フラーレンピラー電極及びその製造方法、並びに太陽電池
【課題】本発明は、高導電性を有するフラーレンピラー電極及びその製造方法、並びに光−電流変換効率の高い太陽電池を提供することを課題とする。
【解決手段】基板１０と、基板１０の一面１０ａに垂直な方向に直立した複数の柱状のフラーレンピラー３０とを備え、フラーレンピラー３０の少なくとも１つは、導電性部分が露出している導電性フラーレンピラー２０であることを特徴とするフラーレンピラー電極１及びその製造方法、並びにフラーレンピラー電極１を備えた太陽電池。
【解決手段】基板１０と、基板１０の一面１０ａに垂直な方向に直立した複数の柱状のフラーレンピラー３０とを備え、フラーレンピラー３０の少なくとも１つは、導電性部分が露出している導電性フラーレンピラー２０であることを特徴とするフラーレンピラー電極１及びその製造方法、並びにフラーレンピラー電極１を備えた太陽電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラーレンピラー電極及びその製造方法、並びに太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、地球上の資源の使用量が少なく、環境に対する負荷が少ないエネルギー機器として注目を浴びている。
太陽電池においては、無機材料を用いたものだけでなく、有機材料を用いたもの（有機太陽電池）も研究開発が活発に行われており、光−電流変換効率を向上させる手法について様々な検討が行われている。光−電流変換効率とは、照射された太陽光のエネルギーのうち、電力に変換された割合を意味する。
有機太陽電池は、一対の電極と、該一対の電極間に配置される導電性層とから概略構成される。そのなかで、導電性層に、導電性ポリマーとフラーレンとが用いられた有機太陽電池がある。フラーレンとしては、電子移動度が約０．１ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１であり、優れた電子受容体であるＣ６０フラーレンが用いられている。
【０００３】
非特許文献１には、ＰＰＶ（ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ））とＣ６０フラーレンとを用いた有機太陽電池に関するものが開示されている。
この有機太陽電池は、Ａｌ電極／Ｃ６０フラーレン薄膜／ＰＰＶ／ＩＴＯガラス基板、という層構成のヘテロ接合型太陽電池であり、約９％の量子効率を達成したと報告されている。
【０００４】
非特許文献２には、フラーレンが導電性層に分散された直列型有機太陽電池に関するものが開示されている。
この直列型有機太陽電池は、ＩＴＯ／（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）／（ＰＣＰＤＴＢＴ：ＰＣＢＭ）／ＴｉＯｘ／（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）／（Ｐ３ＨＴ：ＰＣ７０ＢＭ）／ＴｉＯｘ／Ａｌ、という層構成のヘテロ接合型構造の太陽電池であり、光−電流変換効率は６％と報告されている。該直列型有機太陽電池においては、フラーレンとしてＣ６０誘導体とＣ７０誘導体の両方が用いられ、太陽光の広い波長範囲の利用が試みられている。
前記の該直列型有機太陽電池を構成する材料の略称は以下の通りである。
「ＩＴＯ」は、ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅである。
「ＰＥＤＯＴ」は、ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｌｅｎｅｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）である。
「ＰＳＳ」は、ｐｏｌｙｓｔｙｌｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄである。
「ＰＣＰＤＴＢＴ」は、ｐｏｌｙ［２，６−（４，４−ｂｉｓ−（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）−４Ｈ−ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａ［２，１−ｂ；３，４−ｂ’］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）−ａｌｔ−４，７−（２，１，３−ｂｅｎｚｏｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ）］である。
「ＰＣＢＭ」は、［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１ ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒである。
「Ｐ３ＨＴ」は、ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）である。
「ＰＣ７０ＢＭ」は、［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ７１ ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒである。
【０００５】
非特許文献３には、短い長さのＣ６０フラーレンナノウィスカーを用いた有機太陽電池について初めて報告されている。
この有機太陽電池においては、Ｃ６０フラーレンナノウィスカー（Ｃ６０ナノロッド）がＰ３ＯＴ（ｐｏｌｙ３−ｏｃｔｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）層に分散されている。Ｃ６０フラーレンナノウィスカーは、Ｐ３ＯＴ層内でランダムな方向に配向している。
【０００６】
一方、本発明者らは、ＡＡＯ（Ａｎｏｄｉｃ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｏｘｉｄｅ）膜にＣ６０フラーレンマイクロチューブ（フラーレンピラー）が垂直配向したフラーレンピラー付き基板を初めて開発した（特許文献１、非特許文献４参照）。
このフラーレンピラー付き基板は、該フラーレンピラーが半導体針状結晶であることから、電極を付けることにより太陽電池素子などに利用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−５１７０８号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｊ．Ｊ．Ｍ．Ｈａｌｌｓ，Ｋ．Ｐｉｃｈｌｅｒ，Ｒ．Ｈ．Ｆｒｉｅｎｄ，Ｓ．Ｃ．Ｍｏｒａｔｔｉ ａｎｄ Ａ．Ｂ．Ｈｏｌｍｅｓ，“Ｅｘｃｉｔｏｎ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）／Ｃ６０ ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｃｅｌｌ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６８（１９９６）３１２０．
【非特許文献２】Ｊ．Ｙ．Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．，“Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｔａｎｄｅｍ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ Ａｌｌ−Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”，Ｓｃｉｅｎｃｅ ３１７（２００７）２２２．
【非特許文献３】Ｐｒａｋａｓｈ Ｒ．Ｓｏｍａｎｉ，Ｓａｖｉｔａ Ｐ．Ｓｏｍａｎｉ ａｎｄ Ｍａｓａｙｏｓｈｉ Ｕｍｅｎｏ，“Ｔｏｗａｒｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｔｈｉｃｋ ｆｉｌｍ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ：Ｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｂｕｌｋ ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｔｈｉｃｋ ｆｉｌｍ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ ｕｓｉｎｇ ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｎａｎｏｒｏｄｓ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９１，１７３５０３（２００７）．
【非特許文献４】Ｓｅｕｎｇ Ｉ．Ｃｈａ，Ｋｕｎ’ｉｃｈｉ Ｍｉｙａｚａｗａ ａｎｄ Ｊｅ−Ｄｅｏｋ Ｋｉｍ，“Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ｗｅｌｌ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃ６０ Ｍｉｃｒｏ−ｔｕｂｅ Ｃｒｙｓｔａｌ Ａｒｒａｙ Ｐｒｅｐａｒｅｄ Ｕｓｉｎｇ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ−Ｂａｓｅｄ Ｏｎｅ Ｓｔｅｐ Ｐｒｏｃｅｓｓ”，Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２０（２００８）１６６７−１６６９．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
今後、地球温暖化防止等を背景に太陽電池の需要の増大が見込まれるなか、特に有機太陽電池は、製法が簡便で生産コストを低くでき、着色性や柔軟性などを付与できる等の特長を有することから、次世代太陽電池の一つとして期待されている。
従来、有機太陽電池は、無機材料を用いたものに比べて光−電流変換効率が低い。これに対して、導電性層の導電性をさらに高め、光−電流変換効率をよりいっそう向上させることが必要である。
しかしながら、非特許文献３のフラーレンとしてＣ６０フラーレンナノウィスカーを用いる技術では、太陽電池としての光−電流変換効率は良くない。また、特許文献１と非特許文献４のフラーレンピラー付き基板を用いる技術でも、光−電流変換効率の高い太陽電池を得るのは難しい。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、高導電性を有するフラーレンピラー電極及びその製造方法、並びに光−電流変換効率の高い太陽電池を提供すること、を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、前記のフラーレンピラー付き基板を、電子の集まりやすい集電電極として積極的に利用できれば光−電流変換効率の高い太陽電池を製造できること、を着想した。しかしながら、前記フラーレンピラーは、内部が半導体的な導電性を有するものの、表面は絶縁体化しているため、このままではフラーレンピラー付き基板を電極として用いることは困難であった。
本発明者らは検討により、フラーレンピラー表面に内部の導電性部分を露出させることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、以下の構成を有する。
【００１１】
（１）基板と、該基板の一面に垂直な方向に直立した複数の柱状のフラーレンピラーとを備え、前記フラーレンピラーの少なくとも１つは、導電性部分が露出している導電性フラーレンピラーであることを特徴とするフラーレンピラー電極。
【００１２】
（２）前記導電性部分が、前記導電性フラーレンピラーの先端部周縁上の任意の二点と、基端部周縁上の任意の一点とを結ぶ面として露出していることを特徴とする、（１）記載のフラーレンピラー電極。
（３）前記導電性部分が、前記導電性フラーレンピラーの先端部周縁上の任意の二点と、基端部周縁上の任意の一点とを結ぶ面として２つ以上露出していることを特徴とする、（２）記載のフラーレンピラー電極。
（４）前記基板は厚さ方向に孔部を有し、前記導電性フラーレンピラーの基端部が、該孔部の開口部の縁の一部と接するように配置されていることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれか一項に記載のフラーレンピラー電極。
（５）前記孔部に金属又は合金材料が注入されていることを特徴とする、（４）記載のフラーレンピラー電極。
（６）前記基板は、陽極酸化多孔質アルミナ膜、メンブレンフィルター、及び直線的な貫通孔が形成された多孔質体からなる群より選択される１種以上の材料からなることを特徴とする、（４）又は（５）記載のフラーレンピラー電極。
【００１３】
（７）複数の柱状のフラーレンピラーが基板の一面に垂直な方向に直立したフラーレンピラー付き基板を作製する工程（ｉ）と、前記フラーレンピラーの少なくとも１つに導電性部分を露出させて導電性フラーレンピラーを形成する工程（ｉｉ）とを有することを特徴とするフラーレンピラー電極の製造方法。
【００１４】
（８）前記工程（ｉｉ）において、前記フラーレンピラーの少なくとも１つにイオンビームを照射して前記導電性部分を露出させる操作を行うことを特徴とする、（７）記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
（９）前記工程（ｉｉ）において、前記イオンビームの照射後に前記基板上に残存する前記導電性フラーレンピラーの体積が、該照射によって除去されるフラーレンピラーの体積以上となるように、前記イオンビームの照射を行うことを特徴とする、（８）記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
（１０）前記工程（ｉｉ）において、前記導電性部分が、前記導電性フラーレンピラーの先端部周縁上の任意の二点と、基端部周縁上の任意の一点とを結ぶ面として露出するように、前記イオンビームの照射を行うことを特徴とする、（８）又は（９）記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
（１１）前記基板の厚さ方向に孔部を、前記導電性フラーレンピラーの基端部が該孔部の開口部の縁の一部と接するように形成した後、該孔部に金属又は合金材料を注入する工程（ｉｉｉ）を有することを特徴とする、（７）〜（１０）のいずれか一項に記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
【００１５】
（１２）（１）〜（６）のいずれか一項に記載のフラーレンピラー電極を備えたことを特徴とする太陽電池。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高導電性を有するフラーレンピラー電極及びその製造方法、並びに光−電流変換効率の高い太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のフラーレンピラー電極の第１の実施形態を示す側面図である。
