(57)【要約】  小さなガラス球（１０）の内部表面上に形成された多層光起電デバイス（１１）は、球の内部に固定された、センサ、通信、及びデータ処理手段用の持続可能な電力を供給する。球は、発射可能な小型モートが、インテリジェンス、防衛、セキュリティ、及び多くの他の民間用途で使用されることを可能にするために、透明ゴム状カバー（２１）でカプセル化される。
2007514301.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の層を含む光起電素子と、
少なくとも一部が湾曲形状を有する被覆部と
を備える光起電デバイス。
【請求項２】
前記光起電素子の各層は、異なる化学組成を有する請求項１に記載の光起電デバイス。
【請求項３】
前記光起電素子の１つ又は複数の層は、前記被覆部内に形成される請求項１又は２に記載の光起電デバイス。
【請求項４】
前記光起電素子の１つ又は複数の層は、前記被覆部上に形成される請求項１〜３のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
【請求項５】
前記被覆部は、前記デバイスを収容するドームを形成する請求項１〜４のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
【請求項６】
前記ドームはほぼ半球状である請求項５に記載の光起電デバイス。
【請求項７】
前記ドームは、該ドームの土台を形成する基材上に取り付けられる請求項５又は６に記載の光起電デバイス。
【請求項８】
前記被覆部は、前記デバイスを実質的にカプセル化する請求項１〜３のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
【請求項９】
前記被覆部は、球形状を有する請求項８に記載の光起電デバイス。
【請求項１０】
前記被覆部は、多面体の形状を有する請求項８に記載の光起電デバイス。
【請求項１１】
前記光起電素子は、前記多面体の一面上に形成される請求項１０に記載の光起電デバイス。
【請求項１２】
前記被覆部内に取り付けられ且つ前記光起電素子に電子的に接続される電子装置をさらに備え、
前記光起電素子は、前記電子装置に電力を供給するように構成される請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
【請求項１３】
前記電子装置は、信号を遠隔ロケーションに送信する送信機を含む請求項１２に記載の光起電デバイス。
【請求項１４】
前記電子装置は、信号を他の光起電デバイスに送信する送信機を含む請求項１２に記載の光起電デバイス。
【請求項１５】
前記送信機に接続されるアンテナをさらに備え、該アンテナは、前記被覆部の伝導性領域によって形成される請求項１３又は１４に記載の光起電デバイス。
【請求項１６】
前記送信機に接続されるアンテナをさらに備え、該アンテナは、前記光起電素子に隣接する伝導性層によって形成される請求項１３又は１４に記載の光起電デバイス。
【請求項１７】
前記送信機に接続されるアンテナをさらに備え、該アンテナは、前記被覆部から外に延びる伝導性部材を含む請求項１２又は１３に記載の光起電デバイス。
【請求項１８】
エネルギー貯蔵デバイスをさらに備える請求項１２〜１７のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
【請求項１９】
前記エネルギー貯蔵デバイスは、前記光起電素子の前記層に近接して形成された薄層の形態を有する請求項１８に記載の光起電デバイス。
【請求項２０】
センサをさらに備える請求項１２〜１９のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
【請求項２１】
前記センサは、前記被覆部の外に延びる請求項２０に記載の光起電デバイス。
【請求項２２】
個別のモジュールの形態を有する請求項１２〜２１のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
【請求項２３】
