic device 500 may be an autonomous type with an independent power supply.
  • autonomous electronic devices include, for example, robots.
  • the electronic component 501 with the power generation element 1 or the power generation device 100 may be autonomous with an independent power supply.
  • autonomous electronic components include, for example, movable sensor terminals.
  • Reference Signs List 1 power generation element 11: first electrode 12: second electrode 14: intermediate portion 15: first substrate 16: second substrate 17: sealing material 100: power generation device 101: first wiring 102: second wiring 140: space 141: Particles 141a: Coating 142: Hardened layer 142a: Non-conductor material 500: Electronic device 501: Electronic component 502: Main power source 503: Auxiliary power source G: Gap R: Load S110: First electrode formation step S120: Non-conductor material formation Step S130: Second electrode forming step S140: Intermediate portion forming step S150: Sealing material forming step S160: Drying step Z: First direction X: Second direction Y: Third direction

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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、微粒子を内包する不導体材料を形成する不導体材料形成工程と、前記不導体材料の上に、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、前記不導体材料を硬化し、中間部１４を形成する中間部形成工程とを備えることを特徴とする。

Description

発電素子の製造方法、発電素子、発電装置、及び電子機器
　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、ナノ粒子等の微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等の微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、微粒子を内包する不導体材料を形成する不導体材料形成工程と、前記不導体材料の上に、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、前記不導体材料を硬化し、中間部を形成する中間部形成工程と、を備えることを特徴とする。
　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、前記中間部形成工程は、前記不導体材料を加圧した状態で硬化し、前記中間部を形成することを含むことを特徴とする。
　第３発明に係る発電素子の製造方法は、第１発明又は第２発明において、前記不導体材料は、有機高分子化合物を含むことを特徴とする。
　第４発明に係る発電素子の製造方法は、第１発明～第３発明の何れかにおいて、前記不導体材料は、熱硬化性を有する材料を含み、前記中間部形成工程は、加熱により前記不導体材料を硬化し、前記中間部を形成す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～第４発明の何れかにおいて、前記中間部形成工程の前に、前記不導体材料に含まれる希釈剤を除去する乾燥工程をさらに備えることを特徴とする。
　第６発明に係る発電素子の製造方法は、第１発明～第５発明の何れかにおいて、前記中間部形成工程は、前記第１電極、前記不導体材料、及び前記第２電極をそれぞれ複数積層した状態で、複数の前記不導体材料を硬化し、複数の前記中間部を形成することを含むことを特徴とする。
　第７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た中間部と、前記中間部の上に設けられ、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、微粒子を内包した硬化層を含むことを特徴とする。
　第８発明に係る発電装置は、第７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７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６発明によれば、不導体材料形成工程は、第１電極の上に、微粒子を内包する不導体材料を形成し、中間部形成工程は、不導体材料を硬化し、中間部を形成する。即ち、硬化された不導体材料によって、電極間における微粒子の移動が抑制される。このため、経時に伴い微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６発明によれば、不導体材料形成工程は、第１電極の上に、微粒子を内包する不導体材料を形成し、第２電極形成工程は、不導体材料の上に、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。また、中間部形成工程は、不導体材料を硬化し、中間部を形成する。このため、不導体材料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、発電量の向上を図ることが可能となる。
