KR102185537B1 - Thermo electric device - Google Patents
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Abstract
본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자는 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 배치된 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상에 배치된 열전반도체층; 상기 열전반도체층 상에 배치된 제2 전극층; 및 상기 제2 전극층 상에 배치된 제2 기판;을 포함하고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 열전도도는 100W/mK 이상이고, 상기 제1 전극층과 상기 열전반도체층 및 상기 제2 전극층과 상기 열전반도체층 사이에 각각 배치된 확산방지층을 포함하고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나의 일표면에는 탄소 소재를 포함하는 코팅층이 배치되고, 상기 확산방지층은 니켈 또는 몰리브덴을 포함하고, ZT 값이 0.8 이상이다.A thermoelectric device according to an embodiment of the present invention includes a first substrate; A first electrode layer disposed on the first substrate; A thermoelectric semiconductor layer disposed on the first electrode layer; A second electrode layer disposed on the thermoelectric semiconductor layer; And a second substrate disposed on the second electrode layer, wherein the first substrate and the second substrate have a thermal conductivity of 100 W/mK or more, and the first electrode layer, the thermoelectric semiconductor layer, and the second electrode layer. And a diffusion barrier layer disposed between each of the thermoelectric semiconductor layers, a coating layer containing a carbon material is disposed on at least one surface of the first substrate and the second substrate, and the diffusion barrier layer comprises nickel or molybdenum. And the ZT value is 0.8 or higher.
Description
본 발명은 열전소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 열전소자의 구조에 관한 것이다.The present invention relates to a thermoelectric device, and more particularly, to a structure of the thermoelectric device.
열전현상은 재료 내부의 전자(electron)와 정공(hole)의 이동에 의해 발생하는 현상으로, 열과 전기 사이의 직접적인 에너지 변환을 의미한다.The thermoelectric phenomenon is a phenomenon that occurs by the movement of electrons and holes in a material, and means direct energy conversion between heat and electricity.
열전소자는 열전현상을 이용하는 소자를 총칭하며, 전기저항의 온도 변화를 이용하는 소자, 온도 차에 의해 기전력이 발생하는 현상인 제벡 효과를 이용하는 소자, 전류에 의한 흡열 또는 발열이 발생하는 현상인 펠티에 효과를 이용하는 소자 등이 있다.Thermoelectric device is a generic term for devices that use thermoelectric phenomena, devices that use temperature changes in electrical resistance, devices that use the Seebeck effect, a phenomenon in which electromotive force is generated by temperature differences, and the Peltier effect, a phenomenon in which heat absorption or heat generation by current occurs. And the like using the device.
열전소자는 가전제품, 전자부품, 통신용 부품 등에 다양하게 적용되고 있으며, 열전소자의 열전성능에 대한 요구는 점점 더 높아지고 있다.Thermoelectric devices are applied in various ways to home appliances, electronic parts, and communication parts, and the demand for thermoelectric performance of thermoelectric devices is increasing.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 개선된 열전성능을 가지는 열전소자를 제공하는 데 있다.An object of the present invention is to provide a thermoelectric device having improved thermoelectric performance.
본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자는 제1 기판; 상기 제1 기판 상에 배치된 제1 전극층; 상기 제1 전극층 상에 배치된 열전반도체층; 상기 열전반도체층 상에 배치된 제2 전극층; 및 상기 제2 전극층 상에 배치된 제2 기판;을 포함하고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 열전도도는 100W/mK 이상이고, 상기 제1 전극층과 상기 열전반도체층 및 상기 제2 전극층과 상기 열전반도체층 사이에 각각 배치된 확산방지층을 포함하고, 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나의 일표면에는 탄소 소재를 포함하는 코팅층이 배치되고, 상기 확산방지층은 니켈 또는 몰리브덴을 포함하고, ZT 값이 0.8 이상이다.A thermoelectric device according to an embodiment of the present invention includes a first substrate; A first electrode layer disposed on the first substrate; A thermoelectric semiconductor layer disposed on the first electrode layer; A second electrode layer disposed on the thermoelectric semiconductor layer; And a second substrate disposed on the second electrode layer, wherein the first substrate and the second substrate have a thermal conductivity of 100 W/mK or more, and the first electrode layer, the thermoelectric semiconductor layer, and the second electrode layer. And a diffusion barrier layer disposed between each of the thermoelectric semiconductor layers, a coating layer containing a carbon material is disposed on at least one surface of the first substrate and the second substrate, and the diffusion barrier layer comprises nickel or molybdenum. And the ZT value is 0.8 or higher.
