(57)【要約】エネルギーを集中させるための焦点調節ルミネッセンス集光器（ＦＬＳＣ）であって、最上部の半透明ミラーと、最下部の半透明ミラーと、最上部および最下部の半透明ミラーの間の感光性の材料と、を有するマイクロキャビティを有し、前記感光性の材料は、マイクロキャビティから指向性を有するかたちでエネルギーを吸収し、再放射する、焦点調節ルミネッセンス集光器。【選択図】図２Ａ
2014519621.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギーを集中させるための焦点調節ルミネッセンス集光器（ＦＬＳＣ）であって、
最上部の半透明ミラーと、
最下部の半透明ミラーと、
最上部および最下部の半透明ミラーの間の感光性の材料と、を有するマイクロキャビティを有し、
前記感光性の材料は、マイクロキャビティから指向性を有するかたちでエネルギーを吸収し、再放射する、焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項２】
再放射されるエネルギーは、少なくとも一つの感光性の材料上に集中される、請求項１に記載の焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項３】
マイクロキャビティは、少なくとも一つの焦点をもつ形状を有し、再放射されるエネルギーは、少なくとも一つの焦点に配置された少なくとも一つの感光性の要素上に集中される、請求項２に記載の焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項４】
マイクロキャビティは、シリンダー状、球状、または楕円状を有する、請求項３に記載の焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項５】
マイクロキャビティは平坦であり、
焦点調節ルミネッセンス集光器は、マイクロキャビティと、少なくとも一つの感光要素との間に配置されて、少なくとも一つの感光要素上に放射エネルギーを集中させるフレネルレンズをさらに有する、請求項２に記載の焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項６】
感光性の材料は吸収されたエネルギーをダウンコンバートして、再放射エネルギーを吸収されたエネルギーより小さくできる、請求項１に記載の焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項７】
感光性の材料は、蛍光色素を有する、請求項１に記載の焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項８】
感光性の材料は、蛍光色素の混合物を有する、請求項１に記載の焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項９】
最上部の半透明ミラーおよび最下部の半透明ミラーの少なくとも一つは分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）を有する、請求項１に記載の焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項１０】
最上部および最下部の半透明ミラーが分布ブラッグ反射鏡を有するときは、最上部の分布ブラッグ反射鏡、最下部の分布ブラッグ反射鏡のいずれか、または両方は、特定のエネルギーの波長または波長範囲を吸収し放射するために、互いに独立に調整される、請求項９に記載の焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項１１】
最上部の分布ブラッグ反射鏡は、４００ｎｍから１．２μｍの範囲の波長を吸収し、４１０ｎｍから１．３μｍの範囲の波長を放射する、請求項１０に記載の焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項１２】
最下部の分布ブラッグ反射鏡は、４００ｎｍから１．２μｍの範囲の波長を吸収し、４１０ｎｍから１．３μｍの範囲の波長を放射する、請求項１０に記載の焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項１３】
マイクロキャビティは、感光性の材料を有するフォトニック結晶を有する、請求項１に記載の焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項１４】
マイクロキャビティは、感光性の材料を有する金属ナノ粒子を有する、請求項１に記載の焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項１５】
焦点調節ルミネッセンス集光器は、非トラッキングである、請求項１に記載の焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項１６】
吸収される、および再放射されるエネルギーは熱エネルギーを有する、請求項１に記載の焦点調節ルミネッセンス集光器。
【請求項１７】
焦点調節ルミネッセンス集光器（ＦＬＳＣ）により少なくとも一つの感光性の要素上に光エネルギーを集中させることにより電気を生成する方法であって、
前記焦点調節ルミネッセンス集光器は、
最上部の半透明ミラーと、
最下部の半透明ミラーと、
最上部および最下部の半透明ミラーの間の感光性の材料と、を有するマイクロキャビティを有し、
前記方法は、
ｉ）光エネルギーに焦点調節ルミネッセンス集光器を露出して、最上部の半透明ミラーを通してマイクロキャビティにエネルギーを入力させて感光性の材料に吸収させるステップと、
ｉｉ）最下部の半透明ミラーを通してエネルギーを放射するステップと、
ｉｉｉ）少なくとも一つの感光性の要素上に放射されたエネルギーを集中させるステップと、を有する方法。
【請求項１８】
少なくとも一つの共鳴光検出器を少なくとも一つの感光性の要素に付着された、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
エネルギーは太陽エネルギーであり、感光性の要素は太陽電池である、請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
