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JP2009278815A - Photoelectric converter - Google Patents

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JP2009278815A
JP2009278815A JP2008129184A JP2008129184A JP2009278815A JP 2009278815 A JP2009278815 A JP 2009278815A JP 2008129184 A JP2008129184 A JP 2008129184A JP 2008129184 A JP2008129184 A JP 2008129184A JP 2009278815 A JP2009278815 A JP 2009278815A
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JP
Japan
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emitter
collector
electrode
photoelectric conversion
electrode member
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Application number
JP2008129184A
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Japanese (ja)
Inventor
Masaaki Muto
雅昭 武藤
Aiko Hirasawa
愛子 平澤
Noriko Maki
紀子 眞木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Stanley Electric Co Ltd
Original Assignee
Stanley Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/52PV systems with concentrators

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Abstract

【課題】光電効果によるエミッタからの電子の放出を活発に行わせながら、その電子を効率よくエミッタに捕獲させて、発電効率を高めることができる光電変換装置を提供する。
【解決手段】コレクタ11は透明導電部材により構成され、コレクタ11の出射面11bと間隔を存して対面する電極面13aを有する導電性の電極部材13を備える。この電極部材13とコレクタ11との間にエミッタ9が配置され、コレクタ11の出射面11bの複数の局所がエミッタ9の複数の貫通穴9cを介して電極部材13の電極面13a側に露出する。コレクタ11と電極部材13との間に電圧を印加した状態で、コレクタ11を介してエミッタ9に光を照射することによって、エミッタ9を加熱しつつエミッタ9の入射面9aでの光電効果を発生させる。
【選択図】図2
Provided is a photoelectric conversion device that can increase the power generation efficiency by actively capturing electrons from an emitter while actively releasing electrons from the emitter by a photoelectric effect.
A collector is formed of a transparent conductive member, and includes a conductive electrode member having an electrode surface that faces the emission surface of the collector with a gap. The emitter 9 is disposed between the electrode member 13 and the collector 11, and a plurality of local areas of the emission surface 11 b of the collector 11 are exposed to the electrode surface 13 a side of the electrode member 13 through the plurality of through holes 9 c of the emitter 9. . By irradiating the emitter 9 with light through the collector 11 with a voltage applied between the collector 11 and the electrode member 13, a photoelectric effect is generated on the incident surface 9 a of the emitter 9 while heating the emitter 9. Let
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置に関する。   The present invention relates to a photoelectric conversion device that converts light energy into electrical energy.

太陽光などの光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換装置としては、例えば特許文献1〜4に見られる技術が知られている。   As photoelectric conversion devices that convert light energy, such as sunlight, into electrical energy, for example, techniques found in Patent Documents 1 to 4 are known.

特許文献1、2には、熱電子を利用する光電変換装置が開示されている。これらの装置では、集光した太陽光によって真空容器内のエミッタを高温に加熱することで、該エミッタから熱電子を放出させると共に、その熱電子をコレクタで捕獲することによって、該エミッタとコレクタとの間に起電力を発生させるようにしている。   Patent Documents 1 and 2 disclose photoelectric conversion devices using thermoelectrons. In these devices, the emitter in the vacuum vessel is heated to a high temperature by the condensed sunlight, and thermionic electrons are emitted from the emitter and captured by the collector. An electromotive force is generated during the period.

特許文献3には、光電効果を利用する光電変換装置が開示されている。この装置では、光電効果を生じる複数の電極を、互いにほぼ平行になるように真空容器内に配列している。そして、互いに隣り合う電極と電極との間の隙間から、一方の電極の表面に太陽光を入射することによって、その一方の電極(エミッタ)の表面から光電効果によって電子を放出させ、その放出電子を他方の電極(コレクタ)で捕獲し、それらの電極間に起電力を発生させるようにしている。   Patent Document 3 discloses a photoelectric conversion device using a photoelectric effect. In this apparatus, a plurality of electrodes that generate a photoelectric effect are arranged in a vacuum container so as to be substantially parallel to each other. Then, by making sunlight enter the surface of one electrode from the gap between the electrodes adjacent to each other, electrons are emitted from the surface of the one electrode (emitter) by the photoelectric effect, and the emitted electrons Is captured by the other electrode (collector), and an electromotive force is generated between these electrodes.

特許文献4には、熱電子と光電効果とを利用する光電変換装置が開示されている。この装置では、低圧セシウム封入型熱電子発電管内に、メッシュ状のコレクタとエミッタとを配置し、集光した太陽光などの強い光をメッシュ状のコレクタを通してエミッタに照射して、該エミッタを加熱しながら、該エミッタから熱電子や光電効果による電子を放出させ、それをメッシュ状のコレクタで捕獲することで、エミッタとコレクタとの間に起電力を発生させるようにしている。この場合、コレクタとエミッタとの間に存在するセシウム原子(アルカリ金属原子)を短波長域の光で励起・電離させることによって、エミッタとコレクタとの間の負電荷を中和し、エミッタからコレクタに流れる電子を増やすようにしている。
特許第3449623号公報 特開2005−354752号公報 特公昭61−48349号公報 特開2002−78364号公報
Patent Document 4 discloses a photoelectric conversion device that uses thermal electrons and a photoelectric effect. In this device, a mesh-like collector and emitter are placed in a low-pressure cesium-enclosed thermoelectric generator tube, and the emitter is heated by irradiating the emitter with strong light such as concentrated sunlight through the mesh-like collector. On the other hand, thermoelectrons and electrons due to the photoelectric effect are emitted from the emitter and captured by a mesh collector to generate an electromotive force between the emitter and the collector. In this case, cesium atoms (alkali metal atoms) existing between the collector and the emitter are excited and ionized with light in a short wavelength region, thereby neutralizing the negative charge between the emitter and the collector, and from the emitter to the collector. To increase the number of electrons flowing through
Japanese Patent No. 3449623 JP-A-2005-347552 Japanese Examined Patent Publication No. 61-48349 JP 2002-78364 A

前記特許文献1、2、4に見られるように、集光した太陽光などによってエミッタを加熱して、該エミッタから熱電子を放出させる光電変換装置では、一般に、該エミッタからの熱電子の放出量を多くするために、該エミッタを極めて高温に加熱する必要がある。そのため、エミッタやその周辺の部材に高い耐熱性が要求され、それらが高価なものとなりやすいと共に、集光装置も大型で高価なものとなりやすい。また、エミッタなどの熱膨張や熱変形を生じやすいことから、エミッタとコレクタとの短絡を防止するために、該エミッタとコレクタとの間隔を十分に小さくすることが困難である。そのため、エミッタから放出される熱電子を効率よくコレクタに捕獲させることが難しい。そして、熱電子をコレクタに効率よく捕獲させるためには、特許文献1に見られるように外部電界もしくは外部磁界を発生させる装置を備えて、エミッタから放出される熱電子を強制的にコレクタに向かわせたり、あるいは、特許文献4に見られるようにエミッタおよびコレクタを収容する容器内にセシウムなどのアルカリ金属原子を封入する必要がある。この結果、光電変換装置の全体が大型化したり、高価なものとなるという不都合がある。   As seen in Patent Documents 1, 2, and 4, in a photoelectric conversion device that emits thermoelectrons from the emitter by heating the emitter with condensed sunlight or the like, generally thermionic emission from the emitter In order to increase the quantity, it is necessary to heat the emitter to a very high temperature. Therefore, high heat resistance is required for the emitter and its peripheral members, which are likely to be expensive, and the light collecting device is also likely to be large and expensive. In addition, since the emitter and the like are likely to undergo thermal expansion and thermal deformation, it is difficult to sufficiently reduce the distance between the emitter and the collector in order to prevent a short circuit between the emitter and the collector. Therefore, it is difficult for the collector to efficiently capture the thermal electrons emitted from the emitter. In order to efficiently capture the thermal electrons in the collector, a device for generating an external electric field or an external magnetic field is provided as shown in Patent Document 1, and the thermal electrons emitted from the emitter are forcibly directed to the collector. Alternatively, as shown in Patent Document 4, it is necessary to enclose alkali metal atoms such as cesium in a container that accommodates the emitter and collector. As a result, there is an inconvenience that the whole photoelectric conversion device becomes large or expensive.

一方、特許文献3に見られるように光電効果を利用するものでは、エミッタの温度が、熱電子放出の場合ほど、高温でなくても光電効果による電子放出を発生させることができる。しかるに、特許文献3のもののように、エミッタとコレクタとの間の隙間から太陽光をエミッタの表面(コレクタ側の面)に照射するものでは、エミッタとコレクタとの間の間隔が小さ過ぎると、エミッタの表面の全体に十分な量の光を照射することができない。このため、エミッタとコレクタとの間隔を十分に小さくすることができず、ひいては、エミッタの表面から光電効果によって放出される電子を効率よくコレクタに捕獲させることが困難となる。   On the other hand, in the case of utilizing the photoelectric effect as seen in Patent Document 3, electron emission due to the photoelectric effect can be generated even when the temperature of the emitter is not as high as in the case of thermionic emission. However, in the case of irradiating the surface of the emitter (surface on the collector side) with sunlight from the gap between the emitter and the collector as in Patent Document 3, if the distance between the emitter and the collector is too small, A sufficient amount of light cannot be applied to the entire surface of the emitter. For this reason, the distance between the emitter and the collector cannot be made sufficiently small, and as a result, it becomes difficult for the collector to efficiently capture the electrons emitted by the photoelectric effect from the surface of the emitter.

他方、特許文献4に見られるように、メッシュ状に形成したコレクタを使用し、該コレクタを介してエミッタに光を照射するようにした場合には、コレクタとエミッタとの間隔によらずに、エミッタに十分な量の光を照射することは可能である。しかるに、この場合、コレクタがメッシュ状であるために、エミッタから放出される電子のうち、コレクタに捕獲されずに該コレクタを通過してしまう電子も多くなる。このため、特許文献4に見られるようにコレクタをメッシュ状に形成した場合には、コレクタとエミッタとの間隔を十分に小さくしても、光電効果によりエミッタから放出される電子を効率よくコレクタで捕獲することは困難である。また、エミッタからの放出電子がコレクタに捕獲されやすくするために、コレクタの貫通穴の面積を小さくしたり、貫通穴の個数を少なくすると、エミッタに十分な量の光を照射することが困難となる。その結果、光電効果による放出電子を主体として十分な起電力をエミッタとコレクタとの間に発生させることが難しく、特許文献4に見られる如く、エミッタから光電効果による電子だけでなく、熱電子をも積極的に放出させて、電子の総放出量を多くしたり、あるいは、アルカリ金属を容器内に封入することが必要となっていた。   On the other hand, as seen in Patent Document 4, when using a collector formed in a mesh shape and irradiating light to the emitter through the collector, regardless of the distance between the collector and the emitter, It is possible to irradiate the emitter with a sufficient amount of light. However, in this case, since the collector has a mesh shape, among the electrons emitted from the emitter, more electrons pass through the collector without being captured by the collector. For this reason, when the collector is formed in a mesh shape as seen in Patent Document 4, even if the distance between the collector and the emitter is sufficiently small, electrons emitted from the emitter by the photoelectric effect are efficiently collected by the collector. It is difficult to capture. Also, in order to make the emitted electrons from the emitter easily captured by the collector, it is difficult to irradiate the emitter with a sufficient amount of light if the area of the through hole of the collector is reduced or the number of through holes is reduced. Become. As a result, it is difficult to generate a sufficient electromotive force between the emitter and the collector mainly by the emitted electrons due to the photoelectric effect. As seen in Patent Document 4, not only electrons due to the photoelectric effect but also thermionic electrons are generated from the emitter. However, it is necessary to increase the total amount of electrons emitted or to enclose alkali metal in the container.

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、光電効果によるエミッタからの電子の放出を活発に行わせながら、その電子を効率よくエミッタに捕獲させて、発電効率を高めることができる光電変換装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a background, and photoelectric conversion that can increase the power generation efficiency by actively capturing the electrons in the emitter while actively emitting electrons from the emitter by the photoelectric effect. An object is to provide an apparatus.

