价电池编号3-2不同，可通过通孔 52 (和通孔62)内部填充的离子交换膜43的效果来仅使H+选择性地转移。因此，各槽中生 成的产物被分离而检测。更具体地，在还原反应用电解槽46中，检测到4和C0 2，在氧化反 应用电解槽45中，检测到02。
[0231] 另外，在如实施例3那样多个通孔52 (和通孔62)的尺寸（圆当量直径）和配置 构成任意的情况下，也可得到与比较例相比充分高的C02的光还原效率。进而，在实施例3 中，可以得到比实施例2还高的C02的光还原效率。这是因为，在氧化反应用电解槽45的电 解液和还原反应用电解槽46的电解液被电池隔开的情况下，在不具有H+的转移路径（通孔 52和通孔62)的比较例中，C02的光还原反应极低。这意味着，在不具有H+转移路径的光化 学反应电池的情况下，随着电池尺寸的增大，H+的转移变难，得到的光反应效率变低。这样， 通过设置H+的转移路径，在电池大型化时也能得到高的光反应效率。
[0232][第二实施方式的变形例]
[0233] 接着，说明第二实施方式的光化学反应装置的变形例。
[0234] 图22和图23是示出第二实施方式的光化学反应装置的变形例1和变形例2的结 构的剖面图。予以说明，在第二实施方式的光化学反应装置的变形例中，主要说明与上述结 构不同的方面。
[0235] 如图22所示，在第二实施方式的光化学反应装置的变形例1中，通孔52以其圆当 量直径从表面侧（入射面侧）向背面侧逐渐增大的方式形成。即，通孔52具有从氧化 催化剂层19向还原催化剂层20其圆当量直径w2逐渐增大这样的锥形。因此，多接合型太 阳能电池17的表面侧的通孔52的圆当量直径大于背面侧的通孔52的圆当量直径。多接 合型太阳能电池17的背面侧的通孔52的圆当量直径优选为表面侧的通孔52的圆当量直 径的10~90%左右。
[0236] 具有锥形的通孔52可通过在利用ICP-RIE进行蚀刻工序时调整蚀刻气体来形成。 更具体地，通过使用提高了氩比例的氯-氩混合气体作为蚀刻气体，进行各向同性的蚀刻 来形成具有锥形的通孔52。
[0237] 通过使通孔52为锥形，对表面侧至背面侧赋予使折射率的分布呈梯度的GI(渐变 折射率）效果。由此，可以得到抑制光入射时产生的光反射成分的抗反射效果。即，由于更 多的光侵入到多接合型太阳能电池17,因此可以吸收更多的光。与实施例2同样地测定C02 的光还原效率，结果，通过抗光反射效果将实施例2的各种电池中得到的效率提高了 10% 至15%左右。
[0238] 如图23所示，在第二实施方式的光化学反应装置的变形例2中，在通孔52的内面 上形成保护层61。换言之，在通孔52内的基板11、多接合型太阳能电池17、氧化催化剂层 19及还原催化剂层20的侧面上形成保护层61。保护层61可由例如Si02、Ti02、Zr02、Al203 或11?)2等电介质（绝缘体）薄膜构成，另外，保护层61的膜厚例如为30nm左右。
[0239] 在利用ICP-RIE的蚀刻工序之后、除去氧化催化剂层19上的抗蚀剂之前，通过 ALD(原子层沉积）法或CVD(化学气相沉积）法，在通孔52的内面上和抗蚀剂上形成保护 层61。然后，可通过除去抗蚀剂上的保护层61和抗蚀剂而仅在通孔52的内面上形成保护 层61。
[0240] 予以说明，保护层61的形成不限于ALD法和CVD法。在使电池浸渍于含有金属离 子的溶液中后进行热处理的浸渍法也是有效的。
[0241] 通过形成保护层61作为通孔52的侧壁，既可以抑制来自多接合型太阳能电池17 的电子和空穴的泄漏，也可以防止溶液对多接合型太阳能电池17的腐蚀。与实施例2同样 地测定C02的光还原效率，结果，通过防止泄漏，将实施例2的各种电池中得到的效率提高 了 5%至10%左右。
[0242] 〈2-3.第三实施方式〉