周辺環境に関する情報を提供するように構成されたモートの形態を有する請求項２２に記載の光起電デバイス。
【請求項２４】
弾性カバーに包まれた請求項２３に記載の光起電デバイス。
【請求項２５】
空気力学的な外形を有する請求項２３又は２４に記載の光起電デバイス。
【請求項２６】
前記デバイスを指向させる手段をさらに備える請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
【請求項２７】
前記指向させる手段は、前記デバイスの所定の重心を含む請求項２６に記載の光起電デバイス。
【請求項２８】
前記指向させる手段は、前記デバイスの外に突き出る突出部を含む請求項２６又は２７に記載の光起電デバイス。
【請求項２９】
前記指向させる手段は、前記デバイスの外側表面上に接着部分を含む請求項２６〜２８のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
【請求項３０】
基材上に取り付けられ、該基材に電気的に接続される請求項１〜１１のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
【請求項３１】
前記被覆部を通って前記デバイスの導電性層へ向かうチャネルと、
該導電性層を前記基材に接続する導体と
を備える請求項３０に記載の光起電デバイス。
【請求項３２】
前記チャネルは、導電材料でライニングされる請求項３１に記載の光起電デバイス。
【請求項３３】
前記基材は、導体の格子を含み、前記光起電デバイスは、前記格子に電気的に接続される請求項２９〜３１のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
【請求項３４】
前記基材は、窪みを含み、前記光起電デバイスは、前記窪み内に取り付けられる請求項３０〜３３のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
【請求項３５】
前記基材は、該基材上に入射する光を前記デバイスの方に反射する反射手段を備える請求項３０〜３４のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
【請求項３６】
前記光起電素子は、薄膜光起電素子である請求項１〜３５のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
【請求項３７】
前記薄膜光起電素子は、色素太陽電池素子である請求項３６に記載の光起電デバイス。
【請求項３８】
前記色素太陽電池素子の内部電極は、炭素を含む請求項３７に記載の光起電デバイス。
【請求項３９】
前記色素太陽電池素子の電解質層に電解質の供給を行う電解質リザーバを有する請求項３７に記載の光起電デバイス。
【請求項４０】
該デバイスの素子を固定し且つ機械的剛性を与える弾性材料が前記デバイス内に設けられた請求項１〜３９のいずれか一項に記載の光起電デバイス。
【請求項４１】
周辺環境に関する情報を提供するように構成されたモートであって、
光起電素子と、
被覆部によって閉じ込められた電子装置と
を備え、前記光起電素子又は前記光起電素子は、前記デバイスに電力を供給するように構成されているモート。
【請求項４２】
前記光起電素子は、複数の層を含む請求項４１に記載のモート。
【請求項４３】
前記光起電素子は、色素太陽電池素子である請求項４２に記載のモート。
【請求項４４】
複数の同じモートと共に動作するように構成される請求項４１〜４３のいずれか一項に記載のモート。
【請求項４５】
前記基材上に取り付けられた請求項３０〜３５のいずれか一項に記載の複数の光起電デバイスを備える光起電アレイ。
【請求項４６】
導電コア上に互いに異なる化学組成の複数の層から光起電素子を形成するステップと、
少なくとも一部が湾曲形状を有する被覆部を形成するステップと
を含む光起電デバイスを製造する方法。
【請求項４７】
少なくとも一部が湾曲形状を有する被覆部を設けるステップと、
前記被覆部の前記表面の少なくとも一部の上に形成され且つ互いに異なる化学組成の複数の層から光起電素子を形成するステップと
