[发明专利]热电转换材料、热电转换元件及热电转换模块

说明书

本发明的热电转换材料的特征在于，由含有掺杂剂的化合物的烧结体构成，并且针对在所述烧结体的截面中观察到的多个化合物粒子，测量每个化合物粒子的掺杂剂浓度，计算出的所述掺杂剂浓度的标准偏差设为0.15以下。在此，所述化合物优选为选自MgSi系化合物、MnSi系化合物、SiGe系化合物、MgSiSn系化合物、MgSn系化合物中的一种或两种以上。

技术领域

本发明涉及一种热电特性优异的热电转换材料、使用该热电转换材料的热电转换元件及热电转换模块。

本申请主张基于2018年2月20日于日本申请的专利申请2018-028144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、珀尔帖效应的、可相互转换热和电的电子元件。塞贝克效应是将热能转换成电能的效应，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电极的结构。

作为表示这种热电转换元件(热电转换材料)的热电特性的指标，例如使用由以下(1)式表示的功率因数(PF)、或由以下(2)式表示的无因次性能指数(ZT)。另外，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))

在此，作为上述热电转换材料，例如，如专利文献1及非专利文献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。

另外，在专利文献1所示的热电转换材料中，通过烧结调整为规定的组成的原料粉末而制造。

专利文献1：日本特开2013-179322号公报

非专利文献1：J Tani，H Kido，Thermoelectric properties of Sb-dopedMg₂Si semiconductors，Intermetallics 15(2007)1202-1207(J Tani，H Kido，“掺锑的Mg₂Si半导体的热电性能”，《金属间化合物》，第15卷(2007)，1202-1207)

在上述专利文献1及非专利文献1中，规定了添加的掺杂剂浓度，以使上述各种指标成为目标值。

然而，即使为掺杂剂浓度相同的热电转换材料，热电特性有时也会产生偏差。

因此，在使用由热电转换材料构成的热电转换元件的热电转换装置中，有可能无法稳定地发挥所要求的性能。

发明内容

该发明是鉴于前述情况而完成的，其目的在于，提供一种热电特性优异且稳定的热电转换材料、使用该热电转换材料的热电转换元件及热电转换模块。

为了解决上述课题，本发明人等进行了深入研究的结果，获得了如下见解：在由烧结体构成的热电转换材料中，在该烧结体的晶粒(粒子)之间掺杂剂浓度产生偏差，由此，整个热电转换材料的热电特性发生变动。因此，由于晶粒(粒子)间的掺杂剂浓度的偏差情况而导致整个热电转换材料的热电特性降低。