【図２】フラーレンピラーの一実施形態を示し、図２（ａ）は先端部側の平面図、図２（ｂ）はＸ１方向から見た側面図、図２（ｃ）はＹ１方向から見た側面図である。
【図３】導電性フラーレンピラーの一実施形態を示し、図３（ａ）は先端部側の平面図、図３（ｂ）はＸ２方向から見た側面図、図３（ｃ）はＹ２方向から見た側面図である。
【図４】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図４（ａ）は先端部側の平面図、図４（ｂ）はＸ３方向から見た側面図、図４（ｃ）はＹ３方向から見た側面図である。
【図５】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図５（ａ）は先端部側の平面図、図５（ｂ）はＸ４方向から見た側面図、図５（ｃ）はＹ４方向から見た側面図である。
【図６】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図６（ａ）は先端部側の平面図、図６（ｂ）はＸ５方向から見た側面図、図６（ｃ）はＹ５方向から見た側面図である。
【図７】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図７（ａ）は先端部側の平面図、図７（ｂ）はＸ６方向から見た側面図、図７（ｃ）はＹ６方向から見た側面図である。
【図８】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図８（ａ）は先端部側の平面図、図８（ｂ）はＸ７方向から見た側面図、図８（ｃ）はＹ７方向から見た側面図である。
【図９】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図９（ａ）は先端部側の平面図、図９（ｂ）はＸ８方向から見た側面図、図９（ｃ）はＹ８方向から見た側面図である。
【図１０】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図１０（ａ）は先端部側の平面図、図１０（ｂ）はＸ９方向から見た側面図、図１０（ｃ）はＹ９方向から見た側面図である。
【図１１】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図１１（ａ）は先端部側の平面図、図１１（ｂ）はＸ１０方向から見た側面図、図１１（ｃ）はＹ１０方向から見た側面図である。
【図１２】本発明のフラーレンピラー電極の第２の実施形態を示す側面図である。
【図１３】図１３（ａ）は、図１２の一部を拡大した断面図であり、図１３（ｂ）は、図１２におけるフラーレンピラー電極１を右側面方向から見た縦断面図である。
【図１４】図１４（ａ）は、基板とフラーレンピラーとの界面付近を拡大した断面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の一部を拡大した断面図である。
【図１５】フラーレンピラーにイオンビームを照射して導電性部分を露出させる操作の一実施形態を示す図であり、図１５（ａ）はイオンビーム照射前のフラーレンピラーの側面図、図１５（ｂ）はイオンビーム照射中の状態を示す模式図、図１５（ｃ）はイオンビーム照射後のフラーレンピラー（導電性フラーレンピラー）の側面図である。
【図１６】本発明の太陽電池の実施形態例を示す断面図である。
【図１７】ＡＡＯ膜基板上に垂直に配向したＣ６０フラーレンピラー側面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による写真である。
【図１８】ＡＡＯ膜基板上に垂直に配向したＣ６０フラーレンピラーの先端部方向の上方から見たＳＥＭによる写真である。
【図１９】孔部の開口部の縁に直立した導電性フラーレンピラー側面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による写真である。
【図２０】図１９におけるＡＡＯ膜基板と導電性フラーレンピラーとの界面付近のＳＥＭによる写真である。
【図２１】図１９に示す場合よりも、導電性フラーレンピラーにおける導電性部分の露出面積が小さい場合のＳＥＭによる写真である。
【図２２】図２１におけるＡＡＯ膜基板と導電性フラーレンピラーとの界面付近のＳＥＭによる写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜フラーレンピラー電極＞
本発明のフラーレンピラー電極は、基板と、該基板の一面に垂直な方向に直立した複数の柱状のフラーレンピラーとを備える。
図１は、本発明のフラーレンピラー電極の第１の実施形態を示す側面図である。
第１の実施形態であるフラーレンピラー電極１は、基板１０と、基板１０の一面１０ａに垂直な方向に直立した複数の柱状の導電性フラーレンピラー２０及びフラーレンピラー３０とを備えている。
フラーレンピラー電極１では、６本の導電性フラーレンピラー２０と、６本のフラーレンピラー３０とが一面１０ａに直立している。
【００１９】
（基板）
基板１０の材料としては、多孔質体、陽極酸化多孔質アルミナ膜、メンブレンフィルター、ポーラスシリコン等が挙げられる。
なかでも、基板１０は、陽極酸化多孔質アルミナ膜、及びメンブレンフィルターから選択される１種以上の材料からなることが好ましい。これらの材料を選択することにより、基板１０の一面１０ａに、垂直な方向に柱状の導電性フラーレンピラー２０及びフラーレンピラー３０を容易に形成できる。加えて、基板の膜孔に入り込むように、導電性フラーレンピラー２０及びフラーレンピラー３０を形成できるため、これらのフラーレンピラーを基板１０に強固に固定できる。
基板１０の厚さは、充分な強度を確保できる点から、１〜１０００μｍが好ましく、１０〜１００μｍがより好ましい。
【００２０】
（フラーレンピラー）
フラーレンピラーは、垂直配向したフラーレンの針状結晶からなり、その表面は絶縁性であって内部は半導体的導電性を有しているものが挙げられる。
フラーレンピラーの高さは、０．１〜１０００μｍが好ましく、１〜５００μｍがより好ましい。該高さが好ましい下限値以上であると、導電性部分の露出面積が大きくなって導電性がより得られやすくなり、上限値以下であれば倒壊しにくい。
フラーレンピラーの太さは、基端部の径として０．０５〜２００μｍが好ましく、０．１〜１００μｍがより好ましい。フラーレンピラーは、細くなるほど導電性が高まる。
【００２１】
図２は、フラーレンピラーの一実施形態を示し、図２（ａ）は先端部側の平面図、図２（ｂ）はＸ１方向から見た側面図、図２（ｃ）はＹ１方向から見た側面図である。
フラーレンピラー３０は、略六角柱であり、先端部３０ａ側に中空部３０ｈが形成されている。先端部３０ａには、中空部３０ｈが開口している。また、基端部３０ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。フラーレンピラー３０の表面、すなわち、側面３０ｓと先端面３０ｃと中空部３０ｈの周面は絶縁性であり、フラーレンピラー３０の内部は半導体的導電性を有している。
「フラーレンピラーの側面」とは、柱状のフラーレンピラーにおける先端部側の面（先端面）及び基端部側の面、並びに中空部の周面以外の面を意味する（柱状のフラーレンピラーを角柱又は円柱とみなした際の２つの底面以外の外周面とする）。
なお、図２中の符号６０〜６９は六角形の各頂点を示す。
【００２２】
（導電性フラーレンピラー）
本発明のフラーレンピラー電極においては、フラーレンピラーの少なくとも１つが、導電性部分が露出している導電性フラーレンピラーである。すなわち、基板の一面に、１本以上の導電性フラーレンピラーが直立していればよく、基板の一面に直立しているフラーレンピラーの全てが導電性フラーレンピラーであってもよい。
【００２３】
図３は、導電性フラーレンピラーの一実施形態を示し、図３（ａ）は先端部側の平面図、図３（ｂ）はＸ２方向から見た側面図、図３（ｃ）はＹ２方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２０は、図２に示すフラーレンピラー３０の側面３０ｓに、内部の導電性部分が露出したものである。
該導電性部分は、略六角柱の先端部２０ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２０ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２０ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６１と頂点６２との中間位置、点５２は頂点６４と頂点６５との中間位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６６の位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２０は、内側の中空部の周面２０ｈも露出している。面２０ｍ以外の側面２０ｓと先端面２０ｃと周面２０ｈは絶縁性を有している。基端部２０ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００２４】
（作用効果）
導電性フラーレンピラー２０は、その表面に導電性部分が露出していることから、導電性部分が露出せずに表面全体が絶縁性のフラーレンピラー３０に比べて、電子が集まりやすい。このため、本実施形態のフラーレンピラー電極１は、集電電極として作用し得ることにより高導電性を有する。
また、本実施形態のフラーレンピラー電極１は、図３中の二点５１、５２と一点５３とを結ぶことで形成する面２０ｍとして導電性部分が露出していることで、該導電性部分の露出面積が広くなっている。これにより、フラーレンピラー電極１は、導電性が容易に高まり、電極性能がより向上する。
【００２５】
本発明のフラーレンピラー電極は、図１〜３に示した実施形態に限定されず、以下のようなものであってもよい。
導電性フラーレンピラー及びフラーレンピラーの形状は、略六角柱に限定されず、略円柱、楕円柱、四角柱、五角柱、七角柱、八角柱、十角柱、十二角柱等であってもよい。
フラーレンピラーは、中空部を有するものであっても中空部を有しないものであってもよい。
導電性フラーレンピラーにおける導電性部分が露出している面の形状は、曲面であってもよい。また、該導電性部分が露出している面の数は、２つ以上であってもよい。露出している面の数を２つ以上とすることにより、導電性部分の露出面積を広くでき、導電性がより高まる。
【００２６】
図４〜１１は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示す図である。これら実施形態の導電性フラーレンピラーを適宜選択することにより、導電性部分の露出面積、フラーレンピラー形状を制御できる。
図４〜１１に示すいずれの導電性フラーレンピラーも、図２に示すフラーレンピラー３０と同一の実施形態である略六角柱のフラーレンピラーが加工されたものである。
【００２７】
図４は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図４（ａ）は先端部側の平面図、図４（ｂ）はＸ３方向から見た側面図、図４（ｃ）はＹ３方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２１において、導電性部分は、略六角柱の先端部２１ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２１ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２１ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６１の位置、点５２は頂点６５の位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６７の位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２１は、内側の中空部の周面２１ｈも露出している。面２１ｍ以外の側面２１ｓと先端面２１ｃと周面２１ｈは絶縁性を有している。基端部２１ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００２８】
図５は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図５（ａ）は先端部側の平面図、図５（ｂ）はＸ４方向から見た側面図、図５（ｃ）はＹ４方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２２において、導電性部分は、略六角柱の先端部２２ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２２ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２２ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６１と頂点６２との中間位置、点５２は頂点６４と頂点６５との中間位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６７と頂点６８との中間位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２２は、内側の中空部の周面２２ｈも露出している。面２２ｍ以外の側面２２ｓと先端面２２ｃと周面２２ｈは絶縁性を有している。基端部２２ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００２９】
図６は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図６（ａ）は先端部側の平面図、図６（ｂ）はＸ５方向から見た側面図、図６（ｃ）はＹ５方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２３において、導電性部分は、略六角柱の先端部２３ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２３ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２３ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６２の位置、点５２は頂点６５の位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６８の位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２３は、内側の中空部の周面２３ｈも露出している。面２３ｍ以外の側面２３ｓと先端面２３ｃと周面２３ｈは絶縁性を有している。基端部２３ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００３０】
