(57)【要約】【課題】安価で軽い光発電の装置である、ベンゼン環のシートを用いた光発電の装置を提供する。【解決の手段】ベンゼン環シート（１０）を何層かに重さねて、その両端に直流電源をつなげて、それを光エネルギーで増幅することで光エネルギーを電気エネルギーに変える。または、ベンゼン環（１０）を何層かに重さねて、その両端にＰ型半導体（１２）とＮ型半導体（１３）を合わせてつなげ、ベンゼン環のシート（１０）に当たった光（電磁波）を直流電流に変えることを特徴とする。【選択図】図１５
2016163038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベンゼン環のシート（１０）を何層かに重さねて、その両端に直流電源をつなげたことを特徴とするベンゼン環のシートを用いた光発電の装置。
【請求項２】
ベンゼン環のシート（１０）を何層かに重さねて、その両端にＰ型半導体（１２）とＮ型半導体をつなげたことを特徴とするベンゼン環のシートを用いた光発電の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明はベンゼン環のシートに光（電磁波）を当てて、光エネルギーを電気エネルギーに変換するベンゼン環のシートを用いた光発電の装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来の光エネルギーを直接電気エネルギーる装置はシリコン（ケイ素）などの半導体を用いた光発電の装置（太陽電池）であった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】  これには次のような欠点があった。
太陽電池の材料である半導体は高価であり、発電のコストが高かった。また、半導体を材料とした太陽電池は重いために、家屋の上に太陽電池を設置する場合には、家屋には太陽電池の重量に耐えられるだけの強度が必要とされた。
本発明は、以上のような欠点をなくすためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】  ベンゼン環のシート（１０）を幾層にも重さねて、その両端に直流電源をつなげる。または、両端にＰ型半導体（１２）とＮ型半導体（１３）を合わせたものつなげる。
本発明は、以上の構成よりなるベンゼン環のシートを用いた光発電の装置である。
【発明の効果】
【０００５】（イ）高価な半導体ではなく、安価な黒鉛を材料として用いるので、生産コストをおさえることができる。
（ロ）ベンゼン環のシートを構成する原子は炭素原子と窒素原子だけなので、シリコン（ケイ素）を主な材料とする太陽電池よりも大幅に重量を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】「Ｃ６Ｈ６」（ベンゼン）のＰ軌道および共役電子の結合図で有る。
【図２】「Ｃ６Ｈ６」（ベンゼン）の共役電子の移動の経路図である。
【図３】「Ｃ１０Ｈ８」（ナフタレン）の共役電子の移動の代表的な経路図である。
【図４】「Ｃ１０Ｈ８」（ナフタレン）の共役電子の位置の変化の略図である。
【図５】「Ｃ１４Ｈ１０」（アントラセン）の共役電子の移動の代表的な経路図である。
【図６】「Ｃ１０Ｈ８」（ナフタレン）、「Ｃ１４Ｈ１０」（アントラセン）に電圧をかけたときの共役電子の移動の経路図である。
【図７】ベンゼン環の重合分子の略図である。
【図８】ベンゼン環の重合分子に電圧をかけた時の共役電子の移動の経路図である。
【図９】ベンゼン環のシートの構造の平面図である。
【図１０】ベンゼン環のシートの共役電子の基本的な配置図である。
【図１１】ベンゼン環のシートに電圧をかけたときの共役電子の経路図である。
【図１２】ベンゼン環のシートに電圧をかけたときの共役電子の経路図である。
【図１３】ベンゼン環のシートに電圧をかけたときの共役電子の経路図である。
【図１４】ベンゼン環のシートに電圧をかけたときの共役電子の経路の詳細図である。
【図１５】ベンゼン環のシートを多層に積み上げたときの全体図である。
【図１６】ベンゼン環のシートを多層に積み上げたときの構造図である。