太陽電池は有機物の太陽電池であり、感光性の要素は有機物の感光性の要素である、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１１年５月１３日に出願された米国仮出願Ｎｏ．６１／４８５，８９６に基づく優先権の利益を主張するものであり、該米国仮出願は本明細書で参照されることにより全体として本明細書に組み込まれている。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、米国空軍化学研究局（Ｕ．Ｓ  Ａｉｒ  Ｆｏｒｃｅ  Ｏｆｆｉｃｅ  ｏｆ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｒｅｓｅａｒｃｈ）により与えられた認可番号ＦＡ９５５０−０７−１０３６４のもとで米国政府の支援を受けてなされたものである。米国政府は、本発明に関し一定の権利を有する。
【０００３】
請求項に係る発明は、大学−企業共同研究の契約の次の一または複数の当事者−ミシガン大学およびグローバル・フォトニック・エネルギー・コーポレーション（Ｇｌｏｂａｌ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）−のために、および／または、当該当事者とともになされた。契約は、発明がなされた日またはそれ以前に効力を生じ、請求項に係る発明は、契約の範囲内で行われた活動の結果としてなされた。
【０００４】
本開示は、焦点調節ルミネッセンス集光器（ｆｏｃｕｓｉｎｇ  ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｔ  ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｏｒｓ）に広く関連する。本開示は、さらに、指向性を有するかたちでエネルギーを吸収しエネルギーを放射する感光性物質を有するマイクロキャビティを有する焦点調節ルミネッセンス集光器に関する。焦点調節ルミネッセンス集光器を用いて感光性物質上にエネルギーを集中（収束）させることにより電気を発生させる方法もまた開示される。ここで開示される焦点調節ルミネッセンス集光器は、例えば、光起電および熱光起電の用途およびデバイスにおいて有用である。
【発明の概要】
【０００５】
光電デバイスは、電磁照射の電子的生成または検知のいずれかを行うため、または、周囲の電磁照射から電気を発生させるための、素材の光学的および電子的特性に依存する。
【０００６】
感光性の光電デバイスは、電磁照射を電気に変換する。光起電（ＰＶ）デバイスとも呼ばれる太陽電池は、特に電力を発生させるために使用される感光性の光電デバイスの類型である。太陽光以外の光源から電力を発生させることができるＰＶデバイスは、パワーを消費する負荷を駆動して、例えば光や熱を供給するため、または、電卓、ラジオ、コンピューター、または遠隔監視または通信装置といった電子回路またはデバイスに電力を供給するために、使用されることができる。このような電力発生の用途には、バッテリーその他の蓄電デバイスの充電もまたしばしば含まれるため、太陽その他の光源からの直接照明が利用できないとき、または、ＰＶデバイスからの電力出力と特定の用途からの要求とのバランスをとるために、操作を継続することができる。「負荷抵抗」という用語は、電力を消費し、または蓄電する回路、デバイス、装置、またはシステムのいずれをも意図するものである。
【０００７】
感光性光電デバイスの他の類型は、光伝導体セルである。この機能においては、信号検出回路は、デバイスの抵抗を監視して光吸収による変化を検出する。
【０００８】
感光性光電デバイスの他の類型は、光検出器である。操作において、光検出器は、光検出器が電磁照射にさらされバイアス電圧が印加されるときに発生する電流を計測する電流検出回路と連結されて使用される。ここに記載される検出回路は、光検出器にバイアス電圧を供給することができ、電磁照射に対する光検出器の電気的反応を計測することができる。
【０００９】
感光性光電デバイスのこれらの３つの類型は、以下に定義される整流接合が現れるかどうか、および、外部からバイアスまたはバイアス電圧としても知られる電圧が印加されることによりデバイスが動作するかによっても特徴付けられることができる。光伝導体セルは整流接合を有しておらず、通常バイアスが印加されることにより動作する。ＰＶデバイスは、少なくとも一つの整流接合を有しており、バイアスが印加されなくても動作する。光検出器は、少なくとも一つの整流接合を有しており、常にという訳ではないが通常はバイアスが印加されることで動作する。原則として、光電セルは回路、デバイス、または装置に電力を供給するが、検出回路または検出回路からの情報の出力を制御するための信号または電流を供給しない。これに対し、光検出器または光伝導デバイスは、検出回路または検出回路からの情報の出力を制御するための信号または電流を供給するが、回路、デバイス、または装置に電力を供給しない。
【００１０】
伝統的に、感光性光電デバイスは、いくつかの無機半導体、例えば、結晶、多結晶、およびアモルファスのシリコン、ガリウム砒素、テルル化カドミウムその他、により構成されることができる。ここで、「半導体」という用語は、熱的または電磁的励起により電荷キャリアが導入されたときに電気を通すことができる材料を意味する。「光伝導」という用語は、電磁照射エネルギーが吸収されそれにより電荷キャリアの励起エネルギーに変換されることにより、材料内でキャリアが電荷を伝導すなわち輸送するというプロセスに広く関連する。「光伝導」および「光伝導性材料」という用語は、電磁照射を吸収して電荷キャリアを生成させる性質を有するために選択された半導体材料に言及するために使用される。
【００１１】
ＰＶデバイスは、それにより入射した太陽光のパワーを有用な電力に変換できる効果により特徴付けされることができる。結晶またはアモルファスのシリコンを利用したデバイスにより商業的応用が支配されており、いくつかは、２３％以上の効率を達成している。しかしながら、特に、表面積の広い高効率の結晶ベースのデバイスを生産することは、大幅に効率を低下させる欠陥がない大きい結晶を製造する際についてまわる問題により、困難かつ費用がかかる。一方、高効率のアモルファスシリコンのデバイスは未だに安定性に伴う問題に苦しんでいる。現在の商業的に利用可能なアモルファスシリコンセルは４〜８％の安定化された効率を有する。より最近の取り組みは、経済的な製造コストで受容可能な光起電変換効率を実現するために、有機体の光起電セルに注力している。
