(57)【要約】  本発明は、工業用バイオフィルムプロセスにおいて底生羽状珪藻を培養する工程であって、工業用バイオフィルムプロセスにおいて、底生羽状珪藻が、含水区画中の少なくとも１つの表面上で増殖し、底生羽状珪藻が、少なくとも１つの表面上にバイオフィルムを形成する工程と、少なくとも１つの表面から底生羽状珪藻を収穫する工程と、底生羽状珪藻に含まれる有機バイオマスからフラスチュールを分離することによってフラスチュールを抽出する工程とを含む方法に関する。【選択図】図１ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
工業用バイオフィルムプロセスで底生羽状珪藻を培養する工程であって、前記工業用バイオフィルムプロセスにおいて前記底生羽状珪藻が含水区画中の少なくとも１つの表面上で増殖していることを特徴とし、且つ前記底生羽状珪藻が前記少なくとも１つの表面上にバイオフィルムを形成していることを特徴とする、工程と、
前記少なくとも１つの表面から前記底生羽状珪藻を収穫する工程と、
前記底生羽状珪藻に含まれる有機バイオマスから前記フラスチュールを分離することによって前記フラスチュールを抽出する工程と、
を備えている方法。
【請求項２】
前記含水区画がプールであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記含水区画が、少なくとも０．０１〜５００ｇ／ｍ３の窒素及び／又は少なくとも０．０１〜１００ｇ／ｃｍ３のリンの濃度を有する栄養価の高い水を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記方法が、前記含水区画中の水中の酸化ケイ素の濃度が０．０１〜１００ｇ／ｃｍ３の範囲になるように、前記含水区画中の水にケイ素化合物、例えばＮａ２ＳｉＯ３・５Ｈ２Ｏ又はＮａ２ＳｉＯ３・９Ｈ２Ｏを添加する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記方法が、
液体培地中及び／若しくは乾燥生成物として前記フラスチュールを提供すること、並びに／又は
エネルギー、化学的物質、及び／若しくは機械的波動を取り込むために前記フラスチュールを使用すること、
をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
エネルギー、化学的物質、及び／又は機械的波動を取り込むために前記フラスチュールを使用する工程において、前記フラスチュールが、赤外線の範囲内、可視の範囲内、及び／又は紫外線の範囲内の波長に対応するエネルギーを取り込み、
前記エネルギーの取り込みが、太陽電池及び／又はソーラーパネルの効率を高めるために使用される、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記フラスチュールを提供する前記工程が、前記フラスチュールを表面に堆積させる工程をさらに含む、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項８】
前記表面が、シリコン系太陽電池及び／又はソーラーパネルの最上面であり、前記フラスチュールが、入射光が前記太陽電池及び／又はソーラーパネルの活性層に到達する前に前記フラスチュールの層を通過するように堆積される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記フラスチュールを提供する前記工程が、前記フラスチュールを第２の材料と混合する工程をさらに含む、請求項５又は６に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の材料が、二酸化チタンであり、
前記方法が、色素増感太陽電池又はソーラーパネルの活性層に前記フラスチュールと二酸化チタンとの混合物を提供する工程をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
太陽電池及び／又はソーラーパネルにおける底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールの使用。
【請求項１２】
前記太陽電池及び／又はソーラーパネルが、シリコン系太陽電池及び／又はソーラーパネルである、請求項１１に記載の底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールの使用。
【請求項１３】
前記フラスチュールが、入射光が前記太陽電池及びソーラーパネルに到達する前に前記フラスチュールの層を通過するように、前記太陽電池及び／又は前記ソーラーパネルの最上部の層として提供される、請求項１２に記載の底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールの使用。
【請求項１４】
前記太陽電池又はソーラーパネルが、色素増感太陽電池又はソーラーパネルである、請求項１１に記載の底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールの使用。
【請求項１５】
前記フラスチュールが、二酸化チタンと混合され、前記色素増感太陽電池又はソーラーパネルの活性層の一部として提供される、請求項１４に記載の底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、工業用バイオフィルムプロセスから収穫された底生羽状珪藻（ｂｅｎｔｈｉｃ  ｐｅｎｎａｔｅ  ｄａｉａｔｏｍ）から抽出されたフラスチュール（ｆｒｕｓｔｕｌｅ）及び底生羽状珪藻から抽出されたそのようなフラスチュールの使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
珪藻は、淡水及び海洋環境の両方に存在する藻類の一種であり、二酸化ケイ素の含有量が高いフラスチュールを含む。フラスチュールは、種々の用途に使用することができるナノ多孔質二酸化ケイ素材料の源である。珪藻は、ケイ素のための予備だけではなく、その化石形態において、油、石炭、及びリンのための予備としても役立つ。さらに、珪藻は、我々が毎日呼吸する大量の酸素を生成する。
様々なタイプの珪藻の変種が存在し、それらは通常、サイズ及び／又は形状に加えて、水中のその生息環境によって分類される。
【０００３】
珪藻フラスチュールが種々の用途に使用されてきた多くの例が存在する。例えば、非特許文献１は、珪藻フラスチュールの光閉じ込め効果を太陽電池の電力変換効率を高めるためにどのように使用することができるかを示している。さらに、特許文献１は、珪藻フラスチュール及び金属コーティングの組成物を示している。特許文献２は、珪藻をベースとするナノ複合体を形成するための方法を記載している。さらに、非特許文献２は、珪藻からのフラスチュールがタンパク質吸収のためにどのように使用することができるかを記載している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１５／０３３８４０３号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２０１５／０３６７３２２号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ｃｈｅｎら、（Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｒｅｐｏｒｔｓ  ２０１５，ＤＯＩ：１０．１０３８／ｓｒｅｐ１  １９７７）
