"熱を赤外光に変換する熱光変換素子と、前記赤外光を電気エネルギーに変換する半導体発電セルとを有し、熱光変換素子は、所定の赤外波長よりも長波長側の反射率が短波長側の反射率よりも高い材料を含み、該材料が加熱されることにより前記赤外光を放射することを特徴とする発電装置。請求項1に記載の発電装置において、前記赤外光の波長は、前記材料の放射率の長波長側カットオフ波長以下であることを特徴とする発電装置。請求項2に記載の発電装置において、放射される前記材料の放射率の長波長側カットオフ波長は、その放射時の当該材料の温度における理想的な黒体放射の短波長側のカットオフ波長よりも長波長側に位置することを特徴とする発電装置。請求項3に記載の発電装置において、前記赤外光の波長帯域は、前記黒体放射の短波長側のカットオフ波長以上、前記材料の放射率の長波長側カットオフ波長以下であることを特徴とする発電装置。請求項1ないし4のいずれか1項に記載の発電装置において、前記熱光変換素子の前記材料の放射する前記赤外光のピーク波長は、その放射時の前記材料の温度における理想的な黒体放射のピーク波長よりも短波長であることを特徴とする発電装置。請求項1ないし5のいずれか1項に記載の発電装置において、前記熱光変換素子と前記半導体発電セルは、空間を挟んで対向配置され、前記空間は、所定の真空度に減圧されていることを特徴とする発電装置。請求項1ないし6のいずれか1項に記載の発電装置において、前記熱光変換素子は、前記熱を当該熱光変換素子に受け渡す基板上に固定されていることを特徴とする発電装置。請求項1ないし6のいずれか1項に記載の発電装置において、前記熱光変換素子を加熱するために、太陽光を前記熱光変換素子に向かって集光する集光光学系をさらに有することを特徴とする発電装置。請求項1ないし6、および、8のいずれか1項に記載の発電装置において、前記所定の赤外波長は、太陽光の長波長側端部であることを特徴とする発電装置。請求項1項に記載の発電装置において、前記所定の赤外波長は、1μm以上5μm以下であることを特徴とする発電装置。請求項1ないし10のいずれか1項に記載の発電装置において、前記材料は、金属酸化物の積層体であることを特徴とする発電装置。請求項1ないし10のいずれか1項に記載に発電装置において、前記材料の上に反射防止膜を積層したことを特徴とする発電装置。請求項12に記載の発電装置において、前記反射防止膜として、酸化錫層を含む膜が配置されていることを特徴とする発電装置。請求項1ないし10のいずれか1項に記載の発電装置において、前記材料は、サーメット膜であることを特徴とする発電装置。請求項14に記載の発電装置において、前記赤外光放射材料は、酸化マグネシウムの中に、タングステン微粒子が分散したサーメット膜を含むことを特徴とする発電装置。請求項14または15に記載に発電装置において、前記材料の上には、反射防止膜として、MgF2を含む低屈折率材料の膜が配置されていることを特徴とする発電装置。請求項1ないし10のいずれか1項に記載の発電装置において、前記赤外光放射材料は、表面に凹凸構造を備えたグラファイト化合物であることを特徴とする発電装置。請求項17に記載の発電装置において、前記グラファイト化合物の凹凸構造は、周期的なマイクロメートルオーダーの凹凸構造と、周期的なナノメートルオーダーの凹凸構造とを含むことを特徴とする発電装置。請求項6に記載の発電装置において、前記熱光変換素子と前記半導体発電セルの外周部を密閉する容器を備えることを特徴とする発電装置。請求項7に記載の発電装置において、前記熱光変換素子は、真空容器内に配置され、前記真空容器には、前記集光光学系から光を透過するための窓が備えられていることを特徴とする発電装置。請求項20に記載の発電装置において、前記窓は、真空内壁側に、太陽光を透過し、前記熱光変換素子から発生した前記赤外光を反射する光学的フィルターが備えられていることを特徴とする発電装置。請求項20に記載の発電装置において、前記真空容器は、回転楕円体であり、前記熱光変換素子および前記半導体発電セルは、前記回転楕円体の2つの焦点位置にそれぞれ配置され、前記熱光変換素子は、基材と、当該基材の両面に配置された前記材料の層とを含む構成であることを特徴とする発電装置。請求項20に記載の発電装置において、前記真空容器は、球体であり、前記熱光変換素子および前記半導体発電セルは、前記球体の直径方向に沿って、壁面から直径の1/4、4/4の位置にそれぞれ配置され、前記熱光変換素子は、基材と、当該基材の片面に配置された前記材料の層とを含む構成であることを特徴とする発電装置。熱源の熱を、所定の赤外波長に反射率のカットオフ波長を有する材料に伝導し、前記材料から放射された赤外光を半導体発電セルを用いて電気エネルギーに変換することを特徴とする熱発電方法。太陽光を、所定の赤外波長に反射率のカットオフ波長を有する材料に集光し、前記材料から放射された赤外光を半導体発電セルを用いて電気エネルギーに変換することを特徴とする太陽光発電方法。請求項25に記載の太陽光発電方法において、前記所定の赤外波長は、太陽光の長波長側端部であることを特徴とする太陽光発電方法。特許文献1~3に記載の熱電変換素子は、半導体材料の性能指数が高くないため、熱を電気に変換する効率が数~10程度しか得られない。