(57)【要約】形状に限定されることなく、柔軟性ないし可撓性を有し、任意の形状に形成で、集積度が極めて高い太陽電池を提供すること。  光起電力回路素子が長手方向に連続的又は間欠的に形成されている線状素子を複数束ね、撚り合せ、織り込み、接合し、組み合わせて成形加工し又は不織状に成形することにより構成したことを特徴とする。
2003094247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光起電力回路素子が長手方向に連続的又は間欠的に形成されている線状素子を複数束ね、撚り合せ、織り込み、接合し、組み合わせて成形加工し又は不織状に成形することにより構成したことを特徴とする太陽電池。
【請求項２】
光起電力回路を形成する複数の領域を有する断面が長手方向に連続的又は間欠的に形成されている線状素子を複数束ね、撚り合せ、織り込み、接合し、組み合わせて成形加工し又は不織状に成形するにより構成したことを特徴とする太陽電池。
【請求項３】
線状素子の縦断面形状が円形、多角形、星型、三日月、花弁、文字形状その他の任意形状を有していることを特徴とする請求項１又は２記載の太陽電池。
【請求項４】
線状素子の線側面に複数の露出部を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項５】
前記線状素子は、その全部又は一部が押出し加工により形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項６】
前記線状素子は、その一部又は全部を押出し加工後さらに延伸加工することにより形成されたものであることを特徴とする請求項５記載の太陽電池。
【請求項７】
前記線状素子は、押出し加工後さらに展伸加工されたものであることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項８】
前記展伸加工後、リング状又はらせん状に形成したことを特徴とする請求項７記載の太陽電池。
【請求項９】
前記リングは多重リングであることを特徴とする請求項８記載の太陽電池。
【請求項１０】
前記多重リングは、異なる材料からなることを特徴とする請求項８記載の太陽電池。
【請求項１１】
リング又はらせんの一部が露出部となっていることを特徴とする請求項８ないし１０のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項１２】
前記リング又はらせんの空隙部の一部又は全部に他の材料を充填したことを特徴とする請求項８ないし１１のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項１３】
外径が１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項１４】
外径が１ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項１５】
外径が１μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項１６】
アスペクト比が１０以上であることを特徴とする請求項１ないし１５のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項１７】
アスペクト比が１００以上であることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項１８】
少なくともｐｎ接合ないしｐｉｎ接合を有する領域が断面内に形成されていることを特徴とする請求項１ないし１７のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項１９】
前記回路を形成する半導体領域は、有機半導体材料からなることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項２０】
前記有機半導体材料は、ポリチオフェン、ポリフェニレンであることを特徴とする請求項１９記載の太陽電池。
【請求項２１】
前記回路を形成する導電性領域は、導電性ポリマーからなることを特徴とする請求項１ないし２０のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項２２】
