JP6781437B1 - Power generation element and manufacturing method of power generation element - Google Patents

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Abstract

【課題】発電効率の早期低下を抑制することができる発電素子及び発電素子の製造方法を提供する。【解決手段】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１４１を生成する生成工程と、第１基板１１に、第１電極部１３ａを形成する第１電極部形成工程と、第２基板１２に、第２電極部１３ｂを形成する第２電極部形成工程と、前記第１電極部１３ａと前記第２電極部１３ｂ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１１と前記第２基板１２とを接合する接合工程と、を備えることを特徴とする。【選択図】図１PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a power generation element capable of suppressing an early decrease in power generation efficiency and a method for manufacturing the power generation element. SOLUTION: A production step of producing nanoparticles 141 dispersed in a solvent or an organic solvent using a femtosecond pulse laser, and a first electrode portion forming step of forming a first electrode portion 13a on a first substrate 11. , A state in which the solvent or the organic solvent is sandwiched between the second electrode portion forming step of forming the second electrode portion 13b on the second substrate 12 and the first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b. It is characterized by comprising a joining step of joining the first substrate 11 and the second substrate 12 in the above. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子、及び発電素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a power generation element that converts thermal energy into electrical energy, and a method for manufacturing the power generation element.

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。熱発電は、例えば非特許文献１に示すように、発電素子の異なる電極間の仕事関数の差を利用して行われる技術が開示されている。即ち、異なる電極間にはナノ粒子が分散された溶媒が充填され、仕事関数の低い一方の電極から仕事関数の高い他方の電極側への電子の受け渡し（ホッピング導電）により電流が流れることとなる。 In recent years, the development of power generation elements such as thermoelectric elements that generate electric energy by using thermal energy has been actively carried out. As shown in Non-Patent Document 1, for example, a technique is disclosed in which thermoelectric generation is performed by utilizing a difference in work functions between electrodes having different power generation elements. That is, a solvent in which nanoparticles are dispersed is filled between different electrodes, and a current flows by transferring electrons (hopping conductivity) from one electrode having a low work function to the other electrode having a high work function. ..

電極間にナノ粒子を分散させて、両電極間に電位差を生じさせることにより電気エネルギーを生じさせるものとしては、例えば特許文献１を挙げることができる。特許文献１の熱電素子は、エミッタ電極層と、コレクタ電極層と、前記エミッタ電極層及び前記コレクタ電極層の表面に分散して配置され、前記エミッタ電極層及び前記コレクタ電極層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、前記エミッタ電極層の仕事関数は前記コレクタ電極層の仕事関数よりも小さく、前記球状ナノビーズの粒子径は１００ｎｍ以下である。 Patent Document 1 can be mentioned, for example, as a device that generates electrical energy by dispersing nanoparticles between electrodes and causing a potential difference between both electrodes. The thermoelectric element of Patent Document 1 is dispersedly arranged on the surface of the emitter electrode layer, the collector electrode layer, the emitter electrode layer and the collector electrode layer, and the emitter electrode layer and the collector electrode layer are arranged at submicron intervals. It is provided with electrically insulating spherical nanobeads that are separated from each other, the work function of the emitter electrode layer is smaller than the work function of the collector electrode layer, and the particle size of the spherical nanobeads is 100 nm or less.

特許第６１４７９０１号公報Japanese Patent No. 6147901

Hoang et al, "Thermionic emission via a nanofluid for direct electrification from low grade heat energy", Nano Energy, 49 (2018) 172-178Hoang et al, "Thermionic emission via a nanofluid for direct electrification from low grade heat energy", Nano Energy, 49 (2018) 172-178

ところで、発電素子には、十分な発電量だけではなく強度（耐久性）も要求される。耐久性に関しては、例えば１０年以上の使用期間が確保されることが望ましい。しかしながら、発電素子製造時において、ナノ粒子を溶媒に分散した後、溶媒を電極間に挟む場合、ナノ粒子同士が凝集してしまい、ナノ粒子が壊れてしまうという懸念がある。このように、ナノ粒子が劣化すると、発電素子の発電効率が早期に低下する恐れがあった。 By the way, a power generation element is required to have not only a sufficient amount of power generation but also strength (durability). Regarding durability, it is desirable to secure a usage period of, for example, 10 years or more. However, when manufacturing a power generation element, if the nanoparticles are dispersed in a solvent and then the solvent is sandwiched between the electrodes, there is a concern that the nanoparticles will aggregate with each other and the nanoparticles will be broken. As described above, when the nanoparticles deteriorate, the power generation efficiency of the power generation element may decrease at an early stage.

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、発電効率の早期低下を抑制することができる発電素子、及び発電素子の製造方法を提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a power generation element capable of suppressing an early decrease in power generation efficiency, and a method for manufacturing the power generation element. There is.

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発電素子の製造方法であって、フェムト秒パルスレーザーを用いて溶媒に分散され、粒度分布において粒子径の小さい金属ナノ粒子と、前記粒子径の小さい金属ナノ粒子よりも粒子径の大きい金属ナノ粒子を生成する生成工程と、前記生成工程で生成された金属ナノ粒子のうち、前記粒子径の小さい金属ナノ粒子に分散剤を被膜させて有機溶媒側に移動させ、前記粒子径の大きい金属ナノ粒子を前記溶媒側に残すために、前記分散剤を含む前記有機溶媒と、前記金属ナノ粒子を含む前記溶媒とを混合して撹拌し、前記粒子径の小さい金属ナノ粒子を含む一方の前記金属ナノ粒子を前記溶媒側から前記有機溶媒側に移動させるとともに、前記粒子径の大きい金属ナノ粒子を含む他方の前記金属ナノ粒子を前記溶媒側に残す撹拌工程と、前記撹拌工程で前記有機溶媒側に移動した前記粒子径の小さい金属ナノ粒子を、前記有機溶媒とともに採取する採取工程と、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分散剤を被膜した前記金属ナノ粒子を含む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、を備えることを特徴とする。 The method for manufacturing a power generation element according to the first invention is a method for manufacturing a power generation element that converts thermal energy into electrical energy, which is dispersed in a solvent using a femtosecond pulse laser and has a small particle size in the particle size distribution. particles and a generation step of generating a large metal nanoparticles smaller particle diameter than the metal nanoparticles of the particle size, of the metal nanoparticles generated in the generation step, dispersed in a small metal nanoparticles with the particle diameter agent by coating is moved in an organic solvent side, the larger metal nanoparticles of the particle size to leave the solvent side, mixed with the organic solvent containing the dispersant, and the solvent containing the metal nanoparticles And stir to move one of the metal nanoparticles containing the small particle size metal nanoparticles from the solvent side to the organic solvent side, and at the same time, the other metal nanoparticle containing the large particle size metal nanoparticles. A stirring step of leaving the particles on the solvent side, a sampling step of collecting the small-sized metal nanoparticles moved to the organic solvent side in the stirring step together with the organic solvent, and a first electrode on the first substrate. The first electrode portion forming step of forming the portion, the second electrode portion forming step of forming the second electrode portion on the second substrate, and the dispersant between the first electrode portion and the second electrode portion. It is characterized by comprising a joining step of joining the first substrate and the second substrate in a state of sandwiching the organic solvent containing the metal nanoparticles coated with.

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、前記金属ナノ粒子は合金による金属ナノ粒子であることを特徴とする。 The method for manufacturing a power generation element according to the second invention is characterized in that, in the first invention , the metal nanoparticles are metal nanoparticles made of an alloy.

第３発明に係る発電素子は、第１発明又は第２発明における発電素子の製造方法により製造された発電素子であって、前記第１電極部は、前記第１基板のうち前記有機溶媒側に設けられる第１主面に比べて、前記有機溶媒に対する濡れ性が高いことを特徴とする。 The power generation element according to the third invention is a power generation element manufactured by the method for manufacturing a power generation element according to the first invention or the second invention , and the first electrode portion is located on the organic solvent side of the first substrate. Compared to the first main surface provided, the wettability to the organic solvent is higher .

第１発明〜第３発明によれば、生成工程では、フェムト秒パルスレーザーを用いて溶媒に分散され、粒度分布において粒子径の小さい金属ナノ粒子と、粒子径の小さい金属ナノ粒子よりも粒子径の大きい金属ナノ粒子を生成し、撹拌工程では、生成工程で生成された金属ナノ粒子のうち、粒子径の小さい金属ナノ粒子に分散剤を被膜させて有機溶媒側に移動させ、粒子径の大きい金属ナノ粒子を溶媒側に残すために、分散剤を含む有機溶媒と、金属ナノ粒子を含む溶媒とを混合して撹拌し、粒子径の小さい金属ナノ粒子を含む一方の金属ナノ粒子を溶媒側から有機溶媒側に移動させるとともに、粒子径の大きい金属ナノ粒子を含む他方の金属ナノ粒子を溶媒側に残し、採取工程では、撹拌工程で有機溶媒側に移動した粒子径の小さい金属ナノ粒子を、有機溶媒とともに採取し、接合工程では、第１電極部と第２電極部との間に有機溶媒を挟んだ状態で、第１基板と第２基板とを接合する。即ち、有機溶媒に分散された金属ナノ粒子は、他の溶媒等に移動させることなく電極間に挟まれる。このため、第１電極部と第２電極部との間に挟まれた金属ナノ粒子同士の凝集を抑制することができる。これにより、発電効率の早期低下を抑制することができる。 According to the first to third inventions, in the production step, metal nanoparticles having a small particle size in the particle size distribution are dispersed in a solvent using a femtosecond pulse laser, and the particle size is larger than that of the metal nanoparticles having a small particle size. generates a large metallic nanoparticles, in the stirring step, among the metal nanoparticles produced in the generation step, moves by coating a dispersant small metal nanoparticles having particle diameters in the organic solvent side, the particle diameter larger In order to leave the metal nanoparticles on the solvent side, an organic solvent containing a dispersant and a solvent containing the metal nanoparticles are mixed and stirred, and one of the metal nanoparticles containing the metal nanoparticles having a small particle size is placed on the solvent side. While moving from to the organic solvent side, the other metal nanoparticles containing the metal nanoparticles having a large particle size are left on the solvent side, and in the collection step, the metal nanoparticles having a small particle size moved to the organic solvent side in the stirring step are left. , And in the bonding step, the first substrate and the second substrate are bonded with the organic solvent sandwiched between the first electrode portion and the second electrode portion. That is, the metal nanoparticles dispersed in the organic solvent are sandwiched between the electrodes without being moved to another solvent or the like. Therefore, it is possible to suppress the aggregation of the metal nanoparticles sandwiched between the first electrode portion and the second electrode portion. As a result, it is possible to suppress an early decrease in power generation efficiency.

第１発明〜第３発明によれば、生成工程では、金属イオンが溶解した溶媒にフェムト秒パルスレーザーを照射して金属ナノ粒子を生成し、接合工程では、第１電極部と第２電極部との間に溶媒を挟んだ状態で、第１基板と第２基板とを接合する。このため、金属イオンの生成に用いた溶媒ごと第１電極部と第２電極部に挿入することができる。これにより発電素子の製造工程を簡略化することができる。 According to the first to third inventions , in the production step, the solvent in which the metal ions are dissolved is irradiated with a femtosecond pulse laser to generate metal nanoparticles, and in the bonding step, the first electrode portion and the second electrode portion are generated. The first substrate and the second substrate are joined with the solvent sandwiched between them. Therefore, the solvent used for generating the metal ion can be inserted into the first electrode portion and the second electrode portion. This makes it possible to simplify the manufacturing process of the power generation element.

第１発明〜第３発明によれば、生成工程では、金属イオンが溶解した溶媒にフェムト秒パルスレーザーを照射して金属ナノ粒子を生成し、生成工程の後に、撹拌工程と、採取工程と、を実施し、接合工程では、第１電極部と第２電極部との間に有機溶媒を挟んだ状態で第１基板と第２基板とを接合する。撹拌工程及び採取工程によって金属ナノ粒子における粒径の幅を狭めることができ、第１電極部と第２電極部の間に粒子径の揃った有機溶媒が挿入される。これにより発電素子の発電効率を高めることができる。 According to the first to third inventions , in the production step, a solvent in which metal ions are dissolved is irradiated with a femtosecond pulse laser to generate metal nanoparticles, and after the production step, a stirring step and a sampling step are performed. In the joining step, the first substrate and the second substrate are joined with an organic solvent sandwiched between the first electrode portion and the second electrode portion. The width of the particle size of the metal nanoparticles can be narrowed by the stirring step and the collecting step, and an organic solvent having the same particle size is inserted between the first electrode portion and the second electrode portion. As a result, the power generation efficiency of the power generation element can be increased.

特に、第２発明によれば、金属ナノ粒子は合金による金属ナノ粒子である。このため、金属単体粒子では得られない合金特有の性質を有する。これにより、金属単体粒子の場合よりもより発電素子の発電効率を高めることができる。 In particular, according to the second invention, the metal nanoparticles are alloy nanoparticles. Therefore, it has properties peculiar to alloys that cannot be obtained with simple metal particles. As a result, the power generation efficiency of the power generation element can be improved as compared with the case of the single metal particles.

特に、第３発明によれば、発電素子は第１発明又は第２発明の発電素子の製造方法により製造され、第１電極部は、第１基板のうち有機溶媒側に設けられる第１主面に比べて、有機溶媒に対する濡れ性が高い。このため、発電効率の早期低下を抑制することができる発電素子を得ることができる。 In particular, according to the third invention, the power generation element is manufactured by the method for manufacturing the power generation element of the first invention or the second invention, and the first electrode portion is the first main surface provided on the organic solvent side of the first substrate. Compared with, the wettability to an organic solvent is high . Therefore, it is possible to obtain a power generation element capable of suppressing an early decrease in power generation efficiency.