【００１２】
ＰＶデバイスは、光電流と光起電圧との積を最大化するために、標準的な照明条件（すなわち、１０００Ｗ／ｍ２、ＡＭ１．５スペクトルの照明である標準テスト条件）のもとで最大の電力を発生するように最適化されることができる。標準的な照明条件におけるそのようなセルのパワー変換効率は、次の３つのパラメーターに依存する。すなわち、（１）アンペア単位で、ゼロバイアスにおける電流、すなわち短絡回路電流Ｉｓｃ、（２）ボルト単位で、開路状態における光起電圧、すなわち開路電圧Ｖｏｃ、および（３）曲線因子ｆｆである。
【００１３】
ＰＶデバイスは、負荷に接続され、光に照射されたときに光生成電流を発生する。無限大の負荷のもとで照射されたときに、ＰＶデバイスはその最大限の電圧であるＶｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ、またはＶｏｃを発生する。その電気的接続を短絡させた状態で照射されたときに、ＰＶデバイスはその最大限の電流であるＩｏｐｅｎ−ｃｉｒｃｕｉｔ、またはＩｓｃを発生する。実際にパワーを発生させるために使用されるときは、ＰＶデバイスは有限値の抵抗負荷に接続され、パワー出力は電流と電圧の積Ｉ×Ｖにより与えられる。ＰＶデバイスにより発生される総パワーの最大値は、本質的にＩｓｃ×Ｖｏｃという積を超えることはできない。最大のパワーを抽出するために負荷の値が最適化されたときに、電流および電圧は、それぞれＩｍａｘおよびＶｍａｘになる。
【００１４】
ＰＶデバイスの性能指数は曲線因子ｆｆであり、次のように定義される。
【００１５】
ｆｆ＝｛ＩｍａｘＶｍａｘ｝／｛ＩｓｃＶｏｃ｝  （１）
ここで、実使用においてＩｓｃおよびＶｏｃが同時に得られることはないので、ｆｆは常に１より小さい。それにもかかわらず、ｆｆが１に近づくことにより、デバイスはより小さい直列または内部の抵抗を有し、最適化された状態で、ＩｓｃＶｏｃ積のより大きいパーセンテージをもたらす。ここで、Ｐｉｎｃはデバイスへの入射パワーであり、デバイスのパワー効率γｐは、次により算出される。
【００１６】
γｐ＝ｆｆ＊（Ｉｓｃ＊Ｖｏｃ）／Ｐｉｎｃ
適切なエネルギーの電磁照射が、例えば、有機分子結晶（ＯＭＣ）材料またはポリマーといった半導体有機材に入射されたとき、光子が吸収され励起した分子状態を生じる。このことは、Ｓ０＋ｈνΨＳ０＊と記号により表現されることができる。ここで、Ｓ０およびＳ０＊は、それぞれ基底分子状態および励起分子状態を意味する。このエネルギー吸収は、Ｂ−結合であるＨＯＭＯエネルギーレベルにおける束縛状態からＢ＊−結合であるＬＵＭＯエネルギーレベルへの電子の昇位、または等価的に、ＬＵＭＯエネルギーレベルからＨＯＭＯエネルギーレベルへの正孔の昇位と関連している。有機体の薄膜の光伝導体においては、生成された分子状態は、一般的に、励起子になると信じられている。すなわち、準粒子として運搬される、束縛状態における電子−正孔対になると信じられている。励起子は、元の電子と正孔が互いに再結合する過程として言及される対再結合の前のライフタイムがかなり大きく、他の対からの正孔または電子との再結合と対照的である。光電流を発生させるために、典型的には、接触させる２つの異なる有機体の薄膜の間のドナー−アクセプター界面において、電子−正孔対は分離される。電荷が分離されない場合は、入射光より低いエネルギーの光の放射による照射、または熱を発生させることによる非放射のいずれかによる、クエンチングとしても知られている対再結合過程においてそれらは再結合されることができる。これらの結果のいずれも、感光性光電デバイスにおいては好ましくない。
【００１７】
接点における電界または不均質は、ドナー−アクセプター界面における分離よりもむしろクエンチのための励起子の原因となり、電流に対し少しも貢献しない結果となる。それゆえ、接点から光生成励起子を遠ざけることが望ましい。このことは、接合点近くの領域への励起子の拡散を制限することにより、関連する電界において、接合点近くの励起子が解離されることにより解放された電荷キャリアが分離されるという機会が増大されるという効果を有する。
【００１８】
十分な量を占める、内部で生成された電界を発生させるための有用な方法は、特に分子量子エネルギー状態の分布の点から適当に選択された伝導性を有する材料の２つの層を並置することである。それらの２つの材料の界面は光起電ヘテロジジャンクションと呼ばれる。従来の半導体理論においては、ＰＶヘテロジャンクションを形成するための材料とは、一般的にｎまたはｐ型のいずれかであることを意味していた。ここで、ｎ型とは多数キャリアの型が電子であることを意味する。それは、相対的に自由なエネルギー状態にある電子を多く有する材料であると考えることができる。ｐ型とは多数キャリアの型が正孔であることを意味する。そのような材料は、相対的に自由なエネルギー状態にある正孔を多く有する。一種のバックグランド、すなわち、光が発生させていない多数キャリアの濃度は、主として欠陥や不純物の意図的でない（ｕｎｉｎｔｅｎｔｉｏｎａｌ）ドーピングに依存する。不純物の型および濃度は、ＨＯＭＯ−ＬＵＭＯギャップと呼ばれる、最高被占分子軌道（ＨＯＭＯ）と最低空分子軌道（ＬＵＭＯ）との間のギャップ内のフェルミエネルギーの値またはレベルを決定する。フェルミエネルギーは、占有確率が１／２と等しくなるためのエネルギーの値を示す分子量子エネルギー状態の統計的占有を特徴付ける。ＬＵＭＯエネルギーレベルに近いフェルミエネルギーは、電子が主要なキャリアであることを示す。ＨＯＭＯエネルギーレベルに近いフェルミエネルギーは、正孔が主要なキャリアであることを示す。その結果、フェルミエネルギーは、伝統的な半導体の主要な特性であり、典型的なＰＶヘテロジャンクションは伝統的にｐ−ｎ界面であるのである。
【００１９】
「整流」という用語は、とりわけ非対称伝導特性を有する界面、すなわち、電荷を望ましくは一方向に輸送するようにする界面を示す。整流は、適当に選択された材料間のヘテロジャンクションにおいて起こるビルトイン電界と通常関連している。
【００２０】