【非特許文献２】Ｌｉｍら、（Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．２０１５，２７，７６３，ＤＯＩ：１０．１００７／ｓ１０８１１−０１４−０３５６−９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
大量の高品質の珪藻フラスチュールを提供して、多くの様々な用途、例えば、太陽電池、バイオセンサ、複合材料、及び／又は遮音において、珪藻から抽出されたフラスチュールの使用を可能にする最新技術を改善する必要がある。
本発明の目的は、現在の技術水準を改善し、上記の問題を少なくとも軽減することである。この目的及び他の目的は、工業用バイオフィルムプロセスから収穫された底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュール及び底生羽状珪藻から抽出されたそのようなフラスチュールの使用によって達成される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、工業用バイオフィルムプロセスによって培養された底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールが、例えば、光閉じ込め特性によるエネルギー、化学物質、及び／又は機械的波動の取り込みなどの種々の用途に使用され得ることを認識した。例えば、フラスチュールは、フラスチュールの光閉じ込め特性により太陽電池の効率を高めるために使用することができる。工業用バイオフィルムプロセスでは、底生羽状珪藻は、水区画中の表面上で増殖され、前記底生羽状珪藻は、前記表面から収穫される。
【０００８】
本発明の第１の態様によれば、底生羽状珪藻からフラスチュールを抽出するための方法が提供される。本方法は、
工業用バイオフィルムプロセスにおいて底生羽状珪藻を培養する工程であって、前記工業用バイオフィルムプロセスにおいて、前記底生羽状珪藻が、含水区画中の少なくとも１つの表面上で増殖し、前記底生羽状珪藻が、前記少なくとも１つの表面上にバイオフィルムを形成する工程と、
前記少なくとも１つの表面から前記底生羽状珪藻を収穫する工程と、
前記底生羽状珪藻に含まれる有機バイオマスから前記フラスチュールを分離することによって前記フラスチュールを抽出する工程と、
を含む。
【０００９】
本発明は、工業用バイオフィルムプロセスが、特定の特性を有するフラスチュールを提供する所望の種の底生羽状珪藻を増殖及び収穫するための制御された方法を提供するという認識に基づいている。工業用バイオフィルムプロセスで底生羽状珪藻を培養することは、海洋環境及び／又は淡水湖からの底生羽状珪藻の収穫と比較して、このような底生羽状珪藻の収穫を容易にする。さらに、工業用バイオフィルムプロセスで培養された底生羽状珪藻の純度は、海洋環境及び／又は淡水湖からの底生羽状珪藻の純度よりも高い。底生羽状珪藻を培養するための工業用バイオフィルムプロセスは、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールの高品質を保証する。
【００１０】
珪藻、例えば、底生羽状珪藻が増殖する速度は、珪藻がゆっくりと増殖する第１の段階、珪藻が指数関数的に増殖する第２の段階、及び増殖が停滞又はほぼ停止した第３の段階の３段階に分けることができる。珪藻のどの段階であるかは、ある特定の集団の珪藻のサイズ又は濃度に依存する。工業用バイオフィルムプロセスのサイズは、第２の段階において珪藻を提供することを可能にし、したがって、底生羽状珪藻の最も速い増殖が達成され得る。１つの理論によれば、より小さな水区画中での珪藻の培養は、第１の段階においてのみ、又は主に第１の段階において珪藻を提供し得るので、珪藻の増殖はより遅くなる場合がある。
【００１１】
底生羽状珪藻は、他の珪藻よりも厚いフラスチュールを有し得ることにより、それらを他の珪藻からのフラスチュールよりもより耐久性があるものにする。言い換えれば、底生羽状珪藻は、他の珪藻よりも非常にケイ化されている。中心珪藻と比較して、羽状珪藻は、主に有性生殖の必要がないという事実のため、工業的に大規模に栽培することもより容易である。中心珪藻と比較して、羽状珪藻は、より速く増殖することにより、それらをスケールアップされた生産により適したものにする。底生羽状珪藻のフラスチュールは、漂泳性（浮遊生息）羽状珪藻及び中心珪藻よりもはるかに多い珪藻の約１５％〜３０％を構成し、これは、底生羽状珪藻からのフラスチュールを抽出プロセス下でより耐久性のあるものにする。言い換えれば、底生羽状珪藻のフラスチュールは、フラスチュールの厚さにより他のタイプの珪藻からのフラスチュールよりも、抽出プロセス中に割れたり壊れたりする可能性が低い。したがって、フラスチュールの構造は、それらの取り扱い又は使用下で保持され得る。
【００１２】
底生とは、特許請求された珪藻が、氷を含む水生の軟質及び硬質の底基質の上及び／又はその中に生息していることを意味することを理解されたい。例えば、底生羽状珪藻は、石の上、底部の沈降物中、又は水で覆われた他の表面上で増殖し得る。底生羽状珪藻は、浮遊生息珪藻ではない。さらに、羽状は、特許請求された珪藻が左右対称であることを意味することを理解すべきである。
【００１３】
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、工業用バイオフィルムプロセスは、水平バイオフィルムプロセスであり、すなわち、底生羽状珪藻が増殖する表面は、水平表面である。
【００１４】
「水平表面」という用語は、水平線に実質的に平行な面を含む表面を指しており、すなわち、表面は、水平な様式で主延長部を有することを理解すべきである。水平表面は、垂直表面に対して実質的に直交していてもよい。
【００１５】
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻は、培養中に水区画中の表面上にバイオフィルムを形成する。バイオフィルムは、例えば、スチールバイオフィルムであってもよい。追加的又は代替的に底生羽状珪藻によって形成されたバイオフィルムは、循環する水平表面の最上部で栽培することができる。
【００１６】
本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、底生羽状珪藻は、正方形又は矩形表面上で培養される。表面は、例えば、１＊１ｍ（すなわち、１ｍ＊１ｍ、若しくは１ｍ２）、又は少なくとも１ｍ２であり得る。
【００１７】
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻が培養される表面の幅は、少なくとも０．５ｍ、又は０．７５ｍ、又は１ｍ、又は１．５ｍであり得る。本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻が培養される表面の幅は、３ｍ以下、又は２ｍ、又は１．５であり得る。言い方を変えれば、底生羽状珪藻が培養されている表面の幅は、０．５〜３ｍ、又は０．７５〜２ｍ、又は１〜２ｍの間隔内にある。
【００１８】
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻が培養される表面の長さは、少なくとも０．５ｍ、又は１ｍ、又は２ｍ、又は３ｍ、又は５ｍである。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻が培養される表面の長さは、１０ｍ以下、又は８ｍ、又は７ｍ、又は６ｍ、又は５である。言い方を変えれば、底生羽状珪藻が培養される表面の長さは、０．５〜１０ｍ、又は１〜７ｍ、又は１〜６ｍの間隔内にあり得る。これにより、表面の望ましいサイズが提供される。