本発明の光電変換装置は、かかる目的を達成するために、光の入射面を有し、該入射面での光電効果によって電子を放出可能なエミッタと、該エミッタの入射面から放出された電子を捕獲するコレクタとを備え、該エミッタとコレクタとの間に発生する起電力を出力する光電変換装置であって、前記コレクタが、光の入射面と出射面とを有する透明導電部材により構成されると共に、該コレクタの出射面と間隔を存して該出射面に対面する電極面を有する導電性の電極部材が該コレクタと絶縁した状態で設けられ、前記エミッタは、前記コレクタの出射面と電極部材の電極面との間に、該コレクタおよび電極部材と絶縁した状態で、且つ該エミッタの入射面を前記コレクタの出射面と間隔を存して該出射面に対面させた状態で配置されると共に、前記コレクタの出射面の複数の局所を、該コレクタの出射面と電極部材の電極面との間隔方向で該電極面側に露出させるように形成され、前記コレクタと電極部材との間に、該コレクタが電極部材に対して正電位となる電圧を印加した状態で、該コレクタの入射面側から該コレクタを介して前記エミッタの入射面に光を照射することによって、該エミッタを加熱しつつ、該エミッタの入射面での光電効果を発生させるようにしたことを特徴とする(第1発明)。   In order to achieve the above object, the photoelectric conversion device of the present invention has an incident surface for light, an emitter capable of emitting electrons by the photoelectric effect on the incident surface, and an electron emitted from the incident surface of the emitter. A photoelectric conversion device that outputs an electromotive force generated between the emitter and the collector, the collector comprising a transparent conductive member having a light incident surface and an output surface In addition, a conductive electrode member having an electrode surface facing the emission surface with a gap from the emission surface of the collector is provided in a state of being insulated from the collector, and the emitter is connected to the emission surface of the collector. Between the electrode surface of the electrode member, the collector and the electrode member are insulated and the incident surface of the emitter is disposed facing the output surface with a gap from the output surface of the collector. Both A plurality of local areas of the output surface of the collector are formed to be exposed to the electrode surface side in the interval direction between the output surface of the collector and the electrode surface of the electrode member, and between the collector and the electrode member, While the collector is applied with a voltage that is a positive potential with respect to the electrode member, the incident surface of the emitter is irradiated with light from the incident surface side of the collector through the collector while heating the emitter. A photoelectric effect is generated at the incident surface of the emitter (first invention).

この第1発明によれば、前記コレクタを透明導電部材により構成しているので、前記エミッタの入射面に、コレクタの入射面側から該コレクタを介して十分な量の光を照射することができる。このため、その光によって、エミッタを加熱しながら、該エミッタの入射面で光電効果を発生させることができる。   According to the first aspect of the invention, since the collector is made of a transparent conductive member, a sufficient amount of light can be irradiated to the incident surface of the emitter from the incident surface side of the collector through the collector. . For this reason, the photoelectric effect can be generated on the incident surface of the emitter while heating the emitter by the light.

ここで、本願発明者の各種実験・検討によれば、エミッタを適度な温度に加熱することによって、光電効果による電子放出が活発に行われるようになる。このように光電効果による電子放出が活発に行われるエミッタの温度は、該エミッタからの熱電子の放出が活発に行われるような高温である必要はなく、それよりも低い温度(200〜700°C程度の温度)で十分である。そして、そのような温度にエミッタを加熱することは、高価な集光手段や、ヒータを必要とすることなく、安価な光学系を使用したエミッタへの光の照射によって容易に実現できる。   Here, according to various experiments and examinations by the inventors of the present application, electron emission by the photoelectric effect is actively performed by heating the emitter to an appropriate temperature. Thus, the temperature of the emitter where the electron emission due to the photoelectric effect is actively performed does not have to be a high temperature at which thermionic emission from the emitter is actively performed, but a temperature lower than that (200 to 700 °). A temperature of about C) is sufficient. Then, heating the emitter to such a temperature can be easily realized by irradiating the emitter with light using an inexpensive optical system without requiring an expensive condensing means or a heater.

さらに、第1発明では、前記エミッタの入射面への光の照射時に、前記コレクタと電極部材との間に該コレクタが電極部材に対して正電位となる電圧を印加される。この場合、前記エミッタは、前記コレクタの出射面の複数の局所を、該コレクタの出射面と電極部材の電極面との間隔方向で該電極面側に露出させるように形成されている。換言すれば、前記電極部材の電極面のうち、前記コレクタの出射面の複数の局所にそれぞれ対向する箇所(電極面のうちの局所的な箇所)と、当該コレクタの出射面の各局所との間にエミッタが介在しないように、該エミッタが形成されている。従って、当該コレクタの出射面の複数の局所と、該局所にそれぞれ対向する電極部材の電極面の箇所との間で電界が形成される。そして、この電界は、エミッタの入射面から放出される電子をコレクタの出射面に向かわせる向きの電界となる。   Furthermore, in the first aspect of the invention, a voltage at which the collector has a positive potential with respect to the electrode member is applied between the collector and the electrode member when light is incident on the incident surface of the emitter. In this case, the emitter is formed so as to expose a plurality of local areas of the emission surface of the collector to the electrode surface side in the interval direction between the emission surface of the collector and the electrode surface of the electrode member. In other words, among the electrode surfaces of the electrode member, a position (local position of the electrode surface) that faces each of a plurality of local areas of the collector emission surface and each local area of the collector emission surface The emitter is formed so that no emitter is interposed therebetween. Therefore, an electric field is formed between a plurality of local areas on the emission surface of the collector and the portions of the electrode surfaces of the electrode members that face the local areas. This electric field is an electric field in a direction in which electrons emitted from the incident surface of the emitter are directed to the output surface of the collector.

このため、エミッタの入射面から光電効果によって放出された電子の多くを円滑にコレクタの出射面に向かって移動させることができる。また、エミッタをさほど高温に加熱せずとも、光電効果による電子放出を活発に発生させることができることから、エミッタやコレクタ、真空容器などの熱膨張や熱変形が抑制され、エミッタとコレクタとの間の間隔を小さくすることができる。また、エミッタからの赤外光などの放射や熱伝導に伴うエネルギー損失を低減できる。ひいては、エミッタの入射面での光電効果を効率よく発生させながら、該光電効果によって放出される電子を効率よくコレクタで捕獲して、該エミッタとコレクタとの間に発生する起電力を高めることができる。   For this reason, most of the electrons emitted by the photoelectric effect from the incident surface of the emitter can be smoothly moved toward the output surface of the collector. In addition, since electron emission due to the photoelectric effect can be actively generated without heating the emitter to a very high temperature, thermal expansion and thermal deformation of the emitter, collector, vacuum vessel, etc. are suppressed, and there is no gap between the emitter and collector. Can be reduced. Further, it is possible to reduce energy loss due to radiation such as infrared light from the emitter and heat conduction. As a result, it is possible to efficiently generate the photoelectric effect on the incident surface of the emitter, efficiently capture the electrons emitted by the photoelectric effect by the collector, and increase the electromotive force generated between the emitter and the collector. it can.

よって、第1発明の光電変換装置によれば、光電効果によるエミッタからの電子の放出を活発に行わせながら、その電子を効率よくエミッタに捕獲させて、発電効率を高めることができる。   Therefore, according to the photoelectric conversion device of the first invention, the electrons can be efficiently captured by the emitter while actively emitting electrons from the emitter due to the photoelectric effect, and the power generation efficiency can be increased.

かかる第1発明では、前記エミッタには、例えば前記コレクタの出射面と電極部材の電極面との間隔方向に貫通する複数の貫通穴が穿設される(第2発明)。この第2発明によれば、前記電極部材の電極面のうち、少なくとも、エミッタの貫通穴に対向する局所を該貫通穴を介して前記コレクタの出射面に向かって露出させることができる。   In the first aspect of the invention, the emitter is provided with a plurality of through holes penetrating in the interval direction between the emission surface of the collector and the electrode surface of the electrode member (second aspect). According to the second aspect of the invention, at least a portion of the electrode surface of the electrode member that faces the through hole of the emitter can be exposed to the exit surface of the collector through the through hole.

従って、電極部材の電極面の複数の局所を、コレクタの出射面に向かって露出させるための構造を容易に実現できる。   Therefore, it is possible to easily realize a structure for exposing a plurality of local portions of the electrode surface of the electrode member toward the emission surface of the collector.

また、前記第1発明または第2発明では、前記エミッタは、前記電極部材の電極面との間に介装された絶縁部材であるエミッタ・電極間部材を介して該電極部材に固着されていることが好ましい(第3発明)。   In the first invention or the second invention, the emitter is fixed to the electrode member via an emitter-electrode member that is an insulating member interposed between the electrode member and the electrode surface. It is preferable (third invention).

この第3発明によれば、エミッタと電極部材とがエミッタ・電極間部材を介して一体化されることとなるので、エミッタや電極部材、エミッタ・電極間部材のそれぞれを薄いものとしつつ、それらの一体化したものの剛性を確保することが容易となる。また、エミッタや電極部材、エミッタ・電極間部材のそれぞれを薄いものとすることができることから、エミッタの入射面に入射する光によって、該エミッタを効率よく加熱することが可能となる。   According to the third aspect of the invention, the emitter and the electrode member are integrated via the emitter-electrode member, so that each of the emitter, the electrode member, and the emitter-electrode member is made thin, It is easy to ensure the rigidity of the integrated structure. Further, since each of the emitter, the electrode member, and the emitter / electrode member can be made thin, the emitter can be efficiently heated by the light incident on the incident surface of the emitter.

また、前記第1〜第3発明では、前記エミッタ、コレクタ、および電極部材のうちの少なくともエミッタおよびコレクタを内部に収容する真空容器を備え、該真空容器は、少なくとも前記コレクタの入射面に対向する部分が透明に構成されていることが好ましい(第4発明)。   In the first to third aspects of the invention, a vacuum vessel that houses at least the emitter and collector of the emitter, collector, and electrode member is provided, and the vacuum vessel faces at least the incident surface of the collector. It is preferable that the portion is configured to be transparent (fourth invention).

あるいは、前記第1〜第3発明では、環状に形成された絶縁部材である環状部材を備えると共に、該環状部材の軸方向の両端面にそれぞれ前記コレクタの出射面と前記エミッタの入射面とが接合され、該環状部材の内側に、該環状部材の内周面とエミッタの入射面とコレクタの出射面とにより画成された真空の密封空間が形成されていることが好ましい(第5発明)。   Or in the said 1st-3rd invention, while providing the cyclic | annular member which is an insulating member formed cyclically | annularly, the emission surface of the said collector and the incident surface of the said emitter are each in the axial direction both end surface of this cyclic | annular member It is preferable that a vacuum sealed space defined by the inner peripheral surface of the annular member, the incident surface of the emitter, and the exit surface of the collector is formed inside the annular member (fifth invention). .

前記第4発明によれば、前記エミッタおよびコレクタが前記真空容器の内部に収容されるので、エミッタの入射面から放出される電子が、エミッタとコレクタとの間の原子や分子に衝突して、コレクタに到達するのが妨げられるのを防止することができる。ひいては、エミッタから放出されてコレクタに捕獲される電子をより多くすることができる。その結果、光電変換装置の発電効率をさらに高めることができる。なお、第4発明では、前記真空容器は、少なくとも前記コレクタの入射面に対向する部分が透明に構成されているので、その透明部分を介して支障なく、コレクタの入射面に光を入射させることができる。   According to the fourth invention, since the emitter and the collector are accommodated inside the vacuum vessel, electrons emitted from the incident surface of the emitter collide with atoms and molecules between the emitter and the collector, It can be prevented from reaching the collector. As a result, more electrons are emitted from the emitter and captured by the collector. As a result, the power generation efficiency of the photoelectric conversion device can be further increased. In the fourth aspect of the invention, since at least a portion facing the incident surface of the collector is transparent in the vacuum vessel, light can be incident on the incident surface of the collector through the transparent portion without any trouble. Can do.

また、前記第5発明によれば、前記環状部材の内周面とエミッタの入射面とコレクタの出射面とにより画成された真空の密封空間が形成されるので、該エミッタの入射面から該密封空間内に放出される電子が、エミッタとコレクタとの間の原子や分子に衝突して、コレクタに到達するのが妨げられるのを防止することができる。ひいては、エミッタから放出されてコレクタに捕獲される電子をより多くすることができる。その結果、光電変換装置の発電効率をさらに高めることができる。   According to the fifth aspect of the present invention, since the vacuum sealed space defined by the inner peripheral surface of the annular member, the incident surface of the emitter, and the exit surface of the collector is formed, the incident surface of the emitter Electrons emitted into the sealed space can be prevented from colliding with atoms and molecules between the emitter and the collector and being prevented from reaching the collector. As a result, more electrons are emitted from the emitter and captured by the collector. As a result, the power generation efficiency of the photoelectric conversion device can be further increased.

上記第5発明では、前記密封空間の内部に局所的に配置された絶縁部材であるエミッタ・コレクタ間補助部材を備え、前記環状部材の軸方向における該エミッタ・コレクタ間補助部材の両端面がそれぞれ前記コレクタの出射面とエミッタの入射面とに接合されていることが好ましい(第6発明)。   In the fifth invention, there is provided an emitter-collector auxiliary member that is an insulating member locally disposed inside the sealed space, and both end surfaces of the emitter-collector auxiliary member in the axial direction of the annular member are respectively It is preferable that the collector is joined to the exit surface of the collector and the entrance surface of the emitter (sixth invention).