本明細書においては、当業者により一般的に理解されるように、第１の「最高被占軌道」（ＨＯＭＯ）または最低空軌道「ＬＵＭＯ」エネルギーレベルは、第１のエネルギーレベルが真空エネルギーレベルにより近い場合は、第２のＨＯＭＯまたはＬＵＭＯエネルギーレベル「より大きい」または「より高い」。イオン化ポテンシャル（ＩＰ）は真空エネルギーレベルに対して負のエネルギーとして計測されるため、より高いＨＯＭＯエネルギーレベルはより小さい絶対値のＩＰ（より小さい負のＩＰ）に対応する。同様に、より高いＬＵＭＯエネルギーレベルはより小さい絶対値の電子親和力（ＥＡ）（より小さい負のＥＡ）に対応する。真空レベルを最上位とする従来のエネルギーレベル図においては、材料のＬＵＭＯエネルギーレベルが同じ材料のＨＯＭＯエネルギーレベルより高い。「より高い」ＨＯＭＯまたはＬＵＭＯエネルギーレベルが、「より低い」ＨＯＭＯまたはＬＵＭＯエネルギーレベルより、そのような図の最上位近くに現れる。
【００２１】
有機材料との関連において、「ドナー」および「アクセプター」という用語は、接合している２つの異なる材料のＨＯＭＯおよびＬＵＭＯエネルギーレベルの相対的位置として言及する。このことは、無機との関連におけるこれらの用語の用い方、すなわち、「ドナー」および「アクセプター」が無機のｎ−およびｐ−型層をそれぞれ形成するために使用されるドーパントの型として言及することと異なる。有機との関連において、異なる材料と接合された材料のＬＵＭＯエネルギーレベルがより低い場合は、その材料はアクセプターである。そうでなければ、それはドナーである。外部バイアスがない場合において、ドナー−アクセプター接合における電子がアクセプター材料内に移動し、正孔がドナー材料内に移動することはエネルギー的に好ましい。
【００２２】
有機半導体の顕著な特性はキャリアー易動度である。易動度は、電界に対応して導電性材料を移動する電荷キャリアーの移動し易さの単位である。有機感光デバイスとの関連において、高い電子移動度により電子による優先的な伝導性を有する材料を含む層は電子輸送層またはＥＴＬとして言及される。高い正孔移動度により正孔による優先的な伝導性を有する材料を含む層は正孔輸送層またはＨＴＬとして言及される。必ずしも必要ではないが、望ましくは、アクセプター材料はＥＴＬでドナー材料はＨＴＬである。
【００２３】
従来の無機半導体のＰＶセルには、内部電界を確立するためにｐ−ｎ接合が用いられる。初期の有機薄膜セルは、Ｔａｎｇ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ  Ｌｅｔｔ．４８，１８３（１９８６）により報告されているもののように、従来の無機ＰＶセルに使用されているものと類似するヘテロジャンクションを含む。しかしながら、ｐ−ｎ型接合の確立に加え、ヘテロジャンクションのエネルギーレベルのオフセットもまた重要な役割を行うということが現在認識されている。
【００２４】
有機Ｄ−Ａヘテロジャンクションにおけるエネルギーレベルのオフセットは、有機材料における光生成プロセスの基本的性質に起因する有機ＰＶデバイスのオペレーションにとって重要であると信じられている。有機材料の光学的励起の際、局在のフレンケルまたは電荷移動励起子が発生する。電気的検出または電流の発生がなされるためには、束縛励起子がそれらの構成要素である電子と正孔に解離しなければならない。このようなプロセスはビルトイン電界により誘導されることができるが、有機デバイスにおいて典型的に見られる電界（Ｆ〜１０６Ｖ／ｃｍ）における効率は低い。有機材料における最も効率的な励起子の解離は、ドナー−アクセプター（Ｄ−Ａ）界面において起こる。そのような界面においては、低いイオン化ポテンシャルのドナー材料が、高い電子親和力のアクセプター材料とともにヘテロジャンクションを形成する。ドナーおよびアクセプター材料のエネルギーレベルの調整に依存して、そのような界面で励起子の解離がエネルギー的に好ましくなるようにすることができ、アクセプター材料における電子ポラロンおよびドナー材料における正孔ポラトンがもたらされる。
【００２５】
有機ＰＶセルは、従来のシリコン−ベースのデバイスと比較して多くの潜在的利点を有する。有機ＰＶセルは軽量であり、材料用途において安価であり、柔軟性を有するプラスチック箔のような低コストの基板に堆積されることができる。しかしながら、有機ＰＶデバイスは、典型的には、比較的低い１％以下の量子収量（吸収された光子の生成されたキャリア対に対する比、または電磁照射の電気変換効率に対する比）を有する。このことは、一つには、固有の光伝導性プロセスの二次的な特質に起因すると考えられる。すなわち、キャリアの生成には、励起子の生成、拡散、および、イオン化または収集が要求される。これらのプロセスのそれぞれと関連する効率γがある。下付き文字は次のように使用される。すなわち、出力効率のためのＰ、外部量子効率のためのＥＸＴ、光子吸収のためのＡ、拡散のためのＥＤ、収集のためのＣＣ、および内部量子効率のためのＩＮＴのように使用される。この表記法が使用された結果次のように表示される。
【００２６】
γＰ〜γＥＸＴ＝γＡ＊γＥＤ＊γＣＣ
γＥＸＴ＝γＡ＊γＩＮＴ
励起子の拡散長（ＬＤ）は、典型的には、光吸収長（〜５００Δ）より小さく（ＬＤ〜５０Δ）、厚いゆえに抵抗性のセルであって複合的または高度に畳まれた界面を有するもの、または、薄いセルであって低い光吸収効率を有するもののトレードオフが要求される。
【００２７】
効率を増大させるために異なるアプローチがなされてきた。そのアプローチには、ドープされた有機単結晶、共役ポリマーのブレンド、および励起子の拡散長を増大させた材料の使用が含まれる。有機ＰＶセルの出力変換効率は、ドナー／アクセプター（ＤＡ）ヘテロジャンクションの導入以来着実に増大してきている。絡み合った構造、または「バルク−ヘテロジャンクション」構造においてさらなる改良が報告されており、そこでは、ＤＡ界面は、光子吸収の場所の励起子の拡散長（〜１０ｎｍ）の範囲内である。しかしながら、これらのアモルファスのブレンドの高い直列抵抗は、活性層の厚さを制限し、その結果低い曲線因子を潜在的にもたらし光吸収を減少させ、太陽エネルギーの変換効率を低下させる。
【００２８】
