[发明专利]热电转换材料及使用其的热电转换模块以及其制造方法

说明书

技术领域

实施方式涉及热电转换材料及使用其的热电转换模块以及热电转换材料的制造方法。

背景技术

近年来，由于对地球环境问题的意识的提高，因此，对无氟冷却设备即利用了珀耳帖效应(Peltier effect)的热电冷却元件的关注提高。另外，为了减少二氧化碳排放量，对提供使用了未利用废热能的发电系统的、利用了塞贝克效应(Seebeck effect)的热电发电元件的关注提高。

热电转换材料的性能指数Z由下述式(1)表示。Z＝α²/(ρκ)···(1)在此，α为热电转换材料的塞贝克系数，ρ为热电转换材料的电阻率，κ为热电转换材料的导热率。Z具有温度的倒数因次，若该性能指数Z乘以绝对温度T，则成为无因次的值。该ZT值称为无因次性能指数，具有越高的ZT值的热电转换材料，热电转换效率越大。如从上述式(1)可知，热电转换材料中要求更高的塞贝克系数、更低的电阻率、更低的导热率。

以往的热电材转换材料，一直以来使用PbTe合金，但Pb(铅)对人体是有害的。另一方面，作为高温可使用且完全不含有或尽可能减少有害物质的热电转换材料之一，具有MgAgAs型晶相的热电半导体(half-Heusler)化合物备受瞩目。热电半导体化合物通过具备特开2007-173799号公报(专利文献1)中规定的组成，认为提高一定的ZT值。

另外，国际公开WO2006/067986号小册子(专利文献2)中公开有， 用于产生具有MgAgAs型晶相的热电半导体化合物的特性的模块结构。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：特开2007-173799号公报

专利文献2：国际公开WO2006/067986号小册子

发明内容

发明所要解决的课题

如专利文献2确认了，通过将热电转换材料(热电半导体化合物)和电极板利用活性金属钎焊材料接合，提高热电模块的可靠性。但是，如专利文献2[0054][0055]所记载，记载了热电模块可用于垃圾焚烧炉的排热利用发电系统、各种烧却炉、加热炉、熔融炉、汽车发动机、火力发电设备的锅炉等各种各样的设备。

也有如下设备，通过设置热电模块的设备，在长期间设置的状态下使用。因此，要求长期可靠性更高的热电转换材料及热电转换模块的开发。

本发明是为了应对这样的问题而研发的，其目的在于，提供提高耐热性且具有长期可靠性的热电转换材料及使用其的热电转换模块以及热电转换材料的制造方法。

用于解决课题的手段

根据实施方式，提供热电转换材料，其由下述组成式(1)表示，且包含具有MgAgAs型晶体结构的多晶体。在多晶体的至少一面设有绝缘被膜。

通式：(A_a1Ti_b1)_xD_yX_100-x-y 组成式(1)

(所述组成式(1)中，0.2≤a1≤0.7，0.3≤b1≤0.8，a1+b1＝1，30≤x≤35，30≤y≤35。A为Zr、Hf的至少一种以上的元素，D为选自由Ni、Co及Fe构成的组的至少一种以上的元素，X为Sn及Sb的至少一种以上的元素)。

另外，优选多晶体的电极接合面以外设有绝缘被膜。另外，多晶体的绝缘被膜形成面的表面粗糙度Ra优选为0.2μm以上。另外，绝缘被膜的主成分优选包含金属氧化物。另外，绝缘被膜的主成分优选包含选自氧化硅、氧化铁及氧化铬的至少一种以上。另外，绝缘被膜的平均厚度优选为3μm以上。另外，优选多晶体的电极接合面形成有金属膜。

另外，实施方式提供热电转换模块，其特征在于，使用了实施方式的热电转换材料。

另外，实施方式提供热电转换材料的制造方法，其特征在于，具备：制备由下述组成式(1)表示且包含具有MgAgAs型晶体结构的多晶体的热电转换材料的工序；以及在热电转换材料的至少一面形成绝缘被膜的工序。

通式：(A_a1Ti_b1)_xD_yX_100-x-y 组成式(1)

(上述组成式(1)中，0.2≤a1≤0.7，0.3≤b1≤0.8，a1+b1＝1，30≤x≤35，30≤y≤35。A为Zr、Hf的至少一种以上的元素，D为选自由Ni、Co及Fe构成的组的至少一种以上的元素，X为Sn及Sb的至少一种以上的元素)。