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量子ドットソーラー製造技術

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             宣公13年~襄公20年 鞌(あん)の戦い   / 晋の復覇刻の時代


                                                 

      ※ 膀(そしり)を分かつ:衛の孫良夫は、新築の戦いで斉軍に敗れ、国都にもどっ
        た。だが、城門を入らず、すぐその足で援軍を乞いに晋へ行った。ちょうどこの
        とき、同じく斉軍に敗れた魯の臧宣叙もまた援軍を乞いに晋に来ていた。二人と
              も、晋侯の臣で斉に恨みをもつ郤克を頼みとしたのである。
             晋侯は、二人の要請にこたえて、七百乗をさしむけようとした。すると、かたわ
        らの郤克が、七百乗と申しますと、城の戦いのときと同数でございます。あの軍
        勢で勝利をおさめることができましたのは、ひとえに文公の明、大夫がたの御器
       量があったればこそ。今度指揮をとる私などは、当時の大夫がたにはとても及び
       ません」と言ってもう一百乗を請うた。この願いが容れられ、八百乗が派遣され
       ることになった。

       かくして、中軍の将に郤克、上軍の将に士燮、下軍の将に欒書、司馬に韓厥、と
       いう編成で、魯・衛救援に出発した。臧宣叔が、魯への案内役をつとめた。この
       援軍に、季文子に率いられた魯軍が合流する。
       衛の地にさしかかったときである。司馬の韓厥が、無実の罪で部下を斬るろうと
       した。この噂を聞いた郤克は、それを止めようと兵車で駆けつけた。が、時すで
       におそく、刑が執行されたあとだった。

       すると郤克は、車中に、あたかも自分の命令で刑を執行したかのようにふれまわ
       らせた。そのわけを、自分の兵車の御者にこう言った。
       「こうすれば、非難はわしにも向けられよう。全軍の団結を乱さぬためだ」
       晋・衛・魯の連合軍は、斉軍を追って斉の地莘(しん)に駒を進めた。


【ZW倶楽部とRE100倶楽部の提携 Ⅴ】 
✪  エネルギータイリング事業篇
● 量子ドット工学講座  No.43 
今回はエネルギータイリング事業のソーラータイル部門は、変換効率20%超級仕様に該当する、最
新量子ドットソーラー製造技術(※変換層材料はシリコン、無機半導体化合物、ペロブスカイト系ハ
イブリット)の4つの国内公開特許事例を掲載する。

❏ 特開2017-135280  光電変換膜および光電変換装置

【概要】

量子ドットを単純に膜状に集積した光電変換膜は、量子効果に基づき、吸収できる光は、バンドギャ
ップに対応するエネルギーの波長を有す光で、光吸収量を高められない場合があり、光吸収量を高め
られる光電変換膜と太陽電池の提供にあたり、下図の光電変換膜7は、複数の量子ドット7aが集積
され可視光領域の波長に相当する直径Dを有する量子ドットロッド7Aが、周期的にアレイ状に配置
され量子ドットロッド7Aの直径は700~1000ナノメータで、その直径以下の間隔で配置され、
量子ドットロッド7Aは量子ドット7a間に有機分子7bを有す光電変換装置は、2つの導体層間に
光電変換膜7で構成する。

 

【符号の説明】

3 第1導体層 5 リンドープシリコン基板 7 光電変換膜 7A 量子ドットロッド 7a 量子ドット 7b 有機
成分 9 ホウ素ドープアモルファスシリコン膜 11 第2導体層 

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の光電変換装置の一実施形態を部分的に模式的に示す分解斜視図。
【図2】本実施形態の他の態様を示すもので、光電変換膜を部分的に拡大した模式図
【図3】量子ドットロッドが長さ方向に2種類の有機分子を有する状態を拡大して示す断面模式図
【図4】本実施形態の光電変換装置の製造方法を示す工程図