を含む光起電デバイスを製造する方法。
【請求項４８】
前記被覆部の中に少なくとも次の部品：
送信機と、
センサと、
エネルギー貯蔵デバイスと
を設置するステップと、
これらの部品を電気的に接続するステップと、
前記被覆部上に、又は該被覆部の表面に隣接して、前記送信機に電気的に接続されるアンテナを形成するステップと
をさらに含む請求項４７に記載の光起電デバイスを製造する方法。
【請求項４９】
前記被覆部を弾性透明カバー内に収容することをさらに含む請求項４８に記載の光起電デバイスを製造する方法。
【請求項５０】
実質的に、添付図面を参照して本明細書に記載された光起電デバイス。
【請求項５１】
実質的に、添付図面を参照して本明細書に記載されたモート。
【請求項５２】
実質的に、添付図面を参照して本明細書に記載された光起電アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜光起電デバイス及びセンサ、このようなデバイスの電気的接続に使用される材料及び方法に関し、特に、このようなデバイスの作製に使用される材料及び方法に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は、センサ及び光起電セルを含むナノ粒子光電気化学（ＰＥＣ）デバイスに関する。ナノ粒子ＰＥＣデバイスの例は、以下の特許及び特許出願に開示されている。
【０００３】
米国特許第４，９２７，７２１号「光電気化学電池（Photoelectrochemical cell)」Michael Graetzel及びPaul Liska、１９９０年。
【０００４】
米国特許第５，５２５，４４０号「光電気化学電池の製造方法及びその方法により製造された電池（Method of manufacture of photo-electrochemical cell and a cell made by this mathod）」Andreas Kay、 Michael Graetzel及びBrian O'Regan、１９９６年。
【０００５】
米国特許第６２９７９００号「電気光クロミックスマートウィンドウ（Electrophotochromic smart window）」Gavin Tulloch及びIgor Skryabin、２００１年。
【０００６】
ＰＣＴ／ＡＵ０１／０１３５４「ＵＶセンサ及びアレイならびにその製造方法（UV sensors and arrays and methods to manufacture thereof）」George Phani及びIgor Skryabin。
【０００７】
さらに、本発明は、モート（mote）又はスマートダスト（smart dust）としても知られている、小型ワイヤレスセンサに電力供給するための、このようなデバイスの用途に関する。
【背景技術】
【０００８】
［発明の背景］
上記の各特許に開示されるタイプのＰＥＣセルは、より広範な種類の薄膜多層光起電（ＰＶ）デバイスに属している。
【０００９】
これらのデバイスは、２つの大面積基材の間に、又は、単一基材上に平面的に積層された構造に作製される。１つの典型的な構造は、それぞれ内部表面上の導電性皮膜を利用する２つのガラス基材を含んでいる。別の典型的な構造は、ガラス又は高分子からなり且つ内部表面上の導電性皮膜を利用する第１基材と、高分子からなる第２基材を含んでいる。ある構造においては、高分子からなる第２基材の内部表面は、導電性皮膜でコーティングされ、他の構造では、高分子からなる第２基材は、炭素等の、隣接する導電材料を利用する高分子箔積層を含んでいる。同様に、ある構造では、外部表面は積層金属膜からなり、他の構造では、金属によってコーティングされている。第１基材及び第２基材の少なくとも一方は可視光に対しほぼ透明であり、透明導電性（ＴＥＣ）皮膜が付着している。
【００１０】
ＰＥＣセルは、一つの伝導性皮膜に付着した色素増感ナノ多孔性半導体酸化物（たとえば、２酸化チタン又はチタニア）層を通常備える光アノードと、他の伝導性皮膜又は伝導性材料に付着した酸化還元型電気触媒層を通常備えるカソードとを含んでいる。酸化還元媒介物質を含む電解質は、光アノードとカソードの間に配置され、電解質は周辺環境から封止される。