前記導電性ポリマーは、ポリアセチレン、ポリフェニレンビニレン、ポリピロール、であることを特徴とする請求項２１記載の太陽電池。
【請求項２３】
長手方向の任意の位置に異なる回路素子が形成されていることを特徴とする請求項１ないし２２のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項２４】
長手方向の任意の位置に回路素子分離領域を有することを特徴とする請求項１ないし２３のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項２５】
長手方向の任意の位置に断面の外径形状が異なる部分を有することを特徴とする請求項１ないし２４のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項２６】
導電性ポリマーにより領域の一部が構成され、分子鎖の長手方向配向率が５０％以上であることを特徴とする請求項１ないし２５のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項２７】
導電性ポリマーにより領域の一部が構成され、分子鎖の長手方向配向率が７０％以上であることを特徴とする請求項１ないし２６のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項２８】
導電性ポリマーにより領域の一部が構成され、分子鎖の円周方向配向率が５０％以上であることを特徴とする請求項１ないし２７のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項２９】
導電性ポリマーにより領域の一部が構成され、分子鎖の円周方向配向率が７０％以上であることを特徴とする請求項１ないし２８のいずれか１項記載の太陽電池。
【請求項３０】
光起電力回路素子を形成する領域を形成する材料を溶解、溶融又はゲル化し、該材料を所望の形状に線状に押出して線状素子とし、次いで、該線状素子を複数束ね、撚り合せ、織り込み、接合し、組み合わせて成形加工し又は不織状に成形することを特徴とする太陽電池の製造方法。
【請求項３１】
前記領域の一部が導電性ポリマーにより形成されていることを特徴とする請求項３０記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３２】
前記押出し後さらに延伸加工することを特徴とする請求項３０又は３１記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３３】
前記押出し加工後さらに展伸加工することを特徴とする請求項３０又は３２記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３４】
前記延伸加工後さらに展伸加工することを特徴とする請求項３３記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３５】
前記展伸加工後、リング状に形成することを特徴とする請求項３４記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３６】
中心から外方に多層に積層した太陽電池の製造方法であって、中心層を押出しにより糸状に形成して一次糸状体とし、次いで該一次糸状体を走行させながら、表面に外方の層の原料を射出して外方の層を順次形成することを特徴とする請求項３０ないし３５のいずれか１項記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３７】
導電性ポリマーの押出時、走行速度と噴出速度との差を２０ｍ／ｓｅｃ以上とすることを特徴とする請求項３５記載の太陽電池の製造方法。
【請求項３８】
光起電力回路を形成する複数の領域を有する断面が長手方向に連続的又は間欠的に形成されている線状素子を複数織り込むことにより形成した布地状体。
【請求項３９】
光起電力回路を形成する複数の領域を有する断面が長手方向に連続的又は間欠的に形成されている線状素子を複数織り込むことにより製造したことを特徴とする衣服。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、線状素子を利用した太陽電池に関する。
