KR101952358B1 - 열전 특성이 향상된 열전 소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열전 특성이 향상된 열전 소자의 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로, 본 발명은 잉곳(ingot)의 제조하기 위하여 Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상을 포함하는 재료들을 용융할 때 휘발되는 재료들을 잉곳(ingot)의 제조 후 추가하여, 초기에 투입한 열전 재료들의 조성비를 유지함으로써 열전 성능이 향상된 열전 소자를 제공할 수 있다.

Description

열전 특성이 향상된 열전 소자 {The thermoelectric device having improved thermoelectric characteristics}
본 발명은 열전 특성이 향상된 열전 소자의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 열전소자란 소자 양단 간에 온도 차를 주었을 때 전기에너지가 생기고, 반대로 소자에 전기에너지를 주었을 때 소자 양단 간에 온도 차가 생기는 에너지 변환 물질을 말한다.
열전 소자의 효율은 무차원의 ZT값인 다음의 식으로 정의될 수 있다.
Figure 112011085486052-pat00001
(S: 제백 계수, σ: 전기전도도, κ: 열전도도)
상기 ZT값은 전기전도도, 제백계수에는 비례하며, 열전도도에는 반비례 관계에 있다.
최근, Bi-Te계 열전소자는 상온에서의 우수한 열전성능으로 인하여 고집적 소자 및 각종 센서 등의 방열문제를 해결하기 위한 수단으로써 사용되고 있으며, 주로 일방향응고법이나 단결정성장법에 의해 제조되고 있다. 그러나 일방향응고법 또는 단결정성장법 등 주조법에 의한 열전소자는 우수한 열전성능에도 불구하고 가공 및 모듈의 제조시 회수율 감소에 의한 제조단가의 상승으로 인하여 고비용이 드는 단점이 있다.
상기와 같은 주조법의 문제점을 극복하기 위하여 기계적 강도가 우수하며, 성능 및 제조단가 면에서 유리한 것으로 기대되는 분말야금공정에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
상기 분말야금공정은 재료를 용융 및 노냉 또는 급냉(quenching)하여 잉곳(ingot)을 제조한 후, 상기 잉곳(ingot)을 파쇄 및 분쇄하여 분말을 얻고 상기 분말을 가압, 성형한 다음 녹는점 이하의 온도로 가열하여 응고(소결)시킴으로써 목적하는 형태의 제품을 얻는 방법이다.
그러나, 분말야금공정을 이용하여 Bi-Te계 열전 소자를 제조한다 하더라도 잉곳(ingot)제조하기 위하여 재료를 용융하는 동안 재료가 휘발되어 초기에 아무리 정확한 함량을 칭량하여 재료를 노에 투입하였다 하더라도 열전 성능이 우수한 열전 소자를 얻기가 어렵다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위한 연구가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 열전 특성이 향상된 열전 소자의 제조방법에 관한 것이다.
구체적으로 본 발명은 잉곳(ingot)의 제조하기 위하여 Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상을 포함하는 재료들을 용융할 때 휘발되는 재료들을 잉곳(ingot)의 제조 후 추가하여, 초기에 투입한 열전 재료들의 조성비를 유지함으로써 열전 성능이 향상된 열전 소자의 제공을 목적으로 한다.
본 발명은 다음 단계를 포함하는 열전 소자의 제조방법을 제공한다.