【図１７】熱による電気抵抗が起きる仕組の原理の説明図である。
【図１８】光発電による直流電源と交流電源の電圧の変化図である。
【図１９】ベンゼン環の両端にＰ型半導体とＮ型半導体を接合した場合の共役電子の移動の説明図である。
【図２０】ベンゼン環のシート、黒鉛の分子、炭素繊維の分子の構造図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】  以下、本発明を実施するための形態について説明をする。
ベンゼン環のシート（１０）を多層に重さねて、その両端を導体（１１）でつなぎ、直流電源を接続する。もしくはベンゼン環のシート（１０）を多層に重さねて、その片方の端に内側からＰ型半導体（１２）、Ｎ型半導体（１３）、導体（１１）を順につなげ、反対側の端には内側からＮ型半導体（１３）、Ｐ型半導体（１２）、導体（１１）を順につなげて、それに電気回路を接続する。
本発明は以上のような構造である。
【０００８】  図１と図２に示すように、ベンゼン「Ｃ６Ｈ６」はベンゼン環の構造を持つ６つの炭素原子（２）と、それぞれの炭素原子（２）に水素原子（１）がＰ軌道（５）で共有結合をしている。ベンゼン環を構成する炭素原子（２）は隣り合う炭素原子（２）とＰ軌道（５）で共有結合をして平面状の六角構造をつくると同時に、ベンゼン環の中には１つの炭素原子（２）、１つにつき１つの共役電子（３）があり、共役軌道（６）を移動している。この自由に動きまわる共役電子（３）によってベンゼン環は導電率が良く、また磁力を受けると共役電子（３）が同じ方向へと回転する回転電流となり反磁性を示す。
図３のようにナフタレン「Ｃ１０Ｈ８」（７）はベンゼン環が２つつながった構造を持ち図４のようにナフタレン「Ｃ１０Ｈ８」（７）の共役電子（３）はベンゼン環の中を自由に動き回っている。またアントラセン「Ｃ１４Ｈ１０」（８）はベンゼン環が３つつながった構造を持ちナフタレン「Ｃ１０Ｈ８」（７）と同様に共役電子（３）はベンゼン環の中を自由に動き回っている。
しかし、図６のようにナフタレン「Ｃ１０Ｈ８」（７）やアントラセン「Ｃ１４Ｈ１０」（８）に電圧をかけると、共役電子（３）は（−）の電源側から（＋）の電源側へと移動するようになり電流が流れる。
ベンゼン環を重合して多連につなぐと図７のようにベンゼン環の重合分子（９）になり、そのベンゼン環の重合分子（９）を平面状（二次元状）に並べて結合させると、図９、図１０のようにベンゼン環のシート（１０）になる。ベンゼン環の重合分子（９）やベンゼン環のシート（１０）に電圧をかけるとナフタレン「Ｃ１０Ｈ８」（７）やアントラセン（８）と同様に図８と図１１のように共役電子（３）は（−）の電源側から（＋）の電流側へと移動して電流が流れる。
【０００９】  図１１と図１２と図１３と図１４に示すように“Ａ”の状態でも“Ｂ”の状態でも電流は流るが、“Ｂ”の場合には共役電子（３）が分流と合流を繰り返えすために電気抵抗が多きくなる。“Ａ”の状態で電気エネルギーが大きくなると、共役電子（３）は隣り合った炭素原子（２）の間を移動するのではなく、“Ｃ”のように炭素原子（２）を１つとびこえて共役電子（３）は直線的に最短で動くために電気抵抗は大幅に小さくなる。これは図１３のＣで示すように、共役電子（３）が短絡して移動する距離「ｌ」が一定であるために共役電子のトンネル効果が連続して起こるからである。“Ｂ”の場合には図１３のＢのように共役電子（３）がトンネル効果で短絡しても共役電子（３）の移動する距離（「ｍ」と「ｎ」）が一定しないためにトンネル効果は連続して起こることができない。
よって、“Ｂ”は“Ａ”（“Ｃ”）に比べて電気エネルギーに対する効率が悪く、ベンゼン環シートを用いて光発電を行う場合には“Ａ”（“Ｃ”）のような配線する必要がある。
図１６のようにベンゼン環のシート（１０）のベンゼン環の炭素原子（２）の一部を窒素原子（１０）に入れ替えて、窒素原子（１７）と窒素原子（１７）どうしのＰ軌道による共有結合「Ｎ−Ｎ」結合（１９）をすることでベンゼン環のシート（１０）を重さねて多層のベンゼン環のシートをつくることができる。