【００１１】
一般に、金属酸化物を含むＴＥＣ皮膜は、通常の金属導体と比較したときに、高い抵抗率を有し、高照明下で動作する大面積ＰＥＣセルにとって大きな抵抗損失を生じる。
【００１２】
ＰＥＣモジュールの１つの製造例は、絶縁領域に分割されたＴＥＣ皮膜を有する２つのガラス基材の使用を含んでいる。一方の基材のＴＥＣ皮膜の選択されたエリア上に２酸化チタン（又は、同様な半導体）がスクリーン印刷され、他方の基材のＴＥＣ皮膜の選択されたエリア上に触媒がスクリーン印刷される。２酸化チタンは、チタニアコーティングした基材を色素溶液内に浸漬することによって、色素の薄層でコーティングされる。シーラント及び相互接続材料のストリップは、一方の基材に堆積され、２つの基材は、その後、一緒に接合される。電解質は、基材の一方のアクセス開口を介してセルに添加され、これらの開口は、その後、密閉される。
【００１３】
ＰＥＣモジュールの別の製造例は、絶縁領域に分割されたＴＥＣ皮膜を有する１つの基材の使用を含んでいる。チタニア、絶縁性セラミック酸化物、及び（たとえば、炭素ベースの）伝導性触媒材料の連続する層は、たとえば、スクリーン印刷によって、ＴＥＣコーティング基材の選択されたエリアに堆積され、この時、触媒層は相互接続の役をすることとなる。チタニアは、複数回コーティングされた基材を色素溶液に浸漬することによって、色素の薄層でコーティングされる。電解質は、多孔性のチタニア−絶縁体−触媒層の中の空間に添加される。シーラントのシーラント面／高分子及び／又は金属箔積層は、基材に密閉される。
【００１４】
上述したＰＥＣデバイスの１つの利点は、従来の固体デバイスより角度性能がよいことにある。これらのデバイスは、拡散光条件下、又は、太陽の入射角度が通常と異なる時でさえも十分に動作することが実証された。この利点は、光活性表面の大きなエリアを提供する光活性層のナノ粒子構造に起因している。色素の薄層でコーティングされた各ナノ粒子は、全ての方向から入射する光を吸収し、したがって、全体のセルについて、角度性能が改善される。
【００１５】
残念ながら、ＰＥＣのこれらの利点は、平面的な基材にあっては完全には享受されない。平面基材と空気の間の界面は、特に、大きな入射角度で、太陽エネルギーのかなりの部分を反射してしまう。反射防止皮膜は、この問題を部分的に克服できるだけであろう。その反射防止特性には、通常、波長依存性があり、したがって、太陽スペクトルのほんのわずかの部分についてしか最適化されない。
【００１６】
さらに、特にサイズが大きい上記ＰＥＣデバイスは、伝導性が高く、光学的に透明な皮膜を必要とする。透明導電体の電気抵抗は、５〜１０ｍｍより大きいデバイスの性能についての制限因子であることが多い。
【００１７】
同様に、小型ワイヤレスセンサ（モート）に電力供給するための、平面薄膜ＰＶデバイスを実現することは難しい。モートは、物理的環境とインターネットの間の普遍的な接続性を提供することが認識される。モートは、元々、防衛、インテリジェンス、セキュリティ用に開発されたものであるが、在庫及び倉庫管理、建物及び橋のための構造完全性評価、ビルオートメーション、計量、ホームネットワーキング、産業自動化、及び農業監視を含む種々の分野での利用が期待されている。
【００１８】
モートは、以下の要素、すなわち、
１．センサ
２．データプロセッサ
３．送信機
４．受信機、及び
５．電力源：エネルギー貯蔵＋ＰＶ素子
を備えている。
【００１９】
要素１）〜４）についての技術は、実際、小型化及び独立したワイヤレス動作についての無制限の能力を提示するが、持続可能でかつ更新可能な独立した電力源が、モートの市場の受け入れ及び成功にとって鍵になる。
【００２０】
現在利用可能なモートは、約３ｃｍ×５ｃｍであり、小型化は、現場での超低電力発生の利用可能性と関連している。さらに、既存のモートは、不恰好な形状であり、通常の防衛領域（defense theatre）内で発射可能（deliverable）でない。