(a) Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상을 포함하는 재료들을 칭량하여 노(furnace)에 투입하는 단계;
(b) 상기 재료들을 용융하고 노냉 또는 급냉(quenching)하여 잉곳(ingot)을 제조하는 단계;
(c) 상기 잉곳(ingot)에 Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재료를 추가하는 단계;
(d) 상기 (c) 단계의 잉곳(ingot)과 재료를 함께 파쇄 및 분쇄하여 열전 분말을 준비하는 단계; 및
(e) 상기 열전 분말을 소결하는 단계;
상기 (c) 단계에서 추가되는 Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재료의 양은, (a) 단계에서 첨가된 재료 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 1.0 중량부일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 열전 소자의 제조방법은 상기 (a) 단계에서 Bi, Sb 및 Te의 재료를 사용하여 BixSb2 - xTe3 (상기 x는 0 < x < 2)의 조성을 갖도록 칭량하여 노(furnace)에 투입함으로써 P형 열전 소자를 제조할 수 있으며, 상기 (a) 단계에서 Bi, Se 및 Te의 재료를 사용하여 Bi2TeySe3 -y(상기 y는 0 < x < 3)의 조성을 갖도록 칭량하여 노(furnace)에 투입함으로써 N형 열전 소자를 제조할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 재료들에 공지의 재료들을 더 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계의 재료들은 비드(bead) 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (a) 단계의 재료들은 칭량 후 석영(quartz)관, 실리카 관 및 파이렉스 관으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 관에 담아, 진공 또는 불활성 분위기로 만든 후 밀봉될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 불활성 분위기는 He, N2, Ne, Ar 및 Kr로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기체 분위기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (b) 단계에서 재료들은 600~1000℃의 온도에서 8~12시간 동안 용융될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (c) 단계에서 추가되는 재료는 파우더(powder) 형태일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (d) 단계는 볼 밀(Ball Mill) 공정으로 진행될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (e) 단계에서 소결은 핫 프레스(Hot Press) 방법 또는 가압 통전 소결(Spark Plasma Sintering) 방법으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명은 또한, 금속전극이 형성되어 서로 대향하는 상부 및 하부 절연기판과, 상기 상부 및 하부 절연기판 사이에 다수의 열전 소자를 포함하되, 상기 열전 소자는 본 발명에 따라 제조된 열전 소자이며, 상기 열전 소자는 상부 및 하부 절연기판의 금속전극을 매개로 직렬 연결되는 열전모듈을 제공한다.
상기 열전모듈은 본 발명에 따라 제조된 열전 소자를 금속전극이 형성된 상부 및 하부 절연기판 상에 교대로 배열하여 전기적으로 연결하여 제조한다.
본 발명은 잉곳(ingot)의 제조하기 위하여 Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상을 포함하는 재료들을 용융할 때 휘발되는 재료들을 잉곳(ingot)의 제조 후 추가하여, 초기에 투입한 열전 재료들의 조성비를 유지함으로써 열전 성능이 향상된 열전 소자를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 열전 소자를 제조하는 과정을 모식적으로 도시한 것이다.
도 2는 종래 기술에 따른 P형 열전 소자(비교예 1) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 P형 열전 소자(실시예 1)의 온도에 따른 ZT값을 측정한 그래프이다.
도 3는 종래 기술에 따른 N형 열전 소자(비교예 2) 및 본 발명의 일 실시예에 따른 N형 열전 소자(실시예 2)의 온도에 따른 ZT값을 측정한 그래프이다.
본 발명은 열전 성능이 향상된 열전 소자를 제조하는 방법을 제공한다.
구체적으로 상기 열전 소자는 Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상을 포함하는 재료들을 용융 및 노냉 또는 급냉(quenching)하여 잉곳(ingot)을 제조한 후, 상기 잉곳(ingot)을 파쇄 및 분쇄하여 얻은 열전 분말을 소결하여 제조하게 된다.
이때, 상기 재료들은 제조하려는 열전 소자에 따라 각 재료들을 칭량하여 용융하게 되나, 용융 과정에서 상기 재료들의 일부가 휘발되어 초기 재료들의 함량이 달라지게 되는 문제가 발생한다.
본 발명에서는 상기 문제점을 해결하기 위하여, 휘발되는 재료들을 잉곳(ingot)의 제조 후에 추가하며, 이로써 열전 성능이 향상된 열전 소자를 제조할 수 있다.
본 발명에 따른 열전 소자의 제조방법은 다음 단계들을 포함하며, 도 1에 열전 소자의 제조과정을 모식적으로 도시하였다.