[0243] 使用图24至图28,说明第三实施方式的光化学反应装置。第三实施方式是将光化 学反应电池应用于管状配管的例子。由此，可以一边分解C02，一边容易地输送氧化催化剂 层19和还原催化剂层20中生成的化合物，可以用作化学能。下面，详细地说明第三实施方 式。予以说明，在第三实施方式中，省略说明与上述第一光化学反应装置相同的方面，主要 说明不同的方面。
[0244][第三实施方式的结构]
[0245] 首先，说明第三实施方式的光化学反应装置的结构。
[0246] 图24是示出第三实施方式的光化学反应装置的结构的立体图。图25是示出第三 实施方式的光化学反应装置的结构的剖面图。予以说明，在图24中，省略离子转移路径。
[0247] 如图24和图25所示，在第三实施方式的光化学反应装置中，使用配管101作为电 解槽31。该第三实施方式的光化学反应装置具备光化学反应电池、内部含有（内包）光化 学反应电池且具有透光性的管状配管101、和作为离子转移路径形成在基板11、多接合型 太阳能电池17、氧化催化剂层19及还原催化剂层20上的开口部51。在此，"配管"是指用 于引导流体的管或管道系统。
[0248] 光化学反应电池形成为将光照射面侧（氧化催化剂层19侧）作为外侧的圆筒状 (管状）。即，光化学反应电池具有从外侧依次形成有氧化催化剂层19、多接合型太阳能电 池17、基板11及还原催化剂层20的管状结构。通过该管状结构将配管101内沿流通方向 分离成2个。管状的光化学反应电池和管状的配管101的中心轴也可以不共有。换言之， 这些剖面形状也可以不为同心圆状。由此，配管101具备：配置有光化学反应电池的氧化催 化剂层19的外侧的氧化反应用电解槽102和配置有光化学反应电池的还原催化剂层20的 内侧的还原反应用电解槽103。在这些氧化反应用电解槽102和还原反应用电解槽103中， 可以供给各自的电解液。予以说明，可以为使电池结构逆转的结构（从外侧依次形成还原 催化剂层20、多接合型太阳能电池17、基板11及氧化催化剂层19的结构），此时，氧化反应 用电解槽102和还原反应用电解槽103逆转。
[0249] 在氧化反应用电解槽102中，充满含有例如H20的液体作为电解液。在氧化反应 用电解槽102中，H20被氧化催化剂层19氧化而生成02和H+。
[0250] 在还原反应用电解槽103中，充满含有例如C02的液体作为电解液。在还原反应 用电解槽103中，0)2被还原催化剂层20还原而生成碳化合物。
[0251] 开口部51例如以将基板11、多接合型太阳能电池17、氧化催化剂层19及还原催 化剂层20从氧化反应用电解槽102侧贯通至还原反应用电解槽103侧的方式设置。由此， 开口部51连通氧化反应用电解槽102和还原反应用电解槽103。
[0252] 在该开口部51内的一部分填充离子交换膜43,离子交换膜43仅使特定的离子通 过。由此，可以一边在氧化反应用电解槽102和还原反应用电解槽103之间分离电解液，一边仅使特定的离子经由设有离子交换膜43的开口部51转移。在此，离子交换膜43为质子 交换膜，可以使氧化反应用电解槽102中生成的H+转移到还原反应用电解槽103侦k
[0253] 另外，第三实施方式的光化学反应装置由配管101构成。因此，可以通过使氧化反 应用电解槽102中生成的0 2和还原反应用电解槽103中生成的CO等沿配管101的流通方 向流动而容易地输送。由此，在各设施中，可以将分解C02生成的产物用作化学能。
[0254][第三实施方式的变形例]
[0255] 接着，说明第三实施方式的光化学反应装置的变形例。
[0256] 图26是示出第三实施方式的光化学反应装置的结构的变形例的立体图。图27是 示出第三实施方式的光化学反应装置的结构的变形例的剖面图。予以说明，在图26中，省 略离子转移路径。