【００２１】
電気化学的エネルギー貯蔵（電池）及び電池の連続充電用の光起電素子に基づく超低電力源の例が存在する。エネルギー要件は、小型モートの設計における主な制限となる。
【００２２】
さらに、モート及びその光起電素子は、現在、ほぼ平坦な構造で実現される。これは、これらのデバイスの空気力学的特性、その可視性に影響を及ぼし、利用可能な電力を制限する。サイズの小さい平面ＰＶデバイスは、特に、霞んだ、煙の多い、曇った、又は室内の光条件下で、十分な光量を取り込むことができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２３】
［発明の目的］
したがって、薄膜ＰＶデバイス、より詳細には、特に、モートの動作によく見られる拡散光条件下で、性能が改善されたＰＥＣデバイスを提供することが、本発明の目的である。モートに電力供給するのに適し、１つの剛性モジュール内でモートと一体化可能な光起電デバイスを提供することが、本発明のさらなる目的である。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
［発明の概要］
概して、本発明は、薄膜光起電素子、特に、ＰＥＣ素子の層を形成するために、湾曲表面の利用を提供する。
【００２５】
「湾曲した」という用語は、本明細書では、実質的に平坦でない表面を記述するのに使用される。通常、表面は、光起電素子を形成する前に、湾曲している。本発明で使用される一般的な湾曲表面は、曲率半径が、５０ｍｍ未満であるが、好ましくは、１０ｍｍより小さいことを特徴とする。湾曲素子の寸法は、３０〜５０ｍｍより小さいが、好ましくは、５〜１０ｍｍより小さい。
【００２６】
湾曲ＰＶ素子は、全ての方向からの光の取り込みをよりよくし、よりよい有効域(footprint)効率（素子の有効域（又は断面）面積に対して計算された効率）を提供する。
【００２７】
湾曲表面は、被覆部によって提供される。被覆部により光起電デバイスの機械的完全性が得られ、光起電素子がカプセル化される。
【００２８】
光起電素子はいくつかの層を備える。一実施の形態では、光起電素子は、２酸化チタン、ルテニウムベースの色素、ヨウ化物ベース媒介物質を有する電解質、及び炭素又はプラチナベースの対向電極の層を備える。
【００２９】
光起電素子の層は、被覆部内か、又は、被覆部上に形成される。
【００３０】
上記の層が被覆部内に形成される場合、被覆部は、光学的に透明な材料で作られなければならない。本発明では、透明プラスチック材料ならびにガラスが利用される。効率的に電流を収集するために、透明導体の伝導性皮膜が、被覆部に付着される。本発明では、透明伝導性酸化物（インジウム錫酸化物、フッ素ドープ錫酸化物等）又は伝導性繊維でできたメッシュ、たとえば、金属メッシュ（ステンレス鋼、チタン、タングステン、ニッケル等）が利用される。
【００３１】
上記の層が被覆部上に形成される場合、被覆部は透明である必要はない。この場合、電流の収集のために、不透明伝導性皮膜を用いてもよい。
【００３２】
本発明では、広範囲の形状の被覆部が可能である。
【００３３】
一実施の形態では、被覆部は、光起電素子を収容するドームを形成する。ドームは、ほぼ半球状であることが好ましい。通常、ドームは、ドームの土台を形成する基材上に取り付けられる。
【００３４】
環境的な保護を確保するために、被覆部は、光起電デバイスをカプセル化する。
【００３５】
一実施の形態では、被覆部は球状である。カプセル化被覆部は、一定の幾何学的な球体である必要はなく、任意の都合のよい形状とすることができる。しかしながら、被覆部が空気力学的形状であると、有益である。
【００３６】
別の実施の形態では、被覆部は多面体の形状を有している。薄膜ＰＶ素子は、多面体の一側面上に形成される。本発明では、カプセル化材によって作られる外部形状が空気力学的であるように、多面体をさらにカプセル化することもできる。
【００３７】
本発明の一態様では、光起電デバイスは、その上にＰＶ素子の層が順次堆積される球状導電性コアを備える。上部の導電性層は、