(a) Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상을 포함하는 재료들을 칭량하여 노(furnace)에 투입하는 단계;
(b) 상기 재료들을 용융하고 노냉 또는 급냉(quenching)하여 잉곳(ingot)을 제조하는 단계;
(c) 상기 잉곳(ingot)에 Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재료를 추가하는 단계;
(d) 상기 (c) 단계의 잉곳(ingot)과 재료를 함께 파쇄 및 분쇄하여 열전 분말을 준비하는 단계; 및
(e) 상기 열전 분말을 소결하는 단계;
본 발명에 따른 열전 소자는 P 형 또는 N 형의 열전 소자 일 수 있다.
상기 P형의 열전 소자를 제조하기 위하여는 상기 Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 Bi, Sb 및 Te의 재료를 선택하고, BixSb2 - xTe3 (상기 x는 0 < x < 2)의 조성을 갖도록 칭량하여 노(furnace)에 투입하며,
상기 N형의 열전 소자를 제조하기 위하여는 상기 Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 Bi, Se 및 Te의 재료를 선택하고, Bi2TeySe3 -y(상기 y는 0 < x < 3)의 조성을 갖도록 칭량하여 노(furnace)에 투입할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 상기 재료들에 공지의 재료들을 더 포함할 수 있다.
상기 (a) 단계에서 재료들은 비드(bead)형태인 것을 칭량하여 석영(quartz)관, 실리카 관 또는 파이렉스 관에 담을 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (a) 단계에서 재료들은 석영(quartz)관, 실리카 관 또는 파이렉스 관 등에 담겨, 진공 또는 불활성 분위기 하에서 밀봉된 후, 노(furnace)에 투입될 수 있으며, 이와 같이 진공 또는 불활성 분위기 하에서 밀봉되는 경우 재료들이 노(furnace)내에서 용해 시 성분원소의 산화가 억제되어 바람직하다.
상기 불활성 분위기는 He, N2, Ne, Ar 및 Kr로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기체 분위기일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 설명한 바와 같이 (a) 단계를 거쳐 P형 또는 N형 열전소자를 제조하기 위한 재료들을 노(furnace)에 투입한다.
상기 (b) 단계에서는 노(furnace)에 투입된 P형 또는 N형 열전소자를 제조하기 위한 재료들을 용융하고 노냉 또는 급냉(quenching)하여 잉곳(ingot)을 제조한다.
상기 재료들은 600~1000℃의 온도에서 8~12시간 동안 용융되는 것이 바람직하며, 만일 상기 온도 범위 및 시간 범위 미만으로 용융이 이루어지는 경우 재료들의 일부가 용융되지 않고 덩어리로 남아있거나 원하는 조성으로 재료의 합성이 이루어질 수 없으며, 만일 상기 온도 범위 및 시간 범위를 초과하여 용융이 이루어지는 경우 재료들의 성분원소의 휘발이 매우 증가되어 바람직하지 못하다.
상기 재료들의 용융이 완료되면 냉각을 하는데 여기서 냉각은 노냉 또는 급냉(quenching)일 수 있으며, 상기 노냉이란 노내 냉각(furnace cooling)이라고도 불리며, 재료들을 노(furnace) 안에서 서서히 냉각하는 것을 의미하며, 상기 급냉(quenching)은 고온의 금속 또는 합금을 물 또는 기름 속에 담금으로써, 임계 영역 이상에서 냉각시키는 것을 의미한다.
상기 (c) 단계는 본 발명에 따른 열전 성능이 향상된 열전 소자를 제조할 수 있도록 하는 단계로, 상기 (b) 단계를 거쳐 제조된 잉곳(ingot)에 Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재료를 추가하여 초기에 (a) 단계에서 칭량된 재료들의 조성비를 유지할 수 있다.
상기 (c) 단계에서 추가되는 재료의 형태는 당 업계에서 사용되는 형태의 것을 사용하는 것이 가능하며, 특히 파우더(powder) 형태인 것이 적은 양을 정확하게 칭량하여 추가하는 것이 가능하기 때문에 바람직하다.