また、BiやTeは高価であり、しかも有害重金属であるため、熱電変換素子のコストが上昇するとともに、環境負荷も大きい。一方、非特許文献1~3に記載のシリコン半導体の太陽電池は発電効率が20、化合物半導体を用いた太陽電池は発電効率が30とまだ十分ではない。後者は、広帯域な太陽光スペクトルを効率良く吸収するために、バンドギャップを変化させた異種の化合物半導体膜を多数積層させるため、製造コストがかかる。特許文献4に記載の太陽熱集熱発電システムは、大掛かりな装置構成となる。発電効率は30未満であり、発電コストが高くなる。本発明の目的は、小型で、発電効率が高い発電装置を提供することにある。上記目的を達成するために、本発明の第1の態様によれば、以下のような発電装置が提供される。すなわち、熱を赤外光に変換する熱光変換素子と、赤外光を電気エネルギーに変換する半導体発電セルとを有する発電装置であって、熱光変換素子は、所定の赤外波長よりも長波長側の反射率が短波長側の反射率よりも高い材料を含み、該材料が加熱されることにより赤外光を放射する。熱光変換素子を加熱するために、太陽光を前記熱光変換素子に向かって集光する集光光学系をさらに有する構成とすることにより、太陽光発電を行うことも可能である。本発明によれば、熱を所定の波長の赤外光に変換して、赤外光を半導体発電素子で電気エネルギーに変換するため、ストークスシフトによる損失を低減することができる。よって、高効率で発電を行うことができる。本発明の一実施の形態の発電装置について説明する。本発明では、所定の赤外波長よりも長波長側の反射率が短波長側の反射率よりも高い材料が、加熱されることにより所定の赤外波長の赤外光を放射することを利用し、この材料以下、赤外放射材料と呼ぶを熱光変換素子に用いる。赤外放射材料を加熱することにより熱を赤外光に変換する。変換された赤外光は、赤外域にバンドギャップを有する半導体発電セルにより電気エネルギーに変換する。赤外放射材料から放射される赤外光の波長は、この赤外放射材料の放射率=1-反射率の長波長側カットオフ波長以下である。なお、放射率の長波長側カットオフ波長とは、放射率の波長依存特性のグラフにおいて、波長が大きくなるにつれ放射率が急激に低減し、放射率0となる波長である。放射率の傾斜曲線を外挿してカットオフ波長を求めてもよい。赤外放射材料は、放射率の長波長側カットオフ波長が、その放射時の当該赤外放射材料の温度における理想的な黒体放射の短波長側のカットオフ波長よりも長波長側に位置するように設計されている。これにより、黒体放射の短波長側のカットオフ波長以上、赤外放射材料の放射率の長波長側カットオフ波長以下の波長帯域の赤外光が放射される。なお、黒体放射の短波長側のカットオフ波長とは、黒体放射スペクトルにおいて、波長が短くなるにつれスペクトル強度が急激に低減し、スペクトル強度が0となる波長である。ただし、物理的にはプランクの放射則より、スペクトル強度が完全に0になることはないので、ここでは便宜的に黒体放射スペクトルピーク強度の1/100以下となった波長をスペクトル強度が0となる短波長側のカットオフ波長とする。また、実測値を評価する場合には、スペクトルの傾斜曲線を外装してカットオフ波長を求めてもよい。このように本発明では、熱光変換素子の赤外放射材料の放射する赤外光スペクトルが、その放射時の赤外放射材料の温度における理想的な黒体放射スペクトル波長と比較して、長波長側のカットオフ波長以上の光長波長赤外光を完全に抑制したものとすることができるため、このカットオフ波長を半導体発電セルのエネルギーギャップと同程度の値に設定することによって、熱をエネルギーギャップ以上の赤外光に略100の効率で変換並びに吸収させることが可能となる。よって、黒体放射による赤外光を半導体発電セルに吸収させ電気エネルギーに変換する場合と比較して、本発明の熱光変換素子から放射される赤外光を半導体発電セルに効率よく吸収させることができるため、高効率で電気エネルギーに変換できる。熱光変換素子と半導体発電セルは、空間を挟んで対向配置され、空間は、所定の真空度に減圧されていることが好ましい。これにより、熱光変換素子のエネルギーが空気の対流熱伝達により損失するのを防止できる。熱光変換素子の加熱方法は、どのような方法でもよい。熱伝導や輻射により熱光変換素子に熱を受け渡すことにより、熱発電を行うことができる。また、太陽光を熱光変換素子に照射して、熱光変換素子を加熱することにより太陽光発電を行うことができる。例えば、熱発電の場合、熱光変換素子を基板上に固定し、基板を介して熱を熱光変換素子に伝導する構成にすることができる。また、太陽光発電の場合、太陽光を熱光変換素子に向かって集光する集光光学系を配置する構成とする。熱光変換素子の上述の反射率特性を有する赤外放射材料としては、金属酸化物の積層体や、サーメット膜例えば、酸化マグネシウムの中に、タングステン微粒子が分散したサーメット膜や、表面に凹凸構造を備えたグラファイト化合物例えば、周期的なマイクロメートルオーダーの凹凸構造と、周期的なナノメートルオーダーの凹凸構造とを備えるものを用いることができる。これらの赤外放射材料の表面には、反射防止膜を備える構成としてもよい。例えば、反射防止膜として、酸化錫層や、MgF2を含む低屈折率材料の膜を用いることができる。<本発明の原理>太陽光発電装置以下、本発明の発電装置の原理について説明する。