KR20090003124A - 열전소자 - Google Patents

열전소자 Download PDF

Info

Publication number
KR20090003124A
KR20090003124A KR1020080061537A KR20080061537A KR20090003124A KR 20090003124 A KR20090003124 A KR 20090003124A KR 1020080061537 A KR1020080061537 A KR 1020080061537A KR 20080061537 A KR20080061537 A KR 20080061537A KR 20090003124 A KR20090003124 A KR 20090003124A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
junction
thermoelectric
thermoelectric element
thermopair
element according
Prior art date
Application number
KR1020080061537A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101175386B1 (ko
Inventor
게르하르트 슈판
Original Assignee
게르하르트 슈판
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 게르하르트 슈판 filed Critical 게르하르트 슈판
Publication of KR20090003124A publication Critical patent/KR20090003124A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101175386B1 publication Critical patent/KR101175386B1/ko

Links

Images

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
    • H10N10/80—Constructional details
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H02S10/10—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power including a supplementary source of electric power, e.g. hybrid diesel-PV energy systems
    • 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
    • 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
    • H10N10/10—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects
    • H10N10/17—Thermoelectric devices comprising a junction of dissimilar materials, i.e. devices exhibiting Seebeck or Peltier effects operating with only the Peltier or Seebeck effects characterised by the structure or configuration of the cell or thermocouple forming the device
    • 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
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/81—Structural details of the junction
    • H10N10/817—Structural details of the junction the junction being non-separable, e.g. being cemented, sintered or soldered
    • 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
    • H10N10/80—Constructional details
    • H10N10/85—Thermoelectric active materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy

Landscapes

  • Measuring Temperature Or Quantity Of Heat (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 적어도 하나의 서머페어와 pn-접합으로 구성되고 서머페어가 포지티브 제베크효과를 갖는 제1물질과 네거티브 제베크효과를 갖는 제2물질를 갖는 열전소자에 관한 것으로, 제1물질이 전도체에 의하여 pn-접합의 p-측에 선택적으로 접촉되고 제2물질이 전도체에 의하여 pn-접합의 n-측에 선택적으로 접촉된다.
열전소자, 서모페어, pn-접합.