【００１９】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻が培養されているいくつかの表面（ｓｕｒｆａｃｅ）は、底生羽状珪藻が水区画内の様々なレベルで培養されるように互いに積み重ねられることができる。このようにして、底生羽状珪藻を培養するために利用できる表面積は、同じ水区画で増加する。
【００２０】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、工業用バイオフィルムプロセスにおいては、互いに、上部（ｔｏｐ）に積み重ねられ得るか、又は並んで配置され得るいくつかの含水区画を含む。
【００２１】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、より大きな表面が達成されるように、いくつかの表面を互いに接続してもよい。
【００２２】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻が培養される表面は、正方形又は矩形以外の任意の他の幾何学的形態であってもよい。それは、例えば三角形又は円形であってもよい。追加的又は代替的に底生羽状珪藻が培養されている表面は、星型の形態であってもよい。
【００２３】
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、含水区画は、プールである。言い換えれば、本方法は、底生羽状珪藻をプール又はたらいで培養する工程を含む。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、前記プールは、水の深さが少なくとも０．２ｍ、又は少なくとも０．３ｍ、又は少なくとも０．５ｍ、又は少なくとも１ｍの浅いプールである。追加的又は代替的に、前記プールの水の深さは、２ｍ以下、又は１ｍ以下、又は０．５ｍ以下である。例えば、水の深さは、０．２〜２ｍ、又は０．３〜１ｍであってもよい。
【００２４】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻の培養のための表面が配置される水区画は、少なくとも２Ｌの水、又は５Ｌの水、又は１０Ｌの水、又は少なくとも２０Ｌの水、又は少なくとも３０Ｌの水を含んでもよい。
【００２５】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、フラスチュールは、底生羽状珪藻が工業用バイオフィルムプロセスから収穫された後に、底生羽状珪藻の有機バイオマスから抽出される。言い換えれば、底生羽状珪藻は、培養された表面から収穫され、その後、有機バイオマスがフラスチュールから除去される。言い方を変えれば、底生羽状珪藻のフラスチュール及び有機バイオマスは、底生羽状珪藻が培養された表面から、それらが収穫された後に分離される。
【００２６】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、焼成プロセスを介してフラスチュールを抽出することができる。そのようなプロセスでは、珪藻の有機バイオマスを燃焼して、フラスチュールを残すまで、底生羽状珪藻が加熱されている。追加的又は代替的に、有機バイオマスは、過酸化水素の使用によって除去され得る。
【００２７】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、焼成プロセスの温度は、４５０℃以下である。この温度未満の温度に保持すると、フラスチュールのエッチングが妨げられ得る。言い換えれば、温度を４５０℃未満に保持することにより、フラスチュールの厚さ及び／又は構造を保持することが可能になる。
【００２８】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、工業用バイオフィルムプロセスは、水区画に提供される底生羽状珪藻を含む。その後、水区画には栄養価の高い水が提供され得る。言い換えれば、本方法は、栄養価の高い水を含む含水区画において、底生羽状珪藻を培養する工程を含み得る。栄養価の高い水は、底生羽状珪藻が水区画中に提供された表面上で増殖することを可能にする。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻は、所定の時間後に収穫される。
【００２９】
前記時間がどのくらいの長さかは、光強度などのいくつかのパラメータに依存する。
【００３０】
栄養価の高い水という用語は、本明細書では、主に窒素（Ｎ）を含む水、例えばＮＯ３の形態で添加された水、及びリン（Ｐ）を含む水、例えばＰＯ４の形態で添加された水として理解されたい。
【００３１】
栄養価の高い水の窒素（Ｎ）の濃度は、０．０１〜５００ｇ／ｍ３、又は好ましくは２５〜２５０ｇ／ｍ３である。リン（Ｐ）の濃度は、０．０１〜１００ｇ／ｍ３又は２〜２０ｇ／ｍ３である。窒素及び／又はリンは、生体利用可能な形態で水に溶解される。窒素及びリンの量は、珪藻の生産性に影響を及ぼし、それによって工業用バイオフィルムプロセスの効率に影響を及ぼす可能性がある。
【００３２】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、栄養価の高い水は、養魚場から受け取ってもよい。追加的又は代替的に、栄養価の高い水は、例えば、食品産業、バイオマス関連産業、又は家庭からの廃水（ｗａｓｔｅ  ｗａｔｅｒ）から達成されてもよい。追加的又は代替的に、栄養価の高い水は、藻類の増殖に必要な窒素及びリン、並びに他の栄養素を海水又は淡水に添加することによって達成されてもよい。
【００３３】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、本方法は、前記含水区画中の水中のケイ素（Ｓｉ）の濃度が、０．０１〜１００ｇ／ｍ３の範囲になるように、前記含水区画中の水にケイ素化合物、例えばＮａ２ＳｉＯ３・５Ｈ２Ｏ又はＮａ２ＳｉＯ３・９Ｈ２Ｏを添加する工程をさらに含む。より好ましくは、含水区画中の水中のケイ素（Ｓｉ）の濃度は、１．５〜１５ｇ／ｍ３である。これらの化合物が水に溶解すると、ケイ酸Ｓｉ（ＯＨ）４が形成される。ケイ素の添加量は、フラスチュールの厚さに影響を及ぼす。ケイ素化合物が多すぎると、酸化ケイ素が沈殿する場合がある。酸化ケイ素の沈殿は、抽出されたフラスチュールの純度を低下させる場合がある。
【００３４】
本発明の少なくとも１つの実施形態によれば、窒素とリンとケイ素との比は、１６：１：１５である。
【００３５】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、使用される底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、新鮮な底生羽状珪藻から抽出される。これは、フラスチュールが化石フラスチュールではないことを意味する。新鮮な底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、化石フラスチュールよりも高い多孔率を有する。さらに、新鮮な底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、化石フラスチュールよりも純度が高い。
【００３６】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出された前記フラスチュールが、液体培地中及び／又は乾燥生成物として提供される、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールの使用。言い換えれば、前記方法は、液体培地中及び／又は乾燥生成物として前記フラスチュールを提供する工程を含む。
