[发明专利]热电转换元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及热电转换元件及其制造方法。

背景技术

能够将热能与电能相互转换的热电转换材料被用于诸如热电发电元件、珀尔帖元件的热电转换元件中。应用了热电转换材料、热电转换元件的热电发电能够直接将热能转换成电力，具有不需要可动部等优点，被用于在体温下工作的手表或偏僻地区用电源、太空用电源等中。

作为热电转换材料已经提出了各种金属材料，例如，有文献报道由氧化铟和钯的化合物构成的薄膜显示出热电转换特性(非专利文献1)。另外，有文献报道通过溅射法在石英基板上将锌锑成膜所得到的薄膜显示出热电转换特性(非专利文献2)。

为了提高热电转换性能，正在尝试探索新的热电转换材料及元件的改良。热电转换性能根据热电转换材料的塞贝克系数、电导率和导热系数而变化，塞贝克系数和电导率越大、导热系数越小则热电转换性能越高。

非专利文献3中报道了以下内容：通过在阳极氧化铝基板上通过闪蒸法将BiSbTe材料成膜，可以得到多孔质状的薄膜；以及该薄膜与在石英基板上用相同金属材料形成的薄膜相比导热系数降低。但是，电导率和塞贝克系数与使用了石英基板的情况相比降低。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1：O.T.Gregory et al.,Thermoelectric power factor of In₂O₃:Pd nanocomposite films,Applied Physics Letters,Vol.99,013107,2011年

非专利文献2：K.Ito et al.,Low Thermal Conductivity and Related Thermoelectric Properties of Zn₄Sb₃and CoSb₃Thin Films,Mat.Res.Soc.Symp.Proc.,Vol.793,2004年,S5.1.1

非专利文献3：M.Kashiwagi et al.,Enhanced figure of merit of a porous thin film of bismuth antimony telluride,Applied Physics Letters,Vol.98,023114,2011年

发明内容

发明要解决的问题

本发明的课题在于提供具备优异的热电转换性能的热电转换元件和该元件的制造方法。

用于解决问题的方案

鉴于上述课题，为了提高热电转换元件的性能，本发明人进行了深入研究。结果发现：若在具有多孔质阳极氧化皮膜的铝基板上将由无机氧化物半导体或高熔点的元素形成的材料成膜而形成热电转换层，则在热电转换层内形成空隙结构，导热系数降低；而且电导率和塞贝克系数也非常优异。本发明是基于该见解而完成的。

即，根据本发明，提供下述技术方案：

<1>一种热电转换元件，其是在基板上层积热电转换层而成的，所述基板具有铝的多孔质阳极氧化皮膜，所述热电转换层含有无机氧化物半导体或熔点为300℃以上的元素作为主要成分且具有空隙结构。

<2>如<1>项所述的热电转换元件，其中，所述无机氧化物半导体含有铟。

<3>如<1>项所述的热电转换元件，其中，所述无机氧化物半导体为选自由In₂O₃、SnO₂、ZnO、SrTiO₃、WO₃、MoO₃、In₂O₃-SnO₂、氟掺杂氧化锡、锑掺杂氧化锡、锑掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、In₂O₃-ZnO和镓掺杂In₂O₃-ZnO组成的组中的物质。

<4>如<1>项述的热电转换元件，其中，所述热电转换层含有熔点为330℃以上的元素作为主要成分。