JPS60126878A - 熱発電素子の製造方法 - Google Patents
熱発電素子の製造方法Info
- Publication number
- JPS60126878A JPS60126878A JP58234702A JP23470283A JPS60126878A JP S60126878 A JPS60126878 A JP S60126878A JP 58234702 A JP58234702 A JP 58234702A JP 23470283 A JP23470283 A JP 23470283A JP S60126878 A JPS60126878 A JP S60126878A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- flame spraying
- substrate
- film
- type
- plasma
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N10/00—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects
- H10N10/01—Manufacture or treatment
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
この発明は、アモルファス系合金による薄膜を用いた熱
発電素子の製造方法に関する。
発電素子の製造方法に関する。
［発明の背景技術およびその問題点］
熱発電素子は、第１および第２の熱発電材料によってＰ
Ｎ接合部を形成することによって構成されている。この
ような熱発電素子を構成する熱発電材料としては、種々
のものが存在するものであるが、例えばクラスターイオ
ンビーム法によって作成したアモルファス（Ｆｅ −８
ｉ−０）系薄膜が、巨大なゼーベック係数を持つ材料で
あることが見出され、この材料による薄膜を熱発電素子
を構成するために利用することが考えられている。
Ｎ接合部を形成することによって構成されている。この
ような熱発電素子を構成する熱発電材料としては、種々
のものが存在するものであるが、例えばクラスターイオ
ンビーム法によって作成したアモルファス（Ｆｅ −８
ｉ−０）系薄膜が、巨大なゼーベック係数を持つ材料で
あることが見出され、この材料による薄膜を熱発電素子
を構成するために利用することが考えられている。
しかし、この材料は上記のように薄膜にして使用するも
のであるため、その形状が限定される状、態にあるもの
であり、また大きな電力を取り出すことができないとい
う問題が存在するものである。
のであるため、その形状が限定される状、態にあるもの
であり、また大きな電力を取り出すことができないとい
う問題が存在するものである。
［発明の目的］
この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、上記
アモルファス系薄膜を効果的に利用して構成し、任意形
状状態で、かつ充分に大きな電力が得られるようにする
熱発電素子の製造方法を提供しようとするものである。
アモルファス系薄膜を効果的に利用して構成し、任意形
状状態で、かつ充分に大きな電力が得られるようにする
熱発電素子の製造方法を提供しようとするものである。
［発明の概要］
すなわち、この発明に係る製造方法にあっては、プラズ
マ溶射法を利用して溶射材料を基板上で急速に冷却する
ことによって、ゼーベック係数の大きいアモルファス系
の充分な膜厚の溶射膜を形成してＰＮ接合が構成される
ようにするものである。
マ溶射法を利用して溶射材料を基板上で急速に冷却する
ことによって、ゼーベック係数の大きいアモルファス系
の充分な膜厚の溶射膜を形成してＰＮ接合が構成される
ようにするものである。
［発明の実施例］
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。
第１図は熱発電素子の製造手段の構成を示すもので、ま
ずこの発電素子を形成するための基板１１としては、電
気的絶縁性を有するステアタイト製のセラミック基板が
用いられる。このセラミック基板１１は、冷却板１２上
に取り付は設定されるもので、この冷却板１２は特に図
示してないが冷却水あるいは液体窒素によって低温に冷
却設定されているものである。そして、この冷却板１２
に対して固定設定したセラミック基板１１の面に垂直状
態で対向して、基板１１から１５０ｍｍの距離を設定す
る状態で、プラズマ溶射膜１３を設置する。
ずこの発電素子を形成するための基板１１としては、電
気的絶縁性を有するステアタイト製のセラミック基板が
用いられる。このセラミック基板１１は、冷却板１２上
に取り付は設定されるもので、この冷却板１２は特に図
示してないが冷却水あるいは液体窒素によって低温に冷
