TWI678818B - 熱電轉換裝置及蓄電系統 - Google Patents
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Abstract
本發明係提供一種具備光穿透性，可由熱能再生電能的熱電轉換裝置，其係具備由熱電材料所形成之熱電轉換層，與連接於該熱電轉換層之電極層之熱電轉換裝置，且該熱電轉換層及該電極層之中至少該熱電轉換層具有光穿透性之熱電轉換裝置。
Description
本發明係有關於一種具備基材、熱電轉換層，及電極層之中至少基材及熱電轉換層具有光穿透性之熱電轉換裝置及蓄電系統。
熱電材料係具有藉由對材料之兩端提供溫度差而產生電位差之特性。又，具有相反地藉由對熱電材料提供電位差，產生溫度差，發生熱能的放出或吸收，而使周圍的溫度上升或下降之特性。作為活用熱電材料之此種特性的一例，有人揭露一種藉由在將使用具有透明性之熱電材料的熱電轉換裝置貼附於窗玻璃等的狀態下進行通電，使其發揮作為冷卻裝置之機能的技術(參照專利文獻1)。
近年來，基於高度考量環保且高度關注於節能，有人探討透過活用熱電材料的上述之特性，例如，利用與上述之專利文獻1之技術相反的熱電材料之特性，在恆定地產生溫度差的部位配置熱電轉換裝置，而由熱能再生電能之技術。
[專利文獻1]國際公開第2012/140800號
本發明係以提供一種作為熱電轉換裝置之進一步的應用，具備光穿透性，可由熱能再生電能的熱電轉換裝置及蓄電系統為課題。
本發明係提供以下之(1)~(9)者。
(1)一種熱電轉換裝置，其係具備由熱電材料所形成之熱電轉換層，與連接於該熱電轉換層之電極層之熱電轉換裝置，且該熱電轉換層及該電極層之中至少該熱電轉換層具有光穿透性。
(2)如前述(1)之熱電轉換裝置，其中前述熱電轉換層及前述電極層之中至少前述熱電轉換層在與該熱電轉換層之平面交叉之方向上，使用分光光度計所測量之550nm之可見光穿透率為60%以上。
(3)如前述(1)或(2)之熱電轉換裝置，其中前述熱電轉換層與前述電極層具有配置於表面之基材，且該基材為具有光穿透性之無機系材料或具有光穿透性之有機
系材料。
(4)如前述(1)~(3)中任一項之熱電轉換裝置，其中前述熱電材料為n型熱電材料。
(5)如前述(1)~(3)中任一項之熱電轉換裝置，其中前述熱電材料為p型熱電材料。
(6)如前述(1)~(5)中任一項之熱電轉換裝置，其中前述熱電轉換層具有由n型熱電材料所形成之n型熱電轉換層及由p型熱電材料所形成之p型熱電轉換層，且該n型熱電轉換層及該p型熱電轉換層係藉由前述電極層而連接。
(7)如前述(1)~(6)中任一項之熱電轉換裝置，其中已形成前述電極層之區域以外之區域面積對前述熱電轉換裝置之平面面積之比例為1%以上99%以下。
(8)如前述(1)~(7)中任一項之熱電轉換裝置，其中前述電極層具有光穿透性。
(9)一種蓄電系統，其特徵為具備如前述(1)~(8)中任一項之熱電轉換裝置與儲蓄電力之蓄電裝置，且該熱電轉換裝置中之前述電極層係電性連接於該蓄電裝置而成者。
根據本發明，可提供一種具備光穿透性，可由熱能再生電能的熱電轉換裝置及蓄電系統。
1、2‧‧‧熱電轉換裝置
11、21‧‧‧基材
12、13、22‧‧‧熱電轉換層
14、23‧‧‧電極層
第1圖為由與本發明實施形態之熱電轉換裝置1的主面垂直之方向觀視的俯視圖。
第2圖為第1圖所示之F1-F1線的剖面圖。