【００３７】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、液体培地中に提供される。底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、例えば、溶液として、懸濁液として、分散液として、及び／又はゲルとして提供することができる。
【００３８】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、液体培地は、種々のタイプの溶媒、例えば、水であってもよい。
【００３９】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、１つ以上の追加の物質を、底生羽状珪藻が提供されている液体培地に添加することができる。そのような物質は、例えばポリマーであってもよい。
【００４０】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、乾燥生成物として提供される。そのような乾燥生成物の例は、粉末及び／又はエアロゲルである。
【００４１】
エアロゲルは、液体培地が液体から気体に変化するゲルである。
【００４２】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、乾燥生成物として提供されるような底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールが別の材料と混合される複合体において使用することができる。そのような材料の例は、例えば、ポリマー及び／又は金属であり得る。本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、前記複合体は、太陽電池又はソーラーパネルの最上部に提供されてもよい。ここで「複合体」という用語は、複合材料、すなわち、物理的又は化学的特性が異なる２つ以上の構成材料から作製され、組み合わされたときに個々の構成要素と異なる特性を有する材料を生成する材料を指すことが理解され得る。
【００４３】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、液体培地中に提供される底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、コーティング法を使用して表面上に堆積される。少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、液体培地は、前記フラスチュールを含むポリマー溶液である。
【００４４】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、使用されるコーティング法は、ドクターブレーディング、スピンコーティング、ローラーコーティング、スクリーン印刷、スプレーコーティング、及び浸漬コーティングを含むが、これらに限定されないリストから選択される。
【００４５】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、液体培地中に提供される底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、単層として、又は上述した他のコーティング法を用いて互いの最上部のいくつかの層として提供され得る。層の数は、用途に依存し得る。
【００４６】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、液体培地中に提供される底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、１μｍ〜１０００μｍ、又はより好ましくは１μｍ〜１００μｍの範囲の厚さを有する層に提供することができる。
【００４７】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、エネルギー、化学的物質、及び／又は機械的波動の取り込みに使用される。言い換えれば、本方法は、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールを使用する工程をさらに含み、エネルギー、化学的物質、及び／又は機械的波動の取り込みに使用される。
【００４８】
「エネルギー、化学的物質、及び／又は機械的波動の取り込み」とは、フラスチュールがエネルギー、化学的物質、及び／又は機械的波動を閉じ込め、又は捕捉し、又は吸収することを意味することを理解されたい。例えば、エネルギーの取り込みは、例えば、そのようなフラスチュールを使用しない場合に比べて吸光度を高める光の閉じ込めであってもよい。さらに、エネルギー、化学的物質、及び／又は機械的波動は、フラスチュールを通じて輸送され、又は導かれ得ることが理解されたい。
【００４９】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、エネルギー、化学的物質、及び／又は機械的波動の取り込みは、多くの用途において有用な底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールを作製する。
【００５０】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、エネルギーの取り込みは、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールから放出することができる。本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、エネルギーの取り込み及び放出能力によりエネルギー貯蔵用途に使用することができる。
【００５１】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、エネルギーは、放射線（ｒａｄｉａｔｉｏｎ）である。放射線は、熱及び／又は光であってもよい。光は、赤外線の範囲、可視の範囲、及び／又は紫外線の範囲の波長を含み得る。本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、化学的物質は、例えば、水及び／又はタンパク質である。
【００５２】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、機械的波動は、音波である。
【００５３】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、赤外線の範囲内、可視の範囲内、及び／又は紫外線の範囲内の波長に対応するエネルギーを閉じ込め、前記エネルギーの取り込みは、太陽電池の効率を高めるために使用される。言い換えれば、本方法は、赤外線の範囲内、可視の範囲内、及び／又は紫外線の範囲内のエネルギーの取り込みのために底生羽状珪藻から抽出された前記フラスチュールを使用する工程を含み、前記エネルギーの取り込みは、太陽電池の効率を高めるために使用される。
【００５４】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、フラスチュールは、光のスペクトル特性が変化するように取り込んだ光を操作し得る。言い換えると、フラスチュールは、捕捉された又は閉じ込められた光の波長を変化させ得る。