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。1 (a) is a schematic cross-sectional view showing an example of a power generation device and a power generation element according to the first embodiment, FIG. 1 (b) is a schematic cross-sectional view of an example of a substrate, and FIG. 1 (c) is a schematic cross-sectional view. , 1C-1C of FIG. 1A, and FIG. 1D is a schematic plan view of FIG. 1A along 1D-1D. 図２は中間部の一例を示す模式断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the intermediate portion. 図３は、第１実施形態における発電素子の製造方法の一部であるナノ粒子を生成する方法の一例を示すフローチャートである。FIG. 3 is a flowchart showing an example of a method for producing nanoparticles, which is a part of the method for manufacturing a power generation element according to the first embodiment. 図４は、第１実施形態におけるナノ粒子の生成工程の一例を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing an example of a nanoparticle production step in the first embodiment. 図５（ａ）は、生成工程により生成されたナノ粒子を観察した図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示したナノ粒子のヒストグラムである。FIG. 5 (a) is a diagram of observing the nanoparticles generated by the production step, and FIG. 5 (b) is a histogram of the nanoparticles shown in FIG. 5 (a). 図６（ａ）〜図６（ｄ）は、第１実施形態における１回目の撹拌工程の一例を示す図である。6 (a) to 6 (d) are diagrams showing an example of the first stirring step in the first embodiment. 図７（ａ）は、１回目の撹拌工程後のナノ粒子を観察した図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に示したナノ粒子のヒストグラムである。FIG. 7 (a) is a diagram of observing the nanoparticles after the first stirring step, and FIG. 7 (b) is a histogram of the nanoparticles shown in FIG. 7 (a). 図８（ａ）〜図８（ｄ）は、第１実施形態における２回目の撹拌工程の他の例を示す図である。8 (a) to 8 (d) are views showing another example of the second stirring step in the first embodiment. 図９は、分散剤の炭素鎖の長さと、撹拌工程後におけるナノ粒子の平均粒径との関係の一例を示すグラフである。FIG. 9 is a graph showing an example of the relationship between the length of the carbon chain of the dispersant and the average particle size of the nanoparticles after the stirring step. 図１０（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ炭素鎖長の異なる分散剤を用いた撹拌工程後におけるナノ粒子の一例を示すヒストグラムであり、図１０（ｆ）は、撹拌工程前における金属ナノ粒子の一例を示すヒストグラムである。10 (a) to 10 (e) are histograms showing an example of nanoparticles after the stirring step using dispersants having different carbon chain lengths, and FIG. 10 (f) shows metal nanoparticles before the stirring step. It is a histogram which shows an example. 図１１（ａ）及び図１１（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。11 (a) and 11 (b) are flowcharts showing an example of a method of manufacturing a power generation element according to the first embodiment. 図１２（ａ）〜図１２（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。12 (a) to 12 (d) are schematic cross-sectional views showing an example of a method for manufacturing a power generation element according to the first embodiment. 図１３は、接合工程の一例を示す模式断面図である。FIG. 13 is a schematic cross-sectional view showing an example of the joining process. 図１４（ａ）及び図１４（ｂ）は、中間部形成工程の一例を示す模式図である。14 (a) and 14 (b) are schematic views showing an example of an intermediate portion forming step. 図１５（ａ）及び図１５（ｂ）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模式断面図である。15 (a) and 15 (b) are schematic cross-sectional views showing another example of the method for manufacturing the power generation element according to the first embodiment. 図１６（ａ）及び図１６（ｂ）は、基板の変形例を示す模式図である。16 (a) and 16 (b) are schematic views showing a modified example of the substrate. 図１７（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１７（ｂ）〜図１７（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。FIG. 17 (a) is a flowchart showing a modified example of the method for manufacturing the power generation element in the first embodiment, and FIGS. 17 (b) to 17 (d) show the method for manufacturing the power generation element in the first embodiment. It is a schematic diagram which shows the modification. 図１８（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１８（ｂ）は、基板の一例を示す模式断面図であり、図１８（ｃ）は、図１８（ａ）の１８Ｃ−１８Ｃに沿った模式平面図であり、図１８（ｄ）は、図１８（ａ）の１８Ｄ−１８Ｄに沿った模式平面図である。FIG. 18A is a schematic cross-sectional view showing an example of the power generation device and the power generation element in the second embodiment, and FIG. 18B is a schematic cross-sectional view showing an example of the substrate, FIG. 18C. Is a schematic plan view taken along the line 18C-18C of FIG. 18A, and FIG. 18D is a schematic plan view taken along the line 18D-18D of FIG. 18A. 図１９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。FIG. 19 is a schematic cross-sectional view showing another example of the power generation device and the power generation element according to the second embodiment. 図２０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。FIG. 20 is a schematic cross-sectional view showing still another example of the power generation device and the power generation element according to the second embodiment. 図２１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。FIG. 21 is a schematic cross-sectional view showing another example of the power generation device and the power generation element according to the first embodiment. 図２２（ａ）〜図２２（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２２（ｅ）〜図２２（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。22 (a) to 22 (d) are schematic block diagrams showing an example of an electronic device provided with a power generation element, and FIGS. 22 (e) to 22 (h) show a power generation device including the power generation element. It is a schematic block diagram which shows the example of the electronic device provided.

（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。 (First Embodiment: Power generation device 100, power generation element 1)
<Power generation device 100>
FIG. 1 is a schematic view showing an example of a power generation device 100 and a power generation element 1 according to the first embodiment. FIG. 1A is a schematic cross-sectional view showing an example of the power generation device 100 and the power generation element 1 in the first embodiment, and FIG. 1B is a schematic cross-sectional view showing an example of the substrate 10. 1 (c) is a schematic plan view along 1C-1C of FIG. 1 (a), and FIG. 1 (d) is a schematic plan view of FIG. 1 (a) along 1D-1D.

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。 As shown in FIG. 1, the power generation device 100 includes a power generation element 1, a terminal 101, and a wiring 102. The power generation element 1 converts thermal energy into electrical energy. The power generation device 100 provided with such a power generation element 1 is mounted or installed on a heat source (not shown), and the electric energy generated by the power generation element 1 based on the heat energy of the heat source is used as the terminal 101 and the wiring 102. Is output to the load R via.

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。 The wiring 102 has a first wiring 102a that is electrically connected to one end of the load R, and a second wiring 102b that is electrically connected to the other end of the load R. The load R indicates, for example, an electrical device, and for example, the power generation element 1 can be driven by using it as a main power source or an auxiliary power source.

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。 Examples of the heat source of the power generation element 1 include electronic devices or electronic components such as a CPU (Central Processing Unit), light emitting elements such as LEDs (Light Emitting Diodes), engines such as automobiles, factory production equipment, human bodies, and sunlight. And the environmental temperature etc. can be used. For example, electronic devices, electronic components, light emitting elements, engines, production equipment, and the like are artificial heat sources. The human body, sunlight, environmental temperature, etc. are natural heat sources. The power generation device 100 provided with the power generation element 1 can be provided inside an electronic device such as an IoT (Internet of Things) device, a wearable device, or a self-standing sensor terminal, and can be used as a substitute or an auxiliary for a battery. Further, the power generation principle of the power generation element 1 can be used for a temperature sensor or the like. Further, the power generation device 100 can also be applied to a larger power generation device such as solar power generation.

＜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。 <Power generation element 1>
The power generation element 1 converts, for example, the heat energy generated by the artificial heat source or the heat energy of the natural heat source into electrical energy to generate an electric current. The power generation element 1 may be provided inside the power generation device 100, or the power generation element 1 itself may be provided inside an electronic device such as the mobile device or the self-supporting sensor terminal. In this case, the power generation element 1 itself can be used as a substitute part or an auxiliary part of the battery for the electronic device.

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。 The power generation element 1 includes a first housing portion 1A, a second housing portion 1B, and an intermediate portion 14. The power generation element 1 may include, for example, a connection wiring 15.

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。 The first housing portion 1A has a first substrate 11 and a first electrode portion 13a. The second housing portion 1B has a second substrate 12 and a second electrode portion 13b. The housing portions 1A and 1B are joined to each other with the electrode portions 13a and 13b separated from each other.

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。 The first substrate 11 has a first main surface 11s that intersects the first direction Z. The second substrate 12 has a second main surface 12s that faces the first main surface 11s and faces the first direction Z and intersects the first direction Z.

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。 The first electrode portion 13a is provided on the first main surface 11s. The first electrode portion 13a in the present embodiment is separated from the second substrate 12. The second electrode portion 13b is provided on the second main surface 12s. The second electrode portion 13b faces the first electrode portion 13a at a distance from each other. The second electrode portion 13b has a work function different from that of the first electrode portion 13a. The second electrode portion 13b in the present embodiment is separated from the first substrate 11.

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。 The intermediate portion 14 is provided between the first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b. The intermediate portion 14 contains, for example, the nanoparticles 141 shown in FIG. 2, and may contain, for example, the solvent 142 in which the nanoparticles 141 are dispersed.

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。 The connection wiring 15 has, for example, a first connection wiring 15a and a second connection wiring 15b. The first connection wiring 15a penetrates the first substrate 11 in the first direction Z. One end of the first connection wiring 15a is in contact with the first electrode portion 13a, and the other end is in contact with the first terminal 101a. The second connection wiring 15b penetrates the second substrate 12 in the first direction Z. One end of the second connection wiring 15b is in contact with the second electrode portion 13b, and the other end is in contact with the second terminal 101b. The connection wiring 15 may be drawn out from the side surface of the substrate 10, for example.

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。 The power generation element 1 includes a gap portion 14a. The gap portion 14a indicates a portion surrounded by the first substrate 11 and the second substrate 12, and includes a space isolated from the outside. The gap portion 14a is provided with a first electrode portion 13a, a second electrode portion 13b, and an intermediate portion 14. The inner side of the power generation element 1 indicates a portion including the gap portion 14a, and the outer side of the power generation element 1 indicates a portion separated from the gap portion 14a.

発電素子１は、例えば図２１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。 As shown in FIG. 21, for example, the power generation element 1 may have a structure in which the above configurations are laminated. That is, a plurality of the first housing portions 1A and the second housing portion 1B are laminated in the first direction Z, and a plurality of intermediate portions 14 are provided between the housing portions 1A and 1B. In this case, the electrode portions 13a and 13b may be connected in series via, for example, the connection wiring 15c, or may be connected in parallel, for example. The power generation device 100 may include a power generation element 1 having a laminated structure.

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。 Hereinafter, the configurations of the power generation element 1 and the power generation device 100 in the first embodiment will be described in more detail.

＜＜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。 << 1st board 11, 2nd board 12 >>
The first main surface 11s of the first substrate 11 has, for example, a first separation surface 11sa and a first joint surface 11sb, as shown in FIGS. 1B and 1C. The first separation surface 11sa is in contact with the first electrode portion 13a and is separated from the second substrate 12. The first joint surface 11sb surrounds the first electrode portion 13a and the first separation surface 11sa. The first joint surface 11sb is separated from the first electrode portion 13a.

第２基板１２の第２主面１２ｓは、例えば図１（ｂ）、及び図１（ｄ）に示すように、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。 The second main surface 12s of the second substrate 12 has, for example, a second separation surface 12sa and a second joint surface 12sb, as shown in FIGS. 1B and 1D. The second separation surface 12sa is in contact with the second electrode portion 13b and is separated from the first substrate 11. The second joint surface 12sb surrounds the second electrode portion 13b and the second separation surface 12sa and is in contact with the first joint surface 11sb. The second joint surface 12sb is separated from the second electrode portion 13b.

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。 For example, when viewed from the first direction Z shown in FIG. 1C, the first substrate 11 may be formed in a quadrangular shape, for example, a polygon having a notch, a circular shape, or the like. The first separation surface 11sa overlaps with the first electrode portion 13a and is provided up to a position surrounding the outer periphery of the first electrode portion 13a. The first joint surface 11sb is provided on the outer periphery of the first separation surface 11sa.

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。 For example, when viewed from the first direction Z shown in FIG. 1D, the second substrate 12 may be formed in a quadrangular shape, or may be formed in a polygonal shape having a notch or a circular shape, for example. The second separation surface 12sa overlaps with the second electrode portion 13b and is provided up to a position surrounding the outer periphery of the second electrode portion 13b. The second joint surface 12sb is provided on the outer periphery of the second separation surface 12sa.

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。 The housing portions 1A and 1B are joined at the joining surfaces 11sb and 12sb, and are joined, for example, in the range shown by the broken lines in FIGS. 1C and 1D. That is, when viewed from the first direction Z, the intermediate portion 14 is surrounded by the first joint surface 11sb and the second joint surface 12sb. Therefore, a closed space (gap portion 14a) surrounding the intermediate portion 14 can be easily formed by the joint surfaces 11sb and 12sb on the main surfaces 11s and 12s provided with the electrode portions 13a and 13b.

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。 Further, in the present embodiment, the portion in contact between the first joint surface 11sb and the second joint surface 12sb surrounds the first separation surface 11sa and the second separation surface 12sa when viewed from the first direction Z. Therefore, it is possible to form a closed space surrounding the intermediate portion 14 in a state where the contacting portions of the joint surfaces 11sb and 12sb are integrally formed without interruption. Further, the electrode portions 13a and 13b can be completely surrounded by the contacting portions of the joint surfaces 11sb and 12sb.

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。 Since the above-mentioned substrates 11 and 12 have the separation surfaces 11sa and 12sa and the joint surfaces 11sb and 12sb, a gap between the electrodes is formed between the electrode portions 13a and 13b. That is, the gap between the electrodes can be formed without providing a support portion or the like that supports the second substrate 12. Therefore, it is possible to suppress variations in the gap between the electrodes.

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。 The first joint surface 11sb is provided continuously with the first separation surface 11sa. Further, the second joint surface 12sb is provided continuously with the second separation surface 12sa. Therefore, for example, when an external force acts on a part of each of the joint surfaces 11sb and 12sb, the force can be easily dispersed over the entire substrates 11 and 12. This makes it possible to suppress early deterioration of the power generation element 1.

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。また、フレキシブルなフィルム状の材料が各基板１１、１２として用いられ、湾曲状に形成される場合、各基板１１、１２の接合を容易に実現することが可能となる。 In particular, at least one of the first main surface 11s and the second main surface 12s can be formed in a curved shape, for example, as shown in FIG. 1 (b). Therefore, as compared with the case where a support portion or the like is provided on the main surface, for example, a portion where stress is locally concentrated such as a protrusion or the like is not formed. Further, when a flexible film-like material is used as the substrates 11 and 12 and formed in a curved shape, the bonding of the substrates 11 and 12 can be easily realized.

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。 The thickness of each of the substrates 11 and 12 along the first direction Z is, for example, 10 μm or more and 1 mm or less. For example, as shown in FIG. 1B, the thickness T1a of the first substrate 11 starting from the first separation surface 11sa is the first substrate starting from the first joint surface 11sb along the first direction Z. It is equal to the thickness T1b of 11. Further, along the first direction Z, the thickness T2a of the second substrate 12 starting from the second separation surface 12sa is equal to the thickness T2b of the second substrate 12 starting from the second joint surface 12sb. Therefore, processing such as removing at least a part of each of the substrates 11 and 12 is not performed, and the local reduction in the proof stress of the substrates 11 and 12 can be suppressed. Further, it is not necessary to perform a process of removing at least a part of each of the substrates 11 and 12 or a process of laminating a new configuration on the substrates 11 and 12, and the manufacturing process can be reduced. It will be possible.

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。 For example, the width of each of the substrates 11 and 12 is about 1 mm to 500 mm along the second direction X or the third direction Y, and can be arbitrarily set according to the application.

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。 As the material of the substrates 11 and 12, a plate-shaped material having an insulating property can be selected. Examples of the insulating material include silicon, quartz, glass such as Pyrex (registered trademark), and an insulating resin.

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。 Each of the substrates 11 and 12 may be in the form of a thin plate or, for example, in the form of a flexible film. For example, when each of the substrates 11 and 12 is formed into a flexible film, a film made of a polymer such as thin glass, PET (polyethylene terephthalate), PC (polycarbonate), or polyimide can be used.

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。 A first electrode portion 13a, a second electrode portion 13b, and an intermediate portion 14 are included between the first substrate 11 and the second substrate 12 (inside the power generation element 1). Therefore, by providing the first substrate 11 and the second substrate 12, deterioration and deformation of the first electrode portion 13a, the second electrode portion 13b, and the intermediate portion 14 due to external force and environmental change are suppressed. You can also do it. Therefore, it is possible to increase the durability of the power generation element 1.