상기 (c) 단계에서 추가되는 Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재료의 양은, 추가되는 재료에 따라 달라지겠지만 통상 (a) 단계에서 첨가된 재료 100중량부를 기준으로 0.01 내지 1.0 중량부인 것이 적당하며, 이 범위 내에서 추가되는 경우 (b) 단계에서 재료들을 용융 시 휘발되는 성분원소들을 보충하게 된다.
상기 (c) 단계에서 추가되는 재료로는 Te 재료 및 Se 재료가 바람직하며, 특히 Te 재료를 추가하는 것이 더욱 바람직하다.
초기에 투입하는 Bi, Te, Sb 및 Se 재료들 중 특히 Te 재료 및 Se 재료를 (c) 단계를 통해 잉곳(ingot)에 추가해주는 것이 바람직한 이유는 Bi, Te, Sb 및 Se 원소의 끓는점과 증기압에 관련이 있다.
상기 Bi의 끓는점은 1564℃이며, 상기 Sb의 끓는점은 1587℃이므로 (b) 단계에서 재료들을 용융하는 온도인 600~1000℃의 범위에서는 휘발되는 함량이 극소량인 반면, 상기 Te 및 Se의 끓는점은 각각 988℃ 및 685℃ 이므로 (b) 단계에서 재료들을 용융하는 온도인 600~1000℃의 범위에서 휘발되며, 초기 P형 또는 N형 열전 소자를 제조하기 위하여 칭량된 열전 재료들의 조성비가 달라지게 된다.
이 중에서도 특히 Te의 경우 증기압이 고온에서 상당히 낮아 휘발성이 매우 크고, Te는 통상적으로 P형 및 N형 열전 소자의 제조과정에 모두 포함되므로 Te의 휘발은 열전 소자의 열전 성능을 저하시키는데 큰 작용 요건이다.
따라서, 본 발명에서는 (c) 단계를 통하여 잉곳(ingot)에 Te 재료 및 Se 재료를 더 첨가하며, 특히 Te 재료를 첨가하여 열전 성능이 향상된 열전 소자를 제공할 수 있게 된다.
상기 (d) 단계는 (c) 단계의 잉곳(ingot)과 재료를 함께 파쇄 및 분쇄하여 열전 분말을 준비하는 단계로 상기 파쇄 및 분쇄는 당 업계의 통상의 방식에 따라 이루어질 수 있으며, 비제한적 예로 볼 밀(Ball Mill) 공정으로 진행될 수 있다.
상기 (e) 단계는 (d) 단계의 열전 분말을 소결하여 열전 소자를 제조하는 단계로, 상기 소결은 당 업계의 통상의 방식에 따라 이루어질 수 있으며, 그 예로 핫 프레스(Hot Press) 방법 또는 가압 통전 소결(Spark Plasma Sintering) 방법이 이용될 수 있다.
본 발명은 또한, 상기 열전 성능이 향상된 열전 소자를 포함하는 열전모듈을 제공한다.
상기 열전 소자를 포함하는 열전 모듈은 당 업계에서 통상적으로 채택하는 방식에 따라 구현될 수 있으나, 비제한적 예로, 금속전극이 형성되어 서로 대향하는 상부 및 하부 절연기판과, 상기 상부 및 하부 절연기판 사이에 다수의 열전 소자를 포함하되, 상기 열전 소자는 본 발명에 따라 제조된 열전 소자이며, 상기 열전 소자는 상부 및 하부 절연기판의 금속전극을 매개로 직렬 연결되어 있는 구조일 수 있다.
상기 열전 모듈은 당 업계의 통상의 방식으로 제조될 수 있으며, 그 예로 본 발명에 따라 제조된 열전 소자를 금속전극이 형성된 상부 및 하부 절연기판상에 교대로 배열하여 전기적으로 연결하는 방식으로 열전 모듈을 제조하는 것을 들 수 있다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
실시예 1. P형 열전 소자의 제조
Bi, Sb, Te 시료를 Bi0 .5Sb1 .5Te3의 조성을 갖도록 칭량한 후, 석영(quartz) 관에 담아 불활성 분위기 하에서 밀봉한다.