Description

열전소자 {THERMOELECTRIC ELEMENT}
본 발명은 적어도 하나의 서머페어(thermopair)와 pn-접합을 포함하고 서머페어가 포지티브 제베크효과(positive Seebeck coefficient)를 갖는 제1물질과 네거티브 제베크효과를 갖는 제2물질를 갖는 열전소자(thermoelectric element)와, 이러한 형태의 열전소자를 갖는 열전발전기와 열전쿨러에 관한 것이다.
종래기술은 여러 발전단계를 포함하는 여러 영역으로 나누어진다.
열전효과는 이미 100여년 전부터 알려져 왔다. 온도차이를 전류로 직접 전환하거나(열전발전기) 또는 외부전원을 인가하여 냉각하기 위하여(열전쿨러) 사용될 수 있는 물질은 광범위하다. 지금까지 발전효과의 기술적 구현은 하나의 공통적인 기본구성에 기초하고 있다(도 6). 두개의 상이한 금속 또는 두개의 상이한 도핑(n- 및 p- 도핑) 반도체가 금속도체에 의하여 단부, 통상적인 경우 고온단부(hot end)에 연결되고, 전류가 타측단부, 즉 저온단부에서 발생될 수 있다. 접촉위치에서 물질 사이의 전위차를 극복하기 위한 에너지는 주위의 열로부터 얻는다(펠티에효과).
가장 효과적인 방식으로 온도기울기를 전류로 전환시키기 위하여, 열전소자는 각 소자가 전기적으로는 직렬로 연결되나 열적으로는 병렬로 연결되는 모듈을 구성토록 조립된다. 그리고 이들 모듈은 대형 유니트를 구성하도록 조합될 수 있다(도 7). 이러한 장치의 예로서는 특허문헌 EP 339715 A1이 있다.
사용되는 물질의 선택은 요구된 온도범위에서 최대효율을 얻는다는 관점에 기초하고 있다. 일반적으로 이러한 효율은 성능지수(figure of merit) Z = S2/ρk 로 나타낼 수 있다(여기에서, S는 제베크효과 또는 절대미분열전기력, ρ는 비저항, k는 열전도도를 나타낸다). 동일한 시간에 비저항이 낮고 열전도도도 낮은 경우 제베크효과가 크면 높은 효율을 얻을 수 있다.
n-형 물질과 p-형 물질의 쌍에 기초한 열전소자는 최근에 개발된 것이나 개발된지 50여년이 지났음에도 불구하고 거의 진전이 없다. 이들 열전소자는 수심년 동안 하나의 제품으로서 얻을 수 있었으며 특히 냉각용으로서 사용되었다(열전쿨러, 펠티에 모듈).
종래기술의 주요잇점은 생산공정이 수십년 동안 알려진 것이며 완성된 기술이라는 점이다.
결점:
열전기에 대하여 중요한 물질의 특성(S...제베크효과, ρ...비저항 및 k...열전도도)은 아주 작아도 서로에 대하여 독립적으로 영향을 줄 수 있다. 현재 이러한 관계는 카르노효율의 약 10~20%까지 유용한 효율을 제한한다.
온도기울기의 형상은 효율에 영향을 주지 않으나 통상적인 열전소자에서는 고온측과 저온측 사이의 전체온도차이가 열전기력과 온도차이 사이의 선형관계에 의하여 중요한 의미를 갖는다.
전력밀도가 너무 낮으면 기술적으로나 경제적으로 적당한 고전력 레벨의 구현이 불가능하다.
열전기와 열이온효과의 경계영역에서 더 높은 가능성의 발전이 열이온변환기(thermoionic converter)와 열다이오드(thermal diode)를 개발한 미국 유타주 솔트레이크시에 소재하는 에네코 사(Eneco, Inc.)(Yan R. Kucherov와 Peter L. Hagelstein)에 의하여 이루어졌다.
열이온변환기(도 8)는 진공으로 분리된 가열금속판과 냉각금속판 및 외부회로로 구성된다. 가열금속판의 보다 높은 온도 때문에 많은 전자가 역방향이 아닌 금속판의 방향으로 전위장벽을 극복할 수 있는 충분한 에너지를 갖는다. 이와 같이 함으로서 온도차이로부터 전류를 얻을 수 있다. 그러나, 이러한 과정은 높은 전위장벽 때문에 매우 높은 온도에서만 이루어질 수 있다.