まず、発電装置が、太陽光発電装置である場合の原理について説明する。本発明では、太陽光により熱光変換素子を加熱して、熱光変換素子により赤外光に高効率で変換する。変換された赤外光を半導体発電セル太陽電池に導き電気エネルギーに変換する。これにより赤外光域にバンドギャップを有する半導体発電セルを用いて、高効率で太陽光を電気エネルギーに変換することができる。また、太陽光を赤外光に変換する熱光変換素子には、所定の反射特性を有する材料赤外放射材料を用いる。所定の反射特性とは、所定の波長以上の光反射率が所定の反射率以上の高反射率理想的には100に近い反射率であり、所定波長よりも短波長の光の反射率が所定の反射率以下の低反射率理想的には略0の反射率である。この材料を用いることにより、高効率で太陽光を赤外光に変換することができる。太陽光を赤外光に変換する原理について説明する。赤外放射材料の反射率R式で与えられる。PPP式において、Pは全入力エネルギー、Pは基材の支持体等、基材の接触体を経て損失されるエネルギー、Pは基材が加熱された温度で外部空間に光を放射して損失するエネルギーである。式におけるPの項は一般的に、下記式で表すことができる。式において、εは各波長における放射率、αλ-5/expβ/λT-1はプランクの放射則であり、α=3.747×108Wμm4/m2、β=1.4387×104μmKである。また、εはキルヒホッフの法則によって以下の式により、反射率Rで表すことができる。ε式と式により、仮に反射率が全ての波長に亘って1である材料は、式より、ε=0となり、ひいては、式における積分値が0となるため、放射による損失が起こらなくなる。このことは、式が、下記’式となることを意味する。PP’すなわち、少量の入力エネルギーでも、光放射による損失が無いため、基材が非常に高い温度まで達することを意味している。一方、図1の点線で示すグラフ12のように、放射率εは、上記式より1-Rで表される。放射率εが、3μm以上の波長を有する赤外光領域で略0で、2μm以下の波長領域で略100の材料を、真空中で加熱した熱放射状態は以下の式で表現できる。式において、θの変化曲線12の長波長側のカットオフ付近と、黒体放射スペクトル13とで囲まれた領域に沿った形状のピークを有するスペクトルとなり、その波長帯域は、黒体放射の短波長側カットオフ波長λBcutoffと放射率の長波長側カットオフ波長λεcutoffとの間となる。上記式の物理的意味は、入力エネルギーの小さい低温領域では輻射損失が抑えられており、式のPの項が0となるため、エネルギー損失がPのみとなり、非常に効率良く材料の温度が上昇することを示す。基材温度が高温になり、黒体放射スペクトル13のピーク波長が所定波長λ0を越えるような温度領域になると、材料に入力したエネルギーを赤外放射スペクトル11として損失するようになる。よって、この原理を利用することによって、以下に記載するように、太陽光エネルギーを60以上の効率で、電気エネルギーに変換することが可能となる。本発明では、波長300nm-1500nmに位置する太陽光エネルギーを一旦赤外放射光に変換させ、赤外放射光を半導体発電セルで電気エネルギーに変換する。これより、半導体発電セルの半導体のバンドギャップと、半導体発電セルに入射するエネルギーとの差異ストークスシフトと呼ばれるを小さくできるというメリットがある。例えば、波長300nm-1500nmの太陽光エネルギーを半導体発電セルに全て吸収させようとすると、波長1500nm付近にバンドギャップを有する半導体例えばInGaAs半導体短波長の発電セルを利用することになるが、波長1500nmのバンドギャップエネルギーは0.8eV程度であり、図2に示すように波長300nmバンドギャップエネルギー4.1eVの太陽光とはエネルギー差ストークスシフトが大きくなり、損失が大きい。すなわち、バンドギャップエネルギーは0.8eV程度の半導体発電セルは、太陽光に含まれる高エネルギー紫外光波長300nm、バンドギャップエネルギー4.1eVのうち0.8eVのエネルギーしか吸収できない。そこで、上述したように、本発明では図1の変化曲線10に示したような所定の反射率特性を有する赤外放射材料によって、太陽光により赤外放射光図1のスペクトル11を発生させる。この赤外放射光の波長は、エネルギーで表すと、図2のように0.5~1eVの範囲にあるので、例えば0.5eVのバンドギャップエネルギーを有する半導体InGaAs半導体長波長発電セルを用いて変換した場合、ストークスシフト損失を最大でも0.5eV程度に抑えることが可能となる。本手法を利用することによって、簡単な装置構成で太陽光エネルギーを60以上の効率で、電気エネルギーに変換することが可能となる。太陽光発電装置の具体的な構成については、後で詳しく説明する。次に、図1の変化曲線10のような反射特性を有する赤外放射材料の温度と、損失するエネルギー赤外光放射および熱伝導によるエネルギー損失との関係を図3を用いて説明する。図3において、直線31は、赤外放射材料を支持する基材の熱伝導によるエネルギー損失分を示し、曲線32は赤外線放射と熱伝導による全エネルギー損失を示す。赤外放射材料1cm2に太陽光を集光した場合、図3に示す曲線のグラフ32のように温度が上昇する。なお、図3は、太陽光はAM1.5の強度0.1W/cm2とし、これをレンズ等を用いて上記反射特性の赤外放射材料に集光させて測定したものである。