なお、図１７で示すように、熱により炭素原子（３）が動き、その位置にずれ（２０）が生じ、それに伴って共役電子の電気力が最大（ＭＡＸ）になる位置にもずれ（２１）が生じ、このずれが電気抵抗となる。
【００１０】  図１５のＡのように、多層のベンゼン環のシート（１０）に直流電源をつなげ、その状態でベンゼン環のシート（１０）に電磁波の光エネルギー（１５）を当てるとベンゼン環のシート（１０）の中で光エネルギーによって電気エネルギーは増幅される。このようにしてベンゼン環のシート（１０）によって光発電を行うことができる。
多層のベンゼン環のシート（１０）の光（１５）の当たる面と反対の面に電磁波（１５）を乱反射する反射する物質（１６）を置くと、より効率的に光エネルギー（１５）をベンゼン環のシート（１０）の中に取り込むことができる。
ベンゼン環のシート（１０）に直流電源をつなげるのは電子の流れに方向性を持たせるためであり、ベンゼン環のシート（１０）を電気回路から離して電磁波（１５）を当てても、光エネルギー（１５）によって増幅された共役電子（３）は乱雑に動き回わり、熱エネルギーにかわってしまう。
ベンゼン環のシート（１０）に交流電源をつなげると電流値が一定しないために図１８のように共役電子（３）の動きが安定することができず、連続的にトンネル効果を起こすことができない。
図１５のＢのように、多層のベンゼン環シート（１０）の両端にＰ型半導体とＮ型半導体を合わせたものを接合して電気回路をつないだ場合にも図１９のように共役電子の流れが一定方向になるので、ベンゼン環のシート（１０）によって光発電を行うことができる。
【００１１】  なお、図２０のように炭素原子（３）が平面状の六角構造を持つ分子はベンゼン環のシート（１０）、黒鉛（２８）、炭素繊維（２９）がある。
【符合の説明】
【０００１２】  １  水素原子
２  炭素原子
３  共役電子
４  Ｐ軌道電子
５  Ｐ軌道
６  共役軌道
７  ナフタレン「Ｃ１０Ｈ８」
８  アントラセン「Ｃ１４Ｈ１０」
９  ベンゼン環の重合分子
１０  ベンゼン環のシート
１１  電気の導体
１２  Ｐ型半導体
１３  Ｎ型半導体
１４  蓄電池または電気エネルギーを消費する電気回路
１５  光エネルギー（電磁波）
１６  電磁波を反射する物質
１７  窒素原子
１８  窒素原子のＬ殻の４つ目のＰ軌道
１９  「Ｎ−Ｎ」結合
２０  熱運動による炭素原子の位置のずれ
２１  共役電子の電気力の発散が最大となる点
２２  共役電子の電気力の発散が最大になる点にずれがない場合の共役電子の軌道
２３  共役電子の電気力の発散が最大になる点が手前にずれた場合の共役電子の軌道
２４  共役電子の電気力の発散が最大になる点が奥にずれた場合の共役電子の軌道
２５  電源の電圧
２６  電源の電圧と光発電により発生した電圧を合成した電圧
２７  窒素原子を含む多層のベンゼン環のシート
２８  黒鉛
２９  炭素繊維
３０  非結合電子
【図１】
2016163038.tif 000003
【図２】
2016163038.tif 000004
【図３】
2016163038.tif 000005
【図４】
2016163038.tif 000006
【図５】
2016163038.tif 000007
【図６】
2016163038.tif 000008
【図７】
2016163038.tif 000009
【図８】
2016163038.tif 000010
【図９】
2016163038.tif 000011
【図１０】
2016163038.tif 000012
【図１１】
2016163038.tif 000013
【図１２】
2016163038.tif 000014
【図１３】
2016163038.tif 000015
【図１４】
2016163038.tif 000016
【図１５】
2016163038.tif 000017
【図１６】
2016163038.tif 000018
【図１７】
2016163038.tif 000019
【図１８】
2016163038.tif 000020
【図１９】
2016163038.tif 000021
【図２０】
2016163038.tif 000022