열다이오드는 동일한 기능구성요소이나, 진공이 반도체로 대체된다. 에네코 사로부터 입수할 수 있는 n-형 열다이오드의 도식적인 구조가 도 9에 도시되어 있다. 진공 대신에 사용된 반도체는 낮은 전위장벽용으로서 제공되어 열다이오드가 낮은 온도에서도 기능을 발휘한다.
콜렉터와 갭 반도체 사이의 다른 전위장벽의 정확한 구성으로 이러한 구성이 전자가 역으로 흐르는 것을 방지한다. 따라서 전자가 축적되고 높은 사용전압을 얻을 수 있다.
이러한 종래기술의 잇점:
열이 전류로 변환되는 효율은 높다.
상기 언급된 일반적인 형태의 열전소자와는 다르게, 열다이오드는 이로부터의 효율저하없이 직렬로 연결될 수 있다. 따라서 이론적인 최대효율에 이를 수 있다.
이러한 종래기술의 결점:
이 구조는 전자로서만 작동하며, 열다이오드에 정공이 없어 회로는 전도체에 의하여 폐쇄되어야 하는데, 전도체에 의하여 열이 이동하여 효율이 감소된다.
사용된 효과는 장벽의 두께가 누설길이의 영역내에 있어 약 100 나노미터(InSb가 사용되는 경우, 1.5 마이크로미터)인 경우에만 나타난다. 고온에서는 물질의 확산이 크므로, 전위장벽이 시간에 따라 둥글게 되고 효과를 유지하기 위하여 필요한 길이는 더 이상 관측되지 않았다. 따라서 전류의 발생을 위하여 사용될 수 있는 온도는 심하게 상향으로 제한된다.
전자정공쌍의 발생을 이용하기 위하여, 온도기울기를 갖는 pn-접합이 잘 알려진 열전소자에 사용될 수 있다(특허문헌 AT 410 492 B).
도 10에서 보인 구조에서, 전자정공쌍은 그 발생과 재조합 사이의 열평형이 온도기울기에 의한 전하캐리어의 드리프트 때문에 발생 쪽으로 기울어져 고온단부측에서 발생된다. 여기에서 pn-접합은 온도기울기의 장소로부터 구조적으로 분리될 수 없는 전체 구조의 일부이다.
이러한 종래기술의 잇점:
사용온도가 사용된 각 물질에 따라서 아주 높다.
간단하고 태양전지와 유사하다.
이러한 종래기술의 결점:
전하캐리어의 재조합이 전반적으로 방지될 수 없어 효율이 감소된다.
전하캐리어의 운반을 위하여 두꺼운 층이 필요하며, 이들은 보다 복잡한 제조방법을 요구한다.
특허문헌 DE 101 36 667 A1에는 펠티에소자의 암에 다이오드가 집적되는 것이 기술되어 있다.
특허문헌 GB 953 339 A1에는 펠티에소자와 다이오드를 구조적으로 조합하는 것이 기술되어 있다.
본 발명의 목적은 개선된 열전소자를 제공하는데 있다.
이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징부를 갖는 열전소자에 의하여 달성된다.
기본적으로 새로운 아이디어는 전자의 발생중심으로서 pn-접합(예를 들어 다이오드)과 알려진 서모페어의 확장이 이루어질 수 있도록 하는 정공을 이용하는 것이다.
전자정공쌍의 발생없이, 서모페어는 전하캐리어 펌프로서만 작용하며, 그 특성은 물질의 선택에 의하여 결정된다. 크기 또는 다른 외부특성은 제한된 영향만을 갖는다. 이들 제한은 새로운 전자정공쌍의 발생에 의하여 피해 나갈 수 있으며, 이에 따라서 현저히 높은 레벨의 효율을 얻을 수 있다.
청구범위 제13항의 특징을 갖는 열전발전기에 본 발명에 따른 열전소자를 사용할 때 본 발명의 아이디어는 온도차이가 원인인 서모페어의 열전전압이 고온측에 전기적으로 연결된 pn-접합을 역방향(블로킹 방향)으로 바이어스시키도록 하는데 사용된다. 전자정공쌍은 열적여기(thermal excitation)에 의하여 이러한 pn-접합에서 발생된다. 이러한 열적여기의 범위는 온도, 밴드갭 및 발생중심의 수에 따라서 달라질 수 있다.
Figure 112008046436814-PAT00001
방향 바이어스를 갖는 pn-접합에서 고유전계에 의하여 즉시 분리되는 전자정공쌍의 발생으로 전류가 흐르고 순전류로서 나타난다.