図７は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図７（ａ）は先端部側の平面図、図７（ｂ）はＸ６方向から見た側面図、図７（ｃ）はＹ６方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２４において、導電性部分は、略六角柱の先端部２４ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２４ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２４ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６１の位置、点５２は頂点６５の位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６６の位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２４は、内側の中空部の周面２４ｈも露出している。面２４ｍ以外の側面２４ｓと先端面２４ｃと周面２４ｈは絶縁性を有している。基端部２４ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００３１】
図８は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図８（ａ）は先端部側の平面図、図８（ｂ）はＸ７方向から見た側面図、図８（ｃ）はＹ７方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２５において、導電性部分は、略六角柱の先端部２５ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２５ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２５ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６２と頂点６３との中間位置、点５２は頂点６３と頂点６４との中間位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６６の位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２５は、内側の中空部の周面２５ｈも露出している。面２５ｍ以外の側面２５ｓと先端面２５ｃと周面２５ｈは絶縁性を有している。基端部２５ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００３２】
図９は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図９（ａ）は先端部側の平面図、図９（ｂ）はＸ８方向から見た側面図、図９（ｃ）はＹ８方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２６において、導電性部分は、略六角柱の先端部２６ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２６ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２６ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６２の位置、点５２は頂点６４の位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６６と頂点６７との中間位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２６は、内側の中空部の周面２６ｈも露出している。面２６ｍ以外の側面２６ｓと先端面２６ｃと周面２６ｈは絶縁性を有している。基端部２６ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００３３】
図１０は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図１０（ａ）は先端部側の平面図、図１０（ｂ）はＸ９方向から見た側面図、図１０（ｃ）はＹ９方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２７において、導電性部分は、略六角柱の先端部２７ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２７ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２７ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６１と頂点６２との中間位置、点５２は頂点６４と頂点６５との中間位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６６と頂点６７との中間位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２７は、内側の中空部の周面２７ｈも露出している。面２７ｍ以外の側面２７ｓと先端面２７ｃと周面２７ｈは絶縁性を有している。基端部２７ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００３４】
図１１は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図１１（ａ）は先端部側の平面図、図１１（ｂ）はＸ１０方向から見た側面図、図１１（ｃ）はＹ１０方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２８において、導電性部分は、２つの平坦な面２８ｍ１、２８ｍ２として露出している。
面２８ｍ１は、略六角柱の先端部２８ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２８ｂ周縁上の一点５３ａとを結ぶことで形成する面である。
面２８ｍ２は、略六角柱の先端部２８ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２８ｂ周縁上の一点５３ｂとを結ぶことで形成する面である。
点５１は図２（ａ）における頂点６１と頂点６２との中間位置、点５２は頂点６４と頂点６５との中間位置、点５３ａは図２（ｃ）における頂点６６の位置、点５３ｂは図２（ｃ）における頂点６９の位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２８は、内側の中空部の周面２８ｈも露出している。面２８ｍ１と面２８ｍ２以外の側面２８ｓと周面２８ｈは絶縁性を有している。基端部２８ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
図１１に示す実施形態の導電性フラーレンピラー２８は特に導電性部分の露出面積が広いため、フラーレンピラー電極の導電性がさらに高まる。
【００３５】
本発明のフラーレンピラー電極は、図１２に示す実施形態のものも好ましい。
図１２は、本発明のフラーレンピラー電極の第２の実施形態を示す側面図である。
第２の実施形態であるフラーレンピラー電極１は、基板１０と、基板１０の一面１０ａに垂直な方向に直立した複数の柱状の導電性フラーレンピラー２０及びフラーレンピラー３０とを備えている。図１２に示すフラーレンピラー電極１では、６本の導電性フラーレンピラー２０と、６本のフラーレンピラー３０とが一面１０ａに直立している。基板１０には、厚さ方向に孔部１０ｈが形成されている。
【００３６】
図１３（ａ）は、図１２の一部を拡大した断面図であり、図１３（ｂ）は、図１２におけるフラーレンピラー電極１を右側面方向から見た縦断面図である。
基板１０には、厚さ方向に、一面１０ａと他面１０ｂとを連通する孔部１０ｈが形成されている。基板１０に孔部１０ｈが形成されていることにより、孔部１０ｈに導電性材料を注入して容易に一面１０ａ側と他面１０ｂ側とを導通できる。
孔部１０ｈは、一面１０ａと他面１０ｂとを連通する直線的な貫通孔であることが好ましい。孔部１０ｈの形状としては、四角柱状、円柱状、楕円柱状などが挙げられる。孔部１０ｈの一面１０ａ側の開口部１２の形状は、平面視略四角形状、平面視円形状、平面視楕円形状などであればよい。
開口部１２の開口径は、基端部２０ｂの径（最も長い距離とする。）に対して５０〜１５０％とすることが好ましい。該開口径が基端部２０ｂの径に対して５０％未満の場合には、導電性フラーレンピラー２０との接触が充分でない場合が発生しやすい。１５０％超の場合には、導電性フラーレンピラー２０が倒壊するおそれがある。
【００３７】
第２の実施形態のフラーレンピラー電極１においては、孔部１０ｈに金属又は合金材料が注入されて、金属部１１が形成されている。この金属部１１は、導電性フラーレンピラー２０と、他面１０ｂ側に設けられる金属板とを導通する配線になり得る。
金属部１１を形成する金属、合金材料としては、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ又はこれらを混合したもの等が挙げられる。
図１３（ｂ）では、導電性フラーレンピラー２０は、その基端部２０ｂが、孔部１０ｈの開口部１２の縁１２ａの一部と接するように配置されている。このように導電性フラーレンピラー２０を配置することにより、導電性フラーレンピラー２０と他面１０ｂとが金属部１１を介して導通し得る。
【００３８】
また、本発明のフラーレンピラー電極は、その全体が前記の金属又は合金材料によって被覆されたものでもよい。
【００３９】
＜フラーレンピラー電極の製造方法＞
本発明のフラーレンピラー電極の製造方法は、複数の柱状のフラーレンピラーが基板の一面に垂直な方向に直立したフラーレンピラー付き基板を作製する工程（ｉ）と、前記フラーレンピラーの少なくとも１つに導電性部分を露出させて導電性フラーレンピラーを形成する工程（ｉｉ）とを有する。
【００４０】
［工程（ｉ）］
工程（ｉ）では、複数の柱状のフラーレンピラーが基板の一面に垂直な方向に直立したフラーレンピラー付き基板を作製する。
該フラーレンピラー付き基板は、前述した特許文献１、非特許文献４に記載されている方法に準じて作製することができる。その一例として、基板として用いる表裏貫通型多孔質体の表面に、フラーレン分子を含有した良溶媒を配置し、裏面に前記フラーレンに対する貧溶媒を配置し、この多孔質体の表裏を貫通する孔を通して前記貧溶媒を前記良溶媒側に注入することで、前記孔から良溶媒側に向かって複数の柱状のフラーレンピラーを析出させて成長させることにより作製できる。なお、フラーレンピラーの表面（側面、先端面、中空部の周面）は、大気中の酸素を吸着して絶縁体化している。
【００４１】
図１４（ａ）は、基板とフラーレンピラーとの界面付近を拡大した断面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の一部を拡大した断面図である。
図１４（ａ）では、１本のフラーレンピラー３０が、一面１０ａに対して垂直な方向に直立している。フラーレンピラー３０は、垂直配向した無数のフラーレン針状結晶３０ｘの束から構成されている。
基板１０は、表裏貫通型多孔質体からなり、無数の膜孔１５を有している。基板１０とフラーレンピラー３０との界面付近で、膜孔１５は、一面１０ａに対して略垂直方向に開口している。
図１４（ｂ）では、フラーレンピラー３０を構成するフラーレンが基板１０内部にも浸透し、該多孔質体の骨格の一部又は全部を被覆している。すなわち、フラーレン針状結晶３０ｘは、基板１０内部にまで連続して形成されている。一方、フラーレンピラー３０は、前記界面付近で略垂直方向に開口した膜孔１５に沿うように、連続的に析出して成長し、一面１０ａに直立している。なお、基板１０内部に浸透したフラーレンは、基板１０の他面側に達していてもよい。
【００４２】
［工程（ｉｉ）］
工程（ｉｉ）では、前記フラーレンピラーの少なくとも１つに導電性部分を露出させて導電性フラーレンピラーを形成する。これにより、フラーレンピラー電極が得られる。
フラーレンピラーの表面に導電性部分を露出させる方法としては、イオンビームを照射する方法、フラーレンを溶解する溶媒（トルエン、ベンゼン等）でフラーレンピラーの表面層を溶解除去する方法等が挙げられる。なかでも、操作が簡便でかつ制御が容易であることから、イオンビームを照射する方法が好ましい。
【００４３】
図１５は、フラーレンピラーにイオンビームを照射して導電性部分を露出させる操作の一実施形態を示す図であり、図１５（ａ）はイオンビーム照射前のフラーレンピラーの側面図、図１５（ｂ）はイオンビーム照射中の状態を示す模式図、図１５（ｃ）はイオンビーム照射後のフラーレンピラー（導電性フラーレンピラー）の側面図である。
図１５（ａ）に示すフラーレンピラー３０は、図２に示すフラーレンピラー３０と同一の実施形態のものである。
図１５（ｂ）では、フラーレンピラー３０の先端部３０ａ側から基端部３０ｂ側へイオンビームが照射されている。具体的には、先端部３０ａ周縁上の任意の二点（図２（ａ）における頂点６１と頂点６２との中間位置、頂点６４と頂点６５との中間位置とそれぞれ同じ位置）と、基端部３０ｂ周縁上の任意の一点５３ａ（図２（ｃ）における頂点６６の位置と同じ位置）とを通過するように、すなわち、先端部３０ａ周縁上の任意の該二点と、基端部３０ｂ周縁上の任意の一点５３ａとを結ぶことで形成する面として導電性部分が露出するように、イオンビームが矢印方向に照射されている。
イオンビームの種類としては、ガリウムイオンビーム、アルゴンイオンビーム、アルゴン中性原子ビーム等が挙げられる。
イオンビームの照射は、集束イオンビーム加工装置（ＦＩＢ、日立ＮＢ５０００）等を用いて行うことができる。
図１５（ｃ）では、前記のイオンビーム照射によって、図３に示す導電性フラーレンピラーと同一の実施形態の、側面に導電性部分が平坦な面２０ｍとして露出した導電性フラーレンピラー２０が形成されている。
【００４４】
また、図１５に示す操作においては、イオンビームの照射後に基板上に残存する導電性フラーレンピラー２０の体積が、該照射によって除去されるフラーレンピラー３０ｄの体積以上となるように、前記イオンビームの照射が行われている。
このように、導電性フラーレンピラー２０の体積を制御することにより、電極として利用する上で充分な大きさを確保できる。また、強度も高まる。
【００４５】
（作用効果）
前述したように、フラーレンピラー３０の表面は絶縁性であるが、本発明に係る製造方法によれば、表面に導電性部分が露出した導電性フラーレンピラー２０を形成できる。これにより、フラーレンピラー付き基板を、高導電性を有するものにでき、電子の集まりやすい集電電極として利用可能なフラーレンピラー電極を製造することができる。
また、フラーレンピラー３０の表面に導電性部分を露出させる際、先端部３０ａ周縁上の任意の二点と、基端部３０ｂ周縁上の任意の一点５３ａとを結ぶ面として導電性部分を露出させることにより、導電性部分の露出面積の広いフラーレンピラー電極を容易に製造できる。
【００４６】
本発明のフラーレンピラー電極の製造方法において、フラーレンピラーの表面に導電性部分を露出させる操作は、図１５に示す操作に限定されず、以下のようなものであってもよい。
基板に対して垂直方向にイオンビームを照射する操作により、図４〜６に示す実施形態の導電性フラーレンピラーを形成することができる。
また、基板に対するイオンビームの照射角度、照射位置を変化させることにより、図７〜１０に示す実施形態の導電性フラーレンピラーを形成することができる。