背景技術
現在、集積回路を用いた各種のデバイスが広範に普及しており、より一層の高集積化、高密度化に努力が払われている。その一つとして三次元的に集積させる技術も試みられている。
しかし、いずれのデバイスもウエハなどのリジッドな基板を基本構成としている。リジッドな基板を基本構成とする以上、その製造方法には一定の制約を受け、また、集積度には限界がある。さらに、デバイス形状も一定のものに限定されてしまう。
また、綿や絹の表面を金や銅の導電性材料でめっきあるいは包んだ導電性繊維が知られている。
しかし、一本の糸内に回路素子が形成されている技術は知られていない。また、導電性繊維というも綿や絹などの糸自体を基本構成とし、糸自体をその中心に有している。
本発明は、形状に限定されることなく、集積度が高く、柔軟性ないし可撓性を有し、任意の形状に作成することが可能な太陽電池及びその製造方法を提供することを目的とする。
発明の開示
本発明は、光起電力回路素子が長手方向に連続的又は間欠的に形成されている線状素子を複数束ね、撚り合せ、織り込み、接合し、組み合わせて成形加工し又は不織状に成形することにより構成したことを特徴とする太陽電池である。
本発明は、光起電力回路を形成する複数の領域を有する断面が長手方向に連続的又は間欠的に形成されている線状素子を複数束ね、撚り合せ、織り込み、接合し、組み合わせて成形加工し又は不織状に成形することにより構成したことを特徴とする太陽電池である。
本発明は、光起電力回路素子が長手方向に連続的又は間欠的に形成されている線状素子を複数織り込むことにより形成したことを特徴とする布地状体である。
本発明は、光起電力回路を形成する複数の領域を有する断面が長手方向に連続的又は間欠的に形成されている線状素子を複数織り込むことにより形成したことを特徴とする布地状体である。
本発明は、光起電力回路を形成する複数の領域を有する断面が長手方向に連続的又は間欠的に形成されている線状素子を複数織り込むことにより製造したことを特徴とする衣服である。
本発明は、光起電力回路を形成する複数の領域を有する断面が長手方向に連続的又は間欠的に形成されている線状素子を複数織り込むことにより製造したことを特徴とする衣服である。
本発明における線状素子における外径は、１０ｍｍ以下が好ましく、５ｍｍ以下がより好ましい。１ｍｍ以下が好ましく、１０μｍ以下がさらに好ましい。得延伸加工を行うことにより１μｍ以下、さらには０．１μｍ以下とすることも可能である。線状素子を織り込んで布地状とするためにも外径は小さいほど好ましい。
１μｍ以下の外径を有する極細線状体を型の孔から吐出させて形成しようとする場合には、孔のつまりが生じたり、糸状体の破断が生ずる場合がある。かかる場合には、各領域の線状体をまず形成する。次ぎにこの線状体を島として多くの島を作り、その周囲（海）を可溶性のもので取り巻き、それをロート状の口金で束ねて、小口から一本の線状体として吐出させればよい。島成分を増やして海成分を小さくすると極めて細い線状体素子をつくることができる。
他の方法として、一旦太めの線状体素子をつくり、その後長手方向に延伸すればよい。また、溶融した原料をジェット気流に乗せてメルトブローして極細化を図ることも可能である。
また、アスペクト比は、押出形成により任意の値とすることができる。紡糸による場合には１０００以上が好ましい。例えば１０００００あるいはそれ以上も可能である。切断後使用する場合には、１０〜１００００、１０以下、さらには１以下、０．１以下として小単位の線状素子としてもよい。
（断面形状）
線状素子の断面形状は特に限定されない。例えば、円形、多角形、星型、三日月、花弁、その他の任意形状とすればよい。例えば、複数の頂角が鋭角をなす多角形状であってもよい。
また、各領域の断面も任意にすることができる。すなわち、例えば、図１に示す構造の場合、ｐｎ接合界面を星型とし、線状素子の外側形状は円形状でもよい。
素子により、隣接する層との接触面を大きくとりたい場合には、頂角が鋭角となっている多角形状とすることが好ましい。
なお、断面形状を所望の形状とするには、押出しダイスの形状を該所望する形状のものとすれば容易に実現することができる。