본 발명의 잇점:
도핑에 의하여 사전에 결정된 것 보다 많은 전하캐리어가 전자정공쌍의 발생에 의하여 생성된다. 이는 보다 높은 전력밀도와 효율을 얻을 수 있도록 한다.
전자정공쌍의 발생은 열전전압이 발생되는 장소로부터 공간적으로 분리되어 열전도에 관계없이 물질의 선택 또는 다른 생산공정에 의하여 최적화될 수 있다. 또한 온도기울기를 필요치 않다.
서모페어에 비하여 낮은 밴드갭을 갖는 물질의 이용함으로서 전하캐리어의 운반과 발생이 최적화될 수 있다.
본 발명의 다른 유리한 실시형태가 종속항에서 정의된다.
예를 들어 제1물질을 pn-접합의 p-측에 선택적으로 접촉시키는 도체와 제2물질을 pn-접합의 n-측에 선택적으로 접촉시키는 도체는 금속도체일 수 있다.
서모페어와 다이오드는 전도체에 의하여서만 상대측으로부터 공간적으로 분리되게 연결될 수 있다. 또한 서모페어와 다이오드는 전하캐리어의 발생과 상대측으로부터 분리가능한 운반을 최적화하기 위하여 다른 물질로 구성될 수 있다. 서모페어에서 전하캐리어의 운반은 예를 들어 상이한 물질의 사용, 제조방법과 물질구조(수퍼그레이팅, 양자점 등에 의한 열전도성의 변조를 위한 나노기술)에 의하여 최적화될 수 있다.
전류 및 이에 따른 전하캐리어 발생을 최적화하기 위하여, 고유농도 ni(따라서 온도와 밴드갭)과 발생시기 τg(따라서 발생중심의 수, 유효단면 및 온도)가 결정적인 물리적 파라메타이다.
Figure 112008046436814-PAT00002
본 발명에 있어서, 동일한 물리적 파라메타는 종래기술의 경우와 같이 중요하다. 그러나, 본 발명에서 파라메타의 파생적 변화가 전체 구조의 효율에 영향을 주므로 파라메타의 종속성은 약화될 수 있다.
아울러, 본 발명은 양호한 열전물질을 위한 새로운 지원물질을 제공한다.
본 발명을 수행하기 좋은 물질은 반도체이며, 여기에서 이용된 온도범위는 물질의 선택을 결정한다.
화합물반도체가 낮은 열전도성 때문에 열전모듈을 위한 좋은 물질이 될 수 있다. 양호한 물질의 일부 예로서는 Bi2Te3, PbTe, SiGe, 포접화합물 및 페로브스카이트 구조를 포함하는 물질과 반도체고분자가 있다. pn-접합을 형성하기 위하여, 온도기울기가 필요없으므로 낮은 열전도도를 갖지 않는 물질이 사용될 수 있다.
가능한 한 비저항을 낮게 유지하기 위하여 도핑 레벨을 매우 높이는 것이 좋다. 도핑값은 물질에 따라서 달라질 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 1018cm-3 이상의 도핑레벨을 갖는 PbTe가 필요하다.
특히, 본 발명이 이용될 수 있는 영역은 크게 3개 영역이 있다.
1. 온도차이를 전류로 직접 변환시키기 위한 열전발전기. 이러한 개념에서 사용되지 않을 수 있는 잔열이 사용될 수 있다.
2. 열전쿨러: 전류의 흐름에 의하여 일측단부는 고온이 되고 타측단부는 저온이 된다. 이러한 효과는 적극적 냉각을 위하여 이용될 수 있다(저온의 형성 및 열의 분산).
3. 예를 들어 향상된 열전도도가 효과적인 수동적 냉각을 위하여 이용될 수 있는 공조설비 또는 전력전자장치.
본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 포지티브 제베크효과를 갖는 제1물질(1)과 네거티브 제베크효과를 갖는 제2물질(2)를 갖는 서모페어가 구비된 열전소자를 보이고 있다. 다이오드(8)에 pn-접합(3)이 구성되어 있다. 제1물질(1)은 전도체(6)를 통하여 pn-접합(3)의 p-측(4)에 선택적으로 접촉된다. 제2물질(2)은 전도체(7)를 통하여 pn-접합(3)의 n-측(5)에 선택적으로 접촉된다.