また、図１５（ｂ）において、さらに、先端部３０ａ周縁上の任意の前記二点と、基端部３０ｂ周縁上の任意の一点５３ｂとを通過するように、すなわち、先端部３０ａ周縁上の任意の該二点と、基端部３０ｂ周縁上の任意の一点５３ｂとを結ぶことで形成する面として導電性部分が露出するように、イオンビームを照射する操作により、図１１に示す実施形態の導電性フラーレンピラーを形成することができる。
図３〜１１に示す実施形態の導電性フラーレンピラーにおいて導電性部分が露出した面は、いずれも平坦な面として形成されているが、曲面となるように形成してもよい。加えて、導電性部分が露出した面を、導電性フラーレンピラーの側面に２つ以上形成してもよい。
【００４７】
［工程（ｉｉｉ）］
本発明のフラーレンピラー電極の製造方法は、工程（ｉ）及び工程（ｉｉ）に加えて、前記基板の厚さ方向に孔部を、前記導電性フラーレンピラーの基端部が該孔部の開口部の縁の一部と接するように形成した後、該孔部に金属又は合金材料を注入する工程（ｉｉｉ）を有してもよい。
この工程（ｉｉｉ）の操作を行うことにより、図１２に示す実施形態と同様のフラーレンピラー電極、すなわち、他面１０ｂ側に設けられる金属板と導電性フラーレンピラー２０とを導通する配線の役割を果たす基板１０を備えたフラーレンピラー電極１を製造できる。
基板１０の厚さ方向に孔部１０ｈを形成する方法としては、基板にイオンビームを照射する方法、水酸化ナトリウム溶液等の腐食性溶液を用いて基板の一部を溶解する方法等が挙げられる。なかでも、操作が簡便でかつ制御が容易であることから、イオンビームを照射する方法が好ましい。
なお、前記基板の厚さ方向に孔部を形成する操作は、工程（ｉｉ）におけるフラーレンピラーの表面に導電性部分を露出させる操作と同時に行うこともできる。
孔部１０ｈに金属又は合金材料を注入する方法としては、金属部１１を容易に形成できることから、蒸着法、スパッター法等が挙げられる。
孔部１０ｈは、導電性フラーレンピラー２０の基端部２０ｂが、孔部１０ｈの開口部１２の縁１２ａの一部と接する位置に形成することが好ましい。これにより、導電性フラーレンピラー２０と他面１０ｂとが金属部１１を介して導通し得る。
【００４８】
＜太陽電池＞
本発明の太陽電池は、上記本発明のフラーレンピラー電極を備えたものである。
図１６は、本発明の太陽電池の実施形態例を示す断面図である。
本実施形態の太陽電池１００は、第１の電極４０と第２の電極６０とからなる一対の電極間に、第１の電極４０と隣接するフラーレンピラー電極１と、フラーレンピラー電極１と第２の電極６０とそれぞれ隣接する導電性ポリマー膜５０とから概略構成されている。第１の電極４０と第２の電極６０とは配線７０で接続され、第２の電極６０から第１の電極４０へ電流が流れるようになっている。
【００４９】
（フラーレンピラー電極）
本実施形態の太陽電池１００において、フラーレンピラー電極１は、基板１０と、基板１０の一面１０ａに垂直な方向に直立した複数の柱状の導電性フラーレンピラー２０とから構成されている。導電性フラーレンピラー２０を構成するフラーレン針状結晶は、基板１０内部にまで成長している。この基板１０内部に成長したフラーレン針状結晶は、第１の電極４０にまで達している。すなわち、導電性フラーレンピラー２０と第１の電極４０とは導通し得る状態になっている。
【００５０】
（導電性ポリマー膜）
導電性ポリマー膜５０を構成する材料には、光−電流変換効率が高まりやすいことから、可視光から赤外光領域の光に対して吸光度が高いものを用いることが好ましい。
このような材料としては、ＰＰＶ（ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ））、ＰＥＤＯＴ、ＰＣＰＤＴＢＴ、Ｐ３ＨＴ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ＰＣＰＤＴＢＴ：ＰＣＢＭ、Ｐ３ＨＴ：ＰＣ７０ＢＭ等が好適なものとして挙げられる。
【００５１】
（第１の電極）
第１の電極４０には、第２の電極に用いられる材料に対して仕事関数の低い材料を用いることが好ましい。これにより、光−電流変換効率がより高まりやすくなる。
第１の電極４０に用いられる材料としては、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ｐｔ等が好適なものとして挙げられる。これらの１種以上を用いることにより、基板１０と良好な接合体を容易に形成できる。
【００５２】
（第２の電極）
第２の電極６０には、光の透過率の高い材料が用いられる。
第２の電極６０に用いられる材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）等が好適なものとして挙げられる。これらの材料は、可視光領域の光に対する透過率の高い材料なので、導電性ポリマー膜５０内に光を取り込み易く、光−電流変換効率がより高まりやすい。
なお、第２の電極６０は、Ａｕ等の薄膜を形成して金属電極薄膜からなる透明電極としてもよい。
【００５３】
（太陽電池の製造方法）
本実施形態の太陽電池１００は、たとえば以下のようにして製造される。
まず、基板１０の他面１０ｂに、蒸着法によってＡｌ等の薄膜からなる第１の電極４０を形成する。
次に、フラーレンピラー電極１の一面１０ａ側に、導電性フラーレンピラー２０の全体を被覆するように導電性ポリマー膜５０を積層し、導電性ポリマー膜５０上に第２の電極６０となるＩＴＯ膜等を積層する。
そして、第１の電極４０と第２の電極６０とを配線７０で接続することにより太陽電池１００が製造される。
【００５４】
（作用効果）
本実施形態の太陽電池１００においては、光が第２の電極６０を透過して導電性ポリマー膜５０内に入射することにより、導電性ポリマー膜５０内で電子とホール（正孔）とが生成する。そして、電子は第１の電極４０へ、ホールは第２の電極６０へとそれぞれ移動し、第１の電極４０と第２の電極６０との間で電界を生じる。この光電効果により、第１の電極４０と第２の電極６０とを接続した配線７０に電流を流すことができる。
本実施形態の太陽電池１００は、電子の集電電極となるフラーレンピラー電極１を備えている。太陽電池１００においては、基板１０に垂直な方向に林立した導電性フラーレンピラー２０を有することにより、導電性フラーレンピラー２０と導電性ポリマー膜５０との接触面積を飛躍的に大きくできる、導電性ポリマー膜５０内での光の散乱が生じにくいため、光の拡散を長くできる、及び、導電性ポリマー膜５０の膜厚を厚くできる。加えて、フラーレンピラー電極１は、導電性フラーレンピラー２０の表面に導電性部分が露出していることにより高導電性を有している。
このように、本実施形態の太陽電池１００によれば、光の捕集効率及び導電性に優れることから、光−電流変換効率を高くできる。
【００５５】
たとえば下記の太陽電池（Ｐ）と太陽電池（Ｑ）とを比較すると、波長４００〜８００ｎｍの範囲の光を所定の強度で各太陽電池に１０分間照射した後、光電流値を測定した場合、太陽電池（Ｐ）は、太陽電池（Ｑ）よりも、光電流値が大きく、光−電流変換効率が高いという効果が得られること、が期待される。
太陽電池（Ｐ）：本発明のフラーレンピラー電極を用い、非特許文献３に記載の方法と同様にして製造した有機ヘテロ接合型太陽電池。
太陽電池（Ｑ）：非特許文献３に記載の方法と同様にして作製したランダム配向のフラーレンナノウィスカーを用いた有機太陽電池。
かかる効果が得られる理由は、太陽電池（Ｐ）においてはフラーレンピラーを基板に対して垂直配向成長させて、フラーレンピラーによる導電性ポリマー膜中への光の拡散の妨害が生じない構造であるのに対し、太陽電池（Ｑ）ではフラーレンナノウィスカーのランダムな配向により導電性ポリマー膜中への光の拡散が妨害される可能性があること；太陽電池（Ｐ）ではフラーレンピラーの表面に導電性部分が露出していることにより、電子が集まりやすいこと、加えて、太陽電池（Ｐ）では導電性ポリマーにおける電子・ホールの発生確率が高まっていること、が推測される。
【実施例】
【００５６】
本発明のフラーレンピラー電極及びその製造方法、並びに太陽電池は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。以下に、本発明のフラーレンピラー電極についての具体例を示す。
【００５７】
（実施例：フラーレンピラー電極の製造例）
［工程（ｉ）］
まず、直径２５ｍｍ、孔径２０ｎｍ又は２００ｎｍの市販の陽極酸化多孔質アルミナ膜基板（Ａｎｏｄｉｃ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｏｘｉｄｅ（ＡＡＯ）膜基板；円板状）を用意した（商品名Ａｎｏｄｉｓｃ２５、膜孔径２００ｎｍ又は２０ｎｍ、Ｗｈａｔｍａｎ Ｉｎｃ．）。
次に、ＡＡＯ膜基板上にＣ６０フラーレン飽和トルエン溶液を配置した。そして、このＡＡＯ膜基板の裏側から、Ｃ６０フラーレン飽和トルエン溶液にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）をゆっくりと注入してＣ６０フラーレンを針状に析出させ、Ｃ６０フラーレン分子からなるフラーレンピラーを林立成長させてフラーレンピラー付き基板を作製した。
【００５８】
図１７は、ＡＡＯ膜基板上に垂直に配向したＣ６０フラーレンピラー側面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による写真である。
図１８は、ＡＡＯ膜基板上に垂直に配向したＣ６０フラーレンピラーの先端部方向の上方から見たＳＥＭによる写真である。
図１７、１８では、ＡＡＯ膜基板上に、六角柱状のフラーレンピラーが垂直な方向に林立している。各フラーレンピラーの先端部は開口し、先端部側には中空部が存在している。
【００５９】
［工程（ｉｉ）］
次に、集束イオンビーム加工装置（ＦＩＢ、日立ＮＢ５０００）を用いて、ＡＡＯ膜基板上に垂直配向成長させたフラーレンピラーに対してガリウムイオンビームを照射することによってその側面を削り、内部の半導体的導電性部分を露出させた。
その際、ＡＡＯ膜基板に対してもガリウムイオンビームを照射し、ＡＡＯ膜基板の厚さ方向に略四角柱状の孔部を、ガリウムイオンビーム照射後のフラーレンピラー（導電性フラーレンピラー）の基端部が該孔部の開口部の縁の一部と接するように形成した。
【００６０】
図１９は、孔部の開口部の縁に直立した導電性フラーレンピラー側面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による写真である。この導電性フラーレンピラー２０は、図１０に示す実施形態の導電性フラーレンピラーと同様の形態のものである。
図１９に示すように、導電性フラーレンピラー２０内側の中空部は、ＡＡＯ膜基板１０近くの側では形成されておらず、先端部側で形成されていた。これは、フラーレンピラーはＣ６０フラーレンが固体として析出しながら林立成長して形成されるため、先端部側ほど、溶液中のＣ６０フラーレン濃度が低い状態で析出が起こり、内部まで充填されるほど充分にＣ６０フラーレンが供給されなかったことに起因する、と考えられる。
【００６１】
図２０は、図１９におけるＡＡＯ膜基板と導電性フラーレンピラーとの界面付近のＳＥＭによる写真である。
図２０において、導電性フラーレンピラー２０は、垂直配向した無数のフラーレン針状結晶の束から構成されていることが分かる。また、該フラーレン針状結晶は、ＡＡＯ膜基板１０内部にまで連続して形成されていることも分かる。
【００６２】
図２１は、図１９に示す場合よりも、導電性フラーレンピラーにおける導電性部分の露出面積が小さい場合のＳＥＭによる写真である。この導電性フラーレンピラー２０は、導電性部分が、おおよそ、図２（ａ）における頂点６０と頂点６１との略中点と、頂点６０と頂点６５との略中点と、図２（ｃ）における頂点６０と頂点６６との略中点とを結ぶ面として露出している。
図２２は、図２１におけるＡＡＯ膜基板と導電性フラーレンピラーとの界面付近のＳＥＭによる写真である。
図２２において、ＡＡＯ膜基板１０には、その内部にまでＣ６０フラーレンが浸透していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のフラーレンピラー電極は、高導電性を有し、これを用いて光−電流変換効率の高い太陽電池を提供することができる。本発明のフラーレンピラー電極及びその製造方法は、太陽電池産業、電子デバイス、電子ディスプレイ産業等において利用可能性がある。
【符号の説明】
【００６４】
１ フラーレンピラー電極、１０ 基板、１０ａ 一面、１０ｂ 他面、１１ 金属部、１２ 開口部、１５ 膜孔、２０ 導電性フラーレンピラー、２０ａ 先端部、２０ｂ 基端部、２０ｃ 先端面、３０ フラーレンピラー、４０ 第１の電極、５０ 導電性ポリマー膜、６０ 第２の電極、７０ 配線、１００ 太陽電池
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラーレンピラー電極及びその製造方法、並びに太陽電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池は、地球上の資源の使用量が少なく、環境に対する負荷が少ないエネルギー機器として注目を浴びている。
太陽電池においては、無機材料を用いたものだけでなく、有機材料を用いたもの（有機太陽電池）も研究開発が活発に行われており、光−電流変換効率を向上させる手法について様々な検討が行われている。光−電流変換効率とは、照射された太陽光のエネルギーのうち、電力に変換された割合を意味する。
有機太陽電池は、一対の電極と、該一対の電極間に配置される導電性層とから概略構成される。そのなかで、導電性層に、導電性ポリマーとフラーレンとが用いられた有機太陽電池がある。フラーレンとしては、電子移動度が約０．１ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１であり、優れた電子受容体であるＣ６０フラーレンが用いられている。
【０００３】
非特許文献１には、ＰＰＶ（ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ））とＣ６０フラーレンとを用いた有機太陽電池に関するものが開示されている。
この有機太陽電池は、Ａｌ電極／Ｃ６０フラーレン薄膜／ＰＰＶ／ＩＴＯガラス基板、という層構成のヘテロ接合型太陽電池であり、約９％の量子効率を達成したと報告されている。
【０００４】
非特許文献２には、フラーレンが導電性層に分散された直列型有機太陽電池に関するものが開示されている。
この直列型有機太陽電池は、ＩＴＯ／（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）／（ＰＣＰＤＴＢＴ：ＰＣＢＭ）／ＴｉＯｘ／（ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ）／（Ｐ３ＨＴ：ＰＣ７０ＢＭ）／ＴｉＯｘ／Ａｌ、という層構成のヘテロ接合型構造の太陽電池であり、光−電流変換効率は６％と報告されている。該直列型有機太陽電池においては、フラーレンとしてＣ６０誘導体とＣ７０誘導体の両方が用いられ、太陽光の広い波長範囲の利用が試みられている。
前記の該直列型有機太陽電池を構成する材料の略称は以下の通りである。
「ＩＴＯ」は、ｉｎｄｉｕｍ ｔｉｎ ｏｘｉｄｅである。