光電デバイスの効率は、集光器を使用することにより増大することができる。集光器には、典型的には、反射ミラー、反射レンズ、および／または屈折レンズが使用され、ＰＶセル上に光エネルギーを集中させる。光学材料は、典型的には、ＰＶセルに使用される材料より安価であるため、集光器を使用することで製造および維持コストの総額を削減でき、特に効果的ではあるが高価であるＰＶセル材料の使用量を少なくできる。
【００２９】
集中率（ＣＲ）は、集光レンズまたは集光ミラーの面積の、入射照射線にさらされたＰＶセルの面積に対する比、すなわち、ＣＲ＝ＡＣｏｎｃ／ＡＰＶである。集光は、典型的には、光学の質とＰＶセルの表面に太陽光を集中される集光器の能力により制限される。拡散または散乱された太陽光は、一般的に、直接の太陽光より有用性が少ない。これは、拡散された照射は、セルに共役（結合）できない広い角度で集光器に到着するためである。集光器は、太陽の方に向けられることでＰＶセル上へ直接光を最大限に集光させなければならない。従来の集光器は様々な不利益がある。例えば、高い太陽光の集光率（ＣＲ＞１０）を達成するためには、太陽の垂直入射を維持するために、集光器はしばしば高価なトラッキングシステムを要求する。加えて、集光に使用されるレンズおよび／またはミラーは熱も発生させ、しばしばＰＶデバイスの効率を維持するために冷却を要求する。冷却の要求は、さらなる望ましくない複雑さおよび／または論理的課題と、製造および維持コストとを強いる。
【００３０】
エネルギーを吸収し、および導波路により指向的にエネルギーを再放射する、ルミネッセンス発光の集光器（ＬＳＣｓ）を含む、非トラッキング集光器が開発されている。Ｃｕｒｒｉｅら（Ｓｃｉｅｎｃｅ，  ２００８，  ｖｏｌ．３２１，  ｐｐ．２２６−２２８）は、太陽電池に接続された高屈折率のガラス基板に積層された有機色素を有する有機太陽光集光デバイスを開示する。しかしながら、ＬＳＣｓの効率は、導波路層における再吸収および散乱損失により制限され、低い集中率（ＣＲ＜１０）をもたらす。従来のＬＳＣは図１に示されている。
【００３１】
比較的安価で冷却の必要がなく高いＣＲを達成する非トラッキング集光器の技術的需要が残存している。この問題、および他の上述した問題を解決するために、発明者らは、例えば周囲のマイクロキャビティ、回折格子、またはフォノニック結晶を利用して、再放射エネルギーを高指向性にすること、および、焦点調節ルミネッセンス集光器（ＦＬＳＣ）により高指向性エネルギーを集中させること、が可能であることを発見した。
【００３２】
かくして、エネルギーを集中させるための、焦点調節ルミネッセンス集光器（ＦＬＳＣ）が開示される。一つの実施形態として、ＦＬＳＣは、マイクロキャビティを有する。マイクロキャビティは、最上部の半透明ミラー、最下部の半透明ミラー、および最上部および最下部の半透明ミラーの間の感光性の材料を有し、感光性の材料は、再放射エネルギーが少なくとも一つの感光性の要素上に集中すされるようなマイクロキャビティから、指向性を有するかたちでエネルギーを吸収し再放射する。
【００３３】
一つの実施形態においては、マイクロキャビティは、シリンダー状／球状または楕円状のような少なくとも一つの焦点をもつ形状を有し、放射エネルギーはその形状内の少なくとも一つの焦点に配置された少なくとも一つの感光要素上に集中される。
【００３４】
他の実施形態においては、マイクロキャビティは平坦であり、ＦＬＳＣはマイクロキャビティと、少なくとも一つの感光要素との間に配置されて、少なくとも一つの感光要素上に放射エネルギーを集中させるフレネルレンズをさらに有する。ＦＬＳＣは非トラッキングとすることができる。
【００３５】
感光性の材料は吸収されたエネルギーをダウンコンバートして、再放射エネルギーを吸収されたエネルギーより小さくすることができると理解される。
【００３６】
一つの実施形態においては、感光性材料は蛍光色素または複数の蛍光色素の混合物を有する。
【００３７】
一つの実施形態においては、最上部の半透明ミラーおよび最下部の半透明ミラーは分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）を有する。最上部のＤＢＲ、最下部のＤＢＲ、または両方は、特定のエネルギー周波数または波長範囲を吸収し放出するために、互いに独立に調整されることができる。
【００３８】
マイクロキャバティの感光性の材料は、フォトニック結晶または金属ナノ粒子のような様々な材料を有することができる。
【００３９】
ここに記載されたような焦点調節ルミネッセンス集光器（ＦＬＳＣ）により少なくとも一つの感光性の要素上に光エネルギーを集中させることにより電気を生成する方法もまた開示される。
【００４０】
一つの実施形態は、
・光エネルギーにＦＬＳＣを露出して、最上部の半透明ミラーを通してマイクロキャビティにエネルギーを入力させて感光性材料に吸収させ、
・最下部の半透明ミラーを通してエネルギーを放射し、
・少なくとも一つの感光性の要素上に放射されたエネルギーを集中させる方法である。
【００４１】
前述の構成要素の他に、本開示には、後述するもののように、多くの例となる特徴が含まれる。前述の記載および後述の記載は単なる例であると理解される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】従来のルミネッセンスの発光の集光器の概略図である。
【図２Ａ】分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）を有する焦点調節ルミネッセンス集光器の概略図である。
【図２Ｂ】分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）を有する焦点調節ルミネッセンス集光器の概略図である。
【図３】フレネルレンズを有する平坦な焦点調節ルミネッセンス集光器の概略図である。
【図４】シリンダー状／球状の焦点調節ルミネッセンス集光器の概略図である。
【図５】楕円状の焦点調節ルミネッセンス集光器の概略図である。
【図６】フレネルレンズを有する平坦な焦点調節ルミネッセンス集光器の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
添付した図面は本明細書に組み込まれ、本明細書の一部をなす。
【００４４】
図１は、従来のルミネッセンスの発光の集光器の概略図である。
【００４５】
図２は、分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）を有する焦点調節ルミネッセンス集光器の概略図である。