외부전원(도시하지 않았음)의 전극이 접점(11, 12)에 연결될 때 도시된 열전소자는 열전쿨러로서 작동된다. 이와 같은 경우, pn-접합(3)은 두 극성중의 하나에 관하여 외부전원에 의해 역방향으로 전기적인 극성을 띄게 된다. 이와 같은 경우, 물질(1, 2)의 일측단부(Tcold)는 냉각된다. 물질(1, 2)의 타측단부(Thot)는 가열된다.
만약 반대로 열전소자가 열전발전기로서 사용되는 경우, 물질(1, 2)의 일측단부(Tcold)는 히트싱크(도시하지 않았음)에 접촉되는 반면에 물질(1, 2)의 타측단부(Thot)는 열원에 접촉된다. 각 물질(1, 2)에서 전압이 발생된다(제1물질(1)에서 전도체(6)를 향하는 쪽이 음극이 되고, 제2물질(2)에서 전도체(7)를 향하는 쪽이 양극이 된다). 이는 pn-접합(3)이 역방향으로 연결될 수 있도록 한다. 이와 같은 경우, pn-접합(3)에서 발생되는 전계는 발생된 전자정공쌍을 공간적으로 분리하며 이는 순전류의 형태로 나타난다. 전압은 접점(11, 12)으로부터 얻을 수 있으며, 접점(11)은 음극이고 접점(12)은 양극이다.
본 발명의 다른 실시형태가 도 2에 도시되어 있다. 이 실시형태에서, pn-접 합(3)은 중간층(13)에 형성되어 있다. 이 pn-접합(3)은 제1물질(1) 및 제2물질(2)(각각 p-도핑 및 n-도핑 반도체이다)과 함께 열원(9)에 열적으로 연결되어 있다. 또한 제1물질(1)과 제2물질(2)은 이들의 타측단부가 히트싱크(10)에 열적으로 연결되어 있다.
제1물질(1)은 전도체(6)에 의하여 pn-접합(3)의 p-측(4)에 접촉된다. 제2물질(2)은 전도체(7)에 의하여 pn-접합(3)의 n-측(5)에 접촉된다.
이들 물질(1, 2)의 각 타측단부에는 애노드(12)와 캐소드(11)가 형성되어 열전소자를 열전발전기로 이용하는 도시된 예의 경우 이들에 의하여 전압을 얻을 수 있다.
도 3에서 보인 본 발명의 실시형태에서, pn-접합(3)은 서모페어로부터 공간적으로 분리되어 배치되고 각각 전도체(61~63) 및 전도체(71~73)에 의하여서만 서모페어에 연결된다.
이 경우에 있어서 서모페어가 그 자신의 열원(9)에 열적으로 접촉되는 한편 열원(14, 15)을 분리하기 위하여 다이오드(8)가 연결된다. 또한 서모페어는 히트싱크(10)와 열적으로 접촉한다.
유사한 구조의 열전소자가 도 4에 도시되어 있다. 도 5에서 보인 실시형태는 한편으로 공통의 열원(9)이 사용되고 다른 한편으로 공간적으로 치밀한 구조에 의한 절연층(16)이 형성되어 있는 점에서 도 4의 실시형태와는 상이하다.
도 6은 종래기술에 따른 열전발전기를 보인 것으로, 제1물질(1)과 제2물질(2)이 전도체(17)에 의하여 열원(9)의 영역에 함께 연결되어 있다. 히트싱크(10)의 영역에 애노드(12)와 캐소드(11)가 제공되어 있다. 전류(I)가 온도차이로 흐른다.
도 7 내지 도 10은 다른 종래기술을 보인 것으로, 도 6에서 보인 바와 같이 각 열전소자로 구성되는 열전기모듈(도 7)의 원리를 보이고 있다. 도 8에는 열이온변환기의 원리를 도식적으로 보인 것이다. 도 9는 열다이오드를 보이고 있다. 도 10은 pn-접합(3)이 온도기울기를 갖는 열전소자를 보이고 있다.
이상의 설명에서 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 부호룰 붙였다.
도 1 내지 도 5는 본 발명의 실시형태를 보인 설명도.
도 6은 종래기술에 따른 열전발전기를 보인 설명도.
도 7 내지 도 10은 또 다른 종래기술을 보인 설명도.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
1; 제1물질, 2: 제2물질, 3: pn-접합, 6, 7: 전도체, 8: 다이오드, 9: 열원, 10: 히트싱크.

