(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一基材上に１つ以上の二次電池と１つ以上のテスト構造体とが設けられた二次電池用中間構造体であって、
前記二次電池及び前記テスト構造体は、第１電極層と第２電極層とをそれぞれ備え、
前記二次電池と前記テスト構造体とで、前記第１電極層は一体的なパターンとして形成されており、
前記第２電極層は、前記二次電池と前記テスト構造体との間で分離しており、
前記二次電池では、前記第１電極層と前記第２電極層との間に、複数の層が積層されており、
前記複数の層には、少なくとも金属酸化物半導体層と充電層とが含まれており、
前記テスト構造体では、前記第１電極層と前記第２電極層との間に、前記複数の層のうちの一部の層が設けられている、
二次電池用中間構造体。
【請求項２】
前記テスト構造体が複数設けられ、
複数の前記テスト構造体の間で、前記第２電極層が分離している請求項１に記載の二次電池用中間構造体。
【請求項３】
複数の前記テスト構造体には、前記第１電極層と第２電極層との間に前記充電層が設けられていないテスト構造体が含まれていることを特徴とする請求項２に記載の二次電池用中間構造体。
【請求項４】
複数の前記テスト構造体には、前記第１電極層と第２電極層との間の前記充電層が前記第１電極層、及び前記第２電極層の少なくとも一方と接触しているテスト構造体が含まれていることを特徴とする請求項２、又は３に記載の二次電池用中間構造体。
【請求項５】
複数の前記テスト構造体の第２電極層は、平面視形状が同じであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の二次電池用中間構造体。
【請求項６】
複数の前記テスト構造体は、一つの二次電池に対して複数隣接して設けられていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項に記載の二次電池用中間構造体。
【請求項７】
前記複数のテスト構造体には、前記第１電極層と第２電極層との間に配置されている層構成が互いに異なっているテスト構造体が含まれていることを特徴とする請求項２〜６のいずれか１項に記載の二次電池用中間構造体。
【請求項８】
前記二次電池は、前記第１電極層と第２電極層との間に積層された層構成が、前記金属酸化物半導体層、及び前記充電層の２層構成となっており、
前記複数のテスト構造体には、
前記第１電極層と第２電極層との間に、前記充電層が配置されたテスト構造体と、
前記第１電極層と第２電極層との間に、前記金属酸化物半導体層が配置されたテスト構造体と、
が含まれている請求項７に記載の二次電池用中間構造体。
【請求項９】
前記金属酸化物半導体層には、互いに異なる第１金属酸化物半導体層、及び、第２金属酸化物半導体層が含まれており、
前記二次電池には、前記第１電極層と第２電極層との間に、前記第１金属酸化物半導体層、前記充電層、及び前記第２金属酸化物半導体層が配置され、
複数の前記テスト構造体には、
前記第１電極層と第２電極層との間に、前記第１金属酸化物半導体層、及び前記充電層が配置されたテスト構造体と、
前記第１電極層と第２電極層との間に、前記充電層、及び前記第２金属酸化物半導体層が配置されたテスト構造体と、
前記第１電極層と第２電極層との間に、前記充電層が配置されたテスト構造体と、
前記第１電極層と第２電極層との間に、前記第１金属酸化物半導体層、及び前記第２金属酸化物半導体層が配置されたテスト構造体と、
前記第１電極層と第２電極層との間に、前記第１金属酸化物半導体層が配置されたテスト構造体と、
前記第１電極層と第２電極層の間に、前記第２金属酸化物半導体層が配置されたテスト構造体と、が含まれている請求項７に記載の二次電池用中間構造体。
【請求項１０】
前記二次電池、及び前記テスト構造体が前記基材の両面に設けられている請求項２〜９のいずれか１項に記載の二次電池用中間構造体。
【請求項１１】
前記テスト構造体には、
前記第１電極層と第２電極層との間に、前記二次電池の前記第１電極層と前記第２電極層との間に積層されている層構成と同じ層構成が形成されたテスト構造体がさらに含まれていることを特徴とする
請求項２〜１０のいずれか１項に記載の二次電池用中間構造体。
【請求項１２】
前記基材は、導電性を有し、前記第１電極層を兼ねていることを特徴とする
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の二次電池用中間構造体。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の二次電池用中間構造体を用意する工程と、
前記テスト構造体の電気的特性を測定する工程と、を備えた二次電池の製造方法。
【請求項１４】
前記二次電池用中間構造体に設けられた二次電池の性能を評価する工程をさらに備え、
前記二次電池の性能が所定の基準を満たさない場合に、前記テスト構造体の電気的特性を測定する工程を行う請求項１３に記載の二次電池の製造方法。
【請求項１５】
前記二次電池の性能が所定の基準を満たす場合に、前記二次電池から前記テスト構造体を分離する工程をさらに備えた請求項１４に記載の二次電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、繰り返し充放電可能な電池（本明細書においては二次電池ともいう）用中間構造体、及び二次電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２には、全固体型の物理二次電池である量子電池が開示されている。特許文献１、２に開示された量子電池は、例えば、基板上に、第１電極、充電層、ｐ型金属酸化物半導体層、及び第２電極が積層された構成を有している。充電層は、絶縁性物質で覆われた微粒状のｎ型金属酸化物半導体を光励起構造変化させることにより電子を捕獲可能にした層である。
【０００３】
特許文献１，２では電池の電気的特性を測定している。特許文献１では、正電極又は負電極の少なくとも一方の外表面の測定箇所に電極用プローブを接触させて、電気的特性値を測定している。例えば、電極用プローブに電圧源と電流源とを択一的に接続できるようにしておくとともに電圧計を接続する。そして、充放電時や満充電時の電圧計の測定電圧、充放電時間等に基づいて、充放電特性等を評価する。このようにすることで、電池の良否判定や異常箇所の特定を行っている。
【０００４】
特許文献２の評価装置は、製作途中の量子電池の充電層に半導体プローブを接触させることで、電池の充電層の特性を評価している。具体的には、量子電池と同様に金属酸化物半導体層と電極層とが積層された半導体プローブを用意している。そして、充電層が積層された時点での製作途中の量子電池に対して、充電層に半導体プローブを密着させている。これにより、製作途中の量子電池を、電池として動作可能な状態にすることができる。したがって、製作途中の量子電池の充電層の電気的特性を評価することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１３／０３５１４９号明細書
【特許文献２】国際公開第２０１３／０６５０９４号明細書
【特許文献３】特開２００９−１０５４０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような量子電池において、電極層や金属酸化物半導体層、充電層等の各種機能層に対して種々の評価、測定を行うことが望まれている。例えば、各層の特性を評価することができれば、製造プロセスや各層の特性等を改善することができる。すなわち、製造された電池に問題が生じているときに、その原因となっている層や、問題を生じさせた製造工程を容易に特定することができるようになる。したがって、各層の特性の向上、又は品質を安定させることができる。これにより、電池の特性、及び生産性等の向上に資することができる。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている評価方法は、完成した電池に対しての電気的特性を測定している。このため、問題となっている機能層や製造工程を正確に特定するのが難しい場合がある。また、原因を特定のために電池を破壊して分析することが必要になる可能性もある。特許文献２に記載されている評価方法は、電池の製作途中に充電層や電極層等を評価することができるが、その後の製造工程の影響でそれら層に問題が生じるような場合には対応が困難である。
【０００８】
ところで、特許文献３には、二次電池ではないが太陽電池のプロセス診断ビヒクル（ＰＤＶ）が開示されている。特許文献３では、ガラス基板上にＴＣＯ膜、シリコン吸収層、及び後側接触層（導電層）を積層する。その後、これら層を除去した溝（分離溝）を設けてＰＶセルと同一基板上に診断装置を形成している。
【０００９】
そして、この診断装置は、後側接触層上の２点間に電圧源と電圧測定装置を接続して後側接触層の電気抵抗を測定できるように構成されている。また、後側接触層とＴＣＯ膜との接触領域を設けてＴＣＯ膜の電気抵抗を測定できるように構成した診断装置や、ＴＣＯ−Ｓｉ界面部分を設けてＴＣＯ−Ｓｉ界面の電気抵抗を測定できるように構成した診断装置も示されている。
【００１０】
しかしながら、上記特許文献３の方法では、後側接触層表面上の２点間の電圧降下を測定して抵抗を測定している。このため、この２点間をつなぐ測定用経路を診断装置に形成するための加工（溝形成やその後の積層工程）が必要となる。しかしながら、その加工は太陽電池部分に対しては行われない加工であり、診断装置の測定結果が太陽電池部分の層特性を必ずしも反映していないという問題点がある。
【００１１】
例えば、診断装置に形成されたＴＣＯ膜と後側接触層との接触領域自体が測定経路の測定結果に影響を与える場合がある。また、診断装置の経路上に新たな形成されたＴＣＯ−Ｓｉ界面は、電池部分のその界面とは構造的にも異なっており、また加工自体の影響も受けることから、診断装置の測定結果が太陽電池のＴＣＯ−Ｓｉ界面の特性値を反映しているとは必ずしも言えない。