最外層の断面を星型あるいは頂角が鋭角をなす形状とした場合、押出し形成後、頂角同士の間の空間に、例えば、ディッピングにより他の任意の材料を埋め込むことができ、素子の用途によって素子の特性を変化させることができる。
また、断面形状が凹形状の線状素子と断面形状が凸形状の線状素子とを嵌合せしめることにより線状素子間の接続を有効的にとることも可能となる。
なお、半導体層へ不純物をドーピングしたい場合は、溶融原料中に不純物を含有せしめておいてもよいが、押出し形成後、真空室内を線状のまま通過させ、真空室内で例えばイオン注入法などにより不純物をドープしてもよい。半導体層が最外層ではなく内部に形成されている場合には、イオン照射エネルギーを制御することにより内層である半導体層のみにイオン注入すればよい。
（製造例  後加工形成）
上記製造例は、複数の層を有する素子を押出しにより一体形成する例であるが、素子の基本部を押出しにより線状に形成し、その後該基本部に適宜の方法により被覆を施すことにより形成してもよい。
（原材料）
電極、半導体層などの材料としては、導電性高分子を用いることが好ましい。例えば、ポリアセチレン、ポリアセン、（オリゴアセン）、ポリチアジル、ポリチオフェン、ポリ（３−アルキルチオフェン）、オリゴチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリフェニレン等が例示される。これらから導電率などを考慮して電極、あるいは半導体層として選択すればよい。
なお、半導体材料としては、例えば、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリ（３−メチルチオフェン）などが好適に用いられる。
また、ソース・ドレイン材料としては、上記半導体材料に、ドーパントを混入せしめたものを用いればよい。ｎ型とするためには、例えば、アルカリ金属（Ｎａ、Ｋ，Ｃａ）などを混入せしめればよい。ＡｓＦ５／ＡｓＦ３やＣＯ４−をドーパントとして用いる場合もある。
絶縁性材料としては、一般的な樹脂材料を用いればよい。また、ＳｉＯ２その他の無機材料を用いてもよい。
なお、中心部に半導体領域あるいは導電性領域を有する構造の線状素子の場合、中心部の領域は、アモルファス材料（アルミニウム、銅などの金属材料：シリコンなどの半導体材料）により構成してもよい。線状のアモルファス材料を型の中止部を挿通せしめて線状アモルファス材料を走行させ、その外周に、射出により他の所望の領域を被覆して形成すればよい。
発明を実施するための最良の形態
（実施例１）
図１（ａ）に線状素子を示す。
本例は、ｐｉｎ構造を有する線状素子である。
すなわち、中心に電極領域１０２を有し、その外方に、ｎ層領域１０１、ｉ層領域１００、ｐ層領域１０３、電極領域１０４が形成されている。なお、本例では、ｐ層領域１０３の外方に透明樹脂などからなる保護層領域１０５が設けてある。
この線状素子は、電極領域１０２、ｎ層領域１０１、ｉ層領域１００を押出しにより一体的に形成する。
ｐ層領域１０３、電極領域１０４は後付け加工により形成する。例えば、コーティングなどにより形成する。ｐ層領域１０３を後付け加工とすることによりｐ層領域１０３の厚さを薄くすることができる。そのため、光起電力素子として用いる場合、ｐ層１０３からの入射光を効率良く空乏層に取り込むことが可能となる。
もちろん、電極領域１０２、ｎ層領域１０１、ｉ層領域１００、ｐ層領域１０３、電極領域１０４を押出しにより一体形成してもよい。
なお、図１（ａ）では、ｉ層の円周形状は円としたが、星型形状とすることが好ましい。これによりｐ層１０３とｉ層１００との接合面積が増大し、変換効率を高めることが可能となる。
図１（ａ）に示す例では、電極１０４はｐ層１０３の一部に設けてあるが全周を覆って形成してもよい。
なお、ｐｎ構造の場合には、ｐ層１０３と電極１０４との間にｐ＋層を設けてもよい。ｐ＋層を設けることによりｐ層１０３と電極１０４とのオーミックコンタクトが取りやすくなる。また、電子はｉ層側に流れやすくなる。
ｐ層、ｎ層、ｉ層を形成するための半導体材料としては、有機半導体材料が好適に用いられる。例えば、ポリチオフェン、ポリピロール等が用いられる。ｐ型、ｎ型とするためには適宜のドーピングを行えばよい。ｐ型ポリピロール／ｎ型ポリチオフェンの組み合わせでもよい。