Claims (18)

  1. 적어도 하나의 서머페어와 pn-접합을 포함하고 서머페어가 포지티브 제베크효과를 갖는 제1물질과 네거티브 제베크효과를 갖는 제2물질를 갖는 열전소자에 있어서, 제1물질(1)이 전도체(6)에 의하여 pn-접합(3)의 p-측(4)에 선택적으로 접촉되고 제2물질(2)이 전도체(7)에 의하여 pn-접합(3)의 n-측(5)에 선택적으로 접촉됨을 특징으로 하는 열전소자.
  2. 제1항에 있어서, 제1물질(1)이 p-도핑 반도체임을 특징으로 하는 열전소자.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 제2물질(2)이 n-도핑 반도체임을 특징으로 하는 열전소자.
  4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, pn-접합(3)이 다이오드(8)에 제공됨을 특징으로 하는 열전소자.
  5. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서, pn-접합(3)이 태양전지에 제공됨을 특징으로 하는 열전소자.
  6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서, 서모페어와 pn-접합(3)이 상이한 물질을 포함함을 특징으로 하는 열전소자.
  7. 제1항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서, 서모페어와 pn-접합(3)이 상대측으로부터 공간적으로 분리되게 배치됨을 특징으로 하는 열전소자.
  8. 제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서, 서모페어와 pn-접합(3)이 전도체(6, 7)에 의하여서만 함께 연결됨을 특징으로 하는 열전소자.
  9. 제1항 내지 제8항의 어느 한 항에 있어서, pn-접합(3)이 내부표면적을 증가시키기 위한 텍스쳐드 구조(textured structure)임을 특징으로 하는 열전소자.
  10. 제1항 내지 제9항의 어느 한 항에 있어서, pn-접합(3)이 도핑됨을 특징으로 하는 열전소자.
  11. 제1항 내지 제10항의 어느 한 항에 있어서, pn-접합(3)이 결정결함(crystal defects)을 가짐을 특징으로 하는 열전소자.
  12. 제1항 내지 제11항의 어느 한 항에 있어서, 서모페어의 단면이 pn-접합(3)의 단면과 상이함을 특징으로 하는 열전소자.
  13. 제1항 내지 제12항의 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 열전소자, 적어도 하나의 열원(9)과 적어도 하나의 히트싱크(10)를 포함하는 열전발전기에 있어서, 열전전압을 발생하기 위한 열전소자의 서모페어가 적어도 하나의 열원(9)과 적어도 하나의 히트싱크(10)에 결합되고, 열전전압이 전도체(6, 7)에 의하여 역방향으로 pn-접합(3)에 전기적으로 극성을 부여함을 특징으로 하는 열전발전기.
  14. 제13항에 있어서, pn-접합(3)이 적어도 하나의 열원(9)에 결합됨을 특징으로 하는 열전발전기.
  15. 제14항에 있어서, pn-접합(3)의 온도가 서모페어의 고온측 온도(Thot)와 상이함을 특징으로 하는 열전발전기.
  16. 제13항 내지 제15항의 어느 한 항에 있어서, pn-접합(3)이 적어도 하나의 히트싱크(10)에 결합됨을 특징으로 하는 열전발전기.
  17. 제1항 내지 제12항의 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 열전소자와 적어도 하나의 2극 전압원을 포함하는 열전쿨러에 있어서, 서모페어가 전압원의 2극에 접촉되어 전압원이 pn-접합(3)에 역방향으로 전기적인 극성을 부여함을 특징으로 하 는 열전발전기.
  18. 제1항 내지 제12항의 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 열전소자를 제조하는 방법에 있어서, 서모페어 및/또는 pn-접합이 증기부착공정, 좋기로는 스퍼터링공정으로 형성됨을 특징으로 하는 열전소자의 제조방법.
KR1020080061537A 2007-06-29 2008-06-27 열전소자 KR101175386B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT0100907A AT505168B1 (de) 2007-06-29 2007-06-29 Thermoelektrisches element
ATA1009/2007 2007-06-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20090003124A true KR20090003124A (ko) 2009-01-09
KR101175386B1 KR101175386B1 (ko) 2012-08-20

