[发明专利]新型热电转换材料及其制备方法，以及使用该热电转换材料的热电转换器件

说明书

本申请是申请日为2009年8月31日，申请号为200980108016.1，发明名称为“新型热电转换材料及其制备方法，以及使用该热电转换材料的热电转换器件”的发明专利申请（国际申请号：PCT/KR2009/004883）的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种热电转换材料及其制备方法，以及使用该热电转换材料的热电转换器件。

背景技术

热电转换器件被用于热电发电和热电制冷等。例如，热电发电是一种发电方式，其使用由在热电转换器件中的温度差异导致的温差电动势将热能转换为电能。

热电转换器件的能量转换效率取决于热电转换材料的塞贝克系数、电导率和热导率。更具体地说，热电转换材料的能量转换效率与塞贝克系数的平方和电导率成正比，且与热导率成反比。因此，需要开发出具有高塞贝克系数或高电导率或低热导率的热电转换材料以改进热电转换器件的能量转换效率。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种具有优异热电转换性能的热电转换材料。

本发明的另一目的是提供一种制备所述热电转换材料的方法。

本发明的再一个目的是提供一种使用所述热电转换材料的热电转换器件。

在对热电转换材料进行反复研究后，本发明人成功合成了由以下化学式1表示的化合物半导体。并且，本发明人发现了此化合物可以用作热电转换器件的热电转换材料，并完成了本发明。

<化学式1>

Bi_1-xCu_1-yO_1-zTe

其中0≤x<1，0≤y<1，0≤z<1且x+y+z>0。

在化学式1中，x、y和z分别优选为0≤x≤0.5、0≤y≤0.5和0≤z≤0.5，更分别优选为0≤x≤0.2、0≤y≤0.2和0≤z≤0.2。

本发明还提供了一种通过混合Bi₂O₃、Bi、Cu和Te的各个粉末并烧结该混合材料而制备由以上化学式1表示的所述热电转换材料的方法。

在本发明的制备方法中，烧结温度优选为400~570℃。

有益效果

根据本发明的热电转换材料具有优异的热电转换性能，且由此其可以取代常规热电转换材料或者与常规的热电转换材料一起有效应用于热电转换器件。

附图说明

附图说明了本发明的优选实施方式，并与本发明的详细说明一起用于进一步理解本发明的实质，因此，本发明不应解释为仅限于在附图中所示的内容。

图1是通过比较X射线衍射图与结构模型的理论图谱说明BiCuOTe的Rietveld精修图谱的图。

图2是说明BiCuOTe的晶体结构的图。

图3是说明根据本发明的实施例2、4和6的化合物的X射线衍射图的图。

图4是说明根据本发明的实施例1和2的化合物以及根据对比实施例的化合物的功率因数的图。

图5是说明根据本发明的实施例3~5的化合物以及根据对比实施例的化合物的功率因数的图。

图6是说明根据本发明的实施例1、2和6的化合物以及根据对比实施例的化合物的功率因数的图。

具体实施方式

根据本发明的热电转换材料由以下化学式1表示。

<化学式1>

Bi_1-xCu_1-yO_1-zTe

其中0≤x<1，0≤y<1，0≤z<1且x+y+z>0。

在化学式1中，x、y和z分别优选为0≤x≤0.5、0≤y≤0.5和0≤z≤0.5，更分别优选为0≤x≤0.2、0≤y≤0.2和0≤z≤0.2。

换言之，根据本发明的热电转换材料的特征在于，在BiCuOTe中，Bi、Cu和O中的至少一种是相对缺位的。具体地说，在仅Bi缺位的情况下，在上述化学式1中的x、y和z可以分别为0<x≤0.1、y=0和z=0。在仅Cu缺位的情况下，x、y和z可以分别为x=0、0<y≤0.2和z=0。在Bi和O都缺位的情况下，x、y和z可以分别为0<x≤0.1、y=0和0<z≤0.1。