　特に、第２発明によれば、中間部形成工程は、不導体材料を加圧した状態で硬化し、中間部を形成することを含む。即ち、不導体材料の加圧に伴い、不導体材料と第１電極との界面、又は不導体材料と第２電極との界面に存在する気泡が除去され易くすることができ、その状態で不導体材料を硬化し、中間部を形成することができる。このため、硬化された不導体材料と各電極との界面における抵抗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３発明によれば、不導体材料は、有機高分子化合物を含む。このため、中間部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。
　特に、第４発明によれば、中間部形成工程は、加熱により不導体材料を硬化し、中間部を形成することを含む。即ち、加熱により不導体材料を硬化した場合、ＵＶ照射等により不導体材料を硬化した場合に比べて、不導体材料の内部が硬化され易い。つまり、不導体材料の硬化度合のバラつきが抑制される。このため、外的環境に対する中間部の機械的強度を向上することができる。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５発明によれば、中間部形成工程の前に、不導体材料に含まれる希釈剤を除去する乾燥工程をさらに備える。即ち、中間部に希釈剤が含まれる領域を低減でき、希釈剤を介した微粒子の移動を抑制することができる。このため、経時に伴い微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さらに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６発明によれば、第１電極、不導体材料、及び第２電極をそれぞれ複数積層した状態で、複数の不導体材料を硬化し、複数の中間部を形成することを含む。このため、不導体材料形成工程の実施回数に対する中間部形成工程の実施回数を低減できる。これにより、製造工程の簡略化を図ることが可能となる。
　また、第６発明によれば、第１電極、不導体材料、及び第２電極をそれぞれ複数積層した状態で、複数の不導体材料を硬化し、複数の中間部を形成することを含む。即ち、複数の不導体材料を一度に硬化させるため、硬化方法等に起因する不導体材料の硬化度合のバラつきを抑制することができる。このため、外的環境に対する中間部の機械的強度を向上することができる。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７発明によれば、中間部は、第１電極の上に設けられ、微粒子を内包した硬化層を含む。即ち、電極間における微粒子の移動が、硬化層によって抑制される。このため、経時に伴い微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７発明によれば、中間部は、第１電極の上に設けられ、微粒子を内包した硬化層を含む。また、第２電極は、中間部の上に設けられ、第１電極とは異なる仕事関数を有する。このため、硬化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８発明によれば、発電装置は、第７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７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（ｅ）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、第２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６（ａ）及び図６（ｂ）は、第３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７（ａ）及び図７（ｂ）は、第４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８（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８（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９（ａ）～図９（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９（ｅ）～図９（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。
（第１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、微粒子１４１と、硬化層１４２とを含む。硬化層１４２は、微粒子１４１を内包する。この場合、ギャップＧにおける微粒子１４１の移動が抑制される。このため、経時に伴い微粒子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。
　硬化層１４２は、後述する不導体材料１４２ａを硬化させて形成され、例えば固体を示す。硬化層１４２は、例えば希釈剤の残渣や、不導体材料１４２ａの未硬化部を含んでもよい。また、微粒子１４１は、例えば硬化層１４２に分散された状態で固定される。この場合においても、上記と同様に、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、硬化層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１４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、中間部１４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、発電量の向上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、支持部に微粒子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、支持部に起因して微粒子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、硬化層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。