【００４６】
図３は、フレネルレンズを有する平坦な焦点調節ルミネッセンス集光器の概略図である。
【００４７】
図４は、シリンダー状／球状の焦点調節ルミネッセンス集光器の概略図である。シリンダー状／球状の焦点調節ルミネッセンス集光器に対してシミュレーションされたマイクロキャビティの放射プロファイルおよび焦点面強度プロファイルもまた示されている。
【００４８】
図５は、楕円状の焦点調節ルミネッセンス集光器の概略図である。シリンダー状／球状の焦点調節ルミネッセンス集光器に対してシミュレーションされたマイクロキャビティの放射プロファイルおよび焦点面強度プロファイルもまた示されている。
【００４９】
図６は、フレネルレンズを有する平坦な焦点調節ルミネッセンス集光器の概略図である。シリンダー状／球状の焦点調節ルミネッセンス集光器に対してシミュレーションされたマイクロキャビティの放射プロファイルもまた示されている。
【００５０】
本開示は、焦点調節ルミネッセンス集光器に関する。本開示のＦＬＳＣは、光起電（ＰＶ）セル、太陽電池、光起電検出器、熱光起電セル、および電気および／または熱の生産／生成のような様々な光起電および熱光起電デバイスに有用である。
【００５１】
本開示のＦＬＳＣの実施形態は、入射照射線の放射パターンの変更または方向づけが可能なマイクロキャビティを有する。
【００５２】
いくつかの実施形態においては、マイクロキャビティは、最上部の半透明ミラー、最下部の半透明ミラー、最上部の半透明ミラーと最下部の半透明ミラーとの間に配置された少なくとも一つの感光性の材料を有する。本明細書において、「半透明」とは、光に対して少なくとも部分的に透明であることを意味する。本開示に関連する半透明ミラーは、非常に弱い反射性から非常に強い反射率までを有し、反射率（Ｒ）は、入射照射の反射光に対する比率：Ｒ＝（Ｒｉ／Ｒｒｅｆ）として定義される。高反射は１に近い反射率の値を有する。半透明ミラーは、酸化シリコン（ＳｉＯｘ、ガラス）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、ＴｅＯ２、ＬｉＦ、他の無機の誘電材料、ポリマー、蒸着された小分子、およびこれらの組み合わせのような少なくとも一つの誘電材料を有することができる。
【００５３】
本開示のいくつかの実施形態においては、少なくとも一つの半透明ミラーは、分布ブラッグ反射鏡（ＤＢＲ）を有する。ＤＢＲは、異なる光学材料の交互の一連の層を有することができる光学構造である。これらの材料の間の界面における、照射の建設的または破壊的な干渉は、ＤＢＲ特有の反射率に貢献する。図２は、本開示に関連するＤＢＲの例を示している。ＤＢＲのこれらの限定されない例は、電磁スペクトルの紫外線、可視、および／または赤外線の波長のような、光の特定の波長または波長の範囲を吸収および／または放射するように変化させることができる。
【００５４】
本開示のいくつかの実施例においては、最上部および最下部のＤＢＲは、互いに独立に、４００ｎｍから１．３０ｎｍまで、４００ｎｍから１．２５μｍまで、４００ｎｍから１．２０μｍまで、４１０ｎｍから１．３０μｍまで、４１０ｎｍから１．２５μｍまで、４１０ｎｍから１．２０μｍまで、というように、３５０ｎｍから１．５０μｍの範囲の光の波長を吸収／放出するように変化させることができる。少なくとも一つの実施形態では、最上部のＤＢＲは、４００ｎｍから１．２０μｍの範囲の波長を吸収し、４１０ｎｍから１．３０μｍの範囲の波長を放射するように変化させることができる。少なくとも一つの実施形態では、最下部のＤＢＲは、４００ｎｍから１．２０μｍの範囲の波長を吸収し、４１０ｎｍから１．３０μｍの範囲の波長を放射するように変化させることができる。ある実施形態では、最上部のＤＢＲおよび最下部のＤＢＲは両方とも４００ｎｍから１．２０μｍの範囲の波長を吸収し、４１０ｎｍから１．３０μｍの範囲の波長を放射するように変化させることができる。当業者により、本開示に関連し、追加の範囲が予想されるであることに注意すべきである。
【００５５】
いくつかの実施形態においては、感光性の材料は、入射照射線を吸収し、吸収した照射線を、マイクロキャビティからの指向性のある放射をするための低いエネルギーにダウンコンバートする。本明細書においては、「ダウンコンバート」またはそのすべてのバージョンは、電磁エネルギーを低いエネルギーまたは長い波長に変換する能力を指す。
【００５６】
他の実施形態においては、感光性の材料は、入射照射線を吸収し、吸収した照射線を、マイクロキャビティからの指向性のある放射をするための高いエネルギーにアップコンバートする。本明細書においては、「アップコンバート」またはそのすべてのバージョンは、電磁エネルギーを高いエネルギーまたは短い波長に変換する能力を指す。例えば、感光性の材料は、可視外（例えば、λ＞７００ｎｍ）の光の波長を、可視範囲内（約４００ｎｍ≦λ≦７００ｎｍ）に変換することができる。アップコンバートは、例えば、光子エネルギーの結合によって引き起こされることができる。
【００５７】
いくつかの実施形態においては、マイクロキャビティはフォトニック結晶を有する。フォトニック結晶は、例えば、誘電材料を有することができ、結晶の格子定数はおおよそ光の波長とすることができる。フォトニック結晶は、一般的に、特定の波長または波長の範囲の透過を許す一方、他の波長または波長の範囲の透過を排除するフォトニックバンドギャップ（ＰＢＧ）により特徴づけされる。
【００５８】
本開示に関連するフォトニック結晶は、一次元（１−Ｄ）、二次元（２−Ｄ）、および／または三次元（３−Ｄ）の構造型を有することができ、自然物および／または人工物であることができる。いくつかの実施形態においては、フォトニック結晶は、酸化シリコン（ＳｉＯｘ、ガラス）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、窒化シリコン（ＳｉＮｘ）、他の無機誘電材料、ポリマー、およびそれらの結合のような誘電材料を有することができる。
【００５９】
フォトニック結晶は、フォトニック結晶の格子内にドープされた少なくとも一つの感光性の材料をさらに有することができる。
【００６０】