・透明伝導性酸化物、
・伝導性高分子、
・伝導性繊維で作られたメッシュ
を含むが、それに限定されない、任意の既知の透明な導電材料を含む。その後、透明プラスチック又はガラスの被覆部が光起電素子の周りに形成される。
【００３８】
本発明は、デバイスに対する外部電気接続を可能にするために、被覆部内に作られたチャネルを提供する。一実施の形態では、外部電気接続を提供するために、伝導性皮膜は、上記チャネルの内部表面の全て又は一部をライニングするように延びる。別の実施の形態では、チャネルは、導電材料又は非伝導性材料（たとえば、セラミック絵の具）で充填され、上記伝導性皮膜との接合を形成し、上記穴を密閉する。
【００３９】
光起電素子の少なくとも１つの層は半導体を含んでいる。本発明は、光の電磁エネルギーを吸収するために、広いバンドギャップの半導体材料に対して、色素による感光性を与えることができる。ナノ分散型（nano-dispersed）半導体を利用することが好ましく、それによって、素子の光活性エリアが大幅に増加する。
【００４０】
一実施の形態では、ＰＶ素子の層は、透明球形状の内部表面上に形成される。この形状は、ガラス、高分子、又は任意の他の光学的に透明な材料で作られる。
【００４１】
別の実施の形態では、ＰＥＣデバイスの層は、球状導電性コア上に形成され、最後の層は光学的に透明である。上記コアは、金属（Ｔｉ、Ｗ、ＳＳ等）導体又は非金属（炭素、伝導性高分子等）導体から選択される。
【００４２】
本発明では、光起電デバイスが、ＰＣＢ技術において利用される標準的な接続手段によって基材に接続される。（電気的と機械的の両方の）接続のために、本発明は、被覆部内に埋め込まれる導電性ピンを提供する。両面ＰＣＢの場合、本発明では、背面接続のためにＰＣＢの穴が利用される。
【００４３】
本発明は、ミラーのような板の使用又は基材の上部への反射性の高い層の堆積を提供する。
【００４４】
同じ基材上に２つ以上の光起電デバイスを設置し、導体の格子を使用して、それらの光起電デバイスを電気的に相互接続することが有益な場合がある。本発明はまた、可撓性が要求される時に、可撓性支持板を提供する。
【００４５】
本発明では、さらに、球状デバイスの内部空間が、電解質及び乾燥薬剤のための付加的なリザーバとして使用される。付加的な電解質は、デバイスの有効寿命を延ばすことになる。
【００４６】
本発明は、湾曲密閉被覆部内に形成されるモート素子を提供する。
【００４７】
被覆部は、一般に、球状タイプである。しかしながら、その空気力学的特性及び／又は可視性に基づいて選択された他の形状を実施することが有利である場合がある。
【００４８】
本発明の一態様によれば、薄膜光起電デバイスは、被覆部形状の表面を基材として利用する。
【００４９】
一実施の形態では、被覆部の少なくとも一部は、光学的に透明であり、上記光起電デバイスは、被覆部の内部表面上に形成される。
【００５０】
別の実施の形態では、上記光起電デバイスは、被覆部の外部表面上に形成される。
【００５１】
本発明のこの態様によるさらなる実施の形態では、上記薄膜光起電デバイスのいくつかの層は、上記被覆部の内部表面上に形成され、他の層は、被覆部の外部表面上に形成される。
【００５２】
本明細書は、被覆部の形状を球として述べるが、本発明は、幾何学的球体には限定されず、他の、実質的に湾曲しかつ必ずしも球体及び／又は球体の一部でない形状を提供する。
【００５３】
本発明は、ガラス、プラスチック、金属、又は任意の他の適した材料で作られる被覆部を提供する。
【００５４】
本発明は、薄膜タイプの光起電素子について述べるが、有機ＰＶ（ＯＰＶ）、色素太陽電池（ＤＳＣ）、Ｓｉ、ＣｄＴｅ、又はＩＣＳ太陽電池等の、或る特定の薄膜技術を利用することが有益である。
【００５５】
本発明では、デバイスに対する外部電気接続を可能にするために、被覆部内に穴が作られる。一例では、情報の送信／受信のためのアンテナに対して、これらの接続が行われる。
【００５６】