【００５５】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、前記フラスチュールの漏斗状構造は、光のスペクトル特性を操作し得る。
【００５６】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、ナノ多孔質二酸化ケイ素、すなわちシリカのいくつかの層によって構築される。例えば、層の数は、２層、又は３層、又は４層であってもよい。ナノ多孔質とは、二酸化ケイ素層が、１０〜５００ｎｍの範囲、又は２０〜３００ｎｍの範囲、又は３０〜２００ｎｍの範囲の直径を有する細孔を含むことを意味する。
【００５７】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、フラスチュールの異なる層の細孔は、異なるサイズを有してもよい。
【００５８】
典型的には、最上層は、最大の細孔を含むのに対して、最下層は、最小の細孔を含む。異なる層の細孔のサイズは、典型的には、最上層から始まり、層を通じて最下層まで移動する層ごとに減少し得る。
【００５９】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、フラスチュール又はフラスチュールの層が厚いほど、フラスチュール内により長い細孔が提供される。細孔が長いほど、例えば、光の取り込みは良好になる。底生羽状珪藻の厚いフラスチュールは、それらを太陽電池用途にとって有望にする。
【００６０】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、フラスチュールの異なる層の細孔は、光の効率的な取り込みを可能にし、光の強度を高める漏斗状構造を形成する。この漏斗状構造は、焼成温度を４５０℃未満に保持ことによって保持される構造のうちの１つであり得ることが理解されたい。
【００６１】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールの細孔に反映される光を取り込む。言い換えれば、フラスチュールは、それ自体が以前に反映された光の取り込みに使用されてもよい。
【００６２】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻のフラスチュールは、漂泳性羽状珪藻のフラスチュールよりも厚い。これは、浮遊生息珪藻からのフラスチュールによってよりも底生羽状珪藻のフラスチュールによって行われる場合に光の取り込みがより大きくなり得ることを意味する。さらに、底生羽状珪藻のフラスチュールは、中心珪藻のフラスチュールよりも厚い。
【００６３】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、ソーラーパネルの最上部の層として提供される。太陽電池は、シリコン太陽電池、色素増感太陽電池、薄膜太陽電池、ポリマー系太陽電池を含むがこれに限定されないリストから選択することができる。本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、活性層中の太陽電池の内部に提供され得る。
【００６４】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、フラスチュールは、入射光が前記太陽電池及び／若しくはソーラーパネルに到達する前に前記フラスチュールの層を通過するように、且つ／又は入射光が前記フラスチュールの層によって前記太陽電池及び／若しくはソーラーパネルに向かって導かれるように前記太陽電池若しくは前記ソーラーパネルの最上部の層として提供される。
【００６５】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、太陽電池及び／又はソーラーパネルは、シリコン系太陽電池及び／又はソーラーパネルである。シリコン系太陽電池は、活性層がケイ素を含む、すなわちケイ素が光吸収材料である太陽電池であることを理解されたい。同様に、シリコン系ソーラーパネルは、活性層がケイ素を含むソーラーパネルである。言い換えれば、本方法は、シリコン系太陽電池及び／又はソーラーパネルの最上部に前記フラスチュールを堆積させる工程を含む。
【００６６】
言い換えれば、本方法は、シリコン系太陽電池の最上部に底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールを堆積させる工程を含み、前記フラスチュールは、入射光が前記太陽電池及びソーラーパネルに到達する前に前記フラスチュールの層を通過するように堆積される。
【００６７】
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、シリコン系太陽電池及び／又はソーラーパネルは、結晶シリコン、例えば、単結晶シリコン又は多結晶シリコンを含む。
【００６８】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、太陽電池は、単接合太陽電池又は多接合太陽電池であってもよい。
【００６９】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、フラスチュールは、太陽電池又はソーラーパネルの最上部の単層又はいくつかの層として提供される。
【００７０】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、単層は、表面を部分的又は完全に覆う。
【００７１】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、前記シリコン系太陽電池又はソーラーパネルの表面の２０％以下、又は１５％以下、又は１０％以下を覆う。代替的に又は追加的に、フラスチュールは、前記シリコン系太陽電池又はソーラーパネルの表面の少なくとも２％、又は少なくとも３％、又は少なくとも５％を覆う。例えば、フラスチュールは、太陽電池又はソーラーパネルの表面の２〜２０％、又は３〜１０％を覆ってもよい。
【００７２】
代替的な実施形態によれば、フラスチュールは、前記シリコン系太陽電池又はソーラーパネルの表面の最大１００％を覆ってもよく、例えば、それらは、シリコン系太陽電池の表面の少なくとも５０％、又は少なくとも６０％、又は少なくとも７０％、又は少なくとも８０％、又は少なくとも９０％を覆ってもよい。例えば、フラスチュールは、印刷技術、例えばインクジェット印刷、３Ｄ印刷、及び／又はバイオプリンティングによって提供されてもよく、これらは、より高い表面被覆率においてさえ互いに覆わないようにフラスチュールを提供し得る。
【００７３】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、フラスチュールの細孔の漏斗状構造は、光を効果的に捕捉し、それを太陽電池又はソーラーパネルの表面に向かって導き、それによって太陽電池又はソーラーパネルの効率を増大させる。
【００７４】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、前記フラスチュールは、第２の材料と混合される。第２の材料は、例えば二酸化チタンであってもよい。
【００７５】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、太陽電池又はソーラーパネルは、色素増感太陽電池又はソーラーパネルである。
【００７６】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、フラスチュールは、活性層の一部として提供され、例えば、前記色素増感太陽電池又はソーラーパネルの二酸化チタンと混合される。