赤外放射材料の温度は、0.1mmΦ程度の熱電対を、当該赤外放射材料を支持する基材に密着させて測定した。図3に示すように、太陽光の入力エネルギー密度が弱い領域0~0.1W/cm2では太陽光エネルギーが、殆ど赤外放射材料を支持する基材の温度上昇に利用されている。これは、図1の赤外放射材料の放射率εの特性により、低温度領域では放射損失が抑制され、入力エネルギーが基材の温度上昇に用いられるためである。太陽光エネルギーが基材に強く集光され、エネルギー密度が上がると、基材および赤外放射材料の温度が上昇する。これにより、赤外光を放射可能なエネルギー領域図1における波長2μm以下の反射率が低下した領域に入るため、ある温度領域から基材温度の上昇はそれほど変化せず、赤外光放射に入力エネルギー分のほとんどが回るようになる。この温度領域エネルギーは、図1で赤外放射材料の反射率が落ち込む波長エネルギーと対応し、ウイーンの変位則から凡そ、T=2898μmK/λRcutoffμm=1160Kただし、λRcutoff=2.5μmの場合、と見積もることが出来る。赤外線放射として得られるエネルギーは、図3の曲線32から熱伝導による損失分の直線31を差し引いたものとなり、図3の点線の矢印33の長さで示す量となり、各温度で異なる。この結果から明らかに、高温になればなるほど赤外線放射の割合は増大することが分かる。太陽光から赤外光への変換効率は、1100K図3のΔT=800Kの温度では97以上の高効率である。このように、図1の変化曲線10のように所定の反射特性の赤外放射材料を用いることにより、太陽光から赤外光へ高効率で変換することができる。このため、上記赤外線放射材料を用いれば、赤外光を半導体発電セルに導光し光電変換することにより、従来よりもストークスシフトを低減した形で、高効率に発電を行うことができる。熱発電装置つぎに、本発明の熱発電装置の原理について説明する。上述の太陽光発電装置は、太陽光により熱光変換素子の赤外放射材料を加熱し、赤外光を放射させる構成であるが、熱発電装置は、赤外放射材料に直接熱を受け渡し、赤外光を放射させる。赤外放射材料に直接熱を受け渡す方法としては、熱伝導や輻射等どのような方法を用いてもよい。例えば、熱伝導を用いる場合、熱源に熱光変換素子を密着させ、赤外放射材料に熱伝導により熱エネルギーを受け渡し加熱する。赤外放射材料としては、太陽光発電装置の原理において図2を用いてすでに説明したように、所定の赤外波長よりも長波長側の反射率が短波長側の反射率よりも高い材料を用いる。これにより、図1の赤外放射スペクトル11を放射させることができる。熱発電装置の場合、太陽光発電装置とは異なり、太陽光で加熱しないため、赤外放射材料の反射率のカットオフ波長λRcutoffを太陽光スペクトルに合わせて設定する必要はないが、赤外放射材料を加熱する熱源の温度に合わせて、赤外放射材料の反射率のカットオフ波長λRcutoffを設定する。すなわち、熱源が低温である場合、図1の黒体放射スペクトル13のピーク波長λmaxが、ウイーンの変位則λmax=2898μmK/TKにより長波長側にシフトするため、図1に示す反射率のカットオフ波長λRcutoffを長波長側にシフトさせ、放射率ε1層以上の金属酸化物の積層体、酸化物もしくは窒化物である誘電体中に、金属もしくは半導体の微粒子を含有した薄膜いわゆるサーメット膜、表面に微細な凹凸構造を有するグラファイト化合物基板、等を用いることができる。これらの材料については、後で詳しく説明する。基材20は、高熱伝導性の材料例えば、WまたはCuを用いることができる。半導体発電セル3は、ストークスシフトを低減するために、熱光変換素子2の赤外放射材料層21が放射する赤外線波長に近いエネルギーギャップを有するものを用いる。例えば、エネルギーギャップが2.5μm程度のInGaAs半導体の発電セルを用いる。反射膜7は、熱光変換素子2が放射した赤外光を反射して半導体発電セル3に入射する役割を果たす。例えば、反射膜7として、Au膜、Ag膜、誘電体多層膜等を用いることができる。真空容器1の内部空間の真空度は、高ければ高いほど対流熱伝達を抑え、熱光変換素子2が高効率に熱を赤外光に変換できるため望ましい。実際の真空度としては10-3~10-4Pa程度で足りる。真空容器11は、熱伝導率が低く、熱源の高温に耐えられる材質例えば、石英ガラスや、低熱伝導アルミニウム焼結体、低熱伝導ステンレス鋼材等の金属で構成されている。また、ゲッター6を管壁に蒸着しておくことによって中の真空度を長期間維持することが可能となり、熱発電装置の寿命を延ばすことができる。また、反射膜7がTi膜を含む構成とすると、Tiがゲッター機能を有するので、ゲッターを兼用することができる。図4では、半導体発電セル3の大きさは、熱光変換素子2と同じ程度の大きさとしているが、図8に示すように、半導体発電セル3の上面の面積が熱光変換素子2の下面の面積よりも小さくてもよい。図8の場合、真空容器11を半球形状にすることにより、熱光変換素子2から発せられた赤外光を半導体発電セル3に集光することができる。図4の熱発電装置50の各部の動作を説明する。図6のように、1つまたは複数の熱発電装置50は、熱変換素子2が熱源51に密着するように、高熱伝導材料例えばセラミックペーストにより熱源51に固定される。