[0257] 如图26和图27所示，在第三实施方式的光化学反应装置的变形例中，使用配管 101作为电解槽31。该第三实施方式的光化学反应装置的配管101内设置的光化学反应电 池形成为平板状。通过该平板状结构，将配管101沿流通方向分离成2个。即，配管101具 备：配置有光化学反应电池的氧化催化剂层19的例如上部侧的氧化反应用电解槽102和配 置有光化学反应电池的还原催化剂层20的例如下部侧的还原反应用电解槽103。在这些氧 化反应用电解槽102和还原反应用电解槽103中，可供给各自的电解液。
[0258] 在氧化反应用电解槽102中，充满含有例如H20的液体作为电解液。在氧化反应 用电解槽102中，H20被氧化催化剂层19氧化而生成02和H+。
[0259] 在还原反应用电解槽103中，充满含有例如C02的液体作为电解液。在还原反应 用电解槽103中，0)2被还原催化剂层20还原而生成碳化合物。
[0260] 开口部51例如以将基板11、多接合型太阳能电池17、氧化催化剂层19及还原催 化剂层20从氧化反应用电解槽102侧贯通至还原反应用电解槽103侧的方式设置。由此， 开口部51连通氧化反应用电解槽102和还原反应用电解槽103。
[0261] 在该开口部51内的一部分填充离子交换膜43,离子交换膜43仅使特定的离子通 过。由此，可以一边在氧化反应用电解槽102和还原反应用电解槽103之间分离电解液，一 边仅使特定的离子经由设有离子交换膜43的开口部51转移。在此，离子交换膜43为质子 交换膜，可以使氧化反应用电解槽102中生成的H+转移到还原反应用电解槽103侦k
[0262][第三实施方式的效果]
[0263] 根据上述第三实施方式，可得到与第一实施方式相同的效果。
[0264] 进而，在第三实施方式中，将光化学反应电池应用于管状的配管。由此，可以一边 分解C02，一边通过配管结构沿流通方向容易地输送氧化催化剂层19和还原催化剂层20中 生成的化合物。随后，可以将生成的化合物用作化学能。
[0265] 另外，由于使液体流动来输送，因此，生成的气体的气泡不会滞留在电极表面及电 解层表面。由此，可以抑制气泡导致的太阳光散射引起的效率下降及光量分布。
[0266][第三实施方式的应用例]
[0267] 接着，说明第三实施方式的光化学反应装置的应用例。
[0268] 图28是示出第三实施方式的光化学反应装置的应用例的平面图。更具体地，为将 作为第三实施方式的管状配管的光化学反应装置用作系统时的例子。
[0269] 如图28所示，配管结构具备：由上述的外侧的氧化反应用电解槽102和内侧的还 原反应用电解槽103构成的配管101、与这些配管连接的0) 2流路104、H20流路106、CO流 路105及02流路107。
[0270]C02流路104与还原反应用电解槽103的一方连接，CO流路105与还原反应用电 解槽103的另一方连接。另外，H20流路106与氧化反应用电解槽102的一方连接，02流路 107与氧化反应用电解槽102的另一方连接。即，构成配管101的还原反应用电解槽103和 氧化反应用电解槽102在一侧分叉，由此形成0) 2流路104和H20流路106。另外，构成配 管101的还原反应用电解槽103和氧化反应用电解槽102在另一侧分叉，由此形成CO流路 105和02流路107。
[0271]C02从外部流入C02流路104。在C02流路104中，C02可以以气体形式流入，也可 以以含有0)2吸收剂的电解液等形式流入。CO2流路104与还原反应用电解槽103连接（为 一体），因此，光化学反应电池由形成为管状的配管构成，但不限定于此，只要为由可流入作 为气体的C02和含有CO2吸收剂的电解液的配管构成即可。
[0272]H20从外部流入H20流路106。在4〇流路106中，H20可以以气体形式流入，也可 以以液体形式流入。H20流路106与氧化反应用电解槽102连接（为一体），因此，由与具有 透光性的管状配管101同样的配管构成，但不限定于此，只要由可供给气体和液体的H20的 配管构成即可。