第3圖為由與本發明實施形態之熱電轉換裝置2的主面垂直之方向觀視的俯視圖。
第4圖為第3圖所示之F3-F3線的剖面圖。
第5圖為說明本實施形態之熱電轉換裝置之電極層之微細構造的一例的示意圖。
第6圖為說明本實施形態之熱電轉換裝置之電極層之微細構造的一例的示意圖。
本發明實施形態之熱電轉換裝置係具備由熱電材料所形成之熱電轉換層，與連接於該熱電轉換層之電極層之熱電轉換裝置，且該熱電轉換層及該電極層之中至少該熱電轉換層具有光穿透性。
就本發明實施形態之熱電轉換裝置1，2，利用圖式詳細加以說明。第1圖為由與形成為片狀之熱電轉換裝置
1的主面垂直之方向觀視的俯視圖；第2圖為第1圖所示之F1-F1線的剖面圖。
熱電轉換裝置1係具有具備基材11、配置於該基材11的表面且由熱電材料所形成之熱電轉換層12(p型半導體層)及熱電轉換層13(n型熱電轉換層)，與連接於該熱電轉換層12，13之電極層14之pn接合型的構造。熱電轉換裝置1中，基材11、熱電轉換層12，13、及電極層14之中至少基材11及熱電轉換層12，13具有光穿透性。至於各構成要件，係於後段詳細加以說明。
第3圖及第4圖所示之熱電轉換裝置2，其熱電轉換層之構成係與熱電轉換裝置1相異。其係具有使用由p型熱電轉換層及n型熱電轉換層所選出之1種熱電轉換層的所謂的單足型之構造。第3圖為由與形成為片狀之熱電轉換裝置2的主面垂直之方向觀視的俯視圖；第4圖為第3圖所示之F3-F3線的剖面圖。
熱電轉換裝置2係具備基材21、熱電轉換層22，與連接於該熱電轉換層22之電極層23。熱電轉換裝置2中，基材21、熱電轉換層22及電極層23之中至少基材21及熱電轉換層22具有光穿透性。至於各構成要件，係於後段詳細加以說明。
就熱電轉換裝置1，2而言，熱電轉換層及電極層之中至少熱電轉換層在與基材之平面交叉之方向上，使用分光光度計所測量之550nm之可見光穿透率均較佳為60%以上。
此外，在熱電轉換裝置1，2中，也可無基材11，21。亦即，熱電轉換層及電極層例如可直接形成於資訊處理終端等的電子機器之顯示面、建築物之窗玻璃、車用玻璃等。
基於光穿透性觀點，熱電轉換裝置1，2之厚度較佳為0.2μm以上6000μm以下。
熱電轉換裝置1，透過將複數個單元藉由電極連接，可形成具有所期望面積之薄片。就熱電轉換裝置2亦同。
又，於第1圖~第4圖中，雖未予以圖示，熱電轉換裝置1之電極層14係與熱電動勢取出用之電極層連接，由熱電轉換裝置1取出熱電動勢，儲蓄於蓄電裝置等、或可作為裝置之電源使用。
在本實施形態之基材11及21的表面，配置有熱電轉換層22與電極層23。基材11及21為具有光穿透性之無機系材料或具有光穿透性之有機系材料，只要是具有充分之強度者則不特別限制。
作為基材之材質，可舉出鈉鈣玻璃、硼矽酸玻璃、石英玻璃、硼矽酸玻璃、無鹼玻璃、藍板玻璃、白板玻璃、鋁矽酸鹽玻璃及氟化鈣玻璃等的玻璃素材、聚醯亞胺、聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚苯醚、聚醚酮、聚醚醚酮、聚烯烴、聚酯、聚碳酸酯、聚碸、聚醚碸、聚硫化苯、聚芳酯、丙烯酸系樹脂、環烯烴系聚合物、芳香族系聚合物、
聚胺基甲酸酯系聚合物等。
此等之中，由透明性優良且具廣用性而言，較佳為聚酯、聚醯胺或環烯烴系聚合物，更佳為聚酯或環烯烴系聚合物。
作為聚酯，可舉出聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚芳酯等。