これにより、熱源51の熱は、赤外放射材料層21に伝導し、赤外放射材料層21を加熱する。加熱された赤外放射材料層21は、高効率で所定の波長の赤外光を放射する。赤外光は、直接または真空容器1の内壁で反射されて半導体発電セル3に照射される。赤外放射材料層21の材料が、カットオフ波長λRcutoff=4.0μmの場合、赤外放射材料層21の温度に応じて、図9のようなスペクトルの赤外光が放射される。半導体発電セル3のバンドギャップが波長2.5μmとすると、赤外放射スペクトルのうち帯域81で示した波長2.5μm以下のエネルギーが半導体発電セル3に吸収され、電気エネルギーに変換される。変換後の電気は、半導体発電セル3の端子3a,3bから外部に取り出すことができる。複数の熱発電装置50を熱源51に固定している場合には、端子3a、3bを図6のように直列、または並列に接続する。比較例として、黒体放射スペクトルを図10に示す。図9と図10とを比較すると、黒体放射スペクトルよりも、本発明の赤外放射材料層21が放射する赤外光スペクトルの方が、ピーク波長が半導体発電セル3の吸収帯域81に近いため、帯域81と重なり合うスペクトルの面積が大きく、効率よく吸収されることがわかる。図11に、本発明の熱発電装置の発電効率と、黒体放射材料を赤外放射材料層に代えて用いた熱発電装置の発電効率とを温度ごとに示す。図11のように本発明の熱発電装置は、黒体放射材料を用いた熱発電装置と比較して、400°Cの低温領域では100倍、700°Cの高温領域では3倍以上の効率を有することがわかる。また、図12に示したように、1枚の基板52上に複数の熱発電装置50を予め高熱伝導性材料により固定しておき、基板52を熱源51に高熱伝導性材料により固定する構成とすることも可能である。図12のように、1以上の熱発電装置50に、昇圧装置61と、DC/ACコンバータ62と、保護および切り替え回路63とを順に接続することにより発電システム66を構成できる。昇圧回路61は、1以上の熱発電装置50から取り出した直流電力の電圧を所定の電圧例えば100Vまで昇圧する。DC/ACコンバータ62は、昇圧回路61で昇圧された電力を、所定の周波数例えば、50Hzまたは60Hzの交流電力に変換する。保護および切り替え回路63は、この交流電力を、負荷回路64および電力会社の送電線65の一方に選択的に供給するか、または、負荷回路64の余剰電力を送電線65に供給する。これにより、発電システム66が発電した電力を、発電システム66が配置されている工場や家庭内の所定の負荷回路に供給して使用することができる。また、電力会社の送電線65に供給し、売電することができる。保護および切り替え回路63は、切り替え動作のみならず、負荷回路64または送電線65に異常な大電流が流れた場合に、負荷回路64および送電線65から発電システム66を切り離して保護する保護継電器としても動作する。本発明の熱発電装置50は、1個のサイズが熱発電素子2や半導体発電セル3の大きさであるので、これらを複数用いて小型な発電システム66を構成することができる。熱発電装置50は、小さな熱源から大きな熱源まで様々な大きさ形状の熱源に取り付けることができるため、従来の蒸気タービンを用いる発電の熱源として利用な困難な熱源を利用して高効率に発電できる。例えば、溶鉱炉やごみ焼却炉の側壁に熱発電装置50を固定して余剰な熱により発電を行うことができる。また、赤外光放射を利用する原理であるため、発電の過程で排気ガス等の環境負荷になる廃棄物が生じず、環境に配慮した熱発電装置が提供できる。<実施形態2>実施形態2として、本発明の太陽光発電装置の構成を図13を用いて説明する。図13の太陽光発電装置は、内壁面が回転楕円体形状の真空容器1と、真空容器1の内部空間の楕円焦点位置にそれぞれ配置された熱光変換素子2および半導体発電セル3とを備えている。真空容器1の長軸上の一方の壁面には、太陽光を透過させるための窓4が配置されている。窓4は、太陽光のスペクトルをエネルギーの大きな紫外光域を含めて広範囲で透過する材質で形成されていることが望ましく、例えば、石英ガラス製の窓4を用いる。真空容器1の外側には、窓4と対向する位置にレンズ5が配置されている。レンズ5は、太陽光を熱光変換素子2に集光する。レンズ5は、0.1W/cm2AM1.5の太陽光を、2W/cm2以上に集光するものであることが望ましい。図3より、太陽光を約2W/cm2以上に集光することにより、熱光変換素子2の赤外放射材料の温度が約1100K以上になり温度上昇ΔT=800K以上、高効率で赤外光を放射することができるからである。例えば、レンズ5として、集光倍率20倍以上のものを用い、材質としては透過率の高いポリカーボネートレンズを用いる。窓4の開口径は、レンズ5の口径および倍率等を考慮し、レンズ5が集光した光束を遮蔽しないサイズに設計する。真空容器1の内壁は、反射膜7で覆われている。発生した赤外光の反射率を更に向上させるためには、窓4の内側に、太陽光を略100透過して、赤外放射材料21から発生した赤外光を略100反射するショートパスフィルターをコーティングしてもよい。これは一般的に利用されている誘電体多層膜コーティング手法によって実現することができる。反射膜7の材質および真空容器1の真空度は、実施形態1と同様である。