【００１２】
量子電池では、特許文献２に示されるように、第１電極と第２電極との間に、充電層や１つまたは複数の金属酸化物半導体層が積層形成されている。また、充電層と金属酸化物半導体層とではその形成方法も大きく異なっている。したがって、いずれの層に不具合があるかを判別することができれば、製造プロセスを適切に改善することができる。半導体層、及び充電層を適切に診断することができれば、生産性の向上に資することができる。
【００１３】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、適切に診断することができる二次電池用中間構造体、及び二次電池の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の一態様に係る二次電池用中間構造体は、同一基材上に１つ以上の二次電池と１つ以上のテスト構造体とが設けられた二次電池用中間構造体であって、前記二次電池及び前記テスト構造体は、第１電極層と第２電極層とをそれぞれ備え、前記二次電池と前記テスト構造体とで、前記第１電極層は一体的なパターンとして形成されており、前記第２電極層は、前記二次電池と前記テスト構造体との間で分離しており、前記二次電池では、前記第１電極層と前記第２電極層との間に、複数の層が積層されており、前記複数の層には、少なくとも金属酸化物半導体層と充電層とが含まれており、前記テスト構造体では、前記第１電極層と前記第２電極層との間に、前記複数の層のうちの一部の層が設けられている、ものである。これにより、各層の診断をより正確に行うことができる。
【００１５】
上記の二次電池用中間構造体において、前記テスト構造体が複数設けられ、複数の前記テスト構造体の間で、前記第２電極層が分離していていてもよい。
【００１６】
上記の二次電池用中間構造体において、複数の前記テスト構造体には、前記第１電極層と第２電極層との間に前記充電層が設けられていないテスト構造体が含まれていてもよい。このようにすることで、充電層の特性を適切に評価することができる。
【００１７】
上記の二次電池用中間構造体において、複数の前記テスト構造体には、前記第１電極層と第２電極層との間の前記充電層が前記第１電極層、及び前記第２電極層の少なくとも一方と接触しているテスト構造体が含まれていてもよい。
【００１８】
上記の二次電池用中間構造体において、複数の前記テスト構造体の第２電極層は、平面視形状が同じであってもよい。
【００１９】
上記の二次電池用中間構造体において、複数の前記テスト構造体は、一つの二次電池に対して複数隣接して設けられていてもよい。
【００２０】
上記の二次電池用中間構造体において、前記複数のテスト構造体には、前記第１電極層と第２電極層との間に配置されている層構成が互いに異なっているテスト構造体が含まれていてもよい。これにより、複数の層の特性を適切に診断することができる。
【００２１】
上記の二次電池用中間構造体において、前記二次電池は、前記第１電極層と第２電極層との間に積層された層構成が、前記金属酸化物半導体層、及び前記充電層の２層構成となっており、前記複数のテスト構造体には、前記第１電極層と第２電極層との間に、前記充電層が配置されたテスト構造体と、前記第１電極層と第２電極層との間に、前記金属酸化物半導体層が配置されたテスト構造体と、が含まれていてもよい。
【００２２】
上記の二次電池用中間構造体において、前記金属酸化物半導体層には、互いに異なる第１金属酸化物半導体層、及び、第２金属酸化物半導体層が含まれており、前記二次電池には、前記第１電極層と第２電極層との間に、前記第１金属酸化物半導体層、前記充電層、及び前記第２金属酸化物半導体層が配置され、複数の前記テスト構造体には、前記第１電極層と第２電極層との間に、前記第１金属酸化物半導体層、及び前記充電層が配置されたテスト構造体と、前記第１電極層と第２電極層との間に、前記充電層、及び前記第２金属酸化物半導体層が配置されたテスト構造体と、前記第１電極層と第２電極層との間に、前記充電層が配置されたテスト構造体と、前記第１電極層と第２電極層との間に、前記第１金属酸化物半導体層、及び前記第２金属酸化物半導体層が配置されたテスト構造体と、前記第１電極層と第２電極層との間に、前記第１金属酸化物半導体層が配置されたテスト構造体と、前記第１電極層と第２電極層の間に、前記第２金属酸化物半導体層が配置されたテスト構造体と、が含まれていてもよい。
【００２３】
上記の二次電池用中間構造体において、前記二次電池、及び前記テスト構造体が前記基材の両面に設けられていてもよい。
【００２４】
上記の二次電池用中間構造体において、前記テスト構造体には、前記第１電極層と第２電極層との間に、前記二次電池の前記第１電極層と前記第２電極層との間に積層されている層構成と同じ層構成が形成されたテスト構造体がさらに含まれていてもよい。これにより、電池の性能をより適切に評価することができる。
【００２５】
上記の二次電池用中間構造体において、前記基材は、導電性を有し、前記第１電極層を兼ねていてもよい。
【００２６】
本発明の一態様に係る二次電池の製造方法は、上記の二次電池用中間構造体を用意する工程と、前記テスト構造体の電気的特性を測定する工程と、を備えたものである。これにより、層の特性を適切に診断することができる。
【００２７】
上記の製造方法において、前記二次電池用中間構造体に設けられた二次電池の性能を評価する工程をさらに備え、前記二次電池の性能が所定の基準を満たさない場合に、前記テスト構造体の電気的特性を測定する工程を行ってもよい。
【００２８】
上記の製造方法において、前記二次電池の性能が所定の基準を満たす場合に、前記二次電池から前記テスト構造体を分離する工程をさらに備えていてもよい。これにより、高性能の電池を高い生産性で製造することができる。
第１電極層、第１導電型半導体層と、充電層と、第２導電型半導体層と、第２電極層とが積層された二次電池と、前記第１電極層及び第２電極層との間に、前記第１導電型半導体層、前記充電層、及び前記第２導電型半導体層の３層のうち１層又は２層が設けられているテスト構造体と、を備えたものである。このようにすることで、層の特性を適切に診断することができる。
【００２９】
上記の二次電池用中間構造体において、前記テスト構造体には、前記充電層が設けられていなくてもよい。この構成により、第１導電型半導体層、及び第２導電型半導体層の測定を適切に診断することができる。あるいは、前記テスト構造体において、前記充電層が前記第１電極層、及び前記第２電極層の少なくとも一方と接触していてもよい。このようにすることで、充電層の特性を適切に評価することができる。
【００３０】
上記の二次電池用中間構造体において、前記テスト構造体が複数設けられ、前記複数のテスト構造体は、前記第１電極層及び第２電極層の間に配置された層構成が異なっていてもよい。
【００３１】
上記の二次電池用中間構造体において、前記テスト構造体には、前記第１電極層及び第２電極層の間に、前記第１導電型半導体層、及び前記充電層が配置された第１テスト構造体と、前記第１電極層及び第２電極層の間に、前記充電層、及び前記第２導電型半導体層が配置された第２テスト構造体と、前記第１電極層及び第２電極層の間に、前記充電層が配置された第３テスト構造体と、前記第１電極層及び第２電極層の間に、前記第１導電型半導体層、及び前記第２導電型半導体層が配置された第４テスト構造体と、前記第１電極層及び第２電極層の間に、前記第１導電型半導体層が配置された第５テスト構造体と、前記第１電極層及び第２電極層の間に、前記第２導電型半導体層が配置された第６テスト構造体と、が設けられていてもよい。
【００３２】
上記の二次電池用中間構造体において、前記二次電池、及び前記テスト構造体が基材の両面に設けられていてもよい。これにより、両面に電池が形成された二次電池に対して、両面を診断することができる。
【００３３】
本発明の一態様に係る二次電池の製造方法は、上記の二次電池用中間構造体を用意する工程と、前記テスト構造体の電気的特性を測定する工程とを備えたものである。
【００３４】
上記の製造方法において、前記二次電池用中間構造体に設けられた二次電池の性能を評価する工程をさらに備え、前記二次電池の性能が所定の基準を満たさない場合に、前記テスト構造体の電気的特性を測定するようにしてもよい。これにより、異常発生時に、プロセス不具合の有無を判定することができる。
【００３５】
上記の製造方法において、前記二次電池の性能が所定の基準を満たす場合に、前記二次電池から前記テスト構造体を切り離す工程をさらに備えていてもよい。
【発明の効果】
【００３６】
適切に診断することができる二次電池用中間構造体、及び二次電池の製造方法を提供することを目的とする。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】量子電池の構造を示す断面図である。
【図２】中間構造体の構成を示す平面図である。
【図３】実施形態１に係る中間構造体の構成を示す断面図である。
【図４】電池の製造工程を示すフローチャートである。
【図５】Ｐ型半導体層のＩ−Ｖ曲線を示す図である。
【図６】実施形態２に係る中間構造体の構成を示す断面図である。
【図７】実施形態３に係る中間構造体の構成を示す断面図である。
【図８】実施形態４に係る中間構造体の構成を示す平面図である。
【図９】実施形態４に係る中間構造体の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。以下の説明は、本発明の好適な実施の形態を示すものであって、本発明の範囲が以下の実施の形態に限定されるものではない。以下の説明において、同一の符号が付されたものは実質的に同様の内容を示している。
【００３９】
量子電池の構成．