【００７７】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、太陽電池の最上部に提供された層は、反射防止層として働き、したがって、底生羽状珪藻の層のない太陽電池と比較して、太陽電池によってより多くの光を電気に変換することができる。
【００７８】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、太陽電池の活性層に提供される。活性層は、太陽電池の光吸収層であってもよい。活性層は、例えば、半導体ポリマー、半導体小分子、及び／又は色素分子を含むことができる。
【００７９】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、音波である機械的波動を取り込み、音波の吸収が遮音に使用される。
【００８０】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、例えば建物、例えば壁、天井、又は床における遮音に使用することができる。
【００８１】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、化学的物質を取り込み、前記化学的物質の吸収は、バイオセンサに使用することができる。
【００８２】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、化学的物質は、例えば、水及び／又はタンパク質であり得る。
【００８３】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、吸収された化学的物質は、底生羽状珪藻から抽出された前記フラスチュールによって制御された様式で放出される。
【００８４】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、制御された放出とは、底生羽状珪藻によって取り込まれた化学的物質、例えば、水及び／又はタンパク質が放出されることを意味する。
【００８５】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻質から抽出されたフラスチュールは、断熱のために使用される。
【００８６】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、エアロゲルとして提供される。エアロゲルは、底生羽状珪藻の多孔質層を形成する。この層は、層内の空気によって熱を伝導しないので、この層は断熱材として使用することができる。本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、エアロゲルによって形成された断熱材は、通常は他の断熱層よりも薄い。
【００８７】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、乾燥粉末として提供され、前記乾燥粉末は、複合材料を形成する第２の材料と混合される。
【００８８】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、複合材料は、軽量製品に使用される。軽量製品は、高い強度対重量比によって達成され得る。
【００８９】
本発明の第２の態様によれば、太陽電池及び／又はソーラーパネル中の底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールの使用が提供される。
【００９０】
本発明のこの第２の態様の効果及び特徴は、本発明の概念の第１の態様に関連して上記のものと大いに類似している。本発明の第１の態様に関して述べた実施形態は、本発明の第２の態様と大いに互換性がある。
【００９１】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、前記フラスチュールは、本発明の第１の態様により記載される方法に従って底生羽状珪藻から抽出され得、前記底生羽状珪藻は、上記のような方法に従って培養される。
【００９２】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、前記太陽電池及び／又はソーラーパネルは、シリコン系太陽電池及び／又はソーラーパネルである。
【００９３】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、前記フラスチュールは、入射光が前記太陽電池及びソーラーパネルに到達する前に前記フラスチュールの層を通過するように、前記太陽電池及び／又は前記ソーラーパネルの最上部の層として提供される。
【００９４】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、太陽電池又はソーラーパネルは、色素増感太陽電池又はソーラーパネルである。
【００９５】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、フラスチュールは、二酸化チタンと混合され、前記色素増感太陽電池又はソーラーパネルの活性層の一部として提供される。
【００９６】
本発明の代替的な態様によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールが提供される。底生羽状珪藻は、前記底生羽状珪藻が水区画中の表面上で増殖され、前記底生羽状珪藻が前記表面から収穫される工業用バイオフィルムプロセスによって培養されてきた。本発明のこの代替的な態様の効果及び特徴は、本発明の概念の第１及び第２の態様に関連して上記のものと大いに類似している。本発明の第１及び第２の態様に関連して述べた実施形態は、本発明のこの代替的な態様と大いに互換性がある。
【００９７】
少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、種々の用途において使用される。
【００９８】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、液体培地中及び／又は乾燥生成物として提供される。
【００９９】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、液体培地中に提供される底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、コーティング法を使用して表面上に堆積される。
【０１００】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、エネルギー、化学的物質、及び／又は機械的波動を吸収するために使用される。
【０１０１】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、赤外線の範囲内、可視の範囲内、及び／又は紫外線の範囲内の波長に対応するエネルギーを吸収し、
前記エネルギー吸収は、太陽電池の効率を高めるために使用される。
【０１０２】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、音波である機械的波動を吸収し、音波の吸収が遮音に使用される。
【０１０３】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、化学的物質を吸収し、前記化学的物質の吸収は、バイオセンサに使用することができる。
【０１０４】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、吸収された化学的物質は、底生羽状珪藻から抽出された前記フラスチュールによって制御された様式で放出される。
