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公開番号2025112151
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-31
出願番号2024006277
出願日2024-01-18
発明の名称熱利用発電モジュール、及び、熱利用発電モジュール製造方法
出願人三桜工業株式会社
代理人弁理士法人太陽国際特許事務所
主分類H10N 15/00 20230101AFI20250724BHJP()
要約【課題】複数の熱発電素子同士の断線や短絡が抑制された熱利用発電モジュール、及び、熱利用発電モジュールの製造方法を提供する。
【解決手段】熱利用発電モジュール10は、第1絶縁膜22及び第2絶縁膜32と、熱励起電子及び正孔を生成する半導体層Aと、電子輸送材料を含む導電ポリマー層Cと、半導体層A及び導電ポリマー層の間に配され電荷輸送イオン対が移動できる固体電解質または電解質溶液を含む電解質層Bとが積層され、1絶縁膜22と第2絶縁膜32との間に平面視で互いに間隔をあけて配された複数の熱利用発電素子と、隣り合う熱利用発電素子の半導体層Aと導電ポリマー層Cとを接続する導電体と、を備え、導電体で接続される熱利用発電素子同士は、一方の熱利用発電素子の半導体層Aが第1絶縁膜22側に配され、他方の熱利用発電素子の半導体層Aが第2絶縁膜32側に配されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
第１絶縁膜及び第２絶縁膜と、
熱励起電子及び正孔を生成する半導体層と、電子輸送材料を含む導電ポリマー層と、前記半導体層及び前記導電ポリマー層の間に配され電荷輸送イオン対が移動できる固体電解質または電解質溶液を含む電解質層とが積層され、前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との間に平面視で互いに間隔をあけて配された複数の熱利用発電素子と、
隣り合う前記熱利用発電素子の前記半導体層と前記導電ポリマー層とを接続する導電体と、
を備え、
前記導電体で接続される前記熱利用発電素子同士は、一方の前記熱利用発電素子の前記半導体層が前記第１絶縁膜側に配され、他方の前記熱利用発電素子の前記半導体層が前記第２絶縁膜側に配されている、
熱利用発電モジュール。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
隣接する前記熱利用発電素子同士は、一方の前記熱利用発電素子の前記半導体層が前記第１絶縁膜側に配され、他方の前記熱利用発電素子の前記半導体層が前記第２絶縁膜側に配されている、
請求項１に記載の熱利用発電モジュール。
【請求項３】
前記導電体は、一端が前記半導体層の一部と重ね合わされ、他端が導電ポリマー層の一部と重ね合わされている、
請求項１に記載の熱利用発電モジュール。
【請求項４】
前記導電体は、前記導電ポリマー層の一部を延出させて形成されている、
請求項１に記載の熱利用発電モジュール。
【請求項５】
前記半導体層は、熱溶融するポリマーを含んでいる、
請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の熱利用発電モジュール。
【請求項６】
半導体層と電解質層と導電ポリマー層とが積層された複数の熱利用発電素子と、前記複数の熱利用発電素子を電気的に接続する導電体とを含んだ発電素子パターンを有する熱利用発電モジュール製造方法であって、
第１絶縁膜に前記導電ポリマー層及び前記導電体が前記第１絶縁膜側に配置されるように前記発電素子パターンの一部である第１パターンを形成すると共に、第２絶縁膜に前記導電ポリマー層及び前記導電体が前記第２絶縁膜側に配置されるように前記発電素子パターンの残部である第２パターンを形成し、
前記第１パターンと前記第２パターンとで前記発電素子パターンが形成されるように前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜を接合する、
熱利用発電モジュール製造方法。
【請求項７】
前記半導体層は熱溶融するポリマーを含み、
前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との接合時に、前記第１パターンの前記半導体層を前記第２パターンの前記第２絶縁膜へ熱溶融により溶着し、前記第２パターンの前記半導体層を前記第１パターンの前記第１絶縁膜へ熱溶融により溶着する、
請求項６に記載の熱利用発電モジュール製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱利用発電モジュール、及び、熱利用発電モジュール製造方法に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
地熱又は工場の排熱等を利用した熱利用発電として、ゼーベック効果を利用した方法が挙げられる。また、ゼーベック効果を利用しない熱利用発電として、下記特許文献１に開示される熱利用発電素子が挙げられる。下記特許文献１では、電解質と、熱電変換材料とを組み合わせた熱利用発電素子によって、熱エネルギーを電気エネルギーに変換することが開示されている。このような熱利用発電素子を電子部品の電源として用いることによって、例えば一般的な電池が劣化しやすい高温環境下（例えば、５０℃以上）においても、当該電子部品に対して安定した電力を供給できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１７／０３８９８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のような、技術の実用化として、発電装置のモジュール化が求められており、特に、電解質と熱電変換材料を有する複数の熱発電素子を接続する場合、断線や短絡の防止が求められる。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮してなされたものであり、複数の熱発電素子同士の断線や短絡が抑制された熱利用発電モジュール、及び、熱利用発電モジュールの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の第１態様の熱利用発電モジュールは、第１絶縁膜及び第２絶縁膜と、熱励起電子及び正孔を生成する半導体層と、電子輸送材料を含む導電ポリマー層と、前記半導体層及び前記導電ポリマー層の間に配され電荷輸送イオン対が移動できる固体電解質または電解質溶液を含む電解質層とが積層され、前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との間に平面視で互いに間隔をあけて配された複数の熱利用発電素子と、隣り合う前記熱利用発電素子の前記半導体層と前記導電ポリマー層とを接続する導電体と、を備え、前記導電体で接続される前記熱利用発電素子同士は、一方の前記熱利用発電素子の前記半導体層が前記第１絶縁膜側に配され、他方の前記熱利用発電素子の前記半導体層が前記第２絶縁膜側に配されている。
【０００７】
第１態様の熱利用発電モジュールでは、導電体で接続される熱利用発電素子同士は、一方の熱利用発電素子の半導体層が第１絶縁膜側に配され、他方の熱利用発電素子の半導体層が第２絶縁膜側に配されている。したがって、一方の熱利用発電素子と他方の熱利用発電素子とを接続する導電体を、積層方向の一方側に形成することができる。すなわち、導電体を、第１絶縁膜側または第２絶縁膜側の一方に寄せて形成することができる。これにより、簡易に断線や短絡が抑制された熱利用発電モジュールを得ることができる。
【０００８】
本開示の第２態様の熱利用発電モジュールは、第１態様の熱利用発電モジュールにおいて、隣接する前記熱利用発電素子同士は、一方の前記熱利用発電素子の前記半導体層が前記第１絶縁膜側に配され、他方の前記熱利用発電素子の前記半導体層が前記第２絶縁膜側に配されている。
【０００９】
第２態様の熱利用発電モジュールによれば、隣接する熱利用発電素子同士を接続する導電体を、第１絶縁膜側または第２絶縁膜側の一方に寄せて形成することができる。これにより、隣接する熱利用発電素子同士を同じ絶縁膜上の導電体で接続することができ、簡易な接続パターンとすることができる。
【００１０】
本開示の第３態様の熱利用発電モジュールは、第１態様又は第２の態様の熱利用発電モジュールにおいて、前記導電体は、一端が前記半導体層の一部と重ね合わされ、他端が導電ポリマー層の一部と重ね合わされている。
（【００１１】以降は省略されています）

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