그 후, 상기 석영 관에 담긴 시료들을 노(furnace)에 넣고 800℃의 온도에서 10시간 동안 용융시킨 다음, 급냉(quenching)하여 잉곳(ingot)을 제조한다.
그 후, 볼(Ball)이 담긴 자(Jar)에 잉곳(ingot)을 투입하고, 초기에 투입한 Bi, Sb, Te 시료 100중량부 기준 파우더(powder) 형태의 Te 시료 0.07 중량부를 상기 자(Jar)에 투입한다.
그 후, 볼 밀(Ball Mill) 장비를 5시간 가동시켜 잉곳(ingot) 및 Te 시료를 분쇄하여 열전 분말을 얻는다.
그 다음, 상기 열전 분말을 소결 몰드(mold)에 담아 핫 프레스(Hot Press) 장비로 200MPa의 압력 및 420℃의 온도 조건에서 30분간 소결하여 P형 열전 소자를 제조하였다.
실시예 2. N형 열전 소자의 제조
Bi, Se, Te 시료를 Bi2Te2 .85Se0 .15의 조성을 갖도록 칭량한 후, 석영(quartz) 관에 담아 불활성 분위기 하에서 밀봉한다.
그 후, 상기 석영 관에 담긴 시료들을 노(furnace)에 넣고 800℃의 온도에서 10시간 동안 용융시킨 다음, 급냉(quenching)하여 잉곳(ingot)을 제조한다.
그 후, 볼(Ball)이 담긴 자(Jar)에 잉곳(ingot)을 투입하고, 초기에 투입한 Bi, Te, Se 시료 100중량부 기준 파우더(powder) 형태의 Te 시료 0.07 중량부를 상기 자(Jar)에 투입한다.
그 후, 볼 밀(Ball Mill) 장비를 2시간 가동시켜 잉곳(ingot) 및 Te 시료를 분쇄하여 열전 분말을 얻는다.
그 다음, 상기 열전 분말을 소결 몰드(mold)에 담아 핫 프레스(Hot Press) 장비로 200MPa의 압력 및 420℃의 온도 조건에서 30분간 소결하여 N형 열전 소자를 제조하였다.
비교예 1. 종래 P형 열전 소자의 제조
실시예 1에서 초기에 투입한 Bi, Sb, Te 시료 100중량부 기준 파우더(powder) 형태의 Te 시료 0.07 중량부를 자(Jar)에 투입한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 제조하여 P형 열전 소자를 제조하였다.
비교예 2. 종래 N형 열전 소자의 제조
실시예 2에서 초기에 투입한 Bi, Te, Se 시료 100중량부 기준 파우더(powder) 형태의 Te 시료 0.07 중량부를 자(Jar)에 투입한 것을 제외하고는 실시예 2과 동일하게 제조하여 N형 열전 소자를 제조하였다.
실험예
상기 실시예 1~2 및 비교예 1~2의 열전 소자 열전 효율을 알아보기 위하여 다음의 식으로 표시되는 ZT 값을 측정하였으며, 이를 도 2 및 도 3에 나타내었다.
Figure 112011085486052-pat00002
(S: 제백 계수, σ: 전기전도도, κ: 열전도도)
도 2를 보면, 실시예 1 및 비교예 1의 P형 열전 소자의 온도에 따른 ZT 값이 도시되어있으며, 실시예 1에 따른 P형 열전 소자의 ZT값이 비교예 1에 따른 P형 열전 소자의 ZT값보다 더 크므로 실시예 1에 따른 P형 열전 소자의 열전 효율이 더 우수함을 알 수 있다.
도 3을 보면, 실시예 2 및 비교예 2에 따른 N형 열전 소자의 온도에 따른 ZT 값이 도시되어있으며, 실시예 2에 따른 N형 열전 소자의 ZT값은 종래의 N형 열전 소자(비교예 2)에 비하여 현저하게 열전 효율이 향상되는 것을 확인할 수 있다.