却設定されているものである。そして、この冷却板１２
に対して固定設定したセラミック基板１１の面に垂直状
態で対向して、基板１１から１５０ｍｍの距離を設定す
る状態で、プラズマ溶射膜１３を設置する。
このように設定されるプラズマ溶射膜１３に対しては、
矢印１４で示すようにプラズマガスとしてのアルゴンＡ
ｒガスを供給するもので、この溶射膜１３のガス噴出口
に近接する位置には、溶射材料容器１５の開口部を設定
する。この材料容器１５中には、鉄Ｆｅと一酸化硅素Ｓ
ｉＯとの混合物からなる溶射材料１６が充填設定される
もので、この溶射材料１６は矢印１７で示すアルゴンで
なるキャリアガスによって、上記溶射膜１３の噴射口に
発生するプラズマトーチ１８の中に供給する。すなわち
、上記プラズマトーチ１８内に供給された溶射材料は、
この１へ一チ１８の中で反応、溶融し、上記冷ＦＡ設定
された状態にある基板１１の面上に吹き付けられる状態
となる。
矢印１４で示すようにプラズマガスとしてのアルゴンＡ
ｒガスを供給するもので、この溶射膜１３のガス噴出口
に近接する位置には、溶射材料容器１５の開口部を設定
する。この材料容器１５中には、鉄Ｆｅと一酸化硅素Ｓ
ｉＯとの混合物からなる溶射材料１６が充填設定される
もので、この溶射材料１６は矢印１７で示すアルゴンで
なるキャリアガスによって、上記溶射膜１３の噴射口に
発生するプラズマトーチ１８の中に供給する。すなわち
、上記プラズマトーチ１８内に供給された溶射材料は、
この１へ一チ１８の中で反応、溶融し、上記冷ＦＡ設定
された状態にある基板１１の面上に吹き付けられる状態
となる。
すなわち、この溶融された溶射材料は、セラミック基板
１１上で急速に冷却され、非晶質のＰ型１”ｅ （Ｓｉ
Ｏ）２ （１）第１の溶射膜１９力例エバｏ。
１１上で急速に冷却され、非晶質のＰ型１”ｅ （Ｓｉ
Ｏ）２ （１）第１の溶射膜１９力例エバｏ。
３１１１Ｉ１１の厚さで形成されるようになる。
次に、上記のようにして第１の溶射１１１９が形成され
た状態で、上記同様に構成される溶射容器１５に対して
ＦｅＳ＋２からなる溶射材料を充填設定し、また溶射膜
１３に対してプラズマガスとしてアルゴンと酸素の１０
：１の混合ガスを供給して、上記と同様にして基板１１
面に対して溶射する。そして、基板１１の面上にＮ型の
Ｆｅ Ｓｉ ２０４の厚さ０．３＋ｎ＋ｎの第２の溶剤
膜２ｏを形成する。この場合、Ｐ型の第１の溶射膜１９
の一端部分と、Ｎ型の第２の溶剤膜２０の一端部分が重
なるように、上記溶射時のマスクが設定されているもの
で、この第１および第２の溶射膜１９および２０に重な
り合う部分によって、ＰＮ接合２１が上記溶射動作時に
同時に形成されるようになるものである。
た状態で、上記同様に構成される溶射容器１５に対して
ＦｅＳ＋２からなる溶射材料を充填設定し、また溶射膜
１３に対してプラズマガスとしてアルゴンと酸素の１０
：１の混合ガスを供給して、上記と同様にして基板１１
面に対して溶射する。そして、基板１１の面上にＮ型の
Ｆｅ Ｓｉ ２０４の厚さ０．３＋ｎ＋ｎの第２の溶剤
膜２ｏを形成する。この場合、Ｐ型の第１の溶射膜１９
の一端部分と、Ｎ型の第２の溶剤膜２０の一端部分が重
なるように、上記溶射時のマスクが設定されているもの
で、この第１および第２の溶射膜１９および２０に重な
り合う部分によって、ＰＮ接合２１が上記溶射動作時に
同時に形成されるようになるものである。
このようにして、基板１１上にＰ型の第１の溶射膜１９
およびＮ型の第２の溶射膜２０が形成された状態で、こ
の第１および第２の溶射膜１９．２０のそれぞれＰＮ接
合２１部分とは反対側の端部に、銀のベーストを塗布し
、それぞれ電極２２．２３を形成−するものである。そ
して、基板１１を冷却板１２から取り外して、熱発電素
子が完成される。
およびＮ型の第２の溶射膜２０が形成された状態で、こ
の第１および第２の溶射膜１９．２０のそれぞれＰＮ接
合２１部分とは反対側の端部に、銀のベーストを塗布し
、それぞれ電極２２．２３を形成−するものである。そ
して、基板１１を冷却板１２から取り外して、熱発電素
子が完成される。
第２図は上記のようにして作製された熱発電素子の熱起
電力の特性を示すもので、ＡはＰ型の第１の溶射膜１９
の特性を示す。また、ＢはＮ型の第２の溶射Ｍ２０の特
性を示す。この特性図から明らかなように、Ｐ型および
Ｎ型の第１および第２の溶射膜１９および２０は、共に
温度６５０Ｋにおいて最大１０ｍＶ／ｄｅｇの巨大なゼ
ーベック係数を有している。また、３００Ｋ （２７℃
）から７５０Ｋ（４７７℃）までの平均のゼーベック係
数も、第１の溶射膜１９が１ 、６ｍＶ／ｄｅｇ テ、
第２の溶射膜２０が２．０ｍＶ／ｄｅＧとなって、従来
知られている熱発電素子の約１０倍の値を有する状態と
なるものである。
電力の特性を示すもので、ＡはＰ型の第１の溶射膜１９
の特性を示す。また、ＢはＮ型の第２の溶射Ｍ２０の特