「ＰＥＤＯＴ」は、ｐｏｌｙ（３，４−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｌｅｎｅｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）である。
「ＰＳＳ」は、ｐｏｌｙｓｔｙｌｅｎｅ ｓｕｌｆｏｎｉｃ ａｃｉｄである。
「ＰＣＰＤＴＢＴ」は、ｐｏｌｙ［２，６−（４，４−ｂｉｓ−（２−ｅｔｈｙｌｈｅｘｙｌ）−４Ｈ−ｃｙｃｌｏｐｅｎｔａ［２，１−ｂ；３，４−ｂ’］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）−ａｌｔ−４，７−（２，１，３−ｂｅｎｚｏｔｈｉａｄｉａｚｏｌｅ）］である。
「ＰＣＢＭ」は、［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ６１ ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒである。
「Ｐ３ＨＴ」は、ｐｏｌｙ（３−ｈｅｘｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）である。
「ＰＣ７０ＢＭ」は、［６，６］−ｐｈｅｎｙｌ−Ｃ７１ ｂｕｔｙｒｉｃ ａｃｉｄ ｍｅｔｈｙｌ ｅｓｔｅｒである。
【０００５】
非特許文献３には、短い長さのＣ６０フラーレンナノウィスカーを用いた有機太陽電池について初めて報告されている。
この有機太陽電池においては、Ｃ６０フラーレンナノウィスカー（Ｃ６０ナノロッド）がＰ３ＯＴ（ｐｏｌｙ３−ｏｃｔｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）層に分散されている。Ｃ６０フラーレンナノウィスカーは、Ｐ３ＯＴ層内でランダムな方向に配向している。
【０００６】
一方、本発明者らは、ＡＡＯ（Ａｎｏｄｉｃ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｏｘｉｄｅ）膜にＣ６０フラーレンマイクロチューブ（フラーレンピラー）が垂直配向したフラーレンピラー付き基板を初めて開発した（特許文献１、非特許文献４参照）。
このフラーレンピラー付き基板は、該フラーレンピラーが半導体針状結晶であることから、電極を付けることにより太陽電池素子などに利用できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−５１７０８号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】Ｊ．Ｊ．Ｍ．Ｈａｌｌｓ，Ｋ．Ｐｉｃｈｌｅｒ，Ｒ．Ｈ．Ｆｒｉｅｎｄ，Ｓ．Ｃ．Ｍｏｒａｔｔｉ ａｎｄ Ａ．Ｂ．Ｈｏｌｍｅｓ，“Ｅｘｃｉｔｏｎ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ａｎｄ ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ ｉｎ ａ ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ）／Ｃ６０ ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｃｅｌｌ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，６８（１９９６）３１２０．
【非特許文献２】Ｊ．Ｙ．Ｋｉｍ ｅｔ ａｌ．，“Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｔａｎｄｅｍ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｏｌａｒ Ｃｅｌｌｓ Ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ ｂｙ Ａｌｌ−Ｓｏｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”，Ｓｃｉｅｎｃｅ ３１７（２００７）２２２．
【非特許文献３】Ｐｒａｋａｓｈ Ｒ．Ｓｏｍａｎｉ，Ｓａｖｉｔａ Ｐ．Ｓｏｍａｎｉ ａｎｄ Ｍａｓａｙｏｓｈｉ Ｕｍｅｎｏ，“Ｔｏｗａｒｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｔｈｉｃｋ ｆｉｌｍ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌｓ：Ｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｂｕｌｋ ｈｅｔｅｒｏｊｕｎｃｔｉｏｎ ｏｒｇａｎｉｃ ｔｈｉｃｋ ｆｉｌｍ ｓｏｌａｒ ｃｅｌｌ ｕｓｉｎｇ ｆｕｌｌｅｒｅｎｅ ｓｉｎｇｌｅ ｃｒｙｓｔａｌ ｎａｎｏｒｏｄｓ”，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．９１，１７３５０３（２００７）．
【非特許文献４】Ｓｅｕｎｇ Ｉ．Ｃｈａ，Ｋｕｎ’ｉｃｈｉ Ｍｉｙａｚａｗａ ａｎｄ Ｊｅ−Ｄｅｏｋ Ｋｉｍ，“Ｖｅｒｔｉｃａｌｌｙ Ｗｅｌｌ−Ａｌｉｇｎｅｄ Ｃ６０ Ｍｉｃｒｏ−ｔｕｂｅ Ｃｒｙｓｔａｌ Ａｒｒａｙ Ｐｒｅｐａｒｅｄ Ｕｓｉｎｇ Ｓｏｌｕｔｉｏｎ−Ｂａｓｅｄ Ｏｎｅ Ｓｔｅｐ Ｐｒｏｃｅｓｓ”，Ｃｈｅｍ．Ｍａｔｅｒ．２０（２００８）１６６７−１６６９．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
今後、地球温暖化防止等を背景に太陽電池の需要の増大が見込まれるなか、特に有機太陽電池は、製法が簡便で生産コストを低くでき、着色性や柔軟性などを付与できる等の特長を有することから、次世代太陽電池の一つとして期待されている。
従来、有機太陽電池は、無機材料を用いたものに比べて光−電流変換効率が低い。これに対して、導電性層の導電性をさらに高め、光−電流変換効率をよりいっそう向上させることが必要である。
しかしながら、非特許文献３のフラーレンとしてＣ６０フラーレンナノウィスカーを用いる技術では、太陽電池としての光−電流変換効率は良くない。また、特許文献１と非特許文献４のフラーレンピラー付き基板を用いる技術でも、光−電流変換効率の高い太陽電池を得るのは難しい。
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであって、高導電性を有するフラーレンピラー電極及びその製造方法、並びに光−電流変換効率の高い太陽電池を提供すること、を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、前記のフラーレンピラー付き基板を、電子の集まりやすい集電電極として積極的に利用できれば光−電流変換効率の高い太陽電池を製造できること、を着想した。しかしながら、前記フラーレンピラーは、内部が半導体的な導電性を有するものの、表面は絶縁体化しているため、このままではフラーレンピラー付き基板を電極として用いることは困難であった。
本発明者らは検討により、フラーレンピラー表面に内部の導電性部分を露出させることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明は、以下の構成を有する。
【００１１】
（１）基板と、該基板の一面に垂直な方向に直立した複数の柱状のフラーレンピラーとを備え、前記フラーレンピラーの少なくとも１つは、導電性部分が露出している導電性フラーレンピラーであることを特徴とするフラーレンピラー電極。
【００１２】
（２）前記導電性部分が、前記導電性フラーレンピラーの先端部周縁上の任意の二点と、基端部周縁上の任意の一点とを結ぶ面として露出していることを特徴とする、（１）記載のフラーレンピラー電極。
（３）前記導電性部分が、前記導電性フラーレンピラーの先端部周縁上の任意の二点と、基端部周縁上の任意の一点とを結ぶ面として２つ以上露出していることを特徴とする、（２）記載のフラーレンピラー電極。
（４）前記基板は厚さ方向に孔部を有し、前記導電性フラーレンピラーの基端部が、該孔部の開口部の縁の一部と接するように配置されていることを特徴とする、（１）〜（３）のいずれか一項に記載のフラーレンピラー電極。
（５）前記孔部に金属又は合金材料が注入されていることを特徴とする、（４）記載のフラーレンピラー電極。
（６）前記基板は、陽極酸化多孔質アルミナ膜、メンブレンフィルター、及び直線的な貫通孔が形成された多孔質体からなる群より選択される１種以上の材料からなることを特徴とする、（４）又は（５）記載のフラーレンピラー電極。
【００１３】
（７）複数の柱状のフラーレンピラーが基板の一面に垂直な方向に直立したフラーレンピラー付き基板を作製する工程（ｉ）と、前記フラーレンピラーの少なくとも１つに導電性部分を露出させて導電性フラーレンピラーを形成する工程（ｉｉ）とを有することを特徴とするフラーレンピラー電極の製造方法。
【００１４】
（８）前記工程（ｉｉ）において、前記フラーレンピラーの少なくとも１つにイオンビームを照射して前記導電性部分を露出させる操作を行うことを特徴とする、（７）記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
（９）前記工程（ｉｉ）において、前記イオンビームの照射後に前記基板上に残存する前記導電性フラーレンピラーの体積が、該照射によって除去されるフラーレンピラーの体積以上となるように、前記イオンビームの照射を行うことを特徴とする、（８）記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
（１０）前記工程（ｉｉ）において、前記導電性部分が、前記導電性フラーレンピラーの先端部周縁上の任意の二点と、基端部周縁上の任意の一点とを結ぶ面として露出するように、前記イオンビームの照射を行うことを特徴とする、（８）又は（９）記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
（１１）前記基板の厚さ方向に孔部を、前記導電性フラーレンピラーの基端部が該孔部の開口部の縁の一部と接するように形成した後、該孔部に金属又は合金材料を注入する工程（ｉｉｉ）を有することを特徴とする、（７）〜（１０）のいずれか一項に記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
【００１５】
（１２）（１）〜（６）のいずれか一項に記載のフラーレンピラー電極を備えたことを特徴とする太陽電池。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、高導電性を有するフラーレンピラー電極及びその製造方法、並びに光−電流変換効率の高い太陽電池を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明のフラーレンピラー電極の第１の実施形態を示す側面図である。
【図２】フラーレンピラーの一実施形態を示し、図２（ａ）は先端部側の平面図、図２（ｂ）はＸ１方向から見た側面図、図２（ｃ）はＹ１方向から見た側面図である。
【図３】導電性フラーレンピラーの一実施形態を示し、図３（ａ）は先端部側の平面図、図３（ｂ）はＸ２方向から見た側面図、図３（ｃ）はＹ２方向から見た側面図である。
【図４】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図４（ａ）は先端部側の平面図、図４（ｂ）はＸ３方向から見た側面図、図４（ｃ）はＹ３方向から見た側面図である。
【図５】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図５（ａ）は先端部側の平面図、図５（ｂ）はＸ４方向から見た側面図、図５（ｃ）はＹ４方向から見た側面図である。
【図６】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図６（ａ）は先端部側の平面図、図６（ｂ）はＸ５方向から見た側面図、図６（ｃ）はＹ５方向から見た側面図である。
【図７】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図７（ａ）は先端部側の平面図、図７（ｂ）はＸ６方向から見た側面図、図７（ｃ）はＹ６方向から見た側面図である。
【図８】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図８（ａ）は先端部側の平面図、図８（ｂ）はＸ７方向から見た側面図、図８（ｃ）はＹ７方向から見た側面図である。
【図９】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図９（ａ）は先端部側の平面図、図９（ｂ）はＸ８方向から見た側面図、図９（ｃ）はＹ８方向から見た側面図である。
【図１０】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図１０（ａ）は先端部側の平面図、図１０（ｂ）はＸ９方向から見た側面図、図１０（ｃ）はＹ９方向から見た側面図である。
【図１１】導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図１１（ａ）は先端部側の平面図、図１１（ｂ）はＸ１０方向から見た側面図、図１１（ｃ）はＹ１０方向から見た側面図である。
【図１２】本発明のフラーレンピラー電極の第２の実施形態を示す側面図である。
【図１３】図１３（ａ）は、図１２の一部を拡大した断面図であり、図１３（ｂ）は、図１２におけるフラーレンピラー電極１を右側面方向から見た縦断面図である。
【図１４】図１４（ａ）は、基板とフラーレンピラーとの界面付近を拡大した断面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の一部を拡大した断面図である。
【図１５】フラーレンピラーにイオンビームを照射して導電性部分を露出させる操作の一実施形態を示す図であり、図１５（ａ）はイオンビーム照射前のフラーレンピラーの側面図、図１５（ｂ）はイオンビーム照射中の状態を示す模式図、図１５（ｃ）はイオンビーム照射後のフラーレンピラー（導電性フラーレンピラー）の側面図である。
【図１６】本発明の太陽電池の実施形態例を示す断面図である。
【図１７】ＡＡＯ膜基板上に垂直に配向したＣ６０フラーレンピラー側面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による写真である。
【図１８】ＡＡＯ膜基板上に垂直に配向したＣ６０フラーレンピラーの先端部方向の上方から見たＳＥＭによる写真である。
【図１９】孔部の開口部の縁に直立した導電性フラーレンピラー側面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による写真である。
【図２０】図１９におけるＡＡＯ膜基板と導電性フラーレンピラーとの界面付近のＳＥＭによる写真である。
【図２１】図１９に示す場合よりも、導電性フラーレンピラーにおける導電性部分の露出面積が小さい場合のＳＥＭによる写真である。
【図２２】図２１におけるＡＡＯ膜基板と導電性フラーレンピラーとの界面付近のＳＥＭによる写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜フラーレンピラー電極＞
本発明のフラーレンピラー電極は、基板と、該基板の一面に垂直な方向に直立した複数の柱状のフラーレンピラーとを備える。