作為聚醯胺，可舉出全芳香族聚醯胺、尼龍6、尼龍66、尼龍共聚物等。
作為環烯烴系聚合物，可舉出降莰烯系聚合物、單環之環狀烯烴系聚合物、環狀共軛二烯系聚合物、乙烯基脂環族烴聚合物、及此等之氫化物。作為其具體例，可舉出APEL(註冊商標、三井化學公司製之乙烯-環烯烴共聚物)、ARTON(註冊商標、JSR公司製之降莰烯系聚合物)、ZEONOR(註冊商標、日本ZEON公司製之降莰烯系聚合物)等。
此等之中，基於廣用性及成本之觀點，較佳為聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚芳酯等的聚酯，更佳為聚對苯二甲酸乙二酯。
基材中除此等成分以外，在不損及透明性等的範圍內，亦可含有抗氧化劑、難燃劑、潤滑劑等的各種添加劑。
基材之厚度較佳為0.1μm以上5000μm以下。藉由使基材之厚度在此範圍內，可容易獲得透明性優良的熱電轉
換裝置。
基材之總光穿透率(依據JIS K7361-1所測量)較佳為70%以上，更佳為70~100%，再更佳為80~95%。基材之霧度值較佳為10%以下，更佳為1~10%。藉由使基材之總光穿透率或霧度值在此等範圍內，可容易獲得透明性優良的熱電轉換裝置。
尤其是，基材之可見光穿透率(550nm之穿透率)較佳為60%以上，更佳為80%以上，再更佳為85%以上99%以下，特佳為90%以上99%以下。又，基材之折射率係因材質、延伸之有無而異，惟基於透明性之觀點，通常為1.45~1.75，較佳為1.6~1.75之範圍。
於本實施形態中，熱電轉換層12，13及22係由具有較高之席貝克效應，且具有光穿透性之熱電材料所形成。
此種熱電材料有無機系材料及有機系材料，作為無機系材料，可舉出金屬、合金、金屬氧化物、導電性化合物、此等之混合物等。具體而言，可舉出氧化錫、摻銻氧化錫(ATO)；摻氟氧化錫(FTO)、氧化鋅、摻鎵氧化鋅(GZO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、氧化銦、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅銦(IZO)、等的導電性金屬氧化物；金、銀、鉻、鎳等的金屬；此等金屬與導電性金屬氧化物之混合物；碘化銅、硫化銅等的無機導電性物質；聚苯胺、聚噻吩、聚吡咯等的有機導電性材料；等。
此等之中，基於導電性之觀點較佳為導電性金屬氧化物；在抑制稀有金屬的用量，來進行考量到環保的製品設計上，更佳為氧化鋅、摻鎵氧化鋅(GZO)、摻鋁氧化鋅(AZO)、氧化鋅銦(IZO)等的氧化鋅系導電性材料，而鑒於耐久性與材料成本，再更佳為摻鎵氧化鋅(GZO)；如考量導電性，特佳為以1~10%之範圍添加三氧化二鎵的氧化鋅。熱電轉換層12，13及22亦可為由上述之材料所構成的層以多層層合而成者。
另一方面，作為可使用於熱電轉換層之形成的有機系材料，可舉出具有席貝克效應，且具有光穿透性者。作為此類有機高分子化合物，由分散性優良而容易形成塗膜、透明性高來說，較佳使用由屬藉由π電子共軛而具有導電性之導電性高分子的聚苯胺類、聚吡咯類或聚噻吩類、及彼等之衍生物中所選出之至少1種。