また、電極材料としても導電性ポリマーが好ましい。
（実施例２）
図１（ｂ）に他の構成の線状素子を示す。
上記例では、ｐｉｎ構造を同心円状に形成したが、本例では、断面形状四角形とした。ｐ層領域８３、ｉ層領域８０、ｎ層領域８１を横配列とした。また、電極８２、８３をそれぞれ側面に形成した。
本例では、図１（ｂ）に示す断面が長手方向に連続的に形成されているものである。
この構造の線状素子は、押出し加工により一体的に形成すればよい。
（実施例３）
本例では、中心部に電極領域を有し、その外周にｐ型材料とｎ型材料とを混合した材料からなる一つの領域を形成する。さらにその外周に電極領域を形成する。
すなわち、上記例では、ｐ層とｎ層との接合させた２層構造（あるいはｉ層を介在させた３層構造）のダイオード素子を示した。しかし、本例はｐ型材料とｎ型材料とを混合した材料からなる一層構造の例である。
ｐ型／ｎ型混合体材料は電子供与体導電性ポリマーと電子受容体導電性ポリマーとを混合することにより得られる。
ｐ型／ｎ型混合体材料により素子領域を形成すれば単純な構造となり好ましい。
図２に、かかる線状素子を形成するための押出し装置の一般的構成を示す。
押出し装置２０は、複数の領域を構成するための原料を溶融状態あるいは溶解状態、あるいはゲル状態で保持するための原料容器２１、２２、２３を有している。図２に示す例では、３この原料容器を示しているが、製造する線状素子の構成に応じて適宜設ければよい。
原料容器２３内の原料は、型２４に送られる。型２４には、製造しようとする線状素子の断面に応じた射出孔が形成されている。射出孔から射出された線状体は、ローラ２５に巻き取られるか、あるいは必要に応じて次ぎの工程に線状のまま送られる。
図１に示す構造の線状素子を製造する場合には図３に示すような構成が取られる。
原料容器としては電極材料３０、ｎ層材料３１、ｉ層材料３２がそれぞれ容器内に溶融あるいは溶解状態、ゲル状態で保持されている。一方、型２４には、それぞれの材料容器に連通させて、孔が形成されている。
すなわち、まず、中心部には、電極材料３０を射出するための複数の孔３０ａが形成されている。その外側周辺には、ｎ層材料３１を射出させるための複数の孔３１ａが形成されている。そしてその外周にさらにｉ層材料を射出させるための複数の孔が３２ａが形成されている。
各原料容器から溶融あるいは溶解状態、ゲル状態の原料を型２４に送入に型から原料を射出すると各孔から原料は射出し、固化する。その端を引っ張ることにより、糸状に連続して線状素子が形成される。
糸状の線状素子は、ローラ２５で巻き取る。あるいは必要に応じて次ぎの工程に糸状のまま送る。
電極材料としては、導電性ポリマーを用いればよい。例えば、ポリアセチレン、ポリフェニレンビニレン、ポリピロールなどが用いられる。特にポリアセチレンを用いることにより、より外径が小さな線状素子が形成できるため好ましい。
ｉ層半導体材料としては、例えば、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリ（３−メチルチオフェン）などが好適に用いられる。
ｎ層上記半導体材料に、ドーパントを混入せしめたものを用いればよい。ｎ型とするためには、例えば、アルカリ金属（Ｎａ、Ｋ，Ｃａ）などを混入せしめればよい。ＡｓＦ５／ＡｓＦ３やＣｌＯ４−をドーパントとして用いる場合もある。
以上に例示した材料は以下の実施例に示す線状素子についても同様に用いられる。
なお、本例では、取出電極は、線状素子の端面に接続している。もちろん長手方向の適宜の位置の側面に取出口を設けてもよい。
（実施例４）
本例では、図１に示す線状素子における各領域を順次形成する例を示す。
その手順を図４に示す。
まず、紡糸技術により、型ａの孔から電極原料を射出して電極１０２を形成する（図４（ｂ））。この電極１０２を便宜上中間糸状体と呼ぶ。
次いで、図４（ａ）に示すように、中間糸状体を型ｂの中心を挿通させて中間糸状態を走行させながら、型ｂに形成された孔から絶縁膜材料を射出してｎ層１０１を形成する（図４（ｃ））。なお、型ｂの下流側にはヒータが設けられている。必要に応じ、このヒータにより糸状体を加熱する。加熱することにより、絶縁膜中の溶媒成分を絶縁膜から除去することが可能となる。以下のｉ層、ｐ層の形成についても同様である。