ゲッター6の作用も実施形態1と同様である。熱光変換素子2は、図14にその構造を記載したように、基材20と、基材20の上面および下面にそれぞれ搭載された赤外放射材料層21と、赤外放射材料層21の上に積層された反射防止層22とを備えている。赤外放射材料層21の構造は、実施形態1と同様である。反射防止層22を備えない構成とすることも可能である。熱光変換素子2および半導体発電セル3は、それぞれ回転楕円体の真空容器1の焦点位置に配置されているため、熱光変換素子2の両面から放射された赤外光は、真空容器1の内壁で反射されて半導体発電セル3上に集光される。赤外放射材料層21を構成する赤外放射材料は、実施形態1の赤外放射材料と同様の反射特性を有し、さらに、太陽光スペクトルを高効率で吸収するために、太陽光スペクトルの長波長領域の端部の所定波長λ0近傍よりも短波長側では、反射率Rλが低い。所定の波長λ0より短波長側の反射率は、5以下であり、所定の波長λ0よりも長波長側の反射率は、95以上であることが特に望ましい。所定波長λ0は、1μm~5μmの間の波長に設定する。赤外放射材料の例としては、実施形態1と同様に、金属酸化物の積層体や、サーメット膜、微細な凹凸構造を有するグラファイト化合物基板等を用いることができるが、これらの具体例については後述する。半導体発電セル3は、ストークスシフトを低減するために、熱光変換素子2が放射する赤外線波長に近いエネルギーギャップを有するものを用いる。ここでは、エネルギーギャップが2.5μm程度に存在するInGaAs半導体発電セルを用いる。ここで、半導体発電セル3の大きさは、熱光変換素子2と同じ程度の大きさとする。真空容器1の内壁により赤外線が反射され、熱光変換素子2の上に集光されることにより、熱光変換素子2の表面の像が、ちょうど半導体発電セル3の上面に写像されるためである。ここでは、一例として約1cm2とする。図13の太陽光発電装置の動作を説明する。太陽光は、レンズ5により集光され、窓4を透過して熱光変換素子2の上面に集光される。反射防止層22を透過して赤外放射材料層21に到達する。真空容器1内部に配置されている熱光変換素子2は、熱伝導によるエネルギー損失が小さくなるように設計されているため、太陽光により高温に加熱される。これにより、所定の反射特性を有する赤外放射材料層21は、図1および図3を用いてその原理を説明したように、高効率で所定の波長の赤外光を放射する。赤外光スペクトルは、図1並びに図2に示すような短波長側にテールを引いたスペクトルとなる。熱光変換素子2の両面の赤外放射材料層21からそれぞれ放射された赤外光は、真空容器1の内壁で反射膜7により反射され、楕円回転体1の焦点に配置された半導体発電セル3の上面に集光される。半導体発電セル3は、放射された赤外光に近いエネルギーギャップを有するため、赤外光を効率よく吸収し、発電する。変換後の電気は、端子3a,3bから外部に取り出すことができる。<実施形態3>実施形態3として、図15の太陽光発電装置について説明する。図15の太陽光発電装置は、図13の太陽光発電装置とは、真空容器101の形状と、熱光変換素子102の構造が異なっている。実施形態3の真空容器101は、球形であり、熱光変換素子102および半導体発電セル3は、図15に示すように、窓4から光軸方向に1/4aおよび4/4aの位置にそれぞれ配置されている。すなわち、半導体発電セル3は、真空容器101の壁面に配置されている。この位置は、近軸光線近似計算から求めた位置である。これにより、熱光変換素子102から放射された赤外光を、真空容器101の内壁で反射して、半導体発電セル3に集光することができる。なお、熱光変換素子102は、図16に示すように、基材20の上面側窓4に対向する側にのみ、赤外放射材料層21と反射防止層22を備えている。これは、真空容器101が球形であるため、下面側から放射した赤外光を半導体発電セル3に集光できないからである。また、基材20の下面には、基材20の下面からの黒体放射による輻射損失を抑制するために、輻射率が全波長域に亘って低い材料層120、例えばAg層等によりコーティングされている。他の構成および各部の作用効果については、実施形態2の太陽光発電装置と同様であるので説明を省略する。なお、実施形態2および3では、回転楕円体の真空容器1および球体の真空容器101をそれぞれ用いる例について説明したが、真空容器の幾何学的形状は、これらに限定されるものではなく、放物面回転体等種々のものを用いることが可能である。より効率の良い集光を行うためには、熱光変換素子12、102から大きな角度で放射される赤外光も半導体発電セルに集光することが望ましい。このため、既存の光学シミュレーター等を利用して詳細に真空容器の形状や熱光変換素子や半導体発電セルの形状をシミュレーションし、多少湾曲させる等の工夫をすることが望ましい。ここで、本発明の太陽光発電装置に太陽光を集光して得られる発電量の理論的効率ηについて説明する。効率ηは、図17のように赤外放射材料層21から放射される赤外光放射スペクトルSここでxはエネルギー、および、次式5から求めることができる。半導体発電セル3のInGaAsのバンドギャップエネルギーEg=0.5eVとすると、η=0.35/0.45=0.78となり、おおよそ78の効率を、単一の太陽光発電装置で得ることが出来る。