聚苯胺類為將苯胺之2位或3位或者N位以碳數1~18之烷基、烷氧基、芳基、磺酸基等取代的化合物之高分子量聚合物，可舉出例如聚2-甲基苯胺、聚3-甲基苯胺、聚2-乙基苯胺、聚3-乙基苯胺、聚2-甲氧基苯胺、聚3-甲氧基苯胺、聚2-乙氧基苯胺、聚3-乙氧基苯胺、聚N-甲基苯胺、聚N-丙基苯胺、聚N-苯基-1-萘基苯胺、聚8-苯胺基-1-萘磺酸、聚2-胺基苯磺酸、聚7-苯胺基-4-羥基-2-萘磺酸等。
聚吡咯類係指將吡咯之1位或3位、4位以碳數1~18之烷基或烷氧基等取代的化合物之高分子量聚合
物，可舉出例如聚1-甲基吡咯、聚3-甲基吡咯、聚1-乙基吡咯、聚3-乙基吡咯、聚1-甲氧基吡咯、聚3-甲氧基吡咯、聚1-乙氧基吡咯、聚3-乙氧基吡咯等。
聚噻吩類為將噻吩之3位或4位以碳數1~18之烷基或烷氧基等取代的化合物之高分子量聚合物，可舉出例如聚3-甲基噻吩、聚3-乙基噻吩、聚3-甲氧基噻吩、聚3-乙氧基噻吩、聚3,4-乙烯二氧噻吩(PEDOT)等的高分子量聚合物。
作為聚苯胺類、聚吡咯類或聚噻吩類之衍生物，可舉出此等之摻雜物等。
作為摻雜物，可舉出氯化物離子、溴化物離子、碘化物離子等的鹵化物離子；過氯酸離子；四氟硼酸離子；六氟化砷酸離子；硫酸離子；硝酸離子；硫氰酸離子；六氟化矽酸離子；磷酸離子、苯基磷酸離子、六氟化磷酸離子等的磷酸系離子；三氟乙酸離子；甲苯磺酸酯離子、乙基苯磺酸離子、十二基苯磺酸離子等的烷基苯磺酸離子；甲基磺酸離子、乙基磺酸離子等的烷基磺酸離子；或聚丙烯酸離子、聚乙烯磺酸離子、聚苯乙烯磺酸離子(PSS)、聚(2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸)離子等的高分子離子等，此等可單獨或組合2種以上使用。
作為摻雜物，此等之中，由欲可容易地調整高導電性，且欲調成水溶液時，具有有用於容易分散的親水骨架而言，較佳為聚丙烯酸離子、聚乙烯磺酸離子、聚苯乙烯磺酸離子(PSS)、聚(2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺
酸)離子等的高分子離子，更佳為屬呈水溶性且呈強酸性之聚合物的聚苯乙烯磺酸離子(PSS)。
至於上述聚苯胺類、聚吡咯類或聚噻吩類之衍生物，較佳為聚噻吩類之衍生物，其中，較佳為聚(3,4-乙烯二氧噻吩)與作為摻雜物之聚苯乙烯磺酸離子的混合物(以下，有記載為「PEDOT：PSS」)等。
使用上述之材料而得的熱電轉換層之中，至於熱電轉換層由n型熱電材料所構成者，可使用僅由n型之GZO所構成之單足型的熱電轉換層。又，至於熱電轉換層由p型熱電材料所構成者，則可使用僅由PEDOT：PSS所構成之單足型的熱電轉換層。
再者，於本發明實施形態中，較佳為熱電轉換層具有由n型熱電材料所形成之n型熱電轉換層及由p型熱電材料所形成之p型熱電轉換層，且該n型熱電轉換層及該p型熱電轉換層藉由前述電極層而連接的pn接合型。其中，較佳為組合PEDOT：PSS與GZO而成的pn接合型。
熱電轉換層可為由上述材料所構成的單層，亦可為將由上述材料之中種類不同的材料所構成之各層以2層以上層合而成的構造。
熱電轉換層及後述之電極層的合計厚度較佳為0.1μm以上1000μm以下，更佳為0.1μm以上10μm以下。若為上述範圍，總光穿透率高，可得良好的透明性。
又，熱電轉換層單獨的總光穿透率較佳為50%以上，更佳為60%以上90%以下，再更佳為70%以上90%以下。
熱電轉換層單獨之霧度值較佳為10%以下，更佳為1%以上5%以下。透過熱電轉換層之總光穿透率或霧度值為此等範圍內，可容易地獲得透明性優良的熱電轉換層。