＜＜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。 << 1st electrode part 13a, 2nd electrode part 13b >>
The first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b are provided between the separation surfaces 11sa and 12sa, respectively. For example, the position of the surface of the first electrode portion 13a is provided at a position between, for example, the first separation surface 11sa and the first joint surface 11sb along the first direction Z shown in FIG. 1A. Along the first direction Z, the position of the surface of the second electrode portion 13b is provided, for example, at a position between the second separation surface 12sa and the second joint surface 12sb.

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。 The first electrode portion 13a may be formed in a quadrangular shape when viewed from the first direction Z shown in FIG. 1C, for example, or may be formed in a polygonal shape having a notched portion, a circular shape, or the like. Seen from the first direction Z, the first electrode portion 13a is surrounded by the first separation surface 11sa and the first joint surface 11sb.

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。 The second electrode portion 13b may be formed in a quadrangular shape when viewed from the first direction Z shown in FIG. 1D, for example, or may be formed in a polygonal shape having a notched portion, a circular shape, or the like. Seen from the first direction Z, the second electrode portion 13b is surrounded by the second separation surface 12sa and the second joint surface 12sb.

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。 The side surface of the first electrode portion 13a and the side surface of the second electrode portion 13b are in contact with the intermediate portion 14, for example, as shown in FIG. 1A. Therefore, in addition to the facing surfaces of the electrode portions 13a and 13b, the movement of the electron e can be realized via the side surfaces of the electrode portions 13a and 13b.

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。 The first electrode portion 13a has higher wettability to the solvent 142 contained in the intermediate portion 14 than, for example, the first main surface 11s. That is, the solvent 142 easily spreads on the first electrode portion 13a and hardly spreads on the outer peripheral side (joining surface 11sb) of the first main surface 11s. Therefore, the nanoparticles 141 dispersed in the solvent 142 can be easily maintained between the electrode portions 13a and 13b. The second electrode portion 13b may have higher wettability with respect to the solvent 142 than, for example, the second main surface 12s. As the electrode portions 13a and 13b, for example, a material having a higher wettability than the main surfaces 11s and 12s may be used, and surface treatment of the electrode portions 13a and 13b may be performed so as to have a higher wettability. .. Further, the surface treatment of the substrates 11 and 12 may be performed so that the wettability of the main surfaces 11s and 12s is low.

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。 The first electrode portion 13a contains, for example, platinum (work function: about 5.65 eV), and the second electrode portion 13b contains, for example, tungsten (work function: about 4.55 eV). The electrode portion having a large work function functions as an anode (collector electrode), and the electrode portion having a small work function functions as a cathode (emitter electrode). In the power generation element 1 according to the first embodiment, the first electrode portion 13a will be described as an anode and the second electrode portion 13b will be described as a cathode. The first electrode portion 13a may be used as a cathode and the second electrode portion 13b may be used as an anode.

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。 In the power generation element 1, an electron emission phenomenon due to absolute temperature that occurs between the first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b having a work function difference can be used. Therefore, the power generation element 1 can convert thermal energy into electrical energy even when the temperature difference between the first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b is small. Further, the power generation element 1 converts heat energy into electrical energy even when there is no temperature difference between the first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b, or even when a single heat source is used. Can be done.

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。 The thickness of each of the electrode portions 13a and 13b along the first direction Z is, for example, 10 nm or more and 10 μm or less, preferably 10 nm or more and 1 μm or less. For example, when the thickness of each of the electrode portions 13a and 13b is 10 nm or more and 100 nm or less, the above-mentioned main surfaces 11s and 12s can be easily kept in a curved shape.

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。 For example, the width of each of the electrode portions 13a and 13b is about 100 μm to 500 mm along the second direction X or the third direction Y, and can be arbitrarily set according to the application. In particular, when the widths of the electrode portions 13a and 13b are 1/10 or less of the widths of the substrates 11 and 12, the above-mentioned main surfaces 11s and 12s can be easily kept curved.

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。 The distance (gap between electrodes) along the first direction Z between the first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b is, for example, a finite value of 1 μm or less. More preferably, it is 10 nm or more and 100 nm or less. By setting the gap between the electrodes to 10 nm or more and 100 nm or less, it is possible to increase the amount of electric energy generated. If, for example, the gap between the electrodes is set to less than 10 nm, there is a concern that the nanoparticles 141 cannot be maintained in a uniformly dispersed state.

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２２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。 By setting the thickness of each of the electrode portions 13a and 13b along the first direction Z and the gap between the electrodes within the above range, for example, the thickness of the power generation element 1 along the first direction Z can be reduced. .. This is effective, for example, when a plurality of power generation elements 1 are laminated along the first direction Z as shown in FIG. 22. Further, it is possible to suppress the plane variation of each of the electrode portions 13a and 13b, and it is possible to improve the stability of the amount of electric energy generated. In addition to the above, by setting the gap between the electrodes within the above range, the electrons e can be efficiently emitted, and the electrons e can be emitted from the second electrode portion 13b (cathode) to the first electrode portion 13a ( It is also possible to move efficiently to the anode).

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。 The material of the first electrode portion 13a and the material of the second electrode portion 13b can be selected from, for example, the metals shown below.
Platinum (Pt)
Tungsten (W)
Aluminum (Al)
Titanium (Ti)
Niobium (Nb)
Molybdenum (Mo)
Tantalum (Ta)
Rhenium (Re)
In the power generation element 1, it is sufficient that a work function difference occurs between the first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b. Therefore, it is possible to select a metal other than the above as the material of each of the electrode portions 13a and 13b. In addition to metals, alloys, intermetallic compounds, and metal compounds can be selected as materials for the electrode portions 13a and 13b. A metal compound is a combination of a metal element and a non-metal element. Examples of such metal compounds include, for example, lanthanum hexaboride (LaB 6 ).

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。 It is also possible to select a non-metal conductive material as the material of the electrode portions 13a and 13b. Examples of the non-metallic conductive material include silicon (Si: for example, p-type Si or n-type Si), carbon-based materials such as graphene, and the like.

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。 The structure of each of the electrode portions 13a and 13b may be a single-layer structure including the above materials or a laminated structure including the above materials.

＜＜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は、中間部１４の一例を示す模式断面図である。図２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。なお、以下の説明では、ナノ粒子１４１は、一例として金属ナノ粒子であることとして説明する。 << Middle part 14 >>
As shown in FIG. 2, for example, the intermediate portion 14 is a portion that moves the electrons e emitted from the second electrode portion 13b (cathode) to the first electrode portion 13a (anode). FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of the intermediate portion 14. As shown in FIG. 2, the intermediate portion 14 contains, for example, a plurality of nanoparticles 141 and a solvent 142. The plurality of nanoparticles 141 are dispersed in the solvent 142. The intermediate portion 14 is obtained, for example, by filling the gap portion 14a with a solvent 142 in which nanoparticles 141 are dispersed. In the following description, the nanoparticles 141 will be described as metal nanoparticles as an example.

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。 Nanoparticles 141 include, for example, conductors. The value of the work function of the nanoparticles 141 is, for example, between the value of the work function of the first electrode portion 13a and the value of the work function of the second electrode portion 13b. For example, the plurality of nanoparticles 141 include work functions in the range of 3.0 eV or more and 5.5 eV or less. As a result, the electrons e emitted between the first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b are transferred from the second electrode portion 13b (cathode) to the first electrode portion 13a (anode) via the nanoparticles 141, for example. ) Can be moved to. As a result, it is possible to increase the amount of electric energy generated as compared with the case where the nanoparticles 141 are not present in the intermediate portion 14.

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。 As an example of the material for nanoparticles 141, at least one of gold and silver can be selected. The intermediate portion 14 may include at least a part of nanoparticles 141 having a work function between the work function of the first electrode portion 13a and the work function of the second electrode portion 13b. Therefore, as the material of the nanoparticles 141, it is also possible to select a conductive material other than gold and silver.

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、レーザー光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。 The particle size of the nanoparticles 141 is, for example, 2 nm or more and 10 nm or less. Further, the nanoparticles 141 may have, for example, an average particle size (for example, D50) of 3 nm or more and 8 nm or less. The average particle size can be measured, for example, by using a particle size distribution measuring instrument. As the particle size distribution measuring instrument, for example, a particle size distribution measuring instrument using a laser light scattering method (for example, Nanotrac Wave II-EX150 manufactured by Microtrac BEL) may be used.

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。 The nanoparticles 141 have, for example, an insulating film 141a on the surface thereof. As an example of the material of the insulating film 141a, at least one of an insulating metal compound and an insulating organic compound can be selected. Examples of the insulating metal compound include silicon oxide and alumina. Examples of the insulating organic compound include alkanethiol (for example, dodecanethiol) and the like. The thickness of the insulating film 141a is, for example, a finite value of 20 nm or less. When such an insulating film 141a is provided on the surface of the nanoparticles 141, the electrons e are, for example, between the second electrode portion 13b (cathode) and the nanoparticles 141, and between the nanoparticles 141 and the first electrode portion 13a. It can be moved to and from (anode) using the tunnel effect. Therefore, for example, improvement in power generation efficiency of the power generation element 1 can be expected. At this time, for example, as shown by the arrow in FIG. 2, the movement of the electron e may be promoted by utilizing the movement of the nanoparticles 141.

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。 As the solvent 142, for example, a liquid having a boiling point of 60 ° C. or higher can be used. Therefore, the vaporization of the solvent 142 can be suppressed even when the power generation element 1 is used in an environment of room temperature (for example, 15 ° C. to 35 ° C.) or higher. As a result, deterioration of the power generation element 1 due to vaporization of the solvent 142 can be suppressed. As an example of a liquid, at least one of an organic solvent and water can be selected. Examples of the organic solvent include methanol, ethanol, toluene, xylene, tetradecane, alkanethiol and the like. The solvent 142 is preferably a liquid having a high electrical resistance value and being insulating.

＜＜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。 << 1st connection wiring 15a, 2nd connection wiring 15b >>
As the connection wirings 15a and 15b, a conductive material is used, for example, gold is used. The connection wirings 15a and 15b are provided only inside any of the substrates 11 and 12, and may extend from the inside of any of the substrates 11 and 12 into the gap portion 14a, for example. In this case, the connection wirings 15a and 15b are in contact with any of the electrode portions 13a and 13b in the gap portion 14a. As a result, the area of the connection portion between the connection wirings 15a and 15b and the electrode portions 13a and 13b can be increased, and the contact resistance of the connection portion can be reduced. A plurality of connection wirings 15a and 15b may be provided, for example.

＜＜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。 << 1st wiring 102a, 2nd wiring 102b >>
The first wiring 102a is electrically connected to the first electrode portion 13a via the first terminal 101a and the first connection wiring 15a. The second wiring 102b is electrically connected to the second electrode portion 13b via the second terminal 101b and the second connection wiring 15b.

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。 A conductive material is used for each of the wirings 102a and 102b, and materials such as nickel, copper, silver, gold, tungsten, and titanium are used. The structures of the wirings 102a and 102b can be arbitrarily designed as long as they can supply the current generated by the power generation element 1 to the load R.

＜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。 <Operation of power generation element 1>
When thermal energy is applied to the power generation element 1, for example, electrons e are emitted from the second electrode portion 13b (cathode) toward the intermediate portion 14. The emitted electrons e move from the intermediate portion 14 to the first electrode portion 13a (anode) (see FIG. 2). In this case, the current flows from the first electrode portion 13a toward the second electrode portion 13b. In this way, thermal energy is converted into electrical energy.

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。 The amount of emitted electrons e depends not only on the thermal energy but also on the difference between the work function of the first electrode portion 13a (anode) and the work function of the second electrode portion 13b (cathode). Further, the amount of emitted electrons e tends to increase as the work function of the second electrode portion 13b is smaller.

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。 The amount of moving electrons e can be increased, for example, by increasing the work function difference between the first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b, or by reducing the gap between the electrodes. For example, 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 reducing the gap between the electrodes.

（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。発電素子１では、中間部１４として、ナノ粒子１４１を分散させた溶媒１４２が用いられる。そこで、先ず、このナノ粒子１４１を分散させた溶媒１４２の製造方法について説明する。ナノ粒子１４１を分散させた溶媒１４２の製造方法は、例えば図３に示すように、生成工程Ｓ１０を備え、例えば撹拌工程Ｓ２０と、採取工程Ｓ３０とを備えてもよい。なお、本実施形態では、撹拌工程Ｓ２０を複数回行ってもよい。相関移動の詳しい説明は後述する。 (First Embodiment: Manufacturing method of power generation element 1)
Next, an example of a method for manufacturing the power generation element 1 will be described. In the power generation element 1, a solvent 142 in which nanoparticles 141 are dispersed is used as the intermediate portion 14. Therefore, first, a method for producing the solvent 142 in which the nanoparticles 141 are dispersed will be described. The method for producing the solvent 142 in which the nanoparticles 141 are dispersed may include, for example, a production step S10, for example, a stirring step S20 and a sampling step S30, as shown in FIG. In this embodiment, the stirring step S20 may be performed a plurality of times. A detailed description of phase transfer will be described later.

＜生成工程Ｓ１０＞
生成工程Ｓ１０は、例えば図４に示すように、金属イオンが溶解した溶媒２０１にフェムト秒パルスレーザー２０３を照射して金属ナノ粒子（ナノ粒子１４１）を生成する。溶媒２０１（１４２）は、金属イオンが溶解した金属溶媒であり、筐体２０２に入れられている。 <Generation step S10>
In the generation step S10, for example, as shown in FIG. 4, the solvent 201 in which the metal ions are dissolved is irradiated with a femtosecond pulse laser 203 to generate metal nanoparticles (nanoparticles 141). The solvent 201 (142) is a metal solvent in which metal ions are dissolved, and is contained in the housing 202.

筐体２０２は、例えば石英キュベットである。溶媒２０１として、例えば水が用いられる。金属イオンとしては、金、白金、銀等の単体であってもよく、２種類以上の金属イオンが用いられてもよい。例えば、金イオンと白金イオンとを１対１で溶解した溶媒２０１を用いる場合、金と白金との比率が１対１で構成された合金の金属ナノ粒子を生成することができる。 The housing 202 is, for example, a quartz cuvette. As the solvent 201, for example, water is used. As the metal ion, a simple substance such as gold, platinum, or silver may be used, or two or more kinds of metal ions may be used. For example, when the solvent 201 in which gold ions and platinum ions are dissolved in a ratio of 1: 1 is used, metal nanoparticles of an alloy having a ratio of gold and platinum in a ratio of 1: 1 can be produced.

フェムト秒パルスレーザー２０３は、図示しない光源から照射されるレーザービームであり、集光レンズ２０４により集光されて、溶媒２０１に照射される。フェムト秒パルスレーザー２０３は、非常に短い時間幅（例えば１０-15秒）を有するパルスレーザーである。フェムト秒パルスレーザー２０３が溶媒２０１に照射されると、溶媒２０１中の水分子が分解されてラジカルが生成され、生成されたラジカル（例えば水素ラジカル）により金属イオンが還元されることにより、金属ナノ粒子（ナノ粒子１４１）が生成される。このように、溶媒２０１にフェムト秒パルスレーザー２０３を照射することにより、複数のナノ粒子１４１が生成される。 The femtosecond pulse laser 203 is a laser beam emitted from a light source (not shown), and is condensed by the condenser lens 204 and irradiated to the solvent 201. The femtosecond pulsed laser 203 is a pulsed laser having a very short time width (eg 10-15 seconds). When the femtosecond pulsed laser 203 is irradiated to the solvent 201, water molecules in the solvent 201 are decomposed to generate radicals, and the generated radicals (for example, hydrogen radicals) reduce metal ions, thereby causing metal nanoparticles. Particles (nanoparticles 141) are generated. By irradiating the solvent 201 with the femtosecond pulse laser 203 in this way, a plurality of nanoparticles 141 are generated.