次いで、中間糸状体を走行させながら、ｉ層１００、ｐ層１０４、電極１０４を形成する（図４（ｃ），（ｄ），（ｅ））。
（実施例５）
図４に他の例６を示す。
本例は、半導体素子の形成材料として導電性ポリマーを用いる場合の導電性ポリマーの射出例を示すものである。
前例では、型内を中間糸状体を挿通させながら中間糸状体の表面に外層を形成する例を示した。本例は、この外層が導電性ポリマーである場合を示す。
原料８２１−ｖ０を２０ｍ／ｓｅｃ以上とする。好ましくは、５０ｍ／ｓｅｃである。より好ましくは、１００ｍ／ｓｅｃ以上である。上限としては、中間糸状体が切断しない速度である。切断を生じる速度は、材料の吐出量、材料の粘度、射出温度などによっても異なるが具体的には実施の材料などの条件を設定して予め実験により求めておけばよい。
噴出速度ｖ０と走行速度ｖ１とを２０ｍ／ｓｅｃ以上とすることにより噴出された材料には、加速度がかかり外力が働く。外力の主な方向は走行方向である。導電性ポリマー中の分子鎖は、一般的には、図５（ｃ）に示すように撚れた状態となっており、また、その長手方向もランダムな方向を向いている。しかるに、噴出とともに外力が走行方向にかかると、分子鎖は図５（ｂ）に示すように、撚ればとれるとともに長手方向に水平に並ぶ。
ところで、電子（あるいはホール）は、図５（ｂ）に示すように、最も準位が近い分子鎖にホップすることにより移動する。従って、図５（ｂ）に示すように分子鎖が水平方向に配向している場合には、図５（ｃ）のようにランダムに配向している場合に比べて電子のホッピングは極めて生じやすくなる。
噴出とともに外力が走行方向にかけることにより分子鎖を図５（ｂ）に示すように配向させることができる。また、分子鎖間同士の距離も短くすることが可能となる。
なお、本例は、他の実施例においても、導電性ポリマーにより所定の領域を形成する場合には当然適用することができることはいうまでもない。
分子鎖の長手方向配向率を５０％以上とすることにより電子の移動度が高まりより優れた特性を有する線状素子とすることができる。高い配向率は、噴出速度と走行速度との差を制御することによっても制御できる。また、長手方向への延伸率を制御することによっても制御することができる。
なお、ここで言う配向率は、長手方向に対して０〜±５°の傾きを有している分子の数の全体の分子の数に対する割合に１００をかけたものである。
なお、７０％以上とすることによりより一層優れた特性の線状素子が得られる。
（実施例６）
本例では、上記実施例において示した線状素子をさらに長手方向に延伸させた。延伸方法は、例えば、銅線や銅管を延伸させる技術を用いればよい。
延伸させることにより径をさらに細径化させることができる。特に、導電性ポリマーを用いている場合には、前述したように、分子鎖を長手方向に平行にすることができる。のみならず、平行となった分子鎖同士の間隔を小さくすることができる。従って、電子のホッピングが効率良く行われる。その結果、より特性の優れた線状素子を得ることができる。
延伸による絞り率、１０％以上が好ましい。１０￣９９％がより好ましい。なお、絞り率は、１００×（延伸前面積−延伸後面積）／（延伸前面積）である。
延伸は、複数回繰り返し行ってもよい。弾性率が大きくない材料の場合は繰り返して延伸を行えばよい。
延伸後における線状素子の外径としては、１ｍｍ以下が好ましい。１０μｍ以下がより好ましい。１μｍ以下がさらに好ましい。０．１μｍ以下が最も好ましい。
（実施例７）
図６に他の例を示す。
本例では、断面四角形形状に原体材料を押出しにより線状に形成して中間線状押出体１１１を製造する（図６（ａ）。他の断面形状に押し出してもよい。また、最初の押出は、複数層としてもよい。
次いで、中間線状押出体１１１を断面における横方向あるいは断面縦方向に展伸して展伸体１１２を形成する（図６（ｂ））。図では図面上横方向に展伸させた例を示している。
次いで、展伸体１１２を長手方向に平行に適宜の数に切断して単位展伸体１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃ、１１１３ｄを複数製造する。なお、この切断を行うことなく次ぎの工程に移行してもよい。
