[发明专利]热电转换元件及热电转换模块

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电转换元件及使用该热电转换元件的热电转换模块。

背景技术

能够将热能和电能彼此转换的热电转换材料使用于如通过热而发电的发电元件、珀耳帖元件那样的热电转换元件中。

热电转换元件能够将热能直接转换为电力，具有不需要可动部等优点。因此，利用热电转换元件的发电元件设置于例如煅烧炉、工厂的各种设备等排热的部位，从而无需耗费动作成本便能够简单地获得电力。

在这种热电转换元件中，将无机材料用作热电转换材料的热电转换元件已知有如专利文献1中所记载的所谓的π型热电转换元件。

所谓π型热电转换元件具有如下结构，即设置彼此隔开的一对电极，以彼此隔开相同的距离的方式，在一个电极上设置n型热电转换材料，在另一个电极上设置p型热电转换材料，并通过电极而连接两个热电转换材料的上表面而成。

并且，以n型热电转换材料和p型热电转换材料交替配置的方式排列多个热电转换元件，并将热电转换材料的下部的电极串联连接，从而形成热电转换模块。

例如，在专利文献1中提出有热电转换元件(热电转换模块)，其使用氧化物热电转换材料，而不使用上表面连接用电极，并将n型氧化物热电转换材料和p型氧化物热电转换材料进行接合而构成。

该热电转换元件具有如下结构，即在接合的n型氧化物热电转换材料与p型氧化物热电转换材料之间设置玻璃等绝缘材料，在n型氧化物热电转换材料与p型氧化物热电转换材料的接合面，形成两个热电转换材料直接接合的区域和经由玻璃等绝缘材料而接合的区域而成。

另一方面，可以考虑通过将有机材料用作热电转换材料而获得轻量化、具有良好的挠性的热电转换模块。

作为一例，在专利文献2中记载有，在支撑体上依次排列n型热电转换材料(n型半导体元件)、p型热电转换材料(p型半导体元件)及绝缘体而成的热电转换元件中，将有机半导体材料用作热电转换材料，并且通过涂布或印刷而形成n型热电转换材料及p型热电转换材料或绝缘体的热电转换元件(热电转换模块)。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5098589号公报

专利文献2：日本专利公开2010-199276号公报

发明的概要

发明要解决的技术课题

热电转换元件能够仅使用n型热电转换元件及p型热电转换元件中的任一个而进行制作。然而，若考虑发电效率，则如所述π型热电转换元件那样，优选使用n型热电转换元件和p型热电转换元件这两者。

并且，如前述，若考虑轻量化、挠性的赋予等，则热电转换材料优选使用有机材料。

然而，使用有机n型热电转换材料及有机p型热电转换材料的、具有对应于所述π型的结构，并且抑制在电极之间产生泄漏电流的具有良好的发电效率的热电转换元件尚未实现。

本发明的目的在于解决这种现有技术的问题，且提供将以使用无机材料的热电转换元件而被利用的、具有对应于所谓的π型的结构，并且抑制电极之间产生泄漏电流的具有良好的发电效率的热电转换元件，使用基于有机n型热电转换材料的n型热电转换层和基于有机p型热电转换材料的p型热电转换层而实现的热电转换元件、以及使用该热电转换元件的热电转换模块。

用于解决技术课题的手段

为了实现这种目的，本发明的热电转换元件，其特征在于，具有：基板；

一对电极，在基板的表面彼此隔开地形成；

绝缘层，与基板接触，并且覆盖一对电极的彼此对置一侧的端部，并形成于一对电极之间；

热电转换层，由p型热电转换层和n型热电转换层构成，该p型热电转换层覆盖一对电极中的一个电极的至少一部分而形成，且含有有机p型热电转换材料，该n型热电转换层覆盖一对电极中的另一个电极的至少一部分而形成，且含有有机n型热电转换材料，

并且，p型热电转换层及n型热电转换层具有被绝缘层隔开的隔开区域和在绝缘层的上部彼此接合的接触区域。

在这种本发明的热电转换元件中，优选绝缘层的导热率为1W/(m·K)以下。

并且，优选基板由有机材料形成。

并且，优选绝缘层的上表面呈圆弧状。

并且，优选绝缘层与热电转换层的厚度之比满足“绝缘层/热电转换层＝0.3～0.9”。

并且，优选在p型热电转换层及n型热电转换层上，具有与两个热电转换层接触的连接用电极。

并且，优选p型热电转换层及n型热电转换层含有碳纳米管及粘合剂。