フェムト秒パルスレーザー２０３は、例えばSpectra Physics社製のSpitfire Proを光源として生成することができ、例えば下記の特性を有するものである。
発振波長：８００nm
パルス幅：１００fs
エネルギー：5-6mJ、
繰り返し周波数：１００Hz（出力０．５−０．６W）
このような特性のレーザーを、NA０．５でフォーカシングして３０分照射したものである。 The femtosecond pulsed laser 203 can be generated using, for example, a Spitfire Pro manufactured by Spectra Physics as a light source, and has, for example, the following characteristics.
Oscillation wavelength: 800nm
Pulse width: 100fs
Energy: 5-6mJ,
Repeat frequency: 100Hz (output 0.5-0.6W)
A laser having such characteristics was focused with NA 0.5 and irradiated for 30 minutes.

生成工程Ｓ１０により生成されたナノ粒子１４１の一例として、溶媒２０１にフェムト秒パルスレーザー２０３を照射することにより得られたナノ粒子１４１を図５（ａ）に示す。図５（ａ）は、透過型電子顕微鏡（Transmission Electron Microscope; TEM）によりナノ粒子１４１を拡大して観察した図である。 As an example of the nanoparticles 141 produced in the generation step S10, the nanoparticles 141 obtained by irradiating the solvent 201 with a femtosecond pulse laser 203 are shown in FIG. 5 (a). FIG. 5A is a magnified observation of nanoparticles 141 with a transmission electron microscope (TEM).

図５（ａ）に示した複数のナノ粒子１４１に対するヒストグラムを図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）に示すように、複数のナノ粒子１４１の粒子径の平均値ｄは４．７ｎｍであり、標準偏差ＳＤは１．８ｎｍであった。また、変動係数ＣＶは０．３７であった。なお、ナノ粒子１４１の粒子径の平均値ｄ、標準偏差ＳＤ、及び変動係数ＣＶは、それぞれImageJを用いて抽出したナノ粒子１４１の粒子径に基づき算出した。 A histogram for the plurality of nanoparticles 141 shown in FIG. 5 (a) is shown in FIG. 5 (b). As shown in FIG. 5B, the average value d of the particle diameters of the plurality of nanoparticles 141 was 4.7 nm, and the standard deviation SD was 1.8 nm. The coefficient of variation CV was 0.37. The average value d of the particle size of the nanoparticles 141, the standard deviation SD, and the coefficient of variation CV were calculated based on the particle size of the nanoparticles 141 extracted using ImageJ, respectively.

＜撹拌工程Ｓ２０＞
撹拌工程Ｓ２０は、有機溶媒２０６（１４２）と金属ナノ粒子（ナノ粒子１４１）を含む溶媒２０１とを混合して撹拌する。撹拌工程Ｓ２０では、まず図６（ａ）に示すように、混合容器２１１内に、生成工程Ｓ１０で生成されたナノ粒子１４１（図６では１４１ｆ、１４１ｓ、１４１ｔ）を含む溶媒２０１が供給される。ナノ粒子１４１は、例えばナノ粒子１４１全数に対し、相対的に粒子径の大きなナノ粒子１４１ｔと、粒子径の小さなナノ粒子１４１ｆと、中間サイズのナノ粒子１４１ｓとを含む。 <Stirring step S20>
In the stirring step S20, the organic solvent 206 (142) and the solvent 201 containing the metal nanoparticles (nanoparticles 141) are mixed and stirred. In the stirring step S20, first, as shown in FIG. 6A, the solvent 201 containing the nanoparticles 141 (141f, 141s, 141t in FIG. 6) produced in the production step S10 is supplied into the mixing container 211. .. The nanoparticles 141 include, for example, nanoparticles 141t having a relatively large particle size, 141f nanoparticles having a small particle size, and 141s nanoparticles having an intermediate size with respect to the total number of 141 nanoparticles.

次いで、図６（ｂ）に示すように、混合容器２１１内に、有機溶媒２０６を供給し、溶媒２０１と、有機溶媒２０６とを混合する。この時点では、例えばナノ粒子１４１を含む溶媒２０１の層の上に有機溶媒２０６の層が分離してもよい。 Next, as shown in FIG. 6B, the organic solvent 206 is supplied into the mixing container 211, and the solvent 201 and the organic solvent 206 are mixed. At this point, for example, the layer of organic solvent 206 may be separated on top of the layer of solvent 201 containing nanoparticles 141.

なお、有機溶媒２０６としては、例えば、トルエン等を挙げることができる。また、有機溶媒２０６には、ナノ粒子１４１の分散性を高めるために、表面修飾剤（分散剤）が含まれる。分散剤として、例えばアルカンチオール（例えばヘキサンチオール）が用いられる。分散剤の濃度は、例えば１．０×１０-5mol/dm3であり、任意に設定してもよい。 Examples of the organic solvent 206 include toluene and the like. Further, the organic solvent 206 contains a surface modifier (dispersant) in order to enhance the dispersibility of the nanoparticles 141. As the dispersant, for example, alkanethiol (for example, hexanethiol) is used. The concentration of the dispersant is, for example, 1.0 × 10 -5 mol / dm 3 , and may be set arbitrarily.

次いで、図６（ｃ）に示すように、有機溶媒２０６とナノ粒子１４１を含む溶媒２０１とを撹拌する。この撹拌は、例えば混合容器２１１全体に一定時間振動を与える（例えば、容器自体を回転させる等により撹拌する）ことにより行う。この撹拌の過程で、少なくとも一部のナノ粒子１４１の表面に対して分散剤が被膜する。なお、有機溶媒２０６と溶媒２０１の撹拌は、撹拌棒を使用して両溶媒を撹拌するほか、例えば撹拌子を用いてもよく、遠心分離機等を用いてもよい。ここでの撹拌時間は、例えば５分とすることで、ナノ粒子１４１の表面に分散剤が被膜し易くなる。また、撹拌時間を長くし過ぎると、粒子同士の物理的接触に起因して粒成長が起こる場合がある。このため、撹拌時間は、５分以上１０分以下の範囲内であることが望ましい。 Then, as shown in FIG. 6C, the organic solvent 206 and the solvent 201 containing the nanoparticles 141 are stirred. This stirring is performed, for example, by applying vibration to the entire mixing container 211 for a certain period of time (for example, stirring by rotating the container itself). In the process of this stirring, the dispersant is coated on the surface of at least a part of the nanoparticles 141. For stirring the organic solvent 206 and the solvent 201, in addition to stirring both solvents using a stirring rod, for example, a stirrer may be used, or a centrifuge or the like may be used. By setting the stirring time here to, for example, 5 minutes, the dispersant can be easily coated on the surface of the nanoparticles 141. Further, if the stirring time is too long, particle growth may occur due to physical contact between the particles. Therefore, the stirring time is preferably in the range of 5 minutes or more and 10 minutes or less.

図６（ｄ）は、有機溶媒２０６と溶媒２０１との混合及び撹拌後に５分程度静置した結果、一部のナノ粒子１４１が有機溶媒２０６側に移動した状態の図を示している。図に示すように、粒子径の小さなナノ粒子１４１ｆが溶媒２０１層側から有機溶媒２０６層側に移動（相間移動）し、残りのナノ粒子１４１ｓ及びナノ粒子１４１ｔは溶媒２０１側に残っている。この理由として、ナノ粒子１４１ｆには分散剤が被膜し、ナノ粒子１４１ｓ及びナノ粒子１４１ｔには分散剤が被膜しないため、ナノ粒子１４１ｆのみが溶媒２０１層から有機溶媒２０６層側に移動する。このように、撹拌工程Ｓ２０は、分散剤が被膜したナノ粒子１４１と分散剤が被膜していないナノ粒子１４１とを分離する工程を含む。撹拌工程Ｓ２０では、生成工程Ｓ１０で生成された金属ナノ粒子を、分散剤が被膜するか否かの２種類のナノ粒子（例えばナノ粒子１４１ｆと、ナノ粒子１４１ｓ、１４１ｔ）に分けることができる。上記に加え、粒子径の小さいナノ粒子１４１ｆに対して優先的に分散剤を被膜させることができるため、撹拌工程Ｓ２０を通じてナノ粒子１４１の粒度分布を狭くすることもできる。これらより、撹拌工程Ｓ２０を行って製造されたナノ粒子１４１は、用途に応じて適した品質を図ることができる。 FIG. 6D shows a state in which some nanoparticles 141 have moved to the organic solvent 206 side as a result of mixing and stirring the organic solvent 206 and the solvent 201 and allowing them to stand for about 5 minutes. As shown in the figure, nanoparticles 141f having a small particle size move from the solvent 201 layer side to the organic solvent 206 layer side (interphase movement), and the remaining nanoparticles 141s and nanoparticles 141t remain on the solvent 201 side. The reason for this is that the nanoparticles 141f are coated with the dispersant, and the nanoparticles 141s and 141t are not coated with the dispersant, so that only the nanoparticles 141f move from the solvent 201 layer to the organic solvent 206 layer side. As described above, the stirring step S20 includes a step of separating the nanoparticles 141 coated with the dispersant and the nanoparticles 141 not coated with the dispersant. In the stirring step S20, the metal nanoparticles produced in the production step S10 can be divided into two types of nanoparticles (for example, nanoparticles 141f and nanoparticles 141s and 141t) depending on whether or not the dispersant is coated. In addition to the above, since the dispersant can be preferentially coated on the nanoparticles 141f having a small particle size, the particle size distribution of the nanoparticles 141 can be narrowed through the stirring step S20. From these, the nanoparticles 141 produced by performing the stirring step S20 can achieve the quality suitable for the application.

例えば、分散剤の炭素鎖長を制御することで、相間移動の対象となるナノ粒子１４１の粒子径を制御することができる。例えば粒子径の小さなナノ粒子１４１ｆを有機溶媒２０６側に移動させるためには、有機溶媒２０６中に含まれる分散剤の鎖長を短いものとすればよい。有機溶媒２０６中に分散剤を含ませることで、ナノ粒子１４１ｆを被膜する修飾膜（絶縁膜１４１ａ）が形成される。撹拌工程Ｓ２０で用いられる分散剤としては、上記ヘキサンチオール、ドデカンチオールの他、オクタンチオール、デカンチオール等を用いることもできる。 For example, by controlling the carbon chain length of the dispersant, it is possible to control the particle size of the nanoparticles 141 that are the target of phase transfer. For example, in order to move the nanoparticles 141f having a small particle size to the organic solvent 206 side, the chain length of the dispersant contained in the organic solvent 206 may be short. By including the dispersant in the organic solvent 206, a modified film (insulating film 141a) for coating the nanoparticles 141f is formed. As the dispersant used in the stirring step S20, in addition to the above-mentioned hexanethiol and dodecanethiol, octanethiol, decanethiol and the like can also be used.

例えば、１回目の撹拌工程Ｓ２０を経て、有機溶媒側に相間移動したナノ粒子１４１ｆを図７（ａ）に示す。図７（ａ）は、透過型電子顕微鏡（TEM）によりナノ粒子１４１ｆを拡大して観察した図である。 For example, FIG. 7A shows nanoparticles 141f that have undergone phase transfer to the organic solvent side through the first stirring step S20. FIG. 7A is a magnified observation of nanoparticles 141f with a transmission electron microscope (TEM).

図７に示したナノ粒子１４１ｆに対するヒストグラムを図７（ｂ）に示す。図７（ｂ）に示すように、複数のナノ粒子１４１ｆの粒子径の平均値ｄは３．８ｎｍであり、標準偏差ＳＤは０．８ｎｍであった。また、変動係数ＣＶは０．２１であった。 A histogram for the nanoparticles 141f shown in FIG. 7 is shown in FIG. 7 (b). As shown in FIG. 7B, the average value d of the particle diameters of the plurality of nanoparticles 141f was 3.8 nm, and the standard deviation SD was 0.8 nm. The coefficient of variation CV was 0.21.

図７（ａ）、（ｂ）に示すように、１回目の撹拌工程Ｓ２０後のナノ粒子１４１ｆは図５（ａ）に示した生成工程Ｓ１０直後のナノ粒子１４１と比較して、粒子径の平均値ｄが０．９ｎｍ小さく、標準偏差ＳＤが１．０ｎｍ小さく、変動係数ＣＶが０．１６小さい。即ち、全体的に粒子径が小さく、粒子径の分布のばらつきの範囲も小さくなっている。このため、撹拌工程Ｓ２０を実施することで、特定のサイズのナノ粒子１４１（ナノ粒子１４１ｆ）のみ取得することが可能となる。 As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), the nanoparticles 141f after the first stirring step S20 have a particle size as compared with the nanoparticles 141 immediately after the production step S10 shown in FIG. 5 (a). The mean value d is 0.9 nm smaller, the standard deviation SD is 1.0 nm smaller, and the coefficient of variation CV is 0.16 smaller. That is, the particle size is small as a whole, and the range of variation in the particle size distribution is also small. Therefore, by carrying out the stirring step S20, it is possible to obtain only nanoparticles 141 (nanoparticles 141f) having a specific size.

このように、撹拌工程Ｓ２０を経た場合、撹拌工程Ｓ２０を実施しない場合と比較して、粒子径の大きさが揃ったナノ粒子１４１を得ることができる。即ち、中間部１４に含まれるナノ粒子１４１としては、撹拌工程Ｓ２０を実施することで、例えばより電極間ギャップの狭小化に応じたナノ粒子１４１を取得することができる。 As described above, when the stirring step S20 is performed, nanoparticles 141 having the same particle size can be obtained as compared with the case where the stirring step S20 is not performed. That is, as the nanoparticles 141 contained in the intermediate portion 14, by carrying out the stirring step S20, for example, the nanoparticles 141 corresponding to the narrowing of the gap between the electrodes can be obtained.

次いで、例えば２回目の撹拌工程Ｓ２０（相間移動）を行ってもよい。図８（ａ）に示すように、１回目の撹拌工程Ｓ２０の後における溶媒２０１には、中間サイズのナノ粒子１４１ｓ及び粒子径の大きなナノ粒子１４１ｔが含まれる。次いで、図８（ｂ）に示すように、混合容器２１１内に、分散剤が含まれる有機溶媒２０７を供給し、溶媒２０１と有機溶媒２０７を混合する。即ち図に示すように、溶媒２０１の層の上に、新たな有機溶媒２０７の層が形成される。分散剤として、例えば１回目の撹拌工程Ｓ２０において用いた分散剤に比べて、鎖長の長いアルカンチオール（例えばドデカンチオール）が用いられる。 Then, for example, the second stirring step S20 (phase transfer) may be performed. As shown in FIG. 8A, the solvent 201 after the first stirring step S20 contains nanoparticles 141s having an intermediate size and nanoparticles 141t having a large particle size. Next, as shown in FIG. 8B, the organic solvent 207 containing the dispersant is supplied into the mixing container 211, and the solvent 201 and the organic solvent 207 are mixed. That is, as shown in the figure, a new layer of the organic solvent 207 is formed on the layer of the solvent 201. As the dispersant, for example, alkanethiol (for example, dodecanethiol) having a longer chain length than the dispersant used in the first stirring step S20 is used.