次いで、単位展伸体を適宜の形状に加工する。図に示す例では、リング形状（図６（ｄ））、螺旋形状（図６（ｅ））、二重リング形状（図６（ｆ））に加工している。
次いで、中空部１１４ａ，１１４ｂ，１１４ｃ，１１４ｄに適宜の材料を埋め込む。単位展伸体が半導体材料である場合には電極材料を埋め込む。もちろん、リング形状などへの加工後ではなく、リング形状への加工と同時に埋め込みを行ってもよい。埋め込み材料は押出材料との関係で所望の回路が形成されるような材料を選べばよい。
また、図６（ｆ）に示すような二重構造の場合単位展伸体１１４ｃと単位展伸体１１４ｄとは異なる材料を用いてもよい。
また、押出し後（図６（ａ））、展伸後（図６（ｂ））、切断後（図６（ｃ））にその表面に他の材料をコーティングしておいてもよい。例えば、ディッピング、蒸着、めっきその他の方法によりコーティングを行えばよい。コーティングする材料は、製造する素子の機能に応じて適宜選ぶことができる。半導体材料、磁気材料、導電性材料、絶縁性材料のいずれでもよい。また、無機材料、有機材料のいずれでもよい。
本例において、展伸体材料として導電性ポリマーを用いた場合には、分子鎖の長手方向は、展伸方向である図面上における左右となるように配向する。そのため、リング状に加工した後においては、図６（ｇ）に示すように円周方向に分子鎖の長手方向が配向する。従って、電子は、半径方向にホッピングしやすくなる。
また、リング状に加工する場合、開口１１５を設けておくと、この開口を例えば、電極等の取出口として用いることができる。線状素子同士を織りんで集積装置とする際における線状素子同士の接続部とすることもできる。また、他の領域との接合面として用いることもできる。
なお、リング状形状などの加工した後は、所望の断面領域を有する線状素子を完成させるための中間体としてこのリング形状等を有する線状体を用いることができる。
なお、図６（ｈ）に示すように、線状体の長手方向の適宜位置に周期的あるいは非周期的にくびれ部（断面の外径形状が他の部分と異なる部分）１１７を設けておいてもよい。長手方向に垂直に他の線状素子を織り込む場合、このくびれ部を位置決めの目印として利用することができる。かかるくびれ部の形成は、本例に限らず、他の線状素子においても適用することができる。
なお、円周方向への分子鎖の配向率を５０％以上とすることが好ましい。７０％以上とすることがより好ましい。これにより優れた特性の線状素子が得られる。
（実施例８）
図７に、断面形状が間欠的に形成されている素子の製造方法例を示す。
なお、図７では、回路素子を形成する領域の一部の領域のみを示す。
図７（ａ）は、半導体材料を射出する際にａに示すタイミングだけ半導体材料を射出するものである。導線材料を連続的に射出し、半導体材料を間欠的に射出して導線と半導体とを同時に形成してもよい。また、導線部分を最初に形成し、導線を走行させながら導線の周囲に半導体材料を間欠的に射出してもよい。
図７（ｂ）に示す例においては、最初に線状の半導体あるは絶縁体を形成し、その後、長手方向に間欠的に導電体を蒸着などによりコーティングすることにより長手方向に異なる断面領域を有する部分を設けるものである。
図７（ｃ）に示す例においては、まず、有機材料を線状に形成する。次いで、長手方向に間欠的に光を照射して、照射した部分に光重合を起こさせる。
これにより、長手方向に異なる断面領域を有する部分を形成することができる。
図７（ｄ）は、αは光透過性の導電性ポリマーであり、βは光硬化性の導電性ポリマーからなる２層を一体に押出により形成した中間線状体である。この中間線状体を走行させながら間欠的に光を照射するとａ部分が光硬化を起こす。これにより長手方向に異なる断面領域を有する部分を形成することができる。
図７（ｅ）は、イオン照射を用いる例である。線状体を走行させ、その途上に照射装置を設けておく。イオン照射からイオンを間欠的に照射する。イオンの照射は全方向から行ってもよいし、所定方向からのみ行ってもよい。形成しようとする断面領域に応じて適宜決定すればよい。また、イオンの射程距離も適宜決定すればよい。
イオン照射装置の下流に加熱装置を設けておき、イオン照射後の線状体を加熱する。加熱によりイオンが照射された部分は別組織となる。
全方向から照射した場合には全面が別組織となる。また、所定の方向からのみイオンを照射した場合には、その部分のみが別組織となる。