　微粒子１４１は、例えば硬化層１４２に分散され、一部が硬化層１４２から露出してもよい。微粒子１４１は、例えばギャップＧ内に充填され、微粒子１４１の隙間に硬化層１４２が充填されてもよい。微粒子１４１の粒子径は、例えばギャップＧよりも小さい。微粒子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。微粒子１４１の粒子径を、ギャップＧの１／１０以下とすると、空間１４０内に微粒子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、「微粒子」とは、複数の粒子を含んだものを示す。微粒子１４１は、例えば２ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の粒子径を有する粒子を含む。微粒子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。
　微粒子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。微粒子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。微粒子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。
　微粒子１４１は、例えば金属を含む。微粒子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。
　微粒子１４１は、例えば金属酸化物を含む。金属酸化物を含む微粒子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）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、チタン酸錫（ＳｎＴｉＯ３）、チタン酸カドミウム（ＣｄＴｉＯ３）、ジルコン酸ストロンチウム（ＳｒＺｒＯ３）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。微粒子１４１は、例えば誘電体を含んでもよい。
　微粒子１４１は、例えば磁性体を除く金属酸化物を含んでもよい。例えば微粒子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、微粒子１４１の移動が制限され得る。このため、微粒子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。
　微粒子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を微粒子１４１の表面に設けることで、例えば硬化層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と微粒子１４１との間、複数の微粒子１４１の間、及び第２電極１２と微粒子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。
　硬化層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。硬化層１４２の厚さは、例えば５００μｍ以下の有限値である。硬化層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、例えば硬化層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、硬化層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、硬化層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。
　硬化層１４２は、後述する不導体材料１４２ａを硬化させて形成される。不導体材料１４２ａとして、例えばＩＳＯ１０４３－１、又はＪＩＳ　Ｋ　６８９９－１に記載の材料が用いられてもよい。硬化層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。硬化層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。硬化層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微粒子１４１が分散されてもよい。
　硬化層１４２は、例えば絶縁性を有する。硬化層１４２に用いられる材料は、微粒子１４１の移動を抑制できる材料であれば、任意であるが、有機高分子化合物が好ましい。硬化層１４２が有機高分子化合物を含む場合、硬化層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、例えば硬化層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／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８（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８（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、微粒子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。なお、「仕事関数」として、発電素子１の各構成を対象とした実測値が用いられるほか、例えば材料に対して計測された公知の値が用いられてもよい。
（第１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、不導体材料形成工程Ｓ１２０と、第２電極形成工程Ｓ１３０と、中間部形成工程Ｓ１４０とを備え、例えば封止材形成工程Ｓ１５０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、例えば後述する不導体材料形成工程Ｓ１２０、第２電極形成工程Ｓ１３０、中間部形成工程Ｓ１４０、及び封止材形成工程Ｓ１５０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。
　＜不導体材料形成工程Ｓ１２０＞
　不導体材料形成工程Ｓ１２０は、例えば図４（ｂ）に示すように、第１電極１１の上に、不導体材料１４２ａを形成する。不導体材料形成工程Ｓ１２０は、例えば微粒子１４１を内包する不導体材料１４２ａを、第１電極１１の表面に塗布する。これにより、微粒子１４１を内包する不導体材料１４２ａが形成される。
　不導体材料形成工程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の表面に不導体材料１４２ａを塗布する。不導体材料１４２ａ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。