次いで、図８（ｃ）に示すように、１回目の撹拌工程Ｓ２０と同様に有機溶媒２０７とナノ粒子１４１を含む溶媒２０１とを撹拌する。この結果、図８（ｄ）に示すように、中間サイズのナノ粒子１４１ｓが有機溶媒２０７側に移動し、粒子径の大きなナノ粒子１４１ｔが溶媒２０１側に残る。 Next, as shown in FIG. 8C, the organic solvent 207 and the solvent 201 containing the nanoparticles 141 are stirred in the same manner as in the first stirring step S20. As a result, as shown in FIG. 8D, the intermediate-sized nanoparticles 141s move to the organic solvent 207 side, and the nanoparticles 141t having a large particle size remain on the solvent 201 side.

なお、撹拌工程Ｓ２０の際に、有機溶媒中に含まれる分散剤の鎖長を変えることにより、１回目の撹拌工程Ｓ２０により粒子径の小さなナノ粒子１４１ｆ、及び中間サイズのナノ粒子１４１ｓを有機溶媒側に移動させた後、２回目の撹拌工程Ｓ２０において、有機溶媒側に移動したナノ粒子１４１ｆ、１４２ｓに対し、中間サイズのナノ粒子１４１ｓのみを有機溶媒側に移動させてもよい。また、アルカンチオールの種類、即ち鎖長を変えて相間移動の回数を増加させれば、それだけ有機溶媒中から取得できるナノ粒子１４１の粒子径を細かく揃えることができる。 By changing the chain length of the dispersant contained in the organic solvent during the stirring step S20, the nanoparticles 141f having a small particle size and the nanoparticles 141s having an intermediate size are subjected to the organic solvent in the first stirring step S20. After moving to the side, in the second stirring step S20, only the intermediate size nanoparticles 141s may be moved to the organic solvent side with respect to the nanoparticles 141f and 142s that have moved to the organic solvent side. Further, if the type of alkanethiol, that is, the chain length is changed to increase the number of phase transfer, the particle size of the nanoparticles 141 that can be obtained from the organic solvent can be finely adjusted accordingly.

なお、図６（ａ）から図６（ｄ）あるいは図８（ａ）から図８（ｄ）の工程で示すように、撹拌工程Ｓ２０は、ナノ粒子１４１が溶媒層（２０１）側から有機溶媒層側（２０６又は２０７）に移動する工程、ナノ粒子１４１の表面に被膜が形成される工程、分散剤が被膜したナノ粒子１４１と分散剤が被膜していないナノ粒子１４１とを分離する工程を含むものである。 As shown in the steps of FIGS. 6 (a) to 6 (d) or 8 (a) to 8 (d), in the stirring step S20, the nanoparticles 141 are organic solvents from the solvent layer (201) side. A step of moving to the layer side (206 or 207), a step of forming a film on the surface of the nanoparticles 141, and a step of separating the nanoparticles 141 coated with the dispersant and the nanoparticles 141 not coated with the dispersant. It includes.

上記各撹拌工程で溶媒と混合されて使用される分散剤の炭素鎖の長さと、撹拌工程Ｓ２０後に有機溶媒２０６へ移動したナノ粒子１４１ｓの平均粒径との関係の一例を図９に示す。図９に示すように、分散剤の炭素鎖の長さを横軸（Ｘ軸）に、撹拌工程Ｓ２０後に有機溶媒２０６へ移動したナノ粒子１４１ｓの平均粒径を縦軸（Ｙ軸）とした場合、炭素鎖の長さが増加するにつれて、平均粒径が大きくなることを、発明者は見出した。例えば、分散剤の炭素鎖の長さをＸ、撹拌工程Ｓ２０後に有機溶媒へ移動したナノ粒子１４１ｓの平均粒径をＹとした場合、ナノ粒子１４１ｓの平均粒径Ｙと分散剤の炭素鎖の長さＸとの間には、下式（１）の関係が成り立つ。
Ｙ＝0.240Ｘ＋2.060 ・・・（１） FIG. 9 shows an example of the relationship between the length of the carbon chain of the dispersant used mixed with the solvent in each of the above stirring steps and the average particle size of the nanoparticles 141s transferred to the organic solvent 206 after the stirring step S20. As shown in FIG. 9, the length of the carbon chain of the dispersant is on the horizontal axis (X-axis), and the average particle size of the nanoparticles 141s transferred to the organic solvent 206 after the stirring step S20 is on the vertical axis (Y-axis). In this case, the inventor has found that the average particle size increases as the length of the carbon chain increases. For example, when the length of the carbon chain of the dispersant is X and the average particle size of the nanoparticles 141s transferred to the organic solvent after the stirring step S20 is Y, the average particle size Y of the nanoparticles 141s and the carbon chain of the dispersant The relationship of the following equation (1) holds with the length X.
Y = 0.240X + 2.060 ・ ・ ・ (1)

例えば上述した各分散剤の炭素鎖の長さを制御することで、溶媒１４２内に分散されることとなるナノ粒子１４１の粒子径を制御することができる。例えば粒子径の小さなナノ粒子１４１を、上述した各有機溶媒側に移動させるためには、溶媒中に含まれる分散剤の炭素鎖の長さを短いものとすればよい。なお、分散剤としては、上述のようにアルカンチオールのほか、例えばアルキル基を備える材料を挙げることができる。このように、溶媒中に分散剤を含ませることで、ナノ粒子１４１を被膜する修飾膜（絶縁膜）が形成される。 For example, by controlling the length of the carbon chain of each of the above-mentioned dispersants, it is possible to control the particle size of the nanoparticles 141 to be dispersed in the solvent 142. For example, in order to move nanoparticles 141 having a small particle size to each of the above-mentioned organic solvent sides, the length of the carbon chain of the dispersant contained in the solvent may be short. As the dispersant, in addition to alkanethiol as described above, for example, a material having an alkyl group can be mentioned. By including the dispersant in the solvent in this way, a modified film (insulating film) for coating the nanoparticles 141 is formed.

例えば、炭素鎖の長さを変えて使用される分散剤と撹拌工程Ｓ２０後のナノ粒子１４１ｓの一例を図１０（ａ）〜（ｅ）に示す。なお、図１０（ａ）〜（ｅ）における撹拌工程Ｓ２０、及び撹拌工程Ｓ１０の前におけるナノ粒子１４１の一例を図１０（ｆ）に示す。なお、図１０（ａ）〜（ｅ）に示した分散剤の炭素鎖の長さ（炭素鎖数）と、ナノ粒子１４１ｓの平均値ｄとの関係をそれぞれプロットすることで、図９に示したグラフ及び式（１）を得ることができる。また、使用する分散剤の濃度は６．２５×１０-3mol/dm3であり、合金の金と白金との比率は１：３（濃度：２．５×１０-4mol/dm3）であるが、任意に設定してもよい。 For example, FIG. 10 (a) to (e) show an example of a dispersant used by changing the length of the carbon chain and nanoparticles 141s after the stirring step S20. An example of the nanoparticles 141 before the stirring step S20 and the stirring step S10 in FIGS. 10 (a) to 10 (e) is shown in FIG. 10 (f). The relationship between the carbon chain length (number of carbon chains) of the dispersant shown in FIGS. 10 (a) to 10 (e) and the average value d of the nanoparticles 141s is plotted in FIG. The graph and equation (1) can be obtained. The concentration of the dispersant used is 6.25 × 10 -3 mol / dm 3 , and the ratio of gold to platinum in the alloy is 1: 3 (concentration: 2.5 × 10 -4 mol / dm 3 ). However, it may be set arbitrarily.

炭素数が４の１−ブタンチオール（Ｃ4Ｈ10Ｓ）により被膜したナノ粒子１４１ｓに対するヒストグラムを図１０（ａ）に示す。図１０（ａ）に示すように、ナノ粒子１４１ｓの粒子径の平均値ｄは３．１ｎｍであり、標準偏差ＳＤは０．７ｎｍであった。また、変動係数ＣＶは０．２３であった。 The histogram for nanoparticles 141s of carbon atoms was coated by 4 1- butanethiol (C 4 H 10 S) shown in Figure 10 (a). As shown in FIG. 10A, the average value d of the particle diameters of the nanoparticles 141s was 3.1 nm, and the standard deviation SD was 0.7 nm. The coefficient of variation CV was 0.23.

炭素数が６の１−ヘキサンチオール（Ｃ6Ｈ14Ｓ）により被膜したナノ粒子１４１ｓに対するヒストグラムを図１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）に示すように、複数のナノ粒子１４１ｓの粒子径の平均値ｄは３．４ｎｍであり、標準偏差ＳＤは０．７ｎｍであった。また、変動係数ＣＶは０．１９であった。 The histogram for nanoparticles 141s of carbon atoms was coated by 6 1- hexanethiol (C 6 H 14 S) shown in Figure 10 (b). As shown in FIG. 10B, the average value d of the particle diameters of the plurality of nanoparticles 141s was 3.4 nm, and the standard deviation SD was 0.7 nm. The coefficient of variation CV was 0.19.

炭素数が８の１−オクタンチオール（Ｃ8Ｈ18Ｓ）により被膜したナノ粒子１４１ｓに対するヒストグラムを図１０（ｃ）に示す。図１０（ｃ）に示すように、ナノ粒子１４１ｓの粒子径の平均値ｄは４．０ｎｍであり、標準偏差ＳＤは０．７ｎｍであった。また、変動係数ＣＶは０．１７であった。 The histogram for nanoparticles 141s of carbon atoms was coated by 8 1- octanethiol (C 8 H 18 S) shown in Figure 10 (c). As shown in FIG. 10 (c), the average value d of the particle diameters of the nanoparticles 141s was 4.0 nm, and the standard deviation SD was 0.7 nm. The coefficient of variation CV was 0.17.

炭素数が１０の１−デカンチオール（Ｃ10Ｈ22Ｓ）により被膜したナノ粒子１４１ｓに対するヒストグラムを図１０（ｄ）に示す。図１０（ｄ）に示すように、ナノ粒子１４１ｓの粒子径の平均値ｄは４．４ｎｍであり、標準偏差ＳＤは１．０ｎｍであった。また、変動係数ＣＶは０．２２であった。 A histogram for the nanoparticles 141s coated with 1-decanethiol (C 10 H 22 S) having 10 carbon atoms is shown in FIG. 10 (d). As shown in FIG. 10D, the average value d of the particle diameters of the nanoparticles 141s was 4.4 nm, and the standard deviation SD was 1.0 nm. The coefficient of variation CV was 0.22.

炭素数が１２の１−ドデカンチオール（Ｃ12Ｈ26Ｓ）により被膜したナノ粒子１４１ｓに対するヒストグラムを図１０（ｅ）に示す。図１０（ｅ）に示すようにナノ粒子１４１ｓの粒子径の平均値ｄは５．０ｎｍであり、標準偏差ＳＤは０．９ｎｍであった。また、変動係数ＣＶは０．１８であった。 The histogram for nanoparticles 141s of carbon atoms was coated by 12 of 1-dodecanethiol (C 12 H 26 S) shown in FIG. 10 (e). As shown in FIG. 10 (e), the average value d of the particle diameters of the nanoparticles 141s was 5.0 nm, and the standard deviation SD was 0.9 nm. The coefficient of variation CV was 0.18.

＜採取工程Ｓ３０＞
採取工程Ｓ３０は、撹拌工程Ｓ２０で有機溶媒側に移動した金属ナノ粒子（ナノ粒子１４１）を有機溶媒（溶媒１４２）とともに採取する。即ち、撹拌工程Ｓ２０を経た後に、ナノ粒子１４１が含まれる有機溶媒２０６又は有機溶媒２０７を、中間部１４を構成するナノ粒子１４１及び溶媒１４２として用いることができる。これにより、ナノ粒子１４１のみを採取して中間部１４に供給する場合と比較して、容易に中間部１４を形成することができる。なお、ナノ粒子１４１は、金属単体である他、合金による金属ナノ粒子であってもよい。 <Collection step S30>
In the collection step S30, the metal nanoparticles (nanoparticles 141) that have moved to the organic solvent side in the stirring step S20 are collected together with the organic solvent (solvent 142). That is, after passing through the stirring step S20, the organic solvent 206 or the organic solvent 207 containing the nanoparticles 141 can be used as the nanoparticles 141 and the solvent 142 constituting the intermediate portion 14. As a result, the intermediate portion 14 can be easily formed as compared with the case where only the nanoparticles 141 are collected and supplied to the intermediate portion 14. The nanoparticles 141 may be metal nanoparticles made of an alloy as well as a simple substance of metal.

なお、採取工程Ｓ３０の後、先の採取工程Ｓ３０で採取されなかった金属ナノ粒子を含む溶媒を採取する工程と、金属ナノ粒子を含む溶媒と、先に使用された分散剤と炭素鎖の異なる他の分散剤を含む他の溶媒とを混合して撹拌し、金属ナノ粒子の一部に対し、他の分散剤を被膜させた他のナノ粒子を形成する撹拌工程と、分散剤が被膜した他のナノ粒子を他の溶媒に含ませ、溶媒に含まれる金属ナノ粒子と、分散剤が被膜した他のナノ粒子とを分離する分離工程とを有してもよい。 After the collection step S30, the step of collecting the solvent containing the metal nanoparticles that was not collected in the previous collection step S30, the solvent containing the metal nanoparticles, and the dispersant and the carbon chain used earlier are different. A stirring step of mixing and stirring with another solvent containing another dispersant to form other nanoparticles coated with another dispersant on a part of the metal nanoparticles, and a coating of the dispersant. It may have a separation step in which the other nanoparticles are contained in another solvent and the metal nanoparticles contained in the solvent are separated from the other nanoparticles coated with the dispersant.

図１１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１２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。 FIG. 11 is a flowchart showing an example of the manufacturing method of the power generation element 1 according to the first embodiment. FIG. 12 is a schematic cross-sectional view showing an example of a method for manufacturing the power generation element 1 according to the first embodiment.

発電素子１の製造方法は、例えば図１１（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。 As a method of manufacturing the power generation element 1, for example, as shown in FIG. 11A, a first housing portion forming step S110, a second housing portion forming step S120, an intermediate portion forming step S130, and a joining step S140 are used. To be equipped.

＜第１筐体部形成工程Ｓ１１０（第１電極部形成工程）＞
第１筐体部形成工程Ｓ１１０は、例えば図１１（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。 <First housing portion forming step S110 (first electrode portion forming step)>
In the first housing portion forming step S110, for example, as shown in FIG. 11A, the first electrode portion 13a is formed on the first main surface 11s of the first substrate 11. As a result, the first housing portion 1A is formed. As shown in FIG. 1C, for example, the first electrode portions 13a may be formed in a quadrangular shape when viewed from the first direction Z, and may be formed in a plurality of portions on, for example, the first main surface 11s.