なお、図７（ｅ）に示す例では、イオンの照射対象である中間線状体は一層構造の例を示したが、２層構造であってもイオン照射時の射程距離を制御することにより内部にのみイオンを注入することも可能である。熱処理により照射された内部に別組織を形成することができる。
中間線状体としてシリコン線状体を用い、Ｏ（酸素）イオンを注入すればＳｉＯ２領域を形成することができる。射程距離を制御すればいわゆるＢＯＸ（埋め込み酸化膜）を形成することができる。なお、間欠的に別断面領域を形成する場合としてＢＯＸを述べたがＢＯＸは長手方向全域に形成してもよい。
（実施例９）
例えば以下に述べるように光起電力集積装置として適用することができる。
ｐｉｎ構造を有する線状素子を束ね、撚り合わせ、あるいは織り込みむことにより光起電力装置とすることができる。なお、ｐｉｎ層は導電性ポリマーにより構成することが好ましい。また、増感剤を添加しておくことが好ましい。
例えば、線状素子を織り込むことにより布地とし、この布地により衣服とすることもできる。この場合、線状素子全体が光受光領域となり３６０°の角度から入射光を受けることができる。のみならず、三次元的に光を受光することができ、受光効率の優れた光起電力素子とすることができる。
また、光の取り込み効率も非常に高い。すなわち、線状素子に入力せず反射した光も布地内に取り込まれ反射を繰り返すことにより他の線状素子に入力する。なお、上記線状素子は、押出し加工により形成することが好ましい。
各素子からの電極を集電電極に接続し、この集電電極に接続端子を設けておけばよい。
また、衣服の裏地に蓄電池を組み込んでおけば、暗所においても電気を利用することができる。
また、発熱体を衣服に設けておけば、暖房効果を有する衣服とすることができる。
さらに、線状発熱体を絶縁層で被覆し、線状光起電力素子とともに布地状に織り込めば暖房効果を有する衣服を製造することができる。
また、線状素子を所望形状の基材に植毛して太陽電池とすることができる。すなわち、線状素子を毛羽立ち状態あるいはハリネズミ状態で植毛することにより非常に光取り込み効率のよい太陽電池とすることができる。
通信衛星では全体の重量の軽量化が望まれている。上記太陽電池は非常に軽量であるため通信衛星における発電装置として有効である。
可撓性を有しているため任意形状に沿わせることが可能であり、通信衛星の本体外面に接着剤を用いて貼り付けることができる。
なお、人間の頭の形状に合わせた基材を容易にその表面に線状の光起電力素子を植毛すれば発電機能を有する人工かつらとすることができる。
また、極細線状素子を用いる場合には、スエード効果を有し皮革調の表面とすることができる。かかる線状素子によりバックにすることも可能である。すなわち、発電機能を有するバックとすることができる。
産業上の利用可能性
形状に限定されることなく、柔軟性ないし可撓性を有し、任意の形状に形成で、集積度が極めて高い太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は、実施例に係る太陽電池構成に用いる線状素子を示す断面図である。
第２図は、線状素子の製造装置例を示す概念正面図である。
第３図は、線状素子の製造に用いられる押出装置を示す正面図及び型の平面図である。
第４図は、線状素子の製造工程例を示す図である。
第５図は、線状素子の製造例を示す図である。
第６図は、線状素子の製造例を示す工程図である。
第７図は、線状素子の製造例を示す斜視図である。
【図１】
2003094247.tif 000003
【図２】
2003094247.tif 000004
【図３】
2003094247.tif 000005
【図４】
2003094247.tif 000006
【図５】
2003094247.tif 000007
【図６】
2003094247.tif 000008
【図７】
2003094247.tif 000009
【国際調査報告】
2003094247.tif 000010
2003094247.tif 000011
2003094247.tif 000012
2003094247.tif 000013
2003094247.tif 000014
2003094247.tif 000015
2003094247.tif 000016