【製造方法】 

次に、光電変換装置の製造方法(下図4)は、本実施形態の光電変換装置の製造方法を示す工程図で
ある。まず、リンドープシリコン基板を準備する。次に、このリンドープシリコン膜5 の表面上に
光電変換膜7を形成する。この場合、慣用のメタルアシストエッチング法を用いる。まず、図4(a)
に示すように、第1導体層3とは反対側のリンドープシリコン基板5上に量子ドット7aの集積膜8
を形成。次に、図4(b)に示すように、量子ドット7aの集積膜8の表面にAgなどの金属粒子
10を置いて、溶解液によって金属が置かれた部分を厚み方向に溶解させていく。このような処理の
後に残った部分が量子ドットロッド7Aとなる。この場合、エッチング溶液としては、過酸化水素と
フッ化水素水との混合溶液を用いる。このとき、集積膜8の下層側を残すようにする。次に、図4
(c)に示すように、量子ドットロッド7Aを除く領域に絶縁性材料12を充填する。絶縁性の材料
としては、有機樹脂または金属酸化物が好適なものとなる。 


【特許請求の範囲】 

複数の量子ドットが集積され、直径が可視光領域から近赤外領域までの波長の範囲内に在る複
数の量子ドットロッドが、アレイ状に配列していることを特徴とする光電変換膜。 前記直径が700~1000nmであることを特徴とする請求項1に記載の光電変換膜。 前記量子ドットロッドは、前記直径以下の間隔で配置されていることを特徴とする請求項2に
記載の光電変換膜。 前記量子ドットロッドは前記量子ドット間に有機分子を有していることを特徴とする請求項1
乃至3のうちいずれかに記載の光電変換膜。 前記有機分子が、ヨウ化テトラブチルアンモニウム(Tetrabutylammonium iodide(TBAI) )1,
2-エタンジチオール(1,2-Ethanedithiol(EDT))、トリオクチルホスフィン(trioctylphosphine(
TOP) )、トリオクチルホスフィンオキシド(trioctylphosphine oxide(TOPO))、オレイン酸、
オレイルアミン、オクチルアミン、トリオクチルアミン、ヘキサデシルアミン、オクタンチオ
ール、ドデカンチオール、ヘキシルホスホン酸(HPA)、テトラデシルホスホン酸(TDP
A)、オクチルホスフィン酸(OPA)およびポリオキシエチレンの群から選ばれる少なくと
も1種であることを特徴とする請求項4に記載の光電変換膜。 2つの導体層間に光電変換層を備えた太陽電池であって、前記光電変換層が請求項1乃至5の
うちいずれかに記載の光電変換膜であることを特徴とする光電変換装置。

 

❏ 特開2017-135282  光電変換膜および光電変換装置

【概要】

量子ドットは、通常、その周囲を、量子ドット自身のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを
有する障壁層によって囲まれている。このため、理論的には、電子のフォノン放出によるエネルギー
緩和が起こりにくく消滅し難いと考えられている。複数の量子ドットによって集積部を形成した場合
には、量子ドット内に生成したキャリア(電子、正孔)は、障壁層を含む量子ドット集積部内に存在
する欠陥と結合して消滅しやすく、これによりキャリアの密度が低下し、電極まで到達できる電荷量
の低下が起こり、光電変換効率を高められないという問題がったが、キャリアを収集する部材として、
酸化亜鉛のナノ粒子を用い、これを量子ドット間に多数介在させた、いわゆるナノヘテロジャンクシ
ョンタイプの光電変換膜※が開示されているがキャリアの収集効率が低い。このため、キャリアの収
集効率を高めることのできる光電変換膜と光電変換装置の提供に当たり、下図の光電変換膜10は、
光電変換機能を有する第1ナノ粒子1と集電機能を有する第2ナノ粒子3とを含む集積膜5を有する。
第2ナノ粒子3が球状粒子3aとを有している。第1ナノ粒子1が球状粒子1aと多角形状粒子1b
とで構成されている。扁平状粒子3bは球状粒子3aよりも最大径が大きい。多角形状粒子1bは球
状粒子1aよりも最大径が大きい。光電変換装置20は第1導体層23、第2導体層27間に光電変
換層21を備え構成する。

※A.K.Rath etal 「Remote Trap Passivation in Colloidal Quantum Dot Bulk Nano-heterojunctions and Its in Sol-
  ution-Processed Solar Cells」Adv.Mater.2014,26,4741-4747 