＜第２筐体部形成工程Ｓ１２０（第２電極部形成工程）＞
第２筐体部形成工程Ｓ１２０は、例えば図１２（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。 <Second housing portion forming step S120 (second electrode portion forming step)>
In the second housing portion forming step S120, for example, as shown in FIG. 12B, the second electrode portion 13b is formed on the second main surface 12s of the second substrate 12. As a result, the second housing portion 1B is formed. The second electrode portion 13b is formed in a quadrangular shape when viewed from the first direction Z, like the first electrode portion 13a, for example.

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。 The order in which the first housing portion forming step S110 and the second housing portion forming step S120 are performed is arbitrary. In the first housing portion forming step S110 and the second housing portion forming step S120, for example, the electrode portions 13a and 13b are formed by using a screen printing method, and for example, a sputtering method, a vapor deposition method, an inkjet method, and spray coating are applied. The electrode portions 13a and 13b may be formed by a method or the like. For example, platinum is used as the first electrode portion 13a, aluminum is used as the second electrode portion 13b, and the above-mentioned materials may be used respectively.

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。 In the housing portion forming steps S110 and S120, the wettability to the solvent 142 may be improved by performing plasma treatment or the like on the surface of at least one of the electrode portions 13a and 13b, for example. This surface treatment is carried out so that, for example, the wettability of the electrode portions 13a and 13b is higher than the wettability of the main surfaces 11s and 12s. As a result, in the intermediate portion forming step S130 described later, the intermediate portion 14 can be easily formed on the electrode portions 13a and 13b.

＜中間部形成工程Ｓ１３０＞
中間部形成工程Ｓ１３０は、例えば図１２（ｃ）に示すように、第１電極部１３ａ上に、中間部１４を形成する。中間部１４は、上述した生成工程Ｓ１０等により生成される。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。 <Intermediate part forming step S130>
In the intermediate portion forming step S130, for example, as shown in FIG. 12 (c), the intermediate portion 14 is formed on the first electrode portion 13a. The intermediate portion 14 is generated by the generation step S10 or the like described above. At this time, for example, the intermediate portion 14 may be integrally formed from the top of the first electrode portion 13a to the top of the first main surface 11s. In the intermediate portion forming step S130, for example, the intermediate portion 14 may be formed on the second electrode portion 13b.

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。 At this time, for example, when the first electrode portion 13a has a higher wettability to the solvent 142 possessed by the intermediate portion 14 than the first main surface 11s, the solvent 142 easily spreads on the first electrode portion 13a, while the first electrode portion 13a 1 It is difficult to spread to the outer peripheral side of the main surface 11s. Therefore, it is difficult for the intermediate portion 14 to flow out from the first main surface 11s, and in particular, it is possible to prevent the intermediate portion 14 from being formed on the joining surface 11sb to be joined in the joining step S140 described later. For example, the second electrode portion 13b may have higher wettability with respect to the solvent 142 than the second main surface 12s.

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。 In the intermediate portion forming step S130, for example, the intermediate portion 14 may be formed by using a screen printing method, or the intermediate portion 14 may be formed by using, for example, an inkjet method or a spray coating method. As the intermediate portion 14, for example, a solvent 142 in which nanoparticles 141 are dispersed in advance is used.

＜接合工程Ｓ１４０＞
接合工程Ｓ１４０は、例えば図１２（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。更に、第１電極部１３ａと第２電極部１３ｂとの間に、中間部１４（相間移動前の溶媒又は相間移動後の有機溶媒）を挟んだ状態で、第１基板１１と第２基板１２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。 <Joining process S140>
In the joining step S140, for example, as shown in FIG. 12D, the first housing portion 1A has a first electrode portion 13a and a second electrode portion 13b separated from each other in the first direction Z. The 1st substrate 11 and the 2nd substrate 12 included in the 2nd housing portion 1B are joined. Further, the first substrate 11 and the second substrate 12 are sandwiched between the first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b with the intermediate portion 14 (solvent before phase transfer or organic solvent after phase transfer). To join. At this time, the first joint surface 11sb and the second joint surface 12sb are joined to each other, and the first separation surface 11sa and the second separation surface 12sa are separated from each other.

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、各基板１１、１２を接合する部分（各接合面１１ｓｂ、１２ｓｂに対応する表面）に対し、例えばプラズマ処理を用いた表面クリーニングを行う。その後、例えば図１３に示すように、中間部１４を介して第１基板１１上に配置された第２基板１２に対して均一に力を加える。その後、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１２（ｄ）に示した構造を得ることができる。なお、例えば第２基板１２に対して力を加える際、各基板１１、１２の間を対象に減圧を行うことで、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。 In the joining step S140, the substrates 11 and 12 are joined by using, for example, a direct joining method. In the joining step S140, for example, surface cleaning using plasma treatment is performed on the portions (surfaces corresponding to the joining surfaces 11sb and 12sb) to which the substrates 11 and 12 are joined. After that, for example, as shown in FIG. 13, a force is uniformly applied to the second substrate 12 arranged on the first substrate 11 via the intermediate portion 14. After that, by directly joining the surfaces corresponding to the joint surfaces 11sb and 12sb, for example, the structure shown in FIG. 12D can be obtained. For example, when a force is applied to the second substrate 12, air or the like can be removed from the gap portion 14a by reducing the pressure between the substrates 11 and 12, and the gap portion 14a is filled with the intermediate portion 14. Can be easily filled with. Further, by removing air or the like from the gap portion 14a, deterioration of the power generation element 1 due to air or the like can be suppressed.

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。 Since the gap between electrodes depends on the film thickness of the intermediate portion 14, it is possible to control the size of the gap between electrodes by adjusting the film thickness forming the intermediate portion 14.

例えば図１１（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１４（ａ）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１４（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。 For example, as shown in FIG. 11B, the intermediate portion forming step S130 may be carried out after the joining step S140 is carried out. In this case, for example, as shown in FIG. 14A, in the joining step S140, the main surfaces 11s and 12s are unidirectionally oriented so as to sandwich the electrode portions 13a and 13b (the third direction Y in FIG. 14B). Join to. As a result, a space 14s that opens in the third direction Y is formed between the joint surfaces 11sb and 12sb.

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。 After that, in the intermediate portion forming step S130, the intermediate portion 14 is formed on the electrode portions 13a and 13b via the space 14s. The intermediate portion 14 is filled between the electrode portions 13a and 13b and between the separation surfaces 11sa and 12sa, for example, by a capillary phenomenon (capillary force).

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１４（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１２（ｄ）に示した構造を得ることができる。 After that, the main surfaces 11s and 12s are joined in other directions (a pair of broken line portions along the second direction X in FIG. 14B) so as to surround the electrode portions 13a and 13b, for example. The structure shown in (d) can be obtained.

上述した各工程Ｓ１０〜Ｓ３０及び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。 By carrying out the steps S10 to S30 and S110 to S140 described above, the power generation element 1 according to the first embodiment is formed.

なお、生成工程Ｓ１０の前に、水溶液を充填する容器をピラニア溶液により洗浄する洗浄工程を備えてもよい。ピラニア溶液により洗浄することで、ナノ粒子製造時に不純物、例えばナトリウムの成分の混入を抑制することができ、容器内の有機物をほぼ除去することができる。また、生成工程Ｓ１０の前に、金属イオンを相間移動させる相間移動工程を備えてもよい。これにより、相間移動された金属イオンを含む有機溶媒（例えばn-hexane）に対して、レーザー照射を行うことで、ナノ粒子を作製することができる。さらに、採取工程Ｓ３０の後に、ジメチルポリシロキサンにより金属ナノ粒子が分離される分離工程を備えてもよい。 In addition, before the production step S10, a washing step of washing the container filled with the aqueous solution with the piranha solution may be provided. By washing with a piranha solution, it is possible to suppress the mixing of impurities such as sodium components during the production of nanoparticles, and it is possible to substantially remove organic substances in the container. Further, a phase transfer step of moving metal ions between phases may be provided before the generation step S10. As a result, nanoparticles can be produced by irradiating an organic solvent (for example, n-hexane) containing metal ions that have been phase-transferred with a laser. Further, after the collection step S30, a separation step in which the metal nanoparticles are separated by dimethylpolysiloxane may be provided.

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。 In the first housing portion forming step S110 described above, for example, the first connection wiring 15a may be formed so as to penetrate the first substrate 11 and come into contact with the first electrode portion 13a. Further, in the second housing portion forming step S120 described above, for example, the second connection wiring 15b that penetrates the second substrate 12 and is in contact with the second electrode portion 13b may be formed. In this case, after the power generation element 1 is formed, the power generation device 100 can be formed by connecting the terminal 101 and the wiring 102 to the connection wiring 15 and attaching the load R.

なお、例えば図１５（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。 For example, as shown in FIG. 15A, in the first housing portion forming step S110, a plurality of first electrode portions 13a may be formed on one first substrate 11. Further, in the second housing portion forming step S120, a plurality of second electrode portions 13b may be formed on one second substrate 12.

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１５（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。 In this case, for example, after performing the housing portion forming steps S110 and S120, the substrates 11 and 12 are divided into one electrode portions 13a and 13b, and for example, as shown in FIG. 15B, a joining step is performed. After carrying out S140 and the like, the substrates 11 and 12 may be divided into pairs of electrode portions 13a and 13b. As a result, it is possible to reduce the time spent for each power generation element 1 during manufacturing. In addition, it is possible to support continuous production processes such as roll-to-roll, and it is possible to further reduce the time spent for each production process.

本実施形態によれば、発電素子の製造方法はフェムト秒パルスレーザー２０３を用いて溶媒又は有機溶媒２０６、２０７に分散された金属ナノ粒子を生成する生成工程Ｓ１０と、第１基板１１に、第１電極部１３ａを形成する第１電極部形成工程Ｓ１１０と、第２基板１２に、第２電極部１３ｂを形成する第２電極部形成工程Ｓ１２０と、第１電極部１３ａと第２電極部１３ｂとの間に溶媒又は有機溶媒２０６、２０７を挟んだ状態で第１基板１１と第２基板１２とを接合する接合工程Ｓ１４０とを備える。即ち、溶媒又は有機溶媒２０６、２０７に分散された金属ナノ粒子は、他の溶媒等に移動させることなく電極間に挟まれる。このため、第１電極部と第２電極部との間に挟まれた金属ナノ粒子同士の凝集を抑制することができる。これにより、発電効率の早期低下を抑制することができる。 According to the present embodiment, the method for manufacturing the power generation element is a generation step S10 for producing metal nanoparticles dispersed in a solvent or organic solvents 206 and 207 using a femtosecond pulse laser 203, and a first substrate 11 on the first substrate 11. The first electrode portion forming step S110 for forming the first electrode portion 13a, the second electrode portion forming step S120 for forming the second electrode portion 13b on the second substrate 12, the first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b. A joining step S140 for joining the first substrate 11 and the second substrate 12 with a solvent or organic solvents 206 and 207 sandwiched between the two. That is, the metal nanoparticles dispersed in the solvent or the organic solvents 206 and 207 are sandwiched between the electrodes without being moved to another solvent or the like. Therefore, it is possible to suppress the aggregation of the metal nanoparticles sandwiched between the first electrode portion and the second electrode portion. As a result, it is possible to suppress an early decrease in power generation efficiency.

また、本実施形態によれば、生成工程Ｓ１０では、金属イオンが溶解した溶媒にフェムト秒パルスレーザー２０３を照射して金属ナノ粒子を生成し、接合工程Ｓ１４０では、第１電極部１３ａと第２電極部１３ｂとの間に溶媒を挟んだ状態で第１基板１１と第２基板１２とを接合する。このため、金属イオンの生成に用いた溶媒ごと第１電極部１３ａと第２電極部１３ｂに挿入することができる。これにより発電素子の製造工程を簡略化することができる。 Further, according to the present embodiment, in the production step S10, the solvent in which the metal ions are dissolved is irradiated with the femtosecond pulse laser 203 to generate metal nanoparticles, and in the bonding step S140, the first electrode portions 13a and the second electrode portion 13a and the second. The first substrate 11 and the second substrate 12 are joined with a solvent sandwiched between the electrode portion 13b and the electrode portion 13b. Therefore, the solvent used for generating the metal ions can be inserted into the first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b. This makes it possible to simplify the manufacturing process of the power generation element.

また、本実施形態によれば、生成工程Ｓ１０では、金属イオンが溶解した溶媒にフェムト秒パルスレーザー２０３を照射して金属ナノ粒子を生成し、生成工程Ｓ１０の後に、有機溶媒２０６、２０７と金属ナノ粒子を含む溶媒とを混合して撹拌する撹拌工程Ｓ２０と、撹拌工程Ｓ２０で有機溶媒２０６、２０７側に移動した金属ナノ粒子を有機溶媒２０６、２０７とともに採取する採取工程Ｓ３０と、を備え、接合工程Ｓ１４０では、第１電極部１３ａと第２電極部１３ｂとの間に有機溶媒２０６、２０７を挟んだ状態で第１基板１１と第２基板１２とを接合する。このため、撹拌工程Ｓ２０及び採取工程Ｓ３０によって金属ナノ粒子における粒径の幅を狭めることができ、第１電極部１３ａと第２電極部１３ｂの間に粒子径の揃った有機溶媒２０６、２０７が挿入される。これにより発電素子の発電効率を高めることができる。 Further, according to the present embodiment, in the production step S10, the solvent in which the metal ions are dissolved is irradiated with the femtosecond pulse laser 203 to generate metal nanoparticles, and after the production step S10, the organic solvents 206 and 207 and the metal A stirring step S20 in which a solvent containing nanoparticles is mixed and stirred, and a sampling step S30 in which metal nanoparticles moved to the organic solvents 206 and 207 in the stirring step S20 are collected together with the organic solvents 206 and 207 are provided. In the joining step S140, the first substrate 11 and the second substrate 12 are joined with the organic solvents 206 and 207 sandwiched between the first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b. Therefore, the width of the particle size of the metal nanoparticles can be narrowed by the stirring step S20 and the collecting step S30, and the organic solvents 206 and 207 having the same particle size between the first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b can be formed. Will be inserted. As a result, the power generation efficiency of the power generation element can be increased.

また、本実施形態によれば、金属ナノ粒子は合金による金属ナノ粒子である。このため、金属単体粒子では得られない合金特有の性質を有する。これにより、金属単体粒子の場合よりもより発電素子の発電効率を高めることができる。 Further, according to the present embodiment, the metal nanoparticles are metal nanoparticles made of an alloy. Therefore, it has properties peculiar to alloys that cannot be obtained with simple metal particles. As a result, the power generation efficiency of the power generation element can be improved as compared with the case of the single metal particles.

また、本実施形態によれば、発電素子は第１発明から第４発明の発電素子の製造方法により製造される。このため、発電効率の早期低下を抑制することができる発電素子を得ることができる。 Further, according to the present embodiment, the power generation element is manufactured by the method for manufacturing the power generation element of the first to fourth inventions. Therefore, it is possible to obtain a power generation element capable of suppressing an early decrease in power generation efficiency.