以下に説明する各実施形態の電池は、量子電池の技術を適用したものである。そこで、各実施形態の説明に先立ち、量子電池について簡単に説明する。量子電池は、絶縁性物質で覆われた金属酸化物半導体の光励起構造変化を利用して、電子を捕獲することを可能にする動作原理に基づく繰り返し充放電可能な電池（二次電池）である。
【００４０】
量子電池は、全固体型の物理二次電池であり、単独で電池として機能する。量子電池の構成の一例は、図１に表される。図１は、本発明を適用する量子電池の断面構造を示す図である。なお、図１では、正極端子及び負極端子等の端子部材、外装部材や被覆部材などの実装部材を省略して図示している。
【００４１】
電池２１は、基材１０上に、第１電極層１、Ｎ型半導体層２、充電層３、Ｐ型半導体層４、及び第２電極層５が積層された構成を備えている。したがって、第１電極層１と第２電極層５との間に充電電圧（又は充電電力）が印加されると、充電動作が行われ、第１電極層１と第２電極層５との間に負荷が接続されると放電動作が行われる。充電層３は、充電動作で電子を蓄積（捕獲）し、放電動作で蓄積した電子を放出し、充放電がなされていない状態で電子を保持（蓄電）している層である。充電層３は、光励起構造変化技術が適用されて形成されている。
【００４２】
ここで、光励起構造変化は、例えば、国際公開ＷＯ／２００８／０５３５６１に記載されている。所定値以上のバンドギャップを持つ半導体であって金属酸化物半導体が絶縁被覆された状態で有効な励起エネルギーを与えられると、バンドギャップ内に電子不在のエネルギー順位が多数発生する。量子電池は、これらのエネルギー順位に電子を捕獲させることで充電し、捕獲した電子を放出させることで放電するものである。
【００４３】
充電層３は、絶縁被覆されたｎ型金属酸化物半導体の微粒子が充填され、そのｎ型金属酸化物半導体が紫外線照射によって光励起構造変化を起し、電子を蓄えることができるように変化したものである。充電層３は、絶縁被覆されたｎ型金属酸化物半導体の微粒子を多数含んでいる。充電層３で使用可能なｎ型金属酸化物半導体材料としては、二酸化チタン、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）が好適であり、二酸化チタンと酸化スズと酸化亜鉛を組み合わせた材料としてもよい。そして、充電層３中のｎ型金属酸化物半導体は、例えばシリコーン等の絶縁性被膜で覆われている。
【００４４】
基材１０は、絶縁性の物質でも導電性の物質でもよく、例えば、ガラス基板や高分子フィルムの樹脂シート、あるいは金属箔シートが使用可能である。本実施の形態１では、基材１０として、絶縁性基板を用いている。基材１０として導電性物質を用いる場合、基材１０を第１電極層１として用いることも可能である。すなわち、導電性の基材１０が第１電極層１として機能する。基材１０は、平板状やシート状をなしている。その平面視形状は、後述する電池形成領域とテスト構造体領域とを形成することができれば特に限定されないが、例えば、矩形や長尺帯状等の形状にすることができる。
【００４５】
本実施の形態では、第１電極層１は負極であり、第２電極層５は正極である。第１電極層１と第２電極層５は、導電膜で形成されていればよく、例えば金属材料として、アルミニウムＡｌを含む銀Ａｇ合金膜等で形成することができる。あるいは、第１電極層１、及び第２電極層５は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）等の透明導電膜であってもよい。導電膜の形成方法としては、スパッタリング、イオンプレーティング、電子ビーム蒸着、真空蒸着、化学蒸着等の気相成膜法を挙げることができる。また、第１電極層１と第２電極層５は、電解メッキ法、無電解メッキ法等により形成することができる。メッキに使用される金属としては、一般に銅、銅合金、ニッケル、アルミニウム、銀、金、亜鉛又はスズ等を使用することが可能である。なお、上記したように、基材１０として導電性物質を用いる場合、基材１０が第１電極層１として機能するため、第１電極層１の成膜工程を省略することができる。
【００４６】
Ｎ型半導体層２は、例えば、Ｎ型金属酸化物半導体層であり、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化スズ（ＳｎＯ２）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）を材料として用いることができる。
【００４７】
Ｎ型半導体層２は、充電層３中のｎ型金属酸化物半導体の絶縁被覆が不十分な場合に、ｎ型金属酸化物半導体が第１電極層１に直接接してしまい、再結合により電子がｎ型金属酸化物半導体に注入されてしまうことを防ぐために設けられている。図１に示したようにＮ型半導体層２は第１電極層１と充電層３との間に形成されている。Ｎ型半導体層２は省略することも可能である。
【００４８】
充電層３上に形成したＰ型半導体層４は、上部の第２電極層５からの電子の注入を防止するために設けられている。Ｐ型半導体層４の材料としては、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、銅アルミ酸化物（ＣｕＡｌＯ２）等のＰ型金属酸化物半導体が使用可能である。図１に示したように、Ｐ型半導体層４は、第２電極層５と充電層３との間に形成されている。
【００４９】
なお、上記の説明では、充電層３の下にＮ型半導体層２が配置され、上にＰ型半導体層４が配置されている構成としたが、Ｎ型半導体層２とＰ型半導体層４とは反対の構成になっていてもよい。すなわち、充電層３の上にＮ型半導体層２が配置され、下にＰ型半導体層４が配置されている構成であってもよい。また、Ｎ型半導体層２が省略されている場合は、充電層３の下にＰ型半導体層４が配置されている構成であってもよい。このような場合、第１電極層１が正極、第２電極層５が負極となる。すなわち、第１電極層１及び第２電極層５の間に、充電層３がＮ型半導体層２とＰ型半導体層４に挟まれている層構成、または、充電層３とｐ型半導体層４の層構成を有していれば、その積層順は問わない。換言すると、電池２１は、第１電極層１と第２電極層５との間が、第１金属酸化物半導体層、充電層３、第２金属酸化物半導体層の順番で積層されている構成、または、充電層３、金属酸化物半導体層の順番で積層されている構成であればよい。
【００５０】
実施の形態１．
以下、本実施の形態１にかかる量子電池の中間構造体の構成について説明する。なお、中間構造体とは、量子電池を製造するための構造体である。すなわち、中間構造体は、量子電池の製造過程の途中で製造される物である。例えば、中間構造体を加工（例えば、切断）することで、量子電池が得られる。
【００５１】
図２は、中間構造体１００の構成を示す平面図である。なお、図２において、矩形の基材１０の端辺に沿った方向をＸ方向及びＹ方向とするＸＹ直交座標系を示している。中間構造体１００は、電池形成領域１１とテスト構造体形成領域１２とを備えている。基材１０の上において、テスト構造体形成領域１２は、電池形成領域１１の外側に配置されている。図２において、４つの電池形成領域１１が２×２のマトリクス状に配置されている。そして、テスト構造体形成領域１２は、４つの電池形成領域１１のそれぞれを囲むように配置されている。すなわち、テスト構造体形成領域１２は、電池形成領域１１と基材１０の端縁との間や、隣接する電池形成領域１１の間に配置されている。なお、テスト構造体形成領域１２の位置については、これに限定されない。例えば、隣接する電池形成領域１１の間のテスト構造体形成領域１２を省略しても良いし、基材１０の複数の端辺の一部と電池形成領域１１の間にだけテスト構造体形成領域１２を形成してもよい。
【００５２】
電池形成領域１１では、図１に示した電池２１がそれぞれ形成されている。テスト構造体形成領域１２には、複数のテスト構造体２２が設けられている。複数のテスト構造体２２は、Ｘ方向、及びＹ方向に沿って配列されている。ここでは、それぞれのテスト構造体２２が矩形パターンとなっている。テスト構造体２２は、電池２１を構成する各層の特性を評価するために形成された積層構造体である。テスト構造体２２は、電池２１に比べて平面視で小さいサイズに形成されているおり、１つの電池に対して複数のテスト構造体２２が隣接されるように配置されている。電池２１の周辺には、複数のテスト構造体２２が並んで配置されている。もちろん、基材１０には、１つ以上のテスト構造体２２と１つ以上の電池２１とが形成されていてればよい。
【００５３】
図３に中間構造体１００の断面構造を示す。図３に示すように、電池形成領域１１には、電池２１が形成されている。電池２１は、基材１０上に、第１電極層１、Ｎ型半導体層２、充電層３、Ｐ型半導体層４、及び第２電極層５が積層された構成を備えている。
【００５４】
テスト構造体形成領域１２には、複数のテスト構造体２２ａ〜２２ｈが形成されている。テスト構造体２２ａ〜２２ｈは、電池２１と同様に第１電極層１と第２電極層５とを備えている。第１電極層１と第２電極層との間（以下、電極層間とする）に１つ又は複数の層が配置されている。そして、テスト構造体２２ａ〜２２ｈは、同層構成テスト構造体２２ｇ、２２ｈと、欠層構成テスト構造体２２ａ〜２２ｆを有している。同層構成テスト構造体２２ｇ、２２ｈでは、電極層間の構成が、電池２１の電極層間の構成と同じ層構成となっている。欠層構成テスト構造体２２ａ〜２２ｆでは、電極層間の構成が、電池２１の電極層間の構成と異なっている。図３では、同層構成テスト構造体については、電池２１の層構成との分離状態が異なる２種類のテスト構造体をテスト構造体２２ｇ、テスト構造体２２ｈとして示している。また、欠層構成テスト構造体については、層構成の異なる６種類のテスト構造体をテスト構造体２２ａ〜テスト構造体２２ｆとして示している。以下の説明において、層構成を特定しない場合は、テスト構造体２２ａ〜テスト構造体２２ｈをテスト構造体２２と記載する。
【００５５】