상기 코팅층은 Al2O3 및 BN 중 적어도 하나의 무기물 더 포함할 수 있다. The coating layer may further include at least one inorganic material of Al2O3 and BN.
상기 코팅층은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 각각의 일표면에 배치될 수 있다.The coating layer may be disposed on one surface of each of the first substrate and the second substrate.
상기 코팅층은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나의 표면 전체에 배치될 수 있다.The coating layer may be disposed on the entire surface of at least one of the first substrate and the second substrate.
상기 코팅층의 두께는 0.1㎛ 내지 5㎛일 수 있다.The thickness of the coating layer may be 0.1 μm to 5 μm.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나는 알루미나를 포함할 수 있다.At least one of the first substrate and the second substrate may include alumina.
상기 코팅층은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 양면 중에서 상기 확산방지층이 배치된 면의 반대면에 배치될 수 있다.The coating layer may be disposed on a surface opposite to a surface on which the diffusion barrier layer is disposed among both surfaces of the first substrate and the second substrate.
상기 탄소 소재는 알루미늄 실리콘 카바이드 복합 재료(AlSiC), 흑연(Graphite), 카본 블랙(Caron Black), 그래핀(Graphene), 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT) 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The carbon material is at least one of aluminum silicon carbide composite material (AlSiC), graphite, carbon black, graphene, fullerene, and carbon nanotube (CNT). Can include.
상기 코팅층은 전체 중량 대비 80wt% 내지 100wt%의 탄소 소재가 포함될 수 있다.The coating layer may contain 80wt% to 100wt% of carbon material based on the total weight.
상기 코팅층은 Al2O3 및 BN 중 적어도 하나의 무기물이 전체 중량 대비 20wt% 이하로 포함될 수 있다. The coating layer may contain at least one inorganic material of Al2O3 and BN in an amount of 20wt% or less based on the total weight.
각각의 상기 코팅층의 두께는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 각각의 두께보다 작을 수 있다.The thickness of each of the coating layers may be smaller than the thickness of each of the first substrate and the second substrate.
각각의 상기 확산방지층의 두께는 상기 열전반도체의 두께보다 작을 수 있다.The thickness of each of the diffusion barrier layers may be smaller than the thickness of the thermoelectric semiconductor.
본 발명의 실시예에 따르면, 열전성능이 개선된 열전소자를 얻을 수 있다. 이에 따라, 열전소자의 흡열 및 발열 효과를 높일 수 있으며, 가전제품, 전자부품, 통신용 부품 등의 냉각 성능을 향상시킬 수 있다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to obtain a thermoelectric device with improved thermoelectric performance. Accordingly, heat absorption and heat generation effects of the thermoelectric device can be improved, and cooling performance of home appliances, electronic components, and communication components can be improved.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. The present invention is intended to illustrate and describe specific embodiments in the drawings, as various changes may be made and various embodiments may be provided. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it is to be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
제2, 제1 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다. Terms including ordinal numbers, such as second and first, may be used to describe various elements, but the elements are not limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a second component may be referred to as a first component, and similarly, a first component may be referred to as a second component. The term and/or includes a combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected or connected to the other component, but other components may exist in the middle. Should be. On the other hand, when a component is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another component, it should be understood that there is no other component in the middle.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in this application. Does not.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings, but the same reference numerals are assigned to the same or corresponding components regardless of the reference numerals, and redundant descriptions thereof will be omitted.
열전소자는 N형/P형 소재, N형/P형 소재를 연결하는 전극, N형/P형 소재와 전극을 지지하며 열교환 기능을 가지는 상/하부 기판을 포함한다. 일반적인 열전소자의 상부 기판 및 하부 기판은 알루미나 소재로 이루어진다. The thermoelectric element includes an N-type/P-type material, an electrode connecting the N-type/P-type material, and an upper/lower substrate supporting the N-type/P-type material and the electrode and having a heat exchange function. The upper and lower substrates of a typical thermoelectric device are made of alumina material.
표 1은 일반적인 열전소자의 상/하부 기판에 사용되고 있는 알루미나 소재의 예를 나타낸다. Table 1 shows examples of alumina materials used for upper/lower substrates of general thermoelectric devices.