性を示す。この特性図から明らかなように、Ｐ型および
Ｎ型の第１および第２の溶射膜１９および２０は、共に
温度６５０Ｋにおいて最大１０ｍＶ／ｄｅｇの巨大なゼ
ーベック係数を有している。また、３００Ｋ （２７℃
）から７５０Ｋ（４７７℃）までの平均のゼーベック係
数も、第１の溶射膜１９が１ 、６ｍＶ／ｄｅｇ テ、
第２の溶射膜２０が２．０ｍＶ／ｄｅＧとなって、従来
知られている熱発電素子の約１０倍の値を有する状態と
なるものである。
上記実施例に示した熱発電素子のＰＮ接合２１部分に対
して、７７３Ｋ （５００℃）の熱を加えるようにす、
ると、電極２２．２３の間に１．２６Ｖの非常に大きな
熱起電力が得られることが確認することができた。
して、７７３Ｋ （５００℃）の熱を加えるようにす、
ると、電極２２．２３の間に１．２６Ｖの非常に大きな
熱起電力が得られることが確認することができた。
第３図はこの発明の他の実施例を示すもので、上記実施
例では平板状の熱発電素子を作製したのに対して、この
実施例では円筒状の熱発電素子を作製する手段を示すも
のである。
例では平板状の熱発電素子を作製したのに対して、この
実施例では円筒状の熱発電素子を作製する手段を示すも
のである。
まず、同図の（Ａ）に示すように窒化硅素によって一端
部分を閉じた円筒体でなる基体２５を用意する。この基
体２５は、円筒状に構成した支持用の治具２６に対して
その開口部から矢印で示すように挿入し固定設定するも
ので、上記冶具２６の内部には、矢印で示すように液体
窒素を導入して冷却し、固定設定された基体２５も充分
に冷却設定されるようにしてなる。
部分を閉じた円筒体でなる基体２５を用意する。この基
体２５は、円筒状に構成した支持用の治具２６に対して
その開口部から矢印で示すように挿入し固定設定するも
ので、上記冶具２６の内部には、矢印で示すように液体
窒素を導入して冷却し、固定設定された基体２５も充分
に冷却設定されるようにしてなる。
そして、このように冷却設定される円筒状の基体２５の
外表面に対して、上記実施例で示したと同様の手段によ
って、（Ｂ）図に示すようにＮ型の溶射膜２７を形成し
、この溶射膜２７の形成された基体２５を１８０度回転
させて上記Ｎ型の溶射膜２７に対して一部分が重なるよ
うにしてＰ型の溶射膜２８を溶射形成する。２９．３０
はそれぞれ上記溶射膜２７．２８に対して設けられる電
極である。
外表面に対して、上記実施例で示したと同様の手段によ
って、（Ｂ）図に示すようにＮ型の溶射膜２７を形成し
、この溶射膜２７の形成された基体２５を１８０度回転
させて上記Ｎ型の溶射膜２７に対して一部分が重なるよ
うにしてＰ型の溶射膜２８を溶射形成する。２９．３０
はそれぞれ上記溶射膜２７．２８に対して設けられる電
極である。
このように円筒状態で構成された熱発電素子は、充分に
小型に構成することができるばかりか、機械的強度も充
分に強い状態とすることのできるものであり、前記第１
の実施例と同等の効果を発揮するものである。
小型に構成することができるばかりか、機械的強度も充
分に強い状態とすることのできるものであり、前記第１
の実施例と同等の効果を発揮するものである。
［発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、巨大なゼーベック係数
を有するアモルファス材料による薄膜によって熱発電素
子を作製することのできるものであり、この場合このア
モルファス材料による薄膜の厚さを充分な状態に設定す
ることのできるものである。そして、上記アモルファス
系薄膜によって、任意形状の発電素子が構成できるもの
であり、使用目的効果的に対応した、しかも大電力出力
が効果的に発生させられるようにする熱発電素子が製造
されるものである。
を有するアモルファス材料による薄膜によって熱発電素
子を作製することのできるものであり、この場合このア
モルファス材料による薄膜の厚さを充分な状態に設定す
ることのできるものである。そして、上記アモルファス
系薄膜によって、任意形状の発電素子が構成できるもの
であり、使用目的効果的に対応した、しかも大電力出力
が効果的に発生させられるようにする熱発電素子が製造
されるものである。
第１図はこの発明の一実施例に係る熱発電素子の製造手
段を説明する構成図、第２図は上記手段で製造される発
電素子の熱起電力特性−を示す図、第３図の（Ａ）はこ
の発明の他の実施例を説明する製造手段の構成図、同図
の（Ｂ）は＜Ａ）図の手段で製造された熱発電素子を示
す図である。 １１・・・基板、１２・・・冷却板、１３・・・溶射膜
、１５・・・溶射容器、１６・・・溶射材料、１８・・
・プラズマトーチ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
段を説明する構成図、第２図は上記手段で製造される発