この第6発明によれば、前記密封空間の内部と外部との圧力差によってエミッタやコレクタが撓むのを防止することができ、その撓みに起因してエミッタとコレクタとが導通(短絡)してしまうような事態を防止することができる。また、エミッタを薄くすることが可能となるため、エミッタの入射面に入射する光によって、該エミッタを効率よく加熱することが可能となる。   According to the sixth aspect of the invention, it is possible to prevent the emitter and the collector from being bent due to a pressure difference between the inside and the outside of the sealed space, and the emitter and the collector are electrically connected (short-circuited) due to the bending. Can be prevented. In addition, since the emitter can be thinned, the emitter can be efficiently heated by the light incident on the incident surface of the emitter.

前記第1〜第6発明では、太陽光を集光して、前記コネクタの入射面に入射する集光手段を備えることが好ましい(第7発明)。   In the first to sixth inventions, it is preferable to include a condensing unit that collects sunlight and enters the incident surface of the connector (seventh invention).

この第7発明によれば、太陽光の光エネルギーを効率よく電気エネルギーに変換することができる。   According to the seventh aspect of the invention, the light energy of sunlight can be efficiently converted into electric energy.

そして、この第7発明では、前記集光手段はフレネルレンズにより構成されていることが好ましい(第8発明)。   And in this 7th invention, it is preferable that the said condensing means is comprised by the Fresnel lens (8th invention).

このように、フレネルレンズによって集光手段を構成することによって、該集光手段を安価に構成できる。   Thus, the condensing means can be constructed at low cost by configuring the condensing means with a Fresnel lens.

[第1実施形態]
本発明の第1実施形態を図1〜図3を参照して説明する。図1は本実施形態の光電変換装置の全体構成を示す図、図2は該光電変換装置の起電力発生部の縦断面図、図3は図1のI−I線断面図である。
[First Embodiment]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing the overall configuration of the photoelectric conversion device of the present embodiment, FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an electromotive force generation unit of the photoelectric conversion device, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line II of FIG.

図1に示すように、本実施形態の光電変換装置1は、太陽光を集光する集光手段としての光学レンズ3と、この光学レンズ3で集光された太陽光を照射する起電力発生部5とを備える。光学レンズ3は、本実施形態ではフレネルレンズであり、ガラスや、アクリル、ポリカーボネートなどの透明材料により構成されている。この場合、光学レンズ3がフレネルレンズであるので、その厚さを比較的薄いものとしつつ、太陽光を十分に集光することができる。このため、集光手段を低コストに構成することができる。   As shown in FIG. 1, the photoelectric conversion device 1 of the present embodiment includes an optical lens 3 as a condensing unit that condenses sunlight, and an electromotive force generation that irradiates the sunlight condensed by the optical lens 3. Part 5. The optical lens 3 is a Fresnel lens in this embodiment, and is made of a transparent material such as glass, acrylic, or polycarbonate. In this case, since the optical lens 3 is a Fresnel lens, sunlight can be sufficiently condensed while the thickness thereof is relatively thin. For this reason, a condensing means can be comprised at low cost.

起電力発生部5は、図2および図3に示すように、内部がほぼ真空状態に密封された真空容器7と、この真空容器7の内部に収容されたエミッタ9、コレクタ11、および電子加速用の電極部材13とを備える。   As shown in FIGS. 2 and 3, the electromotive force generator 5 includes a vacuum vessel 7 whose inside is sealed in a substantially vacuum state, an emitter 9, a collector 11, and an electron acceleration housed in the vacuum vessel 7. Electrode member 13.

真空容器7は、本実施形態では直方体形状(四角柱形状)の容器であり、その全体が透明な絶縁材料により構成されている。その構成材料は、本実施形態では、コバールガラスである。そして、真空容器7の真空度は例えば100Pa程度である。また、真空容器7の外形寸法は、例えば40mm×40mm×6mmである。以降の説明では、この真空容器7の壁部のうち、該真空容器7の高さ方向(図2の上下方向)の上端側の壁部を天井部7a、下端側の壁部を底部7b、これらの天井部7aおよび底部7bの間で高さ方向に起立する壁部を側壁部7cという。   In this embodiment, the vacuum vessel 7 is a rectangular parallelepiped (quadrangular prism shape) vessel, and the whole is made of a transparent insulating material. The constituent material is Kovar glass in the present embodiment. And the vacuum degree of the vacuum vessel 7 is about 100 Pa, for example. Moreover, the external dimension of the vacuum vessel 7 is 40 mm x 40 mm x 6 mm, for example. In the following description, among the wall portions of the vacuum vessel 7, the upper wall portion in the height direction (vertical direction in FIG. 2) of the vacuum vessel 7 is the ceiling portion 7a, the lower wall portion is the bottom portion 7b, A wall portion standing in the height direction between the ceiling portion 7a and the bottom portion 7b is referred to as a side wall portion 7c.

真空容器7は、図1に示す如く、該真空容器7の平坦な一つの透明部としての天井部7aが光学レンズ3の軸心に垂直な姿勢で該光学レンズ3に対向するように配置されており、光学レンズ3で集光された太陽光が天井部7aを介して真空容器7の内部に入射するようになっている。   As shown in FIG. 1, the vacuum vessel 7 is arranged so that a ceiling portion 7 a as a flat transparent portion of the vacuum vessel 7 faces the optical lens 3 in a posture perpendicular to the axis of the optical lens 3. The sunlight condensed by the optical lens 3 enters the inside of the vacuum vessel 7 through the ceiling portion 7a.

補足すると、真空容器7は、その全体が透明である必要はなく、真空容器7の壁部のうちの一部、例えば天井部7aだけが透明であってもよい。また、真空容器7の形状は直方体形状(四角柱形状)に限らず、例えば円柱形状、三角柱形状、六角柱形状などの形状であってもよい。   Supplementally, the entire vacuum container 7 does not need to be transparent, and only a part of the wall portion of the vacuum container 7, for example, the ceiling portion 7 a may be transparent. Moreover, the shape of the vacuum vessel 7 is not limited to a rectangular parallelepiped shape (quadrangular prism shape), and may be a cylindrical shape, a triangular prism shape, a hexagonal prism shape, or the like.

また、本実施形態では、光学レンズ3および真空容器7は、光学レンズ3(フレネルレンズ)の入射面3aに垂直な方向(光学レンズ3の軸心方向)から太陽光が入射したときに、該太陽光が真空容器7の内部のエミッタ9の付近に集光するような位置関係で配置されている。そのため、光学レンズ3と真空容器7との位置関係を保ちながら、常時、光学レンズ3の軸心を太陽に向けるように該光学レンズ3および真空容器7を一体に動かす機構を備えるようにして、太陽光が、常時、光学レンズ3の軸心方向で光学レンズ3に入射するようにすることが好ましい。   Further, in the present embodiment, the optical lens 3 and the vacuum container 7 have the sunlight incident from a direction perpendicular to the incident surface 3a of the optical lens 3 (Fresnel lens) (axial direction of the optical lens 3). The solar light is disposed in such a positional relationship that it is condensed near the emitter 9 inside the vacuum vessel 7. Therefore, while maintaining the positional relationship between the optical lens 3 and the vacuum vessel 7, a mechanism for moving the optical lens 3 and the vacuum vessel 7 integrally so that the axis of the optical lens 3 is always directed to the sun is provided. It is preferable that sunlight is always incident on the optical lens 3 in the axial direction of the optical lens 3.

前記エミッタ9は、太陽光の照射時に光電効果によって電子を放出可能な導電材料により構成されている。本実施形態では、エミッタ9は、その本体部(後述する端子部9dを除く部分)の外形状が、該エミッタ9の厚み方向で見て方形状(正方形状)となる薄い平板状に形成されている。その外形寸法は、例えば30mm×30mm×0.1mmである。そして、該エミッタ9が真空容器7の天井部7aおよび底部7bに平行な姿勢で、且つ、該真空容器7の内表面と非接触状態で、該真空容器7の内部に配置されている。   The emitter 9 is made of a conductive material capable of emitting electrons by photoelectric effect when irradiated with sunlight. In this embodiment, the emitter 9 is formed in a thin flat plate shape in which the outer shape of the main body portion (excluding the terminal portion 9d described later) is a square shape (square shape) when viewed in the thickness direction of the emitter 9. ing. The external dimensions are, for example, 30 mm × 30 mm × 0.1 mm. The emitter 9 is disposed inside the vacuum vessel 7 in a posture parallel to the ceiling 7a and the bottom 7b of the vacuum vessel 7 and in a non-contact state with the inner surface of the vacuum vessel 7.

また、エミッタ9の本体部には、その厚み方向に貫通する複数の貫通穴としての複数のスリット9c(細長い貫通穴)が穿設されている。これらのスリット9cは、互いに平行に延在し、その延在方向と直交する方向に配列されている。各スリット9cの幅および長さは、それぞれ、例えば0.5mm、26mmである。   The emitter 9 has a plurality of slits 9c (elongated through holes) as a plurality of through holes penetrating in the thickness direction in the main body portion. These slits 9c extend in parallel to each other and are arranged in a direction perpendicular to the extending direction. The width and length of each slit 9c are, for example, 0.5 mm and 26 mm, respectively.

なお、エミッタ9の本体部の外形状は、方形板状に限らず、例えば円板形状などであってもよい。また、エミッタ9に穿設する貫通穴は、スリット状の穴でなくてもよい。例えば複数のスリット9cの代わりに、複数の円形状などの貫通孔を点在的にエミッタ9に穿設するようにしてもよい。また、複数のスリット9cの代わりに、例えばエミッタ9の本体部の一側辺から複数の細長い切欠きを形成するようにしてもよい。   The outer shape of the main body of the emitter 9 is not limited to a square plate shape, and may be a disk shape, for example. Further, the through hole formed in the emitter 9 may not be a slit-shaped hole. For example, instead of the plurality of slits 9c, a plurality of circular through holes or the like may be formed in the emitter 9 in a scattered manner. Further, instead of the plurality of slits 9c, for example, a plurality of elongated notches may be formed from one side of the main body of the emitter 9.

本実施形態では、エミッタ9を構成する導電材料として、例えばカーボンが使用されている。そして、このエミッタ9の厚み方向の両面9a,9bのうち、真空容器7の天井部7a側の面9aが太陽光の入射面とされ、該入射面9aが、真空容器7の天井部7aと一定の間隔を存して該天井部7aに対面している。   In the present embodiment, for example, carbon is used as the conductive material constituting the emitter 9. Of the two surfaces 9a and 9b in the thickness direction of the emitter 9, the surface 9a on the ceiling 7a side of the vacuum vessel 7 is a sunlight incident surface, and the incident surface 9a is connected to the ceiling 7a of the vacuum vessel 7. It faces the ceiling portion 7a with a certain interval.

なお、エミッタ9の入射面9aの仕事関数を低下させる(入射面9aからの電子の放出に必要なエネルギーを小さくする)ために、エミッタ9の入射面9aに酸化セシウム、酸化バリウム、酸化カルシウムなどから成る皮膜層を形成してもよい。   In addition, in order to reduce the work function of the incident surface 9a of the emitter 9 (to reduce the energy required for emitting electrons from the incident surface 9a), the incident surface 9a of the emitter 9 has cesium oxide, barium oxide, calcium oxide, etc. You may form the film layer which consists of.

また、エミッタ9の本体部の外周の一側辺からこれと直交する方向に、該エミッタ9の本体部と一体に形成された端子部9dが延設されている。この端子部9dは、真空容器7の側壁部7cを気密に貫通して、その先端部が該真空容器7の外部に突出されている。外端子部9dは、後述するようにエミッタ9とコレクタ11との間に発生する起電力を外部に出力するための出力端子(正極側の出力端子)として機能するものである。   Further, a terminal portion 9 d formed integrally with the main body portion of the emitter 9 extends from one side of the outer periphery of the main body portion of the emitter 9 in a direction perpendicular to the side. The terminal portion 9 d penetrates the side wall portion 7 c of the vacuum vessel 7 in an airtight manner, and the tip portion thereof protrudes outside the vacuum vessel 7. As will be described later, the outer terminal portion 9d functions as an output terminal (positive-side output terminal) for outputting an electromotive force generated between the emitter 9 and the collector 11 to the outside.