テスト構造体２２ｇとテスト構造体２２ｈとは、電池２１と同じ層構成である。したがって、テスト構造体２２ｇ、２２ｈは、電池２１と同様に量子電池として機能するが、それぞれの層が電池２１のそれぞれの層と共通（連なるパターン）であるかどうか、分離されているかどうかという点で異なる。
【００５６】
テスト構造体２２ｇは、第１電極層１、Ｎ型半導体層２、充電層３、及びＰ型半導体層４が電池２１のそれらの層と分離されておらず、第２電極層５が分離したパターンとなっている。したがって、電池２１とテスト構造体２２ｇとで、第１電極層１が一体的なパターンとして形成されている。同様に、電池２１とテスト構造体２２ｇとでは、Ｎ型半導体層２、充電層３、Ｐ型半導体層４のそれぞれが一体的なパターンとして形成されている。換言すると、電池２１とテスト構造体２２ｇの第１電極層１、Ｎ型半導体層２、充電層３、Ｐ型半導体層４のそれぞれは連続したパターンとして形成されている。一方、電池２１の第２電極層５とテスト構造体２２ｇの第２電極層５とは分離したパターンとなっている。
【００５７】
また、テスト構造体２２ｈは、第１電極層１、及び充電層３が電池２１のそれら層と分離されていない。テスト構造体２２ｈと電池２１とでは、Ｎ型半導体層２、Ｐ型半導体層４、及び第２電極層５が分離したパターンとなっている。したがって、電池２１とテスト構造体２２ｈとでは、第１電極層１が一体的なパターンとして形成されている。同様に、電池２１とテスト構造体２２ｈとでは、充電層３が一体的なパターンとして形成されている。換言すると、電池２１とテスト構造体２２ｈの第１電極層１、充電層３のそれぞれは連続したパターンとして形成されている。電池２１の第２電極層５とテスト構造体２２ｈの第２電極層５とは分離したパターンとなっている。同様に、電池２１のＰ型半導体層４、Ｎ型半導体層２は、それぞれ、テスト構造体２２ｈのＰ型半導体層４、Ｎ型半導体層２と分離したパターンとなっている。したがって、テスト構造体２２ｈのＮ型半導体層２、Ｐ型半導体層４、及び第２電極層５のそれぞれは独立したパターンとなっている。
【００５８】
また、電池２１、テスト構造体２２ｈ、テスト構造体２２ｇとで、第１電極層１は連続した一体のパターンとして形成されている。電池２１、テスト構造体２２ｈ、テスト構造体２２ｇとで、充電層３は連続した一体のパターンとして形成されている。
【００５９】
テスト構造体２２ａ〜２２ｆは、電池２１と同様に第１電極層１と第２電極層５を備えている。テスト構造体２２ａ〜２２ｆは欠層構成テスト構造体である。よって、テスト構造体２２ａ〜２２ｆの電極層間の層構成は、電池２１の電極層間の層構成のうちの一部のみを有した層構成になっている。例えば、この実施の形態では電池２１は電極層間に３つの機能層（Ｎ型半導体層２、充電層３、Ｐ型半導体層４）を備えている。したがって、テスト構造体２２ａ〜２２ｆは、それら３つの層のうちの１つ又は２つの層だけが設けられた層構成になっている。換言すると、テスト構造体２２ａ〜２２ｆは、それら３つの層のうちの１つ又は２つの層が欠けた層構成を有している。
【００６０】
テスト構造体２２ａは、基材１０の上に、第１電極層１、Ｎ型半導体層２、充電層３、及び第２電極層５が積層された４層構造となっている。すなわち、テスト構造体２２ａは、電池２１からＰ型半導体層４が除かれた層構成となっている。Ｎ型半導体層２の下面が第１電極層１の上面と接触し、Ｎ型半導体層２の上面が充電層３と接している。充電層３の上面は第２電極層５の下面と接触している。第１電極層１および充電層３は、電池２１のそれら層と共通している。
【００６１】
すなわち、テスト構造体２２ａの第１電極層１、及び充電層３は、電池２１の第１電極層１、及び充電層３とそれぞれ分離されていない。テスト構造体２２ａと電池２１とで、第１電極層１、及び充電層３は、それぞれ一体的に形成されたパターンとなっている。テスト構造体２２ａのＮ型半導体層２のパターンは、他のテスト構造体のＮ型半導体層２のパターンから独立したパターンとなっている。テスト構造体２２ａの第２電極層５のパターンは、他のテスト構造体２２の第２電極層５のパターンから独立したパターンとなっている。
【００６２】
テスト構造体２２ｂは、基材１０の上に、第１電極層１、充電層３、Ｐ型半導体層４、及び第２電極層５が積層された４層構造となっている。すなわち、テスト構造体２２ｂは、電池２１からＮ型半導体層２が除かれた層構成となっている。Ｐ型半導体層４の下面が充電層３の上面と接触し、Ｐ型半導体層４の上面が第２電極層５と接している。充電層３の下面は第１電極層１の上面と接触している。第１電極層１および充電層３は、電池２１のそれら層と共通している。
【００６３】
すなわち、テスト構造体２２ｂの第１電極層１、及び充電層３は、電池２１の第１電極層１、及び充電層３とそれぞれ分離されていない。テスト構造体２２ｂと電池２１とで、第１電極層１、及び充電層３は、それぞれ一体的に形成されたパターンとなっている。テスト構造体２２ｂのＰ型半導体層４のパターンは、他のテスト構造体のＰ型半導体層４のパターンから独立したパターンとなっている。テスト構造体２２ｂの第２電極層５のパターンは、他のテスト構造体２２の第２電極層５のパターンから独立したパターンとなっている。
【００６４】
テスト構造体２２ｃは、第１電極層１、充電層３、及び第２電極層５が積層された３層構造となっている。すなわち、テスト構造体２２ｃは、電池２１からＮ型半導体層２、及びＰ型半導体層４が除かれた層構成となっている。換言すると、テスト構造体２２ｃは、第１電極層１と第２電極層５との間に、充電層３の単層が形成されている。充電層３の下面が第１電極層１の上面と接触し、充電層３の上面が第２電極層５の下面と接している。第１電極層１および充電層３は、電池２１のそれら層と共通している。
【００６５】
すなわち、テスト構造体２２ｃの第１電極層１、及び充電層３は、電池２１の第１電極層１、及び充電層３とそれぞれ分離されていない。テスト構造体２２ｃと電池２１とで、第１電極層１、及び充電層３は、それぞれ一体的に形成されたパターンとなっている。テスト構造体２２ｃの第２電極層５のパターンは、他のテスト構造体２２の第２電極層５のパターンから独立したパターンとなっている。
【００６６】
テスト構造体２２ｄは、基材１０の上に、第１電極層１、Ｎ型半導体層２、Ｐ型半導体層４、及び第２電極層５が積層された４層構造となっている。すなわち、テスト構造体２２ｄは、電池２１から充電層３が除かれた層構成となっている。Ｎ型半導体層２の下面が第１電極層１の上面と接触し、Ｎ型半導体層２の上面がＰ型半導体層４の下面と接している。Ｐ型半導体層４の上面が第２電極層５の下面と接触している。第１電極層１は、電池２１のその層と共通している。
【００６７】
すなわち、テスト構造体２２ｄの第１電極層１は、電池２１の第１電極層１と分離されていない。テスト構造体２２ｄと電池２１とで、第１電極層１は、それぞれ一体的に形成されたパターンとなっている。テスト構造体２２ｄの第２電極層５のパターンは、他のテスト構造体２２の第２電極層５のパターンから独立したパターンとなっている。テスト構造体２２ｄのＮ型半導体層２のパターンは、他のテスト構造体２２のＮ型半導体層２のパターンから独立したパターンとなっている。テスト構造体２２ｄのＰ型半導体層４のパターンは、他のテスト構造体２２のＰ型半導体層４のパターンから独立したパターンとなっている。
【００６８】
テスト構造体２２ｅは、基材１０の上に、第１電極層１、Ｎ型半導体層２、及び第２電極層５が積層された３層構造となっている。すなわち、テスト構造体２２ｅは、電池２１から充電層３、及びＰ型半導体層４が除かれた層構成となっている。Ｎ型半導体層２の下面が第１電極層１の上面と接触し、Ｎ型半導体層２の上面が第２電極層５の下面と接している。第１電極層１は、電池２１のその層と共通している。
【００６９】
すなわち、テスト構造体２２ｅの第１電極層１は、電池２１の第１電極層１と分離されていない。テスト構造体２２ｅと電池２１とで、第１電極層１は、それぞれ一体的に形成されたパターンとなっている。テスト構造体２２ｅの第２電極層５のパターンは、他のテスト構造体２２の第２電極層５のパターンから独立したパターンとなっている。テスト構造体２２ｅのＮ型半導体層２のパターンは、他のテスト構造体２２のＮ型半導体層２のパターンから独立したパターンとなっている。
【００７０】
テスト構造体２２ｆは、基材１０の上に、第１電極層１、Ｐ型半導体層４、及び第２電極層５が積層された３層構造となっている。すなわち、テスト構造体２２ｆは、電池２１から充電層３、及びＮ型半導体層２が除かれた層構成となっている。Ｐ型半導体層４の下面が第１電極層１の上面と接触し、Ｐ型半導体層４の上面が第２電極層５の下面と接している。第１電極層１は、電池２１のその層と共通している。
【００７１】
すなわち、テスト構造体２２ｆの第１電極層１は、電池２１の第１電極層１と分離されていない。テスト構造体２２ｆと電池２１とで、第１電極層１は、それぞれ一体的に形成されたパターンとなっている。テスト構造体２２ｆの第２電極層５のパターンは、他のテスト構造体２２の第２電極層５のパターンから独立したパターンとなっている。テスト構造体２２ｆのＰ型半導体層４のパターンは、他のテスト構造体２２のＰ型半導体層４のパターンから独立したパターンとなっている。
【００７２】
したがって、電池２１、及びテスト構造体２２ａ〜２２ｇにおいて、第１電極層１は、分離されておらず、一体的に形成されたパターンになっている。ここでは、第１電極層１は、基材１０のほぼ全面に形成されたベタパターンとなっている。電池２１、テスト構造体２２ａ、テスト構造体２２ｂ、テスト構造体２２ｃ、テスト構造体２２ｇ、及びテスト構造体２２ｈにおいて、充電層３は分離されておらず、一体に形成されたパターンとなっている。また、第２電極層５は、電池２１とテスト構造体２２との間で分離されている。さらに、第２電極層５は、テスト構造体２２間において分離されている。すなわち、テスト構造体２２、及び電池２１において、第２電極層５は、独立した島状のパターンとなっている。第２電極層５は、テスト構造体２２毎に分離して形成されている。