표 1과 같이, 알루미나 소재의 열전도도는 28W/mK 내지 32W/mK이다.본 발명의 한 실시예에 따르면, 열전소자의 상부 기판 및 하부 기판을 탄소 소재로 구성함으로써, 열전소자의 열전성능을 개선하고자 한다.As shown in Table 1, the thermal conductivity of the alumina material is 28 W/mK to 32 W/mK. According to an embodiment of the present invention, the thermoelectric performance of the thermoelectric element is improved by constituting the upper substrate and the lower substrate of the thermoelectric element with a carbon material. I want to improve.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 열전소자(100)는 하부 기판(110), 전극(120), 결합부(130), N형 소재(140), P형 소재(150), 결합부(160), 전극(170) 및 상부 기판(180)을 포함한다. 하부 기판(110) 상에 전극(120)이 적층되고, 전극(120) 상에 N형 소재(140) 및 P형 소재(150)가 적층되며, N형 소재(140) 및 P형 소재(150) 상에 전극(170)이 적층되고, 전극(170) 상에 상부 기판(180)이 적층된다.Referring to FIG. 1, the
전극(120, 170)에 리드선을 통하여 직류 전압을 인가하면, 펠티에 효과로 인하여 P형 소재(150)로부터 N형 소재(140)로 전류가 흐르는 기판은 열을 흡수하여 냉각부로 작용하고, N형 소재(140)로부터 P형 소재(150)로 전류가 흐르는 기판은 가열되어 발열부로 작용한다.When a DC voltage is applied to the
N형 소재(140)는, 예를 들면 Bi2Te3-ySey(0.1<y<0.2) 및 0.01% 내지 0.1%의 첨가제(예, Te)를 포함할 수 있다. P형 소재(150)는, 예를 들면 Bi2-xSbxTe3(0<x<1.5) 및 0.01% 내지 0.1%의 첨가제(예, Ag)를 포함할 수 있다.The N-
한편, 결합부(130, 160)는 전극(120, 170)과 N형 소재(140), P형 소재(150) 사이의 결합재로 이루어진다. 결합부(130, 160)는 전극 또는 결합재의 성분이 N형 소재(140) 또는 P형 소재(150)로 확산되는 것을 방지하기 위하여 확산 방지층을 포함할 수 있다. 확산 방지층은, 예를 들면 니켈 또는 몰리브덴을 포함할 수 있다. Meanwhile, the
하부 기판(110) 및 상부 기판(180)은 탄소 소재로 이루어진다. 여기서, 탄소 소재는 탄소를 함유하는 소재를 의미한다. 탄소 소재는, 예를 들면 알루미늄 실리콘 카바이드 복합 재료(AlSiC), 흑연(Graphite), 카본 블랙(Caron Black), 그래핀(Graphene), 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT) 및 이들로부터 선택된 혼합물 중 하나일 수 있다.The
탄소 소재는 강도가 높고, 화학적 내성이 크며, 전기 전도도가 크다. 표 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자의 상/하부 기판에 사용되고 있는 탄소 소재의 예를 나타낸다. Carbon materials have high strength, high chemical resistance, and high electrical conductivity. Table 2 shows examples of carbon materials used for upper/lower substrates of a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention.
이와 같이, 탄소 소재는 색상이 흑색이고, 열전도도가 100W/mK 이상이다. 열전소자(100)의 하부 기판(110) 및 상부 기판(180)이 탄소 소재로 이루어질 경우, 열전도도가 높아지며, 펠티어 효과 및 제벡 효과가 개선된다.여기서, 하부 기판(110) 및 상부 기판(180)은 Al2O3(Alumina) 또는 BN(Boron Nitride)을 더 포함할 수 있다. 하부 기판(110) 및 상부 기판(180)에서 탄소 소재는 80wt% 내지 100wt%의 비율로 포함되고, Al2O3 또는 BN는 0wt% 내지 20wt%의 비율로 포함될 수 있다.As such, the carbon material has a black color and a thermal conductivity of 100 W/mK or more. When the
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열전소자의 단면도이다. 도1과 중복되는 내용은 그 설명을 생략한다.2 is a cross-sectional view of a thermoelectric device according to another embodiment of the present invention. Contents overlapping with FIG. 1 will be omitted.