　不導体材料１４２ａ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。不導体材料１４２ａ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を用いてもよい。
　＜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、不導体材料１４２ａ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、例えば不導体材料１４２ａ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不導体材料１４２ａ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、不導体材料１４２ａの表面とを当接させることで、第２電極１２を形成してもよい。この場合、不導体材料１４２ａの表面に直接第２電極１２を形成する場合に比べて、不導体材料１４２ａ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、例えば後述する中間部形成工程Ｓ１４０、及び封止材形成工程Ｓ１５０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Ｓ１４０＞
　中間部形成工程Ｓ１４０は、例えば図４（ｄ）に示すように、不導体材料１４２ａを硬化し、中間部１４を形成する。
　中間部形成工程Ｓ１４０は、不導体材料１４２ａの特性に応じて、形成された不導体材料１４２ａに対して加熱やＵＶ照射等を行い、硬化層１４２を形成することで、硬化層１４２を含む中間部１４を形成してもよい。なお、中間部形成工程Ｓ１４０は、例えば不導体材料形成工程Ｓ１２０と、第２電極形成工程Ｓ１３０との間に実施してもよい。不導体材料１４２ａに対する加熱又はＵＶ照射は、例えば不導体材料形成工程Ｓ１２０、及び第２電極形成工程Ｓ１３０の少なくとも何れかの前後において実施してもよく、複数に分けて実施してもよい。
　＜封止材形成工程Ｓ１５０＞
　例えば中間部形成工程Ｓ１４０のあと、封止材形成工程Ｓ１５０を実施してもよい。封止材形成工程Ｓ１５０は、例えば図４（ｅ）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硬化層１４２及び微粒子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。
　封止材形成工程Ｓ１５０は、例えば第１電極１１、中間部１４、及び第２電極１２の少なくとも何れかと接するように、封止材１７を形成してもよい。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、不導体材料形成工程Ｓ１２０は、第１電極１１の上に、微粒子１４１を内包する不導体材料１４２ａを形成し、中間部形成工程Ｓ１４０は、不導体材料１４２ａを硬化し、中間部１４を形成する。即ち、硬化された不導体材料１４２ａによって、電極間（第１電極１１、第２電極１２）における微粒子１４１の移動が抑制される。このため、経時に伴い微粒子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、不導体材料形成工程Ｓ１２０は、第１電極１１の上に、微粒子１４１を内包する不導体材料１４２ａを形成し、第２電極形成工程Ｓ１３０は、不導体材料１４２ａ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。また、中間部形成工程Ｓ１４０は、不導体材料１４２ａを硬化し、中間部１４を形成する。このため、不導体材料１４２ａ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、発電量の向上を図ることが可能となる。
　また、本実施形態によれば、不導体材料１４２ａは、有機高分子化合物を含む。このため、中間部１４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、中間部形成工程Ｓ１４０は、加熱により不導体材料１４２ａを硬化し、中間部１４を形成することを含む。即ち、加熱により不導体材料１４２ａを硬化した場合、ＵＶ照射等により不導体材料１４２ａを硬化した場合に比べて、不導体材料１４２ａの内部が硬化され易い。つまり、不導体材料１４２ａの硬化度合のバラつきが抑制される。このため、外的環境に対する中間部１４の機械的強度を向上することができる。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、中間部１４は、第１電極１１の上に設けられ、微粒子１４１を内包した硬化層１４２を含む。即ち、電極間（第１電極１１、第２電極１２）における微粒子１４１の移動が、硬化層１４２によって抑制される。このため、経時に伴い微粒子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、微粒子１４１を内包した硬化層１４２を含む。また、第２電極１２は、中間部１４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、硬化層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、発電量の向上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Ｓ１５０は、例えば中間部形成工程Ｓ１４０のあと、第１電極１１、中間部１４、及び第２電極１２の少なくとも何れかと接する封止材１７を形成してもよい。この場合、外部環境に起因する硬化層１４２及び微粒子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、例えば硬化層１４２の表面に、減圧環境下で第２電極１２を形成してもよい。この場合、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、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、硬化層１４２の表面とを当接させてもよい。この場合、硬化層１４２の表面に直接第２電極１２を形成する場合に比べて、硬化層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、発電量の向上を図ることが可能となる。
　また、本実施形態によれば、微粒子１４１は、例えば磁性体を除く金属酸化物を含んでもよい。この場合、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。
