[发明专利]热电转换元件、n型热电转换层及n型热电转换层形成用组合物

说明书

本发明提供一种导电率及热电动势优异且在高热环境下也抑制热电动势的变化的n型热电转换层及具有该n型热电转换层的热电转换元件、n型热电转换层形成用组合物。本发明的热电转换元件具有n型热电转换层及与n型热电转换层电连接的p型热电转换层，n型热电转换层含有碳纳米管与包含以通式(1)表示的重复单元的化合物。通式(1)中，L₁表示2价烃基。n表示2以上的整数。X表示‑O‑、‑CH(OH)‑、‑S‑、‑OC(＝O)O‑、‑C(＝O)‑、‑OC(＝O)‑或或包含酰胺基的2价基团。

技术领域

本发明涉及一种热电转换元件、n型热电转换层及n型热电转换层形成用组合物。

背景技术

能够相互转换热能与电能的热电转换材料用于如通过热进行发电的发电元件和珀耳帖元件的热电转换元件。热电转换元件能够直接将热能转换为电力，无需活动部，例如用于通过体温工作的手表和偏僻地区用电源、航天用电源等。

另外，作为评价热电转换元件的热电转换性能的指标之一，有无量纲性能指数ZT(以下，有时简称为性能指数ZT)。该性能指数ZT以下述式(A)表示，为了提高热电转换性能，重要的是每1K绝对温度的热电动势(以下，有时称为热电动势)S及导电率σ的提高、导热率κ的降低。

性能指数ZT＝S²·σ·T/κ (A)

式(A)中，S(V/K)：每1K绝对温度的热电动势(塞贝克系数)

σ(S/m)：导电率

κ(W/mK)：导热率

T(K)：绝对温度

作为热电转换元件的代表性结构之一，可举出电连接p型热电转换材料与n型热电转换材料的结构，通常，作为n型热电转换材料，已知有镍等无机材料。然而，无机材料存在材料本身的价格较贵或包含有害物质，而且向热电转换元件的加工工序较复杂等问题。

因此，近年来，提出有使用以碳纳米管(之后，还称为“CNT”)为代表的碳材料的技术，例如，非专利文献1中公开有向碳材料添加掺杂剂来提供n型热电转换材料的方式。

以往技术文献

非专利文献

非专利文献1：Scientific Reports 2013,3,3344-1-7.

发明内容

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，要求更加提高热电转换元件的热电转换性能。

通常，制作包含CNT的热电转换层时，通常较多使用分散有CNT的组合物。

因此，本发明人等首先对如非专利文献1中记载的含有CNT与掺杂剂(三苯基膦)的组合物的特性进行了研究，其结果发现原本组合物中的CNT的分散性未必充分。

并且，对使用这种CNT的分散性较差的组合物形成的n型热电转换层的性能进行了研究，其结果发现n型热电转换层的导电率和热电动势并不满足近来所要求的水平，需要进一步改善。

并且，发现以往公知的添加了掺杂剂的n型热电转换层中存在如下问题，即，若放置在加热环境下，则热电动势发生大幅变化。即，发现耐热性较差。

本发明鉴于上述实际情况，其目的在于提供一种导电率及热电动势优异且在高热环境下也抑制热电动势的变化的n型热电转换层及具有该n型热电转换层的热电转换元件。

并且，本发明的目的还在于提供一种能够形成碳纳米管的分散稳定性优异且导电率及热电动势优异、在高热环境下也抑制热电动势的变化的n型热电转换层的n型热电转换层形成用组合物。

用于解决技术课题的手段