【符号の説明】

1 第1ナノ粒子 1a 球状粒子 1b 多角形状粒子 3 第2ナノ粒子 3a 球状粒子 3b
扁平状粒子 5 集積膜 10 光電変換膜 20 光電変換装置 21 光電変換層 23 第1
導体層 25 ガラス基板 27 第2導体層 

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明の光電変換膜の一実施形態を部分的に示す断面模式図
【図2】(a)は、図1の光電変換膜から第1ナノ粒子だけを抽出した断面模式図であり、(b)は、
    図1の光電変換膜から第2ナノ粒子だけを抽出した断面模式図
【図3】本発明の光電変換装置の一実施形態を部分的に示す断面模式図である。
【図4】作製した光電変換装置の短絡電流密度を評価した結果である。 

【特許請求の範囲】 

光電変換機能を有する第1ナノ粒子と集電機能を有する第2ナノ粒子とを含む集積膜を有する
光電変換膜であって、前記第2ナノ粒子が球状粒子と扁平状粒子とを有していることを特徴と
する光電変換膜。 前記第1ナノ粒子が球状粒子と多角形状粒子とで構成されていることを特徴とする請求項1に
記載の光電変換膜。 前記第2ナノ粒子の前記扁平状粒子は前記第2ナノ粒子の前記球状粒子よりも最大径が大きい
ことを特徴とする請求項1または2に記載の光電変換膜 前記第1ナノ粒子の前記多角形状粒子は前記第1ナノ粒子の前記球状粒子よりも最大径が大き
いことを特徴とする請求項1乃至3のうちいずれかに記載の光電変換膜 前記第1ナノ粒子が硫化鉛であり、前記第2ナノ粒子が酸化亜鉛であることを特徴とする請求
項1乃至4のうちいずれかに記載の光電変換膜 前記集積膜を厚み方向に2等分したときに、前記集積膜の一方の領域には、前記第2ナノ粒子
よりも前記第1ナノ粒子が多く存在し、他方の領域には前記第1ナノ粒子よりも前記第2ナノ
粒子が多く存在していることを特徴とする請求項1乃至5のうちいずれかに記載の光電変換膜 前記第2ナノ粒子は、前記集積膜の一方の表面には露出していないことを特徴とする請求項1
乃至6のうちいずれかに記載の光電変換膜 2つの導体層間に光電変換層を備えた光電変換装置であって、前記光電変換層が請求項1乃至
7のうちいずれかに記載の光電変換膜であることを特徴とする光電変換装置  

❏ 特開2017-135223  量子ドット製造装置

【概要】

電子デバイス技術の高度化にともない、量子ドットの離散エネルギー準位を用いた電子制御技術が注
目を集めている。量子ドット製造技術は、❶薄膜製造技術を応用した自己組織化法及び液滴エピタキ
シー法、❷溶媒中でコロイド状量子ドットを得る化学的手法がある。これら従来の手法では、室温以
上において熱揺らぎに負けずに離散エネルギー準位を維持することが可能な2ナノメートル以下の量
子ドットのサイズを原子制御することが難しい。加えて、量子ドット内の電子は量子トンネル効果に
より外側へ浸み出すため、量子ドットの周囲を均一な材料で覆うことも高度な電子制御を行うために
必要である。原子制御された量子ドットを形成する新たな試みに❸溶液中で化学的に金属含有数を制
御した量子ドット前駆体分子を基板上で互いに離隔して配置させ酸化物量子ドットへと化学変換する
新手法が見出されている。但し、酸化物量子ドットの形成においては、量子ドット前駆体分子を基板
上で離隔して配置させるため基板上に施与する量子ドット前駆体溶液の量や濃度の正確な制御が必要
である。施与する方法としては、従来、❹塗布が使用されてきたが、塗布による方法では自動化や大
面積化に限界があり、デバイス製造等の原子制御された量子ドットの応用及び高度電子制御技術の拡
充の大きな課題としてある。❺また、原子制御された量子ドットの周囲を均一な素材で覆う目的で原
子層堆積法(ALD)等の真空薄膜形成技術との組合わせが検討されている。その際、真空状態を維
持したまま連続し両技術の自動化や真空下の原子制御型量子ドット製造装置及びプロセスの自動化が
求められているものの依然として有効な方法は見出されていない。

