[發明專利]方鈷礦基熱電元件設備及其制備方法

有效

• 申請號: 201310338239.5
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN104347788B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 陳立東;李菲;黃向陽;顧明;李小亞;夏緒貴;唐云山;何琳;莊承剛
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海硅酸鹽研究所;康寧股份有限公司
• 主分類號: H01L35/02
• 分類號: H01L35/02;H01L35/34
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 項丹

技術領域

本發明屬于熱電元器件技術領域，涉及一種方鈷礦基熱電元件設備及其制備方法，更具體地說，涉及一種方鈷礦基熱電元件的合金電極及其制備方法。

背景技術

熱電發電是利用半導體熱電轉換材料將熱能（溫差）轉化為電能的全靜態直接發電方式，是符合環保的綠色能源技術，對于緩解和解決當前日益增長的能源壓力和環境污染具有重大意義。熱電發電系統具有結構緊湊、性能可靠、運行時無噪聲、無磨損、無泄漏、移動性好并適用于低能量密度回收利用等特點，尤其適合于工業余熱和汽車尾氣廢熱等的回收利用。目前，關于低溫制冷的碲化鉍基熱電制冷器件已經相當的成熟并且被廣泛應用于商業生產，中高溫發電用的熱電材料如PbTe和SiGe等制備的元器件目前在歐美等發達國家也開始應用于空間領域，日本對發電用的氧化物熱電材料及器件做了大量的研究。方鈷礦基熱電材料因其高的熱電性能及其其它諸如成本和可控制備技術等因素被認為是最有前途的中溫發電材料，摻雜或填充的p型、n型的方鈷礦基熱電材料其熱電優值（ZT）都已經達到了1.0以上（Shi?Xun;Yang?Jiong;Salvador?James?R等人，Multiple-Filled?Skutterudites:High?Thermoelectric?Figure?of?Merit?through?Separately?Optimizing?Electrical?and?Thermal?Transports（多填充的方鈷礦：通過分開優化電和熱傳輸的高熱品質因數）,JACS,2011(133)7837-7846;陳立東，劉睿恒，仇鵬飛，“一種高熱電性能的p型復合方鈷礦材料及其制備方法”，CN201010259433.0）,但是其元器件的制備技術還很不完善，特別是電極、中間層與方鈷礦基熱電材料的連接問題，關鍵是要采用合適的制備技術來降低彼此熱膨脹系數的失配和嚴重擴散反應的發生。

一般而言，熱電元器件的電極選擇主要遵循以下的原則：在使用溫度范圍內電極和相應的熱電材料及其中間層無嚴重的相互擴散或者反應，從而保證熱電材料自身性能不受影響；要有較高的電導率和熱導率以降低能量損耗；使用溫度范圍內具有一定的抗氧化性以保證器件的可靠性和使用壽命；電極材料的熱膨脹系數和相應的熱電材料匹配以防止產生裂紋從而影響熱電傳輸性能以及熱穩定性。