도 2를 참조하면, 열전소자(200)는 하부 기판(210), 전극(220), 결합부(230), N형 소재(240), P형 소재(250), 결합부(260), 전극(270) 및 상부 기판(280)을 포함한다. 하부 기판(210) 상에 전극(220)이 적층되고, 전극(220) 상에 N형 소재(240) 및 P형 소재(250)가 적층되며, N형 소재(240) 및 P형 소재(250) 상에 전극(270)이 적층되고, 전극(270) 상에 상부 기판(280)이 적층된다. 하부 기판(210)과 상부 기판(280)은 알루미나 소재로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Referring to FIG. 2, the
그리고, 하부 기판(210)과 상부 기판(280)의 표면에는 탄소 소재로 이루어진 코팅층(215, 285)이 형성될 수 있다. 탄소 소재는, 예를 들면 알루미늄 실리콘 카바이드 복합 재료(AlSiC), 흑연(Graphite), 카본 블랙(Caron Black), 그래핀(Graphene), 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT) 및 이들로부터 선택된 혼합물 중 하나일 수 있다. 코팅층(215, 285)은 Al2O3(Alumina) 또는 BN(Boron Nitride)을 더 포함할 수 있다. 코팅층(215, 285)에서 탄소 소재는 80wt% 내지 100wt%의 비율로 포함되고, Al2O3 또는 BN는 0wt% 내지 20wt%의 비율로 포함될 수 있다.In addition, coating layers 215 and 285 made of a carbon material may be formed on the surfaces of the
코팅층(215, 285)는, 예를 들면 0.1㎛ 내지 5㎛의 두께일 수 있다. 코팅층(215, 285)의 두께가 0.1㎛ 이상이면, 알루미나 소재로만 이루어진 기판에 비하여 우수한 열전 성능을 얻을 수 있다.The coating layers 215 and 285 may have a thickness of 0.1 μm to 5 μm, for example. When the thickness of the coating layers 215 and 285 is 0.1 μm or more, superior thermoelectric performance can be obtained as compared to a substrate made of only alumina material.
코팅층(215, 285)은 열전소자 제작 공정의 마지막 단계에서 이루어질 수 있다. 즉, 전극과 N형/P형 소재 간의 솔더링(soldering) 및 하부/상부 기판의 압착이 완료된 후, 습식 코팅(wet coating) 또는 스프레이 코팅(spray coating) 방식으로 코팅층(215, 285)을 형성할 수 있다.The coating layers 215 and 285 may be formed in the last step of the thermoelectric device manufacturing process. That is, after soldering between the electrode and the N-type/P-type material and compression of the lower/upper substrate are completed, the coating layers 215 and 285 can be formed by wet coating or spray coating. I can.
표 3은 일반적인 열전소자와 본 발명의 한 실시예에 따른 열전소자의 성능을 나타낸다. 여기서, 열전소자 A는 상부 기판과 하부 기판이 알루미나 소재로 이루어진 일반적인 열전소자이고, 열전소자 B는 상부 기판과 하부 기판에 5㎛의 흑연(graphite) 코팅층이 형성된 열전소자이다. 이를 위하여, 상온에서 Z미터를 이용하여 Z 값(V/K)을 측정하였고, 이를 이용하여 제벡 지수(ZT)를 계산하였다. 제벡 지수(ZT)는 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.Table 3 shows the performance of a typical thermoelectric device and a thermoelectric device according to an embodiment of the present invention. Here, the thermoelectric element A is a general thermoelectric element in which the upper and lower substrates are made of alumina material, and the thermoelectric element B is a thermoelectric element in which a 5 μm graphite coating layer is formed on the upper and lower substrates. To this end, the Z value (V/K) was measured using a Z meter at room temperature, and the Seebeck index (ZT) was calculated using this. Seebeck index (ZT) can be expressed as in Equation 1.
여기서, α는 제벡계수[V/K]이고, σ는 전기 전도도[S/m]이며, α2σ는 파워 인자(Power Factor, [W/mK2])이다. 그리고, T는 온도이고, k는 열전도도[W/mK]이다. k는 a·cp·ρ로 나타낼 수 있으며, a는 열확산도[cm2/S]이고, cp 는 비열[J/gK]이며, ρ는 밀도[g/cm3]이다.Here, α is the Seebeck coefficient [V/K], σ is the electrical conductivity [S/m], and α 2 σ is the power factor (W/mK 2 ]). And, T is the temperature, and k is the thermal conductivity [W/mK]. k can be expressed as a·c p ·ρ, a is the thermal diffusivity [cm 2 /S], c p is the specific heat [J/gK], and ρ is the density [g/cm 3 ].