特別是，熱電轉換層單獨之可見光穿透率(550nm之穿透率)較佳為60%以上，更佳為65%以上90%以下，再更佳為70%以上90%以下。
再者，熱電轉換層之電導率，基於熱電轉換層與n型或p型無關，可提高輸出電壓之觀點，較佳為100S/cm以上1500S/cm以下，更佳為400S/cm以上1300S/cm以下。
熱電轉換層之熱導率，基於熱電轉換層與n型或p型無關，可提高輸出電壓之觀點，較佳為0.1以上100以下，更佳為0.1W/m‧K以上50W/m‧K以下，再更佳為0.1W/m‧K以上10W/m‧K以下。
於本實施形態之熱電轉換裝置1中，就電極層14，若考量熱電轉換裝置1之光穿透性，則已形成電極層之區域以外之區域面積對熱電轉換裝置之平面面積之比例較佳為1%以上99%以下。基於使熱電轉換裝置1之光穿透性變為良好之觀點，電極層14更佳由具有光穿透性之材料所形成。由於熱電轉換裝置2中的電極層23亦可同樣地規定，因此，以下針對熱電轉換裝置1所使用之電極層14加以說明。
電極層14，例如，其由與熱電轉換裝置1的主面垂直之方向觀視的形狀係具有如作為電漿顯示器之電磁波遮蔽膜使用之金屬柵格圖型的微細構造。
當電極層14由不具有光穿透性之材料形成時，為防妨礙熱電轉換裝置1之光穿透性，較佳為在電極層14大量或者廣泛地形成開口部者。
作為電極層14之由與熱電轉換裝置1的主面垂直之方向觀視的開口部之形狀，可舉出條帶狀、直線狀、曲線狀、正弦曲線等的波線狀、格子等的網目狀、多角形之網目狀、圓形之網目狀、橢圓形之網目狀、或者不規則形等。
例如，可舉出如第5圖之(a)~(f)所示之(a)帶狀(條帶狀)、(b)六角形之開口部、(c)三角形之開口部、(d)圓形之開口部、(e)四角形(格子狀)之開口部多數並排的網目狀、(f)波線狀(正弦曲線等)等的圖型。
又，較佳為如第6圖(a)所示，具有連續之外框之形狀，如第6圖(b)、(c)所示，外框的一部分被切斷者。
電極層14之厚度較佳為0.1μm以上1000μm以下，更佳為1μm以上500μm以下，再更佳為5μm以上100μm以下。
電極層14之開口率，基於熱電轉換裝置1之光穿透性之觀點較佳為1%以上99%以下，更佳為90%以上99%
以下，再更佳為95%以上99%以下。開口率係指已形成電極層14之區域以外之區域面積對熱電轉換裝置1之平面面積之比例。
電極層14之線寬較佳為10nm~1000μm，更佳為10~500μm。線寬若為上述範圍，則不會損及導電性，可得良好的光穿透性。開口率係如下求得：開口率(%)=[開口部之面積/(電極層之線部分之面積+開口部之面積)]×100
於本實施形態中，係以用於形成電極層14之材料為由金、銀、銅、鉑中所選出之至少一種、或包含其一種之合金為特徵。就此等材料，金屬中由於離子化傾向較小，故耐腐蝕性高而較合適。
至於合金，只要是由金、銀、銅、鉑中所選出之至少一種或以其一種為主體之合金則不特別限定。作為此等合金，可舉出青銅、磷青銅、黃銅、白銅、莫涅爾合金等，可適當選擇。尤其是，以銅為主體之合金由於導電性優良，且加工性亦良好，故可較佳地使用。
電極層14可為單層，亦可為多層構造。基於所謂可保持導電性同時提升耐腐蝕性之觀點，電極層較佳為多層構造。
至於多層構造，可為將由同種材料所構成的層層合而成的多層構造，亦可為將由至少2種以上之材料所構成的層層合而成的多層構造。
基於所謂可提升耐腐蝕性之觀點，較佳為將由至少2