【００７３】
このように、本実施形態では、電池２１を設けている基材１０上に複数のテスト構造体２２が設けられている。電池２１と層構成が同じ２種類のテスト構造体（同層構成テスト構造体）２２ｇ、２２ｈがテスト構造体形成領域１２に形成されている。また、電池２１と層構成が異なる６種類のテスト構造体（欠層構成テスト構造体）２２ａ〜２２ｆがテスト構造体形成領域１２に形成されている。６種類のテスト構造体２２ａ〜２２ｆは、互いに層構成が異なっている。したがって、合計８種類のテスト構造体２２ａ〜２２ｈが電池２１の周辺に設けている。さらに、基材１０には、各種のテスト構造体２２ａ〜２２ｈが複数設けられていてもよい。例えば、基材１０には、２以上のテスト構造体２２ａが設けられている。同様に、基材１０には、テスト構造体２２ｂ〜２２ｈのそれぞれが複数設けられている。
【００７４】
テスト構造体形成領域１２に配置されるテスト構造体２２の数や位置については、特に限定されない。例えば、図２に示した中間構造体１００においては、テスト構造体形成領域１２に５０個のテスト構造体２２が配置されている。具体的には、基材１０の４隅にはそれぞれテスト構造体２２が配置されている。基材１０の４辺には、前記４隅に配置されたテスト構造体２２を除き、各辺に沿って８個のテスト構造体２２が一列に配置されている。また、電池２１の間のテスト構造体形成領域１２には、各辺に沿って配置されたテスト構造体２２を除き、Ｙ方向に沿って一列に８個のテスト構造体が配置されており、Ｘ方向に沿って一列に６個のテスト構造体２２が配置されている。これらテスト構造体の配置位置には、前記した８種類のテスト構造体２２のうちの１種のテスト構造体２２が形成される。配置されるテスト構造体２２ａ〜２２ｈの種類やその数、位置については特に限定されない。
【００７５】
なお、基材１０上に同種のテスト構造体２２を点在するように、形成すると好ましい。すなわち、基材１０の複数の箇所に同一の層構成を有するテスト構造体２２を形成する。このようにすることで、各層の面内ばらつきや傾きなどを診断することができる。例えば、図２において、Ｘ方向において異なる位置にテスト構造体２２ａを形成する。こうすることで、Ｘ方向におけるテスト構造体２２ａの特性のばらつきや傾きなどを診断することができる。また、Ｙ方向にも同様に複数のテスト構造体２２ａを点在させることで、Ｙ方向におけるばらつきを診断することができる。さらに、他の層構成のテスト構造体２２ｂ〜２２ｈについても同様に、基材１０に同じ層構造のテスト構造体２２を複数形成することで、面内ばらつき等を診断することができる。
【００７６】
また、テスト構造体２２を配置している列が、異なる位置や向きに複数ある場合は、各列に全ての種類のテスト構造体を備えていることが好ましい。こうすることで、各列の層特性を評価したり、異なる列の測定結果を比較したりすることができる。例えば、図２のように、上辺列、下辺列、左辺列、右辺列、中央Ｘ方向列、中央Ｙ方向列の６つの列を有する場合は、それぞれの列にテスト構造体２２ａ〜２２ｈの全ての種類を設けるようにすることができる。
【００７７】
テスト構造体２２ａ〜２２ｈの第２電極層５は、それぞれ分離したパターンとなっている。テスト構造体２２ａ〜２２ｈの第２電極層５は、それぞれＴＥＧ（Ｔｅｓｔ  Ｅｌｅｍｅｎｔ  Ｇｒｏｕｐ）パッドとなり、テスト構造体２２ａ〜２２ｈが独立に検査可能となっている。
【００７８】
例えば、電池２１及びテスト構造体２２ａ〜２２ｈを形成するために、基材１０の上に、第１電極層１、Ｎ型半導体層２、充電層３、Ｐ型半導体層４、第２電極層５の全ての層を積層する。積層後、第１電極層１と測定したいテスト構造体２２ａ〜２２ｈの第２電極層５との間に測定に必要な電力供給源（電圧源、電流源等）や電気的特性を測定するための計器（電圧計、電流計等）を接続する。計器等が接続されたテスト構造体２２の電気的特性を評価する。テスト構造体２２の各層と電池の各層とは、同じ時期に同じ処理プロセスで形成されている。したがって、テスト構造体２２の電気的特性を測定したり、他のテスト構造体２２と測定結果を比較したりすることにより、電池２１の各層を診断することができる。
【００７９】
各テスト構造体２２の第２電極層５の平面視形状は同一であると測定結果の比較や評価がし易いという点で好ましい。例えば、テスト構造体２２毎に独立に形成された第２電極層５のパターンをＸＹ平面視において同じ形状とする。第２電極層５以外の分離されている層についても、各層ごとに同じ平面視形状であるとより好ましい。例えば、図３に示した例においては、テスト構造体２２ａ〜２２ｈにおいて、第２電極層５の平面視形状を同一に形成する。テスト構造体２２ｈ、２２ａ、２２ｄ、２２ｅにおいて、Ｎ型半導体層２の平面視形状を同一に形成する。さらに、テスト構造体２２ｈ、２２ｂ、２２ｄ、２２ｆにおいて、Ｐ型半導体層２の平面視形状が同一に形成すると好ましい。換言すると、テスト構造体２２において、他のテスト構造体２２と独立して形成されたパターンについては、同じ平面形状とすることで、診断のための測定条件を合わせることができる。
【００８０】
次に、本実施の形態に係る電池の製造方法について、図４を用いて説明する。図４は、電池２１の製造方法を示すフローチャートである。
【００８１】
量子電池を作製するために、まず、基材１０を用意する（ステップＳ１）。基材１０は、上述した通り、絶縁性又は導電性の平板形状やシート形状からなり、例えば、ガラス基板や高分子フィルムの樹脂シート、あるいは金属箔シート等が使用できる。基板１０は、電池形成領域とテスト構造体領域を配置可能な平面視形状を有している。
【００８２】
次に、ステップＳ１で用意した基材１０の上に、第１電極層１を成膜する（ステップＳ２）。第１電極層１は、上述した通り、アルミニウムＡｌを含む銀Ａｇ合金膜等であり、スパッタリング、イオンプレーティング、電子ビーム蒸着、真空蒸着、化学蒸着等の気相成膜法で成膜することができる。第１電極層１は、基材１０のほぼ全面に形成される。これにより、電池２１及びテスト構造体２２において第１電極層が共通になる。なお、基材１０に導電性物質を用いて、第１電極層の機能を兼ねさせる場合、第1電極層１を省略できるので、このステップＳ２は省略することができる。
【００８３】
次に、第１電極層１の上に、Ｎ型半導体層２を成膜する（ステップＳ３）。Ｎ型半導体層２は、上述した通り、二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化スズ（ＳｎＯ２）又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）等を材料とするＮ型金属酸化物半導体層である。例えば、Ｎ型半導体層２は、スパッタリングにより形成される。ここでは、Ｎ型半導体層２は、マスクを用いたスパッタリングによって、所定のパターンに形成される。すなわち、電池２１、テスト構造体２２ｇ、テスト構造体２２ｈ、テスト構造体２２ａ、テスト構造体２２ｄ、又はテスト構造体２２ｅとなる箇所に開口を有するマスクを用いて、Ｎ型半導体層２が成膜される。
【００８４】
この時、電池２１及びテスト構造体２２ｇは共通の開口を有するマスクを用いることにより、Ｎ型半導体層２の連続するパターンが形成される。よって、電池２１とテスト構造体２２ｇとで、Ｎ型半導体層２が一体的に形成される。また、テスト構造体２２ｈ、テスト構造体２２ａ、テスト構造体２２ｄ、又はテスト構造体２２ｅとなる箇所については、個々に開口したマスクを用いてＮ型半導体層２が形成される。このため、テスト構造体２２ｈ、テスト構造体２２ａ、テスト構造体２２ｄ、又はテスト構造体２２ｅとなる箇所では、それぞれ分離したＮ型半導体層２のパターンが形成される。なお、Ｎ型半導体層２を省略する場合は、このステップＳ３は省略することができる。
【００８５】
第１電極層１、及びＮ型半導体層２の上から充電層３を成膜する（Ｓ４）。充電層３は、例えば、塗布熱分解法により形成することができる。具体的には、脂肪酸チタンとシリコーンオイルを溶媒に混合した塗布液を塗布し、乾燥させ、その後に焼成する。これにより絶縁膜に覆われた二酸化チタンの微粒子層が形成される。
【００８６】
この形成された層に紫外線を照射することにより、二酸化チタンの原子間距離を変化させて光励起構造変化現象を生起させる。この結果、二酸化チタンのバンドギャップ内に新たなエネルギー準位が形成される。この新たなエネルギー準位に電子が捕獲されることにより充電が可能となる。これらの工程を経て、充電層３が形成される。
【００８７】
充電層３は、電池２１、テスト構造体２２ｇ、テスト構造体２２ｈ、テスト構造体２２ａ、テスト構造体２２ｂ、又はテスト構造体２２ｃとなる箇所に連続するパターンとして形成される。なお、充電層３を所定のパターンに形成するには、塗布液を所定のパターンにだけに塗布すればよい。あるいは、塗布液を塗布した後に所定のパターン以外の塗布液を除去することも可能である。この場合、例えば、乾燥する前の塗布液を拭き取る。また、充電層３を形成した後に所定のパターン以外の充電層を除去するようにしてもよい。このようにして、充電層３を有するテスト構造体２２ｇ、２２ｈ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃと、充電層３を有さないテスト構造体２２ｄ、２２ｅ、２２ｆを形成することができる。
【００８８】
上記のように、ステップＳ３でＮ型半導体層２が所定のパターンに形成されているため、Ｎ型半導体層２が形成されている部分にはその上に充電層３が形成され、Ｎ型半導体層２が形成されていない部分には第１電極層１の上に直接充電層３が形成される。
【００８９】