本実施形態によれば、例えば第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。 According to the present embodiment, for example, the first main surface 11s is continuously provided with the first separation surface 11sa which is in contact with the first electrode portion 13a and is separated from the second housing portion 1B, and the first separation surface 11sa. It has a first joint surface 11sb that is separated from the first electrode portion 13a and is in contact with the second housing portion 1B. The second main surface 12s is provided continuously with the second separation surface 12sa, which is in contact with the second electrode portion 13b and is separated from the first housing portion 1A, and the second separation surface 12sa, and is separated from the second electrode portion 13b. It also has a second joint surface 12sb in contact with the first housing portion 1A. That is, a gap between the electrodes is formed by interposing an intermediate portion 14 that can be formed by joining the main surfaces 11s and 12s provided with the electrode portions 13a and 13b. Therefore, it is not necessary to separately provide a support member or the like, and it is possible to suppress variations in the gap between the electrodes. This makes it possible to stabilize the amount of electric energy generated.

また、本実施形態によれば、例えば第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。 Further, according to the present embodiment, for example, when viewed from the first direction Z, the intermediate portion 14 is surrounded by the first joint surface 11sb and the second joint surface 12sb. Therefore, a closed space (gap portion 14a) surrounding the intermediate portion 14 can be formed by the joint surfaces 11sb and 12sb on the main surfaces 11s and 12s provided with the electrode portions 13a and 13b. This makes it possible to provide a structure capable of generating electricity without forming another configuration on the substrate 10 (first substrate 11, second substrate 12). Further, it is possible to suppress leakage of the intermediate portion 14 and the like without forming another configuration on the substrate 10.

また、本実施形態によれば、例えば第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。 Further, according to the present embodiment, for example, when viewed from the first direction Z, the portion in contact between the first joint surface 11sb and the second joint surface 12sb surrounds the first separation surface 11sa and the second separation surface 12sa. Therefore, a closed space (gap portion 14a) surrounding the intermediate portion 14 can be formed in a state where the contacting portions of the joint surfaces 11sb and 12sb are integrally formed without interruption. This makes it possible to easily suppress leakage of the intermediate portion 14. Further, the electrode portions 13a and 13b can be completely surrounded by the contacting portions of the joint surfaces 11sb and 12sb. As a result, the electrode portions 13a and 13b are not exposed to the outside, and deterioration can be suppressed.

また、本実施形態によれば、例えば第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。 Further, according to the present embodiment, for example, the first connection wiring 15a penetrates the first substrate 11 and comes into contact with the first electrode portion 13a. The second connection wiring 15b penetrates the second substrate 12 and comes into contact with the second electrode portion 13b. Therefore, the connection points between the electrode portions 13a and 13b and the connection wirings 15a and 15b can be accommodated in the substrates 11 and 12 (gap portion 14a). This makes it possible to suppress deterioration of the connection portion. In addition, the locations where the connection wirings 15a and 15b are exposed to the outside can be minimized. This makes it possible to suppress deterioration of the power generation element 1.

また、本実施形態によれば、例えば第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。 Further, according to the present embodiment, for example, along the first direction Z, the thickness T1a of the first substrate 11 starting from the first separation surface 11sa is the first substrate 11 starting from the first joint surface 11sb. Is equal to the thickness T1b of. Further, along the first direction Z, the thickness T2a of the second substrate 12 starting from the second separation surface 12sa is equal to the thickness T2b of the second substrate 12 starting from the second joint surface 12sb. Therefore, processing such as removing a part of the substrates 11 and 12 is not performed, and the local reduction in the proof stress of the substrates 11 and 12 can be suppressed. This makes it possible to suppress deterioration of the substrates 11 and 12. Further, it is not necessary to carry out a process of removing a part of each of the substrates 11 and 12 or a process of laminating a new configuration on the substrate 10, and it is possible to reduce the manufacturing process.

また、本実施形態によれば、例えば第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。 Further, according to the present embodiment, for example, the side surface of the first electrode portion 13a and the side surface of the second electrode portion 13b are in contact with the intermediate portion 14. Therefore, in addition to the facing surfaces of the electrode portions 13a and 13b, the electrons e can be moved via the side surfaces of the electrode portions 13a and 13b. This makes it possible to increase the amount of electric energy generated.

また、本実施形態によれば、例えば第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。 Further, according to the present embodiment, for example, at least one of the first main surface 11s and the second main surface 12s is formed in a curved shape. Therefore, a portion where stress is locally concentrated such as a protrusion is not formed. This makes it possible to suppress damage due to an impact from the outside.

また、本実施形態によれば、例えば第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。 Further, according to the present embodiment, for example, the first electrode portion 13a has a higher wettability with respect to the intermediate portion 14 than the first main surface 11s. Therefore, the nanoparticles 141 dispersed in the solvent 142 contained in the intermediate portion 14 can be easily maintained between the electrode portions 13a and 13b. This makes it possible to suppress a decrease in the amount of electric energy generated over time.

また、本実施形態によれば、例えば接合工程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。 Further, according to the present embodiment, for example, in the joining step S140, the first housing portion 1A and the second housing portion 1A and the second housing portion 1A are in a state where the first electrode portion 13a and the second electrode portion 13b are separated from each other in the first direction Z. Joins the housing 1B. At this time, the first main surface 11s is continuously provided with the first separation surface 11sa which is in contact with the first electrode portion 13a and is separated from the second housing portion 1B, and the first separation surface 11sa, and the first electrode portion is provided. It has a first joint surface 11sb that is separated from 13a and is in contact with the second housing portion 1B. The second main surface 12s is provided continuously with the second separation surface 12sa, which is in contact with the second electrode portion 13b and is separated from the first housing portion 1A, and the second separation surface 12sa, and is separated from the second electrode portion 13b. It also has a second joint surface 12sb in contact with the first housing portion 1A. That is, a gap between the electrodes is formed by interposing an intermediate portion 14 that can be formed by joining the main surfaces 11s and 12s provided with the electrode portions 13a and 13b. Therefore, it is not necessary to separately provide a support member or the like, and it is possible to suppress variations in the gap between the electrodes. This makes it possible to stabilize the amount of electric energy generated.

また、本実施形態によれば、例えば第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。 Further, according to the present embodiment, for example, when viewed from the first direction Z, the intermediate portion 14 is surrounded by the first joint surface 11sb and the second joint surface 12sb. Therefore, a closed space surrounding the intermediate portion 14 can be formed by the joint surfaces 11sb and 12sb on the main surfaces 11s and 12s provided with the electrode portions 13a and 13b. This makes it possible to provide a structure capable of generating electricity without forming another configuration on the substrate 10. Further, it is possible to suppress leakage of the intermediate portion 14 and the like without forming another configuration on the substrate 10.

また、本実施形態によれば、例えば接合工程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。 Further, according to the present embodiment, for example, the joining step S140 is carried out in a state where the pressure between the first substrate 11 and the second substrate 12 is reduced. Therefore, air or the like can be removed from the gap portion 14a in which the gap between the electrodes is formed, and the inside of the gap portion 14a can be easily filled with the intermediate portion. This makes it possible to facilitate the manufacturing process.

（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１６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１６（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１６（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１６（ｂ）は、図１（ｃ）の模式平面図に対応する。 (First Embodiment: Modification example of substrate 10)
Next, a modification of the substrate 10 in the first embodiment will be described. FIG. 16 is a schematic view showing a modified example of the substrate 10 in the first embodiment. FIG. 16A is a schematic cross-sectional view showing a modified example of the substrate 10 in the first embodiment, and FIG. 16B is a schematic plan view of the power generation element 1 including a modified example of the substrate 10 in the first embodiment. It is a figure. FIG. 16B corresponds to the schematic plan view of FIG. 1C.

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。 The difference between the above-described embodiment and the modified example is that the first separation surface 11sa has a contact surface 11sat, a first surface 11saf, and a second surface 11sas. The description of the same configuration as described above will be omitted.

図１６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。 As shown in FIG. 16, the contact surface 11sat is in contact with the first electrode portion 13a. For example, when viewed from the first direction Z, the contact surface 11sat indicates a portion of the first main surface 11s that completely overlaps with the first electrode portion 13a. The first surface 11saf is provided continuously with the contact surface 11sat and is provided outside the contact surface 11sat. The first surface 11saf is provided between the contact surface 11sat and the second surface 11sat, and surrounds, for example, the contact surface 11sat. The second surface 11sas is provided continuously with the first surface saf and is provided outside the first surface saf. The second surface 11sas is provided between the first surface 11saf and the joint surface 11sb, and surrounds, for example, the first surface saf.

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。 The first surface 11saf has higher wettability to the solvent 142 than the second surface 11sas. Therefore, the solvent 142 spreads more easily on the first surface 11saf than on the second surface 11sab, and the exudation of the solvent 142 from the joint surfaces 11sb and 12sb can be suppressed.

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。 The difference in wettability between the first surface 11saf and the second surface 11sas can be realized by changing the surface energy of at least one of the first surface 11saf and the second surface 11sas, for example, by using a plasma treatment method. A moth-eye structure may be formed on at least one of the first surface 11saf and the second surface 11sas by, for example, a nanoimprint method.

なお、例えば図１６（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。 For example, as shown in FIG. 16A, the second separation surface 12sa has a contact surface 12sat, a first surface 12saf, and a second surface 12sas, similarly to the above-mentioned first separation surface 11sa. You may. Also in this case, the exudation of the solvent 142 from the joint surfaces 11sb and 12sb can be suppressed.

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。 In particular, each of the separation surfaces 11sa and 12sa has contact surfaces 11sat and 12sat, first surfaces 11saf and 12saf, and second surfaces 11sas and 12sas, and the electrode portions 13a and 13b have first surfaces 11saf and 12saf. By increasing the wettability with respect to the solvent 142, the solvent 142 can be stably held between the electrode portions 13a and 13b.

（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１７（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１７（ｂ）〜図１７（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。 (First Embodiment: Modification example of manufacturing method of power generation element 1)
Next, a modified example of the manufacturing method of the power generation element 1 will be described. FIG. 17 (a) is a flowchart showing a modified example of the method of manufacturing the power generation element 1 in the first embodiment, and FIGS. 17 (b) to 17 (d) show manufacturing of the power generation element 1 in the first embodiment. It is a schematic diagram which shows the modification of the method.

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。 The difference between the above-described embodiment and the modified example is that the surface treatment step S150 is further provided. The description of the same process as the above-described configuration will be omitted.

＜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１７（ｂ）及び図１７（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。 <Surface treatment step S150>
In the surface treatment step S150, the surface treatment is performed on the first main surface 11s located around the first electrode portion 13a before the intermediate portion forming step S130 and the joining step S140. In the surface treatment step S150, for example, as shown in FIGS. 17B and 17C, a surface-treated first surface 11saf and a surface-treated second surface 11sas are formed. At this time, the surface treatment is performed so that the first surface 11saf has higher wettability with respect to the solvent 142 than the second surface 11sas. In addition, for example, the surface treatment may be performed on the second surface 11s as so that the wettability of the second surface 11ss becomes low.

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。 In the surface treatment step S150, for example, a plasma treatment method is used to perform surface treatment on the first main surface 11s. In the surface treatment step S150, the surface treatment may be performed on the second main surface 12s as in the case of the first main surface 11s, for example.

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１７（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。 After that, the above-mentioned steps S130 and S140 are carried out to form the power generation element 1 according to the first embodiment. By carrying out the surface treatment step S150, for example, as shown in FIG. 17D, in the intermediate portion forming step S130, the intermediate portion 14 can be kept in a state where it is difficult to spread on the second surface 11s as side, and the intermediate portion 14 can be maintained. Can be easily maintained on the first electrode portion 13a. The surface treatment step S150 may be performed, for example, before the housing portion forming steps S110 and S120.

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。 According to the modified example, the first surfaces 11saf and 12saf have higher wettability to the intermediate portion 14 (solvent 142) than the second surfaces 11sas and 12sas. Therefore, it is possible to suppress the seepage of the solvent 142 from the joint surfaces 11sb and 12sb. This makes it possible to suppress a decrease in the amount of the solvent 142 with time.

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。 Further, according to the modification, in the surface treatment step S150, the surface treatment is performed on the first main surface 11s located around the first electrode portion 13a. Therefore, when the intermediate portion forming step S130 is carried out, the intermediate portion 14 can be easily maintained on the first electrode portion 13a. This makes it possible to easily form the intermediate portion 14.

（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１８（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１８（ｂ）は、基板１０の一例を示す模式断面図であり、図１８（ｃ）は、図１８（ａ）の１６Ｃ−１６Ｃに沿った模式平面図であり、図１８（ｄ）は、図１８（ａ）の１６Ｄ−１６Ｄに沿った模式平面図である。 (Second embodiment: power generation device 100, power generation element 1)
Next, the power generation device 100 and the power generation element 1 in the second embodiment will be described. FIG. 18A is a schematic cross-sectional view showing an example of the power generation device 100 and the power generation element 1 in the second embodiment, and FIG. 18B is a schematic cross-sectional view showing an example of the substrate 10. 18 (c) is a schematic plan view along 16C-16C of FIG. 18 (a), and FIG. 18 (d) is a schematic plan view of FIG. 18 (a) along 16D-16D.

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。 The difference between the above-described embodiment and the second embodiment is that the substrate 10 and the electrode portion 13 are joined. The description of the same configuration as described above will be omitted.

例えば図１８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。 For example, as shown in FIG. 18, a part of the first electrode portion 13a and a part of the second electrode portion 13b are sandwiched between the first substrate 11 and the second substrate 12. Even in this case, the housing portions 1A and 1B are joined to each other.

第１接合面１１ｓｂは、例えば図１８（ｂ）及び図１８（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。 The first bonding surface 11sb has, for example, a first substrate bonding surface 11sbs and a first electrode bonding surface 11sbm, as shown in FIGS. 18B and 18c. The first substrate bonding surface 11sbs is in contact with the second bonding surface 12sb. The first electrode joint surface 11sbm is in contact with the second electrode portion 13b.

第２接合面１２ｓｂは、例えば図１８（ｂ）及び図１８（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。 The second bonding surface 12sb has, for example, a second substrate bonding surface 12sbs and a second electrode bonding surface 12sbm, as shown in FIGS. 18 (b) and 18 (d). The second substrate bonding surface 12sbs is in contact with the first substrate bonding surface 11sbs. The second electrode joint surface 12sbm is in contact with the first electrode portion 13a.

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１８（ｃ）及び図１８（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。 In the present embodiment, the housing portions 1A and 1B are the first substrate bonding surface 11sbs and the second substrate bonding surface 12sbs, the first electrode bonding surface 11sbm and the second electrode portion 13b, and the first electrode portions 13a and the second. It is bonded at each of the electrode bonding surfaces 12 sbm, for example, in the range shown by the broken line in FIGS. 18 (c) and 18 (d). That is, when viewed from the first direction Z, the intermediate portion 14 is surrounded by the first joint surface 11sb and the second joint surface 12sb. Therefore, as in the above-described embodiment, the closed space (gap portion 14a) surrounding the intermediate portion 14 can be easily created by the joint surfaces 11sb and 12sb on the main surfaces 11s and 12s provided with the electrode portions 13a and 13b. Can be formed into.

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。 Further, when the bonding is performed within the above range, the area where the electrode portions 13a and 13b are provided on the substrates 11 and 12 can be increased. Therefore, the facing areas of the electrode portions 13a and 13b can be increased.

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。 In the present embodiment, for example, the first connection wiring 15a is provided outside the second electrode joint surface 12sbm and is in contact with the first electrode portion 13a. Further, the second connection wiring 15b is provided outside the first electrode joint surface 11sbm and is in contact with the second electrode portion 13b. Therefore, the connection wirings 15a and 15b that are electrically connected to the electrode portions 13a and 13b can be easily provided, and for example, the manufacturing process in the power generation device 100 can be simplified.