（第２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５は、本実施形態における発電素子１の製造方法の一例を示す模式断面図である。本実施形態は、中間部形成工程Ｓ１４０において、不導体材料１４２ａを加圧する点で、第１実施形態とは異なる。なお、中間部形成工程Ｓ１４０以外の各工程は、上述した各工程と同様のため、説明を省略する。
＜中間部形成工程Ｓ１４０＞
　中間部形成工程Ｓ１４０は、例えば図５に示すように、不導体材料１４２ａを加圧しながら硬化して、硬化層１４２を形成する。これにより、硬化層１４２を含む中間部１４が形成される。
　中間部形成工程Ｓ１４０は、例えば第１方向Ｚに沿って、不導体材料１４２ａを加圧する。中間部形成工程Ｓ１４０は、例えば第２電極１２を介して不導体材料１４２ａを加圧するほか、第１電極１１を介して不導体材料１４２ａを加圧してもよい。
　不導体材料１４２ａを加圧する際の荷重は、例えば４０～５００Ｎ程度である。不導体材料１４２ａに対する加圧は、例えばナノインプリント・リソグラフィ（ＮＩＬ）装置等の公知の機器、チャンバー内での気圧制御による加圧、加圧部材を用いたプレス加工等の公知の加圧技術を用いて行われる。また、不導体材料１４２ａは、第２電極形成工程Ｓ１３０において不導体材料１４２ａの上に形成される第２電極１２の自重によって加圧されてもよい。
　本実施形態によれば、中間部形成工程Ｓ１４０は、不導体材料１４２ａを加圧した状態で硬化し、中間部１４を形成することを含む。即ち、不導体材料１４２ａの加圧に伴い、不導体材料１４２ａと第１電極１１との界面、又は不導体材料１４２ａと第２電極１２との界面に存在する気泡が除去され易くすることができ、その状態で不導体材料１４２ａを硬化し、中間部１４を形成することができる。このため、硬化された不導体材料１４２ａと各電極１１、１２との界面における抵抗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。
（第３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６（ａ）及び図６（ｂ）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。本実施形態は、中間部形成工程Ｓ１４０の前に、乾燥工程Ｓ１６０を実施する点で、第１実施形態と異なる。なお、乾燥工程Ｓ１６０以外の各工程は、上述した各工程と同様のため、説明を省略する。
＜乾燥工程Ｓ１６０＞
　乾燥工程Ｓ１６０は、中間部形成工程Ｓ１４０の前に、不導体材料１４２ａに含まれる希釈剤を除去する。乾燥工程Ｓ１６０は、中間部形成工程Ｓ１４０の前であれば、例えば不導体材料形成工程Ｓ１２０、及び第２電極形成工程Ｓ１３０の少なくとも何れかの前後において実施してもよく、複数に分けて実施してもよい。
　例えば、不導体材料形成工程Ｓ１２０の後に乾燥工程Ｓ１６０を実施してもよい。この場合、不導体材料１４２ａの上面に第２電極１２が形成された場合に比べて、希釈剤が残留しにくくなる。即ち、中間部１４に希釈剤が含まれる領域を低減でき、希釈剤を介した微粒子１４１の移動を抑制することができる。このため、経時に伴い微粒子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さらに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、例えば第２電極形成工程Ｓ１３０の後に乾燥工程Ｓ１６０を実施してもよい。この場合、不導体材料１４２ａの上面に第２電極１２が形成されていない場合に比べて、不導体材料１４２ａと第２電極１２の接触面積が向上した状態で硬化し易くなる。このため、硬化された不導体材料１４２ａと各電極１１、１２との界面における抵抗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。不導体材料１４２ａに対する乾燥は、例えば熱風乾燥炉等の公知の乾燥機器を用いて実施される。
　また、乾燥工程Ｓ１６０は、例えば不導体材料形成工程Ｓ１２０の後に、第１方向Ｚに沿って不導体材料１４２ａを加圧した状態で不導体材料１４２ａを乾燥し、不導体材料１４２ａに含まれる希釈剤を除去してもよく、複数に分けて実施してもよい。加圧の具体的な方法としては、チャンバー内での気圧制御による加圧、加圧部材を用いたプレス加工など、公知の加圧技術を用いてもよい。この場合、不導体材料１４２ａを加圧しない場合に比べて、不導体材料１４２ａと第１電極１１の接触面積がさらに向上した状態で硬化し易くなる。このため、硬化された不導体材料１４２ａと第１電極１１との界面における抵抗のバラつきをさらに抑制することができる。これにより、発電量のさらなる向上を図ることが可能となる。
　また、乾燥工程Ｓ１６０は、例えば第２電極形成工程Ｓ１３０の後に、第１方向Ｚに沿って不導体材料１４２ａを加圧した状態で不導体材料１４２ａを乾燥し、不導体材料１４２ａに含まれる希釈剤を除去してもよく、複数に分けて実施してもよい。加圧の具体的な方法としては、チャンバー内での気圧制御による加圧、加圧部材を用いたプレス加工など、公知の加圧技術を用いてもよい。また、不導体材料１４２ａは、第２電極１２の自重によって加圧されてもよい。この場合、不導体材料１４２ａを加圧しない場合に比べて、不導体材料１４２ａと第１電極１１及び不導体材料１４２ａと第２電極１２の接触面積がさらに向上した状態で硬化し易くなる。このため、硬化された不導体材料１４２ａと各電極１１、１２との界面における抵抗のバラつきをさらに抑制することができる。これにより、発電量のさらなる向上を図ることが可能となる。
　本実施形態によれば、乾燥工程Ｓ１６０は、中間部形成工程Ｓ１４０の前に、不導体材料１４２ａに含まれる希釈剤を除去することを含む。即ち、中間部１４に希釈剤が含まれる領域を低減でき、希釈剤を介した微粒子１４１の移動を抑制することができる。このため、経時に伴い微粒子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さらに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４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７（ａ）及び図７（ｂ）は、第４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図である。本実施形態は、積層された複数の不導体材料１４２ａに対して中間部形成工程Ｓ１４０を実施する点で、第１実施形態とは異なる。なお、本実施形態における中間部形成工程Ｓ１４０以外の各工程は、上述した各工程と同様のため、説明を省略する。