なお、充電層を備えたテスト構造体２２ｇ、２２ｈ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃを隣接する位置に配置すると、充電層形成作業が容易になるという点で好ましい。特に、充電層形成のための塗布液を塗布する場合や除去する場合に作業が容易になる。
【００９０】
例えば、テスト構造体２２ｇ、２２ｈ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃの間に、テスト構造体２２ｄ、２２ｅ、２２ｆが配置されない構成とすることが好ましい。ＸＹ平面視において、テスト構造体２２ｇとテスト構造体２２ｈとの間には、テスト構造体２２ｄ、２２ｅ、２２ｆが配置されない構成とする。さらに、他のテスト構造体２２ａ、２２ｂ、２２ｃの間の領域にも、テスト構造体２２ｄ、２２ｅ、２２ｆが配置されない構成とする。換言すると、充電層３がないテスト構造体２２ｄ、２２ｅ、２２ｆが連続して配置される構成とする。
【００９１】
なお、本実施の形態では、電池２１及びテスト構造体２２ｇ、２２ｈ、２２ａ、２２ｂ、２２ｃにおいて、充電層３を一体的に形成する場合を示しているが、分離した所定のパターンに充電層３を形成することもできる。例えば、電池２１、テスト構造体２２ｇ、テスト構造体２２ｈ、テスト構造体２２ａ、テスト構造体２２ｂ、又はテスト構造体２２ｃとなる箇所にそれぞれ分離した充電層を形成してもよい。その場合も上記したとおり、塗布液を所定のパターンにだけに塗布すればよい。あるいは、塗布液を塗布した後に所定のパターン以外の塗布液を除去することも可能である。この場合、例えば、乾燥する前の塗布液を拭き取る。また、充電層３を形成した後に所定のパターン以外の充電層を除去するようにしてもよい。この場合、各テスト構造体２２の充電層３の平面形状を同一にしてもよい。
【００９２】
次に、第１電極層１、Ｎ型半導体層２、及び充電層３の上から、Ｐ型半導体層４を成膜する（ステップＳ５）。Ｐ型半導体層４は、上述した通り、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、銅アルミ酸化物（ＣｕＡｌＯ２）等のＰ型金属酸化物半導体である。例えば、Ｐ型半導体層４は、スパッタリングにより形成される。Ｐ型半導体層４は、Ｎ型半導体層２と同様に、マスクを用いたスパッタリングによって、所定のパターンに形成される。すなわち、電池２１、テスト構造体２２ｇ、テスト構造体２２ｈ、テスト構造体２２ｂ、テスト構造体２２ｄ、又はテスト構造体２２ｆとなる箇所に開口を有するマスクを用いて、Ｐ型半導体層４が成膜される。この時、電池２１及びテスト構造体２２ｇは共通の開口を有するマスクを用いることにより、Ｐ型半導体層４が連続するパターンとして形成される。また、テスト構造体２２ｈ、テスト構造体２２ｂ、テスト構造体２２ｄ、又はテスト構造体２２ｆとなる箇所については、個々に開口したマスクを用いて形成されるため、それぞれ分離したＰ型半導体層４のパターンが形成される。
【００９３】
上記のように、ステップＳ３及びステップＳ４により、Ｎ型半導体層２、及び充電層３は、所定のパターンとなっている。このため、Ｎ型半導体層２や充電層３が最上層に形成されている部分にはその上にＰ型半導体層４が形成される。Ｎ型半導体層２及び充電層３が形成されていない部分には第１電極層１の上に直接Ｐ型半導体層４が形成される。
【００９４】
次に、第２電極層５を第１電極層１、Ｎ型半導体層２、充電層３、Ｐ型半導体層４の上から成膜する（ステップＳ６）。ここでは、第１電極層１と同様に、上述した通り、アルミニウムＡｌを含む銀Ａｇ合金膜等であり、スパッタリング、イオンプレーティング、電子ビーム蒸着、真空蒸着、化学蒸着等の気相成膜法で成膜することができる。例えば、マスクを用いることで、所定のパターンの第２電極層５が成膜される。具体的には、電池２１、及びテスト構造体２２ａ〜テスト構造体２２ｈで、第２電極層５はそれぞれ分離したパターンとなっている。
【００９５】
上記のように、ステップＳ３〜ステップＳ５により、Ｎ型半導体層２、充電層３、及びＰ型半導体層４は、所定のパターンとなっている。このため、Ｎ型半導体層２や充電層３、Ｐ型半導体層が最上層に形成されている部分にはその上に第２電極層５が形成される。
【００９６】
このように、ステップＳ１〜Ｓ６によって、電池２１、及びテスト構造体２２を備えた中間構造体１００が完成する。
【００９７】
ステップＳ１〜Ｓ６を経て用意された電池２１の性能を評価する（ステップＳ７）。ここでは、中間構造体１００に設けられた電池２１の特性をそれぞれ測定する。例えば、充放電特性などの電池２１の電気的性能が所定の基準を満たすか否かを判定する。
【００９８】
この電池２１の評価方法については、例えば前記特許文献１に記載の評価装置及び評価方法を利用することができる。例えば、評価装置は、第１プローブ、及び第２プローブを有している。評価装置は、充電電流を供給する電圧源と、放電電流を引き出す電流源（負荷）とを備えている。評価装置は、両プローブ間に電圧源と電流源とを択一的に選択可能に接続する。さらに、評価装置は、両プローブ間の電圧を測定する電圧計や両プローブ間に流れる電流を測定する電流計を備えている。
【００９９】
そして、第１電極層に第１プローブを、第２電極層に第２プローブを接続する。例えば、電池形成領域状１１やテスト構造体形成領域１２において第１電極層１が表面に露出している箇所（基材１０が第１電極層１を兼ねている場合は背面も含む）に第１プローブが接続される。電池２１の第２電極層５の表面の任意箇所に第２プローブが接続される。これにより、評価対象の電池２１が両プローブに接続され、充放電可能な状態となる。
【０１００】
そして、評価装置が、電圧源を両プローブ間に接続して電池２１を所定の充電方法（例えば定電流・定電圧充電など）にて充電する。評価装置が、無充電状態から満充電状態になるまでの電圧や充電時間を測定する。また、評価装置が、電流源を両プローブ間に接続して充電時とは逆の方向に電流を流すようにして電池２１を放電する。評価装置が、満充電状態から無充電状態になるまでの電圧や放電時間を測定する。また、満充電直後の電圧を測定して評価しても良い。第２プローブの接触点は、第２電極層上の１点でも良いし複数点でも良い。このようにして測定された電池２１の電気的特性に基づいて電池２１を評価する。
【０１０１】
なお、電池２１の評価として、同層構成テスト構造体２２ｇ、２２ｈの電気的特性を測定して評価に用いても良い。また、ステップＳ７での評価の前に、電池２１の充放電動作をさせて、コンディショニングやエージング等の処理を行ってもよい。その場合は、その処理の際に測定した電池２１の電気的特性をステップＳ７での評価に用いてもよい。
【０１０２】
ステップＳ７において、電池２１の性能が所定の基準を満たす場合、その電池２１は性能に正常であると判定される。一つの中間構造体１００に設けられている全ての電池２１の性能が正常と判定されると、中間構造体１００は正常と判定される（ステップＳ７の「正常」）。
【０１０３】
ステップＳ７において正常と判断された中間構造体１００は、テスト構造体形成領域１２が取り除かれ（ステップＳ８）、量子電池の基本構成が完成する。このステップＳ８のテスト構造体領域１２の除去は、例えば、中間構造体１００におけるテスト構造体領域１２と電池形成領域１１との境目を切断して、電池２１からテスト構造体２２を切り離すことにより行うことができる。これにより、電池２１からテスト構造体２２が分離される。中間構造体１００に設けられた電池２１が個片に分けられる。所定の基準を満たす電池２１を製造することができる。なお、全てのテスト構造体形成領域１２を除去せずに、一部のテスト構造体２２を残すこともできる。例えば、テスト構造体２２を電池製造後のテストに使用したり、端子部材として流用したりすることもできる。
【０１０４】
このように形成された電池２１は、単体で量子電池として機能するが、必要により正極端子及び負極端子等の端子部材、外装部材や被覆部材などの実装部材を設けることができる。また、その際に複数の電池２１を組み合わせて１つの電池としても良い。
【０１０５】
ステップＳ７において、電池２１の性能が所定の基準を満たさない場合、その電池２１の性能に異常が発生したと判定される。性能に異常が発生したと判定された電池２１を有している中間構造体１００は、異常と判定される（ステップＳ７の「異常発生」）。異常と判定された中間構造体１００は、テスト構造体２２の電気的特性に基づいて診断される（Ｓ８）。その診断結果によって、不具合の原因を調査して、各工程にフィードバックする。
【０１０６】
診断の方法としては、テスト構造体２２の測定結果が許容範囲に含まれているか否かを判定する。例えば、テスト構造体２２の種類毎の電気的特性値の許容範囲を予め定めておく。異常と判定された中間構造体１００の各テスト構造体２２が、その許容範囲内にあるかどうかを判定する。許容範囲外にあるテスト構造体２２の種類に偏りがある場合は、それに基づいてどの層形成工程に問題が有ったのかを推測することができる。また、許容範囲外にあるテスト構造体２２の位置に偏りがある場合は、位置に関係する問題を推測することができる。
【０１０７】
他の診断方法としては、同一の中間構造体１００に配置されている同種のテスト構造体同士の電気的特性値を比較することができる。この場合は、各種層形成における位置に関係する問題を推測することができる。
【０１０８】
また、正常と判定された別の中間構造体１００における同種で同位置のテスト構造体２２と比較することもできる。この場合は、作られた時期や使用した装置等の違いに起因する問題を推測できる。
【０１０９】
診断に用いる電気的特性としては、例えば、テスト構造体２２ａ〜２２ｈのそれぞれに対して、電流電圧（Ｉ−Ｖ）特性等の電気的特性を測定することができる。また、電池として機能するテスト構造体２２ｇ、２２ｈ、２２ｂについては、ステップＳ７で電池２１に対して測定した電気的特性と同様の電気的特性（例えば充放電特性）を測定してもよい。