他の実施形態においては、マイクロキャビティは、最上部のＤＢＲ、最下部のＤＢＲ、および最上部および最下部のＤＢＲの配置された少なくとも一つの感光性の材料を有し、少なくとも一つのＤＢＲは、フォトニック結晶を有する。
【００６１】
本開示に関連する感光性の材料は、蛍光性のおよび／またはリン光性の特性を有することができる。いくつかの実施形態においては、感光性の材料は少なくとも一つの例えばシアニン色素、ポルフィリン、ポルフィン、ローダミン、ビピリジル、ペリレン、スクエアリン類（ｓｑｕａｒｉｎｅｓ）のような有機化合物を有する。少なくとも一つの実施形態においては、感光性の材料は例えば蛍光性の有機色素分子のような有機色素を有する。他の実施形態においては、感光性の材料は、例えば少なくとも一つの蛍光性の有機色素を有する有機色素混合物のような有機色素の混合物を有する。限定されない例は、４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＪＴＢ）、白金テトラフェニルテトラベンゾポルフィリン（Ｐｔ（ＴＰＢＰ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ、２３Ｈ−白金（ＩＩ）ポルフィン（ＰｔＯＥＰ）、２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン］プロパン−ジニトリル（ＤＣＭ２）を含む。当業者の一人であれば、他の蛍光性および／またはリン光性の化合物も本開示の焦点調節ルミネッセンス集光器に適していると認識するであろう。
【００６２】
いくつかの実施形態においては、感光性の材料は、例えばコロイド量子ドット、（ＰｂＳ、ＰｂＳｅ、ＣｄＳｅ、Ｓｉ）のような少なくとも一つの無機化合物を有する。
【００６３】
無機基質内にドープされた希土類金属イオンのような、有機および無機の化合物の混合物を有する感光性の材料もまた考えられる。
【００６４】
本開示の焦点調節ルミネッセンス集光器のマイクロキャビティは、平坦であることができ、例えば、肉眼で見える曲率をなすことができる。少なくとも一つの実施形態においては、マイクロキャビティは、例えばシリンダー状／球状のように、少なくとも一つの焦点をもつ形状を有する。例えば、図４を参照。少なくとも一つの実施形態においては、マイクロキャビティは、例えば楕円状のように、少なくとも二つの焦点をもつ形状を有する。例えば、図５を参照。本開示のいくつかの実施形態においては、平坦または肉眼で見える曲率をなす、マイクロキャビティのアレイを有することができる。マイクロキャビティの組合せもまた考えられる。
【００６５】
焦点調節ルミネッセンス集光器は、さらに少なくとも一つのフレネルレンズをさらに有することができる。例えば、フレネルレンズは、マイクロキャビティと少なくとも一つの感光性の要素との間に配置され、マイクロキャビティから放射されるエネルギーを少なくとも一つの感光性の要素の上に集中させる。フレネルレンズは、様々なタイプのプラスチック材料のように、硬いおよび／または柔軟性のある材料を有することができる。
【００６６】
マイクロキャビティは、二次元または三次元の金属ナノ粒子を有することができ、ナノ粒子の間に感光性の材料がドープされることができる。これらの構造はフォトニック結晶にとって同じようにふるまう。すなわち、放射体の放射崩壊経路を変更し、指向性の放射を作り出す。一つの実施形態においては、感光性の材料は、例えばポリビニル・ブチラール（ＰＶＢ）またはポリメチル・メタクリレート（ＰＭＭＡ）のようなポリマー・マトリクス内に分散されることができる。ナノ粒子は、単一金属または金属合金を有することができる。望ましい金属ナノ粒子の限定されない例には、例えば金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、およびパラジウム（Ｐｄ）、およびこれらの合金のような貴金属が含まれる。一つの実施形態においては、例えば、行列のアレーのようにナノ粒子を規則正しい配列とすることができる。
【００６７】
一つの実施形態においては、マイクロキャビティは回折格子を有することができる。回折格子は、一次元または二次元にパターニングされることができ、多重周期性を特徴とすることができる。特に、準結晶パターンを使用して、フーリエ空間における回折格子の方位対称性を増大させることができる。
【００６８】
他の実施形態においては、焦点調節ルミネッセンス集光器は、一過的に結合した、低い屈折率層および放射層を有する二重層を有することができる。本開示に関連する放射層は、蛍光性および／またはリン光性の特性を有することができる。いくつかの実施形態においては、放射層は、例えばシアニン染料、ポルフィリン、ポルフィン、ローダミン、ビピリジル、ペリレン、スクエアリン類（ｓｑｕａｒｉｎｅｓ）のような少なくとも一つの有機化合物を有することができる。一つの実施形態においては、放射層は、例えば蛍光性有機色素分子のような有機色素を有する。他の実施形態においては、感光性の材料は、例えば少なくとも一つの蛍光性有機色素を有する有機色素の混合物のような、有機色素の混合物を有することができる。有機色素の限定されない例は、４−（ジシアノメチレン）−２−ｔ−ブチル−６−（１，１，７，７−テトラメチルジュロリジル−９−エニル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＪＴＢ）、白金テトラフェニルテトラベンゾポルフィリン（Ｐｔ（ＴＰＢＰ））、２，３，７，８，１２，１３，１７，１８−オクタエチル−２１Ｈ、２３Ｈ−白金（ＩＩ）ポルフィン（ＰｔＯＥＰ）、２−メチル−６−［２−（２，３，６，７−テトラヒドロ−１Ｈ，５Ｈ−ベンゾ［ｉｊ］キノリジン−９−イル）エテニル］−４Ｈ−ピラン−４−イリデン］プロパン−ジニトリル（ＤＣＭ２）を含む。少なくとも一つの実施形態においては、放射層は、例えば、ポリ（９，９−ジ−ｎ−オクチルフルオレン−オルト−ベンゾチアジアゾール）（Ｆ８ＢＴ）のようなポリマーを有する。低い屈折率層は、例えば、Ｇｉｅｂｉｎｋら（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  ２０１１，  ｖｏｌ．９８，ｉｓｓ．８，  ａｒｔ．０８１１０３）に記載されている犠牲的なポロジェン方法を使用して形成されることができる。
【００６９】