なお、効率の良い発電を得るためには、従来利用されている化合物半導体発電セルと同様に高いバンドギャップエネルギーと低いバンドギャップエネルギーを有するセルを積層させればよい。この様な手法をとることによって、90近くの変換効率を得ることが可能となる。現実的には、半導体発電セル3はバンドギャップエネルギーEg=0.5eVを全て利用することはできず、おおよそ6~7割のエネルギーを利用出来るので、実際には、78×0.6~0.7=46.8~54.6の効率を実現することが出来ると考えられる。一方、本発明の太陽光発電装置の変換効率を評価するために、ソーラーシミュレーターを用いて、AM1.5100mW/cm2照射強度、集光倍率10倍において、単接合セルInGaAsを用いた本発明の太陽光発電装置の電流電圧特性を測定したところ、図18に示すように短絡電流密度Isc=1776mA/cm2、開放電圧Voc=0.34V、曲線因子FF=0.70の特性が得られた。この電流電圧特性から求めた最終的な変換効率は42.3であった。この実験結果の変換効率42.3と、上述の理論的に予測された変換効率54.6との不一致は、集光レンズ5での反射損失3、真空容器1への入射損失3、太陽光赤外変換素子2の反射損失2、反射膜7における導光反射損失5、半導体発電セル3上での反射損失5並びに半導体発電セルの分光感度特性の波長依存性5等の理由による。これらの損失のうち、集光レンズ5での反射損失5、真空容器1への入射損失3、反射膜7における導光反射損失5並びに半導体発電セル3上での反射損失5は、無反射コートの採用や真空容器1の幾何学的形状の最適化を図ることによって略0まで低減することができる。また、半導体発電セル3上での反射損失は、太陽電池技術で一般的に利用されているテクスチャー構造等を利用することによって略0まで低減することが出来る。上述した本発明の太陽光発電装置を用いることにより、高効率、低コスト、長寿命の太陽光発電を行うことが可能になる。<赤外放射材料の例1>実施形態1の熱発電装置および実施形態2,3の太陽光発電装置の熱発電素子2に用いる赤外放射材料層21の具体例について以下説明する。まず、赤外放射材料層21として、1層以上の金属酸化物の積層体を用いる場合の具体例について説明する。図19に示したように、基材20上に、順に、赤外放射材料層21としてのCrO層と、反射防止膜22としてのSnO2層を積層したものを、赤外放射材料層21として用いることができる。より具体的には、基材20としては、Cuを用い、赤外放射材料層21であるCrO層の膜厚は約100nm、反射防止膜22であるSnO2層の膜厚は約50nmとする。CrO層と基材20との間に、さらにCr層を挟むことも可能である。これら各層は、スパッタリング法等により形成することができる。図19の赤外放射材料層21の反射率は、図20のように、λRcutoff=2μm付近で、階段状に変化する。また、CrO層とSnO2層の、CrとOの比率、SnとOの比率、ならびに、膜厚を変化させることにより、反射率が階段状に変化する波長λRcutoffを変化させることができる。<赤外線放射材料の例2>酸化物もしくは窒化物である誘電体中に、金属もしくは半導体の微粒子を含有した薄膜いわゆるサーメット膜を赤外放射材料層21として用いることができる。サーメット膜を構成する誘電体としては、MgO融点3100Kが、金属としては、W3700K、Mo2900K、Re3500Kが、高融点であるため好ましい。例えば、W基材20の両面に、MgOとWを同時にスパッタリングして、MgO中にW微粒子が含有されたサーメット膜厚さ800Å程度を赤外放射材料層21として形成したものを用いることができる。これによって3000Kの温度領域でも反射特性を維持することができ、効率の良いかつ長寿命な熱光変換素子2を得ることができる。なお、サーメット膜赤外放射材料層21とW基材20との密着性を上げるために、サーメット膜として、W基材20に近い領域ではW金属の濃度が高く、W基材20から離れるに従ってW金属の濃度が低くなっていく濃度傾斜膜の構成とすることも可能である。また、W基材20とサーメット膜赤外線放射材料層21との間に、Mo金属層を厚さ1000Å程度で蒸着等により形成すると、W基材と本サーメット膜との密着性は強固なものとなる。ただし、Mo金属の融点は2900Kと低いため、これより低い温度領域例えば、2500Kで使用する。サーメット膜赤外線放射材料層21の濃度比率MgOに対するWの体積比率は、約5~50であることが望ましい。図21に、MgOW800Åのサーメット膜21の屈折率と消衰係数吸収率の波長依存性を示す。本光学定数に基づいて反射率の波長依存性を計算した結果を図22に示す。図22のように本サーメット膜は、波長λRcutoff=0.9μm付近で反射率が変化している。また、W並びにMgO材料を利用しているため、3000Kの高温領域でも図22のような反射特性を安定して維持することができ、高温加熱においても安定な熱光変換素子2を提供できる。また、サーメット膜のMgとOの比率、MgOとWの比率、ならびに、膜厚を変化させることにより、λRcutoffを変化させることができるので、所望する赤外線の波長に応じてこれらの値を設計する。