図１は、本発明のフラーレンピラー電極の第１の実施形態を示す側面図である。
第１の実施形態であるフラーレンピラー電極１は、基板１０と、基板１０の一面１０ａに垂直な方向に直立した複数の柱状の導電性フラーレンピラー２０及びフラーレンピラー３０とを備えている。
フラーレンピラー電極１では、６本の導電性フラーレンピラー２０と、６本のフラーレンピラー３０とが一面１０ａに直立している。
【００１９】
（基板）
基板１０の材料としては、多孔質体、陽極酸化多孔質アルミナ膜、メンブレンフィルター、ポーラスシリコン等が挙げられる。
なかでも、基板１０は、陽極酸化多孔質アルミナ膜、及びメンブレンフィルターから選択される１種以上の材料からなることが好ましい。これらの材料を選択することにより、基板１０の一面１０ａに、垂直な方向に柱状の導電性フラーレンピラー２０及びフラーレンピラー３０を容易に形成できる。加えて、基板の膜孔に入り込むように、導電性フラーレンピラー２０及びフラーレンピラー３０を形成できるため、これらのフラーレンピラーを基板１０に強固に固定できる。
基板１０の厚さは、充分な強度を確保できる点から、１〜１０００μｍが好ましく、１０〜１００μｍがより好ましい。
【００２０】
（フラーレンピラー）
フラーレンピラーは、垂直配向したフラーレンの針状結晶からなり、その表面は絶縁性であって内部は半導体的導電性を有しているものが挙げられる。
フラーレンピラーの高さは、０．１〜１０００μｍが好ましく、１〜５００μｍがより好ましい。該高さが好ましい下限値以上であると、導電性部分の露出面積が大きくなって導電性がより得られやすくなり、上限値以下であれば倒壊しにくい。
フラーレンピラーの太さは、基端部の径として０．０５〜２００μｍが好ましく、０．１〜１００μｍがより好ましい。フラーレンピラーは、細くなるほど導電性が高まる。
【００２１】
図２は、フラーレンピラーの一実施形態を示し、図２（ａ）は先端部側の平面図、図２（ｂ）はＸ１方向から見た側面図、図２（ｃ）はＹ１方向から見た側面図である。
フラーレンピラー３０は、略六角柱であり、先端部３０ａ側に中空部３０ｈが形成されている。先端部３０ａには、中空部３０ｈが開口している。また、基端部３０ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。フラーレンピラー３０の表面、すなわち、側面３０ｓと先端面３０ｃと中空部３０ｈの周面は絶縁性であり、フラーレンピラー３０の内部は半導体的導電性を有している。
「フラーレンピラーの側面」とは、柱状のフラーレンピラーにおける先端部側の面（先端面）及び基端部側の面、並びに中空部の周面以外の面を意味する（柱状のフラーレンピラーを角柱又は円柱とみなした際の２つの底面以外の外周面とする）。
なお、図２中の符号６０〜６９は六角形の各頂点を示す。
【００２２】
（導電性フラーレンピラー）
本発明のフラーレンピラー電極においては、フラーレンピラーの少なくとも１つが、導電性部分が露出している導電性フラーレンピラーである。すなわち、基板の一面に、１本以上の導電性フラーレンピラーが直立していればよく、基板の一面に直立しているフラーレンピラーの全てが導電性フラーレンピラーであってもよい。
【００２３】
図３は、導電性フラーレンピラーの一実施形態を示し、図３（ａ）は先端部側の平面図、図３（ｂ）はＸ２方向から見た側面図、図３（ｃ）はＹ２方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２０は、図２に示すフラーレンピラー３０の側面３０ｓに、内部の導電性部分が露出したものである。
該導電性部分は、略六角柱の先端部２０ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２０ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２０ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６１と頂点６２との中間位置、点５２は頂点６４と頂点６５との中間位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６６の位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２０は、内側の中空部の周面２０ｈも露出している。面２０ｍ以外の側面２０ｓと先端面２０ｃと周面２０ｈは絶縁性を有している。基端部２０ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００２４】
（作用効果）
導電性フラーレンピラー２０は、その表面に導電性部分が露出していることから、導電性部分が露出せずに表面全体が絶縁性のフラーレンピラー３０に比べて、電子が集まりやすい。このため、本実施形態のフラーレンピラー電極１は、集電電極として作用し得ることにより高導電性を有する。
また、本実施形態のフラーレンピラー電極１は、図３中の二点５１、５２と一点５３とを結ぶことで形成する面２０ｍとして導電性部分が露出していることで、該導電性部分の露出面積が広くなっている。これにより、フラーレンピラー電極１は、導電性が容易に高まり、電極性能がより向上する。
【００２５】
本発明のフラーレンピラー電極は、図１〜３に示した実施形態に限定されず、以下のようなものであってもよい。
導電性フラーレンピラー及びフラーレンピラーの形状は、略六角柱に限定されず、略円柱、楕円柱、四角柱、五角柱、七角柱、八角柱、十角柱、十二角柱等であってもよい。
フラーレンピラーは、中空部を有するものであっても中空部を有しないものであってもよい。
導電性フラーレンピラーにおける導電性部分が露出している面の形状は、曲面であってもよい。また、該導電性部分が露出している面の数は、２つ以上であってもよい。露出している面の数を２つ以上とすることにより、導電性部分の露出面積を広くでき、導電性がより高まる。
【００２６】
図４〜１１は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示す図である。これら実施形態の導電性フラーレンピラーを適宜選択することにより、導電性部分の露出面積、フラーレンピラー形状を制御できる。
図４〜１１に示すいずれの導電性フラーレンピラーも、図２に示すフラーレンピラー３０と同一の実施形態である略六角柱のフラーレンピラーが加工されたものである。
【００２７】
図４は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図４（ａ）は先端部側の平面図、図４（ｂ）はＸ３方向から見た側面図、図４（ｃ）はＹ３方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２１において、導電性部分は、略六角柱の先端部２１ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２１ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２１ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６１の位置、点５２は頂点６５の位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６７の位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２１は、内側の中空部の周面２１ｈも露出している。面２１ｍ以外の側面２１ｓと先端面２１ｃと周面２１ｈは絶縁性を有している。基端部２１ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００２８】
図５は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図５（ａ）は先端部側の平面図、図５（ｂ）はＸ４方向から見た側面図、図５（ｃ）はＹ４方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２２において、導電性部分は、略六角柱の先端部２２ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２２ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２２ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６１と頂点６２との中間位置、点５２は頂点６４と頂点６５との中間位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６７と頂点６８との中間位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２２は、内側の中空部の周面２２ｈも露出している。面２２ｍ以外の側面２２ｓと先端面２２ｃと周面２２ｈは絶縁性を有している。基端部２２ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００２９】
図６は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図６（ａ）は先端部側の平面図、図６（ｂ）はＸ５方向から見た側面図、図６（ｃ）はＹ５方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２３において、導電性部分は、略六角柱の先端部２３ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２３ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２３ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６２の位置、点５２は頂点６５の位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６８の位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２３は、内側の中空部の周面２３ｈも露出している。面２３ｍ以外の側面２３ｓと先端面２３ｃと周面２３ｈは絶縁性を有している。基端部２３ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００３０】
図７は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図７（ａ）は先端部側の平面図、図７（ｂ）はＸ６方向から見た側面図、図７（ｃ）はＹ６方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２４において、導電性部分は、略六角柱の先端部２４ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２４ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２４ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６１の位置、点５２は頂点６５の位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６６の位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２４は、内側の中空部の周面２４ｈも露出している。面２４ｍ以外の側面２４ｓと先端面２４ｃと周面２４ｈは絶縁性を有している。基端部２４ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００３１】
図８は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図８（ａ）は先端部側の平面図、図８（ｂ）はＸ７方向から見た側面図、図８（ｃ）はＹ７方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２５において、導電性部分は、略六角柱の先端部２５ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２５ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２５ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６２と頂点６３との中間位置、点５２は頂点６３と頂点６４との中間位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６６の位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２５は、内側の中空部の周面２５ｈも露出している。面２５ｍ以外の側面２５ｓと先端面２５ｃと周面２５ｈは絶縁性を有している。基端部２５ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００３２】
図９は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図９（ａ）は先端部側の平面図、図９（ｂ）はＸ８方向から見た側面図、図９（ｃ）はＹ８方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２６において、導電性部分は、略六角柱の先端部２６ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２６ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２６ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６２の位置、点５２は頂点６４の位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６６と頂点６７との中間位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２６は、内側の中空部の周面２６ｈも露出している。面２６ｍ以外の側面２６ｓと先端面２６ｃと周面２６ｈは絶縁性を有している。基端部２６ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００３３】
図１０は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図１０（ａ）は先端部側の平面図、図１０（ｂ）はＸ９方向から見た側面図、図１０（ｃ）はＹ９方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２７において、導電性部分は、略六角柱の先端部２７ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２７ｂ周縁上の一点５３とを結ぶことで形成する平坦な面２７ｍとして露出している。点５１は図２（ａ）における頂点６１と頂点６２との中間位置、点５２は頂点６４と頂点６５との中間位置、点５３は図２（ｃ）における頂点６６と頂点６７との中間位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２７は、内側の中空部の周面２７ｈも露出している。面２７ｍ以外の側面２７ｓと先端面２７ｃと周面２７ｈは絶縁性を有している。基端部２７ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