＜中間部形成工程Ｓ１４０＞
　中間部形成工程Ｓ１４０は、例えば図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、第１電極１１、不導体材料１４２ａ、及び第２電極１２をそれぞれ複数積層した状態で、複数の不導体材料１４２ａを硬化して、複数の硬化層１４２を形成する。これにより、硬化層１４２を含む中間部１４が、複数形成される。
　中間部形成工程Ｓ１４０は、積層された複数の不導体材料１４２ａ全てに対して、一括で硬化させてもよい。この場合、不導体材料形成工程Ｓ１２０の実施回数に対する中間部形成工程Ｓ１４０の実施回数をさらに低減できる。これにより、製造工程のさらなる簡略化を図ることが可能となる。また、この場合、複数の不導体材料１４２ａを一度に硬化させるため、硬化方法等に起因する不導体材料１４２ａの硬化度合のバラつきをさらに抑制することができる。このため、外的環境に対する中間部１４の機械的強度をさらに向上することができる。これにより、耐久性のさらなる向上を図ることが可能となる。
　本実施形態によれば、中間部形成工程Ｓ１４０は、第１電極１１、不導体材料１４２ａ、及び第２電極１２をそれぞれ複数積層した状態で、複数の不導体材料１４２ａを硬化し、複数の中間部１４を形成することを含む。このため、不導体材料形成工程Ｓ１２０の実施回数に対する中間部形成工程Ｓ１４０の実施回数を低減できる。これにより、製造工程の簡略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Ｓ１４０は、第１電極１１、不導体材料１４２ａ、及び第２電極１２をそれぞれ複数積層した状態で、複数の不導体材料１４２ａを硬化し、複数の中間部１４を形成することを含む。即ち、複数の不導体材料１４２ａを一度に硬化させるため、硬化方法等に起因する不導体材料１４２ａの硬化度合のバラつきを抑制することができる。このため、外的環境に対する中間部１４の機械的強度を向上することができる。これにより、耐久性の向上を図ることが可能となる。
（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９（ａ）～図９（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９（ｅ）～図９（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９（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９（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９（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９（ｂ）に示す電子機器５００は、電池の交換が不要である。
　図９（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９（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９（ｅ）～図９（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９（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９（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９（ａ）～図９（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　　：微粒子
１４１ａ　：被膜
１４２　　：硬化層
１４２ａ　：不導体材料
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　：不導体材料形成工程
Ｓ１３０　：第２電極形成工程
Ｓ１４０　：中間部形成工程
Ｓ１５０　：封止材形成工程
Ｓ１６０　：乾燥工程
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、微粒子を内包する不導体材料を形成する不導体材料形成工程と、
    　前記不導体材料の上に、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、
    　前記不導体材料を硬化し、中間部を形成する中間部形成工程と、
    　を備えること
    　を特徴とする発電素子の製造方法。
  2. 　前記中間部形成工程は、前記不導体材料を加圧した状態で硬化し、前記中間部を形成することを含むこと
    　を特徴とする請求項１記載の発電素子の製造方法。
  3. 　前記不導体材料は、有機高分子化合物を含むこと
    　を特徴とする請求項１又は２記載の発電素子の製造方法。
  4. 　前記不導体材料は、熱硬化性を有する材料を含み、
    　前記中間部形成工程は、加熱により前記不導体材料を硬化し、前記中間部を形成することを含むこと
    　を特徴とする請求項１～３の何れか１項記載の発電素子の製造方法。
  5. 　前記中間部形成工程の前に、前記不導体材料に含まれる希釈剤を除去する乾燥工程をさらに備えること
    　を特徴とする請求項１～４の何れか１項記載の発電素子の製造方法。
  6. 　前記中間部形成工程は、前記第１電極、前記不導体材料、及び前記第２電極をそれぞれ複数積層した状態で、複数の前記不導体材料を硬化し、複数の前記中間部を形成することを含むこと
    　を特徴とする請求項１～５の何れか１項記載の発電素子の製造方法。
  7. 　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た中間部と、
    　前記中間部の上に設けられ、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、微粒子を内包した硬化層を含むこと
    　を特徴とする発電素子。
  8. 　請求項７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７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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