種以上之材料所構成的層層合而成的多層構造。就多層構造而言，較佳為在基材11上形成由金、銀、銅、鉑中所選出之至少一種、或包含其一種之合金材料所構成的圖型層，並於其上，層合由耐腐蝕性高於形成該圖型層之材料的材料所構成的圖型層。
就多層構造而言，更佳為將由不同種材料所構成的層層合而成的2層構造。就此種多層構造而言，例如，若首先形成銀之圖型層，並自其上方形成耐腐蝕性高於銀的銅之圖型層的話，則可保持銀的高導電性同時改善耐腐蝕性。
其次，就熱電轉換裝置之製作方法加以說明。
在基材11的表面，使用上述之熱電材料形成電極層14。形成電極層14後，形成熱電轉換層12及13。進而，再度形成電極層14。
作為使用無機系材料形成熱電轉換層之方法，可舉出例如蒸鍍法、濺鍍法、離子鍍法、熱CVD法、電漿CVD法等。此等之中，於本發明中，由可簡便地形成導電體層而言，較佳為濺鍍法。
濺鍍法係一種藉由對真空槽內導入放電氣體(氬氣等)，並對靶與基板之間施加高頻電壓或者直流電壓將放電氣體電漿化，再使該電漿與靶碰撞而使靶材料飛濺，使之附著於基材11而得到薄膜的方法。就靶而言，係使用
由形成前述熱電轉換層之材料所構成者。
作為使用有機系材料形成熱電轉換層之方法，可舉出浸漬塗佈、旋轉塗佈、噴射塗佈、凹版塗佈、模具塗佈、刮刀塗佈等的各種塗佈法或電化學沉積等的濕式製程，可適當選擇。
其中，可將有機高分子化合物之水分散液或溶液(塗敷液)，藉由浸漬塗佈、旋轉塗佈、噴射塗佈、凹版塗佈、模具塗佈、刮刀塗佈等的各種塗佈法，予以塗佈在設於基材11上之電極層14上。
作為在基材11上設置電極層14之方法，可舉出例如使用接著劑或導電性糊料等黏貼電極層14的方法；或者，在基材11上形成未形成有圖型之(無開口部)電極層後，藉由各種周知之機械處理或化學處理等予以加工成微細構造的方法；在基材11上，藉由噴墨法、網版印刷法等直接形成導電性金屬圖型的方法等。
作為用來設置電極層之方法，可舉出真空蒸鍍、濺鍍、離子鍍等的PVD(物理氣相沉積)、或者熱CVD、原子層沉積(ALD)等的CVD(化學氣相沉積)等的乾式製程、或浸漬塗佈、旋轉塗佈、噴射塗佈、凹版塗佈、模具塗佈、刮刀塗佈等的各種塗佈法或電化學沉積等的濕式製程、銀鹽法等，可依據導電性金屬層之材料適當選擇。
又，可應用對以上述各種方法形成於基材11上之電極層14藉由光刻法；噴墨法、網版印刷法等印刷抗蝕圖型，並進行蝕刻加工的方法；壓印法等各種周知之
機械處理或化學處理等，可由上述方法之中，依據材料及微細構造之圖型適當選擇。
為提升電極層14與基材11之密接性，亦可使如具有光穿透性之向來周知之丙烯酸系樹脂、聚胺基甲酸酯系樹脂的底塗層存在於其中。
就本發明實施形態之蓄電系統之態樣加以說明。蓄電系統中，除熱電轉換裝置外，亦具備儲蓄電力之蓄電裝置。也可具有用來控制由熱電轉換裝置所得之電能之蓄電動作的控制電路。
蓄電裝置係以二次電池或電容器等所構成。至於二次電池只要是可蓄電的電池即可，可舉出例如鋰電池、鋰聚合物電池、鋰離子電池、鎳氫電池、鎳鎘電池、有機自由基電池、鉛蓄電池、空氣二次電池、鎳鋅電池、銀鋅電池等。作為電容器，可舉出例如電雙層電容器、鋰離子電容器等。
其次，利用實施例對本發明詳細加以說明，惟本發明不限定於此等實例。
依以下方法評定後述之熱電轉換裝置的熱電性能。
利用熱電特性評定裝置(ULVAC RIKO股份有限公司製、「ZEM-3」)測量熱電轉換層之電導率及席貝克係數。
根據3ω法測量熱電轉換層之熱導率。