指向性のある放射を創り出すための別のアプローチは、１と１００ミクロンの間の範囲の大きさの、色素がドープされたミクロスフェアを使用することである。ウィスパリングギャラリーモードに放射される光は、高い指向性の放射を生成するために抽出されることができる。
【００７０】
焦点調節ルミネッセンス集光器は、少なくとも一つの感光性の要素上に光エネルギーを集中させることにより電気を生成するのに有用性を有することができる。感光性の要素は、例えば、有機太陽電池などの、太陽電池のような光起電セルを有することができる。本開示に関連する光起電セルは、例えば、米国特許Ｎｏ．６，４５１，４１５（「励起子遮断層を有する有機感光性光起電デバイス」）、６，６５７，３７８（「有機光起電デバイス」）、米国特許Ｎｏ．７，１７９，５４３（「信頼性を拡大するための有機光起電デバイス」）が含まれ、これらのすべては参照されることによりここに組み込まれる。
【００７１】
いくつかの実施形態においては、少なくとも一つの感光性の要素は、焦点調節ルミネッセンス集光器を有するマイクロキャビティの少なくとも一つの焦点に配置される。いくつかの実施形態においては、例えば、感光性の要素のアレイのように、複数の感光性の要素が少なくとも一つの焦点に配置される。いくつかの実施形態においては、例えば、マイクロキャビティは、一つの焦点をもつ球状／シリンダー状の形状を有し、少なくとも一つの感光性の要素は少なくとも一つの焦点に配置される。他の実施形態においては、マイクロキャビティは、二つの焦点をもつ楕円状の形状を有し、少なくとも一つの感光性の要素は二つの焦点のうちの一つまたは両方に配置される。
【００７２】
少なくとも一つの感光性の要素は、例えば共鳴光検出器または光検出器のアレイのような少なくとも一つの光検出器に付着させることができる。光検出器は、例えば、有機光検出器を有することができる。
【００７３】
本開示の焦点調節ルミネッセンス集光器は、熱的な用途においても有用である。例えば、マイクロキャビティまたはフォトニック結晶により指向性をもたせた黒体放射は、太陽、熱、または熱起電の用途に焦点を合せることができる。
【００７４】
ここに記載された焦点調節ルミネッセンス集光器（ＦＬＳＣ）を用いて、少なくとも一つの感光性の要素上に光エネルギーを集中させることにより電気を生成する方法もまた開示される。
【００７５】
一つの実施形態においては、方法は、
・ＦＬＳＣを光エネルギーにさらすことにより、最上部の半透明ミラーを通してエネルギーをマイクロキャビティに入力し、感光性の材料に吸収させ、
・最下部の半透明ミラーを通してエネルギーを放射し、
・少なくとも一つの感光性の要素上に放射されたエネルギーを集中させることを含む。
【００７６】
他の実施形態においては、ここに記載された方法は、感光性の材料により吸収されたエネルギーをダウンコンバートして再放射エネルギーを吸収されたエネルギーより小さくすることを含む。
【００７７】
ここに記載された電気の生成方法は、一つの焦点をもつシリンダー状／球状の形状を有するＦＬＳＣを使用し、少なくとも一つの感光性の要素は焦点に配置される。他の実施形態においては、ＦＬＳＣマイクロキャビティは二つの焦点をもつ楕円状の形状を有し、少なくとも一つの感光性の要素は各焦点に配置される。
【００７８】
他の実施形態においては、ここに記載された方法は、少なくとも一つの共鳴光検出器を少なくとも一つの光検出の要素に付着させることを含むことができる。ここに記載された方法は、連続的に積層され、少なくとも一つの光検出の要素に付着された少なくとも二つの共鳴光検出器をさらに有する。
【００７９】
前述したように、放射されたエネルギーは熱エネルギーまたは太陽エネルギーであることができ、光検出の要素は太陽電池を有することができる。
【００８０】
例
本開示は、実施例とワーキングサンプルについての次の詳細な記述を参照することにより、より容易に理解されることができる。他の実施例は、本明細書に開示された記載および例を考慮することにより当業者にとって明らかになると理解される。
【００８１】
実施例１
シリンダー状／球状の焦点調節ルミネッセンス集光器に対してシミュレーションされたマイクロキャビティ放射プロファイルが図４に示されている。シミュレーションは挿入されたマイクロキャビティ放射プロファイルを使用して実施された。マイクロキャビティ放射プロファイルは、Ｈ．Ｂｅｎｉｓｔｙ，Ｊ．Ｏｐｔ．Ｓｏｃ．Ａｍ．Ａ，１５，１１９２（１９９８）に記載されたトランスファーマトリクスおよびソース項を使用して生成した。放射プロファイルは次に前方に伝えられ、空間の各点の強度が計算された。図４に示されるように、１−Ｄおよび２−Ｄの集中度は、ＣＲ１Ｄ〜６およびＣＲ２Ｄ〜３６だった。
【００８２】
実施例２
楕円状の焦点調節ルミネッセンス集光器に対してシミュレーションされたマイクロキャビティ放射プロファイルは図５に現されている。シミュレーションは、実施例１に記載されたように実施された。１−Ｄおよび２−Ｄの集中度は、ＣＲ１Ｄ〜１０およびＣＲ２Ｄ〜１００だった。
【００８３】
実施例３
図６は、本発明に関連するマイクロキャビティのシミュレーションを示している。同図は、それぞれｎ＝１．５（ＳｉＯ２）およびｎ＝２．２（ＴｉＯ２）の低反射率および高反射率による１／４波長の積み重ねからなる二つの平面状の分散型ブラッグ反射ミラーにより挟まれた放射層を示している。代りに、高指向性の放射を生成させるために一過的にキャビティの構成と連結される二重層も使用されることもできる。
【００８４】
別段の指示がない限り、本明細書および請求項における成分、反応条件などの量を表現するすべての数字は、「約」という用語によりすべての場合において変更されるものとして理解されなければならない。従って、特にそれとは反対の指示がない限り、明細書および添付された請求項に明記された数値パラメータは、本発明により求め得られた望ましい特性により変化しうるおおよその値である。
【００８５】
本発明の他の実施形態は、開示された本明細書および本発明の実施形態を考慮することにより当業者により明らかであろう。本発明の真の範囲および精神は請求項に明示されており、本明細書および例は単なる典型例であることが意図されている。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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