[发明专利]热电材料

说明书

技术领域

本公开涉及热电转换技术，并且更具体地，涉及具有优异热电转换性能的热电转换材料及其制造方法。

本申请要求2013年9月9日在大韩民国提交的韩国专利申请第10-2013-0107927号、2014年7月21日在大韩民国提交的韩国专利申请第10-2014-0091973号以及2014年9月4日在大韩民国提交的韩国专利申请第10-2014-0117862号的优先权，其公开内容通过引用并入本文中。

背景技术

化合物半导体为由至少两种类型的元素而不是一种类型的元素(例如硅或锗)构成并且用作半导体的化合物。已经开发出了各种类型的化合物半导体并且这些化合物半导体目前正用于各种工业领域。通常，化合物半导体可以用于利用佩尔捷效应(Peltier Effect)的热电转换元件、利用光电转换效应的发光装置(例如发光二极管或激光二极管)和燃料电池等。

特别地，热电转换元件用于热电转换发电或热电转换冷却应用，并且通常包括以串联的方式电连接并且以并联的方式热连接的N型热电半导体和P型热电半导体。热电转换发电是通过利用借助于在热电转换元件中产生温差而产生的热电动势使热能转换成电能而发电的方法。此外，热电转换冷却是通过利用当直流电流流过热电转换元件的两端时在热电转换元件两端之间产生温差的效应使电能转换成热能而产生冷却的方法。

热电转换元件的热电转换效率一般取决于热电转换材料的性能指标值或ZT。在此，ZT可以根据塞贝克系数(Seebeck coefficient)、电导率和热导率来确定，并且随着ZT值增大，热电转换材料的性能更好。

现在已经提出并开发了许多可用于热电转换元件的热电材料，并且其中，提出了将Cu_xSe(x≤2)作为Cu-Se基热电材料并且正在开发这种材料。这是因为Cu_xSe(x≤2)已为人所知。

特别地，最近报道了在Cu_xSe(1.98≤x≤2)中实现了较低的热导率和高ZT值。典型地，Lidong Chen组报道了Cu₂Se在727℃下呈现ZT＝1.5(Nature Materials，11，(2012)，422-425)。此外，MIT的Gang Chen组报道了在x＝1.96(Cu₂Se_1.02)和x＝1.98(Cu₂Se_1.01)(x小于2)的情况下的高ZT值(Nano Energy(2012)1，472-478)。

然而，参见这两个结果，在600℃至727℃下观察到相当好的ZT值，但发现在低于或等于600℃的温度下ZT值非常低。虽然热电材料在高温下具有高ZT值，但是如果该热电材料在低温下具有低ZT值，那么这样的热电材料不是优选的，特别是，不适于用于发电的热电材料。即使这样的热电材料被应用于高温热源，该材料的某个区域也会由于该材料本身的温度梯度而经受比期望的温度低许多的温度。因此，需要开发如下热电材料：该热电材料由于在低于或等于600℃(例如100℃至600℃)的温度范围中以及在高于600℃的温度范围中具有高ZT值而能够在宽温度范围内保持高ZT值。

发明内容

技术问题

因此，设计本公开以解决上述问题，并且因此，本公开涉及提供一种在宽温度范围内具有高热电转换性能的热电材料及其制造方法。

根据下面的详细描述可以理解本公开的这些和其他目的及优点，并且根据本公开的示例性实施方案，本公开的目的和优点将变得更加明显。此外，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求中所示的措施及其组合来实现。

技术方案

为了实现上述目的，根据本公开的热电材料包含：包含Cu和Se的基质；和含Cu颗粒。

优选地，含Cu颗粒可以为诱发纳米点(INDOT)。

此外，优选地，含Cu颗粒可以包括Cu颗粒和Cu₂O颗粒中至少之一。

此外，优选地，所述基质可以包括多个晶粒，并且含Cu颗粒可以布置在所述基质中的晶粒边界处。

此外，优选地，至少一些含Cu颗粒可以相互聚集。

此外，优选地，所述基质可以由化学式Cu_xSe表示，其中x为正有理数。

此外，优选地，所述基质可以包括Cu₂Se。