前記電極部材13は、ニッケルやコバールなどの導電材料により薄い平板状に形成されている。また、電極部材13は、その厚み方向で見た形状が、エミッタ9の本体部と同じ形状(正方形状)とされている。そして、電極部材13の厚み方向の両面13a,13bのうちの一方の面13aが電極面とされ、この電極面13aがエミッタ9の入射面9aと反対側の面9bとの間に介装された薄い方形板状の絶縁部材であるエミッタ・電極間部材15を介して該エミッタ9に固着されている。該エミッタ・電極間部材15の構成材料(絶縁材料)は、例えば酸化ケイ素である。これにより、エミッタ9と電極部材15とが電気的に絶縁された状態で、該エミッタ9、電極部材13およびエミッタ・電極間部材15が一体化されている。   The electrode member 13 is formed in a thin flat plate shape using a conductive material such as nickel or kovar. The electrode member 13 has the same shape (square shape) as that of the main body of the emitter 9 when viewed in the thickness direction. One surface 13a of the both surfaces 13a, 13b in the thickness direction of the electrode member 13 is an electrode surface, and this electrode surface 13a is interposed between the incident surface 9a of the emitter 9 and the opposite surface 9b. It is fixed to the emitter 9 via an emitter-electrode member 15 which is a thin rectangular plate-like insulating member. The constituent material (insulating material) of the emitter-electrode member 15 is, for example, silicon oxide. Thus, the emitter 9, the electrode member 13, and the emitter-electrode member 15 are integrated in a state where the emitter 9 and the electrode member 15 are electrically insulated.

この場合、本実施形態では、電極部材13の電極面13aの全面がエミッタ・電極間部材15により被覆されている。ただし、エミッタ・電極間部材15にエミッタ9のスリット9b(貫通穴)と同様のスリットを形成し、電極部材13の電極面13aのうち、エミッタ9のスリット9cに対向する箇所以外の箇所だけをエミッタ・電極間部材15により被覆するようにしてもよい。あるいは、例えばエミッタ9と電極部材13との間の複数の局所にエミッタ・電極間部材を介装するようにしてもよい。   In this case, in this embodiment, the entire electrode surface 13 a of the electrode member 13 is covered with the emitter-electrode member 15. However, a slit similar to the slit 9b (through hole) of the emitter 9 is formed in the emitter-electrode member 15, and only the portion of the electrode surface 13a of the electrode member 13 other than the portion facing the slit 9c of the emitter 9 is formed. The emitter / electrode member 15 may be covered. Alternatively, for example, an emitter-electrode member may be interposed in a plurality of locations between the emitter 9 and the electrode member 13.

以下の説明では、上記のようにエミッタ9、電極部材13およびエミッタ・電極間部材15を一体化したものを、エミッタ構造体17という。   In the following description, the emitter 9, the electrode member 13, and the emitter / electrode member 15 integrated as described above are referred to as an emitter structure 17.

このエミッタ構造体17は、その電極部材13の厚み方向の両面9a,9bのうちの電極面13aと反対側の面13b(以下、エミッタ構造体17の裏面13bという)に接合された複数のピン状の支持部材19を介して真空容器7に支持されている。より詳しくは、本実施形態では、4個の支持部材19が、エミッタ構造体17の裏面13bの複数の局所部分(本実施形態では4個の隅部)から、それぞれ真空容器7の底部7bに向かって延設されている。そして、各支持部材19が真空容器7の底部7bを気密に貫通するように該底部7bに取り付けられている。これにより、エミッタ構造体17が複数の支持部材19を介して真空容器7の底部7bに支持されている。   The emitter structure 17 has a plurality of pins bonded to a surface 13b opposite to the electrode surface 13a (hereinafter referred to as a back surface 13b of the emitter structure 17) of both surfaces 9a and 9b in the thickness direction of the electrode member 13. It is supported by the vacuum vessel 7 through the support member 19 having a shape. More specifically, in the present embodiment, four support members 19 are respectively provided from the plurality of local portions (four corner portions in the present embodiment) of the back surface 13b of the emitter structure 17 to the bottom portion 7b of the vacuum vessel 7 respectively. It is extended toward. And each support member 19 is attached to this bottom part 7b so that the bottom part 7b of the vacuum vessel 7 may be airtightly penetrated. As a result, the emitter structure 17 is supported on the bottom 7 b of the vacuum vessel 7 via the plurality of support members 19.

本実施形態では、各支持部材19は、金属などの導電材料により構成され、電極部材13に電気的に導通(短絡)されている。この場合、各支持部材19は、溶接や、ろう付け、あるいは、導電性の接着剤などによって電極部材13に接合されている。そして、本実施形態では、支持部材19のうちの一つの支持部材19が、後述するように電極部材13とコレクタ11との間に電子加速用の電圧を印加するための端子(負極側の端子)として用いられる。   In the present embodiment, each support member 19 is made of a conductive material such as metal and is electrically connected (short-circuited) to the electrode member 13. In this case, each support member 19 is joined to the electrode member 13 by welding, brazing, or a conductive adhesive. In this embodiment, one support member 19 among the support members 19 is a terminal (a terminal on the negative electrode side) for applying a voltage for accelerating electrons between the electrode member 13 and the collector 11 as will be described later. ).

ここで、各支持部材19の構成材料に関して補足する。各支持部材19の熱膨張係数が、真空容器7と大きく異なると、各支持部材19と真空容器7との接触箇所などで真空容器7にクラックが発生して、真空容器7の気密性が損なわれる恐れがある。そのため、各支持部材19の構成材料は、真空容器7の構成材料の熱膨張係数にできるだけ近い熱膨張係数を有する材料であることが好ましい。このようなことから、本実施形態では、例えば真空容器7の構成材料として、コバールガラスを使用し、各支持部材13の構成材料としてコバールを使用している。   Here, it supplements regarding the constituent material of each support member 19. FIG. If the thermal expansion coefficient of each support member 19 is significantly different from that of the vacuum container 7, a crack occurs in the vacuum container 7 at a contact portion between each support member 19 and the vacuum container 7, and the airtightness of the vacuum container 7 is impaired. There is a fear. Therefore, the constituent material of each support member 19 is preferably a material having a thermal expansion coefficient as close as possible to the thermal expansion coefficient of the constituent material of the vacuum vessel 7. For this reason, in this embodiment, for example, Kovar glass is used as a constituent material of the vacuum vessel 7, and Kovar is used as a constituent material of each support member 13.

なお、本実施形態では、全ての支持部材19を導電材料により構成したが、必ずしもそのようにする必要はない。例えば、一つの支持部材19だけを導電材料により構成し、他の支持部材19を絶縁材料もしくは導電性の低い材料(好ましくは、電極部材13および真空容器7に接合しやすい材料)により構成してもよい。この場合、導電材料により構成された支持部材19以外の支持部材19については、真空容器7の外部に突出させる必要はない。また、複数の支持部材19を導電材料により構成した場合において、その導電材料からなる支持部材19の全てを真空容器7の外部に突出させる必要もなく、導電材料により構成されたいずれか一つの支持部材19だけを真空容器7の外部に突出させるようにしてもよい。また、支持部材19とは別に、電極部材13に電気的に導通させた導線もしくは金属箔などの箔状の導電部材を、真空容器7の内部から外部に導出させるようにしてもよい。この場合には、全ての支持部材19を導電材料以外の材料により構成したり、全ての支持部材19を真空容器7の外部に突出させないようにしてもよい。   In this embodiment, all the support members 19 are made of a conductive material, but it is not always necessary to do so. For example, only one support member 19 is made of a conductive material, and the other support member 19 is made of an insulating material or a material having low conductivity (preferably a material that can be easily joined to the electrode member 13 and the vacuum vessel 7). Also good. In this case, the support members 19 other than the support member 19 made of a conductive material do not need to protrude outside the vacuum vessel 7. Further, when the plurality of support members 19 are made of a conductive material, it is not necessary to project all of the support members 19 made of the conductive material to the outside of the vacuum vessel 7, and any one support made of the conductive material is supported. Only the member 19 may be protruded outside the vacuum vessel 7. In addition to the support member 19, a conductive member in the form of a conductive wire or metal foil electrically connected to the electrode member 13 may be led out from the inside of the vacuum vessel 7. In this case, all the supporting members 19 may be made of a material other than the conductive material, or all the supporting members 19 may not be protruded outside the vacuum vessel 7.

また、例えば複数の支持部材をエミッタ構造体17の裏面13bから横方向(エミッタ構造体17の厚み方向に直交する方向)に延設し、それらの支持部材を介してエミッタ構造体17を真空容器7の側壁部7cに支持させるようにしてもよい。   Further, for example, a plurality of support members are extended from the back surface 13b of the emitter structure 17 in the lateral direction (a direction orthogonal to the thickness direction of the emitter structure 17), and the emitter structure 17 is attached to the vacuum container via these support members. 7 may be supported by the side wall portion 7c.

前記コレクタ11は、膜状(本実施形態では方形膜状)に形成された透明導電部材、すなわち透明導電膜により構成され、真空容器7の天井部7aの内面に固着されている。この場合、前記光学レンズ3により集光された太陽光が、真空容器7の天井部7aから該真空容器7の内部に入射するので、コレクタ11の厚み方向の両面11a,11bのうち、真空容器7の天井部7a側の面11aが、光の入射面、反対側の面11bが光の出射面となっている。そして、該コレクタ11は、その出射面11bがエミッタ9の入射面9aとの間に一定間隔を存して該エミッタ9の入射面9aに対面するようにして、真空容器7の天井部7aに固着されている。該コレクタ11の出射面11bとエミッタ9の入射面9aとの間の間隔は、例えば1mm程度である。   The collector 11 is made of a transparent conductive member formed in a film shape (in this embodiment, a rectangular film shape), that is, a transparent conductive film, and is fixed to the inner surface of the ceiling portion 7 a of the vacuum vessel 7. In this case, the sunlight condensed by the optical lens 3 is incident on the inside of the vacuum vessel 7 from the ceiling 7 a of the vacuum vessel 7, so that the vacuum vessel among the both surfaces 11 a and 11 b in the thickness direction of the collector 11. 7 is a light incident surface, and the opposite surface 11b is a light exit surface. The collector 11 faces the ceiling surface 7a of the vacuum vessel 7 so that the exit surface 11b faces the entrance surface 9a of the emitter 9 with a certain distance from the entrance surface 9a of the emitter 9. It is fixed. The distance between the exit surface 11b of the collector 11 and the entrance surface 9a of the emitter 9 is, for example, about 1 mm.

このようにコレクタ11が真空容器8の天井部7aに固着されているので、該コレクタ11の出射面11bのうち、エミッタ9の各スリット9cに対向する局所が、該スリット9cを介して前記電極部材13の電極面13a側に露出することとなる。   Since the collector 11 is fixed to the ceiling portion 7a of the vacuum vessel 8 in this way, a portion of the emission surface 11b of the collector 11 that faces the slits 9c of the emitter 9 passes through the slits 9c. It will be exposed to the electrode surface 13a side of the member 13.

本実施形態では、コレクタ11を構成する透明導電膜は、例えば酸化インジウムに酸化スズを添加したもの(所謂、ITO膜)である。そして、このコレクタ11は、真空容器7の天井部7aの内面に、スパッタリング法や、電子ビーム蒸着法などの手法によって成膜されている。   In the present embodiment, the transparent conductive film constituting the collector 11 is, for example, indium oxide added with tin oxide (so-called ITO film). The collector 11 is formed on the inner surface of the ceiling portion 7a of the vacuum vessel 7 by a technique such as sputtering or electron beam evaporation.

なお、コレクタ11は、ITO膜以外の透明導電部材(例えば酸化亜鉛の酸化アルミニウムや酸化ガリウムを添加したものなど)で構成してもよい。コレクタ11を構成する透明導電部材は、できるだけ抵抗率が小さく、且つ、太陽光の透過率が高いものが望ましい。また、必ずしも、コレクタ11を真空容器7の壁部の内面に直接的に成膜する必要はない。例えば、コレクタ11を真空容器7とは別の透明なガラス基板に成膜しておき、このガラス基板を真空容器7の天井部7aなどの壁部に固着もしくは支持させるようにしてもよい。また、コレクタ11の形状は、方形状に限らず、例えば円形状などであってもよい。   The collector 11 may be made of a transparent conductive member other than the ITO film (for example, zinc oxide added with aluminum oxide or gallium oxide). The transparent conductive member constituting the collector 11 is preferably as low in resistivity as possible and high in sunlight transmittance. Further, it is not always necessary to form the collector 11 directly on the inner surface of the wall of the vacuum vessel 7. For example, the collector 11 may be formed on a transparent glass substrate different from the vacuum container 7, and the glass substrate may be fixed or supported on a wall portion such as the ceiling portion 7 a of the vacuum container 7. The shape of the collector 11 is not limited to a square shape, and may be, for example, a circular shape.