Family

ID=39790321

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080061537A KR101175386B1 (ko) 2007-06-29 2008-06-27 열전소자

Country Status (8)

Country Link
US (2) US8373057B2 (ko)
EP (1) EP2009709B1 (ko)
JP (1) JP4881919B2 (ko)
KR (1) KR101175386B1 (ko)
CN (1) CN101335324B (ko)
AT (1) AT505168B1 (ko)
ES (1) ES2531161T3 (ko)
RU (1) RU2419919C2 (ko)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT508277B1 (de) * 2009-06-09 2011-09-15 Avl List Gmbh Thermoelektrisches modul mit paarweise angeordneten p- und n- dotierten schenkeln
FR2963165A1 (fr) * 2010-07-22 2012-01-27 St Microelectronics Crolles 2 Procede de generation d'energie electrique dans un dispositif semi-conducteur, et dispositif correspondant
CN102130076B (zh) * 2010-12-25 2012-05-30 紫光股份有限公司 一种热电式计算机芯片散热器
RU2444814C1 (ru) * 2011-03-29 2012-03-10 Юрий Феликсович Верниковский Термоэлектрический кластер, способ его работы, устройство соединения в нем активного элемента с теплоэлектропроводом, генератор (варианты) и тепловой насос (варианты) на его основе
DE102011001653A1 (de) * 2011-03-30 2012-10-04 O-Flexx Technologies Gmbh Thermoelektrische Anordnung
CN102306701B (zh) * 2011-09-22 2013-05-08 华南理工大学 一种长程集中冷却动力热电偶转换元件
US8796535B2 (en) * 2011-09-30 2014-08-05 Sunpower Corporation Thermal tracking for solar systems
KR20130072694A (ko) * 2011-12-22 2013-07-02 한국전자통신연구원 열전소자 및 그 제조 방법
US9081030B2 (en) 2013-06-10 2015-07-14 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Computer-aided simulation method for atomic-resolution scanning seebeck microscope (SSM) images
CN104602484B (zh) * 2013-10-31 2017-04-26 展讯通信（上海）有限公司 便携式设备及其散热装置
CN103701186B (zh) * 2013-12-19 2015-08-12 北京京东方光电科技有限公司 移动通信终端
RU2584143C2 (ru) * 2014-04-15 2016-05-20 Акционерное общество "Научно-производственный центр "Полюс" (АО "НПЦ "Полюс") Способ отвода тепла от мощных эри, электронных узлов, блоков и модулей и устройство для его осуществления
ITUA20164656A1 (it) * 2016-06-06 2017-12-06 Maria Longo Trasduttore termoelettrico di composizione mista.
US9773717B1 (en) 2016-08-22 2017-09-26 Globalfoundries Inc. Integrated circuits with peltier cooling provided by back-end wiring
IL248115A0 (en) * 2016-09-28 2017-01-31 Yeda Res & Dev Thermoelectric device
WO2020129539A1 (ja) * 2018-12-19 2020-06-25 国立研究開発法人産業技術総合研究所 太陽電池および熱電変換素子を有する複合発電装置

Family Cites Families (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL251789A (ko) * 1959-05-26 1900-01-01
US3076861A (en) * 1959-06-30 1963-02-05 Space Technology Lab Inc Electromagnetic radiation converter
JPS5148037B2 (ko) * 1974-02-26 1976-12-18
JPS50134391A (ko) * 1974-04-09 1975-10-24
JPS57115877A (en) * 1981-01-09 1982-07-19 Mitsubishi Electric Corp Combined element of semiconductor photocell and thermal generator
JPS58213479A (ja) * 1982-06-04 1983-12-12 Futaba Corp エネルギ−変換素子
JPS61284976A (ja) * 1985-06-11 1986-12-15 Tohoku Metal Ind Ltd 熱電気変換素子
NL8801093A (nl) * 1988-04-27 1989-11-16 Theodorus Bijvoets Thermo-electrische inrichting.
DE3835279A1 (de) * 1988-10-15 1990-04-19 Willi Schickedanz Energiequelle mit einem photovoltaischen element
JPH04280482A (ja) * 1991-03-08 1992-10-06 Oki Electric Ind Co Ltd 太陽光を利用した冷却素子
EP0538840B1 (en) * 1991-10-22 1997-03-12 Canon Kabushiki Kaisha Photovoltaic device
US6084175A (en) * 1993-05-20 2000-07-04 Amoco/Enron Solar Front contact trenches for polycrystalline photovoltaic devices and semi-conductor devices with buried contacts
US5716480A (en) * 1995-07-13 1998-02-10 Canon Kabushiki Kaisha Photovoltaic device and method of manufacturing the same
US5929440A (en) * 1996-10-25 1999-07-27 Hypres, Inc. Electromagnetic radiation detector
DE19704944A1 (de) * 1997-02-10 1998-08-20 Hans K Seibold Effektivitätsverstärker für thermoelektrische Energiewandler
JPH11135846A (ja) * 1997-10-31 1999-05-21 Fujitsu Ltd 半導体を用いた熱電装置
US6256092B1 (en) * 1997-11-28 2001-07-03 Hitachi, Ltd. Defect inspection apparatus for silicon wafer
JP4208281B2 (ja) * 1998-02-26 2009-01-14 キヤノン株式会社 積層型光起電力素子
DE19927604A1 (de) * 1999-06-17 2000-12-21 Bayer Ag Silicium mit strukturierter Sauerstoffdotierung, dessen Herstellung und Verwendung
AT410492B (de) * 2000-05-02 2003-05-26 Span Gerhard Dipl Ing Dr Thermoelektrisches element mit mindestens einer n-schicht und mindestens einer p-schicht
DE10136667C2 (de) * 2001-07-27 2003-06-18 Oliver Eibl Peltierschenkel mit integrierter Diode
JP2003069088A (ja) * 2001-08-30 2003-03-07 Fujitsu Ltd 半導体装置及びその駆動方法
US7400050B2 (en) * 2001-12-12 2008-07-15 Hi-Z Technology, Inc. Quantum well thermoelectric power source
US20040155251A1 (en) * 2003-02-07 2004-08-12 Vladimir Abramov Peltier cooler integrated with electronic device(s)
US20040177876A1 (en) * 2003-03-10 2004-09-16 Enhanced Energy Systems, Inc. Spatially optimized thermoelectric module
JP4118187B2 (ja) * 2003-05-09 2008-07-16 信越半導体株式会社 太陽電池の製造方法
JP2005228915A (ja) 2004-02-13 2005-08-25 Toshiaki Eto セパレート型ペルチェシステム
JP2005268284A (ja) 2004-03-16 2005-09-29 Toshiba Corp 熱電変換モジュール、熱電変換装置
US20060090787A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-04 Onvural O R Thermoelectric alternators and thermoelectric climate control devices with controlled current flow for motor vehicles
JP2007165463A (ja) 2005-12-12 2007-06-28 Osamu Yamashita 熱電変換素子並びに発電用モジュール
JP4667406B2 (ja) * 2006-03-30 2011-04-13 三洋電機株式会社 太陽電池モジュール及びその製造方法
US8334450B2 (en) * 2006-09-04 2012-12-18 Micallef Joseph A Seebeck solar cell