一般的にスプレー噴霧法は、エア(空気)等のガスの共存による二流体方式があり、真空下での使用
には不適切であり、一般的にはスプレー角度が約30°程度であり噴霧された液流体の分布範囲は狭
く、しかも均一な厚みにするのが難しいという問題がある。これ対して、ガスを用いる二流体方式の
スプレーノズルではなく、液流体のみの一流体スプレーノズルがある。なかでもノズル射出口部への
旋回子(ワーラー)の配置によりスプレー角を大きくとれて、液流体の分布範囲を広くでき、均一な
厚みとすることができる一流体方式のスプレーノズルがある。しかし、一流体スプレーノズルは、減
圧下でノズルの開閉を行うバルブを閉じた後にもバルブからノズル先端部(=ノズルチップ)までに
留まった液流体が陰圧によって引き出され、定量噴霧することができない。接着剤等は蒸気圧も低く
粘稠流体であるので、真空下でディスペンサにより供給するが、量子ドット前駆体の溶液のような低
粘度液流体を減圧噴霧では配慮されていなかった。

そこで、下図8のように減圧下でも定量噴霧が可能な一流体スプレーノズルを備えた量子ドット製造
装置の提供にあたり、真空チャンバと真空チャンバ内に載置して使用される、温度制御可能な基板支
持台と基板支持台上に載置される基板に、量子ドット前駆体溶液を定量噴霧する一流体スプレーノズ
ルとを備え構成する。  


【符号の説明】

1  スプレー射出口部   1A  液流体射出口   1B  通路   2  筐体部   21  前室部   22  後室部  2A 
ロッド   2B  液流体入口   2C  ダイヤフラム   2D  O(オー)リング   2E  O(オー)リング   2F  ピスト
ンロッド   2G  スプリング   2H  エア流出入口   2I  エア流出入口   3  旋回子(ワーラー)   3A  開口
3B  ロッド接触範囲   4  量子ドット製造装置   41  一流体スプレーノズル   42  真空チャンバ   43  基
板支持台 

【図面の簡単な説明】

【図1】本発明における一流体スプレーノズルの一例の、閉位置における構成の断面概略図
【図2】図1のスプレーノズルの開位置における構成の断面概略図
【図3】旋回子の一例について、ロッド2Aの接触範囲と、旋回子の開口とを示した平面図
【図4】(a)、(b)、(c)は、旋回子の種類を例示した図
【図5】旋回子を備える一流体スプレーノズルによりスプレーされた流体膜の断面形状を例示した
    説明図
【図6】従来の二流体方式スプレーノズルによりスプレーされた流体膜の断面形状を例示した説明図
【図7】実施例で得られた膜の、分光エリプソメトリで測定された膜厚分布を示す図
【図8】本発明の量子ドット製造装置の一例を示す概略図