各接続配線１５ａ、１５ｂは、例えば図１８（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。 The connection wirings 15a and 15b are provided on the side surfaces of the substrates 11 and 12, for example, as shown in FIG. 18A. In this case, the electrode portions 13a and 13b are not exposed from the side surfaces of the substrates 11 and 12, and deterioration of the electrode portions 13a and 13b can be suppressed. Further, since the connection wirings 15a and 15b are provided outside the portions where the electrode portions 13a and 13b and the electrode joint surfaces 11sbm and 12sbm are joined, leakage of the intermediate portion 14 from the joint portion and the like can be prevented. It becomes possible to prevent.

本実施形態では、例えば図１９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。 In the present embodiment, for example, as shown in FIG. 19, instead of providing the connection wiring 15, terminals 101 may be provided at the ends of the electrode portions 13a and 13b. Also in this case, the terminal 101 that is electrically connected to each of the electrode portions 13a and 13b can be easily provided, and for example, the manufacturing process in the power generation device 100 can be simplified.

例えば図１９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。 For example, as shown in FIG. 19, the main surface on the end side of each of the electrode portions 13a and 13b may be exposed. In this case, the connection wiring 15 and the terminal 101 can be provided more easily.

例えば図２０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。 For example, as shown in FIG. 20, a structure in which the above configurations are laminated may be provided. That is, a plurality of the first housing portions 1A and the second housing portion 1B are laminated in the first direction Z, and a plurality of intermediate portions 14 are provided between the housing portions 1A and 1B. In this case, the first connection wiring 15a extends in the first direction Z and comes into contact with the plurality of first electrode portions 13a. Further, the second connection wiring 15b extends in the first direction Z and comes into contact with the plurality of second electrode portions 13b. Therefore, the connection wirings 15a and 15b that are electrically connected to the electrode portions 13a and 13b can be easily provided. The connection wirings 15a and 15b may be provided continuously on the side surfaces of the substrates 11 and 12, for example, in the gaps formed when the housing portions 1A and 1B are laminated. In this case, the connection wirings 15a and 15b can be used as support members for the housing portions 1A and 1B, and the strength of the power generation element 1 can be increased.

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。 According to the present embodiment, in addition to the contents of the above-described embodiment, the first bonding surface 11sb is the first substrate bonding surface 11sbs in contact with the second bonding surface 12sb and the first electrode bonding surface in contact with the second electrode portion 13b. It has 11 sbm. The second bonding surface 12sb has a second substrate bonding surface 12sbs in contact with the first substrate bonding surface 11sbs and a second electrode bonding surface 12sbm in contact with the first electrode portion 13a. Therefore, the area where the electrode portions 13a and 13b are provided on the substrates 11 and 12 can be increased, and the facing areas of the electrode portions 13a and 13b can be increased. This makes it possible to increase the amount of electric energy generated.

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。 Further, according to the present embodiment, the first connection wiring 15a is provided outside the second electrode joint surface 12sbm and is in contact with the first electrode portion 13a. The second connection wiring 15b is provided outside the first electrode joint surface 11sbm and is in contact with the second electrode portion 13b. Therefore, the connection wirings 15a and 15b that are electrically connected to the electrode portions 13a and 13b can be easily provided. This makes it possible to facilitate the manufacturing process. Further, even if the connection wirings 15a and 15b are deteriorated due to the use of the power generation element 1, it can be easily repaired.

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。 Further, according to the present embodiment, the first connection wiring 15a extends in the first direction Z and comes into contact with the plurality of first electrode portions 13a. The second connection wiring 15b extends in the first direction Z and comes into contact with the plurality of second electrode portions 13b. Therefore, even when a plurality of the housing portions 1A and 1B are laminated, the connection wirings 15a and 15b for electrically connecting to the electrode portions 13a and 13b can be easily provided. This makes it possible to facilitate the manufacturing process.

（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。 (Third Embodiment: electronic device 500)
<Electronic equipment 500>
The power generation element 1 and the power generation device 100 described above can be mounted on, for example, an electronic device. Hereinafter, some embodiments of the electronic device will be described.

図２２（ａ）〜図２２（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２２（ｅ）〜図２２（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。 22 (a) to 22 (d) are schematic block diagrams showing an example of an electronic device 500 provided with a power generation element 1. 22 (e) to 22 (h) are schematic block diagrams showing an example of an electronic device 500 provided with a power generation device 100 including a power generation element 1.

図２２（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。 As shown in FIG. 22A, the 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 (electrical device).

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。 The electronic component 501 is driven by using the main power source 502 as a power source. Examples of the electronic component 501 include a CPU, a motor, a sensor terminal, lighting, and the like. When the electronic component 501 is, for example, a CPU, the electronic device 500 includes an electronic device that can be controlled by a built-in master (CPU). When the electronic component 501 includes, for example, at least one such as a motor, a sensor terminal, and lighting, the electronic device 500 includes an external master, or an electronic device that can be controlled by a person.

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。 The main power source 502 is, for example, a battery. Batteries also include rechargeable batteries. The positive terminal (+) of the main power supply 502 is electrically connected to the Vcc terminal (Vcc) of the electronic component 501. The negative terminal (−) of the main power supply 502 is electrically connected to the GND terminal (GND) of the electronic component 501.

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。 The auxiliary power source 503 is a power generation element 1. The power generation element 1 includes at least one of the power generation elements 1 described above. The anode of the power generation element 1 (for example, the first electrode portion 13a) has a GND terminal (GND) of the electronic component 501, a negative terminal (-) of the main power supply 502, or a GND terminal (GND) and a negative terminal (-). It is electrically connected to the wiring to be connected. The cathode of the power generation element 1 (for example, the second electrode portion 13b) has a Vcc terminal (Vcc) of the electronic component 501, a positive terminal (+) of the main power supply 502, or a Vcc terminal (Vcc) and a positive terminal (+). It is electrically connected to the wiring to be connected. In the electronic device 500, the auxiliary power supply 503 is used in combination with the main power supply 502, for example, as a power source for assisting the main power supply 502 or as a power source for backing up the main power supply 502 when the capacity of the main power supply 502 is exhausted. be able to. When 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.

図２２（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２２（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２２（ｂ）に示す電子機器５００は、電池の交換が不要である。 As shown in FIG. 22B, the main power source 502 may be the power generation element 1. The anode of the power generation element 1 is electrically connected to the GND terminal (GND) of the electronic component 501. The cathode of the power generation element 1 is electrically connected to the Vcc terminal (Vcc) of the electronic component 501. The electronic device 500 shown in FIG. 22B includes a power generation element 1 used as a main power source 502 and an electronic component 501 that can be driven by the power generation element 1. The power generation element 1 is an independent power source (for example, an off-grid power source). Therefore, the electronic device 500 can be made, for example, a self-supporting type (stand-alone type). Moreover, the power generation element 1 is an energy harvesting type (energy harvesting type). In the electronic device 500 shown in FIG. 22B, it is not necessary to replace the battery.

図２２（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。 As shown in FIG. 22 (c), the electronic component 501 may include the power generation element 1. The anode of the power generation element 1 is electrically connected to, for example, the GND wiring of a circuit board (not shown). The cathode of the power generation element 1 is electrically connected to, for example, the Vcc wiring of a circuit board (not shown). In this case, the power generation element 1 can be used as an electronic component 501, for example, an auxiliary power supply 503.

図２２（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。 As shown in FIG. 22D, when the electronic component 501 includes the power generation element 1, the power generation element 1 can be used as, for example, the main power source 502 of the electronic component 501.

図２２（ｅ）〜図２２（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。 As shown in each of FIGS. 22 (e) to 22 (h), the electronic device 500 may include a power generation device 100. The power generation device 100 includes a power generation element 1 as a source of electric energy.

図２２（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２２（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。 The embodiment shown in FIG. 22D includes a power generation element 1 in which the electronic component 501 is used as the main power source 502. Similarly, the embodiment shown in FIG. 22 (h) includes a power generation device 100 in which the electronic component 501 is used as the main power source. In these embodiments, the electronic component 501 has an independent power source. Therefore, the electronic component 501 can be made, for example, a self-standing type. The self-supporting electronic component 501 can be effectively used, for example, in an electronic device including a plurality of electronic components and in which at least one electronic component is separated from another electronic component. An example of such an electronic device 500 is a sensor. The sensor includes a sensor terminal (slave) and a controller (master) away from the sensor terminal. Each of the sensor terminal and the controller is an electronic component 501. If the sensor terminal includes the power generation element 1 or the power generation device 100, it becomes a self-supporting sensor terminal, and there is no need to supply electric power by wire. Since the power generation element 1 or the power generation device 100 is an energy harvesting type, it is not necessary to replace the battery. The sensor terminal can also be regarded as one of the electronic devices 500. The sensor terminal regarded as the electronic device 500 further includes, for example, an IoT wireless tag and the like in addition to the sensor terminal of the sensor.

図２２（ａ）〜図２２（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。 What is common to the embodiments shown in FIGS. 22 (a) to 22 (h) is that the electronic device 500 uses a power generation element 1 that converts thermal energy into electrical energy and a power generation element 1 as a power source. It includes an electronic component 501 that can be driven.

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。 The electronic device 500 may be an autonomous type (autonomous type) having an independent power supply. Examples of autonomous electronic devices include robots and the like. Further, the electronic component 501 provided with the power generation element 1 or the power generation device 100 may be an autonomous type having an independent power source. Examples of autonomous electronic components include movable sensor terminals and the like.

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。 Although some of the embodiments of the present invention have been described above, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. For example, these embodiments can be implemented in appropriate combinations. In addition to the above-mentioned several embodiments, the present invention can be implemented in various novel embodiments. Therefore, each of the above-mentioned several embodiments can be omitted, replaced, or changed in various ways without departing from the gist of the present invention. Such novel forms and modifications are included in the scope and gist of the present invention, as well as in the scope of the invention described in the claims and the equivalent of the invention described in the claims.

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
１４１ｆ ：ナノ粒子（小）
１４１ｓ ：ナノ粒子（中）
１４１ｔ ：ナノ粒子（大）
１４２ ：溶媒
２０１ ：溶媒
２０２ ：筐体
２０３ ：フェムト秒パルスレーザー
２０４ ：集光レンズ
２０６ ：有機溶媒
２０７ ：有機溶媒
２１１ ：混合容器
５００ ：電子機器
Ｒ ：負荷
Ｓ１０ ：生成工程
Ｓ２０ ：撹拌工程
Ｓ３０ ：採取工程
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 1: Power generation element 1A: First housing portion 1B: Second housing portion 10: Substrate 11: First substrate 11s: First main surface 11s: First separation surface 11saf: First surface 11sas: Second surface 11sat: Contact surface 11sb: First bonding surface 11sbm: First electrode bonding surface 11sbs: First substrate bonding surface 12: Second substrate 12s: Second main surface 12s: Second separation surface 12saf: First surface 12sas: Second surface 12sat : Contact surface 12sb: Second joint surface 12sbm: Second electrode joint surface 12sbs: Second substrate bonding surface 13a: First electrode portion 13b: Second electrode portion 14: Intermediate portion 14a: Gap portion 14s: Space 15a: First Connection wiring 15b: Second connection wiring 17: Sealing portion 18: Protective film 100: Power generation device 101: Terminal 102: Wiring 141: Nanoparticle 141a: Insulation film 141f: Nanoparticle (small)
141s: Nanoparticles (middle)
141t: Nanoparticles (large)
142: Solvent 201: Solvent 202: Housing 203: Femtosecond pulse laser 204: Condensing lens 206: Organic solvent 207: Organic solvent 211: Mixing container 500: Electronic device R: Load S10: Generation step S20: Stirring step S30: Sampling process S110: First housing portion forming step S120: Second housing portion forming step S130: Intermediate portion forming step S140: Joining process S150: Surface treatment step Z: First direction X: Second direction Y: Third direction e: Electronic

Claims (3)

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、
フェムト秒パルスレーザーを用いて溶媒に分散され、粒度分布において粒子径の小さい金属ナノ粒子と、前記粒子径の小さい金属ナノ粒子よりも粒子径の大きい金属ナノ粒子を生成する生成工程と、
前記生成工程で生成された金属ナノ粒子のうち、前記粒子径の小さい金属ナノ粒子に分散剤を被膜させて有機溶媒側に移動させ、前記粒子径の大きい金属ナノ粒子を前記溶媒側に残すために、前記分散剤を含む前記有機溶媒と、前記金属ナノ粒子を含む前記溶媒とを混合して撹拌し、前記粒子径の小さい金属ナノ粒子を含む一方の前記金属ナノ粒子を前記溶媒側から前記有機溶媒側に移動させるとともに、前記粒子径の大きい金属ナノ粒子を含む他方の前記金属ナノ粒子を前記溶媒側に残す撹拌工程と、
前記撹拌工程で前記有機溶媒側に移動した前記粒子径の小さい金属ナノ粒子を、前記有機溶媒とともに採取する採取工程と、
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分散剤を被膜した前記金属ナノ粒子を含む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、
を備えること
を特徴とする発電素子の製造方法。 A method of manufacturing a power generation element that converts thermal energy into electrical energy.
A production step of producing metal nanoparticles having a small particle size in the particle size distribution and metal nanoparticles having a larger particle size than the metal nanoparticles having a smaller particle size by being dispersed in a solvent using a femtosecond pulse laser.
Of the metal nanoparticles produced in the generating step, the small particle size metal nanoparticles were coated with dispersing agent of moving in an organic solvent side, to leave a large metallic nanoparticles of the particle size in the solvent side a, said organic solvent containing the dispersant, the and the solvent containing the metal nanoparticles and stirred and mixed, the one of the metal nanoparticles comprising small metal nanoparticles with the particle size from the solvent side A stirring step of moving the particles to the organic solvent side and leaving the other metal nanoparticles containing the metal nanoparticles having a large particle size on the solvent side .
A collection step of collecting the metal nanoparticles having a small particle size moved to the organic solvent side in the stirring step together with the organic solvent.
The first electrode portion forming step of forming the first electrode portion on the first substrate, and
A second electrode portion forming step of forming the second electrode portion on the second substrate, and
Bonding of the first substrate and the second substrate with the organic solvent containing the metal nanoparticles coated with the dispersant sandwiched between the first electrode portion and the second electrode portion. Process and
A method for manufacturing a power generation element, which comprises the above. 前記金属ナノ粒子は合金による金属ナノ粒子であること
を特徴とする請求項１記載の発電素子の製造方法。 The method for manufacturing a power generation element according to claim 1, wherein the metal nanoparticles are metal nanoparticles made of an alloy. 請求項１又は２記載の発電素子の製造方法により製造された発電素子であって、
前記第１電極部は、前記第１基板のうち前記有機溶媒側に設けられる第１主面に比べて、前記有機溶媒に対する濡れ性が高いこと
を特徴とする発電素子。 A power generation element manufactured by the method for manufacturing a power generation element according to claim 1 or 2 .
The first electrode portion has a higher wettability with respect to the organic solvent than the first main surface provided on the organic solvent side of the first substrate.
A power generation element characterized by .
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