使用冷卻機(AS ONE股份有限公司製、「LTCi-150H」與水冷卻式冷卻器(高木製作所股份有限公司製、「P-200S」)組合而成的冷卻裝置、及加熱板(AS ONE股份有限公司製、「THI-1000」)形成溫度梯度。亦即，使加熱至50℃的加熱板密接於熱電轉換裝置之基材側，同時使設定為0℃的冷卻機接觸熱電轉換裝置之與基材相反之一側，而對熱電轉換裝置賦予溫度梯度。於此狀態下，以K型熱電偶與資料登入器(江藤電機股份有限公司製、「CADAC 3」)組合而成之測量裝置測量與加熱板接觸之基材的溫度，和與冷卻機接觸之電極層上表面的溫度，算出溫度差，以數位萬用電表(日置電機股份有限公司製、「DT4282」)測量熱電轉換裝置之輸出電壓。
利用分光光度計(島津製作所股份有限公司製、「UV3601」，依據JIS K7361-1測量熱電轉換裝置之可見光穿透率(550nm之穿透率)。
如下製作熱電轉換裝置。
在玻璃基板(CORNING股份有限公司製、「EAGLE XG」、厚度0.7mm)的表面上，採用網版印刷法將銀糊形成為條帶狀，並印刷成既定的圖型後，以150℃、30分進行乾燥，形成既定圖型之光穿透性電極層。
接著，將屬有機系p型熱電材料之PEDOT：PSS(AGFA Materials股份有限公司製、「S-305」、熱導率0.3W/m‧K)，利用噴墨印刷裝置(MICROJET股份有限公司製、「NanoPrinter-300」)形成p型熱電轉換層。形成後，在大氣中以150℃進行乾燥。接著，藉由濺鍍法，使用屬n型熱電材料之摻鎵氧化鋅(GZO)，形成透明n型熱電轉換層。
形成兩種熱電轉換層後，與上述方法同樣地將銀糊印刷成既定的圖型後，以150℃、30分進行乾燥，形成既定圖型之光穿透性電極層，而製成第1圖或第2圖所示類型的熱電轉換裝置a。
熱電轉換裝置a中的熱電轉換層、及電極層之尺寸係
如下所示。亦即，在第1圖或第2圖所示之各部位，係作成D11=8mm、D12=2mm、D13=2mm、d1=0.5mm、d2=0.5mm。又，p型熱電轉換層12之厚度(h12)及n型熱電轉換層之厚度(h13)係設定為0.2μm，電極層之厚度(h14)係設定為0.1μm。
對該試驗體，藉由上述之方法提供熱，測量熱電轉換裝置a所產生的溫度差。又，測量所得之電位差、及熱電轉換裝置之光穿透率。將結果與使用之p型熱電轉換層及n型熱電轉換層其各自的電導率、熱導率一併示於表1。
在玻璃基板(CORNING股份有限公司製、「EAGLE XG」、厚度0.7mm)的表面上，採用網版印刷法將銀糊印刷成既定的圖型後，以150℃、30分進行乾燥，形成既定圖型之光穿透性電極層。
接著，將屬有機系p型熱電材料之PEDOT：PSS(AGFA Materials股份有限公司製、「S-305」、熱導率0.3W/m‧K)，利用噴墨印刷裝置(MICROJET股份有限公司製、「NanoPrinter-300」)形成p型熱電轉換層。形成後，在大氣中以150℃進行乾燥。
接著，與上述方法同樣地將銀糊印刷成既定的圖型後，以150℃、30分進行乾燥，形成既定圖型之光穿透性電極，而製成第3圖或第4圖所示類型的熱電轉換裝置b。
熱電轉換裝置b中的熱電轉換層、及電極層之尺寸係如下所示。亦即，在第3圖或第4圖所示之各部位，係作成D21=8mm、D22=2mm。又，熱電轉換層之厚度(h22)係設定為0.2μm，電極層之厚度(h23)係設定為0.1μm。