【０１０５】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、断熱のために使用される。
【０１０６】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、乾燥粉末として提供され、前記乾燥粉末は、複合材料を形成する第２の材料と混合される。一般に、特許請求の範囲で使用される全ての用語は、本明細書で明示的に定義されない限り、技術分野における通常の意味に従って解釈されるべきである。「ａ／ａｎ／ｔｈｅ、要素、装置、構成要素、手段、工程など」に対する全ての言及は、他に明示的に述べられていない限り、前記要素、装置、構成要素、手段、工程などのうちの少なくとも１つの例を参照するものとして、明らかに解釈されるべきである。
【０１０７】
本発明の上記の目的、並びに追加の目的、特徴、及び利点は、本発明の好ましい実施形態の以下の説明及び非限定的な詳細な説明を添付の図面と併せて参照することにより、より完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１ａ】本発明の少なくとも１つの実施形態による底生羽状珪藻の顕微鏡写真である。
【図１ｂ】本発明の少なくとも１つの実施形態による底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールのＳＥＭ画像である。
【図２】本発明の少なくとも１つの実施形態による底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールでコーティングされた表面の断面図である。
【図３】本発明の少なくとも１つの実施形態による底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールを含有する複合体の断面図である。
【０１０９】
【図４】本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態による底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールの概略図及び断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０１１０】
図面の詳細な説明
本発明の詳細な説明では、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールの実施形態及びその使用が議論される。このことは決して本発明の範囲を限定するものではなく、他の状況、例えば、添付の図面に示された実施形態よりも底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールの他のタイプ又は変異体にも適用可能であることに留意すべきである。さらに、本発明の実施形態に関連して言及された特定の構成要素は、本発明の他の実施形態と共にこれらの構成要素を有利に使用することができないことを意味するものではない。
【０１１１】
本発明による底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、いくつかの用途に有利に使用することができる。工業用バイオフィルムプロセスは、所望の種の底生羽状珪藻を増殖させ収穫するための制御された方法を提供し、そこからフラスチュールが抽出される。
【０１１２】
図１ａは、工業用バイオフィルムプロセスによって培養された底生羽状珪藻を示す。底生羽状珪藻は、水区画中の表面上で増殖され、底生羽状珪藻は、前記表面から収穫される。前記底生羽状珪藻は、液体培地中及び／又は乾燥生成物として提供される。
【０１１３】
図１ｂは、前記底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールを示す。本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、エネルギー、化学的物質、及び／又は機械的波動の取り込みに使用される。
【０１１４】
図２は、液体培地中に提供され、コーティング法を使用することによって表面２２０上に堆積された底生羽状珪藻２１０から抽出されたフラスチュールの断面図を示す。
【０１１５】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻２１０から抽出されたフラスチュールは、液体培地中に提供された。底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールは、ドクターブレーディング、スピンコーティング、ローラーコーティング、スクリーン印刷、スプレーコーティング、及び浸漬コーティングを含むが、これらに限定されないリストから選択されるコーティング法によって表面２２０上に堆積される。
【０１１６】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、表面２２０上に堆積される底生羽状珪藻２１０から抽出されたこのようなフラスチュールは、赤外線の範囲内、可視の範囲内、及び／又は紫外線の範囲内の波長に対応するエネルギーの取り込みに使用され得る。これは、例えば、太陽電池の効率を高めるために使用され得る。
【０１１７】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、表面２２０上に堆積される底生羽状珪藻２１０から抽出されるこのようなフラスチュールは、音波である機械的波動の吸収のために使用され、音波の吸収が遮音に使用される。
【０１１８】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、底生羽状珪藻２１０から抽出されたこのようなフラスチュールは、化学的物質２２０の取り込みに使用され、前記化学的物質の吸収は、バイオセンサに使用することができる。
【０１１９】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、取り込んだ化学物質は、底生羽状珪藻から抽出された前記フラスチュールによって制御された様式で放出される。
【０１２０】
本発明の少なくとも１つの例示的な実施形態によれば、表面２２０上に堆積される底生羽状珪藻２１０から抽出されたこのようなフラスチュールは、断熱のために使用される。
【０１２１】
図３は、乾燥粉末として提供される底生羽状珪藻３１０から抽出されたフラスチュールが、複合材料３２０を形成する第２の材料と混合されている複合材料３００を示している。
【０１２２】
当業者は、添付の特許請求の範囲に規定される本発明の範囲から逸脱することなく、本明細書に記載の実施形態の多くの変更が可能であることを認識する。
【０１２３】
図４は、底生羽状珪藻４００から抽出されたフラスチュールの断面図を示す。フラスチュールは、いくつかの層を含み、図４では３層である。異なる層は、異なるサイズの細孔４１０、４２０、４３０を含む。ここで、最下層は、より小さい細孔４３０を含むのに対して、最上層は、最大の細孔４１０を含む。中間層は、最下層及び最上層の細孔４１０と４３０との間にあるサイズの細孔４２０を含む。細孔４１０、４２０、４３０は、エネルギー（例えば、光）、機械的波動、及び／又は化学物質を取り込むために使用され得る漏斗状構造を形成する。フラスチュール４００又は異なる層の厚さは、細孔のサイズを画定する。
【実施例】
【０１２４】
実施例１  太陽電池への応用
方法：