コレクタ11の周縁部には、真空容器7の天井部7aを気密に貫通するようにして該天井部7aに取り付けられた複数のピン状の導電部材21の端部(真空容器7の内部側の端部)が導通されている。本実施形態では、4つの導電部材21を備え、これらの導電部材21が、コレクタ11の4個の隅部に各々導通されている(図3を参照)。この場合、これらの導電部材21を真空容器7の天井部7aに取り付けた状態で、該天井部7aの内面(各導電部材21の取り付け箇所を含む)にコレクタ11を成膜することによって、各導電部材21とコレクタ11との接合・導通がなされている。   In the peripheral portion of the collector 11, end portions of a plurality of pin-like conductive members 21 attached to the ceiling portion 7 a so as to penetrate the ceiling portion 7 a of the vacuum vessel 7 in an airtight manner (on the inside of the vacuum vessel 7). Edge) is conducted. In the present embodiment, four conductive members 21 are provided, and these conductive members 21 are respectively conducted to the four corners of the collector 11 (see FIG. 3). In this case, each of the conductive members 21 is attached to the ceiling 7a of the vacuum vessel 7, and the collector 11 is formed on the inner surface of the ceiling 7a (including the locations where the conductive members 21 are attached). The conductive member 21 and the collector 11 are joined / conducted.

なお、導電部材21の構成材料は、前記支持部材19と同様の理由によって、真空容器7の熱膨張係数に近い熱膨張係数を有する材料であることが好ましい。このため、本実施形態では、導電部材21の構成材料として、前記支持部材19と同じ構成材料(コバール)を使用している。ただし、導電部材21の構成材料を必ずしも支持部材17と同じする必要はない。   The constituent material of the conductive member 21 is preferably a material having a thermal expansion coefficient close to that of the vacuum vessel 7 for the same reason as the support member 19. For this reason, in this embodiment, the same constituent material (Kovar) as that of the support member 19 is used as the constituent material of the conductive member 21. However, the constituent material of the conductive member 21 is not necessarily the same as that of the support member 17.

これらの導電部材21は、エミッタ9とコレクタ11との間で発生する起電力を外部に出力するための出力端子(負極側の出力端子)として機能する部材と共に、コレクタ11と電極部材13との間に電子加速用の電圧を印加するための端子(正極側の端子)として機能する部材である。   These conductive members 21, together with a member functioning as an output terminal (negative-side output terminal) for outputting an electromotive force generated between the emitter 9 and the collector 11, together with the collector 11 and the electrode member 13. It is a member that functions as a terminal for applying a voltage for accelerating electrons (a terminal on the positive electrode side).

なお、本実施形態では、各導電部材21は、ピン状に形成して、真空容器7の天井部7aを貫通さえるようにしたが、例えば、次のような形態で起電力発生部5に備えるようにしてもよい。すなわち、例えばコレクタ11の出射面11bの周縁部から、該コレクタ11に電気的に導通する複数の薄い導電部材をコレクタ11とほぼ平行な姿勢で延設し、それらの導電部材を、真空容器7の側壁部7cを気密に貫通させるようにしてもよい。   In the present embodiment, each conductive member 21 is formed in a pin shape so as to penetrate the ceiling portion 7a of the vacuum vessel 7. However, for example, the electromotive force generator 5 is provided in the following form. You may do it. That is, for example, a plurality of thin conductive members that are electrically connected to the collector 11 are extended from the peripheral portion of the emission surface 11 b of the collector 11 in a posture substantially parallel to the collector 11, and these conductive members are connected to the vacuum vessel 7. You may make it penetrate the side wall part 7c of airtightly.

本実施形態では、以上のように構成された起電力発生部5が、図1に示すように、エミッタ9とコレクタ11との間で発生する起電力の供給対象である電気負荷23と、コレクタ11と電極部材13との間に電子加速用の電圧を印加する直流電源25とに接続される。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, the electromotive force generating unit 5 configured as described above includes an electric load 23 that is a supply target of an electromotive force generated between the emitter 9 and the collector 11, and a collector. 11 and the electrode member 13 are connected to a DC power source 25 that applies a voltage for accelerating electrons.

より詳しくは、コレクタ11に導通された前記複数の(4個の)導電部材21と、エミッタ9の前記端子部9dとが、真空容器7の外部でそれぞれに接続された導線や回路基板などを介して電気負荷23に接続される。さらに、前記複数の導電部材21は、直流電源25の正極に導線や回路基板などを介して接続され、前記複数の支持部材19のうちの一つ(導電材料から成る支持部材19)に導線や回路基板などを介して直流電源25の負極に接続される。   More specifically, a plurality of (four) conductive members 21 conducted to the collector 11 and the terminal portion 9d of the emitter 9 are connected to the outside of the vacuum vessel 7, respectively, such as a lead wire or a circuit board. To the electrical load 23. Further, the plurality of conductive members 21 are connected to the positive electrode of the DC power supply 25 via a conductive wire, a circuit board, or the like, and one of the plurality of support members 19 (support member 19 made of a conductive material) It is connected to the negative electrode of the DC power supply 25 via a circuit board or the like.

なお、電機負荷23は、電力を消費する機器でよいことはもちろん、電力を貯蔵する蓄電器などでもよい。また、導電部材21と端子部9dとの間に電圧変換回路などの電力変換器を介して電機負荷23が接続されていてもよい。   The electric load 23 may be a device that consumes electric power, or may be a capacitor that stores electric power. Further, an electric load 23 may be connected between the conductive member 21 and the terminal portion 9d via a power converter such as a voltage conversion circuit.

補足すると、前記複数の導電部材21は、本実施形態では真空容器7の外部で導線などにより相互に導通(短絡)される。これは次の理由による。すなわち、ITO膜などの透明導電部材は、導電性を有するものの、一般には銅などの金属導体に比して、抵抗率が高い。そのため、仮に、1つの導電部材だけをコレクタ11の周縁部の一箇所に導通させるようにすると、コレクタ11の各局所部のうち、導電部材から離れた局所部と該導電部材との間の抵抗値が大きくなり、ひいては、起電力を外部に出力するとき(エミッタ9からコレクタ11に到達した電子が導電部材を経由して外部に流れるとき)のエネルギー損失が大きくなる。そこで、本実施形態では、複数の導電部材21を、コレクタ11の周縁部の複数部位のそれぞれに導通させ、それらの導電部材21を真空容器7の外部で互いに導通(短絡)させるようにした。このようにすることで、起電力を外部に出力する際に、エミッタ9からコレクタ11の各局所部に到達した電子が、複数の導電部材21のうち、該局所部との間の抵抗値が最も小さい導電部材21を経由して流れるため、その抵抗によるエネルギー損失を小さく抑えることができる。コレクタ11に導通させる導電部材は、コレクタ11に入射する光を遮らないようにしつつ、コレクタ11の各局所部とその局所部に最も近い導電部材との間の距離(ひいては、それらの間の抵抗値)ができるだけ小さくなるように配列することが望ましい。   Supplementally, in the present embodiment, the plurality of conductive members 21 are electrically connected (short-circuited) to each other by a conducting wire or the like outside the vacuum vessel 7. This is due to the following reason. That is, a transparent conductive member such as an ITO film has conductivity, but generally has a higher resistivity than a metal conductor such as copper. Therefore, if only one conductive member is made to conduct to one location on the peripheral edge of the collector 11, the resistance between the local portion of the collector 11 away from the conductive member and the conductive member. As a result, the energy loss increases when the electromotive force is output to the outside (when electrons that have reached the collector 11 from the emitter 9 flow to the outside through the conductive member). Therefore, in the present embodiment, the plurality of conductive members 21 are electrically connected to the plurality of portions on the peripheral edge of the collector 11, and the conductive members 21 are electrically connected (short-circuited) to each other outside the vacuum vessel 7. In this way, when the electromotive force is output to the outside, the electrons that have reached each local portion of the collector 11 from the emitter 9 have a resistance value between the local portion of the plurality of conductive members 21. Since it flows via the smallest conductive member 21, energy loss due to the resistance can be suppressed to a small value. The conductive member conducted to the collector 11 does not block the light incident on the collector 11, and the distance between each local portion of the collector 11 and the conductive member closest to the local portion (and thus the resistance between them). It is desirable to arrange so that (value) becomes as small as possible.

次に本実施形態の光電変換装置1の発電動作を説明する。   Next, the power generation operation of the photoelectric conversion device 1 of this embodiment will be described.

前記直流電源25からコレクタ11と電極部材13との間に電圧(コレクタ11が電極部材13に対して正電位となる直流電圧)を印加した状態で、太陽光が前記光学レンズ3により集光され、真空容器7の内部に天井部7aを介して入射する。この太陽光は、透明導電膜であるコレクタ11の入射面11aから出射面11bに透過し、該出射面11bから出射する。そして、コレクタ11の出射面11bから出射した太陽光は、エミッタ9の入射面9aに入射する。このとき、エミッタ9の入射面9aは、その付近で集光する太陽光により加熱されながら、光電効果を発生し、該入射面9aから電子が放出される。   Sunlight is condensed by the optical lens 3 in a state where a voltage (a DC voltage at which the collector 11 has a positive potential with respect to the electrode member 13) is applied between the collector 11 and the electrode member 13 from the DC power supply 25. The light enters the inside of the vacuum vessel 7 through the ceiling 7a. The sunlight is transmitted from the incident surface 11a of the collector 11, which is a transparent conductive film, to the emission surface 11b and is emitted from the emission surface 11b. The sunlight emitted from the emission surface 11 b of the collector 11 is incident on the incident surface 9 a of the emitter 9. At this time, the incident surface 9a of the emitter 9 generates a photoelectric effect while being heated by the sunlight collected in the vicinity thereof, and electrons are emitted from the incident surface 9a.

この場合、コレクタ11と電極部材13との間に印加された直流電圧によって、コレクタ11からエミッタ9のスリット9cを通って電極部材13に向かう電界が、該コレクタ11と電極部材13との間で、それらの間隔方向(コレクタ11およびエミッタ構造体17の厚み方向)に形成される。このため、光電効果によってエミッタ9の入射面9aから放出された電子は、その電界によって、コレクタ11に向かって加速される。従って、エミッタ9の入射面9aから放出された電子は、その大部分がコレクタ11に向かって移動し、該コレクタ11で捕獲される。   In this case, an electric field directed from the collector 11 to the electrode member 13 through the slit 9 c of the emitter 9 is caused between the collector 11 and the electrode member 13 by a DC voltage applied between the collector 11 and the electrode member 13. , And their spacing direction (thickness direction of the collector 11 and the emitter structure 17). For this reason, the electrons emitted from the incident surface 9a of the emitter 9 by the photoelectric effect are accelerated toward the collector 11 by the electric field. Therefore, most of the electrons emitted from the incident surface 9 a of the emitter 9 move toward the collector 11 and are captured by the collector 11.

これによりエミッタ9がコレクタ11に対して正電位となり、該エミッタ9とコレクタ11との間に起電力が発生する。そして、この起電力が、エミッタ9の端子部9dと導電部材21との間に接続された前記電気負荷23に供給される。なお、エミッタ9とコレクタ11との間に発生する起電力は、コレクタ11と電極部材13との間の電界を打ち消す方向に発生するので、該起電力による電界の強さよりも、コレクタ11と電極部材13との間の電界の強さが大きくなるように前記直流電源25の電圧が設定されている。その電圧は、本実施形態では、数V程度である。   As a result, the emitter 9 has a positive potential with respect to the collector 11, and an electromotive force is generated between the emitter 9 and the collector 11. This electromotive force is supplied to the electric load 23 connected between the terminal portion 9 d of the emitter 9 and the conductive member 21. In addition, since the electromotive force generated between the emitter 9 and the collector 11 is generated in a direction that cancels the electric field between the collector 11 and the electrode member 13, the collector 11 and the electrode are stronger than the electric field strength due to the electromotive force. The voltage of the DC power supply 25 is set so that the strength of the electric field between the members 13 is increased. The voltage is about several volts in this embodiment.

このような起電力の発生時において、本実施形態では、エミッタ9の温度が、200〜700°C程度の範囲内の温度(例えば500°C程度)になるように、光学レンズ3(フレネルレンズ)の寸法や、光学レンズ3と真空容器7との間の距離などが設定されている。この温度範囲は、エミッタ9の入射面9aでの光電効果による電子放出が活発に発生し、また、熱によるコレクタ11の損傷や劣化を防止する上で、適切な温度範囲である。すなわち、本願発明者の各種実験によれば、エミッタ9の温度が200°Cよりも低い場合には、光電効果による電子放出が少な過ぎで十分な起電力が発生しない。また、エミッタ9の温度が700°Cを超える高温になるようにエミッタ9の付近の集光量を高めると、熱によるコレクタ11の損傷、劣化が早期に発生し易いことが観察された。   In the present embodiment, when the electromotive force is generated, in the present embodiment, the optical lens 3 (Fresnel lens) is set so that the temperature of the emitter 9 becomes a temperature within a range of about 200 to 700 ° C. (for example, about 500 ° C.). ) And the distance between the optical lens 3 and the vacuum vessel 7 are set. This temperature range is an appropriate temperature range in which electron emission due to the photoelectric effect at the incident surface 9a of the emitter 9 is actively generated, and damage and deterioration of the collector 11 due to heat are prevented. That is, according to various experiments by the present inventors, when the temperature of the emitter 9 is lower than 200 ° C., the electron emission due to the photoelectric effect is too small and a sufficient electromotive force is not generated. Further, it was observed that when the amount of collected light near the emitter 9 was increased so that the temperature of the emitter 9 exceeded 700 ° C., damage and deterioration of the collector 11 due to heat were likely to occur at an early stage.

