[发明专利]热电转换材料、热电转换元件、热电转换模块及热电转换材料的制造方法

说明书

一种由将硅化镁作为主成分的烧结体组成的热电转换材料，在0.5质量％以上且10质量％以下的范围内含有铝氧化物。其特征在于所述铝氧化物偏在于所述硅化镁的晶界。

技术领域

本发明涉及一种由将硅化镁作为主成分的烧结体组成的热电转换材料、热电转换元件、热电转换模块及热电转换材料的制造方法。

本申请主张基于2017年6月29日在日本申请的专利申请2017-127097号及2018年6月26日在日本申请的专利申请2018-121096号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

由热电转换材料组成的热电转换元件是能够进行称为塞贝克效应及珀尔帖效应的、可相互转换热和电力的电子元件。塞贝克效应是将热能量转换成电能的效应，是若在热电转换材料的两端产生温度差，则产生电动势的现象。这种电动势根据热电转换材料的特性而决定。近年来，利用该效应的热电发电的开发正在蓬勃发展。

上述热电转换元件被设为在热电转换材料的一端侧及另一端侧分别形成有电极的结构。

作为表示这种热电转换元件(热电转换材料)的特性的指标，例如使用由以下式(1)表示的功率因数(PF)、或由以下式(2)表示的无因次性能指数(ZT)。在热电转换材料中，由于需要在一面侧与另一面侧维持温度差，因此优选热传导性低。

PF＝S²σ……(1)

其中，S：塞贝克系数(V/K)、σ：导电率(S/m)

ZT＝S²σT/κ……(2)

其中，T＝绝对温度(K)、κ＝导热率(W/(m×K))

作为上述热电转换材料，例如，如专利文献1所示，提出有在硅化镁中添加各种掺杂剂而成的热电转换材料。专利文献1所示的由硅化镁组成的热电转换材料通过烧结调整为规定的组成的原料粉而制造。

专利文献1：日本特开2013-179322号公报

在上述热电转换材料中，针对所述功率因数(PF)或无因次性能指数(ZT)，使用某一温度下的峰值进行评价。然而，在上述热电转换元件中，由于一端保持在高温，并且另一端保持在低温，因此在热电转换材料的内部具有大的热梯度。因此，例如即使在高温侧，功率因数(PF)或无因次性能指数(ZT)高，若在低温侧，功率因数(PF)或无因次性能指数(ZT)低，则热电转换元件整体中的热电转换性能不会变高。因此，需要在较宽的温度范围内具有高功率因数(PF)及高无因次性能指数(ZT)的热电转换材料。

并且，在将硅化镁作为主成分的热电转换材料中，在高温条件下使用时硅化镁的一部分分解而形成镁氧化物，并且变色。并且，若分解进一步进行而进行镁氧化物的形成，则由于硅化镁与镁氧化物的热膨胀系数的差异，导致产生热电转换材料本身破损或热电转换材料从电极剥离的问题。因此，对热电转换材料还要求在高温条件下使用时的耐久性。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于，提供一种热电转换材料、热电转换元件、热电转换模块及该热电转换材料的制造方法，该热电转换材料由将硅化镁作为主成分的烧结体组成，在较宽的温度范围内具有优异的热电转换性能，并且在高温条件下使用时的耐久性优异。

为了解决上述课题，本发明的热电转换材料为由将硅化镁作为主成分的烧结体组成的热电转换材料，其特征在于，在0.5质量％以上且10质量％以下的范围内含有铝氧化物，所述铝氧化物偏在于所述硅化镁的晶界。