[0273]流入的H20从H20流路106流入氧化反应用电解槽102中。随后，H20被氧化催化 剂层19氧化而生成02和H+。另一方面，流入的0)2从CO2流路104流入还原反应用电解槽 103中。随后，0)2被还原催化剂层20还原而生成碳化合物（CO等）。
[0274] CO流路105将还原反应用电解槽103中生成的CO等碳化合物流出到外部。在CO 流路105中，CO可以以气体形式流出，也可以以液体形式流出。另外，CO流路105与还原反 应用电解槽103的另一方连接。因此，光化学反应电池由形成为管状的配管构成，但不限定 于此，只要由可流出作为气体和液体的CO的配管构成即可。
[0275] 02流路107将氧化反应用电解槽102中生成的0 2流出到外部。在02流路107中， 〇2可以以气体形式流出，也可以以液体形式流出。另外，〇 2流路107与氧化反应用电解槽 102的另一方连接。因此，由与具有透光性的管状的配管101同样的配管构成，但不限定于 此，只要由可流出气体和液体的〇 2的配管构成即可。
[0276] 另外，可以在配管101的光射出面侧配置反射板108。反射板108例如为沿着管状 配管101的凹面镜，可以反射光而使光再次入射到配管101内。由此，可以谋求光化学反应 效率的提高。另外，通过以液体充满配管101内，可以改变反射条件。由此，可以通过配管 101和气液界面的反射、折射而使光入射到配管101内，谋求光化学反应效率的提高。
[0277] 这样，通过使用第三实施方式的作为管状配管的光化学反应装置，可以分解从外 部流入的co2，将由此生成的产物分离至还原侧和氧化侧而流出到外部。
[0278] 3?光化学反应系统
[0279] 下面，使用图29至图34,说明本实施方式的光化学反应系统。本实施方式的光化 学反应系统例如可通过图28所示的配管结构来设计。
[0280] 图29是示出本实施方式的光化学反应系统的构成的框图。
[0281] 如图29所示，光化学反应系统具备0)2还原装置110、0) 2产生装置111及0)2吸 收装置112。
[0282] 0)2还原装置110例如为上述的光化学反应装置。CO2还原装置110将含有CO2吸 收剂的电解液流出到〇)2吸收装置112,从C0 2吸收装置112流入含有吸收了C0 2的C0 2吸 收剂的电解液。而且，〇)2还原装置110通过还原C0 2吸收剂吸收的C0 2而生成CO、HC00H、 CH30H或CH4等碳化合物，将这些物质流出到0)2产生装置111。另外，0) 2还原装置110通 过还原C02的同时氧化H20来生成02并将其流出到0)2产生装置111。
[0283] 0)2产生装置111例如为发电厂。0)2产生装置111中流入0) 2还原装置110中生 成的C0、HC00H、CH30H或CH4等碳化合物。接着，C0 2产生装置111通过使CH30H或CH4等碳 燃料燃烧来得到能量，同时生成co2。〇)2产生装置111将产生的co2流出到〇)2吸收装置 112。另外，0)2产生装置111中流入0) 2产生装置111中生成的02。可以通过将该02用作 助燃剂来提高碳燃料的燃烧效率，减少co2的总排出量。
[0284] 0)2吸收装置112例如为CCS(二氧化碳的捕获和储存）。C0 2吸收装置112使用 从〇)2还原装置110流入的C0 2吸收剂，吸收C0 2产生装置111中生成的C0 2。由此，〇)2吸 收装置112收集和贮存C02。接着，0)2吸收装置112将含有吸收了C0 2的C0 2吸收剂的电 解液流出到〇)2还原装置110。
[0285] 这样，根据本实施方式的光化学反应系统，通过0)2产生装置111使碳燃料燃烧得 到能量，同时生成C02，通过0)2吸收装置112吸收生成的C02，通过0)2还原装置110还原分 解co2。接着，将在通过〇)2还原装置110还原分解co2的同时所生成的碳化合物作为碳燃 料再次流出到〇)2产生装置111。由此，可高效地进行co2的分解，同时使用由此生成的产 物能够高效地得到能量。
[0286] 予以说明，作为使碳燃