なお、200°C〜700°C程度の温度では、エミッタ9からの熱電子の放出はさほど発生せず、エミッタ9の入射面9aからの電子の放出は、主として、光電効果によるものである。   At a temperature of about 200 ° C. to 700 ° C., thermionic emission from the emitter 9 does not occur so much, and the emission of the electron from the incident surface 9a of the emitter 9 is mainly due to the photoelectric effect.

この場合、本実施形態では、エミッタ9とコレクタ11との間の間隔は1mm程度の微小なものであるが、エミッタ9の温度を、700°Cを超えるような高温にする必要がないので、エミッタ9の熱変形や熱膨張によって、エミッタ9とコレクタ11とが短絡するような事態を回避することができる。また、透明導電膜であるコレクタ11が高温の熱によって損傷を受けるのも防止することができる。   In this case, in this embodiment, the distance between the emitter 9 and the collector 11 is as small as about 1 mm, but it is not necessary to set the temperature of the emitter 9 to a high temperature exceeding 700 ° C. A situation in which the emitter 9 and the collector 11 are short-circuited due to thermal deformation or thermal expansion of the emitter 9 can be avoided. Further, it is possible to prevent the collector 11 which is a transparent conductive film from being damaged by high-temperature heat.

また、エミッタ9とコレクタ11との間隔を小さくできると共に、コレクタ11と電極部材13との間に、コレクタ11側が電極部材13に対して正電位となる直流電圧を印加して、エミッタ9の入射面9aからの放出電子をコレクタ11に向かわせる電界を発生させるようにしたので、エミッタ9の入射面9aから放出される電子を効率よく、コレクタ11で捕獲することができる。また、太陽光によってエミッタ9を200°C以上に加熱するので、光電効果を活発に発生させて、該光電効果による電子放出量を多くすることができる。このとき、加熱されるエミッタ9が真空容器7の内面に直接的には接触していないと共に、エミッタ9の周囲が真空状態であるので、エミッタ9から真空容器7などへの放熱量を小さくすることができ、該エミッタ9を、太陽光によって、光電効果の発生に適した温度に効率よく加熱することができる。さらに、エミッタ9の温度がさほど高温でないことから、エミッタ9からの赤外光などの放射や熱伝導に伴うエネルギー損失を少なくできる。   In addition, the distance between the emitter 9 and the collector 11 can be reduced, and a DC voltage having a positive potential with respect to the electrode member 13 on the collector 11 side is applied between the collector 11 and the electrode member 13 so that the emitter 9 is incident. Since an electric field for directing electrons emitted from the surface 9a to the collector 11 is generated, electrons emitted from the incident surface 9a of the emitter 9 can be efficiently captured by the collector 11. Further, since the emitter 9 is heated to 200 ° C. or more by sunlight, the photoelectric effect can be actively generated, and the amount of electron emission due to the photoelectric effect can be increased. At this time, the heated emitter 9 is not in direct contact with the inner surface of the vacuum vessel 7 and the periphery of the emitter 9 is in a vacuum state, so that the amount of heat released from the emitter 9 to the vacuum vessel 7 and the like is reduced. The emitter 9 can be efficiently heated to a temperature suitable for the generation of the photoelectric effect by sunlight. Furthermore, since the temperature of the emitter 9 is not so high, it is possible to reduce energy loss due to radiation of infrared light or the like from the emitter 9 or heat conduction.

この結果、本実施形態の光電変換装置1によれば、エネルギー損失を少なくしつつ、効率よく太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換することができ、該光電変換装置1の発電効率を高めることができる。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態を図4および図5を参照して説明する。図4は、本実施形態の光電変換装置の起電力発生部の縦断面図、図5は図4のIV-IV線断面図である。
As a result, according to the photoelectric conversion device 1 of the present embodiment, the light energy of sunlight can be efficiently converted into electric energy while reducing energy loss, and the power generation efficiency of the photoelectric conversion device 1 is increased. Can do.
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is a longitudinal sectional view of an electromotive force generation unit of the photoelectric conversion device of this embodiment, and FIG. 5 is a sectional view taken along line IV-IV in FIG.

本実施形態の光電変換装置は、前記第1実施形態のものと起電力発生部の構造だけが相違するものである。従って、以下の本実施形態の説明では、起電力発生部以外の構成については、前記第1実施形態と同一の参照符号を使用し、説明を省略する。   The photoelectric conversion device of this embodiment is different from that of the first embodiment only in the structure of the electromotive force generator. Therefore, in the following description of the present embodiment, the components other than the electromotive force generator are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and the description thereof is omitted.

図4および図5を参照して、本実施形態の光電変換装置の起電力発生部31は、環状部材33、エミッタ35、コレクタ37、および電極部材39を備える。   With reference to FIG. 4 and FIG. 5, the electromotive force generator 31 of the photoelectric conversion device of the present embodiment includes an annular member 33, an emitter 35, a collector 37, and an electrode member 39.

環状部材33は、環状に形成された絶縁部材であり、本実施形態では、方形枠形状に形成されている。この環状部材33の構成材料は、例えば酸化ケイ素である。また、環状部材33の軸方向の長さ(厚さ)は、例えば100μmである。   The annular member 33 is an insulating member formed in an annular shape, and is formed in a rectangular frame shape in the present embodiment. The constituent material of the annular member 33 is, for example, silicon oxide. The length (thickness) in the axial direction of the annular member 33 is, for example, 100 μm.

なお、環状部材33は、方形枠形状に限らず、例えば円形、三角形、六角形などの枠形状に形成されていてもよい。また、環状部材33の構成材料として、エポキシ樹脂、セラミック材料などの絶縁材料を使用してもよい。   The annular member 33 is not limited to a rectangular frame shape, and may be formed in a frame shape such as a circle, a triangle, or a hexagon. Further, as the constituent material of the annular member 33, an insulating material such as an epoxy resin or a ceramic material may be used.

エミッタ35は、太陽光の照射時に光電効果によって電子を放出可能なカーボンなどの導電材料により薄い平板状(本実施形態では方形板状)に形成され、その厚み方向の両面35a,35bのうちの一方の面35aが太陽光の入射面となっている。そして、このエミッタ35には、第1実施形態と同様に、その厚み方向に貫通する複数の貫通穴としての複数のスリット35c(細長い貫通穴)が穿設されている。   The emitter 35 is formed in a thin flat plate shape (a square plate shape in the present embodiment) from a conductive material such as carbon that can emit electrons by the photoelectric effect when irradiated with sunlight. One surface 35a is an incident surface of sunlight. As in the first embodiment, the emitter 35 is provided with a plurality of slits 35c (elongated through holes) as a plurality of through holes penetrating in the thickness direction.

なお、第1実施形態の場合と同様に、エミッタ35の外形状は、方形板状に限らず、例えば円板形状などであってもよい。また、複数のスリット35cの代わりに、例えば複数の円形状などの貫通孔を点在的にエミッタ35に穿設するようにしてもよい。あるいは、複数のスリット35cの代わりに、例えばエミッタ35の一側辺から複数の細長い切欠きを形成するようにしてもよい。また、エミッタ35の入射面35aの仕事関数を低下させるために、該入射面35aに酸化セシウム、酸化バリウム、酸化カルシウムなどから成る皮膜層を形成してもよい。この場合、該皮膜層は、エミッタ35の入射面35aの全面に形成してよいことはもちろん、該入射面35aのうち、後述する密封空間45に臨む部分だけに該皮膜層を形成するようにしてもよい。   As in the case of the first embodiment, the outer shape of the emitter 35 is not limited to a rectangular plate shape, and may be, for example, a disk shape. Further, instead of the plurality of slits 35c, for example, a plurality of circular through holes may be formed in the emitter 35 in a scattered manner. Alternatively, instead of the plurality of slits 35c, for example, a plurality of elongated notches may be formed from one side of the emitter 35. In order to lower the work function of the incident surface 35a of the emitter 35, a film layer made of cesium oxide, barium oxide, calcium oxide, or the like may be formed on the incident surface 35a. In this case, the coating layer may be formed on the entire incident surface 35a of the emitter 35, and the coating layer is formed only on a portion of the incident surface 35a facing a sealed space 45 described later. May be.

このエミッタ35の入射面35aが、前記環状部材33の軸方向の両端面33a,33bのうちの一方の端面33b側を閉蓋するようにして、該端面33bに図示しない接着剤(例えば、ガラスフリット、エポキシ樹脂、セラミック接着剤など)によって気密に接合されている。   An incident surface 35a of the emitter 35 closes one end surface 33b side of both end surfaces 33a and 33b in the axial direction of the annular member 33, and an adhesive (for example, glass) is not shown on the end surface 33b. Frit, epoxy resin, ceramic adhesive, etc.).

この場合、本実施形態では、環状部材33の軸方向で見たエミッタ35の面積が環状部材33の外形面積よりも大きいものとなっており、エミッタ35の一側部が、環状部材33の側方に張り出している。また、エミッタ35の前記スリット35cは、環状部材33の内側に収まるように形成されている。なお、エミッタ35の周縁部の複数個所が、環状部材33の側方に張り出すようにしてもよい。   In this case, in the present embodiment, the area of the emitter 35 viewed in the axial direction of the annular member 33 is larger than the outer area of the annular member 33, and one side of the emitter 35 is on the side of the annular member 33. Overhangs. Further, the slit 35 c of the emitter 35 is formed so as to fit inside the annular member 33. It should be noted that a plurality of peripheral portions of the emitter 35 may be projected to the side of the annular member 33.

電極部材39は、第1実施形態と同様に、ニッケルやコバールなどの導電材料により薄い平板状に形成されている。この電極部材39は、その厚み方向で見た形状が、エミッタ35と同じ形状(方形状)とされている。そして、電極部材39の厚み方向の両面39a,39bのうちの一方の面39aが電極面とされ、この電極面39aが、エミッタ35の入射面35aと反対側の面35bとの間に介装された薄い方形板状の絶縁部材であるエミッタ・電極間部材41を介して該エミッタ35に固着されている。該エミッタ・電極間部材41の構成材料(絶縁材料)は、例えば酸化ケイ素である。これにより、第1実施形態と同様に、エミッタ35と電極部材39とが電気的に絶縁された状態で、該エミッタ35、電極部材39およびエミッタ・電極間部材41が一体化されている。   As in the first embodiment, the electrode member 39 is formed in a thin flat plate shape using a conductive material such as nickel or kovar. The electrode member 39 has the same shape (square shape) as that of the emitter 35 when viewed in the thickness direction. One surface 39a of both surfaces 39a, 39b in the thickness direction of the electrode member 39 is used as an electrode surface, and this electrode surface 39a is interposed between the incident surface 35a of the emitter 35 and the surface 35b on the opposite side. It is fixed to the emitter 35 via an emitter-electrode member 41, which is a thin rectangular plate-like insulating member. The constituent material (insulating material) of the emitter-electrode member 41 is, for example, silicon oxide. As a result, as in the first embodiment, the emitter 35, the electrode member 39, and the emitter-electrode member 41 are integrated while the emitter 35 and the electrode member 39 are electrically insulated.

なお、本実施形態では、電極部材39の電極面39aの全面がエミッタ・電極間部材41により被覆されているが、第1実施形態の場合と同様に、電極部材39の電極面39aのうちのエミッタ35のスリット35cに対向する箇所以外の箇所だけをエミッタ・電極間部材41により被覆するようにしてもよい。あるいは、例えばエミッタ35と電極部材13との間の複数の局所にエミッタ・電極間部材41を介装するようにしてもよい。   In the present embodiment, the entire electrode surface 39a of the electrode member 39 is covered with the emitter-electrode member 41. However, as in the case of the first embodiment, of the electrode surfaces 39a of the electrode member 39, Only a portion other than the portion facing the slit 35 c of the emitter 35 may be covered with the emitter-electrode member 41. Or you may make it interpose the emitter-electrode member 41 in the some locality between the emitter 35 and the electrode member 13, for example.

コレクタ37は、第1実施形態と同様に方形膜状のITO膜などの透明導電膜(膜状の透明導電部材)により構成され、ガラスなどの透明材料から成る基板43の表面に、スパッタリング法や、電子ビーム蒸着法などの手法によって成膜されている。   The collector 37 is formed of a transparent conductive film (film-like transparent conductive member) such as a rectangular film-like ITO film as in the first embodiment, and is formed on the surface of the substrate 43 made of a transparent material such as glass by a sputtering method or the like. The film is formed by a technique such as electron beam evaporation.