【０１１０】
図５に、第１電極層１と第２電極層５との間に、Ｐ型半導体層４の単層が設けられた構成、すなわち、テスト構造体２２ｆのＩ−Ｖ特性を示す。図５では、横軸が電圧（Ｖ）、縦軸が電流（Ａ）となっている。また、図５では正常なＰ型半導体層４のＩ−Ｖ特性と、異常なＰ型半導体層４のＩ−Ｖ特性を示している。各種テスト構造体それぞれのＩ−Ｖ特性を利用してテスト構造体の正常、異常を判定することができる。
【０１１１】
具体的には、各テスト構造体２２の第２電極層５と第１電極層１に測定装置の端子（プローブ）を接触させて、Ｉ−Ｖカーブを測定する。テスト構造体２２のＩ−Ｖカーブはそれぞれ独立して測定される。テスト構造体２２の電気的特性の測定は、同時に行われてもよく、順番に行われてもよい。
【０１１２】
例えば、充電層３がなく一種類の半導体層を有するテスト構造体２２ｅ、２２ｆでは、Ｎ型半導体層２、又はＰ型半導体層４のＩ−Ｖ特性を評価することができる。また、充電層３がなく２種類の半導体層を有するテスト構造体２２ｄでは、Ｎ型半導体層２及びＰ型半導体層４が接合したダイオードのＩ−Ｖ特性を評価することができる。充電層３があり一種類の半導体層を有するテスト構造体２２ａ、２２ｂでは、充電層３にＮ型半導体層２又はＰ型半導体層４が積層された二次電池のＩ−Ｖ特性を評価することができる。充電層３があり２種類の半導体層を有さないテスト構造体２２ｃでは、充電層３単層の二次電池のＩ−Ｖ特性を評価することができる。電池２１と同層構成のテスト構造体２２ｇ、２２ｈでは、二次電池のＩ−Ｖ特性を評価することができる。このように、テスト構造体２２をそれぞれ診断することで、確実に不具合のあるプロセスを特定することができる。
【０１１３】
例えば、テスト構造体２２ａ〜２２ｆのＩ−Ｖ特性に基づいて、不具合がある層を特定することができる。６種類の欠層構成テスト構造体２２ａ〜２２ｆのうち、Ｉ−Ｖ特性が所定の基準を満たさないテスト構造体２２ａ〜２２ｆを特定する。例えば、予め正常な電池２１を有する中間構造体１００について、テスト構造体２２ａ〜２２ｆのＩ−Ｖ特性を測定しておき、その結果に基づいて許容範囲内を判定する基準となる評価基準を定めておく。その評価基準とテスト構造体２２ａ〜２２ｆの特性結果を比較する。
【０１１４】
すなわち、測定したテスト構造体の特性が、その評価基準を満たしている場合は、そのテスト構造体は正常と判定され、満たさない場合は、そのテスト構造体２２ａ〜２２ｆは異常と判定される。異常と判定されたテスト構造体２２ａ〜２２ｆと正常と判定されたテスト構造体とにおける層構成の違いに基づいて、正常な層と、異常な層とを判別することができる。具体的には、Ｐ型半導体層４があるテスト構造体２２ｂ、２２ｄ、２２ｆ、２２ｈ、２２ｇでの特性が評価基準を満たさず、Ｐ型半導体層４のないテスト構造体２２ａ、２２ｃ、２２ｅが評価基準を満たす場合、Ｐ型半導体層３に異常があると判定する。
【０１１５】
このようにすることで、どの製造プロセスで異常が生じたかを特定することができる。異常が生じたプロセスが特定された場合、その製造プロセスにフィードバックする。このようにすることで、製造プロセスを改善することができ、以降のロットでのプロセス不具合の発生を防ぐことができる。よって、歩留まりを向上することができ、生産性を向上することができる。
【０１１６】
このように、本実施形態では測定された特性値からプロセスの出来具合を確認するためのテスト構造体２２が設けられている。さらに、テスト構造体２２ａ〜２２ｆを基材１０上に複数形成しているため、プロセス異常だけでなく、ユニットプロセス、ユニットデバイスとの関連を把握することができる。異常が検出された場合、プロセス条件にフィードバックすることで、量子電池の特性向上や品質を安定させることが可能となる。もちろん、テスト構造体２２のそれぞれについてＩ−Ｖ特性以外の測定を行ってもよく、それ以外の特性や複数の特性を測定してもよい。
【０１１７】
さらに、本実施の形態では、第１電極層１と第２電極層５との間に、各層の単層のみが形成されたテスト構造体２２ｃ、２２ｅ、２２ｆや、充電層３がないテスト構造体２２ｄ、２２ｅ、２２ｆが形成されている。異常により電池性能が低下した場合、ステップＳ７において各層構成層単独の電気特性を確認することで、どの層に異常があったのか、いつから異常が発生したのかを容易に検出することができる。例えば、中間構造体１００における電池２１の性能を評価した際に異常があった場合、同じ中間構造体１００におけるテスト構造体２２のＩ−Ｖ特性を測定する。図５のように各層の正常時のＩ−Ｖ特性と異常時のＩ−Ｖ特性を比較し、どの層で異常が発生しているのかを確認できる。また、各層の電気特性から関連をつかみ、プロセス条件にフィードバックし特性向上や品質安定するためにも使用することができる。本実施の形態にかかる製造方法により、電池２１の品質を管理することができるため、生産性を向上することができる。
【０１１８】
本実施の形態に示すように、中間構造体１００にテスト構造体２２を設けることで、より適切な診断が可能になる。例えば、異常が発生した層を特定することや、面内分布を測定することが可能になる
【０１１９】
なお、ステップＳ７で異常と判定された中間構造体１００において、複数の電池２１のうちの一部が正常と判断されている電池が含まれている場合がある。この場合、正常な電池２１を、テスト構造体２２、及び異常と判定された電池２１から切り離す。こうすることで、正常と判定された電池２１のみを取り出すことが可能となる。ステップＳ９で説明した方法によって、正常な電池２１をテスト構造体２２、及び異常と判定された電池２１から分離することができる。
【０１２０】
また、ステップＳ７で異常と判定された中間構造体１００において、複数の電池２１のうちの一部が異常と判定されている場合がある。この場合、異常と判定された電池２１と隣接するテスト構造体２２だけをステップＳ８で診断するようにしてもよい。
【０１２１】
なお、本実施の形態では、基材１０として絶縁性基板を用いたが、シート状の部材を基材１０として用いてもよい。さらに、基材１０に４つの電池２１を形成する構成が示されているが、基材１０に形成する電池２１の数、大きさ、形状については特に限定されるものではない。
【０１２２】
また、ステップＳ７の電池性能を評価した後、基材１０を切断することで、電池２１からテスト構造体２２を切り離している。このようにすることで、基材１０の不要な部分、すなわちテスト構造体形成領域１２が最終的な電池２１から分離されるため、電池２１をより小型化することができる。
【０１２３】
なお、上記の説明では、第１電極層１と第２電極層５との間に配置されたＮ型半導体層２、充電層３、及びＰ型半導体層４の全組み合わせを設けているため、６種類のテスト構造体２２ａ〜２２ｆを形成している。これにより、より適切に診断することができる。もちろん、６種類全てのテスト構造体２２ａ〜２２ｆを形成しなくてもよい。すなわち、中間構造体１００には、テスト構造体２２ａ〜２２ｆの少なくとも１種が形成されていればよい。そして、テスト構造体２２の電気的特性を測定することで、各層を適切に診断することができる。
【０１２４】
例えば、充電層３が設けられていない層構成のテスト構造体２２を形成するようにしてもよい。こうすることで、Ｎ型半導体層２、及びＰ型半導体層４の特性を適切に診断することができる。
【０１２５】
また、Ｎ型半導体層２、及びＰ型半導体層４のいずれか一方が形成されていない層構成のテスト構造体２２を形成するようにしてもよい。換言すると、充電層３が第１電極層１、及び第２電極層５の少なくとも一方と接触しているテスト構造体２２を形成する。こうすることで充電層３の特性を適切に診断することができる。
【０１２６】
テスト構造体２２が複数設けられ、複数のテスト構造体２２は、第１電極層１及び第２電極層５の間に配置された層構成が異なるようにしてもよい。こうすることで、各層を適切に診断することができ、不具合のある製造工程を判別することができる。
【０１２７】
実施の形態２．
本実施の形態にかかる電池の中間構造体２００の構成について、図６を用いて説明する。図６は、中間構造体２００の構成を模式的に示す断面図である。本実施の形態では、基材１０としてシート状の部材が用いられている。絶縁性の基材１０の上面、及び下面の両面に、電池２１が形成されている。
【０１２８】
本実施の形態では、シート状の基材１０の両面に電池２１が設けられている。したがって、より大容量の電池２１が実現可能となる。さらに、テスト構造体２２ａ〜２２ｈも、基材１０の両面に設けられている。基材１０の両面に設けられたテスト構造体２２ａ〜２２ｈについて、実施の形態１と同様に電気特性を測定する。これにより、基材１０の両面の性能のばらつき、面内の傾向などを診断することができる。
【０１２９】
本実施の形態における電池の製造工程は、実施の形態１で示した図４と同様のフローである。例えば、基材１０の一方の面に第１電極層１を形成した後、他方の面に第１電極層１を形成する。このように、基材１０の両方の面に成膜を行った後、次の層の成膜を行っていく。このように上面と下面とで１工程毎に交互に行うことで、両面の電池２１の特性をほぼ同じとすることができる。両面の充電層３の焼成工程を一度に行うことで、両面の充電層３の熱履歴を同じとすることができる。もちろん、基材１０の一方の面に、連続して２層以上形成した後、他方の面に層を形成してもよい。また、両面に同時に層を形成してもよい。
【０１３０】
図６では、基材１０の両面におけるテスト構造体２２ａ〜２２ｈの平面配置が同じとなっている。これにより、上面のテスト構造体２２と下面のテスト構造体２２とを同じ条件で成膜することができる。さらに、成膜時に同じマスクを用いることが可能となる。
【０１３１】