【特許請求の範囲】 

真空チャンバと、 該真空チャンバ内に載置して使用される、温度制御可能な基板支持台と、
該基板支持台上に載置される基板に、量子ドット前駆体溶液を定量噴霧する一流体スプレーノ
ズルと、を備える量子ドット製造装置。 量子ドット前駆体と反応させるための反応性ガス供給部をさらに備える請求項1記載の量子ド
ット製造装置 前記一流体スプレーノズルが、液流体射出口を備えたスプレー射出口部とこれに連通する筐体
部とを有し、前記筐体部には液流体入口が設けられているとともに、前記一流体スプレーノズ
ルの閉位置と開位置の間の移動によって前記液流体入口から注入された液流体の前記流体射出
口からの射出の実施または停止を切替制御するロッドが内装されており、前記液流体射出口と
これに対向する前記ロッドの先端部との間には、開口を有し、液流体を旋回吐出する旋回子が
配置され、前記旋回子の開口が、前記ロッドの前記閉位置への移動により、前記ロッド先端部
の該開口への当接によって塞がれることで、前記スプレー射出口部の液流体射出口からの液流
体の射出が停止され、前記ロッドの前記開位置への移動で前記旋回子の開口が開放されて、液
流体が旋回子から旋回吐出されて前記スプレーの射出口部の液流体射出口からの液流体の射出
が実施される、ことを特徴とする、請求項1又は2記載の量子ドット製造装置 前記ロッドの筐体内にエア操作部が配置され、エアの圧力制御によってロッドの前記移動が制
御されることを特徴とする請求項3に記載の量子ドット製造装置 前記旋回子は板状体であって、その厚み方向に貫通されている複数の開口によって、前記液流
体射出口からの該液流体が円錐状に旋回射出されることを特徴とする請求項3または4に記載
の量子ドット製造装置 射出のスプレー角度が30°超であることを特徴とする請求項5に記載の量子ドット製造装置 前記旋回子が樹脂製であって、前記ロッドは、先端部が樹脂被覆されていてよい金属製もしく
はセラミック製であるか、または前記旋回子が金属製もしくはセラミック製であって、前記ロ
ッドが、先端部が樹脂被覆された金属製もしくはセラミック製であることを特徴とする請求項
3~6のいずれか一項に記載の量子ドット製造装置 液流体射出口を備えたスプレー射出口部とこれに連通する筐体部とを有し、前記筐体部には液
流体入口が設けられているとともに、前記一流体スプレーノズルの閉位置と開位置の間の移動
によって前記液流体入口から注入された液流体の前記流体射出口からの射出の実施または停止
を切替制御するロッドが内装されており、前記液流体射出口とこれに対向する前記ロッドの先
端部との間には、開口を有し、液流体を旋回吐出する旋回子が配置され、前記旋回子の開口が、
前記ロッドの前記閉位置への移動により、前記ロッド先端部の該開口への当接によって塞がれ
ることで、前記スプレー射出口部の液流体射出口からの液流体の射出が停止され、 前記ロッド
の前記開位置への移動で前記旋回子の開口が開放されて、液流体が旋回子から旋回吐出されて
前記スプレーの射出口部の液流体射出口からの液流体の射出が実施される、ことを特徴とする、
一流体スプレーノズルを備えた量子ドット製造ユニット 前記量子ドット製造ユニットを備える薄膜製造装置  

❏ 特開2017-132268  液体噴射ヘッド、液体噴射装置、
             圧電デバイスおよび液体噴射ヘッドの製造方法  

【概要】 

液体噴射のノズル開口に連通する圧力発生室形成された基板と、圧電体層、圧電体層の下方側に形成
された下電極と圧電体層上方側に形成された上電極を有する圧電素子を備える液体噴射ヘッドが知ら
れているが、このような液体噴射ヘッドは、下電極を圧力発生室毎に対応した個別電極とし、上電極
を複数の圧力発生室に対応する複数の圧電素子用の共通電極としする(下図参照)。このように、両
電極間に電圧が印加され変位し圧力発生室内へ撓むが、上電極、圧電体層および下電極が重なる範囲
(能動部)と、能動部では無い部分(非能動部)との境界に大きな応力が発生し歪みが集中、場合に
よっては圧電体層にひび割れ等が生じる。あるいは、振動板の変形により圧力発生室内からノズル開
口外噴射する液体量が増加する不具合の原因となり噴射ヘッド性能の向上が求められていた。

このように圧電体層におけるクラック等の不良発生を防止法の提供ににあたり、ノズル開口に連通す
る圧力発生室が形成された基板と圧電体層とに対応し形成された第1電極と、圧電体層の第1電極側
とは逆側の複数に亘り形成された第2電極と、を有する圧電素子から構成された液体噴射ヘッドの第
2電極は、圧力発生室の長手方向でこの圧力発生室の外側まで延出形成構造とする(図2)。  

 


【符号の説明】

1 記録ヘッド、1A,1B 記録ヘッドユニット、2A,2B カートリッジ、2 下電極膜、3 
圧電素子、4 上電極膜、5 圧電体層、5a 開口部、5b スルーホール、7 タイミングベル
ト、8 プラテン、9 リザーバ、10 基板、11 隔壁、12 圧力発生室、13 連通部、
14 インク供給路、16 キャリッジ、17 装置本体、18 キャリッジ軸、19 駆動モータ、
20 ノズルプレート、21 ノズル開口、30 保護基板、31 リザーバ部、32 圧電素子保
持部、40 コンプライアンス基板、41 封止膜、42 固定板、43 開口部、50 振動板、
51 弾性膜、55 絶縁体膜、60,61 リード電極 

