[发明专利]热电转换层的制造方法及热电转换元件

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电转换层的制造方法及热电转换元件。

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热电发电元件、珀耳帖元件那样的热电转换元件。

应用这种热电转换材料、热电转换元件的热电发电能够将热能直接转换为电力，不需要可动部，而使用于通过体温工作的手表、偏僻地区用电源、宇宙用电源等。

作为包含于这种热电转换元件中的热电转换层的制造方法，通常实施的方式为实施加热烧成处理，并形成热电转换层(专利文献1)。更具体而言，在专利文献1中公开有在制造热电转换层时通过实施加热烧成处理(加热烧结处理)而制造包含孔隙(空隙)的多孔性热电转换层的方法。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利公开平10-041556号公报

发明的概要

发明要解决的技术课题

另一方面，近年来，为了提高使用热电转换元件的设备的性能，要求进一步提高热电转换元件的热电转换性能。

本发明人等实施如专利文献1所记载的加热烧成处理，并制作多孔性热电转换层时，发现了其热电转换层的热电转换性能(性能指数ZT)并未满足近来所要求的水平，而需要进一步改进。

并且，在上述加热烧成处理中加热时间较长，从生产率的方面来看，也未必是能够令人满意的方法。

本发明鉴于上述实际情况，其目的在于提供能够有效地制造热电转换性能优异的热电转换层的热电转换层的制造方法。

用于解决技术课题的手段

本发明人等对上述课题经过深入的研究，发现通过以下结构能够实现上述目的。

(1)一种热电转换层的制造方法，包括如下工序，即实施对包含有机材料及可以热电转换的无机材料的前体层照射光的光烧成处理，形成具有孔隙的热电转换层。

(2)根据(1)所述的热电转换层的制造方法，有机材料包含热塑性树脂。

(3)根据(1)或(2)所述的热电转换层的制造方法，前体层中还包含有光热转换材料。

(4)根据(1)～(3)中任一项所述的热电转换层的制造方法，可以热电转换的无机材料包含热电转换材料，该热电转换材料包含选自Bi、Sb、Ag、Pb、Ge、Cu、Sn、As、Se、Te、Fe、Mn、Co、Si及Zn中的至少一种以上的元素。

(5)根据(1)～(4)中任一项所述的热电转换层的制造方法，可以热电转换的无机材料包含选自由Zn-Sb类热电转换材料、Pb-Te类热电转换材料、Bi-Se类热电转换材料、Ag-Te类热电转换材料及Si-Ge类热电转换材料构成的组的至少一种。

(6)一种热电转换元件，具备通过(1)～(5)中任一项所述的热电转换层的制造方法而制造的热电转换层。

发明效果

根据本发明，能够提供可以有效地制造热电转换性能优异的热电转换层的热电转换层的制造方法。

附图说明

图1是示意地表示本发明的热电转换元件的一例的剖视图。图1中的箭头表示在使用元件时被赋予的温度差的方向。

图2是示意地表示本发明的热电转换元件的一例的剖视图。图2中的箭头表示在使用元件时被赋予的温度差的方向。

图3是示意地表示本发明的热电转换元件的一例(模块)的剖视图。

具体实施方式

以下，对本发明的热电转换层的制造方法的优选的方式进行说明。另外，在本说明书中，用“～”表示的数值范围是指将记载于“～”的前后的数值作为下限值及上限值而包含的范围。

作为本发明的热电转换层的制造方法的一种特征点，可以举出对包含有机材料的前体层进行光烧成处理的一点。若对包含有机材料的前体层照射光而实施烧成处理，则通过由光能的照射而产生的热能，有机材料分解并挥发，热电转换层中的孔隙(空隙)的形成得到促进。其结果，形成热电转换性能优异的热电转换层。尤其，光烧成处理通常通过基于闪光灯等的光照射而在短时间内实施，由于瞬间达到高温条件，因此与加热烧成的情况相比，能够更有效地形成孔隙。并且，在加热烧成的情况下，由于被处理物长时间被暴露于高温下，因此支撑热电转换层的基材因热而容易受到破损和变形，但是在光烧成时短时间内结束处理，因此对基材的影响也少，与基材的种类无关，共用性优异且生产率也优异。并且，热烧成经时有机物分解并产生气体，因此从层产生的气体容易泄漏，且不易形成孔隙。另一方面，在光烧成处理的情况下，在短时间内有机材料分解并气化，因此容易形成孔隙。