もちろん、基材１０の両面におけるテスト構造体２２ａ〜２２ｈの平面配置は、異なっていてもよい。例えば、図６では、上面のテスト構造体２２ａと下面のテスト構造体２２ａが同じ平面位置となっているが、異なる層構成のテスト構造体２２が同じ平面位置となっていてもよい。例えば、上面のテスト構造体２２ａとテスト構造体２２ｂとが同じ平面位置となっていてもよい。あるいは、上面のテスト構造体２２と下面のテスト構造体２２とがずれて配置されていてもよい。例えば、上面のテスト構造体２２ａとテスト構造体２２ｂとの間の平面位置に、下面のテスト構造体２２ａを配置するようにしてもよい。こうすることで、より詳細な面内分布を評価することが可能になる。なお、基材１０に導電性材料を用いて、基材１０を第１電極層１と兼ねさせてもよい。この場合、基材１０の両面の第１電極層１を省略することができる。
【０１３２】
実施の形態３．
本実施の形態にかかる電池の中間構造体３００の構成について、図７を用いて説明する。図７は、中間構造体３００の構成を模式的に示す断面図である。本実施の形態３では、電池３１の断面構成が、実施の形態１、２の電池２１と異なっている。なお、中間構造体３００の平面図は図２と同じなので省略する。また、実施の形態１、２と重複する内容についても適宜説明を省略する。
【０１３３】
本実施の形態にかかる中間構造体３００では、電池３１に、Ｎ型半導体層２が設けられていない層構成となっている。すなわち、電池３１において、下から順番に、第１電極層１、充電層３、Ｐ型半導体層４、及び第２電極層５が基材１０の上に形成されている。
【０１３４】
電池３１の層構成が実施の形態１と異なっているため、テスト構造体３２の種類が実施の形態１と異なっている。電池３１がＮ型半導体層２を含んでいないため、テスト構造体３２もＮ型半導体層２を含んでいない。このため、テスト構造体３２の種類が少なくなっている。ここでは、基材１０に、４種類のテスト構造体３２ｇ、３２ｈ、３２ｃ、３２ｆが設けられている。具体的には、電池３１の電極層間が２層構成となっているので、テスト構造体３２の電極層間の構成が１層又は２層構成となっている。
【０１３５】
テスト構造体３２ｇ、３２ｈは、電池３１と同じ層構成となっている同層構成テスト構造体である。すなわち、テスト構造体３２ｇ、３２ｈは、基材１０の上に、第１電極層１、充電層３、Ｐ型半導体層４、第２電極層５がこの順番で形成された層構成を有している。テスト構造体３２ｇ、３２ｈの電極層間の層構成が、Ｐ型半導体層４、及び充電層３の２層構成となっている。
【０１３６】
そして、テスト構造体３２ｃ、３２ｆの電極層間の層構成が、Ｐ型半導体層４、又は充電層３を含む単層構成となっている。テスト構造体３２ｃ、３２ｆは、電池３１と異なる層構成となっている欠層構成テスト構造体である。
【０１３７】
テスト構造体３２ｃの層構成は、実施の形態１のテスト構造体２２ｃと同様になっている。すなわち、テスト構造体３２ｃは、基材１０の上に、第１電極層１、充電層３、及び第２電極層５が設けられている。すなわち、テスト構造体３２ｃは、電池３１からＰ型半導体層４が除かれた層構成を有している。
【０１３８】
テスト構造体３２ｆの層構成は、実施の形態１のテスト構造体２２ｆと同様になっている。すなわち、テスト構造体３２ｆは、基材１０の上に、第１電極層１、Ｐ型半導体層４、及び第２電極層５が設けられている。すなわち、テスト構造体３２ｆは、電池３１から充電層３が除かれた層構成を有している。
【０１３９】
テスト構造体３２ｇと電池３１では、Ｐ型半導体層４のパターンが一体的に形成されている。テスト構造体３２ｈのＰ型半導体層４のパターンは、電池３１及び他のテスト構造体２２のＰ型半導体層４のパターンと独立したパターンとなっている。テスト構造体３２ｆのＰ型半導体層４のパターンは、電池３１及び他のテスト構造体２２のＰ型半導体層４のパターンと独立したパターンとなっている。
【０１４０】
テスト構造体３２ｇとテスト構造体３２ｈとテスト構造体３２ｃと電池３１とで、充電層３のパターンが一体的に形成されている。すなわち、テスト構造体３２ｇとテスト構造体３２ｈとテスト構造体３２ｃと電池３１との間において、充電層３が分離されていない。
【０１４１】
電池３１、テスト構造体３２ｇ、テスト構造体３２ｈ、テスト構造体３２ｃ、テスト構造体３２ｆとで、第２電極層５は、独立したパターンとなっている。
【０１４２】
このように、電池３１が実施の形態１と異なる層構成となっていても、基材１０の上にテスト構造体３２を形成することで、適切に診断することができる。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。
【０１４３】
実施の形態４．
本実施の形態にかかる電池の中間構造体４００の構成について、図８及び図９を用いて説明する。図８は、中間構造体４００の構成を模式的に示す平面図であり、図９はその断面図である。
【０１４４】
本実施の形態４では、基材１０の長尺帯状の導電性シートを用いている。具体的には、図８に示すように、Ｙ方向を長手方向とし、Ｘ方向を短手方向（幅方向）とする帯状の導電性シートが基材１０として用いられている。そして、導電性の基材１０が第１電極層１を兼ねている。すなわち、基材１０自体が第１電極層１として機能する。したがって、診断時や充放電時には、基材１０がプローブや端子と接続される。
【０１４５】
図８に示すように、電池形成領域１１は、Ｙ方向を長手方向とする帯状の領域となる。そして、帯状の電池形成領域１１の両側に、テスト構造体形成領域１２が設けられている。すなわち、電池形成領域１１の＋Ｘ側、及び−Ｘ側にそれぞれテスト構造体形成領域１２が設けられる。図８では、＋Ｘ側のテスト構造体形成領域１２をテスト構造体形成領域１２ａとし、−Ｘ側のテスト構造体形成領域１２をテスト構造体形成領域１２ｂとしている
【０１４６】
そして、テスト構造体形成領域１２ａ、１２ｂのそれぞれには、Ｙ方向に沿って、複数のテスト構造体２２が配列されている。例えば、＋Ｘ側のテスト構造体形成領域１２ａには、複数のテスト構造体２２ａ〜２２ｈがＹ方向に沿って１列に形成されている。同様に、−Ｘ側のテスト構造体形成領域１２ｂには、複数のテスト構造体２２ａ〜２２ｈがＹ方向に沿って１列に形成されている。
【０１４７】
テスト構造体形成領域１２ａ、１２ｂのそれぞれにおいて、テスト構造体２２ａ、テスト構造体２２ｂ、テスト構造体２２ｃ、テスト構造体２２ｄ、テスト構造体２２ｅ、テスト構造体２２ｆ、テスト構造体２２ｇ、及びテスト構造体２２ｈが順番に配置されている。すなわち、Ｙ方向において、異なる種類のテスト構造体２２ａ〜２２ｈが順番に配置されている。
【０１４８】
さらに、両側のテスト構造体形成領域１２ａ、１２ｂにおいて、同種のテスト構造体２２のＹ方向位置が同じとなっている。例えば、テスト構造体形成領域１２ａのテスト構造体２２ａは、テスト構造体形成領域１２ｂのテスト構造体２２ａとＹ方向位置にある。テスト構造体２２ｂ〜２２ｈについても、同様に、同種のＹ方向位置がテスト構造体形成領域１２ａ、テスト構造体形成領域１２ｂとで一致している。
【０１４９】
図８に示すように、電池形成領域１１はＹ方向に長く続いている。そして、電池２１を評価した部分の両側に配置されたテスト構造体２２を診断する。例えば、電池２１の性能評価で異常が発生したＹ方向位置周辺のテスト構造体２２を診断する。このようにすることで、適切に診断することができる。よって、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。また、正常な電池２１については、その両側のテスト構造体形成領域１２ａ、１２ｂから分離する。
【０１５０】
なお、図８では電池形成領域１１の両側にテスト構造体形成領域１２ａ、１２ｂを形成した構成となっているが、電池形成領域１１の片側にだけテスト構造体形成領域１２を形成してもよい。すなわち、図８において、＋Ｘ側のテスト構造体形成領域１２ａのみを設ける構成としてもよい。この場合、テスト構造体形成領域１２の除去分離を容易に行うことができる。
【０１５１】
また、第４の実施形態では、電池２１はすべての層がＹ方向に連続的に形成されている場合の例が示されているが、第２電極層５をＹ方向に分離して、断続的に形成してもよい。さらには、第２電極層５及びＰ型半導体層４をＹ方向に分離して、断続的に形成してもよい。この場合は、電池２１の異常個所の特定が容易になり、評価に用いるテスト構造体２２の選定も容易になる。また、電池２１の一部に異常が認められた場合には、異常部分を除去するように、中間構造体４００をＸ方向に切断してもよい。
【０１５２】
なお、上記の実施の形態１〜４では、同層構成テスト構造体と欠層構成テスト構造体の両方を有する構成について説明したが、欠層構成テスト構造体のみを設けても良い。
【０１５３】
なお、上記の説明では、電池２１の電極層間に、Ｎ型半導体層２、充電層３、Ｐ型半導体層４が設けられている構成については説明したが、Ｎ型半導体層２、充電層３、Ｐ型半導体層４以外の層が設けられていてもよい。この場合においても、電池２１の電極間の一部の層をテスト構造体２２に形成することが好ましい。こうすることで、追加した機能層を診断することができる。
【０１５４】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明はその目的と利点を損なうことのない適宜の変形を含み、更に、上記の実施形態による限定は受けない。
【符号の説明】
【０１５５】
１  第１電極層
２  Ｎ型半導体層
３  充電層
４  Ｐ型半導体層
５  第２電極層
１０  基材
１１  電池形成領域
１２  テスト構造体形成領域
２１  電池
２２  テスト構造体
３１  電池
３２  テスト構造体
【図１】
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【図２】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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