상기 실험예들을 통하여 본 발명의 열전 소자의 제조방법에 따라 잉곳(ingot)의 제조 후에 Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재료를 (a) 단계에서 첨가된 재료 100중량부를 기준으로 0.01 내지 1.0 중량부의 함량으로 추가해주는 경우, 열전 소자의 열전 효율을 매우 크게 향상됨을 확인할 수 있었다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석 되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (15)

  1. (a) Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 2종 이상을 포함하는 재료들을 칭량하여 노(furnace)에 투입하는 단계;
    (b) 상기 재료들을 용융하고 노냉 또는 급냉(quenching)하여 잉곳(ingot)을 제조하는 단계;
    (c) 상기 잉곳(ingot)에 Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재료를 상기 (a) 단계에서 첨가된 재료 100 중량부를 기준으로 0.01 내지 1.0 중량부 비율로 추가하는 단계;
    (d) 상기 (c) 단계의 잉곳(ingot)과 재료를 함께 파쇄 및 분쇄하여 열전 분말을 준비하는 단계; 및
    (e) 상기 열전 분말을 소결하는 단계;를 포함하는 열전 소자의 제조방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계는 상기 잉곳(ingot)에 Bi, Te, Sb 및 Se로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 재료를 추가하여 상기 (a) 단계에서 칭량된 재료들의 조성비를 유지하는 열전 소자의 제조방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 재료들은 Bi, Sb 및 Te의 재료를 포함하며, P형 열전 소자를 제조하는 것을 특징으로 하는 열전 소자의 제조방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 재료들은 Bi, Sb 및 Te의 재료를 포함하며, BixSb2 - xTe3 (상기 x는 0 < x < 2)의 조성을 갖도록 칭량하여 P형 열전 소자를 제조하는 것을 특징으로 하는 열전 소자의 제조방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 재료들은 Bi, Se 및 Te를 포함하며, N형 열전 소자를 제조하는 것을 특징으로 하는 열전 소자의 제조방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 재료들은 Bi, Se 및 Te를 포함하며, Bi2TeySe3-y(상기 y는 0 < y < 3)의 조성을 갖도록 칭량하여 N형 열전 소자를 제조하는 것을 특징으로 하는 열전 소자의 제조방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 재료들은 비드(bead) 형태인 것을 특징으로 하는 열전 소자의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 (a) 단계의 재료들은 칭량 후 석영(quartz)관, 실리카 관 및 파이렉스 관으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나의 관에 담아, 진공 또는 불활성 분위기로 만든 후 밀봉되는 것을 특징으로 하는 열전 소자의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 불활성 분위기는 He, N2, Ne, Ar 및 Kr로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상의 기체 분위기인 것을 특징으로 하는 열전 소자의 제조방법.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 (b) 단계에서 재료들은 600~1000℃의 온도에서 8~12시간 동안 용융되는 것을 특징으로 하는 열전 소자의 제조방법.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 (c) 단계에서 추가되는 재료는 파우더(powder) 형태인 것을 특징으로 하는 열전 소자의 제조방법.
  12. 제 1항에 있어서,
    상기 (d) 단계는 볼 밀(Ball Mill) 공정으로 진행되는 것을 특징으로 하는 열전 소자의 제조방법.
  13. 제 1항에 있어서,
    상기 (e) 단계에서 소결은 핫 프레스(Hot Press) 방법 또는 가압 통전 소결(Spark Plasma Sintering) 방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 열전 소자의 제조방법.
  14. 금속전극이 형성되어 서로 대향하는 상부 및 하부 절연기판과,
    상기 상부 및 하부 절연기판 사이에 다수의 열전 소자를 포함하되,
    상기 열전 소자는 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따라 제조된 열전 소자이며,
    상기 열전 소자는 상부 및 하부 절연기판의 금속전극을 매개로 직렬 연결되는 열전모듈.
  15. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 따라 제조된 열전 소자를 금속전극이 형성된 상부 및 하부 절연기판상에 교대로 배열하여 전기적으로 연결하는 열전모듈의 제조방법.
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