全ての作用電極にＴＥＣ１５ガラスを使用した。全ての電極を同一の条件及び設定下でスクリーン印刷及び焼結した。
【０１２５】
１：５０（フラスチュール：二酸化チタン）の比率を底生羽状珪藻からのフラスチュールを含有するものと、化石珪藻からのフラスチュールを含有するものとの両方の全ての混合セルで使用した。
【０１２６】
Ｄ３５を色素及び全てのセル用の電解質（溶媒としてＭＰＮ）として使用したイオン性液体を含有する標準ヨウ化物電解質として使用した。入射光子対電流効率（ＩＰＣＥ）測定を３５０〜８００ｎｍで行い、シリーズごとに３つのセルを測定した。
【０１２７】
結果：
入射光子対電流効率（ＩＰＣＥ）測定によれば、二酸化チタンと混合された底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールを有する色素増感太陽電池は、二酸化チタンのみを有する基準色素増感太陽電池よりも良好に機能する。二酸化チタンと混合された化石珪藻からのフラスチュールを有する太陽電池は、基準色素増感太陽電池と同様に機能する。
【０１２８】
平均して、基準色素増感太陽電池に対して、底生羽状珪藻から抽出されたフラスチュールを有する太陽電池は、約６０％良好に機能し、化石珪藻からのフラスチュールを有する太陽電池は、基準色素増感太陽電池よりも９％良好に機能する。
【０１２９】
実施例２  太陽電池応用
方法
商用太陽電池（ＢＰソーラー０．４４６Ｗ多結晶光起電ソーラーパネル）を全ての試験に使用した。太陽電池の性能は、基準として「受け取ったままの状態で」測定した。安定した単層コーティングを達成するために、セル表面をプラズマ洗浄（酸素プラズマ）し、気相堆積（（３−アミノプロピル）トリエトキシシラン、ＡＰＴＥＳ）を介して７０℃でアミノ−シラン単層で処理した。ソーラーパネルに関する全ての堆積試験は、同じバッチのＮＳＦＤ粉末（バッチ３Ｃ）を用いて実行した。０．０６ｇの焼成した粉末を秤量し、それをｍｉｌｌｉＱ水中の３０ｍＬの１重量％のＴｒｉｔｏｎＸ１００溶液に分散させることにより、０．２重量％のＮＳＦＤ分散液を調製した。これを一晩磁気撹拌下に置いた。その後、分散液を２．５ｋｒｐｍ；（１４６７ｇ）を２分間遠心分離し、上清を新鮮なｍｉｌｌｉＱ水と交換した。このプロセスを繰り返し、最終的なｍｉｌｌｉＱ分散液をＤｉｓｐ．Ａと表示した。Ｄｉｓｐ．Ａのアリコートを０．０１重量％に希釈した（Ｄｉｓｐ．Ｂ）。ＮＳＦＤ粉末の別の分散液を濃度０．１重量％のエタノールで調製した（Ｄｉｓｐ．Ｃ）。太陽電池表面を５ｍＬの分散液を添加することによってコーティングして、表面全体を覆い、２時間沈降させた。その後、分散液を排出し、表面を溶媒ですすいだ。太陽電池を５０℃で乾燥させた。乾燥粉末のあらゆる残留パッチを圧縮されたＮ２流のジェットで除去した。これは、コーティングのために使用される分散液に依存する粒子密度を有する分散液の単層をもたらした。対照試料として、太陽電池をプラズマ洗浄し、ＡＰＴＥＳ単層で処理し、次いで純粋な溶媒をＮＳＦＤ分散液の代わりに使用し、続いてオーブン乾燥した。セル４、セル６、及びセル８の顕微鏡写真画像の画像解析から、本発明者らは、分散コーティングが７．８％の被覆率を有し、中間コーティングが３１．１％の被覆率を有し、高密度コーティングが７９．４％の被覆率を有することを見出した。
【０１３０】
要約
要約すると、最小分散コーティングでコーティングされたセルのｌ−Ｖデータは、同じ入力光パワー下で測定した場合、コーティング前の出力パワーと比較すると、コーティング後に３．７％の出力パワーの改善を示した。ＮＳＦＤ粒子は、表面積の約７．８％を覆っていた。より高密度のコーティングは、前後のコーティング性能を比較すると、出力パワーにおいて無視できる程度の改善を示した（中間の場合０．３％及び高密度の場合−０．７％）。ランプ放射照度である入力パワーは等しくなるように調整されていたので、出力パワーのこの差は、セルの性能効率の差に対応する。
【図１ａ】
2019518457.tif 000003
【図１ｂ】
2019518457.tif 000004
【図２】
2019518457.tif 000005
【図３】
2019518457.tif 000006
【図４】
2019518457.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月6日(2019.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底生羽状珪藻からフラスチュールを得る方法であって、
バイオフィルムプロセスで底生羽状珪藻を培養する工程であって、前記バイオフィルムプロセスにおいて前記底生羽状珪藻が含水区画中の少なくとも１つの表面上で増殖していることを特徴とし、且つ前記底生羽状珪藻が前記少なくとも１つの表面上にバイオフィルムを形成していることを特徴とする、工程と、
前記少なくとも１つの表面から前記底生羽状珪藻を収穫する工程であって、前記底生羽状珪藻が指数関数的に増殖する段階にある、工程と、
前記底生羽状珪藻に含まれる有機バイオマスから前記フラスチュールを分離することによって、収穫された前記底生羽状珪藻からフラスチュールを抽出する工程と
を備えている方法。
【請求項２】
前記含水区画がプールであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記含水区画が、０．０１〜５００ｇ／ｍ３の窒素及び／又は０．０１〜１００ｇ／ｃｍ３のリンの濃度を有する栄養価の高い水を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記方法が、前記含水区画中の水中の酸化ケイ素の濃度が０．０１〜１００ｇ／ｃｍ３の範囲になるように、前記含水区画中の水にケイ素化合物、例えばＮａ２ＳｉＯ３・５Ｈ２Ｏ又はＮａ２ＳｉＯ３・９Ｈ２Ｏを添加する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記培養する工程が、廃水で実施されることを特徴とする請求項３又は４に記載の方法。
【請求項６】
前記水が、養魚場、食品産業、バイオマス関連産業、および／または家庭からの廃水から受け取ることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記含水区画は、水の深さが０．５ｍ以下の浅いプールであることを特徴とする請求項２〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
いくつかの含水区画が、互いの上部に積み重ねられて配置されることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記少なくとも一つの表面が水平表面であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
太陽電池及び／又はソーラーパネルの効率を高めるための、請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法に従って得られたフラスチュールの使用。
【請求項１１】
請求項１〜９のいずれか一項に記載の方法に従って得られたフラスチュールを含む、紫外線及び／又は可視光を吸収するための、懸濁液又はゲル。
【国際調査報告】
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2019518457.tif 000009
2019518457.tif 000010
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