이와 같이, 열전소자의 하부 기판 및 상부 기판이 탄소 소재를 포함하면, ZT 값이 0.8이상으로 열전성능을 개선할 수 있다.상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described above, if the lower substrate and the upper substrate of the thermoelectric element contain a carbon material, the ZT value can be improved to be 0.8 or higher. [0038] Although described above with reference to a preferred embodiment of the present invention, in the relevant technical field Those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims.
Claims (12)
상기 제1 기판 상에 배치된 제1 전극층;
상기 제1 전극층 상에 배치된 열전반도체층;
상기 열전반도체층 상에 배치된 제2 전극층; 및
상기 제2 전극층 상에 배치된 제2 기판;을 포함하고,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 열전도도는 100W/mK 이상이고,
상기 제1 전극층과 상기 열전반도체층 및 상기 제2 전극층과 상기 열전반도체층 사이에 각각 배치된 확산방지층을 포함하고,
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나의 일표면에는 탄소 소재를 포함하는 코팅층이 배치되고,
상기 확산방지층은 니켈 또는 몰리브덴을 포함하고,
ZT 값이 0.8 이상인 열전소자.A first substrate;
A first electrode layer disposed on the first substrate;
A thermoelectric semiconductor layer disposed on the first electrode layer;
A second electrode layer disposed on the thermoelectric semiconductor layer; And
Including; a second substrate disposed on the second electrode layer,
The thermal conductivity of the first substrate and the second substrate is 100W/mK or more,
And a diffusion barrier layer disposed between the first electrode layer, the thermoelectric semiconductor layer, and the second electrode layer and the thermoelectric semiconductor layer, respectively,
A coating layer including a carbon material is disposed on at least one surface of the first substrate and the second substrate,
The diffusion barrier layer includes nickel or molybdenum,
Thermoelectric devices with a ZT value of 0.8 or higher.
상기 코팅층은 Al2O3 및 BN 중 적어도 하나의 무기물 더 포함하는 열전소자. The method of claim 1,
The coating layer is a thermoelectric device further comprising at least one inorganic material of Al 2 O 3 and BN.
상기 코팅층은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 각각의 일표면에 배치된 열전소자.The method of claim 2,
The coating layer is a thermoelectric device disposed on one surface of each of the first substrate and the second substrate.
상기 코팅층은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나의 표면 전체에 배치된 열전소자.The method of claim 3,
The coating layer is a thermoelectric element disposed on the entire surface of at least one of the first substrate and the second substrate.
상기 코팅층의 두께는 0.1㎛ 내지 5㎛인 열전소자.The method of claim 3,
The thickness of the coating layer is 0.1㎛ to 5㎛ thermoelectric device.
상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 중 적어도 하나는 알루미나를 포함하는 열전소자.The method of claim 3,
At least one of the first substrate and the second substrate includes alumina.
상기 코팅층은 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 양면 중에서 상기 확산방지층이 배치된 면의 반대면에 배치된 열전소자.The method of claim 3,
The coating layer is a thermoelectric element disposed on a surface opposite to a surface on which the diffusion barrier layer is disposed among both surfaces of the first substrate and the second substrate.
상기 탄소 소재는 알루미늄 실리콘 카바이드 복합 재료(AlSiC), 흑연(Graphite), 카본 블랙(Caron Black), 그래핀(Graphene), 풀러렌(fullerene), 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT) 중 적어도 하나를 포함하는 열전소자.The method of claim 3,
The carbon material is at least one of aluminum silicon carbide composite material (AlSiC), graphite, carbon black, graphene, fullerene, and carbon nanotube (CNT). Thermoelectric element including.
상기 코팅층은 전체 중량 대비 80wt% 내지 100wt%의 탄소 소재가 포함된 열전소자.The method of claim 3,
The coating layer is a thermoelectric device containing 80wt% to 100wt% of carbon material based on the total weight.
상기 코팅층은 Al2O3 및 BN 중 적어도 하나의 무기물이 전체 중량 대비 20wt% 이하로 포함된 열전소자.The method of claim 3,
The coating layer is a thermoelectric device in which at least one inorganic material of Al 2 O 3 and BN is contained in an amount of 20 wt% or less based on the total weight.
각각의 상기 코팅층의 두께는 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판 각각의 두께보다 작은 열전소자.The method of claim 3,
The thickness of each of the coating layers is smaller than the thickness of each of the first and second substrates.
각각의 상기 확산방지층의 두께는 상기 열전반도체층의 두께보다 작은 열전소자.The method of claim 3,
The thickness of each of the diffusion barrier layers is less than the thickness of the thermoelectric semiconductor layer.
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