別の実施の形態では、上記アンテナは、上記導電材料の領域を絶縁して適切な形状にすることによって、被覆部の内部表面上又は外部表面上に形成される。
【００５７】
さらに別の実施の形態では、アンテナは、被覆部の外に延びるか、又は、被覆部の外部表面に付着したワイヤである。
【００５８】
本発明の別の態様によれば、モートは、球状ガラス被覆部（ガラスグローブ）の内部に形成される。グローブの内部表面は、透明電子導体によって、完全に、又は、部分的にコーティングされる。透明電子導体の一部の領域は、薄膜光起電デバイス用の基材を形成する。
【００５９】
さらに、エネルギー貯蔵デバイスが被覆部の内部に形成される。エネルギー貯蔵デバイスは、大容量コンデンサ又は電気化学電池或いはそれらの組み合わせのいずれかである。
【００６０】
本発明は、薄いエネルギー貯蔵デバイスを提供する。この薄膜エネルギー貯蔵デバイスは、一般に薄膜光起電素子に近接して形成される。しかしながら、場合によっては、上記薄いエネルギー貯蔵デバイスは、被覆部の内部又は外部表面の別の部分上に形成される。
上記エネルギー貯蔵デバイスと上記光起電素子は、電気的に接続される。エネルギー貯蔵デバイスと光起電素子の間の電気回路内にダイオードを設置することが有益であることがわかる。本発明は、光起電素子とエネルギー貯蔵デバイスの間に形成される薄膜ダイオードを提供する。場合によっては、上記薄膜ダイオードの層は、光起電素子のほぼ全エリアを覆う。
【００６１】
本発明ではまた、従来の小型エネルギー貯蔵デバイスが、被覆部の内部に固定される。
【００６２】
さらに、データ処理素子及びデータ受信／送信素子が、被覆部の内部に固定され、エネルギー貯蔵デバイスに電気的に接続される。
【００６３】
被覆部に対するセンサの位置は、選択される用途の要件に依存する。
【００６４】
光検知の場合、光起電セル自体が、光強度に従って変調された電気信号を供給する。
【００６５】
（化学的監視及び生物学的監視等の）用途によっては、センサは、被覆部から外へ延びる。
【００６６】
機械的衝撃から防護するために、被覆部は、さらに弾性カバー（たとえば、ポリウレタン）内に収容される。
【００６７】
被覆部内に全ての素子を固定し、機械的剛性を与えるために、弾性材料（プラスチック）が被覆部内に設けられる。
【００６８】
種々の表面に付着するために、接着剤層が、被覆部上に作られる。
【００６９】
このタイプのＰＶデバイスは、一定の距離を飛んだ後、デバイスが、目標物体と接触するように、デバイスを所定の方向に加速することによって、目標位置に正確に発射されることができ、接着剤によって、デバイスが、必要な時間の間、この位置に留まることが可能になる。上記加速は、地上ポイントから、又は、飛行物体（たとえば、航空機、ヘリコプタ）からモートに与えられてもよい。
【００７０】
或いは、ＰＶデバイスは、飛行物体からただ落とされる可能性がある。この場合、モートが所定の表面上に着地するように、モートを落とすべき時を決定するために、飛行物体の高さ及び速度が考慮される。
【００７１】
所定の表面は、移動する地上物体（たとえば、車）又は飛行物体に属していてもよい。
【００７２】
一実施の形態では、ＰＶデバイスの加速は、エアライフルに類似のデバイスにより達成され、圧縮空気の圧力が、モートを一定方向に一定速度まで加速する。速度の方向と大きさは、飛行用ＰＶデバイスの飛行軌跡が目標物体の表面に交差するように選択される。
【００７３】
本発明の別の態様から、光起電デバイスは、デバイスを指向する手段を含む。
【００７４】
一実施の形態では、重力の作用下でデバイスが予め決められた方向に向けられるように、デバイスの重心が変位する。これにより、重心の最も下の位置が確保される。
【００７５】
自己指向性のデバイスでは、アンテナの特定の向き（通常、上向き）が確保される。
【００７６】
本発明のこの態様による別の実施の形態では、モートはさらに、球体が、支持表面から或る距離のところに配置されるようにする支持手段を含んでいる。
【００７７】
支持手段は、デバイスの外に突き出るロッド及び／又はバネを含むことができる。一例では、支持手段は脚部を含む。脚部は、支持表面にしっかり付着するために、接着剤でコーティングされてもよい。