この場合、コレクタ37の厚み方向の両面37a,37bのうちの基板43側の面37aが光の入射面とされ、これと反対側の面37bが光の出射面とされている。そして、前記環状部材33のエミッタ35側の端面33bと反対側の端面33aと基板43との間にコレクタ37を介在させた状態で該端面33aを閉蓋するようにして、該端面33aに、図示しない接着剤(例えば、ガラスフリット、エポキシ樹脂、セラミック接着剤など)によってコレクタ37が基板43と共に気密に接合されている。このようにコレクタ37が環状部材33の端面33aに接合されているので、該コレクタ37の出射面37bのうち、エミッタ35の各スリット35cに対向する局所が、該スリット35cを介して前記電極部材37の電極面37a側に露出することとなる。   In this case, the surface 37a on the substrate 43 side of the both surfaces 37a and 37b in the thickness direction of the collector 37 is the light incident surface, and the surface 37b on the opposite side is the light emitting surface. Then, the end surface 33a is closed with the collector 37 interposed between the substrate 43 and the end surface 33a opposite to the end surface 33b on the emitter 35 side of the annular member 33. The collector 37 is hermetically bonded together with the substrate 43 by an adhesive (not shown) (for example, glass frit, epoxy resin, ceramic adhesive, etc.). Since the collector 37 is joined to the end surface 33a of the annular member 33 in this way, a part of the emission surface 37b of the collector 37 that faces each slit 35c of the emitter 35 passes through the slit 35c. 37 is exposed to the electrode surface 37a side.

また、本実施形態では、環状部材33の軸方向で見た基板43およびコレクタ37の面積は、環状部材33の外形面積よりも大きくなっており、コレクタ37の一側部が、環状部材33の側方に張り出している。この場合、本実施形態では、環状部材33に対するコレクタ37の張り出し部分と、前記エミッタ35の張り出し分とは互いに逆向きに張り出しており、それらの張り出し部分が環状部材33の軸方向で互いに対向しないようになっている。   In this embodiment, the area of the substrate 43 and the collector 37 viewed in the axial direction of the annular member 33 is larger than the outer area of the annular member 33, and one side of the collector 37 is It protrudes to the side. In this case, in the present embodiment, the projecting portion of the collector 37 with respect to the annular member 33 and the projecting portion of the emitter 35 project in opposite directions, and these projecting portions do not face each other in the axial direction of the annular member 33. It is like that.

補足すると、コレクタ37や基板43の形状は、方形状に限らず、例えば円形状などであってもよい。また、コレクタ37の周縁部の複数個所が、環状部材33の側方に張り出すようにしてもよい。また、第1実施形態の場合と同様に、コレクタ11は、ITO膜以外の透明導電部材(例えば酸化亜鉛の酸化アルミニウムや酸化ガリウムを添加したものなど)で構成してもよい。   Supplementally, the shape of the collector 37 and the substrate 43 is not limited to a square shape, and may be, for example, a circular shape. Further, a plurality of peripheral portions of the collector 37 may be extended to the side of the annular member 33. Similarly to the case of the first embodiment, the collector 11 may be made of a transparent conductive member other than the ITO film (for example, zinc oxide added with aluminum oxide or gallium oxide).

本実施形態の起電力発生部31では、上記のように環状部材33の両端面33a,33bにそれぞれコレクタ37、エミッタ35が接合されているので、環状部材33の内側には、該環状部材33の内周面とコレクタ37の出射面37bとエミッタ35の入射面35aとにより画成された密封空間45が形成されている。そして、エミッタ35の入射面35aは、この密封空間45を介してコレクタ37に平行に対面している。この場合、密封空間45は、真空の密封空間とされている。該密封空間45の真空度は、例えば100Pa程度である。このような真空の密封空間45は、例えば、エミッタ35またはコレクタ37を環状部材33に接合して、該環状部材33の内部を密封する際に、その接合を真空環境下で行うことによって形成することができる。   In the electromotive force generating unit 31 of the present embodiment, the collector 37 and the emitter 35 are joined to the both end faces 33a and 33b of the annular member 33 as described above, and therefore the annular member 33 is disposed inside the annular member 33. A sealed space 45 defined by the inner peripheral surface of the light source, the emission surface 37b of the collector 37 and the incident surface 35a of the emitter 35 is formed. The incident surface 35 a of the emitter 35 faces the collector 37 in parallel with the sealed space 45. In this case, the sealed space 45 is a vacuum sealed space. The degree of vacuum of the sealed space 45 is, for example, about 100 Pa. Such a vacuum sealed space 45 is formed, for example, by joining the emitter 35 or the collector 37 to the annular member 33 and sealing the inside of the annular member 33 in a vacuum environment. be able to.

なお、環状部材33、エミッタ35、基板43の構成材料は、それらの接合箇所でのクラックの発生を防止するために、互いに熱膨張係数の値が近い材料であることが好ましい。   In addition, it is preferable that the constituent materials of the annular member 33, the emitter 35, and the substrate 43 are materials having close thermal expansion coefficient values in order to prevent the occurrence of cracks at the joint portions.

以上が、本実施形態における起電力発生部31の詳細構造である。なお、本実施形態では、起電力発生部31の全体を厚み方向で見た外形寸法は、例えば30mm×32mmである。   The above is the detailed structure of the electromotive force generating unit 31 in the present embodiment. In the present embodiment, the outer dimension of the entire electromotive force generation unit 31 as viewed in the thickness direction is, for example, 30 mm × 32 mm.

本実施形態の光電変換装置では、前記起電力発生部31が、前記図1の起電力発生部5の代わりに備えられ、該起電力発生部31の基板43が前記光学レンズ3に対向するように該起電力発生部31が配置される。   In the photoelectric conversion device of the present embodiment, the electromotive force generation unit 31 is provided instead of the electromotive force generation unit 5 of FIG. 1 so that the substrate 43 of the electromotive force generation unit 31 faces the optical lens 3. The electromotive force generator 31 is disposed in

そして、該起電力発生部31が、図4に示すようにエミッタ35とコレクタ37との間で発生する起電力の供給対象である電気負荷23と、コレクタ37と電極部材39との間に電子加速用の電圧を印加する直流電源25とに接続される。   Then, the electromotive force generating unit 31 has an electron between the electrical load 23 and the collector 37 and the electrode member 39, which is a supply target of the electromotive force generated between the emitter 35 and the collector 37, as shown in FIG. It is connected to a DC power supply 25 that applies a voltage for acceleration.

より詳しくは、コレクタ37の、環状部材33の側方に張り出した張り出し部と、エミッタ35の環状部材33の側方に張り出した張り出し部とが、それぞれに接続された導線や回路基板などを介して電気負荷23に接続される。さらに、コレクタ37の張り出し部は、直流電源25の正極に導線や回路基板などを介して接続され、前記電極部材39の電極面39aと反対側の面39bが、直流電源25の負極に導線や回路基板などを介して接続される。   More specifically, the protruding portion of the collector 37 that protrudes to the side of the annular member 33 and the protruding portion that protrudes to the side of the annular member 33 of the emitter 35 are connected to each other via a lead wire, a circuit board, or the like. To the electrical load 23. Further, the projecting portion of the collector 37 is connected to the positive electrode of the DC power source 25 via a conductor or a circuit board, and the surface 39b opposite to the electrode surface 39a of the electrode member 39 is connected to the negative electrode of the DC power source 25. It is connected via a circuit board or the like.

なお、光学レンズ3、電気負荷23および直流電源25は、前記第1実施形態と同じでよい。また、前記第1実施形態で前記複数の導電部材21を互いに導通させた場合と同様に、コレクタ37の周縁部の複数個所を、導線などにより相互に導通(短絡)させるようにしてもよい。   The optical lens 3, the electrical load 23, and the DC power supply 25 may be the same as those in the first embodiment. Further, similarly to the case where the plurality of conductive members 21 are electrically connected to each other in the first embodiment, a plurality of peripheral portions of the collector 37 may be electrically connected (short-circuited) to each other by a conducting wire or the like.

次に本実施形態の光電変換装置の発電動作を説明する。   Next, the power generation operation of the photoelectric conversion device of this embodiment will be described.

前記直流電源25からコレクタ37と電極部材39との間に直流電圧を印加した状態で、前記光学レンズ3により集光された太陽光が、基板43を介して透明導電膜であるコレクタ37の入射面37aから出射面37bに透過し、該出射面37bから出射する。そして、該太陽光は、エミッタ35の入射面35aに入射する。このとき、第1実施形態と同様に、エミッタ35の入射面35aは、その付近で集光する太陽光により加熱されながら、光電効果を発生し、該入射面35aから前記密封空間45内に電子が放出される。   In a state where a DC voltage is applied between the DC power source 25 between the collector 37 and the electrode member 39, sunlight condensed by the optical lens 3 enters the collector 37, which is a transparent conductive film, through the substrate 43. The light is transmitted from the surface 37a to the emission surface 37b and is emitted from the emission surface 37b. The sunlight enters the incident surface 35 a of the emitter 35. At this time, as in the first embodiment, the incident surface 35a of the emitter 35 generates a photoelectric effect while being heated by the sunlight collected in the vicinity thereof, and electrons enter the sealed space 45 from the incident surface 35a. Is released.

この場合、第1実施形態と同様に、コレクタ37と電極部材39との間に印加された直流電圧によって該コレクタ37と電極部材39との間に電界が形成される。そして、この電界によって、エミッタ9の入射面9aから放出された電子がコレクタ37に向かって加速される。従って、エミッタ35の入射面35aから密封空間45内に放出された電子は、その大部分がコレクタ37に向かって移動し、該コレクタ37で捕獲される。   In this case, similarly to the first embodiment, an electric field is formed between the collector 37 and the electrode member 39 by a DC voltage applied between the collector 37 and the electrode member 39. Then, by this electric field, electrons emitted from the incident surface 9 a of the emitter 9 are accelerated toward the collector 37. Therefore, most of the electrons emitted from the incident surface 35 a of the emitter 35 into the sealed space 45 move toward the collector 37 and are captured by the collector 37.

これにより第1実施形態と同様に、エミッタ35がコレクタ37に対して正電位となり、該エミッタ35とコレクタ37との間に起電力が発生する。そして、この起電力が、前記電気負荷23に供給される。   As a result, as in the first embodiment, the emitter 35 has a positive potential with respect to the collector 37, and an electromotive force is generated between the emitter 35 and the collector 37. This electromotive force is supplied to the electric load 23.

なお、第1実施形態と同様に、エミッタ35とコレクタ37との間に発生する起電力による電界の強さよりも、コレクタ37と電極部材39との間の電界の強さが大きくなるように前記直流電源25の電圧が設定されている。   As in the first embodiment, the electric field strength between the collector 37 and the electrode member 39 is larger than the electric field strength due to the electromotive force generated between the emitter 35 and the collector 37. The voltage of the DC power supply 25 is set.

また、第1実施形態と同様に、エミッタ35の温度が、200〜700°C程度の範囲内の温度(例えば500°C程度)になるように、光学レンズ3(フレネルレンズ)の寸法や、光学レンズ3と起電力発生部31との間の距離などが設定されている。   Similarly to the first embodiment, the size of the optical lens 3 (Fresnel lens) is adjusted so that the temperature of the emitter 35 is in a range of about 200 to 700 ° C. (for example, about 500 ° C.), A distance between the optical lens 3 and the electromotive force generating unit 31 is set.

かかる本実施形態においても、エミッタ35とコレクタ37との間隔を小さくできると共に、コレクタ37と電極部材39との間に直流電圧を印加して、エミッタ35の入射面35aからの放出電子をコレクタ37に向かわせる電界を発生させるようにしたので、エミッタ35の入射面35aから放出される電子を効率よく、コレクタ39で捕獲することができる。また、太陽光によってエミッタ35を効率よくさほど高温でない温度に加熱して、光電効果を活発に発生させ、該光電効果による電子放出量を多くすることができる。   Also in the present embodiment, the distance between the emitter 35 and the collector 37 can be reduced, and a DC voltage is applied between the collector 37 and the electrode member 39 so that electrons emitted from the incident surface 35a of the emitter 35 are collected by the collector 37. Therefore, the electrons emitted from the incident surface 35a of the emitter 35 can be efficiently captured by the collector 39. In addition, the emitter 35 can be efficiently heated to a temperature that is not so high by sunlight to actively generate a photoelectric effect, and the amount of electron emission due to the photoelectric effect can be increased.

