[发明专利]热电转换材料及其制造方法

说明书

本发明提供一种热电性能及弯曲性优异，且能够以低成本简便地制造的热电转换材料及其制造方法；所述热电转换材料在支撑体上具有由热电半导体组合物形成的薄膜，所述热电半导体组合物含有热电半导体微粒、耐热性树脂及无机离子性化合物；所述制造方法是热电转换材料的制造方法，所述热电转换材料在支撑体上具有由热电半导体组合物形成的薄膜，所述热电半导体组合物含有热电半导体微粒、耐热性树脂及无机离子性化合物，该制造方法包括：将含有热电半导体微粒、耐热性树脂及无机离子性化合物的热电半导体组合物涂布在支撑体上并进行干燥而形成薄膜的工序；进一步对该薄膜进行退火处理的工序。

技术领域

本发明涉及进行热与电的相互能量转换的热电转换材料，特别是涉及使用包含经微粒化的热电半导体、耐热性树脂及无机离子性化合物的热电半导体组合物而提高了热电性能及弯曲性的热电转换材料及其制造方法。

背景技术

近年来，系统简单且能够小型化的热电发电技术作为对由大厦、工厂等使用的化石燃料资源等产生的未利用的废热能进行回收发电的技术而受到关注。然而，热电发电通常发电效率较差，各个企业、研究机构正在积极地进行提高发电效率的研究开发。为了提高发电效率，必须使热电转换材料高效化，为了实现发电效率的提高，希望能开发具有与金属同等的高电导率和与玻璃同等的低热导率的材料。

热电转换特性可以通过热电性能指数Z(Z＝σS²/λ)来评价。其中，S为塞贝克系数，σ为电导率(电阻率的倒数)，λ为热导率。如上所述，由于只要提高热电性能指数Z的值就能提高发电效率，因此，在使发电高效化时，重要的是发现塞贝克系数S和电导率σ大、且热导率λ小的热电转换材料。

如上所述，需要对提高发电效率进行研究，但另一方面，现在制造的热电转换元件的量产性差，发电单元昂贵，因此，为了进一步普及到设置于建筑物墙面等大面积的用途，降低制造成本是必不可缺的。另外，目前所制造的热电转换元件的弯曲性差，期望开发柔性的热电转换元件。

其中，专利文献1中研究了一种热电材料，其是将聚噻吩或其衍生物等有机热电材料和无机热电材料以分散状态形成为一体而得到的；专利文献2中研究了一种由无机热电材料和有机热电材料形成的有机-无机混合热电材料，所述无机热电材料为平均粒径1～100nm、且实质上不存在作为载流子迁移阻碍因素的保护剂的无机粒子。另外，非专利文献1中进行了如下的研究：将作为热电转换材料的碲化铋分散于环氧树脂中，制成组合物，再通过涂布该组合物而成膜，从而制作薄膜型热电转换元件。此外，专利文献3中研究了一种热电转换材料，其具有由包含热电半导体微粒、耐热性树脂及离子液体的热电半导体组合物形成的薄膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-46145号公报

专利文献2：日本特开2012-9462号公报

专利文献3：日本专利第5712340号公报

非专利文献

非专利文献1：D.Madan,Journal of Applied Physics 2011,109,034904.

发明内容

发明要解决的课题

但是，专利文献1、2的热电材料的热电转换特性不足，在形成了热电材料的薄膜后，为了进一步提高热电转换特性而在有机热电材料的分解温度以上的高温下进行加热处理时，存在有机热电材料消失、电导率及弯曲性降低的隐患。

另外，非专利文献1的薄膜型热电转换元件的热电转换特性也不足，由于在粘合剂树脂的分解温度以上的高温下进行加热处理，因此只能获得与仅将碲化铋成膜时相同程度的弯曲性。