【００３４】
図１１は、導電性フラーレンピラーの他の実施形態を示し、図１１（ａ）は先端部側の平面図、図１１（ｂ）はＸ１０方向から見た側面図、図１１（ｃ）はＹ１０方向から見た側面図である。
導電性フラーレンピラー２８において、導電性部分は、２つの平坦な面２８ｍ１、２８ｍ２として露出している。
面２８ｍ１は、略六角柱の先端部２８ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２８ｂ周縁上の一点５３ａとを結ぶことで形成する面である。
面２８ｍ２は、略六角柱の先端部２８ａ周縁上の二点５１、５２と、基端部２８ｂ周縁上の一点５３ｂとを結ぶことで形成する面である。
点５１は図２（ａ）における頂点６１と頂点６２との中間位置、点５２は頂点６４と頂点６５との中間位置、点５３ａは図２（ｃ）における頂点６６の位置、点５３ｂは図２（ｃ）における頂点６９の位置と同じである。
導電性フラーレンピラー２８は、内側の中空部の周面２８ｈも露出している。面２８ｍ１と面２８ｍ２以外の側面２８ｓと周面２８ｈは絶縁性を有している。基端部２８ｂは、基板１０の一面１０ａに強固に固定される。
図１１に示す実施形態の導電性フラーレンピラー２８は特に導電性部分の露出面積が広いため、フラーレンピラー電極の導電性がさらに高まる。
【００３５】
本発明のフラーレンピラー電極は、図１２に示す実施形態のものも好ましい。
図１２は、本発明のフラーレンピラー電極の第２の実施形態を示す側面図である。
第２の実施形態であるフラーレンピラー電極１は、基板１０と、基板１０の一面１０ａに垂直な方向に直立した複数の柱状の導電性フラーレンピラー２０及びフラーレンピラー３０とを備えている。図１２に示すフラーレンピラー電極１では、６本の導電性フラーレンピラー２０と、６本のフラーレンピラー３０とが一面１０ａに直立している。基板１０には、厚さ方向に孔部１０ｈが形成されている。
【００３６】
図１３（ａ）は、図１２の一部を拡大した断面図であり、図１３（ｂ）は、図１２におけるフラーレンピラー電極１を右側面方向から見た縦断面図である。
基板１０には、厚さ方向に、一面１０ａと他面１０ｂとを連通する孔部１０ｈが形成されている。基板１０に孔部１０ｈが形成されていることにより、孔部１０ｈに導電性材料を注入して容易に一面１０ａ側と他面１０ｂ側とを導通できる。
孔部１０ｈは、一面１０ａと他面１０ｂとを連通する直線的な貫通孔であることが好ましい。孔部１０ｈの形状としては、四角柱状、円柱状、楕円柱状などが挙げられる。孔部１０ｈの一面１０ａ側の開口部１２の形状は、平面視略四角形状、平面視円形状、平面視楕円形状などであればよい。
開口部１２の開口径は、基端部２０ｂの径（最も長い距離とする。）に対して５０〜１５０％とすることが好ましい。該開口径が基端部２０ｂの径に対して５０％未満の場合には、導電性フラーレンピラー２０との接触が充分でない場合が発生しやすい。１５０％超の場合には、導電性フラーレンピラー２０が倒壊するおそれがある。
【００３７】
第２の実施形態のフラーレンピラー電極１においては、孔部１０ｈに金属又は合金材料が注入されて、金属部１１が形成されている。この金属部１１は、導電性フラーレンピラー２０と、他面１０ｂ側に設けられる金属板とを導通する配線になり得る。
金属部１１を形成する金属、合金材料としては、Ｐｔ、Ａｌ、Ａｕ又はこれらを混合したもの等が挙げられる。
図１３（ｂ）では、導電性フラーレンピラー２０は、その基端部２０ｂが、孔部１０ｈの開口部１２の縁１２ａの一部と接するように配置されている。このように導電性フラーレンピラー２０を配置することにより、導電性フラーレンピラー２０と他面１０ｂとが金属部１１を介して導通し得る。
【００３８】
また、本発明のフラーレンピラー電極は、その全体が前記の金属又は合金材料によって被覆されたものでもよい。
【００３９】
＜フラーレンピラー電極の製造方法＞
本発明のフラーレンピラー電極の製造方法は、複数の柱状のフラーレンピラーが基板の一面に垂直な方向に直立したフラーレンピラー付き基板を作製する工程（ｉ）と、前記フラーレンピラーの少なくとも１つに導電性部分を露出させて導電性フラーレンピラーを形成する工程（ｉｉ）とを有する。
【００４０】
［工程（ｉ）］
工程（ｉ）では、複数の柱状のフラーレンピラーが基板の一面に垂直な方向に直立したフラーレンピラー付き基板を作製する。
該フラーレンピラー付き基板は、前述した特許文献１、非特許文献４に記載されている方法に準じて作製することができる。その一例として、基板として用いる表裏貫通型多孔質体の表面に、フラーレン分子を含有した良溶媒を配置し、裏面に前記フラーレンに対する貧溶媒を配置し、この多孔質体の表裏を貫通する孔を通して前記貧溶媒を前記良溶媒側に注入することで、前記孔から良溶媒側に向かって複数の柱状のフラーレンピラーを析出させて成長させることにより作製できる。なお、フラーレンピラーの表面（側面、先端面、中空部の周面）は、大気中の酸素を吸着して絶縁体化している。
【００４１】
図１４（ａ）は、基板とフラーレンピラーとの界面付近を拡大した断面図であり、図１４（ｂ）は、図１４（ａ）の一部を拡大した断面図である。
図１４（ａ）では、１本のフラーレンピラー３０が、一面１０ａに対して垂直な方向に直立している。フラーレンピラー３０は、垂直配向した無数のフラーレン針状結晶３０ｘの束から構成されている。
基板１０は、表裏貫通型多孔質体からなり、無数の膜孔１５を有している。基板１０とフラーレンピラー３０との界面付近で、膜孔１５は、一面１０ａに対して略垂直方向に開口している。
図１４（ｂ）では、フラーレンピラー３０を構成するフラーレンが基板１０内部にも浸透し、該多孔質体の骨格の一部又は全部を被覆している。すなわち、フラーレン針状結晶３０ｘは、基板１０内部にまで連続して形成されている。一方、フラーレンピラー３０は、前記界面付近で略垂直方向に開口した膜孔１５に沿うように、連続的に析出して成長し、一面１０ａに直立している。なお、基板１０内部に浸透したフラーレンは、基板１０の他面側に達していてもよい。
【００４２】
［工程（ｉｉ）］
工程（ｉｉ）では、前記フラーレンピラーの少なくとも１つに導電性部分を露出させて導電性フラーレンピラーを形成する。これにより、フラーレンピラー電極が得られる。
フラーレンピラーの表面に導電性部分を露出させる方法としては、イオンビームを照射する方法、フラーレンを溶解する溶媒（トルエン、ベンゼン等）でフラーレンピラーの表面層を溶解除去する方法等が挙げられる。なかでも、操作が簡便でかつ制御が容易であることから、イオンビームを照射する方法が好ましい。
【００４３】
図１５は、フラーレンピラーにイオンビームを照射して導電性部分を露出させる操作の一実施形態を示す図であり、図１５（ａ）はイオンビーム照射前のフラーレンピラーの側面図、図１５（ｂ）はイオンビーム照射中の状態を示す模式図、図１５（ｃ）はイオンビーム照射後のフラーレンピラー（導電性フラーレンピラー）の側面図である。
図１５（ａ）に示すフラーレンピラー３０は、図２に示すフラーレンピラー３０と同一の実施形態のものである。
図１５（ｂ）では、フラーレンピラー３０の先端部３０ａ側から基端部３０ｂ側へイオンビームが照射されている。具体的には、先端部３０ａ周縁上の任意の二点（図２（ａ）における頂点６１と頂点６２との中間位置、頂点６４と頂点６５との中間位置とそれぞれ同じ位置）と、基端部３０ｂ周縁上の任意の一点５３ａ（図２（ｃ）における頂点６６の位置と同じ位置）とを通過するように、すなわち、先端部３０ａ周縁上の任意の該二点と、基端部３０ｂ周縁上の任意の一点５３ａとを結ぶことで形成する面として導電性部分が露出するように、イオンビームが矢印方向に照射されている。
イオンビームの種類としては、ガリウムイオンビーム、アルゴンイオンビーム、アルゴン中性原子ビーム等が挙げられる。
イオンビームの照射は、集束イオンビーム加工装置（ＦＩＢ、日立ＮＢ５０００）等を用いて行うことができる。
図１５（ｃ）では、前記のイオンビーム照射によって、図３に示す導電性フラーレンピラーと同一の実施形態の、側面に導電性部分が平坦な面２０ｍとして露出した導電性フラーレンピラー２０が形成されている。
【００４４】
また、図１５に示す操作においては、イオンビームの照射後に基板上に残存する導電性フラーレンピラー２０の体積が、該照射によって除去されるフラーレンピラー３０ｄの体積以上となるように、前記イオンビームの照射が行われている。
このように、導電性フラーレンピラー２０の体積を制御することにより、電極として利用する上で充分な大きさを確保できる。また、強度も高まる。
【００４５】
（作用効果）
前述したように、フラーレンピラー３０の表面は絶縁性であるが、本発明に係る製造方法によれば、表面に導電性部分が露出した導電性フラーレンピラー２０を形成できる。これにより、フラーレンピラー付き基板を、高導電性を有するものにでき、電子の集まりやすい集電電極として利用可能なフラーレンピラー電極を製造することができる。
また、フラーレンピラー３０の表面に導電性部分を露出させる際、先端部３０ａ周縁上の任意の二点と、基端部３０ｂ周縁上の任意の一点５３ａとを結ぶ面として導電性部分を露出させることにより、導電性部分の露出面積の広いフラーレンピラー電極を容易に製造できる。
【００４６】
本発明のフラーレンピラー電極の製造方法において、フラーレンピラーの表面に導電性部分を露出させる操作は、図１５に示す操作に限定されず、以下のようなものであってもよい。
基板に対して垂直方向にイオンビームを照射する操作により、図４〜６に示す実施形態の導電性フラーレンピラーを形成することができる。
また、基板に対するイオンビームの照射角度、照射位置を変化させることにより、図７〜１０に示す実施形態の導電性フラーレンピラーを形成することができる。
また、図１５（ｂ）において、さらに、先端部３０ａ周縁上の任意の前記二点と、基端部３０ｂ周縁上の任意の一点５３ｂとを通過するように、すなわち、先端部３０ａ周縁上の任意の該二点と、基端部３０ｂ周縁上の任意の一点５３ｂとを結ぶことで形成する面として導電性部分が露出するように、イオンビームを照射する操作により、図１１に示す実施形態の導電性フラーレンピラーを形成することができる。
図３〜１１に示す実施形態の導電性フラーレンピラーにおいて導電性部分が露出した面は、いずれも平坦な面として形成されているが、曲面となるように形成してもよい。加えて、導電性部分が露出した面を、導電性フラーレンピラーの側面に２つ以上形成してもよい。
【００４７】
［工程（ｉｉｉ）］
本発明のフラーレンピラー電極の製造方法は、工程（ｉ）及び工程（ｉｉ）に加えて、前記基板の厚さ方向に孔部を、前記導電性フラーレンピラーの基端部が該孔部の開口部の縁の一部と接するように形成した後、該孔部に金属又は合金材料を注入する工程（ｉｉｉ）を有してもよい。
この工程（ｉｉｉ）の操作を行うことにより、図１２に示す実施形態と同様のフラーレンピラー電極、すなわち、他面１０ｂ側に設けられる金属板と導電性フラーレンピラー２０とを導通する配線の役割を果たす基板１０を備えたフラーレンピラー電極１を製造できる。
基板１０の厚さ方向に孔部１０ｈを形成する方法としては、基板にイオンビームを照射する方法、水酸化ナトリウム溶液等の腐食性溶液を用いて基板の一部を溶解する方法等が挙げられる。なかでも、操作が簡便でかつ制御が容易であることから、イオンビームを照射する方法が好ましい。
なお、前記基板の厚さ方向に孔部を形成する操作は、工程（ｉｉ）におけるフラーレンピラーの表面に導電性部分を露出させる操作と同時に行うこともできる。
孔部１０ｈに金属又は合金材料を注入する方法としては、金属部１１を容易に形成できることから、蒸着法、スパッター法等が挙げられる。
孔部１０ｈは、導電性フラーレンピラー２０の基端部２０ｂが、孔部１０ｈの開口部１２の縁１２ａの一部と接する位置に形成することが好ましい。これにより、導電性フラーレンピラー２０と他面１０ｂとが金属部１１を介して導通し得る。
【００４８】
＜太陽電池＞
本発明の太陽電池は、上記本発明のフラーレンピラー電極を備えたものである。
図１６は、本発明の太陽電池の実施形態例を示す断面図である。
本実施形態の太陽電池１００は、第１の電極４０と第２の電極６０とからなる一対の電極間に、第１の電極４０と隣接するフラーレンピラー電極１と、フラーレンピラー電極１と第２の電極６０とそれぞれ隣接する導電性ポリマー膜５０とから概略構成されている。第１の電極４０と第２の電極６０とは配線７０で接続され、第２の電極６０から第１の電極４０へ電流が流れるようになっている。
【００４９】
（フラーレンピラー電極）
本実施形態の太陽電池１００において、フラーレンピラー電極１は、基板１０と、基板１０の一面１０ａに垂直な方向に直立した複数の柱状の導電性フラーレンピラー２０とから構成されている。導電性フラーレンピラー２０を構成するフラーレン針状結晶は、基板１０内部にまで成長している。この基板１０内部に成長したフラーレン針状結晶は、第１の電極４０にまで達している。すなわち、導電性フラーレンピラー２０と第１の電極４０とは導通し得る状態になっている。
【００５０】
（導電性ポリマー膜）
導電性ポリマー膜５０を構成する材料には、光−電流変換効率が高まりやすいことから、可視光から赤外光領域の光に対して吸光度が高いものを用いることが好ましい。
このような材料としては、ＰＰＶ（ｐｏｌｙ（ｐ−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｖｉｎｙｌｅｎｅ））、ＰＥＤＯＴ、ＰＣＰＤＴＢＴ、Ｐ３ＨＴ、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ＰＣＰＤＴＢＴ：ＰＣＢＭ、Ｐ３ＨＴ：ＰＣ７０ＢＭ等が好適なものとして挙げられる。
【００５１】
（第１の電極）
第１の電極４０には、第２の電極に用いられる材料に対して仕事関数の低い材料を用いることが好ましい。これにより、光−電流変換効率がより高まりやすくなる。
第１の電極４０に用いられる材料としては、Ａｇ、Ｍｇ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｗ、Ｐｔ等が好適なものとして挙げられる。これらの１種以上を用いることにより、基板１０と良好な接合体を容易に形成できる。
【００５２】
（第２の電極）
第２の電極６０には、光の透過率の高い材料が用いられる。
第２の電極６０に用いられる材料としては、ＩＴＯ、ＩＺＯ（ｉｎｄｉｕｍ ｚｉｎｃ ｏｘｉｄｅ）等が好適なものとして挙げられる。これらの材料は、可視光領域の光に対する透過率の高い材料なので、導電性ポリマー膜５０内に光を取り込み易く、光−電流変換効率がより高まりやすい。
なお、第２の電極６０は、Ａｕ等の薄膜を形成して金属電極薄膜からなる透明電極としてもよい。
【００５３】
（太陽電池の製造方法）
本実施形態の太陽電池１００は、たとえば以下のようにして製造される。
まず、基板１０の他面１０ｂに、蒸着法によってＡｌ等の薄膜からなる第１の電極４０を形成する。