また、反射防止膜22として、MgF2等の低屈折率可視領域で1.4程度材料を本サーメット膜上に成膜することによって、図23に示すように可視の領域においてより反射率を低減させた反射率曲線を得ることが可能となる。これにより、より効率の良い熱光変換素子2が得られる。なお、図23の反射率曲線は、上記MgOW800Åサーメット膜上にMgF2屈折率=1.38の膜厚を1000Å堆積させた条件で計算されたものである。<赤外線放射材料の例3>表面に微細な凹凸構造を有するグラファイト化合物基板を赤外放射材料層21として用いることができる。グラファイト化合物の融点は4000Kを越えるので、高温加熱においても劣化しにくい安定な赤外放射材料層21を得ることができる。ここでは、例えば図24または図25のような凹凸構造を形成する。この凹凸構造は、周期的なマイクロメートルオーダーの凹凸構造の上に、周期的なナノメートルオーダーの凹凸構造が重ねて形成された構造である。マイクロメートルオーダーの規則的周期構造凹凸構造により、2次元フォトニック結晶的効果が生み出され、所定の波長例えば2μm以上の長波長成分の反射を増大し、かつ、吸収を抑制する効果が得られる。このマイクロメートルオーダーの凹凸構造の上にさらにナノメートルオーダーの凹凸構造を形成することにより、所定の波長例えば2μm以上で反射率が1に近く、それより短い波長では反射率が0に近い材料となる。具体的には、図26の黒線に示すように、0.3~1.5μmの波長領域で反射率が1未満であり、かつ、図27の黒線で示すようにλRcutoff=2μm程度から立ち上がり5μmの波長で95以上の高い反射率を有する赤外放射材料層21を提供することができる。ここでグラファイト化合物基材の表面に、図24または図25のようなナノメートルオーダーの微細構造を形成する方法について説明する。以下の方法では、第1工程としてマイクロメートルオーダーの凹凸構造を形成し、これを第2工程でさらに加工することにより、マイクロメートルオーダーの凹凸構造の表面に、ナノメートルオーダーの凹凸構造を形成する。第1工程でマイクロメートルオーダーの凹凸構造を形成することにより、波長0.3~2μmの平均反射率を低く20~30程度することができるとともに、波長2~15μmの平均反射率を高くすることができる。第2工程で、さらにナノメートルオーダーの凹凸構造を形成することにより、波長0.3~2μmの平均反射率をさらに低く1.5以下にすることができ、波長2~15μmの平均反射率をさらに高くすることができる。まず、第1工程として、マイクロメートルオーダーの規則的周期の凹凸構造を形成する。形成方法としては、メタルマスクを利用したフォトリソグラフィーとエッチング技術を用いる。エッチング技術としては、カーボン系材料をエッチング可能なH2ならびにO2ガスを利用したプラズマエッチングや、より高いアスペクト比を実現可能なリアクティブイオンエッチングRIE等を用いる。その後、メタルマスク部分を酸洗浄で除去する。この他、非常に急峻な傾斜を有する切削歯並びに砥石を利用した機械的微細加工ならびに研磨技術を施すことによっても、グラファイト化合物基板上にマイクロメートルオーダーの大局的な凹凸構造を作製することができる。第2工程では、第1工程によって作製されたマイクロメートルオーダーの凹凸構造に対して、更に、マイクロ波プラズマを利用した水素プラズマエッチング等を施すことによってナノメートルオーダーの周期構造を形成する。水素プラズマエッチング条件は、例えば、RFパワー:100~1000W、圧力:1~100torr、水素流量:5~500sccm、エッチング時間:1~100min、の範囲とすることができる。なお、水素プラズマ処理の条件は、装置に依存するので、上記パラメータの値は一例である。第2工程のエッチングに使用する反応性ガスは、H2ガスに限らず、Ar、N2、O2、CF4等を用いても同様の効果を期待できる。なお、上述した図26、図27の反射スペクトルの測定は、0.3~2μmの領域については、表面反射光をすべて集めるためにBaSO4粒子等を内面にコートした積分球を有する分光光度計を使用し、1~15μmの領域の反射測定については、赤外反射光を全て集めるために金を内面にコートした積分球を有するFTIRフーリエ変換赤外分光器分光器を使用した。<赤外線放射材料の他の例>赤外放射材料層21としては、所定の階段状の反射特性を有する層であればよく、上記した例1~3の材料層に限定されるものではない。例えば、以下のa~dに示す材料を用いることも可能である。aニッケル基板の上に電気メッキ等の所定の手法によりクロム膜を形成した構造例えば、GZajac、etalJApplPhys51、5544参照bアルミを陽極酸化することにより得た、表面に多孔質ナノ構造を有する酸化アルミナ。孔径、孔深さ等を制御することにより反射率を制御することができる。例えば、AAnderson、etalJApplPhys51、754参照cCrとCr2O3のサーメット膜の上に、反射防止膜としてCr2O3を積層した構造例えば、JCCFanandSASpura、ApplPhysett30、511dWの表面にマイクロキャビティ構造を作製し反射率を制御した構造例えば、FKusunokietal、JpnJApplPhys43、8A、5253e金属基材上に、窒化膜and/or酸化膜を形成して反射率を制御した構造例えば、CEKennedy、NRELTP52031267"