従って、本実施形態においても、エネルギー損失を少なくしつつ、効率よく太陽光の光エネルギーを電気エネルギーに変換することができ、該光電変換装置の発電効率を高めることができる。
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態を図6および図7を参照して説明する。図6は、本実施形態の光電変換装置の起電力発生部の縦断面図、図7は図4のVI-VI線断面図である。なお、本実施形態の光電変換装置は、前記第2実施形態の起電力発生部31と一部の構成だけが相違する起電力発生部を備えたものであるので、第2実施形態と同一部分については、第2実施形態と同一の参照符号を用いて説明を省略する。
Therefore, also in this embodiment, it is possible to efficiently convert light energy of sunlight into electric energy while reducing energy loss, and it is possible to increase the power generation efficiency of the photoelectric conversion device.
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the electromotive force generating portion of the photoelectric conversion device of the present embodiment, and FIG. 7 is a sectional view taken along the line VI-VI in FIG. The photoelectric conversion device according to the present embodiment includes an electromotive force generation unit that is different from the electromotive force generation unit 31 of the second embodiment only in a part of the configuration. Therefore, the photoelectric conversion device is the same as the second embodiment. The same reference numerals as those in the second embodiment are used to omit the description.

図6および図7を参照して、本実施形態の光電変換装置の起電力発生部31’は、前記密封空間45の内部に(環状部材33の内側に)局所的に配置された絶縁部材である複数のエミッタ・コレクタ間補助部材47を備える。各エミッタ・コレクタ間補助部材47は、本実施形態では円柱形状に形成され、その高さ(厚さ)は、環状部材33の厚さと同じとされている。また、各エミッタ・コレクタ間補助部材47は、エミッタ35のスリット35cと対向しない位置に配置されている。そして、各エミッタ・コレクタ間補助部材47は、そのエミッタ35側の端面とコレクタ39側の端面とがそれぞれエミッタ35、コクレクタ39に接合されている。なお、エミッタ・コレクタ間補助部材47の構成材料は、環状部材33と同じ(例えば酸化ケイ素)である。ただし、エミッタ・コレクタ間補助部材47の構成材料を環状部材33と異なる絶縁材料にしてもよい。   6 and 7, the electromotive force generation unit 31 ′ of the photoelectric conversion device of the present embodiment is an insulating member locally disposed inside the sealed space 45 (inside the annular member 33). A plurality of emitter-collector auxiliary members 47 are provided. Each emitter-collector auxiliary member 47 is formed in a cylindrical shape in this embodiment, and its height (thickness) is the same as the thickness of the annular member 33. Each emitter-collector auxiliary member 47 is disposed at a position not facing the slit 35 c of the emitter 35. Each emitter-collector auxiliary member 47 has an end face on the emitter 35 side and an end face on the collector 39 side joined to the emitter 35 and the collector 39, respectively. The constituent material of the emitter-collector auxiliary member 47 is the same as that of the annular member 33 (for example, silicon oxide). However, the constituent material of the emitter-collector auxiliary member 47 may be an insulating material different from that of the annular member 33.

以上説明した以外の構成は、前記第2実施形態と同じである。なお、エミッタ・コレクタ間補助部材47の形状は円柱形状に限らず、四角柱、三角柱などの形状であってもよい。あるいは、例えばエミッタ35のスリット35cと同方向に延在する形状であってもよく、さらには、環状部材33に一体に連結されていてもよい。   The configuration other than that described above is the same as that of the second embodiment. The shape of the emitter-collector auxiliary member 47 is not limited to a cylindrical shape, and may be a quadrangular prism, a triangular prism, or the like. Alternatively, for example, it may have a shape extending in the same direction as the slit 35 c of the emitter 35, and may be integrally connected to the annular member 33.

かかる本実施形態の光電変換装置においても、前記第1実施形態および第2実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに本実施形態では、真空の密封空間45に、エミッタ35とコレクタ37との間に介在するエミッタ・コレクタ間補助部材47が設けられているので、該密封空間45の内部と外部との圧力差によって、エミッタ35並びに、これと一体化されたエミッタ・電極間部材41および電極部材39、あるいは、前記基板43が撓むのを防止し、エミッタ35とコレクタ37との間の間隔を安定に保持することができる。この結果、エミッタ35並びに、これと一体化されたエミッタ・電極間部材41および電極部材39、あるいは、基板13の撓みに起因して、エミッタ35とコレクタ37とが接触(短絡)してしまうようなことを防止することができる。ひいては、エミッタ35とコレクタ37との間隔をより狭めて、エミッタ35から放出される電子をより効率よくコレクタ37に捕獲させることができる。   Also in the photoelectric conversion device of this embodiment, the same operational effects as those of the first embodiment and the second embodiment can be obtained. Further, in this embodiment, since the emitter-collector auxiliary member 47 interposed between the emitter 35 and the collector 37 is provided in the vacuum sealed space 45, the pressure difference between the inside and the outside of the sealed space 45 is provided. Therefore, the emitter 35, the emitter-electrode member 41 and the electrode member 39 integrated with the emitter 35, and the substrate 43 are prevented from being bent and the distance between the emitter 35 and the collector 37 is stably maintained. can do. As a result, the emitter 35 and the collector 37 are brought into contact (short circuit) due to the deflection of the emitter 35 and the emitter-electrode member 41 and electrode member 39 integrated with the emitter 35 or the substrate 13. This can prevent anything. As a result, the distance between the emitter 35 and the collector 37 can be further narrowed, and the electrons emitted from the emitter 35 can be captured by the collector 37 more efficiently.

なお、以上説明した各実施形態ではエミッタ9,35に照射する光として太陽光を用いたが、人工的な光源光を利用してもよい。   In each embodiment described above, sunlight is used as the light applied to the emitters 9 and 35, but artificial light source light may be used.

本発明の第1実施形態の光電変換装置の全体構成を示す図。The figure which shows the whole structure of the photoelectric conversion apparatus of 1st Embodiment of this invention. 第1実施形態の光電変換装置の起電力発生部の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the electromotive force generation part of the photoelectric conversion apparatus of 1st Embodiment. 図1のI−I線断面図。II sectional view taken on the line of FIG. 本発明の第2実施形態の光電変換装置の起電力発生部の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the electromotive force generation part of the photoelectric conversion apparatus of 2nd Embodiment of this invention. 図4のIV−IV線断面図。IV-IV sectional view taken on the line of FIG. 本発明の第3実施形態の光電変換装置の起電力発生部の縦断面図。The longitudinal cross-sectional view of the electromotive force generation part of the photoelectric conversion apparatus of 3rd Embodiment of this invention. 図6のVI−VI線断面図。FIG. 7 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 6.

符号の説明Explanation of symbols

1…光電変換装置、3…光学レンズ(集光手段)、7…真空容器、9,35…エミッタ、9c,35c…スリット(貫通穴)、11,37…コレクタ、13,39…電極部材、15,41…エミッタ・電極間部材、33…環状部材、47…エミッタ・コレクタ間補助部材。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Photoelectric conversion apparatus, 3 ... Optical lens (condensing means), 7 ... Vacuum container, 9, 35 ... Emitter, 9c, 35c ... Slit (through-hole), 11, 37 ... Collector, 13, 39 ... Electrode member, 15, 41 ... Emitter-electrode members, 33 ... Ring members, 47 ... Emitter-collector auxiliary members.

Claims (8)

光の入射面を有し、該入射面での光電効果によって電子を放出可能なエミッタと、該エミッタの入射面から放出された電子を捕獲するコレクタとを備え、該エミッタとコレクタとの間に発生する起電力を出力する光電変換装置であって、
前記コレクタが、光の入射面と出射面とを有する透明導電部材により構成されると共に、該コレクタの出射面と間隔を存して該出射面に対面する電極面を有する導電性の電極部材が該コレクタと絶縁した状態で設けられ、
前記エミッタは、前記コレクタの出射面と電極部材の電極面との間に、該コレクタおよび電極部材と絶縁した状態で、且つ該エミッタの入射面を前記コレクタの出射面と間隔を存して該出射面に対面させた状態で配置されると共に、前記コレクタの出射面の複数の局所を、該コレクタの出射面と電極部材の電極面との間隔方向で該電極面側に露出させるように形成され、
前記コレクタと電極部材との間に、該コレクタが電極部材に対して正電位となる電圧を印加した状態で、該コレクタの入射面側から該コレクタを介して前記エミッタの入射面に光を照射することによって、該エミッタを加熱しつつ、該エミッタの入射面での光電効果を発生させるようにしたことを特徴とする光電変換装置。
An emitter having a light incident surface and capable of emitting electrons by a photoelectric effect on the light incident surface; and a collector for capturing electrons emitted from the light incident surface of the emitter. A photoelectric conversion device that outputs the generated electromotive force,
The collector is composed of a transparent conductive member having a light incident surface and a light exit surface, and a conductive electrode member having an electrode surface facing the light exit surface with a space from the light exit surface of the collector. Provided in an insulated state from the collector;
The emitter is insulated from the collector and the electrode member between the emission surface of the collector and the electrode surface of the electrode member, and the incident surface of the emitter is spaced from the emission surface of the collector. Arranged so as to face the emission surface, and formed so that a plurality of local areas of the emission surface of the collector are exposed to the electrode surface side in the interval direction between the emission surface of the collector and the electrode surface of the electrode member And
Light is applied to the incident surface of the emitter through the collector from the incident surface side of the collector in a state where a voltage at which the collector has a positive potential with respect to the electrode member is applied between the collector and the electrode member. Thus, a photoelectric effect is generated on the incident surface of the emitter while heating the emitter.
請求項1記載の光電変換装置において、前記エミッタには、前記コレクタの出射面と電極部材の電極面との間隔方向に貫通する複数の貫通穴が穿設されていることを特徴とする光電変換装置。   2. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the emitter is provided with a plurality of through holes penetrating in a distance direction between an emission surface of the collector and an electrode surface of the electrode member. apparatus. 請求項1または2記載の光電変換装置において、前記エミッタは、前記電極部材の電極面との間に介装された絶縁部材であるエミッタ・電極間部材を介して該電極部材に固着されていることを特徴とする光電変換装置。   3. The photoelectric conversion device according to claim 1, wherein the emitter is fixed to the electrode member via an emitter-electrode member which is an insulating member interposed between the electrode member and the electrode surface. A photoelectric conversion device characterized by that. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の光電変換装置において、前記エミッタ、コレクタ、および電極部材のうちの少なくともエミッタおよびコレクタを内部に収容する真空容器を備え、該真空容器は、少なくとも前記コレクタの入射面に対向する部分が透明に構成されていることを特徴とする光電変換装置。   4. The photoelectric conversion device according to claim 1, further comprising: a vacuum vessel that houses at least the emitter and the collector among the emitter, the collector, and the electrode member, and the vacuum vessel includes at least the vacuum vessel. The photoelectric conversion device characterized in that a portion facing the incident surface of the collector is configured to be transparent. 請求項1〜3のいずれか1項に記載の光電変換装置において、環状に形成された絶縁部材である環状部材を備えると共に、該環状部材の軸方向の両端面にそれぞれ前記コレクタの出射面と前記エミッタの入射面とが接合され、該環状部材の内側に、該環状部材の内周面とエミッタの入射面とコレクタの出射面とにより画成された真空の密封空間が形成されていることを特徴とする光電変換装置。   The photoelectric conversion device according to any one of claims 1 to 3, comprising an annular member that is an insulating member formed in an annular shape, and an exit surface of the collector on each end face in the axial direction of the annular member. The entrance surface of the emitter is joined, and a vacuum sealed space defined by the inner peripheral surface of the annular member, the entrance surface of the emitter, and the exit surface of the collector is formed inside the annular member. A photoelectric conversion device characterized by the above. 請求項5記載の光電変換装置において、前記密封空間の内部に局所的に配置された絶縁部材であるエミッタ・コレクタ間補助部材を備え、前記環状部材の軸方向における該エミッタ・コレクタ間補助部材の両端面がそれぞれ前記コレクタの出射面とエミッタの入射面とに接合されていることを特徴とする光電変換装置。   6. The photoelectric conversion device according to claim 5, further comprising an emitter-collector auxiliary member that is an insulating member locally disposed in the sealed space, wherein the emitter-collector auxiliary member in the axial direction of the annular member. Both end faces are joined to the exit face of the collector and the entrance face of the emitter, respectively. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の光電変換装置において、太陽光を集光して、前記コネクタの入射面に入射する集光手段を備えたことを特徴とする光電変換装置。   The photoelectric conversion device according to claim 1, further comprising a condensing unit that condenses sunlight and enters the incident surface of the connector. 請求項7記載の光電変換装置において、前記集光手段はフレネルレンズにより構成されていることを特徴とする光電変換装置。   8. The photoelectric conversion device according to claim 7, wherein the light condensing means is constituted by a Fresnel lens.
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