次に、フラーレンピラー電極１の一面１０ａ側に、導電性フラーレンピラー２０の全体を被覆するように導電性ポリマー膜５０を積層し、導電性ポリマー膜５０上に第２の電極６０となるＩＴＯ膜等を積層する。
そして、第１の電極４０と第２の電極６０とを配線７０で接続することにより太陽電池１００が製造される。
【００５４】
（作用効果）
本実施形態の太陽電池１００においては、光が第２の電極６０を透過して導電性ポリマー膜５０内に入射することにより、導電性ポリマー膜５０内で電子とホール（正孔）とが生成する。そして、電子は第１の電極４０へ、ホールは第２の電極６０へとそれぞれ移動し、第１の電極４０と第２の電極６０との間で電界を生じる。この光電効果により、第１の電極４０と第２の電極６０とを接続した配線７０に電流を流すことができる。
本実施形態の太陽電池１００は、電子の集電電極となるフラーレンピラー電極１を備えている。太陽電池１００においては、基板１０に垂直な方向に林立した導電性フラーレンピラー２０を有することにより、導電性フラーレンピラー２０と導電性ポリマー膜５０との接触面積を飛躍的に大きくできる、導電性ポリマー膜５０内での光の散乱が生じにくいため、光の拡散を長くできる、及び、導電性ポリマー膜５０の膜厚を厚くできる。加えて、フラーレンピラー電極１は、導電性フラーレンピラー２０の表面に導電性部分が露出していることにより高導電性を有している。
このように、本実施形態の太陽電池１００によれば、光の捕集効率及び導電性に優れることから、光−電流変換効率を高くできる。
【００５５】
たとえば下記の太陽電池（Ｐ）と太陽電池（Ｑ）とを比較すると、波長４００〜８００ｎｍの範囲の光を所定の強度で各太陽電池に１０分間照射した後、光電流値を測定した場合、太陽電池（Ｐ）は、太陽電池（Ｑ）よりも、光電流値が大きく、光−電流変換効率が高いという効果が得られること、が期待される。
太陽電池（Ｐ）：本発明のフラーレンピラー電極を用い、非特許文献３に記載の方法と同様にして製造した有機ヘテロ接合型太陽電池。
太陽電池（Ｑ）：非特許文献３に記載の方法と同様にして作製したランダム配向のフラーレンナノウィスカーを用いた有機太陽電池。
かかる効果が得られる理由は、太陽電池（Ｐ）においてはフラーレンピラーを基板に対して垂直配向成長させて、フラーレンピラーによる導電性ポリマー膜中への光の拡散の妨害が生じない構造であるのに対し、太陽電池（Ｑ）ではフラーレンナノウィスカーのランダムな配向により導電性ポリマー膜中への光の拡散が妨害される可能性があること；太陽電池（Ｐ）ではフラーレンピラーの表面に導電性部分が露出していることにより、電子が集まりやすいこと、加えて、太陽電池（Ｐ）では導電性ポリマーにおける電子・ホールの発生確率が高まっていること、が推測される。
【実施例】
【００５６】
本発明のフラーレンピラー電極及びその製造方法、並びに太陽電池は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で、種々変更して実施することができる。以下に、本発明のフラーレンピラー電極についての具体例を示す。
【００５７】
（実施例：フラーレンピラー電極の製造例）
［工程（ｉ）］
まず、直径２５ｍｍ、孔径２０ｎｍ又は２００ｎｍの市販の陽極酸化多孔質アルミナ膜基板（Ａｎｏｄｉｃ Ａｌｕｍｉｎｕｍ Ｏｘｉｄｅ（ＡＡＯ）膜基板；円板状）を用意した（商品名Ａｎｏｄｉｓｃ２５、膜孔径２００ｎｍ又は２０ｎｍ、Ｗｈａｔｍａｎ Ｉｎｃ．）。
次に、ＡＡＯ膜基板上にＣ６０フラーレン飽和トルエン溶液を配置した。そして、このＡＡＯ膜基板の裏側から、Ｃ６０フラーレン飽和トルエン溶液にイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）をゆっくりと注入してＣ６０フラーレンを針状に析出させ、Ｃ６０フラーレン分子からなるフラーレンピラーを林立成長させてフラーレンピラー付き基板を作製した。
【００５８】
図１７は、ＡＡＯ膜基板上に垂直に配向したＣ６０フラーレンピラー側面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による写真である。
図１８は、ＡＡＯ膜基板上に垂直に配向したＣ６０フラーレンピラーの先端部方向の上方から見たＳＥＭによる写真である。
図１７、１８では、ＡＡＯ膜基板上に、六角柱状のフラーレンピラーが垂直な方向に林立している。各フラーレンピラーの先端部は開口し、先端部側には中空部が存在している。
【００５９】
［工程（ｉｉ）］
次に、集束イオンビーム加工装置（ＦＩＢ、日立ＮＢ５０００）を用いて、ＡＡＯ膜基板上に垂直配向成長させたフラーレンピラーに対してガリウムイオンビームを照射することによってその側面を削り、内部の半導体的導電性部分を露出させた。
その際、ＡＡＯ膜基板に対してもガリウムイオンビームを照射し、ＡＡＯ膜基板の厚さ方向に略四角柱状の孔部を、ガリウムイオンビーム照射後のフラーレンピラー（導電性フラーレンピラー）の基端部が該孔部の開口部の縁の一部と接するように形成した。
【００６０】
図１９は、孔部の開口部の縁に直立した導電性フラーレンピラー側面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）による写真である。この導電性フラーレンピラー２０は、図１０に示す実施形態の導電性フラーレンピラーと同様の形態のものである。
図１９に示すように、導電性フラーレンピラー２０内側の中空部は、ＡＡＯ膜基板１０近くの側では形成されておらず、先端部側で形成されていた。これは、フラーレンピラーはＣ６０フラーレンが固体として析出しながら林立成長して形成されるため、先端部側ほど、溶液中のＣ６０フラーレン濃度が低い状態で析出が起こり、内部まで充填されるほど充分にＣ６０フラーレンが供給されなかったことに起因する、と考えられる。
【００６１】
図２０は、図１９におけるＡＡＯ膜基板と導電性フラーレンピラーとの界面付近のＳＥＭによる写真である。
図２０において、導電性フラーレンピラー２０は、垂直配向した無数のフラーレン針状結晶の束から構成されていることが分かる。また、該フラーレン針状結晶は、ＡＡＯ膜基板１０内部にまで連続して形成されていることも分かる。
【００６２】
図２１は、図１９に示す場合よりも、導電性フラーレンピラーにおける導電性部分の露出面積が小さい場合のＳＥＭによる写真である。この導電性フラーレンピラー２０は、導電性部分が、おおよそ、図２（ａ）における頂点６０と頂点６１との略中点と、頂点６０と頂点６５との略中点と、図２（ｃ）における頂点６０と頂点６６との略中点とを結ぶ面として露出している。
図２２は、図２１におけるＡＡＯ膜基板と導電性フラーレンピラーとの界面付近のＳＥＭによる写真である。
図２２において、ＡＡＯ膜基板１０には、その内部にまでＣ６０フラーレンが浸透していることが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明のフラーレンピラー電極は、高導電性を有し、これを用いて光−電流変換効率の高い太陽電池を提供することができる。本発明のフラーレンピラー電極及びその製造方法は、太陽電池産業、電子デバイス、電子ディスプレイ産業等において利用可能性がある。
【符号の説明】
【００６４】
１ フラーレンピラー電極、１０ 基板、１０ａ 一面、１０ｂ 他面、１１ 金属部、１２ 開口部、１５ 膜孔、２０ 導電性フラーレンピラー、２０ａ 先端部、２０ｂ 基端部、２０ｃ 先端面、３０ フラーレンピラー、４０ 第１の電極、５０ 導電性ポリマー膜、６０ 第２の電極、７０ 配線、１００ 太陽電池
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、該基板の一面に垂直な方向に直立した複数の柱状のフラーレンピラーとを備え、
前記フラーレンピラーの少なくとも１つは、導電性部分が露出している導電性フラーレンピラーであることを特徴とするフラーレンピラー電極。
【請求項２】
前記導電性部分が、前記導電性フラーレンピラーの先端部周縁上の任意の二点と、基端部周縁上の任意の一点とを結ぶ面として露出していることを特徴とする、請求項１記載のフラーレンピラー電極。
【請求項３】
前記導電性部分が、前記導電性フラーレンピラーの先端部周縁上の任意の二点と、基端部周縁上の任意の一点とを結ぶ面として２つ以上露出していることを特徴とする、請求項２記載のフラーレンピラー電極。
【請求項４】
前記基板は厚さ方向に孔部を有し、前記導電性フラーレンピラーの基端部が、該孔部の開口部の縁の一部と接するように配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフラーレンピラー電極。
【請求項５】
前記孔部に金属又は合金材料が注入されていることを特徴とする、請求項４記載のフラーレンピラー電極。
【請求項６】
前記基板は、陽極酸化多孔質アルミナ膜、メンブレンフィルター、及び直線的な貫通孔が形成された多孔質体からなる群より選択される１種以上の材料からなることを特徴とする、請求項４又は請求項５記載のフラーレンピラー電極。
【請求項７】
複数の柱状のフラーレンピラーが基板の一面に垂直な方向に直立したフラーレンピラー付き基板を作製する工程（ｉ）と、
前記フラーレンピラーの少なくとも１つに導電性部分を露出させて導電性フラーレンピラーを形成する工程（ｉｉ）と
を有することを特徴とするフラーレンピラー電極の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｉｉ）において、前記フラーレンピラーの少なくとも１つにイオンビームを照射して前記導電性部分を露出させる操作を行うことを特徴とする、請求項７記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
【請求項９】
前記工程（ｉｉ）において、前記イオンビームの照射後に前記基板上に残存する前記導電性フラーレンピラーの体積が、該照射によって除去されるフラーレンピラーの体積以上となるように、前記イオンビームの照射を行うことを特徴とする、請求項８記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（ｉｉ）において、前記導電性部分が、前記導電性フラーレンピラーの先端部周縁上の任意の二点と、基端部周縁上の任意の一点とを結ぶ面として露出するように、前記イオンビームの照射を行うことを特徴とする、請求項８又は請求項９記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
【請求項１１】
前記基板の厚さ方向に孔部を、前記導電性フラーレンピラーの基端部が該孔部の開口部の縁の一部と接するように形成した後、該孔部に金属又は合金材料を注入する工程（ｉｉｉ）を有することを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか一項に記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のフラーレンピラー電極を備えたことを特徴とする太陽電池。
【請求項１】
基板と、該基板の一面に垂直な方向に直立した複数の柱状のフラーレンピラーとを備え、
前記フラーレンピラーの少なくとも１つは、導電性部分が露出している導電性フラーレンピラーであることを特徴とするフラーレンピラー電極。
【請求項２】
前記導電性部分が、前記導電性フラーレンピラーの先端部周縁上の任意の二点と、基端部周縁上の任意の一点とを結ぶ面として露出していることを特徴とする、請求項１記載のフラーレンピラー電極。
【請求項３】
前記導電性部分が、前記導電性フラーレンピラーの先端部周縁上の任意の二点と、基端部周縁上の任意の一点とを結ぶ面として２つ以上露出していることを特徴とする、請求項２記載のフラーレンピラー電極。
【請求項４】
前記基板は厚さ方向に孔部を有し、前記導電性フラーレンピラーの基端部が、該孔部の開口部の縁の一部と接するように配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のフラーレンピラー電極。
【請求項５】
前記孔部に金属又は合金材料が注入されていることを特徴とする、請求項４記載のフラーレンピラー電極。
【請求項６】
前記基板は、陽極酸化多孔質アルミナ膜、メンブレンフィルター、及び直線的な貫通孔が形成された多孔質体からなる群より選択される１種以上の材料からなることを特徴とする、請求項４又は請求項５記載のフラーレンピラー電極。
【請求項７】
複数の柱状のフラーレンピラーが基板の一面に垂直な方向に直立したフラーレンピラー付き基板を作製する工程（ｉ）と、
前記フラーレンピラーの少なくとも１つに導電性部分を露出させて導電性フラーレンピラーを形成する工程（ｉｉ）と
を有することを特徴とするフラーレンピラー電極の製造方法。
【請求項８】
前記工程（ｉｉ）において、前記フラーレンピラーの少なくとも１つにイオンビームを照射して前記導電性部分を露出させる操作を行うことを特徴とする、請求項７記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
【請求項９】
前記工程（ｉｉ）において、前記イオンビームの照射後に前記基板上に残存する前記導電性フラーレンピラーの体積が、該照射によって除去されるフラーレンピラーの体積以上となるように、前記イオンビームの照射を行うことを特徴とする、請求項８記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
【請求項１０】
前記工程（ｉｉ）において、前記導電性部分が、前記導電性フラーレンピラーの先端部周縁上の任意の二点と、基端部周縁上の任意の一点とを結ぶ面として露出するように、前記イオンビームの照射を行うことを特徴とする、請求項８又は請求項９記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
【請求項１１】
前記基板の厚さ方向に孔部を、前記導電性フラーレンピラーの基端部が該孔部の開口部の縁の一部と接するように形成した後、該孔部に金属又は合金材料を注入する工程（ｉｉｉ）を有することを特徴とする、請求項７〜１０のいずれか一項に記載のフラーレンピラー電極の製造方法。
【請求項１２】
請求項１〜６のいずれか一項に記載のフラーレンピラー電極を備えたことを特徴とする太陽電池。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１３−３８３３１（Ｐ２０１３−３８３３１Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７５０８８（Ｐ２０１１−１７５０８８）
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（３０１０２３２３８）独立行政法人物質・材料研究機構 (1,333)
【出願人】（５０５１５５５２８）公立大学法人横浜市立大学 (101)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１０日（２０１１．８．１０）
【出願人】（３０１０２３２３８）独立行政法人物質・材料研究機構 (1,333)
【出願人】（５０５１５５５２８）公立大学法人横浜市立大学 (101)
【Ｆターム（参考）】
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