電素子の熱起電力特性−を示す図、第３図の（Ａ）はこ
の発明の他の実施例を説明する製造手段の構成図、同図
の（Ｂ）は＜Ａ）図の手段で製造された熱発電素子を示
す図である。 １１・・・基板、１２・・・冷却板、１３・・・溶射膜
、１５・・・溶射容器、１６・・・溶射材料、１８・・
・プラズマトーチ。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦
Claims (1)
- 絶縁物からなる基板を冷却する手段と、この冷却設定さ
れた基板の面に対して第１の導電型の第１のアモルファ
ス溶射膜を形成する手段と、この第１のアモルファス溶
射膜に対してＰＮ接合部が形成されるように一部重ね合
わせて第２の導電型の第２のアモルファス溶射膜を形成
する手段とを具備したことを特徴とする熱発電素子の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58234702A JPS60126878A (ja) | 1983-12-13 | 1983-12-13 | 熱発電素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58234702A JPS60126878A (ja) | 1983-12-13 | 1983-12-13 | 熱発電素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60126878A true JPS60126878A (ja) | 1985-07-06 |
Family
ID=16975057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58234702A Pending JPS60126878A (ja) | 1983-12-13 | 1983-12-13 | 熱発電素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60126878A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6247177A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-02-28 | Anritsu Corp | シリコン・ゲルマニウム混晶薄膜導電体 |
| JPH01248678A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | 熱電素子およびその製造方法 |
| DE19541185A1 (de) * | 1995-11-04 | 1997-05-07 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Verfahren zum Herstellen eines Thermogenerators |
| JP2014107443A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Fuji Corp | 熱電変換装置及びその製造方法 |
-
1983
- 1983-12-13 JP JP58234702A patent/JPS60126878A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6247177A (ja) * | 1985-08-26 | 1987-02-28 | Anritsu Corp | シリコン・ゲルマニウム混晶薄膜導電体 |
| JPH01248678A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Idemitsu Petrochem Co Ltd | 熱電素子およびその製造方法 |
| DE19541185A1 (de) * | 1995-11-04 | 1997-05-07 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Verfahren zum Herstellen eines Thermogenerators |
| DE19541185C2 (de) * | 1995-11-04 | 1998-06-04 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zum Herstellen eines Thermogenerators |
| JP2014107443A (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-09 | Fuji Corp | 熱電変換装置及びその製造方法 |
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