【図1】記録ヘッドの概略を示す分解斜視図。
【図2】記録ヘッドの長手方向に平行な面による断面図

【特許請求の範囲】 

ノズル開口に連通する圧力発生室が形成された基板と、圧電体層と、前記圧電体層の前記基板
側において前記圧力発生室に対応して形成された第1電極と、前記圧電体層の第1電極が形成
された側とは逆側において複数の前記圧力発生室に亘って形成された第2電極と、を有する圧
電素子と、を備える液体噴射ヘッドであって、前記第2電極は、前記圧力発生室の長手方向に
おいて前記圧力発生室の外側まで延出して形成されていることを特徴とする液体噴射ヘッド 前記第1電極と、前記圧電体層と、前記第2電極と、が重なる範囲が、前記長手方向において
前記圧力発生室の外側まで延出して形成されていることを特徴とする請求項1に記載の液体噴
射ヘッド 前記圧力発生室間に略対応する領域において前記圧電体層を除去した圧電体層の開口部を形成
し当該開口部は、前記長手方向において前記圧力発生室の端よりも外側まで形成されているこ
とを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液体噴射ヘッド前記第2電極に対して積層さ
れて配線として機能する金属層が、前記圧力発生室の内外を跨ぐ位置に形成されていることを
特徴とする請求項1~請求項3のいずれかに記載の液体噴射ヘッド 請求項1~請求項4のいずれかに記載の液体噴射ヘッドを備えることを特徴とする液体噴射装

● 余韻録

8日午前1時すぎ、長浜市内を流れる姉川の大井橋の近くで、川の水があふれているのが確認された
というテレビニュース(NHK NEWS WEB)――「長浜市が、台風による大雨で市内を流れる姉川が
あふれているという情報が入ったため、午前1時すぎ、流域の大井町や国友町、下之郷町の合わせて
417世帯1267人に避難準備の情報を出し、高齢者や体の不自由な人などに早めに避難するよう
呼びかける」――をブログを打ち込んでいる最中にはいる(「滋賀の豪雨対策」彦根市民の飲み水を
守る会 2017.08.08)。 

 長浜市姉川-大井橋罹災地

氾濫場所は、約80年前に築かれた道路が通っており、堤防が途絶した状態になっていたことが、県
長浜土木事務所への取材で分かった。堤防より約3メートル低い「切り通し」と呼ばれる構造で、幅
は約6メートルあった。土木事務所は、増水した川の水がここから流れ出たのが氾濫の一因とみてい
る。「切り通し」は昭和8年に大井橋を架ける際にできた。洪水の危険性は以前から認識され、1993
年に大井橋から下流に約百メートルの地点に新大井橋ができた際、大井橋をふさぐことを提案したが、
住民の要望で残り、大雨の際は板や土のうなどでせきを造り、「切り通し」部分に壁を造ることが想
定されていたものの、今回も市と地元自治体が土のうを準備するなど備えていたが、急激な変化で間
に合わなかったと市は説明している(産経WEST、2017.08.08.20.52)。滋賀県では独自に作成した「地
先の安全度マップ」(前出ブログ参照)など対策を講じているが、中村仁芝浦工業大学教授らの研究
のようなシミュレーション手法での事前調査研究は今や必須条件である(下図ダブ栗参照)。



テレビ放送などの罹災ニュースで親戚や友達から電話がかかってきたが、竹馬の友の片山博臣氏は母
屋が長浜市は木之本町の関係で心配してことので長電話となる。ところが話題はお盆休暇期間中の話
など四方山となる。こちらは浄土宗で宗安寺だが、彼は真宗(大谷派)だが墓地は服部緑地にあるが
納骨(分骨)先の京都は東山にもあり、親類縁者はそちらに参るというが、外人観光客で混雑し迷惑
気味。一度盆明けに暇なときに会おうという約束をしたが、話が地元(大学などの)山岳会になり、
それじゃ10月末までに一緒に登ろうということになり、車での往復が便利な氷ノ山(日本二百名山)
@兵庫県を提案して終えた。

  

 ● 氷ノ山へGO!

氷ノ山周回(福定親水公園→東尾根コース)登山(所要時間:約6時間)

      


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