【００７８】
本発明の別の態様によれば、デバイスが、飛行中に受ける空気力学的力によって指向される。一実施の形態では、これは、デバイスの本体に小さな翼又は尾部を取り付けることによって達成される。別の実施の形態では、本体は、翼のような幾何形状を有するように形作られる。
【００７９】
本発明は、（鋭い）針状に作られるロッドを提供し、したがって、ロッドが支持表面に当たると、針がその表面に貫入し、モートを特定の向きに確実に付着させる。
【００８０】
本発明はまた、モートを目標表面に発射する自己推進手段を提供する。一実施の形態では、自己推進は、モート内部又は取り付けられた小さな容器内のいずれかに貯蔵された化学エネルギーによって駆動される。自己推進後に残る化学エネルギーの一部は、一定時間の間、モートの動作への電力供給として使用されることができる。
【００８１】
本明細書で述べる、モートが取り付けられる支持表面は、水平、垂直、又は斜めであることができる。
【００８２】
本発明の特質を大まかに述べたが、本発明の実施の形態が、ここで、例及び図示によってだけ述べられるであろう。以下の説明では、添付図面が参照されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００８３】
図１を参照すると、ＰＶ素子は、球状被覆部１０内部に構築され、その後、その内部表面上に、薄膜光起電デバイス１１、ダイオード１２、及びエネルギー貯蔵デバイス１３が形成される。内部表面の一部は、アンテナ１４に割り当てられる。モートの残りのサブシステムを備える電子ブロック１５は、開口１６を通して球内に挿入され、ワイヤ１７を使用して、エネルギー貯蔵素子及びアンテナに電気的に接続される。球内部の残りの空間は、充填剤１８（良好な熱導体）で充填され、開口はストッパ１９によってふさがれる。
【００８４】
図２を参照すると、球状被覆部２０は、ゴム状材料２１でコーティングされ、その外部表面２２は、接着剤で作られる。アンテナ２３は、被覆部の内部から延び、ゴム状層内に固定される。
【００８５】
図３を参照すると、球状ＰＶデバイスは、中空ガラス球３６の内部表面上に形成される。球内に作られた穴２４は、光起電層及びエネルギー貯蔵層の堆積と、デバイスをバネで付勢されたコネクタ２６に接続することの両方のために役立つ。透明導体２７、色素増感ＴｉＯ２２８、及び多孔性セラミック絶縁材料２９（たとえば、ＺｒＯ２）の各層が、球の内部表面上に堆積される。透明導体層は、延びて、穴の壁及び球の外部表面の一部を覆っている。電解質が、多孔性絶縁材料に添加される。これらの層の堆積後に、球内部の空間は、ＰＶ素子用の対向電極となる炭素ベース材料３０で充填される。伝導性ピン３１が、炭素ベース材料内に固定されている。シーリング３２によって、周辺環境からの湿気及び酸素が、デバイス内に侵入されないようにしている。さらに、シーリングは、電解質の気化を防止する。デバイスは、支持体３３（可撓性又は剛性）上に固定される。バネで付勢されたコネクタ２５及び２６により、デバイスと、支持体の両側に配置された外部電気端子との良好な電気的接続が確保される。デバイスの効率を向上させるために、ミラー３４が、デバイスの下側で、かつ、支持体の上部に設置される。支持体に作られた穴３５は、伝導性ピン３１と、支持体の底面に設置されたバネで付勢されたコネクタ２５との接続を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の第１の例（好ましい実施形態）にしたがって形成された多層ＰＶデバイスの拡大断面図である。
【図２】本発明の第２の例にしたがって形成された多層ＰＶデバイスの拡大断面図である。
【図３】本発明の第３の例にしたがって形成された多層ＰＶデバイスの拡大断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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