對該試驗體，藉由上述之方法提供熱，測量熱電轉換裝置b所產生的溫度差。又，測量所得之電位差、及熱電轉換裝置之光穿透率。將結果與使用之p型熱電轉換層的電導率、熱導率一併示於表1。
以與實施例1同樣的方式，在玻璃基板上形成光穿透性電極層後，藉由濺鍍法，使用摻鎵氧化鋅(GZO)，形成透明n型熱電轉換層。熱電轉換層形成後，與實施例1之方法同樣地形成既定圖型之光穿透性電極層，而製成第3圖及第4圖所示類型的熱電轉換裝置c。熱電轉換裝置c中的熱電轉換層、及電極層之尺寸係作成與熱電轉換裝置b相同。
對該試驗體，藉由上述之方法提供熱，測量熱電轉換裝置c所產生的溫度差。又，測量所得之電位差、及熱電轉換裝置之光穿透率。將結果與使用之n型熱電轉換層的電導率、熱導率一併示於表1。
以與實施例1同樣的方式，在玻璃基板上形成具有網
孔構造之光穿透性電極層後，藉由濺鍍法，使用氧化銦錫(ITO)，形成透明n型熱電轉換層。熱電轉換層形成後，與實施例1之方法同樣地形成既定圖型之光穿透性電極層，而製成第3圖及第4圖所示類型的熱電轉換裝置d。熱電轉換裝置d中的熱電轉換層、及電極層之尺寸係作成與熱電轉換裝置b相同。
對該試驗體，藉由上述之方法提供熱，測量熱電轉換裝置d所產生的溫度差。又，測量所得之電位差、及熱電轉換裝置之光穿透率。將結果與使用之n型熱電轉換層的電導率、熱導率一併示於表1。
可知實施例1~4之試驗體具備光穿透性，且可由熱能再生電能。
本發明之熱電轉換裝置由於具備光穿透性，並且可將熱能的一部分再生成電能，因此，可配置於要求節能性之資訊處理終端等的電子機器之顯示面、建築物之窗玻璃、車用玻璃等。
Claims (10)
- 一種熱電轉換裝置，其係具備由熱電材料所形成之熱電轉換層，與連接於該熱電轉換層之電極層之熱電轉換裝置，其中該熱電轉換層具有光穿透性，並且該電極層具有開口部且係由不具有光穿透性之材料所形成者。
- 如請求項1之熱電轉換裝置，其中前述熱電轉換層及前述電極層之中至少前述熱電轉換層在與該熱電轉換層之平面交叉之方向上，使用分光光度計所測量之550nm之可見光穿透率為60%以上。
- 如請求項1或2之熱電轉換裝置，其係具有在表面配置有前述熱電轉換層與前述電極層之基材，且該基材為具有光穿透性之無機系材料或具有光穿透性之有機系材料。
- 如請求項1或2之熱電轉換裝置，其中前述熱電材料為n型熱電材料。
- 如請求項1或2之熱電轉換裝置，其中前述熱電材料為p型熱電材料。
- 如請求項1或2之熱電轉換裝置，其中前述熱電轉換層具有由n型熱電材料所形成之n型熱電轉換層及由p型熱電材料所形成之p型熱電轉換層，且該n型熱電轉換層及該p型熱電轉換層係藉由前述電極層而連接。
- 如請求項1或2之熱電轉換裝置，其中已形成前述電極層之區域以外之區域面積對前述熱電轉換裝置之平面面積之比例為1%以上99%以下。
- 如請求項1或2之熱電轉換裝置，其中前述電極層之前述開口部為條帶狀、直線狀、曲線狀、正弦曲線之波線狀、格子之網目狀、多角形之網目狀、圓形之網目狀、橢圓形之網目狀，或不規則形。
- 如請求項1或2之熱電轉換裝置，其中前述不具有光穿透性之材料為選自金、銀、銅及鉑之至少一種，或包含其一種之合金。
- 一種蓄電系統，其特徵為具備如請求項1~9中任一項之熱電轉換裝置與儲蓄電力之蓄電裝置，且該熱電轉換裝置中之前述電極層係電性連接於該蓄電裝置而成者。
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