Also Published As

Publication number Publication date
KR101175386B1 (ko) 2012-08-20
AT505168A4 (de) 2008-11-15
RU2419919C2 (ru) 2011-05-27
US20090014047A1 (en) 2009-01-15
RU2008126318A (ru) 2010-01-10
AT505168B1 (de) 2008-11-15
JP2009016831A (ja) 2009-01-22
US8373057B2 (en) 2013-02-12
US8766083B2 (en) 2014-07-01
EP2009709A2 (de) 2008-12-31
EP2009709A3 (de) 2011-05-18
EP2009709B1 (de) 2014-11-26
US20130042900A1 (en) 2013-02-21
CN101335324B (zh) 2012-04-18
ES2531161T3 (es) 2015-03-11
CN101335324A (zh) 2008-12-31
JP4881919B2 (ja) 2012-02-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101175386B1 (ko) 열전소자
US6762484B2 (en) Thermoelectric element
US9209375B2 (en) Methods and devices for controlling thermal conductivity and thermoelectric power of semiconductor nanowires
US20070261730A1 (en) Low dimensional thermoelectrics fabricated by semiconductor wafer etching
US20040177876A1 (en) Spatially optimized thermoelectric module
KR20090021270A (ko) 열전 나노튜브 어레이
US20100193000A1 (en) Thermoelectric generator for converting thermal energy into electrical energy
KR20050000514A (ko) 양면 펠티어 접합을 이용하는 열전 장치 및 그 열전장치의 제조 방법
US8334450B2 (en) Seebeck solar cell
US20040177877A1 (en) Geometrically optimized thermoelectric module
RU2005131609A (ru) Твердотельный преобразователь энергии
JP2006521698A5 (ko)
WO2019035702A1 (ko) 열전 모듈 및 열전 발전장치
JP3444501B2 (ja) 熱電発電体
KR101046130B1 (ko) 열전소자
Span et al. Thermoelectric power conversion using generation of electron-hole pairs in large area pn junctions
US20220029081A1 (en) Semiconductor thermoelectric generator
Span et al. Thermoelectric power generation using large area pn-junctions
Goldsmid Solid-state and vacuum thermoelements
EA041242B1 (ru) Полупроводниковый термоэлектрический генератор
KR20130061942A (ko) 열전지수 향상을 위한 클래딩된 나노선을 이용한 열전 소자

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150724

Year of fee payment: 4

LAPS Lapse due to unpaid annual fee